CN106068584B - 断接器拼接块和模块化浪涌装置 - Google Patents

断接器拼接块和模块化浪涌装置 Download PDF

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Abstract

电耦合装置(诸如用于导轨或者其它导电结构的浪涌保护器)包括一对端子以及用于选择性地使端子电耦合和电去耦的跨接器。跨接器的移动可以露出跨接器的一部分或者端子中的一个或者两者(诸如，用作测试点)。具有一个或者多个浪涌保护特征件的浪涌模块可以装配到包括端子和跨接器的基座中。模块可以具有接口特征件(诸如，突出的柱)，所述接口特征件在基座未与导轨或者其它结构适当地接合的情况下阻止与基座的接合。

Description

断接器拼接块和模块化浪涌装置
本申请要求2014年2月13提交的美国临时申请61/939310的优先权，通过引用将该美国临时申请完全并入本文。
技术领域
本发明涉及过电压和浪涌保护，以及更具体地，涉及诸如铁路以及其它应用中所使用的那些电路的电压浪涌保护。
背景技术
频繁地遭受电压偏移可能损坏或者毁坏敏感电子设备和部件。这些电压偏移的示例是(但不限于)电浪涌、电压瞬变、过电压、雷电能量、感应电压、电流浪涌、开关瞬变等等。通常，这些将被称为电浪涌。
在包括电设备(诸如信号屋或者机壳)的铁路安装中，常见做法是保护诸如控制轨道信号的那些关键电控制电路免受电浪涌。这些浪涌可以归因于在电路上产生异常高电压的雷电或者其它已知或者意料之外的来源。由于高电压浪涌可能毁坏电部件或者使电路产生过度的电噪声而使得电路发生故障或者以其它方式不可预见地运行，因此浪涌保护非常重要。
为了防止受到电浪涌的损坏，当在电路上相对于基准点检测到超过预定电压的电压浪涌时，使用过电压或者止动器将来自该电路的能量耦合至地。这使电浪涌的能量有效地重新定向至地以及保护敏感电路部件。当需要保护多于一个电路时，将浪涌止动装置耦合至每个电路并且附接至接地总线。可以以该方式采用若干装置。接地总线随后连接至外部基准地。
发明内容
本文描述了提供各种优点的各种实施例。一个方面是可以并入包括下列特征件的模块化浪涌装置和端子块中的断接器：当启动断接器时露出的一个或者多个端子(测试点)；闩锁或者锁定机制，其保持跨接器远离端子，从而使电路断开；以及旋转或者线性(垂直、水平或者在垂直和水平之间的任何角度)移动的导电跨接器，该导电跨接器是独立部件或者分组合件。端子可以露出，使得鳄鱼夹(alligator clip)或者电探针可以附接。端子以提供用于附接测试夹或者探针的额外强度的方式成形。闩锁或者锁定机制还可以在前述端子之间提供绝缘屏障。
另一个方面是浪涌保护器或者包括防错(poka-yoke)柱的其它模块化装置，其中该装置使用并入浪涌模块中的接地机制和干扰特征件(防错柱)的夹持紧固件，以阻止最终组装和完全安装直到形成适当接地连接为止。
又另一个方面是具有模块化浪涌装置的基座，结合与标准笼式端子相对的螺纹接线(binding)柱作为电连接方法。这与对浪涌模块使用螺栓连接的标准、非模块化接线柱端子块是相对的。
根据本发明的另外方面，电耦合装置包括：一对电端子；以及选择性地使所述端子电耦合在一起的跨接器。耦合装置可以包括下列特征中的一个或者多个：耦合装置是浪涌保护装置的一部分；耦合装置是端子块的一部分；耦合装置是开关装置；跨接器是移动以使端子一起耦合和去耦的可移动构件的一部分；可移动构件是能够被用户按压的按钮；以来自弹簧的弹簧力按压按钮；可移动构件包括连同跨接器移动的承载器；可移动构件随着移动过程的一部分转动；移动可移动构件使端子的一个或者多个部分露出，以允许接入端子中的一个或者两者，诸如用于测试；可移动构件是手指安全(finger-safe)断接器；端子包括相应的接线柱或者笼式夹具；端子和跨接器位于壳体内；和/或壳体被配置用于容纳浪涌模块以接合电端子。
根据本发明的又另外方面，模块化浪涌保护装置包括：基座；以及接合基座的浪涌模块。装置可以包括下列特征件中的一个或者多个：前面段落的任何特征件或者特征件的组合；浪涌模块包括一个或者多个浪涌保护部件；一个或者多个浪涌保护部件包括火花隙、气体放电管、金属氧化物变阻器(MOV)、硅雪崩二极管(SADS)、正温度系数(PTC)热敏电阻器、电路断路器和/或熔断器中的一个或者多个；浪涌部件包括在形成浪涌模块主要结构的热塑性壳体内；浪涌模块包括从热塑性壳体的底面突出的金属电极，用于使浪涌模块耦合至基座的电端子；基座包括到结构构件的连接；连接充当基座到地的连接；连接包括耦合至接地导体的紧固件；紧固件包括螺钉、螺母、杆或者其它装置；浪涌模块具有接合基座上的对应特征件的接口特征件；接口特征件是防错柱；接口特征件阻止将浪涌模块以不适当的取向安装在基座上；接口特征件阻止在未适当地安装接地连接的情况下将浪涌模块安装在基座上；和/或紧固件的不完全安装阻碍浪涌模块接合到基座上。
根据本发明的方面，电耦合装置包括：基座壳体；一对电端子；跨接器。端子和跨接器位于基座壳体内。跨接器是移动以通过跨接器选择性地使端子一起电耦合和电去耦的可移动构件的一部分。移动可移动构件选择性地露出端子和/或跨接器中的一个或者多个部分作为测试点，以允许电接入到端子中的一个或者两者，诸如用于测试。
