CN101938110B - 过压保护元件 - Google Patents

Abstract

过压保护元件，具有壳体、布置在壳体中的限制过压的结构元件以及两个用于将过压保护元件电连接到电流或信号线路上的连接元件，在过压保护元件的正常状态中连接元件相应地与结构元件的电极处于导电接触之中。在过压保护元件中，不仅正常状态中的可靠且良好的电连接而且有故障的结构元件的可靠的分离通过以下方式保证，即结构元件能够旋转地支承在壳体中，在正常状态中至少一个电极通过插塞连接与连接元件相连接，至少一个弹簧元件布置在壳体与结构元件之间，在结构元件热过载时通过弹簧元件使其旋转，使得至少一个电极不再与连接元件导电接触，在结构元件与壳体之间布置了热分离的连接，其在结构元件的温度超过极限温度时分离。

Description

过压保护元件

技术领域

本发明涉及一种过压保护元件，该过压保护元件具有壳体、具有至少一个布置在所述壳体中的限制过压的结构元件尤其是可变电阻、并且具有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信号线路上的连接元件，其中在所述过压保护元件的正常状态中所述连接元件相应地与所述限制过压的结构元件的电极处于导电接触之中。

背景技术

从DE 42 41 311 C2中公开了一种过压保护元件，该过压保护元件为了对可变电阻的状态进行监控而具有热分离装置。在所述过压保护元件中，第一连接元件通过柔性的导线与刚性的分离元件相连接，所述刚性的分离元件的背向柔性的导线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柔性的导线固定地与所述可变电阻或者说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所述焊接连接时以线性方式运动离开所述接线片，从而在出现热过载时在电方面分开所述可变电阻。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头，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中也公开了一种过压保护元件，在该过压保护元件中，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的电分开。此外，在分开所述焊接连接时通过弹簧的复位力将合成材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合成材料元件在热及电方面与所述可变电阻分开，从而消除可能在所述金属舌与可变电阻的接触位置之间产生的电弧。因为所述合成材料元件具有两个并排布置的彩色的标记，所以它同时也作为光学的状态指示器起作用，由此可以直接在现场读出所述过压保护元件的状态。

DE 69 50 37 43 T2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，所述分离件可以相应地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分开。所述分离件分别具有有弹性的分离舌，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正常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变热，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(所述过压保护元件的正常状态)中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端部在焊接连接软化时从所述可变电阻的连接舌上弹开，由此在电方面分开所述可变电阻。为了保证所要求的绝缘强度和爬电强度并且消除在断开所述分离点时产生的电弧，有必要的是，在所述分离舌偏转时在所述分离舌的第二端部和限制过压的结构元件的连接舌之间获得尽可能大的间距。

已知的过压保护元件通常构造为“保护插头”，所述过压保护元件与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相线L1、L2、L3以及零线N以及必要时也应该保护接地线PE的过压保护装置，在已知的过压保护装置中在装置下部件上设置了相应的用于各个导线的接线柱。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及电接触，在所述过压保护元件中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作为用于远程报告至少一个过压保护元件的状态的信号发送器的转换触头以及在各个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结构元件是否还有用。作为限制过压的结构元件，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。

此前所说明的用在已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需要履行多项任务。在所述过压保护元件的正常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结构元件之间保证可靠且良好的电连接。在超过规定的极限温度时，分离点必须保证所述限制过压的结构元件的可靠分离以及持久的绝缘强度和爬电强度。但是在这里成问题的是，由于所述弹簧元件的弹力或者由于分离舌从其静止位置中偏转出来而在所述过压保护元件的正常状态中向所述焊接连接持久地加载剪切应力。

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，在该过压保护元件中避免前面提到的缺点。在此不仅应该在正常状态中保证可靠且良好的电连接而且应该保证有故障的限制过压的结构元件的可靠的分离。除此以外，即使在所述过压保护元件的结构尺寸尽可能小时也应该获得尽可能高的绝缘强度和爬电强度。

该任务在开头说明的按权利要求1所述的过压保护元件中通过以下方式得到解决，即所述限制过压的结构元件以能够旋转的方式支承在壳体中，其中在所述过压保护元件的正常状态中所述限制过压的结构元件的至少一个电极通过插塞连接与连接元件相连接。除此以外，至少一个弹簧元件如此布置在所述壳体与所述限制过压的结构元件之间，从而所述限制过压的结构元件在出现热过载时通过所述弹簧元件如此旋转，使得至少一个电极不再与所配属的连接元件处于导电的接触之中。为了在所述按本发明的过压保护元件中使所述限制过压的结构元件的两个电极在所述过压保护元件的正常状态中克服所述弹簧元件的弹力与所述连接元件处于导电的接触之中，在所述限制过压的结构元件与所述壳体之间布置了热分开的连接，所述热分开的连接在所述限制过压的结构元件的温度超过预先给定的极限温度时分开。在所述过压保护元件的正常状态中，所述限制过压的结构元件与所述壳体之间的这种连接防止所述限制过压的结构元件旋转，使得所述连接元件相应地与所述限制过压的结构元件的电极处于导电接触之中。

