專(zhuān)利名稱(chēng)：配備有切弧裝置的過(guò)電壓保護(hù)設(shè)備及對(duì)應(yīng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于針對(duì)尤其是由于閃電而導(dǎo)致的瞬變電壓電涌來(lái)對(duì)電氣設(shè)備和設(shè)施進(jìn)行保護(hù)的設(shè)備的一般技術(shù)領(lǐng)域。
本發(fā)明更具體地涉及一種用于針對(duì)電壓電涌而為電氣設(shè)施提供保護(hù)的設(shè)備，該設(shè)備包括至少一個(gè)保護(hù)組件，配備有用于連接到電氣設(shè)施的連接裝置；和斷開(kāi)裝置，用于將保護(hù)組件與電氣設(shè)施斷開(kāi)，并適于通過(guò)連接裝置來(lái)斷開(kāi)保護(hù)組件，該斷開(kāi)裝置適合于從閉合位置向打開(kāi)位置移動(dòng)，由此在斷開(kāi)裝置與連接裝置之間產(chǎn)生間隙，從而在斷開(kāi)裝置與連接裝置之間的該間隙中可能形成電弧。
本發(fā)明還涉及一種改進(jìn)用于針對(duì)電涌保護(hù)電氣設(shè)施的設(shè)備的分?jǐn)嗄芰?break capacity)的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，通常使用保護(hù)器設(shè)備來(lái)針對(duì)例如可能由因雷擊導(dǎo)致的放電產(chǎn)生的電涌保護(hù)電氣或電子設(shè)備。
通常，這種保護(hù)器設(shè)備包括用于針對(duì)電涌提供保護(hù)的一個(gè)或更多個(gè)組件，例如，壓敏電阻器和/或火花避雷器。當(dāng)這種組件暴露于預(yù)定閾值以上的電壓時(shí)，它們將故障電流引入大地，從而將電涌的峰值限制為與連接到它們的設(shè)施和設(shè)備可以承受的電壓相容的值。
在它們的壽命的末期，保護(hù)組件易于顯著地變熱(通常高于150℃)，這可能導(dǎo)致對(duì)設(shè)施的嚴(yán)重?fù)p害，甚至導(dǎo)致對(duì)用戶(hù)的威脅(例如，起火)。這正是保護(hù)器設(shè)備通常配備有熱斷開(kāi)裝置的原因。這種熱斷開(kāi)裝置用來(lái)隔離組件，以保護(hù)在所述組件過(guò)度變熱而超過(guò)預(yù)定溫度的情況下要保護(hù)的電氣設(shè)施，以便限制起火的危險(xiǎn)。
由此，可以通過(guò)例如使用熱熔焊料焊接到保護(hù)組件的多個(gè)電極中的一個(gè)的斷開(kāi)彈簧片，來(lái)形成熱斷開(kāi)裝置。通常，斷開(kāi)片經(jīng)受趨于將其從對(duì)應(yīng)的電極移開(kāi)的機(jī)械應(yīng)力，以便過(guò)度的電涌或長(zhǎng)時(shí)間的使用導(dǎo)致焊料熔化或破裂，而使斷開(kāi)片從該電極移開(kāi)，由此將保護(hù)組件與要保護(hù)的設(shè)施隔離開(kāi)。
盡管被廣泛使用，然而這種設(shè)備存在不容忽視的缺點(diǎn)。
例如，在焊料熔化或破裂之后，在斷開(kāi)片與保護(hù)組件的電極之間產(chǎn)生的隔離距離通常相當(dāng)小。因此，如果在電壓和電流的不利條件下發(fā)生斷開(kāi)，可能會(huì)發(fā)生斷開(kāi)裝置的機(jī)械分離不足以將保護(hù)組件與電氣設(shè)施完全隔離開(kāi)的情況，使得在打開(kāi)斷開(kāi)片的過(guò)程中產(chǎn)生的電弧接著能夠保持在斷開(kāi)片與對(duì)應(yīng)的電極之間。在某些情況下，還可能會(huì)發(fā)生在斷開(kāi)片已打開(kāi)一會(huì)兒之后在保護(hù)組件的電極與斷開(kāi)片之間再觸發(fā)電弧的現(xiàn)象。該現(xiàn)象對(duì)保護(hù)設(shè)備的分?jǐn)嗄芰υ斐闪撕艽蟮南拗啤?br> 為了緩和該缺點(diǎn)，已知的是使用諸如熔斷器或電路斷路器型的附加斷路器部件，其確保最終中斷流過(guò)保護(hù)設(shè)備的電流。然而，原則上需要針對(duì)保護(hù)組件的能力校準(zhǔn)該附加斷路器部件，由此產(chǎn)生了技術(shù)限制并增加了實(shí)現(xiàn)保護(hù)設(shè)備的總成本。此外，該附加斷路器部件通常還針對(duì)設(shè)備的所有保護(hù)組件同時(shí)地并且不加區(qū)分地提供隔離，盡管相反地希望只隔離出現(xiàn)了過(guò)高溫度的保護(hù)組件，而將其他保護(hù)組件保持在工作狀態(tài)中。
還已知的是，為了防止在斷開(kāi)片與保護(hù)組件的電極之間形成、保持或再形成電弧，使用了適合于集成在保護(hù)設(shè)備中的隔離器部件。然而，這種類(lèi)型的設(shè)備的效率是有限的，并且通常不足以在電壓、電流以及溫度條件不利時(shí)提供對(duì)保護(hù)設(shè)備的有效斷開(kāi)。
特別地，在高振幅電涌的情況下，電弧可以繞過(guò)隔離器部件，并且可以繼續(xù)運(yùn)送電流，直到保護(hù)設(shè)備的端子上的電壓變成零為止。此外，電弧還具有在正打開(kāi)觸點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生導(dǎo)電污染的作用，由此在斷開(kāi)片與保護(hù)組件的電極之間沿隔離器部件產(chǎn)生了電弧的優(yōu)先導(dǎo)電路徑。該現(xiàn)象由此可以具有顯著降低隔離器部件提供的分?jǐn)嗨降淖饔?，并且盡管存在隔離器部件也會(huì)形成并保持電弧。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是試圖改正以上列出的各種缺點(diǎn)，并提出一種用于針對(duì)電壓電涌保護(hù)電氣設(shè)施的新穎設(shè)備，該設(shè)備在設(shè)計(jì)上簡(jiǎn)單，同時(shí)與現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備相比表現(xiàn)出改進(jìn)的斷開(kāi)能力。
