РАЗРЯДНИК ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ С РАСТЯЖИМОЙ МАНЖЕТОЙ Российский патент 2016 года по МПК H01C7/12 

Изобретение относится к разряднику защиты от перенапряжений, содержащему манжету для фиксации натяжных элементов, которая выполнена растяжимой и в случае неисправности может принимать высвобождаемую энергию и которая удерживает вместе состоящую из натяжных элементов клетку.

Разрядники защиты от перенапряжений являются защитными устройствами для систем снабжения электроэнергией, которые при возникающих перенапряжениях за счет удара молнии или неисправности других частичных систем отводят эти перенапряжения на массу и тем самым защищают другие конструктивные элементы системы электроснабжения.

Такой разрядник защиты от перенапряжений состоит из цилиндрической колонки разрядника, которая в большинстве случаев образована в виде штабеля из отдельных, также цилиндрических варисторных элементов. Варисторные элементы характеризуется зависимым от напряжения сопротивлением. При низком напряжении они действуют в качестве изоляторов. Начиная с определенного порогового напряжения, которое зависит от материала, они проявляют хорошую проводимость. Часто варисторные элементы изготавливаются из оксидов металлов, таких как оксид цинка. Колонка разрядника ограничена на своих обоих концах концевыми арматурами, которые образуют электрический контакт с системой электроснабжения и массой. Для обеспечения хорошего электрического контакта также при механической нагрузке, варисторные элементы необходимо удерживать вместе с давлением. Это можно осуществлять тем, что натяжные элементы, например тросы или стержни, предпочтительно из армированной стекловолокном пластмассы, натягиваются в концевых арматурах. При этом натяжные элементы окружают колонку разрядника и тем самым образуют вокруг нее клетку. Для защиты от воздействий окружения такие разрядники защиты от перенапряжений окружены корпусом из изолирующего материала, такого как, например, силикон. Изготовление этого корпуса можно осуществлять посредством литья или литья под давлением.

При перегрузке разрядника защиты от перенапряжений варисторные элементы могут взрывным образом расширяться. Образованная из натяжных элементов клетка должна также в этом случае удерживать вместе колонку разрядника и предотвращать разлетание обломков варисторных элементов.

Проблемой в таких разрядниках защиты от перенапряжений является предотвращение разрушения натяжных элементов в случае такой перегрузки за счет возникающей взрывной энергии, или же деформации образованной их них клетки, с выходом наружу обломков варисторных элементов.

В DE 101 04 393 С1 приведено описание опорных пластин с выемками, через которые проходят натяжные элементы и тем самым фиксируются в плоскости, перпендикулярной продольной оси разрядника защиты от перенапряжений. Недостатком является то, что натяжные элементы в случае перегрузки могут срезаться на кромках опорных пластин.

В US 5 608 597 А1 натяжные элементы обматываются бандажом из армированной стекловолокном пластмассы и тем самым фиксируются. Бандаж выполнен из армированной стекловолокном пластмассы и тем самым не растяжим. Дополнительно к этому часто применяемая эпоксидная смола горюча и может воспламеняться в случае перегрузки.

Задачей данного изобретения является создание разрядника защиты от перенапряжений, содержащего манжету для фиксации натяжных элементов, которая предотвращает разрушение или повреждение натяжных элементов.

Решение этой задачи осуществляется с помощью указанного в начале разрядника защиты от перенапряжений тем, что манжета прилегает снаружи к колонке разрядника защиты от перенапряжений и имеет радиальные выпучивания, которые служат для размещения окруженных натяжных элементов и фиксации в тангенциальном направлении относительно средней оси разрядника защиты от перенапряжений.

Лежащие между выпучиваниями участки манжеты служат в качестве зон деформации. На этих участках манжета может расширяться и тем самым в случае перегрузки принимать энергию. За счет этого могут быть уменьшены действующие на натяжные элементы силы, в частности действующие на кромках манжеты силы срезания настолько, что натяжные элементы не разрушаются. За счет этого образованная из натяжных элементов клетка удерживается вместе также в случае перегрузки, так что не вылетают обломки варисторных элементов и не могут быть повреждены другие расположенные вблизи конструктивные элементы.

