CN100423391C - 分离装置 - Google Patents

Abstract

本装置用于分离导通电流的导体，并具有一个外壳(3)和两个由外壳(3)引出的电流接线头(1，2)。在外壳内部(4)中布置有一个将这两个电流接线头(1，2)相互连接起来的导体段(7)和一种工作介质。该工作介质用于产生一定量的压缩气体，其足够在出现故障电流时使导体段(7)分离开。工作介质中没有可点燃材料，而且其选择应保证使得用于分离所必需的压缩气体量可以通过故障电流的电流功使工作介质加热而释放出来。由于在装置里避免了爆破材料，因而这装置可以完全无危险地制造、运输、安装和维护。投入使用之后本装置的特点是较高的工作可靠性。

Description

分离装置

技术领域

本发明涉及一种按用于分离导通电流的导体的装置。该装置包含有一个外壳和两个由此外壳引出的电流接线头。在外壳内部设有一个将这两个电流接线头相互导电连接起来的导体段以及有一种工作介质，它在一个可预先规定的与电流相关的极限值之上时使导电体分离开。通常这种分离与导电体中流过电流的形状、大小和持续长短有关。作为分离电导体的措施比较典型的是采用保险丝、弹簧机构或充满炸药的火帽。电导体一般在电涌放电器和地电位或高压电位之间建立一种联系。与此对应，通过导体的分离而使电涌放电器与地电位或高压电位实现分离开。

背景技术

本发明的前序部分涉及到分离装置的技术现状如在US5,434,550A中所描述的那样。所描述的其中一种分离装置用于使一种电涌放电器与地电位实现分离，并具有一个绝缘材料外壳，由此外壳引出两个电流接线头。在外壳内部设置一个装满炸药的药包和两个在这两个电流接线头之间并联的电流电路。这两条电流电路的其中较低欧姆的一条包含有一个线圈状绕卷的保险丝，相反这两条电流电路的较高欧姆的一条则包含一个布置在两个环之间的火花间隔。当放电器正常工作时只是一个较小的、使分离装置引起允许升温的漏电流流过这保险丝。当在包括有电涌放电器的电网中产生短时间的过电压时，这大致由于配电作业或者由于雷击，此时短时就有一股强电流流过分离装置。在生成电弧的情况下该电流换向流入包含有火花间隙的电流电路中。若由于网路的故障状况而使过电压持续时间相对较长，那就使保险丝熔断并在外壳内部形成电弧，它使药包激活。因而将外壳炸破并使电涌放电器与地电位分离开。若由于电涌放电器的一种故障状态而在保险丝里流过一个过大的漏电电流，那就实现相同的作用。该电流逐渐地使分离装置加热升温，从而在极限温度之上使药包激活并由于爆破而分离开了这种连接。爆破时使用一个指示元件可以看到，并使电流换向流入包含有指示元件的接地导体里。然而在分离装置的炸药包里的炸药是一种不希望的危险源。

在DE 10030669A1中也描述了用于电涌放电器的开头所述类型的分离装置。在这种装置中基于空气囊的气体发生器布置在漏电电流线路的一个导体段的一个盲孔里。当出现持续时间长久的故障电流时空气囊就由一个电信号点燃，该电信号则是在一个流过该故障电流的感应换能器里产生。这样一种装置相比之下费用较贵。

发明内容

本发明的任务是给出一种开关所列举种类的分离装置，其特征在于一种足够用于解决大部分安全保护任务的响应特性，并因而可以完全无危险地制造、运输和安装。

按照本发明的用于使一个导通电流的导电体分离的装置具有一个外壳，两个从这外壳引出的电流接线头，一个与这两个电流接线头在外壳内部相互导电连接的导体段，并有一种布置在外壳内部里的工作介质用以产生一定量的压缩气体，其足够在出现故障电流时使导体段分离开，其中该工作介质不是可点燃的物质，并且该工作介质具有一种由于蒸发而产生气体的添加剂或者该工作介质具有一种由于化学分解而产生气体的材料。

在按本发明的分离装置中，工作介质没有可点燃物，而且如此进行选择：用于分离所必需的压缩气体量可以通过故障电流的电流功而由工作介质通过加热释放出来。由于电流功使工作介质加热并通过提供热量而进行热分解，直到在外壳里达到所希望的压缩气体量。这种压缩气体通过一个吸热的、以及因此可以被良好控制的过程来产生。按本发明的分离装置因而可以制造、销售、安装和维护，而不必在这里遵守那些为具有可点燃物，尤其是炸药的设施所规定的预防措施。因而不仅在制造、运输、安装和维护时避免了否则会存在的危险倾向，而且同时也节省了在应用炸药时由于要减少安全方面的风险而且要遵守安全规程所需要的成本和时间。

