КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ТОЧКИ ТЕПЛОВОГО РАСЦЕПЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК H01C7/12 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройству для выполнения точки теплового расцепления, состоящему из разделительной полосы, которая подвергается воздействию силы предварительного натяжения, из электрического средства, производящего тепловую энергию, с контактной поверхностью, в частности, выполненного как элемент защиты от перенапряжения или как составная часть такого элемента, а также из текучего соединительного средства, при определенном нагревании изменяющего свое агрегатное состояние, в частности, из припоя, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Уровень техники

Из патентного документа DE 202007006934 U1 известен съемный разрядник защиты от перенапряжений с корпусом, в который помещается элемент разрядника. Между подключаемым элементом разрядника и соответствующим соединителем образована точка теплового расцепления припоя, находящаяся под действием напряженной пружины. Кроме того, имеется разделительная стойка с индикатором состояния, которая воздействует на место разделения припоя, передавая силу предварительного натяжения.

Одно из электропроводных соединений включает в себя переключающий язычок, конец которого переходит в место контакта пайки. Переключающий язычок имеет чувствительное к электрическому току место запрограммированного разделения и сам обладает чувствительностью к электрическому току.

При этом решении из уровня техники соединитель, который представляет собой как бы разделительную полосу, непосредственно над пайкой, т.е. неразъемно, соединен с внешним выводом заданного участка. Поэтому процесс пайки может происходить только после монтажа собственно разрядника защиты от перенапряжений в соответствующей вставляемой детали, причем независимо от того, что между местом пайки контакта и элементом разрядника защиты от перенапряжений находится еще и теплопроводная коммутационная плата, которая имеет упомянутый выступ для пайки. При этом решении уровня техники удается выполнять паяное соединение с лишь небольшим количеством припоя, однако невозможно выполнять паяное соединение между переключающим язычком и коммутационной платой в рамках отдельной рабочей операции, производимой предварительно. Кроме того, коммутационная плата обладает довольно большой теплоемкостью, которая представляет собой недостаток в том отношении, что при процессе пайки это приводит к перегреву припоя, в результате чего ухудшаются электрические и механические свойства самого припоя или реализуемого при помощи припоя неразъемного соединения.

В устройстве защиты от перенапряжений с тепловым ограничителем по патентному документу DE 102008026555 A1 в качестве элементов защиты от перенапряжения используются дисковые варисторы, причем каждому пути разряда соответствует по меньшей мере один варистор, и точки теплового расцепления расположены последовательно по отношению к соответствующим варисторам.

Каждая из точек теплового расцепления включает в себя находящуюся в напряженном состоянии пружинящую перемычку, которая посредством легкоплавкого припоя электрически и механически соединена с соответствующим варистором. Находящиеся в напряженном состоянии пружинящие перемычки образованы гнутой штампованной деталью, которая имеет пальцевидные выступы, отходящие от общей соединительной ножки. На соединительной ножке предусмотрен по меньшей мере один штекерный разъем. Пальцевидные выступы имеют в области своих свободных концов выемки в форме щелей, в каждую из которых непосредственно запаиваются проволочный вывод и штырьковый вывод варистора.

При этом варианте исполнения, соответствующем уровню техники, для выполнения неразъемных соединений между варистором и ножкой дисковидные варисторы также должны сначала вставляться в соответствующие приемные камеры, находящиеся в корпусе устройства.

В разделяющем устройстве для съемных разрядников защиты от перенапряжений по патентному документу DE 102006042028 B3 место разделения также выполнено в виде соединения с термическим типом срабатывания на основе пайки, а именно соединения между внешним выводным контактом разрядника и местом подключения по меньшей мере одного элемента разрядника. Кроме того, на паяное соединение действует в направлении разделения сила предварительного натяжения.

В соответствии с приведенным там решением внешний выводной контакт выполнен как металлическая профильная деталь, имеющая встроенную удлиняющую ножку, конец которой, обращенный к паяному соединению, имеет U-образную форму. Кроме того, место подключения элемента разрядника выполнено как плоский элемент, который прилегает к участку U-образного конца профильной детали и скреплен с последним посредством пайки. Металлическая профильная деталь находится в состоянии предварительного упругого напряжения и взаимодействует в закрытом пространстве, образованном U-образной формой профильного участка, с пальцем, находящимся на направляющей, под действием силы предварительного натяжения пружины, чтобы при срабатывании вызвать быстрое, надежное электрическое разделение паяного соединения как путем содействия разделяющему движению профильной детали, так и путем вытеснения материала припоя.