Манжета может быть экономично изготовлена из полосовой заготовки, например из нержавеющей стали, посредством деформации. Затем сначала разомкнутую фиксирующую манжету можно перед или во время монтажа замыкать посредством соединения ее обоих концов, например, с помощью заклепок, винтов, сварки или пайки.

В колонке разрядника между двумя варисторными элементами могут быть введены цилиндрические промежуточные элементы. Они могут служить в качестве компенсации длины или же, когда для промежуточных элементов применяется проводящий материал, для лучшего контактирования варисторных элементов. При снабжении боковой поверхности промежуточных элементов углублениями в радиальном направлении, манжету можно выполнять так, что лежащие между выпучиваниями манжеты вмятины прилегают в углублениях к промежуточному элементу. За счет этого увеличивается зона деформации манжеты, так что она имеет большую растяжимость и тем самым может принимать более высокую энергию деформации. Кроме того, внутренние участки вмятин лежат в продольном направлении колонки разрядника между двумя варисторными элементами и тем самым фиксируются в продольном направлении колонки разрядника.

В другом варианте выполнения изобретения манжета может состоять из нескольких частичных сегментов. При этом промежуточный элемент имеет в покрывной поверхности имеющие форму прорезей выемки, которые проходят от одного места боковой поверхности к другому месту боковой поверхности. Глубина имеющих форму прорезей выемок выбрана так, что они не пронизывают толщину промежуточного элемента. Внутренний участок частичных сегментов имеет такую форму, что их можно вдвигать в имеющую форму прорези выемку в продольном направлении колонки разрядника. При этом выпучивания частичного сегмента охватывают лишь часть натяжных элементов. Например, в колонке разрядника с восемью натяжными элементами манжета может состоять из четырех частичных сегментов, из которых каждый охватывает два натяжных элемента. За счет того, что внутренние участки частичных сегментов размещены в имеющих форму прорезей выемках, они фиксированы в радиальном направлении, в тангенциальном направлении и в продольном направлении относительно средней оси колонки разрядника. Даже когда частичные манжеты в случае перегрузки растягиваются и тем самым расширяются, они, тем не менее, удерживаются на своем месте и тем самым могут дальше удерживать вместе клетку. В другом предпочтительном варианте выполнения, частично сегменты могут иметь разомкнутую форму. Концы частичных сегментов сформированы, например, посредством загибания концов так, что соответственно сформированные расширения на лежащих внутри концах имеющих форму прорезей выемок промежуточных элементов могут принимать концы частичных сегментов и тем самым фиксировать частичные сегменты. За счет разомкнутой формы отпадает необходимость нанизывания частичных сегментов на концы промежуточных элементов, вместо этого их можно надвигать снаружи в радиальном направлении на натяжные элементы и после этого вдвигать в продольном направлении колонки разрядника в имеющие форму прорезей выемки, что значительно облегчает монтаж колонки разрядника.

Другие подробности изобретения поясняются ниже со ссылками на прилагаемые чертежи. Одинаковые или соответствующие друг другу элементы на различных фигурах обозначены одинаковыми позициями, при этом они повторно поясняются, когда имеются различия между отдельными фигурами. На чертежах изображено:

фиг. 1 - разрез разрядника защиты от перенапряжений, согласно уровню техники;

фиг. 2-5 - примеры выполнения манжет разрядников защиты от перенапряжений, согласно изобретению, в изометрической проекции.

