ОПТИМИЗИРОВАННЫЙ В ОТНОШЕНИИ МОНТАЖНОГО ПРОСТРАНСТВА РАЗМЫКАТЕЛЬ Российский патент 2018 года по МПК H01H37/76 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к оптимизированному в отношении монтажного пространства размыкателю.

Уровень техники

Функционирование электрических приборов не обходится без электроэнергии, от которой они зависят. При этом запитка электроэнергией часто происходит через электросеть. При этом могут случаться перенапряжения из-за ошибочных коммутаций, сетевых помех, ударов молнии или иных явлений.

Такие перенапряжения опасны для подключенных электрических приборов (как и для электросети). Они могут привести к нарушению функционирования или к повреждению вплоть до полного разрушения.

По этой причине многие электрические приборы (соответственно, также питающая их электросеть), будь то в целях защиты инвестиций либо из-за нормативных требований, оснащаются устройствами защиты от перенапряжений.

Однако, и у этой защиты от перенапряжений не исключена вероятность сбоя или поломки, будь то в результате излишка разряжаемой энергии либо из-за частых срабатываний вследствие перенапряжения. Такие сбои могут привести к разрушению элемента для защиты от перенапряжений, к сильному нагреванию вплоть до возникновения пожара, а также к формированию дымовых газов, которые потенциально опасны для приборов и находящихся поблизости людей.

При возникновении неисправности соответствующий элемент для защиты от перенапряжений посредством подходящих приспособлений либо отсоединяется и, таким образом, прерывается энергоснабжение, либо замыкается накоротко для выдачи команды расположенному перед ним силовому предохранителю на отсоединение.

Примером размыкающего прибора является, например, известный из документа DE 9010246 U1 тепловой предохранитель (плавкий предохранитель), ассоциированный с конструктивным элементом и предназначенный для обеспечения возможности отключения при нагреве.

Однако, в силу ограниченной возможности согласованного теплового взаимодействия эта система не подходит для очень быстротечных процессов нагрева.

Другие аппараты для отсоединения или, в соответствующем случае, замыкания накоротко описаны в ряде иных патентных документов, в том числе в принадлежащем фирме-заявителю документе DE 4241311, в документе DE 69904274 Т2, а также в документе США US 6430019.

В перечисленных выше документах описаны решения, основанные на принципе, состоящем в том, что сопряжение контролируемого конструктивного элемента реализовано посредством контактного элемента термочувствительным образом (в общем случае при помощи соединения пайкой). Контактный элемент устанавливается с предварительным напряжением или на контактный элемент действует сила второго поджатого элемента, например, пружины. Если развиваемая пружиной сила упругости превышает силу удержания термочувствительной контактной зоны, например, места пайки, то контакт размыкается и контролируемый конструктивный элемент отключается.

Однако существующие до сегодняшнего дня системы занимают чрезвычайно много места и процесс их изготовления весьма трудозатратен.

По этой причине было бы желательно также предложить возможные решения, которые могут найти применение при малых конструктивных размерах и/или которые можно изготовить экономически оптимальным образом.

Еще одна задача, поставленная перед авторами изобретения, состоит в том, чтобы предложить устройство, которое также могло бы найти применение и/или было бы экономически оптимальным в изготовлении для нескольких контролируемых конструктивных элементов.

Раскрытие изобретения

По изложенным причинам было бы желательно также предложить возможные решения, которые могут найти применение при малых конструктивных размерах и/или которые можно изготовить экономически оптимальным образом.

Еще одна задача, поставленная перед авторами изобретения, состоит в том, чтобы предложить устройство, которое также могло бы найти применение и/или было бы экономически оптимальным в изготовлении для нескольких контролируемых конструктивных элементов.

Поставленная задача решается согласно изобретению устройством, охарактеризованным в независимом пункте 1 формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения приведены другие предпочтительные варианты выполнения изобретения.

Краткое описание чертежей

Ниже приведено подробное описание изобретения, сделанное со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг. 1 - схематический разрез предлагаемого в изобретении размыкателя в первом иллюстративном состоянии;

на фиг. 2 - схематический разрез предлагаемого в изобретении размыкателя во втором иллюстративном состоянии; и

на фиг. 3 - схематический разрез предлагаемого в изобретении размыкателя в третьем иллюстративном состоянии.

Осуществление изобретения

На чертежах показан иллюстративный оптимизированный в отношении монтажного пространства размыкатель 1 в соответствии с вариантами выполнения изобретения. При этом на приведенных изображениях показана компоновка с двумя контролируемыми конструктивными элементами EB₁ и ЕВ₂, однако этим вариантом настоящее изобретение не ограничено. Это означает, что принципы функционирования также можно реализовать как только с одним контролируемым электронным конструктивным элементом EB₁, так и с более чем двумя контролируемыми конструктивными элементами EB₁, ЕВ₂, …, ЕВ_n.