本發(fā)明的另一目的是試圖提出一種用于針對(duì)電涌保護(hù)電氣設(shè)施的新穎設(shè)備，該設(shè)備使得可以保證單獨(dú)斷開(kāi)該設(shè)備的每一個(gè)保護(hù)組件。
本發(fā)明的另一目的是試圖提出一種用于針對(duì)電涌保護(hù)電氣設(shè)施的新穎設(shè)備，與現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備相比，該設(shè)備表現(xiàn)出更強(qiáng)的用于熄滅任何在斷開(kāi)過(guò)程中可能形成的電弧的能力。
本發(fā)明的另一目的是試圖提出一種用于針對(duì)電涌保護(hù)電氣設(shè)施的新穎設(shè)備，該設(shè)備在設(shè)計(jì)上簡(jiǎn)單并可靠。
本發(fā)明的另一目的是試圖提出一種用于針對(duì)電涌保護(hù)電氣設(shè)施的新穎設(shè)備，該設(shè)備在承受在其中可能形成的任何電弧方面特別魯棒和優(yōu)良。
本發(fā)明的另一目的是試圖提出一種用于針對(duì)電涌保護(hù)電氣設(shè)施的新穎設(shè)備，該設(shè)備只需要有限數(shù)量個(gè)機(jī)械活動(dòng)部分，以獲得連接和斷開(kāi)功能。
本發(fā)明的另一目的是提供一種新穎的電涌保護(hù)器設(shè)備，該電涌保護(hù)器設(shè)備使得能夠在斷開(kāi)設(shè)備時(shí)加速熄滅電弧。
本發(fā)明的目的還試圖提出一種通過(guò)使得能夠有效地加速最終斷開(kāi)用于針對(duì)電壓電涌保護(hù)電氣設(shè)施的設(shè)備來(lái)改進(jìn)該設(shè)備的分?jǐn)嗄芰Φ男路f方法。
借助于用于為電氣設(shè)施提供針對(duì)電壓電涌的保護(hù)的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的，該設(shè)備包括至少一個(gè)保護(hù)組件，配備有用于連接到電氣設(shè)施的連接裝置；和斷開(kāi)裝置，用于將保護(hù)組件與電氣設(shè)施斷開(kāi)，并適于通過(guò)連接裝置斷開(kāi)保護(hù)組件，該斷開(kāi)裝置適合于從閉合位置向打開(kāi)位置移動(dòng)，由此在斷開(kāi)裝置與連接裝置之間產(chǎn)生間隙，從而在斷開(kāi)裝置與連接裝置之間的所述間隙中可能形成電??；
所述設(shè)備的特征在于，其包括切弧裝置，該切弧裝置用于對(duì)電弧進(jìn)行切弧，并被形成為沿至少兩個(gè)不同方向?qū)﹄娀∵M(jìn)行作用，以減小電弧的截面。
還借助于改進(jìn)用于針對(duì)電壓電涌保護(hù)電氣設(shè)施的設(shè)備的分?jǐn)嗄芰Φ姆椒▽?shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的，在該設(shè)備中，在將保護(hù)設(shè)備與電氣設(shè)施斷開(kāi)的過(guò)程中可能會(huì)形成電弧，該方法包括對(duì)電弧進(jìn)行切弧的切弧步驟，在該切弧步驟中，沿至少兩個(gè)不同方向?qū)﹄娀∵M(jìn)行作用，以減小電弧的截面。


當(dāng)閱讀以下說(shuō)明并參照僅以非限制性例示的方式給出的附圖時(shí)，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將更詳細(xì)地顯現(xiàn)，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于提供針對(duì)電壓電涌的保護(hù)的設(shè)備的第一變型實(shí)施例的正視圖，該設(shè)備配備有切弧裝置并且被示出為處于它的操作(或工作)位置處；圖2是示出圖1的保護(hù)設(shè)備處于其斷開(kāi)位置處的正視圖；圖2′是示出圖2所示的切弧裝置的動(dòng)作區(qū)的細(xì)節(jié)的剖面圖；圖2″是示出在根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)設(shè)備的另一變型實(shí)施例中的切弧裝置的動(dòng)作區(qū)的細(xì)節(jié)的剖面圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的配備有切弧裝置的保護(hù)設(shè)備的優(yōu)選變型實(shí)施例的詳細(xì)立體圖；圖4是圖3所示的保護(hù)設(shè)備處于其操作(或工作)位置處的正視圖；以及圖5是圖3所示的保護(hù)設(shè)備處于其斷開(kāi)位置處的正視圖。
具體實(shí)施例方式
將根據(jù)本發(fā)明的用于提供針對(duì)電壓電涌的保護(hù)的設(shè)備設(shè)計(jì)成與要保護(hù)的電氣設(shè)施或設(shè)備并聯(lián)連接。術(shù)語(yǔ)“電氣設(shè)施”是指可能經(jīng)受電壓擾動(dòng)(尤其是由于閃電而導(dǎo)致的瞬時(shí)電涌)的任何類(lèi)型的電力網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備。
將根據(jù)本發(fā)明的用于提供針對(duì)電涌的保護(hù)的設(shè)備有利地設(shè)計(jì)成置于要保護(hù)的設(shè)施的一個(gè)相與大地之間。在不超出本發(fā)明的范圍的情況下，還可以設(shè)想出，不將保護(hù)設(shè)備并聯(lián)連接在一相與大地之間，而是將其連接在中線(xiàn)與大地之間、相與中線(xiàn)之間，或者實(shí)際上連接在兩相之間(用于差動(dòng)保護(hù))。
