專利名稱：Ac電壓存在指示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題為一種用于中壓或高壓輸電和配電系統(tǒng)中的導體和/或?qū)w部件的交流(AC)電壓指示器，其中基本的AC電壓探測和指示元件是液晶顯示器(LCD)。指示器結(jié)合于測試的導體和/或?qū)w部件的表面，或設(shè)置于靠近它們的位置。
已知現(xiàn)有技術(shù)中存在多種類型的具有LCD的電壓存在指示器，該種指示器不需要提供外部電源。此種指示器包括至少一個集流電極，典型的該種集流電極具有平板形狀。此種類型的指示器采用以下方式在測試導體上設(shè)置集流電極以基本上平行于圍繞著測試導體產(chǎn)生的電場的等電位表面進行定位。集流電極的表面區(qū)域可以調(diào)節(jié)，以便確保流經(jīng)它的至測試導體的接地環(huán)境或在三相系統(tǒng)中至另一相導體的電容性電流，足以引起顯示器狀態(tài)的變化，并且顯示出圖案、標記、銘文，或改變它的顏色。此種電容性電流具有非常小的電流值，例如如果指示器安裝在典型的空氣絕緣的導電元件上，此時在每單元的集流電極區(qū)域上的電容性電流不超過10-100nA/cm2。因此，指示器必須具有極高的阻抗，使得即使在如此低的電容性電流值的情況下，也可以獲得足以改變光學指示器的狀態(tài)的電壓降。
美國No.5274324號專利說明書公開了一種指示器，該指示器用于指示帶電導體，并結(jié)合有LCD。這種指示器由封閉的絕緣材料制成的立方形殼體組成，其前壁提供了透明窗口，用于指示電壓存在的高阻抗顯示器(例如液晶顯示器)位于該透明窗口內(nèi)。導體元件采用探針形式，并結(jié)合于殼體后壁，通過將探針與導體相連接用于測試導體內(nèi)的電壓。連接元件采用金屬板的形式，并與LCD電極之一進行電連接，定位于殼體之內(nèi)。連接元件具有電容性集流電極的功能。另一顯示電極通過電阻元件與探針相連接。兩個顯示電極通過用于顯示器放電的電阻的方式彼此相連接。也可以對顯示器施加一個電流，用于測試顯示器的功能。
已公開的申請WO2004/023151描述了一種電壓指示器，該指示器應用了液晶顯示器、電泳顯示器和電致變色顯示器。根據(jù)這種方案的指示器由電極和電介質(zhì)層組成，電極采用兩個外導電層的形式，位于導電層上的至少一層是透明的，定位于電極之間的中間層具有顯示電光學特性的結(jié)構(gòu)，并且中間層由附加的導電層相分離。電極通過通過二極管彼此電連接。指示器的透明電極是其集流電極。本發(fā)明示例性的實施例之一公開了一種技術(shù)方案附加的導電層通過電阻元件與其它的導電層之一相連接。該元件的目的在于調(diào)節(jié)中間層和電介質(zhì)層的阻抗在實部和虛部之間的相互比例，以便能夠在這些層中恰當?shù)胤指鬌C和AC電壓成分，并且允許獲得指示器的最大靈敏度。
日本專利申請No.61-003069公開了一種通過使用LCD的閾值電壓用于探測帶電導體液晶顯示器。已知的雙電極LCD設(shè)置兩個附加的電極，其中一個結(jié)合于顯示器的前壁，另一個結(jié)合于顯示器的后壁，使得每一附加電極均與LCD的不同電極相連接。在此種方案中，結(jié)合于顯示器的前壁的附加電極是集流電極。
另一種用于指示電壓的LCD可獲知于日本專利申請公開No.63-044173。類似的裝置出現(xiàn)于JP61-003069的說明書中，該裝置與液晶顯示器和兩個附加電極相結(jié)合，其中一個電極與顯示器的一個標記電極電連接，另一個透明的電極直接設(shè)置在顯示器的表面上，從而其與另一個電極(顯示器的公共電極)電容連接。在這一技術(shù)方案中，透明的附加電極是指示器的集流電極。
用于指示中壓和高壓導體和設(shè)備中的電壓的指示器需要高的可靠性和長的壽命，尤其是那些用于戶外的以及暴露于各種危害性的氣候條件下的設(shè)備的指示器?？諝饨^緣設(shè)備通常要運行20至30年。此類設(shè)備的運行通常是免維護的。因此，此類設(shè)備內(nèi)的電壓指示器或者作為此類設(shè)備的部件的電壓指示器不僅需要長的壽命，還要確保能夠在長的時間內(nèi)無故障運行。