Контролируемые электронные конструктивные элементы EB₁, ЕВ₂ закреплены на подложке Р, например, плате, с помощью терморазмягчаемого фиксатора. При этом термическая фиксация также может выполнять еще и другие функции, например, обеспечивать электрическое соединение.

У каждого из электронных конструктивных элементов EB₁, ЕВ₂ расположен аккумулятор D₁, D₂ энергии. Это означает, что у электронного конструктивного элемента EB₁ расположен аккумулятор D₁ энергии, а у электронного конструктивного элемента ЕВ₂ расположен аккумулятор D₂ энергии.

Теперь, когда терморазмягчаемый фиксатор на электронном конструктивном элементе размягчается, при высвобождении запасенной энергии из соответствующего аккумулятора энергии соответствующий электронный конструктивный элемент сдвигается по существу параллельно подложке Р, отсоединяясь при этом.

К тому же, в то время как на фиг. 1 показано начальное состояние, т.е. неотцепленное состояние, в показанной на фиг. 2 ситуации контролируемый электронный конструктивный элемент EB₁ высвобожден. Это означает, что термическая фиксация к подложке Р размягчена и контролируемый электронный конструктивный элемент EB₁ под воздействием развиваемого аккумулятором D₁ усилия сдвинулся параллельно подложке. При этом контролируемый электронный конструктивный элемент EB₁ одновременно отсоединился от назначенных ему электрических контактных выводов (на чертежах не показаны). В показанной на фиг. 3 ситуации контролируемый электронный конструктивный элемент EB₁ снова высвобожден, а также высвобожден и контролируемый электронный конструктивный элемент ЕВ₂. При этом контролируемый электронный конструктивный элемент EB₁ одновременно отсоединился от назначенных ему электрических контактных выводов (на чертежах не показаны). Равным образом электронный конструктивный элемент ЕВ₂ одновременно отсоединился от назначенных ему электрических контактных выводов (на чертежах не показаны).

Кроме того, иллюстративный оптимизированный в отношении монтажного пространства размыкатель 1 имеет еще механически сдвигаемый индикатор ANZ, указывающий на отсоединенность по меньшей мере одного из контролируемых электронных конструктивных элементов, причем данный индикатор ANZ сдвигается отсоединяющимся электронным конструктивным элементом.

Вышеописанное конструктивное исполнение открывает возможность предложить оптимизированный в отношении монтажного пространства размыкатель, который к тому же может быть реализован экономически оптимальным образом. Оптимизированный в отношении монтажного пространства размыкатель 1 демонстрирует, например, в имеющемся в корпусе G смотровом окошке S смену цветов и/или светопропускания (прозрачности). Это служит для местной индикации работоспособности или неработоспособности.

Это решение теперь открывает возможность осуществления отсоединения соответствующего электронного конструктивного элемента при недопустимом нагревании по меньшей мере одного из электронных конструктивных элементов, при этом требуемое монтажное пространство невелико. Размыкатель может производить надежное отключение также при больших возрастаниях температуры. К тому же изготовить его можно с экономически оптимальными показателями. Кроме того, может быть обеспечена сигнализация о факте отсоединения одного электронного конструктивного элемента или нескольких электронных конструктивных элементов.

В предпочтительном варианте выполнения механически сдвигаемый индикатор ANZ имеет фиксатор F для его фиксации в исходном положении. Это означает, что в показанном на фиг. 1 состоянии наличие фиксатора F является причиной удержания механического индикатора фиксированным на подложке Р электронным конструктивным элементом EB₁ (и равным образом также фиксированным на подложке Р электронным конструктивным элементом ЕВ₂).

Это означает, что в процессе изготовления индикатор может быть просто вложен после монтажа подложки Р с контролируемыми электронными конструктивными элементами. Это позволяет удерживать производственные издержки на низком уровне.

В другом предпочтительном варианте выполнения размыкатель 1 имеет фиксатор F, предназначенный для фиксации отсоединенного контролируемого электронного конструктивного элемента в этом отсоединенном состоянии.