На фиг. 1 показан обычный разрядник 1 защиты от перенапряжений с так называемой клеточной конструкцией с состоящей из множества варисторных элементов колонкой 2 разрядника. Кроме варисторных элементов колонка 2 разрядника может иметь другие элементы, такие как, например, металлические блоки (не изображены) для компенсации длины. Колонка 2 разрядника удерживается на обоих концах с помощью концевых арматур 3. С помощью выступающего из концевой арматуры 3 резьбового стержня 3 разрядник защиты от перенапряжений можно включать в сеть электроснабжения. Для достижения требуемой механической прочности, например, относительно нагрузки на изгиб, в концевых арматурах 3 натянуты лежащие снаружи вокруг колонки разрядника и параллельно средней оси 7 разрядника защиты от перенапряжений натяжные элементы 4, которые удерживают вместе колонку 2 разрядника под натяжением. Эти натяжные элементы 4 выполнены в виде стержней из армированной стекловолокном пластмассы. Для защиты от влияний окружения разрядник защиты от перенапряжений снабжен наружной оболочкой 5, выполненной часто из силикона. На наружной стороне оболочки 5 предусмотрены экраны 6, с целью увеличения путей тока скользящего разряда.

На фиг. 2 показан радиальный разрез разрядника 1 защиты от перенапряжений без наружной оболочки с растяжимой манжетой 8, согласно изобретению. Манжета имеет выпучивания 8а, в которых размещены натяжные элементы 4. При этом манжета охватывает натяжные элементы 4 в лежащей перпендикулярно средней оси 7 разрядника 1 защиты от перенапряжений плоскости. Лежащие между натяжными элементами участки манжеты прилегают снаружи к колонке 2 разрядника. Манжета может быть изготовлена из электрически проводящего материала, например из нержавеющей стали, из полосовой заготовки посредством деформации. Сначала разомкнутую в этом случае манжету можно затем перед или во время монтажа замыкать посредством соединения ее обоих концов, например, с помощью заклепок, винтов, сварки или пайки. Лежащие между выпучиваниями 8а манжеты 8 участки манжеты 8 служат в качестве зон деформации. В случае перегрузки манжета может растягиваться в этих зонах деформации и тем самым частично принимать возникающую взрывную энергию.

На фиг. 3 показан другой пример выполнения манжеты 8, согласно изобретению. При этом в колонку 2 разрядника введены цилиндрические промежуточные элементы 9, из которых здесь показан лишь один. При этом промежуточные элементы лежат в продольном направлении колонки разрядника между двумя варисторными элементами. Боковая поверхность промежуточного элемента имеет радиальные углубления 9а. Манжета имеет лежащие между выпучиваниями 8а (которые охватывают натяжные элементы 4) вмятины 8b, которые прилегают к углублениям 9а промежуточного элемента 9. Вмятины 8b представляют зоны деформации, в которых манжета может расширяться. Однако по сравнению с зоной деформации показанного на фиг. 2 примера выполнения манжеты они имеют больший диапазон расширения. Поскольку входящие в углубления 9а промежуточного элемента 9 участки вмятин 8b в радиальном направлении входят в образованное углублениями промежуточного элемента пространство между двумя варисторными элементами, то вся манжета фиксирована в продольном направлении колонки разрядника.

На фиг. 4 показан другой пример выполнения манжеты 8, согласно изобретению. Введенный в колонку 2 разрядника цилиндрический промежуточный элемент 9 имеет в покрывной поверхности имеющие форму прорезей выемки 10, которые проходят от одного места боковой поверхности к другому месту боковой поверхности. Глубина имеющих форму прорезей выемок 10 меньше толщины промежуточного элемента 9. Манжета 8 состоит здесь из четырех одинаковых частичных сегментов 11. Для каждого из частичных сегментов 11 имеется одна из имеющих форму прорези выемок 10. Частичные сегменты 11 имеют каждый замкнутую форму. Имеющие форму прорези выемки 10 промежуточного элемента 9 принимают участок частичного сегмента и тем самым фиксируют частичный сегмент 11 в плоскости поперечного сечения колонки 2 разрядника. Лежащие снаружи колонки 2 разрядника выпучивания 8а частичных сегментов 11 охватывают натяжные элементы 4.

На фиг. 5 показан пример выполнения, аналогичный показанному на фиг. 4. Здесь манжета 8 также состоит из одинаковых частичных сегментов 12. Однако в данном случае частичные сегменты 12 имеют разомкнутую форму. В колонку 2 разрядника также введен промежуточный элемент 9, который в покрывной поверхности имеет имеющие форму прорезей выемки 10, которые ведут каждая к одному месту боковой поверхности промежуточного элемента 9. Для каждого частичного сегмента 12 имеются две такие имеющие форму прорезей выемки 10. Имеющие форму прорези выемки 10 могут иметь меньшую глубину, чем толщина промежуточного элемента 9, однако они могут также пронизывать промежуточный элемент 9 до противоположной покрывной поверхности.

