CN101336458A - 笼型电涌放电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电涌放电器，其具有至少一个变阻块(1)；两个端部接头(3)；一个加固元件(9)，其在张力下将所述变阻块(1)保持在所述端部接头(3)处；和至少一个锚固元件(13)，其将所述加固元件(9)保持在贯穿所述端部接头(3)中的至少一个的通孔(11)中。所述锚固元件(13)优选地为楔，其分开所述加固元件(9)，并将该加固元件撑靠在所述通孔(11)的外壁上。可替换地，两个或者多个玻璃纤维加固元件保持在通孔(11)中，这些加固元件之间的楔确保在所述通孔(11)的区域中所述加固元件通过力配合保持在所述端部接头中。

Description

笼型电涌放电器

技术领域

本发明涉及一种如通过JP 62-149511(申请号)的示例已知的具有笼状结构的电涌放电器。

背景技术

在电力供应系统中，电涌放电器连接在电线与地之间，从而保护电力供应系统中的其它部件。这种电涌放电器包含连接在两个连接元件或者端部接头之间的变阻块堆叠结构。该结构容纳在一外壳中。

为了确保即使在受到机械载荷时，变阻块也可以相互之间保持良好接触，所述堆叠结构必须在在压力下被保持在一起。对于具有笼体结构的电涌放电器的，这通过加固元件实现，该加固元件通常为杆或者线缆，优选为玻璃纤维加固塑料杆(GFC杆)，其在张力下保持在两个端部接头处。

这种电涌放电器的一个问题是，将加固元件紧固地连接至端部接头，即使在电涌放电器安装在户外时出现机械载荷的情况下，也可获得必要的强度。

在所引用的日本专利申请中，这个问题通过在插入有加固元件的端部接头中沿堆叠变阻块的方向设置槽来解决，并且在加固元件的端部设置有其上拧有螺母的螺纹，该螺母的直径大于端部接头中的槽，从而实质上通过互锁保持加固元件。

尽管电涌放电器可采用这种方式有效设计，但是存在在将螺纹插入用作加固元件的GFC杆而不损坏该加固元件的问题。这极为复杂和昂贵。

欧洲专利EP 93915343.3另外公开了可能将加固元件锚固在电涌放电器的端部接头上的方法。具体而言，该文件提出，所述加固元件可通过销或者螺钉固定，其中该销或者螺钉与该加固元件的纵向方向成直角，且穿过贯穿该杆的孔。然后该销或者螺钉保持在端部接头中的相应的凹槽或者螺纹孔中。

尽管在与用作加固元件的GFC杆延伸的方向成直角的方向打孔比在杆中制作螺纹简单得多，但是这种设计有在孔的区域削弱该加固元件、从而使其断裂的风险。

所引用的欧洲专利还进一步公开了通过楔将所述加固元件固定在所述端部接头中的可能性。为此，沿所述变阻块的堆叠中心延伸的楔定位在每个加固元件与所述端部接头的相应的倾斜表面之间，并通过端部接头的外部部分施加的径向压力使二者保持在一起。当拉伸载荷施加于该加固元件时，楔通过静摩擦被拉在一起，并确保该加固元件通过相关的楔与端部接头之间的摩擦锁定或者力锁定而保持。

在所提出的电涌放电器中，所述加固元件优选地为薄带，由玻璃纤维加固塑料材料构成，其截面为圆缺，并严格地使玻璃纤维加固元件的曲度与变阻块曲度的半径相一致。

当绝缘外壳通过铸造或者挤压涂敷形成时，由于易于使空腔保持在所述玻璃纤维加固塑料元件与变阻块之间，因此该设计会引起缺陷。在该空腔中会出现局部放电，同时，如果由于局部放电点而形成的另外的加热和腐蚀飞弧通道连续加载的话，还会有破坏绝缘性的风险。

此外，采用这种方式形成的玻璃纤维加固元件的制造很复杂并且昂贵。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种具有笼状结构的电涌放电器，其避免上述缺点，并适于低成本大规模生产。

根据本发明，该目的通过根据权利要求1或2的电涌放电器实现。从属权利要求涉及本发明进一步有利的方面。

附图说明

下文中将参照附图详细描述本发明，在附图中：

图1示出一般类型的电涌放电器的总体图，其外壳部分切除；

图2示出根据本发明的电涌放电器的端部接头的俯视图；

图3示出沿图2的线A-A截取的截面图；

图4示出带有插入的楔的沿图2的线B-B截取的截面图；

图5示出根据第二实施例的带有插入的楔的沿图2的线B-B截取的截面图。

具体实施方式

图1中所示的具有笼状结构的电涌放电器包含至少一个变阻块1。已知的带有压敏电阻(可变电阻)的陶瓷盘可用作变阻块1。在低电压时，这些变阻块实质上用作完全绝缘体，而其在高电压时具有良好的导电性。市售的变阻块基于氧化锌(ZnO)进行生产。然而，本发明并不限于诸如这种氧化锌的电涌放电器，例如其他金属氧化物以及碳化硅也可用于所述变阻块。此外，除了变阻块1，该堆叠结构还可包含例如金属块或者火花隙块的其它块体，这样是为了使所述电涌放电器的长度适应各种目的的要求。