根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)設(shè)備1包括用于針對(duì)電涌保護(hù)電氣設(shè)施的至少一個(gè)保護(hù)組件10。在以下描述中，假定由壓敏電阻器構(gòu)成用于提供針對(duì)電涌的保護(hù)的各組件10，應(yīng)當(dāng)理解，僅僅通過(guò)舉例給出了對(duì)壓敏電阻器的使用，這決不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制。
根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)設(shè)備1包括至少一個(gè)壓敏電阻器10，尤其是包括一個(gè)或更多個(gè)壓敏電阻器10，每個(gè)壓敏電阻器10都配備有用于連接到電氣設(shè)施的連接裝置20。優(yōu)選地，壓敏電阻器10置于電絕緣箱60內(nèi)，該電絕緣箱60適合于呈筒(cartridge)的形狀，該筒被至少使用第一連接接頭(tab)22和第二連接接頭23電連接到固定的插座(未示出)。壓敏電阻器10的一個(gè)極由此直接連接到第一連接接頭22，而壓敏電阻器10的另一極連接到連接裝置20。該連接裝置優(yōu)選地由例如具有金屬片形式的電極21構(gòu)成。電極21優(yōu)選地從壓敏電阻器10的一個(gè)面10A按90°角突起。
在本發(fā)明中，保護(hù)設(shè)備1還包括適合于將壓敏電阻器10與電氣設(shè)施斷開(kāi)的斷開(kāi)裝置30。斷開(kāi)裝置30被具體形成為并適于通過(guò)連接裝置20斷開(kāi)壓敏電阻器10，為此，斷開(kāi)裝置30適合于從例如如圖1所示的閉合位置向如圖2所示的打開(kāi)位置移動(dòng)，由此在斷開(kāi)裝置30與連接裝置20之間產(chǎn)生間隙11。
優(yōu)選地，斷開(kāi)裝置30由導(dǎo)電斷開(kāi)片31形成，該導(dǎo)電斷開(kāi)片31有利地由金屬制成，并且在閉合位置下在存在應(yīng)力的情況下被例如使用熱熔焊料(未示出)焊接到連接裝置20，更精確地說(shuō)焊接到電極21。斷開(kāi)片31有利地在自由端部31A與保持固定的端部31B之間延伸。從而，自由端部31A通過(guò)焊料電接觸電極21，而固定端部31B持續(xù)電接觸第二連接接頭23。
然后斷開(kāi)片31從斷開(kāi)片31通過(guò)熱熔焊料接觸電極21的閉合位置彈性地偏離并偏向斷開(kāi)片31不再接觸對(duì)應(yīng)的電極21的打開(kāi)位置。由此，當(dāng)斷開(kāi)片31從它的閉合位置過(guò)渡到它的打開(kāi)位置時(shí)，斷開(kāi)片31(具體來(lái)說(shuō)是它的自由端部31A)在彈簧作用下從電極21移開(kāi)。斷開(kāi)片31由此可以表現(xiàn)出內(nèi)在彈性，或者它可以通過(guò)獨(dú)立的彈簧(未示出)來(lái)彈性地驅(qū)動(dòng)。
在斷開(kāi)裝置30的打開(kāi)過(guò)程中，穿過(guò)斷開(kāi)裝置30與連接裝置20之間的間隙11可能會(huì)觸發(fā)電弧40(由圖2中的虛線(xiàn)表示)。在打開(kāi)了斷開(kāi)裝置30之后，尤其是在高能電涌的情況下，斷開(kāi)裝置與連接裝置20之間的間距可能不足以防止觸發(fā)或保持或再觸發(fā)電弧40。從而，電弧40持續(xù)運(yùn)送電流，由此妨礙了有效地?cái)嚅_(kāi)保護(hù)組件10。
為了緩和該缺點(diǎn)，并根據(jù)本發(fā)明的基本特征，根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)設(shè)備1配備有用于對(duì)電弧40進(jìn)行切弧的切弧裝置50。
這里使用的術(shù)語(yǔ)“切弧”是指按減小電弧的截面而不一定分?jǐn)嗨姆绞皆谌S中的至少兩個(gè)不同方向上施加在電弧上的壓迫。因而在本發(fā)明的意義下，切弧裝置50不同于適合于置于電極21與斷開(kāi)片31之間以防止在這些導(dǎo)電部分之間形成或保持電弧的純粹的隔離部件。
經(jīng)驗(yàn)表明，在實(shí)際中很難甚或不可能僅僅通過(guò)使用隔離部件“分?jǐn)唷彪娀?，由此在電壓降到零之前中斷電流的流?dòng)。已經(jīng)觀察到，電弧總是可以繞過(guò)隔離部件，從而沿著部件的表面繼續(xù)運(yùn)送電流，直到保護(hù)設(shè)備的端子上的電壓變成零為止。
對(duì)于高電流值，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在隔離部件的表面上形成有導(dǎo)電淀積物，由此在斷開(kāi)片31與電極21之間產(chǎn)生了電弧的優(yōu)先路徑。在這種情況下隔離部件提供的電隔離作用大大降低了。
按照根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)設(shè)備1的基本特征，切弧裝置50被形成為通過(guò)減小電弧40的截面來(lái)增大它的阻抗，從而降低該電弧可以運(yùn)送的電流。這使得可以限制隔離部件上的導(dǎo)電淀積物的形成，由此可以提高其效率。
這里使用術(shù)語(yǔ)“截面”來(lái)指電弧40在假想截平面上的橫截面，該假想截平面與電弧40在連接裝置20與斷開(kāi)裝置30之間延伸所沿的縱向方向基本上相垂直地延伸。
用于對(duì)電弧40進(jìn)行切弧的切弧裝置50由此優(yōu)選地被形成為在至少兩個(gè)不同方向上同時(shí)對(duì)電弧40進(jìn)行作用。