在从现有技术中公开的过压保护元件中，在过压保护元件的正常状态中用于第一连接元件与所述限制过压的结构元件的电极之间的电连接的焊接点始终通过弹簧元件的弹力加载剪切应力，这会导致所述电连接的品质下降，而在所述按本发明的过压保护元件中则没有通过弹力向所述连接元件与所述限制过压的结构元件的电极之间的连接加载负荷。

在所述按本发明的过压保护元件中，通过构造在所述限制过压的结构元件与所述壳体之间的热分开的连接来将所述限制过压的结构元件固定在接触位置中。由此，所述弹簧元件的弹力在所述过压保护元件的正常状态中不是作用在所述限制过压的结构元件的电连接点上而是作用在与此分开构成的在所述结构元件与所述壳体之间的连接上。在此，作为弹簧元件不仅可以使用压力弹簧而且可以使用拉力弹簧。当然也可以使用压力弹簧和拉力弹簧。

按照本发明的一种优选的设计方案，所述限制过压的结构元件与所述壳体之间的热分开的连接通过布置在所述壳体中的阻挡元件来实现，所述阻挡元件在所述过压保护元件的正常状态中阻止所述限制过压的结构元件旋转。所述阻挡元件由一种材料制成，该材料在所述限制过压的结构元件的温度超过预先给定的极限温度时熔化。在此通过所述阻挡元件直接与所述限制过压的结构元件相接触或者布置在其近旁这种布置方式保证，所述限制过压的结构元件的变热也导致所述阻挡元件的变热，使得所述阻挡元件在达到预先给定的极限温度时熔化。这就会导致所述以能够旋转的方式得到支承的限制过压的结构元件通过所述弹簧元件来旋转，由此分开在至少一个电极与连接元件之间实现的插塞连接，这引起所述限制过压的结构元件在电方面的分离。

对于所述阻挡元件来说，优选使用相应合适的自大约110℃到130℃的温度起熔化的合成材料。尤其聚乙烯优选低密度聚乙烯(LDPE)或者高密度聚乙烯(HDPE)以及聚碳酸酯(PC)适合于此用途。但是除此以外，其它的材料尤其其它的合成材料也可以设想用于实现所述阻挡元件。此外，也可以取代一个阻挡元件而在所述壳体与所述限制过压的结构元件之间布置多个阻挡元件尤其两个阻挡元件。

此前已经提到，在所述过压保护元件的正常状态中所述限制过压的结构元件的至少一个电极通过插塞连接与连接元件相连接。按照所述按本发明的过压保护元件的第一设计方案，所述第二电极也通过插塞连接与所述第二连接元件相连接，其中所述两个电极分别与连接片进行导电连接。所述连接片在此优选构造为插头脚，所述插头脚在所述过压保护元件的正常状态中插在构造为插座尤其构造为郁金香形的接触叉的连接元件中。在此可以特别简单地在所述连接片与所述连接元件之间建立能够承载冲击电流的电连接。如果出现所述限制过压的结构元件的不允许的变热，那么这就导致所述至少一个阻挡元件的变热，使得所述阻挡元件熔化并且由此所述限制过压的结构元件通过所述弹簧元件来旋转，由此将所述两个连接片从插座中拉出来。

两个插塞连接的构造也导致了两个分离点的设置。由此有利于熄灭在分离点上可能出现的电弧，因为所述两个分离点构成串联连接，从而通过所述两个分离点的串联连接来扩大总电弧长度并且由此也扩大电弧电压。

在所述按本发明的过压保护元件的一种作为替代方案的设计方案中，仅仅在所述限制过压的结构元件的一个电极与一个连接元件之间构造插塞连接，其中该电极同样与连接片进行导电连接。在这种情况下所述连接片优选构造为插头脚，其中所述连接元件在朝向连接片的一侧构造为插座。所述限制过压的结构元件的第二电极在这种设计方案中没有通过插塞连接而是通过旋转连接与所述第二连接元件进行了电连接。