已知的與液晶顯示器相結(jié)合的指示器的壽命相當長。然而，當他們運行于各種氣候條件下以及當它們設(shè)置于戶外時，它們的壽命就變得不能滿足商業(yè)上的應用。諸如高濕、降雨或鹽霧這樣的不利環(huán)境條件會導致指示器表面的衰老，從而減小了指示器的電阻，甚至形成外部的短路。獲得指示器的高靈敏度LCD具有高阻抗，此種情況下電阻的減小會導致功能的喪失。
與液晶顯示器相結(jié)合的指示器的壽命減少的另一個原因在于其對于外部元件上的靜電積累具有相對較小的承受能力。在中壓和高壓輸電和配電設(shè)備上所產(chǎn)生的不可控制的電荷，會在指示器的液晶元件上產(chǎn)生電壓的DC成分，能夠顯著地降低它們的壽命。
根據(jù)本發(fā)明的AC電壓存在指示器主要包括設(shè)置于絕緣殼體內(nèi)的液晶顯示器，在殼體的前壁窗口內(nèi)指示器的顯示是可讀的，以及顯示器與導體元件相連接，導體元件用于將顯示器與測試目標相連接，指示器的殼體具有框架形狀，并由具有強疏水性表面的材料制成，前側(cè)的框架通過定位于框架窗口的透明板封閉，后側(cè)的框架通過導體元件密閉，至少有一排周向的肋條定位于框架窗口的周圍，以及液晶顯示器設(shè)置于框架窗口的透明板與導體元件之間，它具有采用導電區(qū)形式的電極，具有最大的表面區(qū)域的導電區(qū)之一是指示器的集流電極，以及所述的導電區(qū)中的另一個與導電端子相連接，導電端子通過連接元件的方式與指示器的導體元件相連接，導電端子通過電阻元件與結(jié)合于集流電極的端子相連接。
在本發(fā)明另一個變化形式中，液晶顯示器密封的設(shè)置于框架窗口的透明板與電介質(zhì)板之間，該電介質(zhì)板與導體元件相毗鄰，該導體元件封閉殼體的后側(cè)框架。
電介質(zhì)板優(yōu)選由玻璃制成。
替代性的電介質(zhì)板由熱塑性聚合物制成。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，透明板優(yōu)選由玻璃制成。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，周向的肋條優(yōu)選突出于窗口平面。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，殼體框架優(yōu)選由具有永久疏水表面的硅氧烷彈性體制成。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，殼體框架優(yōu)選由涂覆有具有疏水表面特性的薄層的熱塑性聚合物制成。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，電阻元件優(yōu)選由具有耐靜電特性的熱塑性聚合物制成。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，電阻元件替代性地采用電阻涂覆的方式，設(shè)置于液晶顯示器的端子之間的基板之一上。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，電阻元件替代性地采用其上沉積有電阻層的板的方式。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，電阻元件優(yōu)選由電阻性的紙、織物或箔片制成。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，導體元件優(yōu)選由具有導電混合物的熱塑性聚合物制成，該導電混合物采用碳顆粒、導電聚合物或金屬纖維的形式。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，導體元件替代性地由具有導電混合物的硅氧烷彈性體制成。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，導體元件替代性地由具有金屬芯或聚合物芯的硅氧烷彈性體制成。
