CN101615456A - 过电压保护元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种过压保护元件，具有外壳、布置在外壳中的限制过压的元件尤其可变电阻、两个用于将过压保护元件电连接到有待保护的电流或信号线路上的连接元件、导电的分离元件，分离元件在过压保护元件的标准状态中以第一端部与第一连接元件导电接触且以第二端部与限制过压的元件导电接触，第二端部通过焊接点与限制过压的元件连接并在其温度超过预定的响应值时分开在焊接点上的在限制过压的元件与第二端部间的焊接连接，从而这一如此形成的分离点在限制过压的元件出现热过载时将其在电气方面隔开。在本发明的过压保护元件中，在分离元件的第一端部和第一连接元件间构造第二分离点，它在第一分离点断开时中断第一端部和第一连接元件间的导电接触。

Description

过电压保护元件

技术领域

本发明涉及一种具有外壳的过压保护元件，该过压保护元件具有至少一个布置在所述外壳中的限制过压的元件尤其可变电阻、至少两个用于将所述过压保护元件电连接到有待保护的电流或者信号线路上的连接元件以及一个导电的分离元件，该分离元件在所述过压保护元件的标准状态中以其第一端部与第一连接元件处于导电接触之中并且以其第二端部与所述限制过压的元件处于导电接触之中，其中所述分离元件的第二端部通过焊接点与所述限制过压的元件相连接并且在所述限制过压的元件的温度超过预先给定的响应值时分开在所述焊接点上实现的在所述限制过压的元件与所述分离元件的第二端部之间的焊接连接，从而这一如此形成的分离点在所述限制过压的元件出现热过载时将该限制过压的元件在电气方面隔开。

背景技术

一种开头所说明的具有热分离装置的过压保护元件已从DE 4241 311 C2中得到公开。在这种过压保护元件中，第一连接元件通过可弯曲的导体与刚性的分离元件相连接，所述刚性的分离元件的背向可弯曲的导体的端部通过焊接点与设置在可变电阻上的接线片相连接。另一个连接元件通过可弯曲的导体直接与所述可变电阻或可变电阻上的接线片相连接。由弹簧系统向所述分离元件加载力，该力导致所述分离元件在分开焊接连接时离开所述接线片，从而在出现热过载时在电气方面隔开所述可变电阻。通过所述弹簧系统，在分开所述焊接连接时同时操纵通信触点，从而可以对所述过压保护元件的状态进行远程监控。

从DE 20 2004 006 227 U1(＝US 7,411,769B2)中也公开了一种过压保护元件，其中根据温度继电器的原理对可变电阻的状态进行监控，从而在所述可变电阻过热时分开设置在所述可变电阻和分离元件之间的焊接连接，这导致所述可变电阻在电气方面被隔开。此外，在分开所述焊接连接时通过弹簧的复位力将塑料元件从第一位置推到第二位置中，在所述第二位置中构造为有弹性的金属舌的分离元件通过所述塑料元件在热及电方面从所述可变电阻上分开。因为所述塑料元件具有两个并排布置的彩色的标记，所以它也额外地作为光学上的状态指示器起作用，由此可以直接在现场轻易地读出所述过压保护元件的状态。

从EP 0 716 493 B1中公开了一种具有两个可变电阻的过压保护元件，该过压保护元件具有两个分离件，它们可以分别在在所述可变电阻的使用寿命结束时将所述可变电阻单个地隔开。所述分离件在此分别具有一个有弹性的分离舌，其中所述分离舌的第一端部与第一接头固定连接并且所述分离舌的第二端部在所述过压保护元件的标准状态中通过连接舌上的焊接点固定在所述可变电阻上。如果出现所述可变电阻的不允许的加热，那么这就导致焊接连接的熔化。因为所述分离舌在焊接的状态中(所述过压保护元件的标准状态)从其静止位置中偏移出来并且由此被预张紧，所以所述分离舌的自由的端部在焊接连接软化时离开所述可变电阻的连接舌，由此使得所述可变电阻在电气方面被隔开。