在实施例中，根据本发明内容的一段或者多段，可移动构件旋转以移动跨接器。
在实施例中，根据本发明内容的一段或者多段，可移动构件的旋转使跨接器轴向地移动。
在实施例中，根据本发明内容的一段或者多段，跨接器包括螺纹杆，所述螺纹杆与相对于壳体或者端子中的至少一个固定的特征件中的螺纹孔接合。
在实施例中，根据本发明内容的一段或者多段，测试点是当使端子电去耦时露出的跨接器的可露出端。
在实施例中，根据本发明内容的一段或者多段，跨接器穿过端子中的相应同心孔。
在实施例中，根据本发明内容的一段或者多段，装置包括跨接器穿过的绝缘器；以及绝缘器在端子的部分之间，以及维持端子之间的间隔。
在实施例中，根据本发明内容的一段或者多段，跨接器包括压住并且电耦合至端子中的一个端子的环形构件，所述环形构件环绕着所述端子中的一个端子中的孔。
在实施例中，根据本发明内容的一段或者多段，装置包括电耦合至端子的相应接线柱。
在实施例中，根据本发明内容的一段或者多段，装置包括用于将装置安装以及电耦合至导轨的底座。
在实施例中，根据本发明内容的一段或者多段，底座包括夹具、安装螺栓或者卡扣夹中的一个或者多个。
在实施例中，根据本发明内容的一段或者多段，装置与机械耦合至基座壳体并且接合电端子的浪涌模块组合。浪涌模块包括：浪涌模块壳体；浪涌模块壳体内的一个或者多个浪涌保护部件；以及从浪涌模块壳体的底面突出的金属电极，用于使一个或者多个浪涌保护部件电耦合至电端子。
在实施例中，根据本发明内容的一段或者多段，浪涌模块包括与基座壳体上的对应特征件接合的接口特征件，用以阻止所述浪涌模块以不适当的取向与所述基座壳体的机械耦合和/或在所述基座壳体未适当地安装在结构构件上的情况下阻止所述浪涌模块与所述基座壳体的机械耦合。
在实施例中，根据本发明内容的一段或者多段，可移动构件平移以移动跨接器。
在实施例中，根据本发明内容的一段或者多段，可移动构件的平移使跨接器旋转以选择性地使端子一起电耦合和电去耦。
在实施例中，根据本发明内容的一段或者多段，可移动构件的平移使跨接器平移以选择性地使端子一起电耦合和电去耦。
根据本发明的另一个方面，电耦合装置包括：基座，该基座包括：基座壳体；以及一对电端子；以及浪涌模块，其机械耦合至基座壳体以及接合电端子。端子位于基座壳体内。浪涌模块包括：浪涌模块壳体；浪涌模块壳体内的一个或者多个浪涌保护部件；以及从浪涌模块壳体的底面突出的金属电极，用于使一个或者多个浪涌保护部件电耦合至电端子。
根据本发明的又另一个方面，用于耦合至安装在结构构件上的基座的浪涌模块，包括：浪涌模块壳体；壳体内的一个或者多个浪涌保护部件；以及与基座上的对应特征件接合的接口特征件，用以阻止所述浪涌模块以不适当的取向与所述基座的机械耦合和/或在所述基座未适当地安装在所述结构构件上的情况下阻止所述浪涌模块与所述基座的机械耦合。
在实施例中，根据本发明内容的一段或者多段，接口特征件是从浪涌保护壳体突出的柱，用以接合基座中的孔。
在实施例中，根据本发明内容的一段或者多段，一个或者多个浪涌保护部件包括下列中的一个或者多个：火花隙、气体放电管、金属氧化物变阻器(MOV)、硅雪崩二极管(SADS)、正温度系数(PTC)热敏电阻器、电路断路器和/或熔断器。
根据本发明的又另一个方面，提供浪涌保护的方法包括：将基座安装在结构构件上，基座的接地构件电耦合至结构构件；以及在安装之后，使浪涌模块机械耦合并且电耦合至基座，其中所述结构构件的接口特征件阻止所述浪涌模块以不适当的取向与所述基座的机械耦合或者在所述基座未适当地安装在所述结构构件上的情况下阻止所述浪涌模块与所述基座的机械耦合。
在实施例中，根据本发明内容的一段或者多段，安装基座包括使用紧固件将基座耦合至结构构件；以及所述接口特征件被配置为接合所述紧固件以在所述紧固件使所述基座不完全地耦合至所述结构构件的情况下阻止所述浪涌模块与所述基座的耦合。
在实施例中，根据本发明内容的一段或者多段，结构构件是导轨；紧固件是螺纹紧固件；以及安装包括将紧固件旋入导轨中。
在实施例中，根据本发明内容的一段或者多段，将浪涌模块耦合至基座包括使从浪涌模块的底面突出的金属电极耦合至在安装基座期间电耦合至结构构件的基座的电极。
为了实现上述目标和相关目标，本发明包括在下文中充分描述以及在权利要求中特别指出的特征。下列描述和所附的图详细地阐述了本发明的某些例示性实施例。然而，这些实施例仅指示了可以采用本发明原理的各种方式中的几个。在结合附图考虑时，通过本发明的下列详细描述，本发明的其它对象、优点和新颖特性将变得显而易见。
附图说明
附图示出了本发明的各种方面，附图不一定按比例绘制。
图1是根据本发明实施例的电装置(或者装置的基座)的斜视图。
图2是图1的装置的分解视图。
图3是图1的装置的斜视图，出于例示目的移除了装置的壳体。
图4示出了图1的装置的侧视图。
图5是截取图4的截面5-5的端截面视图。
图6是根据本发明另一个实施例的电装置(或者装置的基座)的斜视图。
图7是图6的装置的分解视图。
图8是根据本发明又另一个实施例的电装置(或者装置的基座)的斜视图。
图9是图8的装置的端视图。
图10是截取图9的截面10-10的侧截面视图。
图11是截取图9的截面11-11的侧截面视图。
图12是图8的装置的斜视图，其中装置处于打开配置中。
图13是图12的打开配置装置的端视图。