根據(jù)本發(fā)明的指示器的優(yōu)點在于其簡單的設(shè)計和相對小的尺寸。當將該指示器結(jié)合于絕緣的或非絕緣的電線后，其用于指示中等電壓的未遮蔽的電線或設(shè)備中的電壓存在，并且可以在相當?shù)木嚯x上以裸眼讀出指示器上的顯示。該指示器適用于各種環(huán)境狀況下，能夠以簡單的方式進行制造，并且極為耐用和可靠。
本發(fā)明的目標示例性地顯示于附圖中，其中附

圖1、1a和1b顯示了指示器的剖視圖和正視圖，附圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的正視圖，附圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的指示器的沿D-D線的剖視圖，附圖4、5、6、7顯示了根據(jù)本發(fā)明的指示器的不同實施例的沿E-E線的剖視圖，以及附圖8根據(jù)本發(fā)明的包括電介質(zhì)板的實施例的沿D-D線的剖視圖。
由申請人提交的波蘭專利申請No.P-362262提供了一種液晶電壓指示器(附圖1、1a和1b)，其中LCD1包括第一襯底層2，該第一襯底層2與設(shè)置在其表面上的導電區(qū)3相連接，并且與其它的導電區(qū)電絕緣，第二襯底層4平行于第一襯底層，并且與設(shè)置在其表面上的導電區(qū)5相連接，并且與其它的導電區(qū)電絕緣，以及中間液晶層6設(shè)置于襯底層之間以及導電區(qū)之間。電端子6引出于中間液晶層6的表面范圍之外，并且與結(jié)合于導電區(qū)3之一。定位于第一襯底層2的導電層的一部分與定位于第二襯底層4的導電層的一部分相重疊，兩個襯底層的導電區(qū)3、5的重疊部分與中間液晶層6的一部分共同形成了指示器的液晶元件，并且以串聯(lián)的方式電連接。處于與襯底層平行的平面上的液晶元件共同構(gòu)成的標記圖案，當電壓存在時，該圖案得到顯示。導電區(qū)之一的整體區(qū)域(定位于襯底層之一超出標記圖案的平面)是液晶指示器的集流電極。在此示例性的實施例中，導電區(qū)3具有最大的表面區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的指示器(附圖2、3)包括密封的設(shè)置于殼體8之內(nèi)的LCD1，殼體8的形狀采用框架的形式。殼體8通過透明板9封閉其前部，并優(yōu)選由玻璃制成，以及殼體8通過板狀導體元件10封閉其后部，該板狀導體元件10密封的設(shè)置于殼體8的框架內(nèi)。殼體8由強疏水性材料制成，例如硅氧烷彈性體，經(jīng)硫化處理后，可以獲得強的永久性的疏水表面，或者殼體8由涂覆有具有疏水表面特性的薄層的熱塑性聚合物制成。殼體8優(yōu)選采用超模(overmolding)方式制造，使得指示器的部件在層中相互連接，即透明板9、LCD1和導體元件10，但是超模工藝不包括透明板9的前表面和導體元件10的后表面。不采用超模工藝，而是通過在指示器的成品部件的表面上傾注強疏水性材料，也可以形成殼體8。在殼體8的前部，框架窗口的周圍，設(shè)置周向的肋條11，肋條之間相互間隔一定的距離，并突出于框架窗口平面。肋條11與殼體8形成統(tǒng)一的整體。肋條11的作用在于增加蠕變電流從指示器的導體元件至殼體8的框架窗口的透明板9的表面的路徑，與殼體8表面的疏水特性相結(jié)合，當指示器運行于高濕、降雨或鹽霧的環(huán)境中時，允許增加指示器表面的總電阻。
