專利名稱：用于通過夾緊提供電壓浪涌保護的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于保護電氣裝置或設備(諸如電器、電路或配電網(wǎng))在其電力供應中免受干擾(可能是瞬態(tài)干擾)的裝置的通用技術(shù)領(lǐng)域。
更具體地，本發(fā)明涉及用于保護電氣設備免受諸如浪涌(尤其是由于閃電引起的浪涌)的電壓干擾的裝置。
本發(fā)明涉及用于保護電氣設備免受電壓浪涌的裝置，該裝置包括·保護單元，其具有至少第一電極和第二電極，所述電極通過連接裝置電連接到所述電氣設備上；·功能耦合裝置，用于使保護單元和連接裝置耦合；以及·熱斷路器裝置，其與所述單元功能連接，用于在該單元的溫度達到預定臨界值時中斷該單元與設備之間的電連接。
背景技術(shù)：
已知用于保護電氣設備免受電壓浪涌的裝置，并且正在廣泛使用。
這種裝置有時被稱為“避雷器”或“浪涌抑制器”，它們用于使得閃電感應電流流向地面，并且還可用于對感應電壓浪涌進行峰值限制，從而使其保持在與保護裝置下游連接的設備兼容的水平內(nèi)。
已知避雷器可基于多種技術(shù)，這取決于它們采用的有源保護元件的性質(zhì)。
具體地，已知使用火花隙的避雷器，即，其中有源保護元件使用具有兩個在它們之間觸發(fā)電弧的相對電極的裝置，從而在電壓浪涌一達到預定臨界水平時就構(gòu)成短路。
這種火花隙避雷器受到兩種主要的致命故障。
在避雷器與其中要保護的一相及地相連時通常會遇到的第一種致命情形中，火花隙可能會遭受可致使其毀壞的強度巨大(幾百或幾千安培)的短路電流。為了防止這樣的事件，在避雷器內(nèi)集成或與避雷器結(jié)合斷路構(gòu)件(其為保險絲或斷路器類型)，其在開始作用時中斷短路電流，從而維護裝置的完整性。
在尤其是避雷器連接在中線和地之間時會發(fā)現(xiàn)的第二種致命情形中，避雷器可能會遭受到致使其破壞的相對較低(即，強度例如位于幾安培到200安培的范圍內(nèi))的短路電流。例如當閃電致使火花隙中觸發(fā)電弧時會產(chǎn)生這種情形，跟隨或伴隨這種情形的是供電網(wǎng)事故(失相、電網(wǎng)失衡)，這致使短路電流接在連續(xù)基底(continuous basis)上，由于該電流最終會導致火花隙發(fā)熱，因而即使很低也是破壞性的。
為了彌補與該第二情形相關(guān)的安全困難，已知的是設置火花隙避雷器，更具體地是設置通過熱斷路系統(tǒng)保護中線的火花隙避雷器。
這種設有熱斷路系統(tǒng)的火花隙避雷器通常為由介電材料制成的封裝件形式，火花隙在其內(nèi)焊接到包括斷路器以及連接裝置的電路上，所述連接裝置使避雷器能夠連接到要保護的裝置上。熱斷路器本身包括焊料，當火花隙中達到預定臨界溫度時，焊料會熔化從而使電路斷開。
盡管這些已知裝置通常是令人滿意的，然而它們也具有某些缺點。
第一種缺點來自對使用不同焊接材料的需求，首先是為了在熱斷路裝置中提供焊料，其次是為了提供其它的焊點。當達到臨界安全溫度時，應當只有熱斷路器中的焊料熔化，這意味著該焊料的熔點必須低于為了組裝目的而在該裝置中使用的任何其它焊料的熔點。
在制造期間需要使用兩種不同的焊接材料導致不容忽視的焊料被互換的危險，焊料互換會在使用中產(chǎn)生安全問題。為了避免在制造期間發(fā)生這種問題，通常強制這些已知保護裝置的制造商在制造過程中執(zhí)行監(jiān)督和核查工序，這致使避雷器的價格上升，但是并不能完全消除熱斷路器使用組裝焊料而不是斷路器用的特殊焊料的所有風險。
而且，這些已知避雷器的結(jié)構(gòu)和制造使得當其火花隙達到其壽命極限時該避雷器難以或者甚至不可能修理。
這可致使僅僅是有源元件退化就要廢棄裝置。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是設法彌補現(xiàn)有技術(shù)的上述各種缺陷，并提出一種用于保護電氣設備免受電壓浪涌的新穎裝置，該裝置在設計和制造方面非常簡單和低廉。
本發(fā)明的另一目的在于設法提出一種用于為電氣設備提供電壓浪涌保護的新穎裝置，該裝置可輕松快捷地修理。
本發(fā)明的另一目的在于設法提出一種用于為電氣設備提供電壓浪涌保護的新穎裝置，該裝置組裝起來特別簡捷。
本發(fā)明的另一目的在于設法提出一種用于為電氣設備提供電壓浪涌保護的新穎裝置，該裝置的設計非常緊湊。