При этом решении, соответствующем уровню техники, необходимое паяное соединение также возможно только после полного монтажа функционально существенных элементов съемного разрядника защиты от перенапряжений. При этом существует опасность того, что необходимые для процесса пайки присадки попадут на чувствительные к этому области разрядника или что в процессе пайки образуются наслоения припоя на нежелательных местах или участках.

В решении по патентному документу DE 29519313 U1 идея исходит из разрядника защиты от перенапряжений с нижней частью, которая соединена электрическими выводами и подводами с защищаемой установкой. Кроме того, имеется вставляемая деталь, включающая в себя по меньшей мере один варистор, который соединяется с нижней частью посредством разъемного механического и в то же время электрического соединения.

Во вставляемой детали предусмотрено устройство теплового срабатывания в случае недопустимого нагрева варистора. Вставляемая деталь снабжена несущей стенкой, так, что варистор находится на одной боковой поверхности несущей стенки, а устройство теплового срабатывания, как и относящиеся к нему средства коммутации, находятся на другой боковой поверхности несущей стенки, причем устройство теплового срабатывания расположено напротив варистора. В частности, вставляемая деталь выполнена в форме ванны, причем днище ванны образует вышеупомянутую несущую стенку.

При этом уровне техники тепловое отделяющее приспособление припаивается только после установки деталей на несущую часть. Кроме того, требуется высокий расход энергии, так как при процессе пайки приходится также достаточно сильно нагревать варистор с его выводом.

Раскрытие изобретения

Задача изобретения состоит в создании усовершенствованного устройства для выполнения точки теплового расцепления, при котором обеспечивается весьма высокое и воспроизводимое качество неразъемного соединения, в частности, паяного соединения. Кроме того, должна иметься возможность выполнять неразъемное соединение, в частности, паяное соединение, в качестве отдельной операции, для которой не требуется нахождение места разделения уже внутри, например, вставляемой детали разрядника защиты от перенапряжений.

Решение задачи изобретения достигнуто совокупностью признаков по пункту 1 формулы изобретения, причем зависимые пункты формулы изобретения содержат по меньшей мере целесообразные варианты осуществления и варианты усовершенствования изобретения.

В соответствии с этим идея исходит из устройства, предназначенного для выполнения точки теплового расцепления и состоящего из разделительной полосы, подвергаемой воздействию силы предварительного натяжения. Далее, имеется электрическое средство, производящее тепловую энергию, с контактной поверхностью, в частности, выполненное как элемент защиты от перенапряжения или как составная часть такого элемента. Кроме того, для функционирования существенным является соединительное средство, образующее единый массив материала, которое при определенном нагревании изменяет свое агрегатное состояние, в частности, припой. Согласно изобретению между разделительной полосой и контактной поверхностью электрического средства имеется деталь-адаптер, причем деталь-адаптер одной стороной с чисто геометрическим и/или силовым замыканием соединяется с контактной поверхностью, а с другой стороны образует соединение с разделительной полосой в виде единого массива материала, разделяемое термическим путем.

По исполнению деталь-адаптер состоит из материала с высокой тепло- и электропроводностью. Деталь-адаптер предпочтительно соединена с разделительной полосой посредством пайки и имеет оптимальный для этого состав материала и/или поверхность припаивания.

Согласно изобретению разделительную полосу вместе с деталью-адаптером изготавливают в процессе первой операции. После образования неразъемного соединения с разделительной полосой в процессе второй, отдельной операции осуществляют механическим способом соединение с чисто геометрическим и/или силовым замыканием.

Эта мера позволяет создать отделяющее приспособление для двух варисторов, находящихся в близком соседстве, и его термически оптимальное сочетание с этими варисторами, не производя операцию пайки в тесном пространстве.

Таким образом, возможно также помещение созданного отделяющего приспособления внутри модуля защиты от перенапряжения, т.е. использование его там, где нет доступа для инструмента - например, паяльника. Итак, становится возможным позиционирование приспособления в модуле защиты от перенапряжения, оптимизированное в отношении характеристик срабатывания, без необходимости учета технологических ограничений.

Следовательно, возможно применение в отдельном месте такой обработки, которая критична как с точки зрения необходимого количества подводимой тепловой энергии, так и с точки зрения образования паров, обусловленных флюсами. Произведенный при этом промежуточный продукт, включающий в себя по меньшей мере вышеупомянутую разделительную полосу и деталь-адаптер, можно сохранить для последующей работы с ним, почистив его, при необходимости обработав его поверхность и проверив качество паяного соединения.

Согласно изобретению деталь-адаптер имеет по меньшей мере один обжатый или гнутый участок, который механически принимает в себя по меньшей мере один флажок или язычок для подключения электрического средства. Возможно выполнение детали-адаптера, образованной, например, одноместным или многоместным плоским штекерным гнездом.