除此以外，一种具有热分离机构的过压保护元件也从EP 0 987803 B1中得到公开。在这种过压保护元件上，一个刚性的弹簧加载的滑动接头的端部在所述过压保护元件的标准状态中不仅与第一连接元件而且与和可变电阻相连接的接线片焊接在一起。所述可变电阻的不允许的加热在此也导致所述焊接点的加热，从而所述滑动接头由于弹簧的作用在其上面的力被从所述第一接头和接线片之间的连接点上拉出来，这导致所述可变电阻的分开。

公知的过压保护元件通常构造为“保护插头”，所述“保护插头”与一个装置下部件共同形成过压保护装置。为安装这样的比如应该保护导引相位的导线L1、L2、L3以及中性线N以及必要时也应该保护接地线PE的过压保护装置，在所述公知的过压保护装置中在装置下部件上设置了相应的用于单根导线的接线柱。为了简单地使所述装置下部件与相应的过压保护元件进行机械的及电气的接触，在所述过压保护元件上所述连接元件构造为插头脚，相对于所述插头脚在所述装置下部件中布置了相对应的与所述接线柱相连接的插座，从而能够将所述过压保护元件简单地插接到所述装置下部件上。

在这样的过压保护装置上，能够在非常简单和节省时间的情况下通过所述过压保护元件的可插接性来进行安装和装配。此外，这样的过压保护装置还部分地具有一个作为用于报告至少一个过压保护元件的状态的信号发送器的转换接点以及一个设置在单个的过压保护元件中的光学的状态指示器。通过所述状态指示器来显示布置在所述过压保护元件中的限制过压的元件还是否有用。作为限制过压的元件，在此尤其使用可变电阻，但是其中按所述过压保护元件的使用目的也可以使用充气的浪涌电压保护器、火花隙或者二极管。

此前所说明的用在公知的过压保护元件中的基于焊接连接的熔化的热分离装置应该履行多项任务。在所述过压保护元件的标准状态中也就是在未分开的状态中，必须在所述第一连接元件和所述限制过压的元件之间保证可靠且良好的电连接。在此所述分离点尤其必须满足短路强度和脉冲电流强度的要求。这引起导电的部件尤其比如分离元件的坚固的结构以及所述分离点的元件之间的低阻抗的和机械稳定的连接。此外，在超过特定的极限温度时，所述分离点必须保证所述限制过压的元件的可靠分离以及持久的绝缘强度和爬电强度。

在公知的具有热分离的分离点的过压保护元件上有一个问题在于，在热分离的过程中导致有待分离的元件被加热的故障电流流过所述元件。由此会在断开所述分离点时产生电弧，由此给分离点的环境增加热负荷。除此以外，这会在所述分离点的环境中出现来自电弧的金属蒸气的凝结现象。所述分离点的环境的负荷在所述分离点的区域中导致耐压强度的降低，从而不能总是保证所要求的绝缘强度和爬电强度。如果所述过压保护元件应该具有尽可能小的尺寸，从而在分开所述分离点之后在所述分离元件的第二端部和所述限制过压的元件或者说接线片的之间可以获得仅仅比较小的间距的话，这个问题会进一步加重。

发明内容

因此，本发明的任务是，提供一种开头说明的过压保护元件，该过压保护元件保证出故障的限制过压的元件的可靠分离以及尽可能高的绝缘强度和爬电强度。

该任务在开头说明的过压保护元件上通过以下方式得到解决，即在分离元件的第一端部和第一连接元件之间构造第二分离点，该第二分离点在第一分离点断开时中断所述分离元件的第一端部和所述第一连接元件之间的导电接触。与现有技术不同，在按本发明的过压保护元件中由此不是设置仅一个而是设置两个在空间上彼此分开的分离点。所述第一分离点在此首先承担通断的功能，而所述第二分离点则主要用于提高绝缘强度和爬电强度。通过这两个分离点在空间上彼此分开地布置这种方式，当在热方面起作用的第一分离点断开时产生的电弧没有对通过所述第二分离点实现的绝缘强度和爬电强度产生负面影响；在所述第二分离点的区域中的耐压强度没有因电弧而减少。

按照按本发明的过压保护元件的一种优选的设计方案，作为第二分离点设置了一个用于所述分离元件的第一端部的固定座，该固定座与所述第一连接元件进行导电连接。在此如此构造所述固定座，使得所述分离元件的第一端部在所述过压保护元件的标准状态中保持在所述固定座中并且在所述第一分离点断开之后被作用在所述分离元件上的力从所述固定座中拉出。在所述两个分离点断开之后，由此不仅所述分离元件的第一端部不与所述第一连接元件相连接而且所述分离元件的第二端部也不与限制过压的元件相连接。