根據(jù)本發(fā)明的指示器應用了顯示于附圖1、1a和1b中的液晶顯示器1的設(shè)計，作為指示器的集流電極的導電區(qū)3具有最大的表面區(qū)域，并且提供了導體端子12。兩個端子7和12均突出于中間液晶層的范圍。顯示器的液晶元件在串聯(lián)于端子7的導電區(qū)與指示器的集流電極3之間。極化板(附圖中未顯示)粘結(jié)于LCD1的兩個襯底層，以及光反射膜(附圖中未顯示)粘結(jié)于極化板的背面。LCD1的端子7通過電阻元件13與端子12相連接。設(shè)置電阻元件13的目的在于衰減由于靜電在顯示器上的集聚而在LCD1的端子7和12之間所產(chǎn)生的電壓的DC成分。在本發(fā)明的一個實施例中(附圖4)，電阻元件13由耐靜電的聚合物制成，并且通過由電導性的硅氧烷彈性體制成的連接部件與端子12和導體元件10相連接。在本發(fā)明的另一個實施例中(附圖5)，電阻元件13是一層電阻涂層，并且設(shè)置于LCD1的端子7和12之間的襯底層之一。在本發(fā)明的另一個實施例中(附圖6)，電阻元件13是電阻材料層17，并使用導電膠18粘結(jié)于端子7和12。在本發(fā)明的另一個實施例中(附圖7)，電阻元件13是沉積于陶瓷板20上的電阻層19，并且通過連接部件21與端子7和12相連接。電阻性的紙、織物或箔片也可以用來作為制造電阻元件的材料。
LCD1密封地設(shè)置于殼體8內(nèi)。在LCD1襯底層的外側(cè)與透明板9的內(nèi)表面之間具有密封件22，該密封件22沿著LCD1與透明板9的連接部分的周圍進行定位。使用密封件的目的在于在使用超模或傾注工藝，利用殼體8的材料將LCD1與透明板9和導體元件10結(jié)合在一起的過程中，避免LCD1的前表面和殼體8窗口的透明板9的后表面受到污染。在使用指示器的過程中，密封件22也可以保護前極化板(附圖中未顯示)免于水蒸氣的過量滲透。
導體元件10通過導體連接部件23與端子7電連接，導體連接部件23由導電硅氧烷彈性體制成。結(jié)合于導體元件10的一個部件(附圖中未顯示)用于將指示器固定于測試導體。
導體元件10由含有導電混合物的熱塑性聚合物制成，該導電混合物采用碳顆粒、導電聚合物或金屬纖維的形式。在本發(fā)明的另一實施例中，導體元件10由含有導電混合物的硅氧烷彈性體制成。在本發(fā)明的另一實施例中，導體元件10由具有金屬芯或聚合物芯的硅氧烷彈性體制成。
如附圖8所示的本發(fā)明的另一實施例中，指示器包括設(shè)置于板狀導體元件10與LCD1之間的電介質(zhì)板24。
電介質(zhì)板24由玻璃或熱塑性聚合物(如高密度聚乙烯)制成。
權(quán)利要求
1.AC電壓存在指示器，包括設(shè)置于絕緣殼體內(nèi)的液晶顯示器，在所述的殼體的前壁的窗口內(nèi)所述的指示器的顯示是可讀的，以及液晶顯示器與導體元件相連接，所述的導體元件用于將所述的液晶顯示器與測試目標相連接，其特征在于所述的指示器的所述的殼體(8)具有框架形狀，并由具有強疏水性表面的材料制成，前側(cè)的框架通過定位于所述的殼體(8)的所述的窗口內(nèi)的透明板(9)封閉，后側(cè)的框架通過導體元件(10)密閉，至少有一排周向的肋條(11)定位于所述的框架窗口的周圍，以及所述的液晶顯示器(1)密閉地設(shè)置于所述的框架窗口的所述的透明板(9)與所述的導體元件(10)之間，或者所述的液晶顯示器密閉地設(shè)置于所述的框架窗口的所述的透明板(9)與電介質(zhì)板(24)之間，所述的電介質(zhì)板定位于與所述的導體元件(10)相鄰的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的指示器，其特征在于所述的液晶顯示器(1)具有采用導電區(qū)形式的電極，具有最大的表面區(qū)域的所述的導電區(qū)(3)之一是所述的指示器的集流電極，以及所述的導電區(qū)(3)中的另一個與導電端子(12)相連接，所述的導電端子通過使用連接元件(23)的方式與所述的指示器的所述的導體元件(10)相連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的透明板(9)由玻璃制成。