В варианте изобретения деталь-адаптер имеет пакет обжатых или гнутых участков, электрически соединенных друг с другом, причем на поверхности пакета выполнена область соединения, образующего единый массив материала.

В еще одном варианте изобретения предусмотрены по меньшей мере два обжатых или гнутых участка, расположенных в одной плоскости напротив друг друга, для приема с двух сторон по меньшей мере по одному флажку или язычку для подключения электрического средства.

Возможно исполнение детали-адаптера, образующей неразъемное соединение с разделительной полосой, с очень незначительной теплоемкостью, чтобы для плавления и для выполнения процесса пайки не требовалось слишком много тепловой энергии.

Краткое описание графических материалов

Ниже изобретение более подробно разъясняется на основе варианта осуществления, а также с привлечением фигур.

На них показаны:

Фиг.1 - принципиальное исполнение разделительной полосы, а также примерный вид детали-адаптера, в положении, еще отдельном друг от друга, т.е. не соединенных в виде единого массива материала;

фиг.2 - изображение неразъемного соединения, в частности, паяного соединения, между разделительной полосой и соответствующей поверхностью детали-адаптера, предназначенной для припаивания;

фиг.3 - изображение разделительной полосы, соединенной посредством пайки с деталью-адаптером, причем деталь-адаптер сформирована в виде плоского штекерного гнезда, чтобы принимать в него вывод дискового варистора;

фиг.4 - состояние после полного надвигания присоединительного флажка или язычка варистора относительно детали-адаптера, имеющей форму плоского штекерного гнезда;

фиг.5 - изображение детали-адаптера, уже соединенного неразъемным образом с разделительной полосой, причем деталь-адаптер выполнена таким образом, что возможно механическое присоединение и тем самым электрическое контактирование путем надвигания соответственно по одному флажку или язычку соответствующего дискового варистора на каждой из противоположных сторон; и

фиг.6 - изображение, которое показывает результат процесса механического соединения исходя из фиг.5;

фиг.7 - вариант исполнения с многоместной деталью-адаптером, которая дает возможность принимать три вывода трех дисковых варисторов, осуществляя механическое и вместе с тем электрическое присоединение;

фиг.8 - изображение процесса механического соединения, исходя из фиг.7;

фиг.9 - еще одно изображение, аналогичное изображению с фиг.8, причем, однако, здесь в соответствующий обжатый или гнутый участок штекерного гнезда адаптера вставлен четвертый флажок или язычок четвертого варистора.

Осуществление изобретения

Изображение по фиг.1 исходит из конструкции разделительной полосы 1, которая выполнена, например, загнутой под углом и либо сама обладает пружинящими упругими свойствами, либо соединяется с (не показанной) предварительно натянутой пружиной.

Участок 5, загнутый под углом, образует поверхность для выполнения соединения, в частности, паяного соединения, которое при последующем использовании представляет собой точку теплового расцепления.

Деталь-адаптер 2 согласно изобретению имеет также поверхность 6 для соединения, образованного единым массивом материала, которая для выполнения паяного соединения обращена к поверхности 5 разделительной полосы 1.

На поверхности, противоположной поверхности 6, выполнены два обжатых или гнутых участка 7, которые служат для приема в них контактного язычка 8, принадлежащего, например, дисковому варистору 9 (фиг.3).

Возможно изготовление детали-адаптера 2 с оптимальной для процесса пайки поверхностью и выполнение ее с расчетом на этот процесс.

На фиг.2 показано, как выглядит результат паяного соединения между деталью-адаптером 2 и разделительной полосой 1. Припой показан здесь символически и обозначен позицией 10.

Теперь запаянный узел 3 как предварительно изготовленную деталь можно почистить, чтобы удалить остатки флюса, и он будет находиться в распоряжении пользователя для последующей обработки.

Фигуры 3 и 4 в их совокупности позволяют увидеть операцию механического контактирования и соединения между запаянным узлом 3 и присоединительным язычком 8 варистора 9. В результате этого шага возникает следующий предварительно собранный узел, который включает в себя теперь уже разделительную полосу, точку теплового расцепления и варистор.

В следующих фигурах 5-9 опять-таки используется описанный выше принцип создания неразъемного соединения между разделительной полосой 1 и деталью-адаптером 2, при этом, однако, в отличие от изображений с фигур 1-4 деталь-адаптер имеет несколько обжатых или гнутых участков 7, так что возможен прием в нее нескольких флажков или язычков 8 от соответствующим образом расположенных варисторов 9.