图14是截取图3的截面14-14的侧截面视图。
图15是图8的装置的分解视图。
图16是根据本发明又另一实施例的电装置(或者装置的基座)的分解视图。
图17是图16的装置的另一个分解视图。
图18是图16的装置的端截面图。
图19是图16的装置的一部件的斜视图，出于例示目的移除了壳体。
图20是图16的装置的一部分的平面视图，其中装置处于闭合状态中。
图21是图16的装置的一部分的平面视图，其中装置处于打开状态中。
图22是根据本发明实施例的浪涌模块的斜视图。
图23是图22的浪涌模块的斜视图，出于例示目的移除了壳体的部分。
图24是示出了图22的浪涌模块耦合至基座以产生电耦合装置的第一步骤的斜视图。
图25是耦合的第二步骤的斜视图。
图26是示出了在浪涌模块耦合至安装在DIN导轨上的基座时各部分的相互作用的侧截面视图。
图27是图26的情况的另一个侧截面视图。
具体实施方式
电耦合装置(诸如用于导轨或者其它导电结构的浪涌保护器)包括一对端子以及用于选择性地使端子电耦合和电去耦的跨接器。移动跨接器可以露出跨接器的一部分或者端子中的一个或者两者(例如，用作测试点)。具有一个或者多个浪涌保护特征件的浪涌模块可以装配到包括端子和跨接器的基座中。模块可以具有接口特征件(诸如，突出柱)，如果基座没有与导轨或者其它结构适当地接合，则接口特征件阻止与基座的接合。
依次对本发明的三个方面进行讨论：1)用于端子块、拼接块和浪涌装置的断接器；2)用以确保模块化浪涌装置的适当接地的特征件；以及3)由具有接线柱的基座和插入式浪涌模块组成的模块化浪涌装置。
用于端子块、拼接块和浪涌装置的断接器
端子块、模块化浪涌保护装置或者独立开关装置结合电断接机制(此后称为“断接器”)。断接器还用来提供一个或者多个电极(此后称为“测试点”)，起到断接器的一部分以及测试通过端子块导通的电路的装置的作用。在该特定实施例中，断接器是利用由下列组成的部件或者子组件构建的：金属连接件或者棒(此后称为“跨接器”)、可选按钮(可以包括跨接器的接口部件或者盖)、两个端子(各自表示电路的“输入”和“输出”侧)和帮助断接动作的弹簧加载平台(此后称为“滑动件”)。
当借助于辅助装置或者人的手指启动断接器时，跨接器远离端子移动并且因此使通过其本身、端子和端子块的主导电路径的电路断路。随后通过摩擦、锁存器、滑动件(如在该实施例中，其可以是用弹簧加载的)或者它们的任意组合使跨接器固定就位。当启动时，断接器露出至少一个测试点，该至少一个测试点充当电探针(诸如万用表、耐压(HI-POT)测试仪或者类似测试设备)的附接点。测试点各自同时地连接至一个端子(即，一个端子连接至输入或者输出但并不连接至两者)。
该设计的主要益处是紧凑的尺寸、按照IP20(NEMA&IEC)的手指安全以及保持提供具有用于附接电探针的电极的断接器的传统产品的功能。在实施例中，使端子(其还是测试点)弯曲，使得跨接器的弯曲面以在跨接器与两个端子之间提供足够的电接触的程度配合。主要实施例不需要端子弯曲。通过该可选的设计特征通过允许更紧凑的设计增强了替换实施例。另外，端子的弯曲允许通过消除平滑的平坦面提高与鳄鱼夹(alligator clip)/鳄齿夹(crocodile clip)/弹簧夹的配合。
在一个实施例中，用来垂直移动跨接器的按钮作用于跨接器。以垂直动作向下按压按钮直到露出一个或者多个测试点为止。在两个实施例的该第二位置中，将跨接器(通过其与按钮配合的方式)移动至较低位置以使得跨接器不再与端子接触。在实施例中，使跨接器和按钮基本上围绕中心轴旋转至断接器的“打开”位置，从而将机制锁定就位和/或增大跨接器与端子之间的距离。在该第二位置中，滑动件或者可选按钮在“打开”位置中时充当对输入端子与输出端子之间的短接的绝缘隔障。可选地，测试点端子可以是弯曲的、在产生边缘的顶端处设置有小弯曲部或者对测试点端子设置滚花以用于提高鳄鱼夹的夹握。在第三实施例中，按钮采用肘节(toggle)或者杆的形式，旋转以作用于跨接器和滑动件，使得跨接器和滑动件移动至较低位置以使得跨接器不再与端子接触。
本发明主要适合于端子块和模块化浪涌装置中的实现方式。对本发明的需要源自替换现有断接机制的必要性，现有断接机制需要使用更大的空间、具有较少功能或者没有并入端子块或者模块化浪涌装置中。现有模块化浪涌装置和端子块典型地没有结合断接机制。铁路行业中的现有端子块没有结合这种紧凑的并且手指安全的设计。增加对AREMA(美国铁路工程和养路协会)规范的遵照允许此产品用不那么紧凑的设计中所使用的AAR(美国铁路协会)接线柱替换常见的“金螺母”。所述柱由AREMA标准14.1.10定义。
参照图1-5，实施例电耦合装置10包括断接特征件。所示耦合装置10是配置为容纳下面进一步描述的浪涌模块的基座12，该基座12也可以被看作耦合装置10的一部分。装置10包括按钮或者盖14、跨接器16、滑架或者滑动件18、弹簧20、一对电极或者电端子30和32以及包括壳体模块底部40和壳体模块顶部42的壳体36。端子30和32提供第一电连接和第二电连接。在例示的实施例中，通过壳体36侧面中凹进的插槽接入端子30和32的电连接，其中在笼式夹具端子布置中，可以插入金属丝或者其它导体并且可以使用螺钉50和52使金属丝或者其它导体固定。可以通过壳体36顶部中的开口54和56接入螺钉的头。