在本发明的一种优选实施形式中工作介质具有一种由于蒸发而产生气体的添加剂，其优点是一种液体，尤其如水，但有时也可以是酒精。这种液体可以很方便地而且以比较大量地由一种吸附剂吸收。出于经济性原因并为了能够可靠和安全地使分离装置动作，建议采用的液体是水。吸附剂的优点是具有毛细结构和/或晶体结构，并能够接着以介电方面毫无疑虑地存储大量的水。具有硅酸盐构造、铝酸盐构造和/或铝硅酸盐构造的物质，和例如象滑石(滑石)、沸石和/或潮湿的土壤(粘土、砂子)空穴里，如在毛细管或中间层中，以物理结合形式含有大量水的物质已经证实很适合作为吸附剂。水可以以相应的方式化学地、以结晶水的形式置入于工作介质里。此处特别优选的实例是结晶的氢氧化物，例如水铝氧。

在本发明的另外一种优化实施例中使用的工作介质包含有一种生成气体的材料，它在极限温度之上时主要是吸热分解。如某些塑料、油脂和/或油在电弧作用下会强烈放气的材料在这里已经过了特别的考验证明。对此特别列举有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚胺酯(PUR)、硅树酯、硅树酯凝胶体、硅油、矿物油或有机油或油脂。

工作介质比较合理地应该是装在外壳内，以便使分离装置有良好的作用方式和快速动作的触发特性。若分离装置以一个有时相对较长的延迟时间触发，那么分离装置就应该具有一个与导体段并联并布置在外壳内部的火花间隙用于接收在导电体分离开时所形成的电弧，其中火花间隙的两个电板之一应该设计成空心电极，而这空心电极的里面则用来容纳工作介质。如果空心电极在接受电弧的底点的部段里有一个壁厚，该壁厚在电弧功位于一个预先规定值之上时能够使电弧的形成气体的作用达到工作介质上，那么就可以达到一种良好可重复的触发特性。

若按照线圈状设计的导体段集成于外壳壁中，那么工作介质就可以实现特别有效的布置，这是因为外壳的露出的内腔可以装满工作介质，而且只还需要容纳并联的火花间隙。

附图说明

以下根据实施例对本发明进行详细叙述。图1至4分别表示了按照本发明的四种分离装置之一的一个俯视图，其中分别按照一种轴向断面的结构型式将轴向对称结构的外壳的前侧分别去除。

具体实施方式

在附图里对于相同的部分都用相同的附图标记来表示。在图1至图4中举例所表示的分离装置分别具有基本上呈轴对称布置的两个轴向保持间隔的电流接线头1，2和一个将这两个电流接线头固定住的外壳3，该外壳3由绝缘材料，如普通瓷或一种热固性或热塑性聚合物制成。外壳可以大体通过将绝缘材料浇注而作成整体式的，但也可以制成两个部分或多个部分。外壳3具有一个圆柱形的内腔4，内腔4的两个端面分别由两个电流接线头1或2中的各自一个的面5或6构成，并且内腔4的外表由外壳3所构成。

这两个电流接线头对于所有实施形式来说在形成一个低欧姆的电流电路的情况下都是借助于一个在这两个表面5，6之间连接的导体段7而相互导电地连接。在按图1所示的实施形式中该导体段有一个布置在内腔4里的欧姆电阻8，对于按图2所示的实施形式则有一个布置在内腔4里的电感9；对于按图3所示的实施形式具有一个布置在内腔里的熔丝10；而对于图4所示的实施形式则具有一个通过压注集成到外壳3里的电感11。

按图1，2和4所示的实施形式同样还有一个高欧姆的电流电路，它具有一个通过电弧12可认出的轴对称结构的火花间隙。火花间隙的一个电极由表面5形成，另一个电极13由一个进入电流接线头2里的放在表面6上的销钉的一个尖端构成。高欧姆电流电路与以导体段7为代表的低欧姆电流电路相并联。

对于按图1所示的实施形式来说为无炸药的工作介质，通常为潮湿土壤就位于中空结构的电极13里。在低欧姆电流电路里流过电阻8的电流，通常是从一个限制过电压的放电器输入的，若该电流超过了一个极限值，则在形成电弧12的情况下电流就换向进入火花间隙。电极13在接受电弧12的底点的部分具有一个壁厚，在电弧功高于一个预定值时该壁厚就能使电弧形成气体的作用达到工作介质上。对于由于转接过程，例如尤其由于配电作业或雷击而在一个包含有电涌放电器的网路里形成过电压时电弧功一般不足以使工作介质激活。相反若故障电流长久持续那未电弧功就超过一个预定极限值。由于强烈的加热则在工作介质里吸热地形成压缩气体，通常为水蒸气和/或氢氧爆炸气。这种压缩气体使外壳3破坏，并在此时使两个电流接线头1，2在使流过故障电流的导电体分离开的情况下远远地分开。通过合理地设计电极尺寸和工作介质的组成成分就可以在使分离装置激活时达到一个良好可重复产生的延迟。