Например, на фиг. 2 фиксатор F имеет такое конструктивное исполнение, при котором отсоединившийся электронный конструктивный элемент EB₁ удерживается в (закрытом) корпусе посредством фиксатора F, благодаря чему не имеет контакта с назначенными ему электрическими контактными выводами. На фиг. 3 показано, что фиксатор F может иметь такое конструктивное исполнение, при котором каждый отсоединенный электронный конструктивный элемент EB₁, ЕВ₂ удерживается в (закрытом) корпусе посредством фиксатора F, благодаря чему не имеет контакта с соответствующими назначенными ему электрическими контактными выводами. При этом следует отметить, что проиллюстрированное на чертежах конструктивное исполнение также позволяет после отсоединения, например, первого электронного конструктивного элемента EB₁, также еще и происходить отсоединению второго электронного конструктивного элемента ЕВ₂, который все еще надежно удерживается фиксатором F (как показано на фиг. 3).

Благодаря наличию фиксатора F предотвращается ситуация, при которой освободившиеся отсоединенные электронные конструктивные элементы создали бы короткие замыкания в других местах.

В качестве альтернативы или в дополнение на подложке Р также может быть предусмотрена "улавливающая" паечная контактная площадка, так что, например, еще имеющийся жидкий остаток припоя на выводах высвобожденного электронного конструктивного элемента при попадании туда охлаждается и, таким образом, происходит фиксация отсоединенного электронного конструктивного элемента.

В еще одном предпочтительном варианте выполнения фиксатор F и механически сдвигаемый индикатор ANZ выполнены за одно целое, при этом фиксатор F представляет собой средство фиксации, обладающее гибкостью относительно механически сдвигаемого индикатора ANZ. Это позволяет удерживать производственные издержки на низком уровне, как очевидно из сравнения фиг. 2 и фиг. 3.

С целью фиксации в начальном состоянии, соответственно конечном состоянии фиксаторы F выполнены в виде наклонных деталей, благодаря чему "высвобожденный" электронный конструктивный элемент вместе с механически сдвигаемым индикатором ANZ могут скользить мимо "неотцепленного" электронного конструктивного элемента (см. фиг. 2).

Кроме того, в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения в корпусе G также могут быть предусмотрены первые направляющие приспособления FG, предназначенные для направления механического индикатора. Например, их можно экономически оптимальным образом сформировать методом литья под давлением.

В еще одном предпочтительном варианте выполнения изобретения в корпусе также могут быть предусмотрены вторые направляющие приспособления, предназначенные для направления отсоединяющегося электронного конструктивного элемента.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения аккумуляторы D₁, D₂ энергии представляют собой пружины. Их можно экономически оптимальным образом поместить после фиксации электронных конструктивных элементов EB₁ и ЕВ₂, что, например, исключает необходимость трудозатратного крепления электронных конструктивных элементов EB₁ и ЕВ₂ во время фиксации на подложке Р.

Не составляет проблемы обеспечить оптимизированному в отношении монтажного пространства размыкателю наличие приспособления для монтажа на несущей рейке.

Изобретение подходит для контролируемых электронных конструктивных элементов любого типа. В частности, электронные конструктивные элементы выбраны из группы, включающей полупроводниковые приборы, прежде всего варисторы, TVS-диоды (от англ. "transient voltage suppressor diode") или газовые разрядники (газоразрядники).

В еще одном предпочтительном варианте выполнения изобретения терморазмягчаемый фиксатор включает в свой состав припой или клей. Это означает, что электронный конструктивный элемент может быть фиксирован на подложке Р посредством терморазмягчаемого припоя, который к тому же обеспечивает электрическое соединение. В качестве альтернативы или в дополнение электронный конструктивный элемент также может фиксироваться на подложке Р терморазмягчаемым клеем.

Предпочтительно, чтобы корпус G и/или механически сдвигаемый индикатор ANZ были изготовлены из пластмассы.

К тому же, без ограничения общности может быть предусмотрено, что каждый из размыкателей 1 имеет собственное устройство удаленной сигнализации. Это позволяет дополнительно выдать удаленному пользователю сигнал о возникновении повреждения.

В качестве альтернативы или в дополнение также может быть обеспечен пассивный визуальный сборный сигнал удаленного оповещения для нескольких находящихся рядом друг с другом предлагаемых в изобретении размыкателей 1. Такая ситуация показана на фиг. 1, где в корпусах G предусмотрен свободный в исходном состоянии проем FM удаленной сигнализации, перекрываемый в случае возникновения повреждения (фиг. 2 и 3). Теперь, если находящиеся рядом друг с другом предлагаемые в изобретении размыкатели 1 (на рейке) расположены друг рядом с другом таким образом, что световой луч может проходить через все проемы удаленной сигнализации, то факт появления обратного (отраженного) излучения, соответственно свидетельствующего о неисправности просвечивания может быть расценено при помощи светочувствительного элемента как сборный сигнал тревоги и, таким образом, обеспечивается экономически оптимальная тревожная сигнализация. Это означает, что несколько оптимизированных в отношении монтажного пространства размыкателей 1 в компоновке с нахождением рядом друг с другом формируют сборное оповещение о возникновении неисправности в нормальном направлении к подложке Р.