基座12还包括导电的接地连接器60，用于电耦合并且机械耦合至诸如导轨(例如，DIN导轨)的结构特征件。接地连接器60包括一对金属件62和64。接地连接器60包括一系列容纳件66，用于容纳浪涌模块的接地电极(下面进一步描述的)。底部件62包括一对钩状端部68和70，用于容纳DIN导轨。顶部件64具有齿形边缘72，用于与DIN导轨的顶部的一部分进行电连接。螺纹紧固件(螺钉)74穿过顶部件64中的孔并且与底部件62中的螺纹孔接合。螺纹紧固件74用于提供相对于DIN导轨的对顶部件64的夹持力以相对于DIN导轨的部分按压齿形边缘72。
耦合装置10正常地处于图中例示的闭合位置中。在闭合位置中，跨接器16在端子或者电极30和32之间进行电连接，使端子30和32电耦合在一起。具体地参照图2，来自弹簧20的弹簧力相对于端子30和32的相应凸缘80和82的下侧推动位于滑架或者滑动件18内的跨接器16。由导电材料(诸如，合适金属)制成的跨接器16可以具有突出部84和86，允许在滑架18中通过窗口90和92形成接触。
可以将耦合装置10放置在打开位置中，在打开位置中通过向下按压按钮或者盖14使端子电去耦。盖14是使跨接器16和滑架18固定的可移动构件。向下按压盖14使盖14、跨接器16和滑架18相对于弹簧20的力全部向下移动。这使得跨接器16脱离与端子30和32的凸缘80和82的接触，从而使得端子30与端子32彼此电去耦。
盖14的向下移动还露出端子30的部分90。部分90是从凸缘80向上弯折的端子30的一部分的远侧端部。包括端部90的向上弯折部分进入并且穿过盖14中的插槽94。当盖14在其常见的完全向上位置(装置10的闭合位置)时，盖14阻止对部分90的接入。但是当向下按压盖14时，部分90露出并且可以用作测试点，例如用以测试装置10的电连接。在打开位置中，第一端子与第二端子电隔离以允许第一端子的独立测试。可以进行的测试包括高压测试、电压测量、电流泄漏、电阻或者其它电特性。可以使用机械机制将盖14维持在向下位置中或者可能必须由用户将盖14维持在该位置中。
壳体36具有用于容纳浪涌模块并且耦合至浪涌模块的一系列特征件。浪涌模块将容纳在壳体中的插槽100中。在插槽100的底部，壳体具有用于容纳从浪涌模块底面突出的各种突出部的一系列开口。开口包括使由容纳器66容纳的接地电极进入其中的接地电极连接端口102、容纳浪涌模块的线电极的线电极连接端口104和容纳从浪涌模块底面突出的柱的柱接口端口106。浪涌模块的线电极由容纳器110容纳，接收器110是端子或者电极32的一部分。柱接口端口106还允许接入螺纹紧固件74，以旋紧紧固件74以将基座12适当地安装在DIN导轨(或者其它结构)上。
壳体36在插槽100的相对侧上具有突出脊114和116。如下面进一步描述的，脊114和116用于使浪涌模块机械地固定在插槽100中。
图6和图7示出了替换实施例，作为电耦合装置(或者电耦合装置的一部分)的基座212。基座212的许多特征与基座12的那些特征(图1)相似，以及下面的讨论集中在那些与基座12的特征不同的基座212的特征上。
基座212包括接线柱220和222，即耦合至电极或者端子230和232的螺纹杆。可以使用合适的硬件(诸如垫圈和接线螺母)对接线柱220和222进行连接(诸如金属丝或者电缆连接)。
由承载器240中的跨接器238将电极230和232选择性地耦合在一起。为了使跨接器238从电极230和232脱离(使电极230和232电去耦)，使盖或者可移动构件244围绕将构件244固定至壳体247的销(pin)246向下旋转。这使得构件244的凸轮表面边缘248相对于承载器240向下按压，与来自趋向于保持跨接器238与电极230和232接触的弹簧250的弹簧力相对地使承载器240和跨接器238向下移动。
旋转构件244以将装置放置在打开位置中还使电极232的部分254露出。这允许连接至部分254以用作测试点。
现在参照图8-15，示出了另一个实施例，基座412(电装置的全部或者一部分)。图8-11示出了闭合位置中的基座装置412，图12-14示出了打开位置中的基座412，以及图15示出了装置的分解图。基座412的许多特征与基座12(图1)和/或基座212(图6)的那些特征相似，并且下面省略这些类似特征的讨论。主要区别在于电极/端子的配置，以及用于选择性地使端子耦合和去耦的机制。
端子430和432彼此重叠，以及具有重叠的同心孔。跨接器434(以诸如铜的导电材料的部分带螺纹的杆的形式)穿过这些同心孔，以及选择性地使端子430和432电耦合在一起。跨接器杆434的螺纹端部接合螺母438，该螺母438在端子430中的孔处压配合到端子430中。因此，跨接器杆434一直电耦合至端子430。另外，当使杆434转动时，在接器杆434与螺母438之间的螺纹连接件允许跨接器杆434在同心孔内轴向地移动。
通过转动壳体452外部上的旋钮450以完成跨接器杆434围绕其轴的转动。杆434的顶部部分具有非圆形截面楔形形状(诸如通过具有一个或者多个平坦表面)，与容纳跨接器杆434的上端部的旋钮450中的开口456的截面形状相对应。该楔锁(keying)特征允许杆434随着旋钮450的转动而转动。