根據(jù)本發(fā)明的特別有利的特征，切弧裝置50被形成為通過(guò)側(cè)邊作用在電弧40上，即，在與電弧40延伸所沿的縱向方向相交或垂直的平面上作用在電弧40上，并在至少兩個(gè)基本上相對(duì)的向心方向F1和F2(即，指向電弧40的截面的中央的方向(圖2′和2″))上進(jìn)行該作用。
優(yōu)選地，還按通過(guò)斷開(kāi)裝置30的運(yùn)動(dòng)能夠控制切弧裝置50(尤其是能夠釋放切弧裝置50)的方式，將切弧裝置50安裝并布置在箱60中。
以下參照?qǐng)D1到5對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例進(jìn)行描述。
在圖1和2中具體示出的本發(fā)明的第一實(shí)施例中，切弧裝置50包括至少兩個(gè)電絕緣作用部51和52，它們適合于在斷開(kāi)裝置30的打開(kāi)過(guò)程中相向移動(dòng)，從而相互協(xié)作以對(duì)電弧40進(jìn)行切弧。
在本發(fā)明的意義下，術(shù)語(yǔ)“作用部”是指切弧裝置50的直接參與對(duì)電弧40進(jìn)行切弧動(dòng)作的部分。這尤其適用于切弧裝置50的適合于直接物理接觸電弧40的部分。
在本發(fā)明的意義下，切弧裝置50可以包括適合于在斷開(kāi)裝置30的打開(kāi)過(guò)程中在間隙11中移動(dòng)的單個(gè)活動(dòng)作用部51，或者也可以包括適合于在斷開(kāi)裝置30的打開(kāi)過(guò)程中相向移動(dòng)的兩個(gè)活動(dòng)作用部(未示出該變型例)。當(dāng)切弧裝置50包括單個(gè)活動(dòng)作用部51時(shí)，它們還包括優(yōu)選地形成用于活動(dòng)作用部51的抵靠部(abutment)的至少一個(gè)固定作用部52。
有利地，按如下方式相對(duì)于彼此安裝活動(dòng)作用部51和斷開(kāi)裝置30，即，使得在斷開(kāi)裝置30的打開(kāi)過(guò)程中，斷開(kāi)裝置釋放活動(dòng)作用部51，由此使得它能夠移動(dòng)。當(dāng)斷開(kāi)裝置30處于閉合位置處時(shí)，有利地，活動(dòng)作用部51靠著斷開(kāi)裝置30。從而，優(yōu)選地將斷開(kāi)片31安裝成受應(yīng)力的結(jié)構(gòu)，使得當(dāng)它打開(kāi)時(shí)它從電極21充分地移開(kāi)，以不再構(gòu)成阻礙活動(dòng)作用部51位移的阻擋物。
導(dǎo)致活動(dòng)作用部51移動(dòng)的力可以是任何類(lèi)型的，但是優(yōu)選地是彈性回復(fù)力。為此，有利地，切弧裝置50包括安裝成對(duì)活動(dòng)作用部51施加彈性回復(fù)力的彈簧型的彈性回復(fù)裝置70，所述彈性回復(fù)力在基本上平行于彈性回復(fù)裝置70的壓縮軸的方向上進(jìn)行作用。由此該彈性回復(fù)力趨于將活動(dòng)作用部51推向另一作用部，具體地，推向固定作用部52。
在圖1和2所示的第一變型實(shí)施例中，將活動(dòng)作用部51安裝成能夠在斷開(kāi)裝置30打開(kāi)時(shí)沿方向F平動(dòng)。
在圖3到5所示的另一變型例中，按如下方式安裝活動(dòng)作用部51，即，使其能夠在斷開(kāi)裝置30打開(kāi)時(shí)繞著旋轉(zhuǎn)軸100沿方向S旋轉(zhuǎn)。
優(yōu)選地，活動(dòng)作用部51包括用于在斷開(kāi)裝置30位于打開(kāi)位置時(shí)置于斷開(kāi)裝置30與連接裝置20之間的絕緣盒(insulating flap)53(絕緣部件)。
在圖3到5所示的優(yōu)選實(shí)施例中，優(yōu)選地，絕緣盒53由形成為在斷開(kāi)裝置30位于打開(kāi)位置時(shí)至少部分地包圍斷開(kāi)裝置30和/或連接裝置20的蓋構(gòu)成。
在第一變型例(未示出)中，該蓋可以包括用于置于斷開(kāi)片31與電極21之間的中央部(例如，平面部)，以及側(cè)部，所述側(cè)部?jī)?yōu)選地按如下方式彎曲，即，至少部分地覆蓋電極21或斷開(kāi)片31，由此增加所述兩個(gè)部分之間的隔離間距。
在如圖3到5所示的另一變型實(shí)施例中，所述蓋由被設(shè)計(jì)成至少部分地包圍斷開(kāi)片31或電極21的套筒44來(lái)形成。
按照優(yōu)選的方式，套筒44呈U形橫截面，該橫截面在橫向上由三個(gè)壁44A、44C以及44D限定，在縱向上由端壁44B限定。由此這些壁一起限定了通過(guò)開(kāi)口46敞開(kāi)的內(nèi)室45，使得能夠?qū)⑻淄?4置于電極21周?chē)?，從而蓋住它(圖5)。
有利地，將套筒44固定于鉸接臂49(優(yōu)選地，其由板形成)。優(yōu)選地，套筒44與臂49一起整體地模塑形成，由此一起形成單個(gè)功能部分。有利地，套筒44從由臂49形成的板突起。由此，套筒44的壁44A和44C相對(duì)于臂49大致垂直地延伸，由此形成在壓敏電阻器10的面10A旁敞開(kāi)的內(nèi)室45。有利地，將臂49安裝成繞旋轉(zhuǎn)軸100旋轉(zhuǎn)，以使其能夠在由彈性回復(fù)裝置70施加的回復(fù)力的作用下繞所述軸旋轉(zhuǎn)。從而，臂49同時(shí)按相同的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)絕緣盒53。
有利地，彈性回復(fù)裝置70優(yōu)選地在固定的第一端部71(例如固定于箱60)與第二端部72之間延伸，第二端部72固定于或靠著臂49，并且能夠在箱60內(nèi)與臂49一起運(yùn)動(dòng)。一旦從斷開(kāi)片31釋放了活動(dòng)作用部51，彈性回復(fù)裝置70就對(duì)臂49施加驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)它繞旋轉(zhuǎn)軸100旋轉(zhuǎn)。