所述分离元件的第一端部与和第一连接元件相连接的固定座之间的电接触被中断，由此也自动地熄灭可能早先在所述分离元件的第二端部和所述限制过压的元件之间出现的电弧。由此也针对在所述在热方面起作用的第一分离点的区域中的耐压强度的降低起反作用。

按照一种优选的设计方案，作用在所述分离元件上的用于在所述第一分离点断开时将所述分离元件从所述固定座中拉出的力由固定在所述分离元件上的弹簧元件来施加。在此如此设计所述弹簧元件的尺寸，使得所述分离元件的第一端部只有在此前所述第一分离点已经断开也就是所述分离元件的第二端部不再通过所述焊接点与所述限制过压的元件相连按时才被所述弹簧元件的复位力从所述固定座中拉出来。

为了在所述第一分离点断开之后能够以尽可能小的力的消耗将所述分离元件的第一端部从所述固定座中拉出来，所述分离元件的第一端部有利地具有比所述固定座小的横截面。为了尽管如此在所述分离元件的第一端部和所述固定座之间仍保证尽可能良好的电接触，所述分离元件的第一端部在所述过压保护元件的标准状态中歪斜地布置在所述固定座中，从而所述分离元件通过在所述分离元件的第一端部和所述固定座之间起作用的夹紧力保持在所述固定座中。在此如此选择所述夹紧力，使得在所述分离元件和固定座之间存在着尽可能小的接触阻力。

可以有利地通过以下方式来进一步降低为将所述分离元件的第一端部从所述固定座中拉出所必需的力，即，所述力如此作用在所述分离元件上，从而在所述第一分离点断开之后基本上无歪斜地将所述分离元件的第一端部从所述固定座中拉出。该力由此基本上平行于所述固定座的平面法线定向。

关于按本发明的过压保护元件的具体的设计方案尤其关于所述分离元件和固定座的设计方案和布置，有大量的可能性。按照一种实施变型方案，所述分离元件在所述过压保护元件的标准状态中从其静止位置中偏移出来，其中所述分离元件的第一端部夹紧地保持在构造为刚性结构的固定座中。如果所述限制过压的元件的温度超过预先设定的响应值从而出现所述焊接点的软化情况，那么所述分离元件就由于其复位力或者说由于作用到所述分离元件上的转矩或者说扭矩而回弹到其静止位置中。在该实施变型方案中为分开所述第一分离点所必需的力基本上保存在所述分离元件中。

按照一种作为替代方案的实施方式，为分开第一分离点所必需的力基本上保存在所述固定座中。就此而言，在所述过压保护元件的标准状态中依然是所述分离元件的第一端部夹紧地保持在所述固定座中，但是现在所述固定座从其静止位置中偏移出来，从而所述固定座在分开所述焊接连接时回弹到其静止位置中。当然也可以在不仅所述分离元件而且所述固定座都从其静止位置中偏移出来时将所述为分开第一分离点所必需的力的一部分保存在所述分离元件中并且一部分保存在所述固定座中。

按照一种实施变型方案，所述固定座可以简单地构造为设在所述第一连接元件中的缝隙或者凹处，所述分离元件的第一端部插在所述缝隙或者凹处中。按照一种另外的实施变型方案，所述固定座按照梅花触头的类型来构造，该梅花触头具有至少两条彼此对置的支臂，所述分离元件的第一端部插在所述支臂之间。在所述过压保护元件的标准状态中，所述分离元件的第二端部通过焊接连接与所述限制过压的元件相连接，于是在该过压保护元件的标准状态中这两条支臂的至少其中之一克服其弹力偏移，从而所述分离元件的第二端部在分开所述第一分离点时通过所述固定座的弹力离开所述限制过压的元件。所述固定座在此要么可以与所述第一连接元件构造为一体结构要么可以在导电情况下固定比如焊接在所述第一连接元件上。