由于在同心孔的附近有位于端子430与432之间的绝缘器460，因此端子430和432永远不会彼此直接接触。绝缘器460还延伸到端子432中的孔中，以阻止端子432与跨接器杆434之间的不期望接触，其中跨接器杆434穿过端子432中的孔。
由环形构件464进行跨接器杆434与端子432之间的电连接，环形构件464是跨接器杆434的部分。当通过转动旋钮450将跨接器杆434旋进壳体452中时，环形构件464与围绕端子432中的孔的端子432的环形部分形成接触。该环形接触表面还在延伸穿过端子432中的孔的绝缘器460的部分的外部(径向向外)。将杆434旋进螺母438在环形构件464与端子432之间提供压力，在杆434与端子432之间形成良好的电接触。该压力还在螺母438附近确保杆434与端子430之间的良好电接触。
带螺纹的跨接器杆434可以在其底端上具有止动特征件470，以阻止跨接器杆434与螺母438脱离以及从装置移除。当跨接器杆434定位在打开位置中时，在旋钮450的顶部之上露出跨接器杆434的顶端474，其中端子430与端子432彼此电去耦。露出的顶端474可以充当测试点。
图16-21示出了另一个实施例，包括按钮或者盖508、S形或者蛇形跨接器509、滑架或者滑动件510、弹簧511、包括第一电连接件512a和第二电连接件512b的端子、壳体底部513和壳体顶部514的一个基座。图16和17是该实施例的分解图。图18是截面视图。图19示出了端子、跨接器、滑动件和弹簧的相互关系的一些细节。图20是示出了按钮、跨接器、滑动件和端子的俯视图，其中装置在正常闭合位置中。图21是装置在打开位置中的相同视图。相对于由弹簧511提供的向上力向下按压按钮或者盖508使得跨接器509旋转，直到跨接器509与端子512a和512b失去接触为止，使端子512a和512b电去耦。这还使端子512a和512b的顶端露出，以可以用作测试点。可以的变型将具有直的端子端部，而不是例示中所示的弯曲的端子端部。
许多其它变型是可能的，以及应当理解各种实施例的各种特征可彼此组合。例如，各种连接方法中的任何一个(由螺钉固定柱或者导体容纳插槽)可以与各种耦合/去耦机制中的任何一个一起使用。另外，用于跨接器耦合和去耦的各种各样其它机制是可以的。
对于所有实施例，装置主要由塑料(用于按钮/盖)和导电金属(用于跨接器和端子)制成。用于该应用的合适塑料包括采用任何数量的生产方法的热塑性聚合物和热固性聚合物，包括但不限于下列生产方法：注射模塑、压缩模塑(整体模塑)、挤压或者三维打印。用于该应用的合适金属包括，但不限于下列：铜合金、铝合金、镀锡铜合金或者镀锡铝合金。适合于应用的导电性和腐蚀性要求的其它合金或者材料(诸如钢、铁或者不锈钢)可以被取代。
具有断接器的装置提供优于现有装置的许多优点。对于铁路应用，装置比某些现有装置(诸如按照AREMA 14.1.15需要移除“金螺母”以用于测试的现有接线柱断接器)更紧凑。使用金螺母需要大量使用螺纹硬件和垫圈。该断接和测试的过程很费力、提高了组装期间发生误差的可能性以及通过增加更多连接件和需要通过螺纹柱进行传导对电路增加另外的电阻。需要用户单独地松开和旋紧每件硬件。另外，使用金螺母不能容易地实现“手指安全”解决方案。如上面描述的装置中所做的那样，消除金螺母和测试链路通过减少对电路进行断接、测试和重新连接需要的时间以减少劳动成本。
其它优点是所提出的断接器是同样保护操作者和信号线路的IP20“手指安全”(IEC/NEMA)。所提出的断接器利用具有较少部件的较简单配置，诸如通过避免许多螺纹螺栓、专用螺母和橡胶间隔物。容易的测试点接入允许使用鳄鱼夹进行测试。端子允许从装置顶侧无阻碍清楚接入，这允许更容易接入通常用于高压测试的大鳄鱼夹。可以完全消除柱，用来交换笼式夹具端子。上面描述的实施例允许测试/探测信号电路的两侧。此外，由于按钮或者切换设计而不是具有小旋钮的拉引式设计，使得所提出的断接器更易于使用。
现有浪涌装置和端子块典型地需要独立断接器或者开关，该独立断接器或者开关随后电连接至正在讨论中的装置/块。相反，此处描述的实施例将断接器集成到浪涌装置/端子块中，这通过消除独立块和将对电路增加电阻的任何另外的连接以允许整个系统变得小得多。当前装置消除了连接另外的独立开关/断接器的不必要劳动步骤。当前装置也不需要用户将端子块断接以使电路断路来进行测试。
许多替换配置是可能的。可以将断接器机制并入基座或者浪涌模块中。可以旋转整个机制，使得它围绕如与垂直轴相反的水平轴旋转和平移。基本上，使装置旋转90度将给予装置相同部件和总体功能。作为另一个变型，盖(按钮)和滑架(滑动件)可以组合成一个单件。滑动件可以结合锁定机制而不是按钮。可以用另一个弹簧元件(诸如塑料或者其它合适的弹簧)替换金属弹簧。接触可以重新布置为擦拭接触配置。此外，可以使用笼式夹具或者柱连接点将端子连接至信号或者电力电路。
用以确保模块化浪涌装置适当接地的特征件
NEMA浪涌保护研究所将浪涌定义为“电路中电流、电压或者功率的瞬变波”。在电力系统中，特别地——这可能是我们提及浪涌的最常见背景——浪涌或者瞬变是具有小于正常电压波形的半个周期的持续时间的子周期过电压。浪涌可以是正极性或者负极性，可以是来自正常电压波形的增加或者减少，以及通常随时间振荡和衰减。浪涌或者瞬变是可以使任何家庭、商业建筑、工业或者制造设施内的电子设备损坏、退化或者毁坏的功率波形上的短暂过电压尖峰或者扰动。瞬变可以达到数万伏特的幅度。通常以微秒测量浪涌。