另一种可选择的方案是，工作介质可以填满内腔4的其余容积。电弧12则在工作介质里点燃并在其点燃之后就在内腔4里立即形成压缩气体。压缩气体的生成又与电弧功有关。通过合理地确定工作介质的类型和数量以及外壳的强度那就可以实现：当电弧功超过了预定极限时，外壳才会破坏。由转接的过电压所产生的短路的电流脉冲就可以在不破坏外壳3的情况下在分离装置里流动，反之持续时间长的故障电流则使导电体分离开，并使电涌放电器与地或者与网路分离开。

如果工作介质包含在电极12里或者装在内腔4里，那么长时间持续的故障电流，相比较而言其幅值较小，虽然不会导致形成电弧，但这些电流强烈地加热工作介质，从而使这种工作介质在高于一个由电流功所确定的温度极限值时提供压力气体，它具有足够使外壳3破坏的较高的压力。

在图2所示的实施形式中在导体段7应用了一个电感9来替代一个欧姆电阻8。因而在形成一种由于转接的过电压而引起短时作用的电流脉的情况下就使电流更容易以低欧姆的电流电路换向至包含有火花间隙的较高欧姆的电流电路里。电感最好设计成熔断丝。较小的故障电流则可以通过熔化电感9的丝而断开。在这种情况下形成的电弧则特别有效地用直接装在内腔4里的、并用作灭弧剂的工作介质所遏制住。

在图3所示的实施形式中只设有一个由一个沿轴向引导的熔丝10形成的低欧姆电流电路的导体段7。包含有一个火花间隙的较高欧姆的电流电路则并不存在。这种实施形式的特点在于结构形式特别简单。工作介质可以完全装满内腔4或者只是部分地装满内腔4。例如该工作介质可以作为包皮涂覆在熔丝10上。通过对工作介质的合理设计，在这种分离装置的情况下只有当熔丝10熔化后形成的电弧完成足够大的功时，外壳3才可以炸开。

在图4所示的实施形式中与按图2所示的实施形式不同，设计成电感11的低欧姆电流电路放入外壳3的壁板里。电感则受到保护，防止了电弧12的作用。在内腔4里同样也可以装有特别大量的工作介质，这可能对于分离装置的某些应用情况是特别有利的。

1，2    电流接线头

3       外壳

4       内腔

5，6     表面

7        导体段

8        电阻

9，11    电感

10       熔丝

12       电弧

13       电极

Claims (11)

1. 用于使一个导通电流的导电体分离的装置，它有一个外壳(3)，两个从这外壳(3)引出的电流接线头(1，2)，一个与这两个电流接线头(1，2)在外壳内部(4)相互导电连接的导体段(7)，并有一种布置在外壳内部(4)里的工作介质用以产生一定量的压缩气体，其足够在出现故障电流时使导体段(7)分离开，其特征在于，该工作介质不是可点燃的物质，并且该工作介质具有一种由于蒸发而产生气体的添加剂或者该工作介质具有一种由于化学分解而产生气体的材料。

2. 按权利要求1所述的装置，其特征在于，该添加剂是一种液体。

3. 按权利要求2所述的装置，其特征在于，所述液体是水或酒精。

4. 按权利要求3所述的装置，其特征在于，该工作介质具有一种接收该液体的吸附剂。

5. 按权利要求4所述的装置，其特征在于，用水作为液体，而且该吸附剂具有毛细管构造或晶体构造。

6. 按权利要求5所述的装置，其特征在于，该吸附剂具有硅酸盐构造、铝酸盐构造或铝硅酸盐构造。

7. 按权利要求6所述的装置，其特征在于，该吸附剂含有滑石、沸石或土壤。

8. 按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述材料包含有一种塑料、油脂或油。

9. 按权利要求8所述的装置，其特征在于，所述塑料、油脂或油是聚甲基丙烯酸甲酯、聚胺酯、硅树脂、硅树脂凝胶体、硅油或矿物油。

10. 按权利要求1至9中任意一项所述的装置，其特征在于，工作介质装在外壳内部(4)里或者装在一个中空结构的火花间隙电极(13)的内腔里，该火花间隙设在外壳内部(4)并与导体段(7)并联。

11. 按权利要求10所述的装置，其特征在于，按线圈状设计的导体段(7)集成于外壳(3)的壁中。

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