附图说明

详细来讲现在有大量的方案来构造和改进按本发明的过压保护元件。为此不仅参照列在权利要求1后面的权利要求而且参照结合附图对优选的实施例所作的以下说明。其中：

图1是按本发明的过压保护元件的透视图，

图2是按本发明的过压保护元件的分离机构的第一实施变型方案的原理图，

图3是所述过压保护元件的分离机构的第二实施变型方案的原理图，

图4是所述分离机构的与按图3的实施变型方案相类似的实施变型方案的原理图，

图5是一种另外的与按图3的实施变型方案相类似的实施变型方案的原理图，

图6是所述过压保护元件的分离机构的一种另外的实施变型方案的原理图，

图7是所述分离机构的一种与按图6的实施变型方案相类似的实施变型方案的原理图，

图8是所述过压保护元件的分离机构的一种另外的实施变型方案的原理图，

图9是所述分离机构的一种与按图8的实施变型方案相类似的实施变型方案的原理图，

图10是所述过压保护元件的分离机构的一种另外的实施变型方案的原理图，

图11是所述分离机构的一种与按图10的实施变型方案相类似的实施变型方案的原理图，

图12是所述分离机构的一种与按图10的实施变型方案相类似的实施变型方案的原理图，

图13是按本发明的过压保护元件的分离机构的一种另外的实施变型方案的原理图，并且

图14是所述分离机构的一种与按图13的实施变型方案相类似的实施变型方案的原理图。

具体实施方式

附图示出了一个在总体上仅仅在图1中示出的具有外壳2的过压保护元件1，其中在所述外壳2中布置了限制过压的元件3。仅仅示意地在图2中示出的限制过压的元件3尤其可以是可变电阻。在图1中构造为“保护插头”的过压保护元件1具有两个构造为插头脚的连接元件4、5，所述连接元件4、5能够插入设在装置下部件中的相应的插座中。

所述过压保护元件1的分离机构的在图2到14中仅仅示意示出的不同的实施变型方案分别具有一个导电的金属的分离元件6，该分离元件6在所述过压保护元件1的标准状态中也就是说在没有分离的状态中以其第一端部7与第一连接元件4进行导电连接并且以第二端部8与所述可变电阻3进行导电连接。在此如下地构造通过焊接点9实现的在所述限制过压的元件3和所述分离元件6的第二端部8之间的焊接连接，即，在所述限制过压的元件3的温度超过预先给定的响应值时分开所述焊接连接。

其中，所述限制过压的元件3的加热导致所述焊接点9熔化，从而在已焊接的状态中从其静止位置中偏移出来的分离元件6在分开所述焊接连接时由于复位力F₁而回转到其静止位置中。通过如此形成的分离点10，由此在出现热过载时在电气方面断开所述限制过压的元件3，方法是分开所述分离元件6的第二端部8与所述限制过压的元件3之间的导电连接。

除了这个第一分离点10之外，所述分离机构具有一个构造在所述分离元件6的第一端部7和所述第一连接元件4之间的第二分离点11。该第二分离点11由一个固定座12构成，该固定座12与所述第一连接元件4进行导电连接。如在图2b和10b中示出的一样，由于一个作用在所述分离元件6的第二端部8上的弹簧元件13的力F₂，所述分离元件6的第一端部7在所述第一分离点10断开之后被从所述固定座12中拉出。

在图2所示的实施例中，所述分离元件6在焊接的状态中如此从其用附图标记6’表示的静止位置中偏移出来，使得所述分离元件的第一端部7歪斜地布置在所述固定座12中，从而所述分离元件6通过在该分离元件6的第一端部7与所述固定座12之间起作用的夹紧力保持在所述固定座12中。在此，在所述分离元件6的焊接的状态中围绕着支承点14的转矩以对应于该支承点14和焊接点9之间间距的杠杆臂作用于所述分离元件6上。如果所述分离元件6’在分开所述第一分离点10之后处于其静止位置中，那么早就可以通过所述弹簧元件13的较小的复位力F₂将该分离元件6’从所述固定座12中拉出来，因为所述分离元件6的第一端部7具有比所述固定座12小的横截面并且所述复位力F₂平行于所述固定座12的面法线定向，从而可以将所述分离元件6的第一端部7无歪斜地从所述固定座12中拉出来。