4.如權(quán)利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的周向的肋條(11)突出于所述的殼體(8)的所述的窗口的平面。
5.如權(quán)利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的殼體框架(8)由具有永久疏水表面的硅氧烷彈性體制成。
6.如權(quán)利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的殼體框架(8)由涂覆有具有疏水表面特性的薄層的熱塑性聚合物制成。
7.如權(quán)利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的導體元件(10)由含有導電混合物的熱塑性聚合物制成，所述的導電混合物采用碳顆粒、導電聚合物或金屬纖維的形式。
8.如權(quán)利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的導體元件(10)由含有導電混合物的硅氧烷彈性體制成。
9.如權(quán)利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的導體元件(10)由具有金屬芯或聚合物芯的硅氧烷彈性體制成。
10.如權(quán)利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的電介質(zhì)板(24)由玻璃制成。
11.如權(quán)利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的電介質(zhì)板(24)由熱塑性聚合物制成。
12.如權(quán)利要求2所述的指示器，其特征在于所述的導電端子(12)通過所述的電阻元件(13)與端子(7)相連接，所述的端子(7)結(jié)合于所述的集流電極。
13.如權(quán)利要求12所述的指示器，其特征在于所述的電阻元件(13)由具有耐靜電特性的聚合物板(14)制成，并且通過連接部件(15)與所述的導電端子(12)和所述的導體元件(10)相連接。
14.如權(quán)利要求12所述的指示器，其特征在于所述的電阻元件(13)采用電阻涂覆的方式，設(shè)置于所述的液晶顯示器(1)的端子(7)和(12)之間的的所述的基板之一上。
15.如權(quán)利要求12所述的指示器，其特征在于所述的電阻元件(13)是電阻材料層(17)，并使用導電膠(18)粘結(jié)于端子(7)和(12)上。
16.如權(quán)利要求12所述的指示器，其特征在于所述的電阻元件(13)由電阻性的紙、織物或箔片制成。
17.如權(quán)利要求12所述的指示器，其特征在于所述的電阻元件(13)采用其上沉積有電阻層的板的方式。
全文摘要
本發(fā)明的主題為一種用于中壓或高壓輸電和配電系統(tǒng)中的導體和/或?qū)w部件的AC電壓存在指示器，其中基本的AC電壓探測和指示元件是液晶顯示器(1)。根據(jù)本發(fā)明的指示器的特征在于殼體(8)具有框架形狀，前側(cè)由透明板(9)封閉，后側(cè)由導體元件(10)密閉。至少有一排周向的肋條(11)定位于框架窗口的周圍。液晶顯示器(1)密閉地設(shè)置于框架窗口的透明板(9)與導體元件(10)之間，其電極采用導體區(qū)的方式。導電區(qū)(3)之一是指示器的集流電極，導電區(qū)中(3)中具有與其相連接的導體端子，端子通過連接部件(23)與指示器的導體元件(10)相連接，端子也可以通過電阻元件(13)相連接，當端子(7)與集流電極相連接時，端子需要通過電阻元件(13)相連接。
文檔編號G01R19/165GK101014866SQ200580028258
公開日2007年8月8日 申請日期2005年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月18日
發(fā)明者J·齊澤維斯基, R·胡伯, M·盧托 申請人:Abb有限公司