按照尤其有利的方式，套筒44包括與該套筒的面44C大致垂直的延伸部47。由此，在打開(kāi)位置處，延伸部47置于斷開(kāi)片31與壓敏電阻器10的一個(gè)面10A之間，以防止電弧繞過(guò)絕緣盒53。
優(yōu)選地，套筒44的相對(duì)面44A和44C有利地彎曲成適于絕緣盒53的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這使得尤其可以使內(nèi)室45的尺寸與電極21的尺寸更準(zhǔn)確地匹配。
在圖1和2所示的變型例(其中活動(dòng)作用部51平動(dòng))中，絕緣盒51還可以包括一套筒(未示出)，該套筒適合于沿垂直的和與壓敏電阻器10的面10在其中延伸的平面相平行的大體直線(xiàn)方向移動(dòng)。在該變型例中，該設(shè)備由此可以包括用于引導(dǎo)活動(dòng)作用部51的平動(dòng)的引導(dǎo)裝置(未示出)。
根據(jù)本發(fā)明的尤其有利的特征，將作用部51和52安裝成在斷開(kāi)裝置30的打開(kāi)過(guò)程中相互靠壓，由此使電弧40收縮(圖2)。
優(yōu)選地，活動(dòng)作用部51由此在接觸界面54處開(kāi)始靠著固定作用部52，從而在所述作用部51與52之間對(duì)電弧40進(jìn)行切弧，這首先是因?yàn)樵趤?lái)自彈性回復(fù)裝置70的驅(qū)動(dòng)下由活動(dòng)作用部51施加的驅(qū)動(dòng)力FM，其次是因?yàn)榕c驅(qū)動(dòng)力FM基本上相反并且是由固定作用部52施加的反作用力R(圖2、2′、22″)。
固定作用部52有利地可以由相對(duì)于箱50的一個(gè)側(cè)面按90°突起的(例如由陶瓷制成的)絕緣材料片來(lái)形成(圖3)。由此，當(dāng)斷開(kāi)裝置30打開(kāi)時(shí)，活動(dòng)作用部51向固定作用部52移動(dòng)，直到它的前部55開(kāi)始靠著該固定作用部52為止。
為了改善固定作用部52與活動(dòng)作用部51之間的接觸，從而改進(jìn)對(duì)電弧40的切弧，切弧裝置50包括接觸裝置56，該接觸裝置56適合于在接觸界面54處按基本上密封的方式使作用部51與52相互靠壓。接觸裝置56由此被有利地布置并形成為，使得當(dāng)斷開(kāi)裝置30位于打開(kāi)位置處時(shí)在作用部51與52之間形成接觸界面54(圖2′)。
有利地，接觸裝置56由基本上柔性的材料(如彈性體材料)形成，該材料優(yōu)選地位于作用部51、52中的一個(gè)的端部處。優(yōu)選地，形成接觸裝置56的材料足夠柔韌以與面對(duì)的作用部51或52的形狀相匹配。特別地，在圖中所示的變型實(shí)施例中，接觸裝置56由如下材料形成其足夠柔韌以按密封的方式與活動(dòng)作用部51的前部55的形狀相匹配。接觸裝置56由此可以在結(jié)構(gòu)上集成在作用部51、52中的一個(gè)中，從而例如構(gòu)成作用部51、52的端部，然而，接觸裝置56同樣可以由置于作用部51、52中的至少一個(gè)的表面上的柔性材料層來(lái)形成，并且可能地由置于作用部51和52全部?jī)蓚€(gè)的表面上的柔性材料層來(lái)形成。
在另一優(yōu)選變型例中，接觸裝置56可以由配合到作用部51、52中的一個(gè)上的獨(dú)立部分來(lái)形成，例如，如圖所示，該獨(dú)立部分配合到固定作用部52上。
為了限制在作用部51與52相互接觸時(shí)的反彈現(xiàn)象，有利地，切弧裝置50包括阻尼裝置。優(yōu)選地，該阻尼裝置由在作用部51與52之間形成接觸界面54的彈性且可壓縮的墊57形成，并且該墊57適合于在受到壓縮時(shí)吸收與活動(dòng)作用部51的速度相對(duì)應(yīng)的能量，由此防止它從固定作用部52彈回。
優(yōu)選地，如圖所示，由單個(gè)彈性體墊57來(lái)構(gòu)成接觸裝置56和阻尼裝置。通過(guò)防止反彈現(xiàn)象，阻尼裝置起到了改進(jìn)對(duì)電弧40的切弧效果的作用。
對(duì)于申請(qǐng)者來(lái)說(shuō)，使作用部51與52彼此靠著似乎是對(duì)電弧40進(jìn)行切弧方面尤其有效的技術(shù)方案。然而，在不超出本發(fā)明的范圍的情況下自然可以設(shè)想作用部51與52彼此不直接靠著，而是將它們安裝成當(dāng)斷開(kāi)裝置30打開(kāi)時(shí)(優(yōu)選地按很小的間隙)彼此交叉。在這種情況下，作用部51和52對(duì)電弧40同時(shí)施加基本上相反的剪切力。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，切弧裝置50包括用于釋放氣體的裝置，將該裝置設(shè)計(jì)成產(chǎn)生足以對(duì)電弧40進(jìn)行切弧的氣流φ和φ’(圖2和2″)。按此方式產(chǎn)生的氣流φ和φ’按不同的方向(優(yōu)選地是向心的方向)指向電弧40，并且這些氣流將足夠的機(jī)械壓力施加在該電弧上，以使其截面減小。
在圖2′和2″所示的優(yōu)選變型例中，優(yōu)選地，釋放裝置由作用部51和52中的至少一個(gè)來(lái)形成，作用部51和52由適合于在電弧40所產(chǎn)生的熱作用下釋放氣體的材料制成。作用部51和52的與氣流φ、φ”相結(jié)合的機(jī)械動(dòng)作由此使得可以實(shí)現(xiàn)電弧截面的尤其有效的減小。
在圖2′所示的變型例中，氣體釋放裝置僅由作用部51、52中的一個(gè)(即活動(dòng)作用部51)形成。由此，當(dāng)活動(dòng)作用部51移動(dòng)時(shí)，其與電弧40相接觸，并在靠近電弧的區(qū)域中至少局部地受到加熱。該加熱會(huì)釋放將直接作用在電弧40上的氣流φ，電弧40也被限制在活動(dòng)作用部51與固定作用部52之間。