浪涌保护装置(或者浪涌抑制器，此后称为浪涌装置)为电线路提供浪涌保护以及通常将接地连接件并入附接至接地总线或者金属结构的安装机制中。浪涌装置连接电线路(铜丝或者其它电导体)传输电力或者信号的至少两侧(即“输入和输出”或者“线路和设备”)。浪涌装置还并入到“大地”地电平(此后称为“地”)的连接件。当浪涌存在并且将过剩能量消散至地时，浪涌装置激活。
确保从浪涌装置到接地系统形成连接通常需要测试或者视觉检查。结合在形成接地连接时一致地形成合适的连接的机制将确保到地的适当路径。通过在形成适当接地连接之前阻止装置的完全安装对机制进行进一步防错将确保以到地的低阻抗路径安装和组装浪涌装置以适当消散浪涌能量。
模块化浪涌装置结合基座和浪涌模块的形式的至少两个部件。基座由设备制造商预先组装并且充当浪涌模块到地和需要保护的电线路的主要连接装置。在安装基座期间，使用内置连接装置(诸如螺钉端子、接线柱、刺入式连接件或者弹簧型端子)将电线路连接至基座。在安装期间，还使用安装场所处的接地系统将基座电连接至接地。可以使用接地引线(金属丝或者其它导体)或者使用安装装置(夹具、安装螺栓或者卡扣夹)作为结合紧固和电连接的接地机制以实现到地的连接。在主要实施例中，连接装置被包括在形成基座的主要结构的热塑性壳体内。基座以用于连接制电线路的接入端口、接地连接以及与浪涌模块的接口为特征。
浪涌模块(也由设备制造商预先组装)电连接至基座，从而完成模块化浪涌装置的安装和组装。在这样做时，浪涌模块同时地连接至接地和需要保护的电线路。浪涌模块包括浪涌保护部件，浪涌保护部件可以包括但不限于火花隙、气体放电管、金属氧化物变阻器(MOV)、硅雪崩二极管(SADS)、正温度系数(PTC)热敏电阻器、电路断路器或者熔断器。在主要实施例中，浪涌部件被包括在形成浪涌模块的主要结构的热塑性壳体内。在主要实施例中，浪涌模块以从热塑性壳体的底面突出的金属电极为特征。这些电极在浪涌模块与基座之间充当主要连接装置。在主要实施例中，卡扣被并入浪涌模块壳体中以增加浪涌模块与基座之间增大配合的安全，然而在所描述的实施例中不需要这些。
当电线路中存在浪涌时，浪涌模块激活以通过将其重新定向至接地来消散该过剩能量。所述浪涌模块通常是消耗性的(可弃式的)，这是指在极端浪涌事件期间或者在装置可用寿命结束时装置被毁坏或者损坏。照此，所描述的浪涌模块以与可更换熔断器的方式类似的方式可更换。
该文档中公开的本发明是并入浪涌模块中的阻碍特征件(此后称为“防错柱”)，该阻碍特征件阻止浪涌模块完全插入到基座中直到接地机制(诸如夹具或者耦合器)被旋紧以形成到地的适当连接为止。使用将基座夹持或者闩锁至结构构件的接地机制使基座机械连接并且电连接至结构构件(诸如DIN导轨、支柱(strut)、金属条、杆或者其它结构金属元件)。到结构构件的连接充当基座到地的连接。接地机制和其紧固件(螺钉、螺母、杆或者其它装置)以这种方式取向，以产生借助防错柱阻止浪涌模块插入到基座中的障碍物。当接地机制被接合时，基座与浪涌模块之间的配合接口将没有障碍。在主要实施例中，这主要通过利用接地机制紧固件和防错柱的组装堆叠来实现。当紧固件被松开时，紧固件将朝基座顶部垂直地上升，紧固件随后阻碍浪涌模块上的放错柱以阻止防错柱配合至基座。
在主要实施例中，接地机制还充当用于基座的安装装置，然而这在所描述的实施例中并不需要。
图22和图23示出了可与上面描述的基座中的任何一个一起使用的浪涌模块600。浪涌模块包括容纳浪涌部件(MOV)618的浪涌模块壳体610。在壳体610的相对侧上有一对指状突片(tab)620和622。突片620和突片622被配置为机械地接合位于用于容纳浪涌模块600的插槽的任一侧上的脊(诸如脊114和116(图1))。随着浪涌模块600插入到插槽中，突片620和622向内弹性地弯曲。当突片620和622的台阶624和626经过基座壳体上的脊时，突片620和622向外弹开。这使浪涌模块600固定在适当位置，台阶624和626与壳体脊相互作用以防止浪涌模块600轻易地从插槽移开。为了从插槽拆卸浪涌模块600，用户可以使用他的或者她的手指朝浪涌模块600的中心向内弯曲突片620和622。这使台阶与脊脱离，并且允许从插槽拆卸浪涌模块。
浪涌模块600的底面640包括接合基座壳体中对应开口(诸如上面描述的端口102-106(图1))的若干突出部。突出部包括接地电极642、线电极644和防错柱(或者仅是柱)646。突出部还可以包括其它特征件，诸如突出部648，其是指示浪涌模块600需要更换的弹簧加载机制的一部分。
如已经在上面描述的，电极642和644与基座中的对应导电部分形成接触以及与基座中的对应导电部分电连接起来。除非基座已经适当地固定至DIN导轨或者其它结构，否则柱646用于阻止浪涌模块600与基座的接合。
图24和25例示了将浪涌模块600接合至基座的过程。在例示的示例中，基座是基座412，具有形成电装置710的组合。替换地，此处描述的其它类型基座中的任何一个可以用于接合浪涌模块600。