Концы 12а частичных сегментов загнуты наружу и входят в имеющие соответствующую форму расширения в лежащем внутри конце имеющих форму прорези выемок 10. Таким образом, частичные сегменты 12 можно сначала надвигать над промежуточным элементом 9 снаружи на натяжные элементы 4, затем частичный сегмент 12 можно сдвигать вдоль продольной оси колонки 2 разрядника в направлении промежуточного элемента 9 до размещения концов частичного сегмента в имеющих форму прорези выемках 10. Загнутые концы 12а частичных сегментов лежат затем в расширениях в лежащем внутри конце имеющих форму прорези выемок 10, так что частичные сегменты 12 фиксированы в радиальном направлении.

Разрядник (1) защиты от перенапряжений с колонкой варисторных элементов содержит растяжимую манжету (8) для размещения натяжных элементов (4) и фиксации их в радиальном направлении. Форма манжеты предусматривает заданные зоны деформации, за счет чего при неисправности и перегрузке манжета (8) принимает высвобождаемую энергию и удерживает состоящую из натяжных элементов (4) клетку, вокруг которой уложена манжета (8). При этом осколки варисторных элементов (2) не могут выбрасываться из клетки. Технический результат - повышение надежности работы за счет предотвращения разрушения или повреждения удерживаемых вместе натяжных элементов. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Разрядник защиты от перенапряжений, содержащий по меньшей мере два сжимающих колонку разрядника натяжных элемента и по меньшей мере одну манжету, которая охватывает по меньшей мере часть натяжных элементов в лежащей перпендикулярно средней оси разрядника защиты от перенапряжений плоскости так, что охватываемые натяжные элементы фиксированы в радиальном направлении, отличающийся тем, что манжета прилегает снаружи к колонке разрядника защиты от перенапряжений и имеет радиальные выпучивания, которые служат для размещения окруженных натяжных элементов и фиксации в тангенциальном направлении относительно средней оси разрядника защиты от перенапряжений.

2. Разрядник защиты от перенапряжений по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере в одной плоскости поперечного сечения колонки разрядника введен цилиндрический промежуточный элемент, при этом боковая поверхность промежуточного элемента имеет радиальные углубления, и лежащие между выпучиваниями манжеты вмятины входят в углубления в промежуточном элементе.

3. Разрядник защиты от перенапряжений по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере в одной плоскости поперечного сечения колонки разрядника введен цилиндрический промежуточный элемент, покрывная поверхность имеет ведущие к боковой поверхности, имеющие форму прорези выемки, при этом манжета состоит из нескольких одинаковых частичных сегментов, и обращенные к средней оси колонки разрядника участки частичных сегментов вдвинуты в имеющие форму прорези выемки и за счет этого частичные сегменты фиксированы в радиальном направлении.

4. Разрядник защиты от перенапряжений по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что манжета имеет замкнутую форму.

5. Разрядник защиты от перенапряжений по п. 4, отличающийся тем, что глубина имеющих форму прорезей выемок промежуточного элемента меньше толщины промежуточного элемента, имеющие форму прорезей выемки промежуточного элемента проходят, каждая, от одного места боковой поверхности промежуточного элемента к другому месту боковой поверхности промежуточного элемента и частичные сегменты имеют замкнутую форму, так что имеющие форму прорези выемки принимают участок частичного сегмента и тем самым фиксируют в плоскости поперечного сечения колонки разрядника.

6. Разрядник защиты от перенапряжений по п. 3, отличающийся тем, что частичные сегменты имеют разомкнутую форму и концы частичных сегментов имеют такую форму, что соответственно сформированные расширения на лежащем внутри конце имеющих форму прорези выемок промежуточных элементов принимают концы частичных сегментов и тем самым фиксируют частичные сегменты.