在按图3到5的实施例中，所述固定座12-就像在按图2的实施例中一样-通过设在所述第一连接元件4中的缝隙来实现。与此不同，在按图6和7的实施例中，设在所述连接元件4中的凹处用作固定座12。在按图8和9的实施变型方案中，所述分离元件6在焊接的状态中同样从其静止位置中偏移出来，从而所述分离元件6在所述焊接点9受到加热时由于其复位力F₁回弹到其-在图8中用附图标记6’表示的-静止位置中。通过所述分离元件6的偏移出现的力被所述固定座12的两个支承点14、15所接收，这两个支承点14、15沿所述分离元件6的纵向方向也就是在图8和9中水平地彼此错开地来布置。

按图3到5的实施变型方案彼此间的区别基本上仅仅在于，在按图3和5的变型方案中，作为缝隙构造在连接元件4中的固定座12横向于通过所述连接元件4流动的电流的用附图标记16表示的方向伸展；与此相反，在按图4的实施变型方案中，构造为缝隙的固定座12则平行于所述电流方向16布置在所述连接元件4中。

在图10到12所示的实施变型方案中，所述固定座12构造为具有两条基本上彼此对置的支臂17、18的梅花触头，所述分离元件6的第一端部7插在所述支臂17、18之间并且通过所述梅花触头的支臂17、18的弹力被夹紧。作用于所述分离元件6上的复位力F₁在此通过以下方式来产生，即，所述分离元件6不是平行于所述梅花触头的纵轴线L而是倾斜于该纵轴线L地保持在所述梅花触头中。如可以从图10b中看出的一样，所述弹簧元件13的弹力F₂平行于所述固定座12的纵轴线L，从而在分开所述第一分离点10之后将所述分离元件6的第一端部7无歪斜地从所述固定座12中拉出来。由此，为分开所述第二分离点11仅仅必须由所述弹簧元件13施加较小的力F₂。在按图10的实施变型方案中，所述固定座12是一个单独的固定在所述连接元件4上的部件，而在按图11和12的两种实施例中，所述固定座12与所述连接元件4构造为一体结构。

最后，图13和14示出了所述过压保护元件1的分离机构的两种实施变型方案，在这两种实施变型方案中用于分开第一分离点10的复位力F₁作为扭力保存在所述分离元件6中。也像在其余的实施变型方案中一样，焊接点9没有直接在所述限制过压的元件3和所述分离元件6的第二端部8之间得到实现，而是在一个在电和热方面与所述限制过压的元件3相连接的连接舌19和所述第二端部8之间得到实现。

在按图13的实施例中，构造为缝隙的固定座12以一个相对于所述连接舌19的纵轴线的角度α布置在所述连接元件4中。为了将插入设在连接元件4中的固定座12中的分离元件6焊接在所述连接舌19上，所述分离元件6的第二端部8必须朝所述连接舌19偏移，使得所述分离元件6在焊接的状态中扭转，由此将扭力作为复位力保存在所述分离元件6中。在按图14的实施变型方案中，构造为缝隙的固定座12同样以一个相对于所述连接舌19的纵轴线的角度α来布置，其中在该实施变型方案中所述固定座12平行于所述连接元件4的纵轴线且平行于电流方向16伸展，而所述连接舌19则斜向于所述连接元件4的纵向方向来布置。因此这里所述分离元件6的第二端部8也必须朝所述连接舌19的方向扭转，从而在焊接的状态中将扭力F₁作为复位力保存在所述分离元件6中。

此外，从图1中还可以看出，在所述过压保护元件1的外壳2的上侧面中设置了一面用于布置在下面的光学的状态指示器的视窗20。所述光学的状态指示器在此优选通过机械的操纵系统与所述分离机构相连接，从而在分开第一和/或第二分离点10、11时也自动地操纵所述光学的状态指示器。

除此以外，在所述外壳2的下侧面上布置了弹簧加载的触发销21，该触发销21的自由的端部穿过外壳底部。该触发销21用于操纵用于报告所述过压保护元件1的状态的通信触点。这样的通信触点在构造为“保护插头”的过压保护元件1上布置在装置下部件中，其中所述过压保护元件1与-在附图中未示出的-装置下部件一起形成过压保护装置。最后，在所述过压保护元件1的外壳2的下侧面上还布置了编码元件22，该编码元件22与装置下部件中的相对应的配对编码元件共同作用。

Claims (11)