Как видно на фиг.5, с левой и с правой стороны в расположенный посередине запаянный узел 3 вдвигаются по одному язычку 8, то есть соответственно по одному варистору 9, и в результате этого механически и электрически соединяются с ним. В конечном положении получается конструкция согласно изображению с фиг.6.

Если деталь-адаптер выполнена соответствующим образом, то, как показано на фигурах 7-9, возможно принятие в нее дальнейших варисторов с соответствующими удлиненными присоединительными флажками или язычками 8 без отхода от основного принципа изобретения.

Вследствие того, что узел 3 изготавливается отдельно, до изготовления разрядника защиты от перенапряжений в целом, вместе с его корпусом, возможно применение таких технологии пайки, которые, как, например, индукционная пайка, не только высокопроизводительны, но и, помимо того, не оказывают негативного влияния на долговечность сохранения качества материала припоя.

Обобщая, согласно изобретению получены следующие преимущества.

Возможно оптимальное приспосабливание детали-адаптера по ее исполнению к соответствующему процессу пайки и оформление ее в соответствии с этим. Представляется возможность изготавливать собственно тепловое отделяющее приспособление в рамках отдельной операции, причем с уменьшенными по отношению к уровню техники и всегда одинаковыми, воспроизводимыми затратами энергии на процесс пайки. В результате этого создается возможность в значительной мере автоматизировать процесс пайки.

Как легко увидеть, в частности, из вариантов осуществления, возможно достижение высокой степени стандартизации по отношению к заготовленному отделяющему приспособлению, что упрощает работу складского хозяйства. Примеси флюсов, остатки паяльной пасты или аналогичные элементы, которые в других случаях имеются в конечном продукте, т.е. в окончательно изготовленном модуле защиты от перенапряжения и в его корпусе, исключаются, поскольку процесс пайки осуществляется вне пределов законченного изделия.

Изобретение относится к устройству для выполнения точки теплового расцепления, состоящему из разделительной полосы, которая подвергается воздействию силы предварительного натяжения, из электрического средства, производящего тепловую энергию, с контактной поверхностью, в частности, выполненного как элемент защиты от перенапряжения или как составная часть такого элемента, а также из соединительного средства, образующего единый массив материала, при определенном нагревании изменяющего свое агрегатное состояние, в частности, из припоя. Между разделительной полосой и контактной поверхностью электрического средства имеется деталь-адаптер, причем деталь-адаптер одной стороной с чисто геометрическим и/или силовым замыканием соединяется с контактной поверхностью, а с другой стороны образует соединение с разделительной полосой в виде единого массива материала, разделяемое термическим путем. Техническим результатом является повышение качества неразъемного соединения. 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство для выполнения точки теплового расцепления, содержащее разделительную полосу, которая подвергается воздействию силы предварительного натяжения, электрическое средство, производящее тепловую энергию и имеющее контактную поверхность, в частности, выполненное как элемент защиты от перенапряжения или как составная часть такого элемента, а также соединительное средство, образующее единый массив материала, изменяющее, при определенном нагревании, свое агрегатное состояние и представляющее собой, в частности, припой, отличающееся тем, что между разделительной полосой и контактной поверхностью электрического средства предусмотрена деталь-адаптер, которая одной стороной с чисто геометрическим и/или силовым замыканием соединяется с контактной поверхностью, а с другой стороны образует соединение с разделительной полосой в виде единого массива материала, разделяемое термическим путем.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что деталь-адаптер выполнена из материала с высокой теплопроводностью.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что деталь-адаптер соединена с разделительной полосой посредством пайки и имеет оптимальный для этого состав материала и/или поверхность припаивания.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что разделительная полоса вместе с деталью-адаптером изготовлены в процессе первой операции, а соединение с геометрическим и/или силовым замыканием выполнено механическим способом в процессе второй, отдельной операции после образования указанного соединения с разделительной полосой.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что деталь-адаптер имеет по меньшей мере один обжатый или гнутый участок, который механически принимает в себя по меньшей мере один флажок или язычок для подключения электрического средства.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что деталь-адаптер выполнена в виде одноместного или многоместного плоского штекерного гнезда.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что деталь-адаптер имеет пакет обжатых или гнутых участков, электрически соединенных друг с другом, причем на одной из поверхностей пакета выполнена область соединения, образующего единый массив материала.

8. Устройство по одному из пп.5-7, отличающееся тем, что предусмотрены по меньшей мере два обжатых или гнутых участка, расположенных в одной плоскости напротив друг друга, для приема с двух сторон по меньшей мере по одному флажку или язычку для подключения электрического средства.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что деталь-адаптер обладает меньшей теплоемкостью по сравнению с теплоемкостью указанного соединения с разделительной полосой.