在圖2″所示的變型實(shí)施例中，各作用部51和52都由適合于在熱作用下釋放氣體的材料制成，從而該氣體釋放裝置在該結(jié)構(gòu)中用于產(chǎn)生基本上相反的氣流φ和φ’，該氣流φ和φ’用于按比圖2′所示的結(jié)構(gòu)甚至更有效的方式環(huán)繞地并且向心地作用在電弧40上。
優(yōu)選地，用于構(gòu)成氣體釋放裝置的材料具有在受熱時(shí)釋放氫氣的能力，這是因?yàn)闅錃獾睦鋮s特性是公知的。由此所釋放的氫氣不僅可以通過(guò)在電弧40上施加機(jī)械壓力而且可以通過(guò)冷卻它，來(lái)作用在電弧40上。通過(guò)降低電弧40的溫度并減小它的截面，根據(jù)本發(fā)明的切弧裝置50使得能夠顯著地增大電弧40的阻抗，由此使得能夠減小其運(yùn)送的電流。作為例示性的而非限制性的示例，用于釋放氣體的材料可以是聚縮醛(polyacetal)或聚甲醛(polyoxymethylene)。
在不超出本發(fā)明的范圍的情況下，還可以設(shè)想阻尼或接觸裝置56也由適合于釋放氣體的材料制成。自然地，該材料還應(yīng)當(dāng)具有充分的可靠性和柔性，以賦予阻尼或接觸裝置56所需的功能特性。
使用作用部51和52作為用于釋放氣體的裝置，使得它們可以在相向移動(dòng)并向電弧40移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生沿不同方向朝電弧匯聚的氣流φ和φ’，由此提供對(duì)電弧的更有效的切弧。然而，在不超出本發(fā)明的范圍的情況下，完全可以設(shè)想使用與作用部51和52不同的其他氣體釋放裝置。
然而，本優(yōu)選實(shí)施例使得可以使用相同部件來(lái)提高通過(guò)利用由氣流φ和φ’以及由驅(qū)動(dòng)力FM和反作用力R同時(shí)施加的機(jī)械壓力對(duì)電弧40進(jìn)行切弧的機(jī)械效率。由此這種布置使得可以使用最少數(shù)量的部件通過(guò)確?？焖俚叵珉娀?0(如果存在的話(huà))來(lái)加速有效地?cái)嚅_(kāi)保護(hù)組件10。
本發(fā)明還提供了用于改進(jìn)用于針對(duì)電涌保護(hù)電氣設(shè)施的保護(hù)設(shè)備1的分?jǐn)嗄芰Φ姆椒ǎ谠摫Ｗo(hù)設(shè)備1中，在將保護(hù)設(shè)備1與電氣設(shè)施斷開(kāi)的過(guò)程中可能會(huì)形成電弧40。
在本發(fā)明的意義下，該方法有利地包括對(duì)電弧40進(jìn)行切弧的切弧步驟a)，在該切弧步驟中，按減小電弧的截面的方式沿至少兩個(gè)不同的方向(優(yōu)選地，相反的方向)優(yōu)選地同時(shí)對(duì)電弧進(jìn)行作用。
有利地，切弧步驟a)包括將電弧40限制在至少兩個(gè)作用部51與52之間的階段。
有利地，切弧步驟a)還包括產(chǎn)生足夠大量級(jí)的氣流φ和φ’以對(duì)電弧40進(jìn)行切弧的階段。
最后，有利地，本發(fā)明的方法包括冷卻電弧40的冷卻步驟b)，由此使得可以通過(guò)降低電弧的溫度來(lái)增大其阻抗并由此減小其運(yùn)送的電流的大小。
優(yōu)選地，使用公共的氣體釋放裝置來(lái)同時(shí)執(zhí)行切弧步驟a)和冷卻步驟b)。
以下參照?qǐng)D1到5所示的優(yōu)選變型例對(duì)根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)設(shè)備1的操作進(jìn)行描述。
當(dāng)出現(xiàn)充分振幅的電涌時(shí)，相對(duì)于電氣設(shè)施并聯(lián)連接的保護(hù)設(shè)備1變成導(dǎo)電的并將電涌電流運(yùn)送到大地，由此保護(hù)了該設(shè)施。當(dāng)過(guò)大量級(jí)的電流或者長(zhǎng)時(shí)間的使用導(dǎo)致設(shè)備變得過(guò)熱時(shí)，提供保護(hù)組件10的斷開(kāi)片31(或斷開(kāi)裝置30)與電極21(或連接裝置20)之間的連接的熱熔焊料熔化或破裂。斷開(kāi)片31接著在彈簧作用下從電極21移開(kāi)，由此產(chǎn)生了例如由絕緣空氣層形成的間隙11。在打開(kāi)操作的同時(shí)，在位于間隙11中的空氣中可能會(huì)形成電弧40，該電弧40接著在電極21與斷開(kāi)片31之間基本上縱向地延伸，優(yōu)選地，其沿這兩個(gè)部分之間的最短路徑延伸。
當(dāng)斷開(kāi)片31移開(kāi)時(shí)，其釋放最初靠壓著該片的活動(dòng)作用部51。在由彈性回復(fù)裝置70施加的回復(fù)力的驅(qū)動(dòng)下，活動(dòng)作用部51被推向固定作用部52，直到它通過(guò)接觸裝置56靠著固定作用部52為止。具體地，活動(dòng)作用部51的前部55靠著接觸裝置6和/或阻尼裝置上變平坦，從而確保作用部51與52按穩(wěn)固、密封并且/或者無(wú)反彈的方式彼此靠壓在一起。隨著作用部51和52相向移動(dòng)，電弧40可占據(jù)的空間變小，從而具有限制電弧并減小其截面的效果，由此增大了其阻抗。當(dāng)作用部51與52變得相接觸時(shí)，在它們之間對(duì)電弧40進(jìn)行了切弧，由此進(jìn)一步減小了其截面。
活動(dòng)作用部51的靠近電弧40或與電弧40相接觸的前部55的溫度陡升，從而釋放大小和速度高得足以對(duì)電弧40進(jìn)行切弧的氣流φ。在圖2′所示的端位置處，由此電弧40首先在活動(dòng)作用部51與固定作用部52之間受到切弧，其次在作用部51與52之間的接觸界面54處受到向電弧40匯聚的氣流φ的切弧。
從圖2′和2″中可見(jiàn)，電弧40由此被包圍在“小空腔”58中，在該“小空腔”58中，電弧40既經(jīng)受切弧裝置50的作用部51和52的驅(qū)動(dòng)力FM和反作用力R，又經(jīng)受匯聚氣流φ、φ’。