在此，优选将所述限制过压的结构元件的第二电极与转动销相连接，并且所属的第二连接元件在朝向该转动销的一侧与相对应的旋转轴承相连接。在所述限制过压的结构元件的第二电极与所述第二连接元件之间构造旋转连接，这能够在所述限制过压的结构元件出现热过载时使其通过所述弹簧元件来旋转。在这种设计方案中，在所述限制过压的结构元件损坏时仅仅一个电极与所述连接元件分开，而另一个电极则通过所述旋转连接还与所述连接元件相连接。

为了保证高的绝缘强度和爬电强度并且消除在所述分离点断开时也就是说在所述至少一个电极与所述至少一个连接元件之间的插塞连接分开时产生的电弧，必须在所述电极与所属的连接元件之间实现尽可能大的间距。但是，为此在所述按本发明的过压保护元件中没有必要提高该过压保护元件的尺寸，因为所期望的间距可以通过所述限制过压的结构元件的相应幅度的旋转来实现。

所述按本发明的过压保护元件有利地构造为“保护插头”，使得其与相对应的装置下部件一起形成过压保护装置。在此有利的是，所述装置下部件具有用于远程报告所述过压保护元件的状态的通信触头。为操纵属于所述通信触头的开关，在所述过压保护元件中设置了触发销，该触发销通过所述壳体的下侧面中的开口伸出来。该触发销可以如此与所述限制过压的结构元件相连接，使得其在分开所述限制过压的结构元件的至少一个电极与连接元件之间的电接触时随着所述限制过压的结构元件一起移动，由此操纵布置在所述装置下部件中的通信触头。

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。为此不仅参照从属于权利要求1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。附图中示出：

图1是过压保护元件的一种实施例从上面斜看的透视图，

图2是按本发明的过压保护元件的一种实施例处于正常状态中的情况，其中拆下了壳体盖，

图3是按图2的过压保护元件连同在电方面分开的可变电阻，

图4是按本发明的过压保护元件的第二实施例处于正常状态中的情况，其中拆下了壳体盖，以及

图5是按图4的过压保护元件连同在电方面分开的可变电阻。

具体实施方式

附图示出了具有壳体2的过压保护元件1，其中在所述壳体2中布置了限制过压的结构元件3。在所示出的实施例中，所述限制过压的结构元件是可变电阻3；作为替代方案比如也可以使用充气的浪涌电压保护器作为限制过压的结构元件3。构造为保护插头的过压保护元件1具有两个构造为插座的连接元件4、5，所述连接元件4、5能够插到这里未示出的装置下部件的相对应的插头脚上。

在按图2和3的实施例中，所述可变电阻3的两个电极分别与连接片6、7相连接，其中在所述过压保护元件1的正常状态中所述可变电阻3通过所述两个连接片6、7与所述两个连接元件4、5相连接。所述两个连接片6、7与所述两个连接元件4、5之间的连接在此相应地通过能够承载冲击电流的插塞连接8、9来进行，为此所述连接元件4、5的朝向构造为插头脚的连接片6、7的端部构造为郁金香形的接触插口10、11。

除了以能够旋转的方式布置在壳体2中的可变电阻3和所述两个连接元件4、5之外，还在壳体2中布置了弹簧元件12和阻挡元件13。所述弹簧元件12在此如此布置在所述壳体2与可变电阻3或者说可变电阻3的连接片6之间，使得所述可变电阻3在出现热过载时通过所述弹簧元件12进行旋转，从而将所述两个连接片6、7从接触插口10、11中拉出来，因而所述可变电阻3的两个电极不再与所配属的连接元件4、5处于导电接触之中；所述可变电阻3在电方面是分开的。

所述阻挡元件13在此防止所述可变电阻3由于所述弹簧元件12的弹力在所述过压保护元件1的正常状态中就已旋转。由此，只要所述可变电阻3没有超过规定的极限温度，那就通过所述阻挡元件13阻止可变电阻3旋转。由于所述阻挡元件13直接与所述可变电阻3相接触这种布置方式，所述可变电阻3的变热也导致优选由合成材料制成的阻挡元件13的变热。在此如此构成所述阻挡元件13，使得其在达到通常处于大约110℃与130℃之间的极限温度时熔化，使得所述可变电阻3不再通过所述阻挡元件13保持在其位置中而是由于所述弹簧元件12的弹力发生扭转。

图2和图3分别示出了所述过压保护元件1处于正常状态中的情况(图2)以及具有在电方面分开的可变电阻3的情况(图3)，如可以从图2与3的比较中可以看出的一样，所述可变电阻3通过弹簧元件12如此-在所示出的实施例中顺时针-旋转，从而将所述两个连接片6、7从接触插口10、11中拉出来。在所述可变电阻3的分开的状态中(图3)所述拉力弹簧12松弛，在这种分开的状态中所述连接片6、7与所属的接触插口10、11之间的间距在这种情况下如此大，从而中断在分开插塞连接8、9时可能产生的电弧。