本發(fā)明的另一目的在于設法提出一種用于為電氣設備提供電壓浪涌保護的新穎裝置，該裝置具有改進的安全使用水平。
本發(fā)明的這些目的借助用于保護電氣設備免受電壓浪涌的裝置來實現(xiàn)，該裝置包括·保護單元，其具有至少第一電極和第二電極，所述電極通過連接裝置電連接到所述設備上；·功能耦合裝置，用于使保護單元與連接裝置耦合；以及·熱斷路器裝置，其與所述單元功能連接，用于在該單元的溫度達到預定臨界值時中斷該單元與設備之間的電連接；該裝置的特征在于，所述耦合裝置設計成以這樣的方式在保護單元上施加夾緊力，從而確保所述電極和連接裝置之間的電連接。


通過閱讀參照附圖以非限制性說明方式給出的以下描述，將更加詳細地顯示本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點，在這些附圖中·圖1是根據(jù)本發(fā)明的保護裝置的示意性縱向剖視圖；·圖2是表示在圖1所示的裝置上的組裝操作的示意性剖視圖；以及·圖3是表示安裝在圖1和圖2所示裝置上的熱斷路器的原理的示意性局部縱剖視圖。
具體實施例方式
圖1表示用于保護電氣設備抗電壓浪涌尤其是瞬態(tài)浪涌的裝置1。
本文所用的術(shù)語“電氣設備”是指可能會遭受電壓形式的不定電力供應(尤其是雷電引起的電壓浪涌)的任何類型的設備、儀器、裝置、網(wǎng)絡、電路、或者遠程通訊電路。
根據(jù)本發(fā)明的用于提供浪涌保護的裝置1因此有利地構(gòu)成為避雷器。
根據(jù)根發(fā)明，裝置1包括避雷器單元或保護單元2。
按照傳統(tǒng)方式，保護單元2包括至少第一電極2A和第二電極2B，所述電極通過連接裝置3電連接到要保護的設備(未示出)上。
所述保護單元2包括至少一個非線性電氣部件，例如，變阻器、齊納二極管、或者火花隙(例如，在空氣或氣體中)。本發(fā)明并不局限于一種具體類型的部件。
下面，尤其對包括火花隙2C的保護單元2，更具體的是對火花隙2C進行描述，該火花隙2C具體設計用于保護中線，即，用于連接在中線和地之間。
這樣的火花隙2C有利地為單個柱狀封裝件的形式，該封裝件具有分別支撐第一電極2A和第二電極2B的兩個平行平面20A、20B，以及在所述平面之間延伸的側(cè)罩。
連接裝置3由連接器元件構(gòu)成，這些連接器元件使得由火花隙2C構(gòu)成的避雷器單元2能夠電連接到要保護的裝置上。
根據(jù)本發(fā)明，保護裝置1還包括熱斷路器裝置4，其與單元2功能連接，以當單元2的溫度達到預定臨界值時中斷單元2和要保護的設備之間的電連接，保護單元2發(fā)出的熱超過預定臨界值時就有破壞或燒掉周圍元件的危險。
熱斷路器裝置4因此相對于保護單元2設置，從而對由該單元發(fā)出的熱敏感，這樣在過熱時就能夠觸發(fā)從而中斷電流流動。
裝置1還包括功能耦合裝置5，其用于使保護單元2與連接裝置3耦合。功能耦合裝置5用于提供電極2A和2B中的每一個與連接裝置3之間的電連接，該裝置3用于插到電氣裝置(例如，在中線和地之間)內(nèi)。
上述所有元件，即保護單元2、連接裝置、熱斷路器裝置4、以及功能耦合裝置5優(yōu)選安裝在由絕緣材料制成的封裝件1A(圖1所示)中，從而形成單元式整體局部組件。
優(yōu)選地，功能耦合裝置5不僅用于提供單元2和連接裝置3之間的熱連接，而且使所述單元2在封裝件1A內(nèi)保持適當?shù)奈恢谩?br> 根據(jù)本發(fā)明的重要特征，耦合裝置5用于對保護單元2施加夾緊力，從而確保所述電極2A和2B與連接裝置3之間的電連接。
因此，與利用焊料使保護單元2和連接裝置3耦合的現(xiàn)有技術(shù)的裝置相比，根據(jù)本發(fā)明的裝置1僅通過在保護單元2上施加合適的夾緊力就實現(xiàn)了該耦合，而不需使用焊料。
這樣，裝置1中可能存在的唯一焊料對應于熱斷路器裝置。因而單一類型焊料的存在使得能夠限制制造過程中混淆的風險，從而確保根據(jù)本發(fā)明裝置的良好質(zhì)量，并且以較少的成本就可做到。
因此，本發(fā)明的基本原理在于通過產(chǎn)生優(yōu)選直接施加在單元2上的夾緊力而獲得的“冷”組裝來代替焊接連接。
因而，耦合裝置5設計成在保護單元2本身上施加夾緊或卡緊應力，該卡緊用于使保護單元2與連接裝置3進行電接觸。有利地，該卡緊還使得保護單元2能夠相對于連接裝置3并相對于封裝件1A保持在適當位置。