1.具有外壳(2)的过压保护元件，该过压保护元件具有至少一个布置在所述外壳(2)中的限制过压的元件(3)尤其可变电阻、至少两个用于将所述过压保护元件(1)电连接到有待保护的电流或者信号线路上的连接元件(4、5)以及一个导电的分离元件(6)，该分离元件(6)在所述过压保护元件(1)的标准状态中以其第一端部(7)与第一连接元件(4)处于导电接触之中并且以其第二端部(8)与所述限制过压的元件(3)处于导电接触之中，

其中所述分离元件(6)的第二端部(8)通过焊接点(9)与所述限制过压的元件(3)相连接并且在所述限制过压的元件(3)的温度超过预先给定的响应值时分开在所述焊接点(9)上实现的在所述限制过压的元件(3)与所述分离元件(6)的第二端部(8)之间的焊接连接，从而这一如此形成的分离点在所述限制过压的元件(3)出现热过载时将所述限制过压的元件(3)在电气方面隔开，

其特征在于，

在所述分离元件(6)的第一端部(7)和所述第一连接元件(4)之间构造了第二分离点(11)，该第二分离点(11)在所述第一分离点(10)断开时中断所述分离元件(6)的第一端部(7)和所述第一连接元件(4)之间的导电接触。

2.按权利要求1所述的过压保护元件，其特征在于，所述第二分离点(11)由固定座(12)构成，该固定座(12)与所述第一连接元件(4)导电连接，其中所述分离元件(6)的第一端部(7)在所述过压保护元件(1)的标准状态中保持在所述固定座(12)中并且在所述第一分离点(10)断开之后被作用在所述分离元件(6)上的力从所述固定座(12)中拉出。

3.按权利要求2所述的过压保护元件，其特征在于，弹簧元件(13)以如下方式固定在所述分离元件(6)上，即，在所述第一分离点(10)断开之后通过所述弹簧元件(13)的复位力将所述分离元件(6)的第一端部(7)从所述固定座(12)中拉出。

4.按权利要求2或3所述的过压保护元件，其特征在于，所述分离元件(6)的第一端部(7)具有比所述固定座(13)小的横截面，并且所述分离元件(6)的第一端部(7)在所述过压保护元件(1)的标准状态中歪斜地布置在所述固定座(12)中，从而所述分离元件(6)通过在所述分离元件(6)的第一端部(7)和所述固定座(12)之间起作用的夹紧力保持在所述固定座(12)中。

5.按权利要求4所述的过压保护元件，其特征在于，所述力以如下方式作用在所述分离元件(6)上，即，在所述第一分离点(10)断开之后所述分离元件(6)的第一端部(7)基本上无歪斜地被从所述固定座(12)中拉出。

6.按权利要求1到5中任一项所述的过压保护元件，其特征在于，在所述过压保护元件(1)的标准状态中所述分离元件(6)的第一端部(7)夹紧地保持在刚性的固定座(12)中并且所述分离元件(6)尤其所述分离元件(6)的第二端部(8)从其静止位置中偏移出来，从而所述分离元件(6)或所述第二端部(8)在分开所述焊接连接时由于作用到该分离元件(6)上的转矩或者该分离元件(6)的复位力而回到所述静止位置中。

7.按权利要求1到5中任一项所述的过压保护元件，其特征在于，在所述过压保护元件(1)的标准状态中所述分离元件(6)的第一端部(7)夹紧地保持在所述固定座(12)中并且所述固定座(12)从其静止位置中偏移出来，从而所述固定座(12)在分开所述焊接连接时回弹到所述静止位置中。

8.按权利要求1到7中任一项所述的过压保护元件，其特征在于，在所述第一连接元件(4)中作为固定座(12)构造了缝隙或者凹处。

9.按权利要求1到7中任一项所述的过压保护元件，其特征在于，所述固定座(12)具有至少两条彼此对置的支臂(17、18)，所述分离元件(6)的第一端部(7)插在所述支臂(17、18)之间。

10.按权利要求1到9中任一项所述的过压保护元件，其特征在于，所述焊接点(9)在所述分离元件(6)的第二端部(8)和一个与限制过压的元件(3)相连接的连接舌(19)之间形成。

11.按权利要求1到10中任一项所述的过压保护元件，其特征在于，设置了光学的状态指示器。

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