图26和27例示了允许浪涌模块600耦合至基座的柱646的操作。在例示的实施例中，尽管基座是上面描述的基座212，但是替换地，作为替代可以使用具有类似插槽和接口的任何类型的基座以产生所示电装置810。当基座的紧固件814被旋紧以使得基座212完全安装在DIN导轨820(或者其它结构)上时，如在图中所示，将有足够空间用以使柱646完全插入，以及突片620和622将能够接合脊834和836以使浪涌模块600机械耦合至基座212。因此，利用基座612与DIN导轨820的适当机械耦合和电耦合(包括基座612的接地机制与DIN导轨820或者其它结构的适当接合)，浪涌模块600与基座的机械耦合是可以的。
然而，基座212到DIN导轨820上的不适当或者不完全安装将阻止浪涌模块与基座212的完全接合。在具有不适当旋紧的DIN导轨的故障组装状态中，紧固件814的头844更高到在基座812的壳体内。该螺钉头844引起对防错柱646的干扰，阻止浪涌模块600与基座212完全接合。不适当接合可以阻止突片620和622机械耦合至脊834和836。该耦合故障对用户显而易见，随后将提示该用户通过将基座212和DIN导轨820适当地固定在一起来补救问题。
注意，在图28中，螺钉头引起对防错柱646的阻碍，阻止浪涌模块与基座完全接合。
只要满足组装的功能要求，接地机制紧固件就可以由合适的金属、塑料、复合物或者陶瓷制造。只要满足组装的功能要求，则浪涌模块上的防错柱也可以由任何金属、塑料、复合物或者陶瓷制成。可以认为，接地机制的导电元件可以由足以为所需要的应用传导电力的任何金属材料制成。可以使用钢、铜、铝、不锈钢、镍、锡或者裸导电金属或者镀敷的导电金属。可以在接地机制中的机械螺钉和浪涌模块上使用注射模塑塑料干扰特征件。
现有装置通常依靠安装者验证到地的连接而不依靠浪涌模块的插入。在现有安装中，接地金属丝连接至模块或者接地连接件并入安装机制中以及仅通过检查或者测试(即，电阻测量或者连续性)验证接地连接件。
许多替换方案对上面描述的实施例是可以的。浪涌模块壳体可以由其它合适的材料(诸如金属合金)制成或者采用不同的形状因子。代替例示实施例中的矩形形状，模块可以是圆形、三角形、梯形、八角形或者正方形。尽管干扰特征件被显示为圆柱形柱，但是可以替换地为立方体、锥形、四面体、球形、圆锥形或者任何数量的合适形状。可以认为，可以完全地拆卸圆柱形柱以使得螺钉仅干扰浪涌模块的底面。
夹持机制中的螺钉可以被任何数量的螺纹紧固件(诸如，螺母、螺纹杆、固定螺钉或者爱克米(acme)螺钉)替代。作为另一个替换方案，如与螺钉机制相对的，接地机制可以包括凸轮杆、锁定杆或者按钮。可以通过旋紧或者松开紧固机制(螺钉、螺母、杆、按钮等等)实现接合接地机制以实现到地的低阻抗路径的方法。例如，围绕DIN导管闩锁在其“静止”位置中的弹簧加载的接地机制将需要通过致动器来脱离(诸如螺钉逆时针方向转动)。
具有有接线柱的基座的模块化浪涌装置和插入式浪涌模块
在铁路行业中，螺纹接线柱(或者AAR柱，此后称为“柱”)通常用于轨道旁信令机壳、开关设备和各种其它铁路应用中的电端接。由各种铁路驱动柱的使用以及由AREMA规范(具体地，AREMA标准14.1.10)规定柱的使用。几十年来，柱的使用已经成为符合AREMA标准的所有铁路间的标准。在努力适应该标准以及提供更现代并且更容易使用的产品的过程中，开发了模块化浪涌装置以允许使用柱进行环形端子或者缠绕的“钩状”金属丝的端接。
模块化浪涌装置结合基座和浪涌模块的形式的至少两个部件。基座由设备制造商预先组装并且充当浪涌模块到地和需要保护的电线路的主要连接装置。浪涌模块(也由设备制造商预先组装)电连接至基座，从而完成模块化浪涌装置的安装和组装。基座以用于端接需要保护的电线路的至少两个柱为特征。基座起拼接、连接相同电路的两侧以及为浪涌模块提供配合特征件的作用。在该实施例中，柱被用于利用环形端子或者通过围绕柱缠绕金属丝以端接电导体。随后按照终端用户规范使用若干件硬件夹持导体。
基座相对端处的柱通过基座内的金属部件电连接至彼此。可选地借助于断接器机制中断金属部件。断接器机制(如前所述)允许在不危害设备或者浪涌模块的情况下测试电线路。柱充当用于关于电力和信号线路遵循AREMA的铁路的优选端接方法。
本发明提议消除对使用柱作为连接装置用螺栓固定至AAR端子块的浪涌模块的需要。这种浪涌模块由ERICO的电子轨道信号保护装置(ETSP)和标准Invensys/Safetran/Siemens火花隙式止动器(Clearview闪电止动器)实现。消除使用柱、螺母和垫圈垫圈的需要允许更容易地安装和更换浪涌模块。这样做允许结合了视觉和触觉通知、容易更换和可选远程监控功能的更现代并且更多功能的浪涌模块。
另外，所提出的浪涌装置将安装至接地并且使用金属DIN导轨接地。传统地，使用木螺钉将铁路行业中的端子块单独地附接至胶合板背板。将浪涌装置安装至DIN导轨允许通过提供简化安装机制以及将接地导体从基座顶部移动至底部而更容易地安装并且更换基座。另外，DIN导轨用螺栓固定至结构以及连接至所安装位置处的接地系统。
如紧挨着的前述段落中描述的，已经在上面描述的基座的各种实施例(诸如，基座212(图6)和基座412(图8))可以与浪涌模块(诸如，浪涌模块600(图22))组合以产生具有接线柱的模块装置。这种基座的螺纹柱可以用于金属丝端接，其中基座本身用于接合DIN导轨或者其它结构(诸如，出于接地目的)。应当理解，各种各样的基座和浪涌模块(包括本文迄今为止没有描述的变型)可以用于这种模块化装置。