因此，有利地，耦合裝置5通過其夾緊動作同時執(zhí)行電極2A、2B與連接裝置3之間的電連接功能、以及對于封裝件1A中的保護單元2的位置保持功能(固定功能)。
耦合裝置5優(yōu)選還設計成允許保護單元2與連接裝置3可釋放地耦合。換言之，耦合裝置5允許用戶隨意以簡捷方式連接和斷開保護單元2和連接裝置3。
這樣的技術(shù)處理使得當保護單元2自身失效時，裝置1容易修理，因為本發(fā)明使得可基本上立即更換保護單元2，而不需要專用工具(例如，焊鐵和去焊帶)。
優(yōu)選地，耦合裝置5包括設置成支靠第一電極2A的第一保持件5A以及設置成支靠第二電極2B的第二保持件5B，第一保持件5A和第二保持件5B配合以在保護單元2上施加優(yōu)選沿穿過電極2A、2B的軸線X-X′的壓力。
在附圖所示的實施例中，第一保持件5A和第二保持件5B配合以向承載火花隙2C的電極2A、2B的相應面20A、20B施加大小相等方向相反的力，從而使火花隙保持在適當位置并與連接裝置3電接觸。
保持件50A、50B因而沿軸線X-X′在單元2上施加夾緊力，所述夾緊力用于同時提供電連接和機械保持。
有利地，連接裝置3首先包括與至少局部由第一導電材料制成的第一保持件5A電連接的第一連接器3A，其次包括與至少局部由第二導電材料制成的第二保持件5B電連接的第二連接器3B。
優(yōu)選地，第二保持件5B和第二連接器3B制成單個部件50B，如圖1至圖3所示。
還可以設想第一保持件5A和第一連接器3A由單個部件構(gòu)成。
有利地，熱斷路器裝置4熱連接(尤其是導電連接)到第二連接器3B和/或第二保持件5B上。換言之，第二連接器3B和/或第二保持件5B用于從單元2向熱斷路器裝置4傳導溫度信息。
有利地，第一保持件5A在功能和結(jié)構(gòu)上不同于第二保持件5B。
特別地，第一保持件5A更具體地用于在單元2上產(chǎn)生正夾緊動作，而第二保持件5B更具體地用于優(yōu)化可能由單元2產(chǎn)生的任何熱向熱斷路器4的傳遞。
優(yōu)選地，第一保持件5A因而包括夾型按壓部50A，其為具有變形能力的彈性件形式，該變形能力用于在受壓時產(chǎn)生施壓反作用力。
優(yōu)選地，按壓部50A為U形截面的彈簧片形式，U形的一個臂6支靠第一連接器3A，而另一臂7支靠第一電極2A，臂6和7通過腹板51成為一體。
用于制造按壓部50A的第一材料有利地選擇為呈現(xiàn)良好的彈性特征。作為示例，該第一材料可基于銅合金。
第二保持件5B優(yōu)選包括熱傳遞部50B，其用于通過將由保護單元2發(fā)出的熱向熱斷路器裝置4傳導而進行傳送。
有利地，熱傳遞部50B還形成用于單元2的抵靠部，即通過按壓部50A抵靠著抵靠部50B而沿軸線X-X′縱向按壓所述單元，所述抵靠部優(yōu)選具有剛性特征。
有利地，抵靠部50B形成為使得保護單元2和所述抵靠部50B之間的接觸界面在設計裝置1的固有尺寸限制條件下提供盡可能大的面積，從而優(yōu)化在單元2和抵靠部50B之間通過傳導而進行的熱傳遞。
為此，抵靠部50B可以有利地提供平坦支承面8，其大小足以完全覆蓋單元2承載第二電極2B的面20B，從而形成如圖1和圖2所示的平坦支承面。
為了優(yōu)化上述熱傳遞，用于制造抵靠部50B的第二材料選擇為呈現(xiàn)良好的熱傳導性。作為示例，該第二材料可基本上為純銅。
有利地，連接裝置3還包括第三連接器3C，所述第一連接器3A和第三連接器3C設計成與要保護的設備電連接。
有利地，熱斷路器裝置4設計成能夠從在第二連接器3B和第三連接器3C之間形成電接觸的閉合結(jié)構(gòu)(附圖中所示)轉(zhuǎn)到斷開第二連接器3B和第三連接器3C之間的所述電接觸的斷開結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，熱斷路器裝置4包括優(yōu)選具有剛性特征的滑動件4A，其安裝成在第一位置或返回位置與第二位置之間沿軸向方向彈性滑動，所述第一位置對應于使單元2和要保護的設備之間的電連接中斷的位置，滑動件4A在所述第二位置建立第二連接器3B和第三連接器3C之間的電接觸，所述滑動件通過焊料型的可熔裝置4B而在第二位置中保持靜止。
如在圖3中示意性示出的，滑動件4A優(yōu)選安裝成在來自彈簧9(例如，壓縮彈簧)的驅(qū)動下沿軸向方向彈性滑動。