市售的变阻块1为圆柱体的形状，直径例如为5cm，高度例如约为4cm。未详细示出的铝电极装配在变阻块1的两侧，以确保较佳接触。还经常将同样未示出的薄铝盘或者弹簧元件放置在变阻块1之间，以进一步改善接触。

通过将这种变阻块1和可能的金属块在彼此的顶部堆叠而形成的堆叠结构保持在如图1所示的电涌放电器的两个端部接头3之间。该端部接头通常由铝或者不锈钢形成，并被设计为例如通过从电涌放电器伸出并与变阻块1保持良好电接触的中心螺钉4，使其自身易于包括在现有的电子设备或者电力供应网系统中。

为了环境保护，这些电涌放电器被通常由硅树脂构成的外壳5包围。该外壳可通过喷涂或者铸造形成。

为了增加电流的漏电距离，屏栅7形成在外壳5的外侧。

当电涌放电器在户外环境中使用时，其受到相当大的弯矩，该力矩来源于通过与其相连的电线传送的力。因而有必要确保，即使当受到相对较大的机械载荷时，依然保持变阻块1之间以及变阻块1与端部接头之间的接触，并避免由两个相邻变阻块之间的倾斜导致的变阻块的边缘断裂。为此，玻璃纤维加固塑料杆或者线缆9用作加固元件被夹持在两个端部接头3之间。这些加固元件通过拉伸载荷将变阻块1一同保持在两个端部接头3之间。此外，弹簧元件有时也可插入在变阻块1的堆叠结构中，以采用这种方式确保即使出现温度波动等时的接触。

下文中，锚固元件被称为杆9，但是这不应视为对本发明的任何限制。

图2示出用于根据本发明的电涌放电器的端部接头的俯视图。端部接头3实质上为圆柱形块，其直径大于变阻块的直径。沿堆叠方向延伸的通孔11沿端部接头的圆周形成在端部接头伸出超过变阻块的径向区域中。用于中心螺钉4的另一通孔35形成在端部接头的中心，其优选地带有内部螺纹。

至少在一个分段中，通孔11的截面不是圆形，并优选地在端部接头的远离变阻块朝向的侧面沿切向方向加宽。

所示实施例示出八个通孔，但是也可以是任意其它数目，例如三个或者四个通孔11。

图3示出沿图2的线A-A截取的贯穿端部接头3的截面图。

图4示出像这种的通孔11的详细视图沿图2的线B-B截取的的截面图。

如这里可看到的，通孔11具有第一锥形部分11b和沿直线延伸的第二部分11a。为了与玻璃纤维加固杆9精确配合，直线部分11a的形状被设计为与玻璃纤维加固杆9相配合。通孔在第二部分的区域中优选地具有圆形截面。

第一部分11b沿一个方向锥形加宽。锥形面的倾斜角优选为约5°的角度。

如图4所示，玻璃纤维加固塑料杆9被保持在通孔11中，楔13被推入杆9，以使其分开。

多个玻璃纤维加固塑料杆采用这种方式，沿变阻块的圆周，在带有楔13的变阻块堆叠结构的两侧，连接至端部接头3。

为了易于插入所述楔，可以在玻璃纤维加固杆的端面设置切口，在生产过程中将楔推入至该切口中。

根据本发明的带有通孔11的端部接头3和与楔13及玻璃纤维加固杆9相连的锥形部分11b的结构导致，玻璃纤维加固杆9的两个分叉在该杆9被分开的区域中被稳固地压靠锥形部分11d的倾斜延伸的侧壁。通过对玻璃纤维加固杆9施加拉伸载荷使得该楔连接变得更加紧密，其中玻璃纤维加固杆在力的作用下保持装配在贯穿端部接头3的孔11中。试验显示，这使得玻璃纤维加固杆9安装在端部接头3中，以确保其紧固地保持直到玻璃纤维加固杆9到达其强度极限(breaking point)。

为了加固楔13与玻璃纤维加固杆9之间的连接，可以在楔13的楔面上形成与玻璃纤维加固杆9的杆方向成直角的刃口，从而在加载时切入玻璃纤维加固杆9。

为了保护楔连接和整个电涌放电器以防止湿气，可以在插入杆和楔之后用硅树脂化合物密封通孔11。

在生产过程中，首先为端部接头3设置玻璃纤维加固杆9，并插入楔13。变阻块1从所述开口侧插入“笼体”，在形成该“笼体”的过程中必须小心地保证变阻块居中设置，并且保持该所述变阻块的外表面与玻璃纤维加固杆9之间的恒定距离。在变阻块的堆叠结构中可插入一个或者多个盘形弹簧。采用相同方式的分隔片和铝块可用于使堆叠结构的长度适合计划的目的。