所釋放的氣體(優(yōu)選地是氫氣)還具有降低電弧的溫度的效果，由此，與電弧的截面減小相關(guān)聯(lián)，有助于增大其阻抗并減小其運(yùn)送的電流的大小，由此實(shí)現(xiàn)更快速地最終隔離開(kāi)保護(hù)組件10與電氣設(shè)施。
根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)設(shè)備1由此使得可以通過(guò)特別簡(jiǎn)單、魯棒并且可靠的結(jié)構(gòu)，來(lái)確保在保護(hù)組件10失效或劣化的情況下快速并可靠地?cái)嚅_(kāi)保護(hù)組件10。
根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)設(shè)備1由此具有在隔離和斷開(kāi)方面比現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備的性能好得多的性能。
根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)設(shè)備1還具有承受由電弧40產(chǎn)生的劣化和導(dǎo)電污染的改進(jìn)能力，由此更長(zhǎng)久地保持它的隔離能力。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明的工業(yè)應(yīng)用在于制造用于提供針對(duì)電涌的保護(hù)的設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種用于為電氣設(shè)施提供針對(duì)電壓電涌的保護(hù)的設(shè)備(1)，該設(shè)備包括至少一個(gè)保護(hù)組件(10)，配備有用于連接到電氣設(shè)施的連接裝置(20)；和斷開(kāi)裝置(30)，用于將保護(hù)組件(10)與電氣設(shè)施斷開(kāi)，并適于通過(guò)連接裝置(20)斷開(kāi)保護(hù)組件(10)，該斷開(kāi)裝置(30)適合于從閉合位置向打開(kāi)位置移動(dòng)，由此在斷開(kāi)裝置(30)與連接裝置(20)之間產(chǎn)生間隙(11)，從而在斷開(kāi)裝置(30)與連接裝置(20)之間的間隙(11)中可能形成電弧(40)，所述設(shè)備的特征在于，其包括切弧裝置(50)，該切弧裝置(50)用于對(duì)電弧(40)進(jìn)行切弧，并被形成為沿至少兩個(gè)不同方向作用在電弧(40)上，以減小電弧(40)的截面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，切弧裝置(50)被形成為通過(guò)從至少兩個(gè)基本上相反的方向(F1、F2)側(cè)向地靠近電弧(40)，來(lái)作用在電弧(40)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于，切弧裝置(50)包括至少兩個(gè)作用部(51、52)，所述至少兩個(gè)作用部(51、52)適合于在斷開(kāi)裝置(30)打開(kāi)時(shí)相向移動(dòng)，以相互協(xié)作來(lái)對(duì)電弧(40)進(jìn)行切弧。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，作用部(51、52)被按以下方式進(jìn)行安裝，即，使得它們?cè)跀嚅_(kāi)裝置(30)打開(kāi)時(shí)彼此相靠，以限制電弧(40)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，作用部(51、52)被按以下方式進(jìn)行安裝，即，使得它們?cè)跀嚅_(kāi)裝置(30)打開(kāi)時(shí)彼此交叉，由此對(duì)電弧(40)進(jìn)行切弧。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的設(shè)備，其特征在于，切弧裝置(50)包括至少一個(gè)活動(dòng)作用部(51)，所述至少一個(gè)活動(dòng)作用部(51)適合于在斷開(kāi)裝置(30)打開(kāi)時(shí)移動(dòng)到間隙(11)中，并配備有用于在斷開(kāi)裝置(30)位于打開(kāi)位置時(shí)置于斷開(kāi)裝置(30)與連接裝置(20)之間的絕緣盒(41)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，切弧裝置(50)包括構(gòu)成用于活動(dòng)作用部(51)的抵靠部的至少一個(gè)固定作用部(52)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，切弧裝置(50)包括適合于在斷開(kāi)裝置(30)打開(kāi)時(shí)相向移動(dòng)的至少兩個(gè)活動(dòng)作用部。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，切弧裝置(50)包括接觸裝置(56)，該接觸裝置(56)適合于確保作用部(51、52)按基本上密封的方式彼此相靠。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，接觸裝置(56)被按以下方式進(jìn)行布置，即，使得在斷開(kāi)裝置(30)位于打開(kāi)位置時(shí)在作用部(51、52)之間形成接觸界面(54)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，接觸裝置(56)由位于作用部(51、52)中的一個(gè)的端部處的諸如彈性體材料的基本上柔性的材料形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，切弧裝置(50)包括阻尼裝置，該阻尼裝置適合于在作用部(51、52)開(kāi)始相互靠著時(shí)進(jìn)行作用，以防止所述作用部(51、52)中的任一個(gè)相對(duì)于另一作用部反彈。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于，阻尼裝置由在作用部(51、52)之間形成接觸界面(54)的彈性墊(57)構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求9和13所述的設(shè)備，其特征在于，接觸裝置(56)和阻尼裝置由單個(gè)彈性并且柔性的墊(57)形成。