優(yōu)選地，滑動件4A還具有擦拭邊緣4C，用于當滑動件4A從其第二位置返回其第一位置時刮除焊料4B，從而去除可能會在第二連接器3B和第三連接器3C之間形成多余連接的任何殘余液態(tài)焊料。
因而，熱斷路器裝置4能夠在相對于第二連接器3B和相對于第二連接器3C的兩個位置處同時斷開接觸。由于這說明兩倍于滑動件4A從其第二位置行進到其第一位置的距離，因此斷開距離增加了。當要中斷的電流大小在較高范圍內(nèi)(例如，對于保護中線的避雷器來說，在100安培(A)到200A的范圍內(nèi))時，所述技術(shù)處理尤其有利。
然而，本發(fā)明并不限于上述具體熱斷路器裝置。作為替換，所述熱斷路器裝置可使用具有柔性傳導帶的系統(tǒng)，或者實際上只使用可熔裝置來代替剛性滑動件。還可以設想使用完全具有附圖所示形式的熱斷路器裝置，但是使用雙金屬帶代替用于將滑動件4A保持在第二位置的可熔裝置，所述雙金屬帶設置成當其溫度達到預定臨界值時偏轉(zhuǎn)，該偏轉(zhuǎn)釋放滑動件4A。
以下基于對應于圖1至圖3的實施例簡要描述如何制造和使用根據(jù)本發(fā)明裝置。
在避雷器1的制造過程中，用力將保護單元2(在本示例中由火花隙2C構(gòu)成)插在按壓夾50A和抵靠部50B之間。在該插入階段期間，火花隙2C的第一平面20A朝另一臂6推動按壓部的臂7。臂7由于反作用而向所述面20A施加基本線性或似線性的力，所述施加的力足以確保在火花隙2C和按壓部50A之間的合適電連接。在插入階段期間，第二平面20B以平面的方式支靠抵靠部50B的支承面8。該大面積的支承用于增強單元2和抵靠部50B之間的熱傳遞。在插入階段結(jié)束時，火花隙2C因而被夾緊在適當?shù)奈恢脙?nèi)。該夾緊動作同時使得與火花隙2C形成電連接，將其保持在適當位置，并在此形成熱連接。
然后閉合封裝件1A，從而構(gòu)成具有由第一連接器3A和第三連接器3C形成的兩個連接管腳的單元盒。然后將該盒連接到要保護裝置(例如，在中線和相之間)的電板上。
當火花隙2C異常發(fā)熱時，該熱借助于為此專門設置的抵靠部50B通過傳導而傳送到焊料4B。焊料4B熔化，從而釋放滑動件4A，該滑動件在來自彈簧9的驅(qū)動下返回其返回位置。這樣就中斷了裝置和火花隙2C之間的電接觸，從而使火花隙停止發(fā)熱，因此而避免了任何著火的危險。
可非常容易地用新火花隙更換不能工作的火花隙2C，這是因為僅需要打開封裝件1A，將舊火花隙2C手動拆除，并將新火花隙插設在按壓部50A和抵靠部50B之間。
因此，本發(fā)明可獲益于在其保護單元2和裝置1的其余部分之間呈現(xiàn)極好的電連接和熱連接的模塊化避雷器，而無需使用用于組裝的焊料。
工業(yè)應用敏感性本發(fā)明的工業(yè)應用在于設計、制造和使用用于提供浪涌保護的避雷器型裝置。
權(quán)利要求
1.一種用于保護電氣設備免受電壓浪涌的裝置(1)，該裝置包括·保護單元(2)，其具有至少第一電極(2A)和第二電極(2B)，所述電極(2A，2B)通過連接裝置(3)電連接到所述設備上；·功能耦合裝置(5)，其用于使保護單元(2)與連接裝置(3)耦合；以及·熱斷路器裝置(4)，其與所述單元(2)功能連接，從而當該單元的溫度達到預定臨界值時中斷該單元(2)和所述設備之間的電連接；所述裝置的特征在于所述耦合裝置(5)設計成以這樣的方式對保護單元(2)施加夾緊力，從而確保所述電極(2A，2B)與連接裝置(3)之間的電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(1)，其特征在于，所述保護單元(2)包括火花隙(2C)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置(1)，其特征在于，所述耦合裝置(5)設計成使得可釋放地耦合在保護單元(2)和連接裝置(3)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的裝置(1)，其特征在于，所述耦合裝置(5)包括設置成支靠所述第一電極(2A)的第一保持件(5A)以及設置成支靠所述第二電極(2B)的第二保持件(5B)，所述第一保持件(5A)和第二保持件(5B)配合以在保護單元(2)上施加壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