一旦插入变阻盘和盘形弹簧，则装配第二端部接头3，其中玻璃纤维加固杆9穿过适当的通孔11。随着通过外力将整个堆叠结构压在一起，楔13即可推入该杆中，螺钉4插入端部接头3以与变阻块1相接触。

采用这种方式形成的其中容纳有变阻块1的笼体放置在模具中，并使用低粘性硅树脂挤压涂覆或者喷涂以形成外壳5以及屏栅7(如果合适的话)。如图所示，根据本发明的玻璃纤维加固杆优选地具有圆形截面。这意味着，使用低粘性硅树脂包围杆9可相对容易和完整，并且低粘性硅树脂也完全进入玻璃纤维加固杆9与变阻块1的外表面之间的空间。与现有技术的圆缺形截面相比，圆形截面提供的主要优点为，杆9与变阻块1之间的距离最小的区域非常小。使用低粘性硅树脂和已知的喷涂和铸造技术填充该小区域是没有任何问题的。

具有圆形截面的玻璃纤维加固塑料杆9是市售的，制造成本很低。

图5显示根据本发明的第二实施例。在该实施例中，通孔11具有贯穿其整个的椭圆截面。然而，依然将通孔11分为直线部分11a和锥形部分11b。在该实施例中，该通孔的两个部分11a和11b仅是椭圆的长轴尺寸不同。

根据该第二实施例，两个半圆形玻璃纤维加固塑料杆9插入在每个通孔11中。在电涌放电器的整个长度中，在一个通孔中的两个杆9之间保持有空隙。该空隙的尺寸可约为5mm，但是也可以为更大或者更小的空隙宽度。

通过选择适当的工具生产所述杆，这种具有半圆形截面的玻璃纤维加固杆9可通过拉拔容易地形成。根据本发明，在该实施例中，杆9和相关的楔13这样设置，使得在一个通孔11中的两个杆9之间的空隙相对于变阻块1的堆叠结构径向延伸。

这样的优点在于，在制造外壳过程中，低粘性硅树脂可更好的和更有效的进入杆9与变阻块1之间的空间。

与第一实施例的情况相同，也可以在该实施例的情况下给楔13设置相应的刃口，以增大楔13与玻璃纤维加固杆9之间的连接力。

再一次地，该实施例的测试显示，玻璃纤维加固塑料杆9与端部接头3的楔连接保持在玻璃纤维加固杆9的强度极限。与根据第一实施例的带有楔的分叉的单一杆9相比，两个半圆形玻璃纤维加固塑料杆9的结构预先提供避免杆9损坏的优点。

尽管以上描述了本发明的优选实施例，但是本发明并不限于这些实施例。具体地，没必要将玻璃纤维加固塑料杆9以相同方式紧固在两个端部接头3中。例如，除了玻璃纤维加固杆9，也可以使用“线缆”，在这种情况下，出于锚固目的，这些线缆导向在其中一个端部接头中的轴肩上，并仅在相对的端部接头中连接至根据本发明的锚固元件。

Claims (7)

1、一种电涌放电器，包括：

至少一个变阻块(1)；

两个端部接头(3)，其设置在所述变阻块(1)的相对侧；

至少一个加固元件(9)，其将所述变阻块(1)与端部接头(3)保持在一起；

至少一个锚固元件(13)，其将所述加固元件(9)保持在贯穿所述端部接头(3)中的至少一个的通孔(11)中；

其特征在于，

所述锚固元件(13)为楔，该楔沿所述加固元件(9)的纵向方向将该加固元件(9)分开，并将该加固元件撑靠在所述通孔(11)的外壁上。

2、一种电涌放电器，包括：

至少一个变阻块(1)；

两个端部接头(3)，其设置在所述变阻块(1)的相对侧；

至少两个加固元件(9)，其将所述变阻块(1)与端部接头(3)保持在一起；

至少一个锚固元件(13)，其将所述加固元件(9)保持在贯穿所述端部接头(3)中的至少一个的通孔(11)中；

其特征在于，

所述至少两个加固元件(9)保持在贯穿一个端部接头(3)的所述通孔(11)中，并且所述锚固元件(13)为共用楔，该楔将一个所述通孔(11)中的所述加固元件(9)彼此撑靠并撑靠在所述通孔(11)的外壁上。

3、如权利要求1或2所述的电涌放电器，其特征在于，

一个或多个所述变阻块由金属氧化物形成，优选地由氧化锌形成。

4、如以上任意一项权利要求所述的电涌放电器，其特征在于，

所述端部接头(3)由金属形成，优选地由铝形成。

5、如以上任意一项权利要求所述的电涌放电器，其特征在于，

所述电涌放电器包括带有屏栅(7)的外壳(5)。

6、如以上任意一项权利要求所述的电涌放电器，其特征在于，

所述外壳(5)使用低粘性硅树脂通过喷涂或者铸造形成。

7、如权利要求2所述的电涌放电器，其特征在于，

在所述电涌放电器的整个长度上，通孔(11)中的所述两个玻璃纤维加固杆(9)之间设置有间隙。

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