在所述按本发明的过压保护元件1的在图2和3所示的第一实施例中，所述可变电阻3的两个电极分别与连接片6、7进行了导电的连接，在该第一实施例中所述两个连接片6、7都布置在所述可变电阻3的外圆周14上，由此该可变电阻3的制造特别是用绝缘的护套对可变电阻3进行包裹的过程得到简化。除此以外，在总体上能够实现所述可变电阻3以及由此所述过压保护元件1的十分扁平的结构形式。

在所述过压保护元件1的按图4和5的实施例中，所述可变电阻3的仅仅一个电极与连接片6进行了导电连接，该连接片6在所述过压保护元件1的正常状态中(图4)通过插塞连接8与其中一个连接元件4进行了导电连接。相反，在所述可变电阻3的第二电极与所述第二连接元件5之间则实现了旋转连接15，为此所述可变电阻3的第二电极与转动销16相连接并且所属的第二连接元件5与相对应的旋转轴承17相连接。在这种实施例中也在所述过压保护元件1的正常状态中通过阻挡元件13防止所述可变电阻3由于所述弹簧元件12的弹力而不期望地旋转，所述阻挡元件13如此构造并且固定在壳体2中，使得只要该阻挡元件13由于可变电阻3的变热还没有变热到使其熔化的程度就一直阻止所述可变电阻3旋转。

在按图4和5的实施例中，首先通过转动销16在所述旋转轴承17中的支承将所述可变电阻3以能够旋转的方式支承在所述壳体2中。除此以外，在所述两种实施例中将多个轴承滚子18如此布置在所述壳体2中，使得所述可变电阻3在所述阻挡元件13熔化并且由此不再反作用于所述弹簧元件12的弹力时可以以微小的摩擦阻力通过所述弹簧元件12来旋转。

为了显示所述可变电阻3或者说过压保护元件1的状态，设置了光学的状态指示器19，该状态指示器19作为颜料层或者彩色薄膜直接设置在所述可变电阻3的外圆周14上。在所述壳体2的上侧面20中，为此构造了视窗21，通过该视窗21按所述可变电阻3的旋转位置能够看到所述状态指示器19的不同颜色的区段。在此，优选将所述状态指示器19的在所述过压保护元件1的正常状态中能够通过视窗21看得见的区段染成绿色，而所述状态指示器19的在所述可变电阻3的分开的状态中能够通过视窗21看得见的区段染成红色。

除此以外，尤其从图1中还能够看出，所述壳体2构造为双构件结构，也就是说具有壳状或者说盆状的第一壳体件22和构造为盖板的第二壳体件23。在此，在所述第一壳体件22中布置了所述可变电阻3、连接元件4、5、弹簧元件12、阻挡元件13以及轴承滚子18，而所述第二壳体件23则仅仅用于封闭所述壳体2。

所述按本发明的过压保护元件的安装可以简单地通过以下方式来进行，即首先将所述轴承滚子18和可变电阻3以及连接元件4、5放到所述第一壳体件22中。在此所述弹簧元件12首先仅仅以其一个端部固定在所述可变电阻3的连接片6上。而后使所述可变电阻3如此在壳体2中旋转，使得所述连接片6-在按图4和5的实施例中-或者说所述两个连接片6、7-在按图2和3的实施例中-插在所述接触插

10或者说接触插10和11之间。随后将所述阻挡元件13插到为此设置在壳体件22中的接纳口24中，由此将所述可变电阻3锁止在其位置中。而后将弹簧元件12张紧并且以其第二端部悬挂在同样构造在壳体件22中的固定销25上。最后将盖板23与所述壳体件22相连接，由此将壳体2封闭。

Claims (19)

1.过压保护元件，具有壳体(2)、至少一个布置在所述壳体(2)中的限制过压的结构元件(3)以及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)，其中，在所述过压保护元件(1)的正常状态中所述连接元件(4、5)相应地与所述限制过压的结构元件(3)的电极处于导电接触之中，

其特征在于，

所述限制过压的结构元件(3)以能够旋转的方式支承在所述壳体(2)中，

在所述过压保护元件(1)的正常状态中，所述限制过压的结构元件(3)的至少一个电极通过插塞连接(8、9)与连接元件(4、5)相连接，

至少一个弹簧元件(12)布置在所述壳体(2)与所述限制过压的结构元件(3)之间，从而在所述限制过压的结构元件(3)出现热过载时通过所述弹簧元件(12)使其旋转，使得所述限制过压的结构元件(3)的至少一个电极不再与所配属的连接元件(4、5)处于导电接触之中，并且