置(1)，其特征在于，所述連接裝置(3)首先包括與由第一導電材料制成的所述第一保持件(5A)電連接的第一連接器(3A)，其次包括與由第二導電材料制成的所述第二保持件(5B)電連接的第二連接器(3B)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置(1)，其特征在于，所述第二保持件(5B)和第二連接器(3B)由單個部件(50B)構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置(1)，其特征在于，所述熱斷路器裝置(4)熱連接到所述第二連接器(3B)和/或第二保持件(5B)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置(1)，其特征在于，所述第一保持件(5A)在結(jié)構(gòu)和功能上不同于所述第二保持件(5B)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置(1)，其特征在于，所述第一保持件(5A)包括夾型按壓部(50A)，而所述第二保持件(5B)包括熱傳遞部(50B)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置(1)，其特征在于，所述按壓部(50A)為U形截面的彈簧片，U形的一個臂(6)支靠所述第一連接器(3A)，而另一臂(7)支靠所述第一電極(2A)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置(1)，其特征在于，所述熱傳遞部(50B)為抵靠部，其形成為使得所述保護單元(2)和所述抵靠部(50B)之間的接觸界面具有盡可能大的面積。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項所述的裝置(1)，其特征在于，所述第二材料選擇成具有優(yōu)異的導熱性。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中任一項所述的裝置(1)，其特征在于，所述第一連接器(3A)設計成與所述設備相連；所述連接裝置(3)還包括設計成與所述設備相連的第三連接器(3C)；所述熱斷路器裝置(4)設計成適于從在第二連接器(3B)和第三連接器(3C)之間形成電接觸的閉合結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)到斷開第二連接器(3B)和第三連接器(3C)之間的所述電接觸的斷開結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置(1)，其特征在于，所述熱斷路器裝置(4)包括滑動件(4A)，其安裝成在第一位置或返回位置與第二位置之間沿軸向方向彈性滑動，所述第一位置對應于使單元(2)和所述設備之間的電連接中斷的位置，所述滑動件(4A)在所述第二位置中建立所述第二連接器(3B)和第三連接器(3C)之間的電接觸，所述滑動件通過可熔裝置(4B)而保持在該第二位置或抵靠位置中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于保護電氣設備免受過載的裝置(1)，包括保護單元(2)，其具有至少第一和第二電極(2A，2B)，這些電極(2A，2B)通過連接裝置(3)電連接到所述設備上；保護單元(2)的功能耦合裝置(5)，用于與連接裝置(3)耦合；以及熱斷路器裝置(4)，其與所述保護單元(2)功能連接，用于當該單元的溫度達到預定臨界值時中斷單元(2)和所述設備之間的電連接。本發(fā)明的特征在于所述耦合裝置(5)設計成對保護單元(2)施加緊固力，從而確保所述電極(2A，2B)與連接裝置(3)之間的電連接。本發(fā)明還涉及用于過載保護的電氣裝置。
文檔編號H01T1/14GK1894834SQ200380110828
公開日2007年1月10日 申請日期2003年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月15日
發(fā)明者埃爾韋·阿蘭·弗朗科斯·林登伯格, 阿蘭·勒內(nèi)·羅伯特·萊尼諾克斯 申請人:蘇勒過壓保護公司