15.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，切弧裝置(50)包括氣體釋放裝置，該氣體釋放裝置被設(shè)計(jì)成產(chǎn)生具有足夠的量級(jí)以對(duì)電弧(40)進(jìn)行切弧的氣流(φ、φ’)。
16.根據(jù)權(quán)利要求3和15所述的設(shè)備，其特征在于，作用部(51、52)中的至少一個(gè)由適合于在由電弧(40)產(chǎn)生的熱的作用下釋放氣體的材料制成，從而該作用部形成氣體釋放裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，所述氣體是氫氣。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，所述材料基于聚縮醛或聚甲醛。
19.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，活動(dòng)作用部(51)和斷開(kāi)裝置(30)被按以下方式相對(duì)于彼此安裝，即，使得當(dāng)斷開(kāi)裝置(30)打開(kāi)時(shí)斷開(kāi)裝置(30)釋放活動(dòng)作用部(51)，由此允許它移動(dòng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，切弧裝置(50)包括彈性回復(fù)裝置(70)，該彈性回復(fù)裝置(70)被按以下方式安裝，即，使得在活動(dòng)作用部(51)上施加趨于將其推向另一作用部(52)的彈性回復(fù)力。
21.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，活動(dòng)作用部(51)被按使其能夠平動(dòng)的方式安裝。
22.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，活動(dòng)作用部(51)被按使其能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝。
23.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，絕緣盒由蓋形成，該蓋被形成為在斷開(kāi)裝置(30)位于打開(kāi)位置時(shí)至少部分地包圍斷開(kāi)裝置(30)和/或連接裝置(20)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于，蓋由呈U形截面的套筒(44)形成。
25.一種用于改進(jìn)用于針對(duì)電壓電涌保護(hù)電氣設(shè)施的保護(hù)設(shè)備(1)的分?jǐn)嗄芰Φ姆椒?，在該保護(hù)設(shè)備中，在將保護(hù)設(shè)備(1)與電氣設(shè)施斷開(kāi)的過(guò)程中可能會(huì)形成電弧(40)，該方法包括對(duì)電弧(40)進(jìn)行切弧的切弧步驟a)，在該切弧步驟a)中沿至少兩個(gè)不同方向?qū)﹄娀?40)進(jìn)行作用，以減小電弧(40)的截面。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，切弧步驟a)包括將電弧(40)限制在至少兩個(gè)作用部(51、52)之間的階段。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，切弧步驟a)包括產(chǎn)生氣流(φ、φ’)的階段，該氣流(φ、φ’)的量級(jí)大得足以對(duì)電弧(40)進(jìn)行切弧。
28.根據(jù)權(quán)利要求25到27中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，其包括冷卻電弧(40)的冷卻步驟b)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于針對(duì)過(guò)電壓保護(hù)電氣設(shè)施的設(shè)備(1)，該設(shè)備(1)包括至少一個(gè)保護(hù)組件(10)，配備有用于連接到電氣設(shè)施的連接裝置；和用于將保護(hù)組件(10)與電氣設(shè)施斷開(kāi)的裝置，其適合于從閉合位置向打開(kāi)位置移動(dòng)，由此在斷開(kāi)裝置與連接裝置之間產(chǎn)生間隙(11)，從而在間隙(11)中形成電弧。該設(shè)備的特征在于，其配備有切弧裝置(50)，該切弧裝置(50)從至少兩個(gè)不同方向趨近電弧，以減小其橫截面。本發(fā)明用于針對(duì)過(guò)電壓進(jìn)行保護(hù)。
文檔編號(hào)H01H37/76GK1879182SQ200480033433
公開(kāi)日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2004年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月8日
發(fā)明者斯特凡娜·布雷斯肯, 米歇爾·喬治·瓊·多納蒂, 阿蘭·勒內(nèi)·羅伯特·萊尼奧克斯 申請(qǐng)人:蘇勒過(guò)壓保護(hù)公司