Перечень позиционных обозначений на чертежах

1 размыкатель EB₁, ЕВ₂ электронные конструктивные элементы Р подложка D₁, D₂ аккумуляторы энергии ANZ механически сдвигаемый индикатор F фиксатор S смотровое окошко G корпус FG направляющие приспособления в корпусе FM окно удаленной сигнализации.

Изобретение относится к оптимизированному в отношении монтажного пространства размыкателю. Размыкатель (1) содержит, по меньшей мере, два контролируемых электронных конструктивных элемента (EB₁, ЕВ₂), при этом контролируемые электронные конструктивные элементы закреплены на подложке (Р) с помощью терморазмягчаемого фиксатора, у каждого из электронных конструктивных элементов расположен аккумулятор (D₁, D₂) энергии, который при размягчении терморазмягчаемого фиксатора сдвигает соответствующий электронный конструктивный элемент по существу параллельно подложке (Р), при этом отсоединяя его, дополнительно содержащий механически сдвигаемый индикатор (ANZ), обеспечивающий индикацию отсоединенности одного или нескольких контролируемых электронных конструктивных элементов, при этом указанный индикатор (ANZ) сдвигается под воздействием отсоединяющегося электронного конструктивного элемента. Техническим результатом является уменьшение трудозатрат. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Оптимизированный в отношении монтажного пространства размыкатель (1), содержащий по меньшей мере два контролируемых электронных конструктивных элемента (EB₁, ЕВ₂), закрепленных на подложке (Р) с помощью терморазмягчаемого фиксатора,

указанные контролируемые электронные конструктивные элементы выбраны из группы, включающей в себя варисторы, TVS-диоды или газонаполненные разрядники для защиты от перенапряжений,

причем у каждого из электронных конструктивных элементов расположен аккумулятор (D₁, D₂) энергии, который при размягчении терморазмягчаемого фиксатора сдвигает соответствующий электронный конструктивный элемент по существу параллельно подложке (Р), при этом отсоединяя его,

отличающийся тем, что дополнительно содержит механически сдвигаемый индикатор (ANZ), обеспечивающий индикацию отсоединенности одного или нескольких контролируемых электронных конструктивных элементов, при этом указанный индикатор (ANZ) сдвигается под воздействием отсоединяющегося электронного конструктивного элемента.

2. Размыкатель по п. 1, отличающийся тем, что механически сдвигаемый индикатор (ANZ) имеет фиксатор (F), обеспечивающий его фиксацию в исходном положении.

3. Размыкатель по п. 1 или 2, отличающийся наличием у него фиксатора (F), предназначенного для фиксации отсоединенного контролируемого электронного конструктивного элемента в отсоединенном состоянии.

4. Размыкатель по п. 2 или 3, отличающийся тем, что фиксатор (F) и механически сдвигаемый индикатор (ANZ) выполнены за одно целое, при этом фиксатор (F) представляет собой средство фиксации, обладающее гибкостью относительно механически сдвигаемого индикатора (ANZ).

5. Размыкатель по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что он имеет корпус (G), при этом в корпусе (G) предусмотрены первые направляющие приспособления (FG), предназначенные для направления механического индикатора (ANZ).

6. Размыкатель по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что он имеет корпус (G), в котором предусмотрены вторые направляющие приспособления, предназначенные для направления отсоединяющегося электронного конструктивного элемента.

7. Размыкатель по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что аккумуляторы (D₁, D₂) энергии представляют собой пружины.

8. Размыкатель по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что механически сдвигаемый индикатор (ANZ) обеспечивает смену цвета и/или изменение оптической передачи (светопропускания).

9. Размыкатель по одному из предыдущих пунктов, отличающийся наличием приспособлений для установки на несущей рейке.

10. Размыкатель по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что терморазмягчаемый фиксатор включает в свой состав припой и/или клей.

11. Размыкатель по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что корпус (G) и/или механически сдвигаемый индикатор (ANZ) изготовлен(ы) из пластмассы.

12. Размыкатель по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что несколько оптимизированных в отношении монтажного пространства размыкателей в предполагающей их нахождение рядом друг с другом компоновке обеспечивают сборное оповещение (FM) о возникновении неисправности в нормальном направлении по отношению к подложке.