在所述限制过压的结构元件(3)与所述壳体(2)之间布置了热分离的连接，该热分离的连接在所述限制过压的结构元件(3)的温度超过预先给定的极限温度时分离。

2.按权利要求1所述的过压保护元件，其特征在于，在所述壳体(2)中布置了至少一个阻挡元件(13)，该阻挡元件(13)在所述过压保护元件(1)的正常状态中阻止所述限制过压的结构元件(3)由于所述弹簧元件(12)的弹力而旋转，其中所述阻挡元件(13)由一种材料制成，该材料在所述限制过压的结构元件(3)的温度超过预先给定的极限温度时熔化。

3.按权利要求2所述的过压保护元件，其特征在于，所述阻挡元件(13)由合成材料制成，其极限温度处于110℃与130℃之间。

4.按权利要求1到3中任一项所述的过压保护元件，其特征在于，所述限制过压的结构元件(3)的两个电极分别与连接片(6、7)进行导电连接，并且在所述过压保护元件(1)的正常状态中所述限制过压的结构元件(3)的两个电极相应地通过插塞连接(8、9)与连接元件(4、5)相连接。

5.按权利要求4所述的过压保护元件，其特征在于，所述限制过压的结构元件(3)构造为盘形并且所述两个连接片(6、7)布置在所述限制过压的结构元件(3)的两个彼此间偏移了大约90°的位置上。

6.按权利要求1到3中任一项所述的过压保护元件，其特征在于，所述限制过压的结构元件(3)的其中一个电极与在所述过压保护元件(1)的正常状态中通过插塞连接(8)与第一连接元件(4)相连接的连接片(6)进行了导电连接，并且另一个电极通过旋转连接(15)与第二连接元件(5)相连接。

7.按权利要求6所述的过压保护元件，其特征在于，所述限制过压的结构元件(3)的第二电极与转动销(16)相连接并且所属的第二连接元件(5)与相对应的旋转轴承(17)相连接。

8.按权利要求1到3中任一项所述的过压保护元件，其特征在于，在所述壳体(2)中布置了多个轴承滚子(18)。

9.按权利要求1到3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(19)，并且在所述壳体(2)的上侧面(20)中构造了视窗(21)。

10.按权利要求9所述的过压保护元件，其特征在于，所述光学的状态指示器(19)作为颜料或者彩色薄膜布置在所述限制过压的结构元件(3)上。

11.按权利要求1到3中任一项所述的过压保护元件，其特征在于，设置了用于操纵通信触头的触发销，该触发销通过所述壳体(2)的下侧面中的开口伸出来。

12.按权利要求2到3中任一项所述的过压保护元件，其特征在于，所述壳体(2)构造为双构件结构，其中一个壳体件(22)容纳着所述限制过压的结构元件(3)、连接元件(4、5)、弹簧元件(12)以及阻挡元件(13)并且另一个壳体件(23)构造为盖板。

13.按权利要求1到3中任一项所述的过压保护元件，其特征在于，所述限制过压的结构元件(3)是可变电阻。

14.按权利要求2所述的过压保护元件，其特征在于，所述阻挡元件(13)由聚乙烯(PE)或者由聚碳酸酯(PC)制成。

15.按权利要求2所述的过压保护元件，其特征在于，所述阻挡元件(13)由低密度聚乙烯(LDPE)或者高密度聚乙烯(HDPE)制成。

16.按权利要求1到3中任一项所述的过压保护元件，其特征在于，所述限制过压的结构元件(3)的两个电极分别与连接片(6、7)进行导电连接，并且在所述过压保护元件(1)的正常状态中所述限制过压的结构元件(3)的两个电极相应地通过插塞连接(8、9)与连接元件(4、5)相连接，其中所述连接片(6、7)构造为插头脚并且所述连接元件(4、5)构造为相对应的插座。

17.按权利要求4所述的过压保护元件，其特征在于，所述限制过压的结构元件(3)构造为盘形并且所述两个连接片(6、7)布置在所述限制过压的结构元件(3)的外圆周(14)上。

18.按权利要求9所述的过压保护元件，其特征在于，所述光学的状态指示器(19)作为颜料或者彩色薄膜布置在所述限制过压的结构元件(3)的外圆周(14)上。

19.按权利要求1到3中任一项所述的过压保护元件，其特征在于，设置了由弹簧加载的用于操纵通信触头的触发销，该触发销通过所述壳体(2)的下侧面中的开口伸出来。