壳体和非导电部分可以由合适的塑料(诸如，热塑性聚合物和热固性聚合物)制成。可以采用各种合适生产方法中的任何一个，包括但不限于注射模塑、压缩模塑(整体模塑)和/或挤压或者三维打印。导电部分可以由合适的金属制成，包括但不限于铜合金、铝合金、镀锡铜合金或者镀锡铝合金。适合于应用的导电性和腐蚀性要求的其它合金或者材料(诸如钢、铁或者不锈钢)可以被取代。
诸如ERICO的UTB和RTB装置的现代装置使结合柱的现有装置过时。使用这些装置的缺点是UTB和RTB既不结合柱(由遵循AREMA标准的许多铁路所优选)也不结合集成断接器。如此处描述的，ERICO的通用端子块既不结合可容易更换的浪涌模块也不结合简化接地和安装机制。在图29-32中示出以及在上面描述的模块化装置克服了这些限制。
尽管目前基座和浪涌模块被设计为塑料，但是它们可以由其它非导电材料(复合物、陶瓷或者涂敷非导电材料的材料(即，包覆模塑在塑料中、涂抹或者浸入非导电涂层中的金属))制成。
可以颠倒柱的实现，使得如与螺纹螺柱相反地，在壳体中捕获螺纹嵌入件(或者螺母)。随后，螺纹杆或者螺栓将被旋入嵌入件中并且充当夹持机制。
可以使柱取向至远离DIN导轨(向上)或者朝向DIN导轨(向下)的点，使得它们将延伸穿过基座底部、穿过DIN导轨以及进入下面的空间中。这将需要通过DIN导轨安装至的结构的接入以及防止柱电短接到结构所需要的任何另外的保护。
尽管已经关于某个或者某些优选实施例对本发明进行了示出和描述，但是显然在阅读和理解本说明书和附加的图时，本领域其他技术人员将想到等效物变更和修改。特别地，关于由上面描述的元件(部件、组合件、装置、组合物等等)执行的各种功能，除非另有指示，用于描述这种元件的术语(包括“装置”的引用)旨在与执行所描述元件的指定功能的任何元件相对应(即，在功能上等效)，即使在结构上不等效于与所公开的执行此处例示的本发明的一个或者多个示例性实施例中的功能的结构。另外，如可以期望并且对于任何给定或者特定应用有利的，尽管上面可能已经关于若干例示实施例中的仅一个或者多个对本发明的特定特征件进行了描述，但是这种特征件可以与其它实施例的一个或者多个其它特征件组合。

Claims (24)

1.一种电耦合装置，其特征在于，其包括：
基座壳体；
一对电端子；以及
跨接器；
其中端子和所述跨接器位于所述基座壳体内；
其中所述跨接器是移动以通过所述跨接器选择性地使所述端子一起电耦合和电去耦的可移动构件的一部分；以及
其中移动所述可移动构件选择性地露出所述端子和/或所述跨接器中的一个或者多个部分作为测试点，以允许电接入到所述端子中的一个或者两者。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可移动构件旋转以移动所述跨接器。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述可移动构件的旋转使所述跨接器轴向地移动。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述跨接器包括螺纹杆，所述螺纹杆与相对于所述壳体或者所述端子中的至少一个固定的构件中的螺纹孔接合。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述测试点是在端子被电去耦时露出的所述跨接器的可露出端。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述跨接器穿过所述端子中的相应同心孔。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述装置还包括所述跨接器穿过的绝缘器；
其中所述绝缘器在所述端子的部分之间，并且维持所述端子之间的分隔。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述跨接器包括压住并且电耦合至所述端子中的一个端子的环形构件，所述环形构件环绕着所述端子中的一个端子中的孔。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其还包括电耦合至所述端子的相应接线柱。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其还包括用于将所述装置安装并且电耦合至导轨的底座。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述底座包括下列中的一个或者多个：夹具、安装螺栓或者卡扣夹。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述装置与机械耦合至所述基座壳体并且接合所述电端子的浪涌模块组合；
其中所述浪涌模块包括：
浪涌模块壳体；
所述浪涌模块壳体内的一个或者多个浪涌保护部件；以及
从所述浪涌模块壳体的底面突出的金属电极，用于使所述一个或者多个浪涌保护部件电耦合至所述电端子。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述浪涌模块包括与所述基座壳体上的对应特征件接合的接口特征件，用以阻止所述浪涌模块以不适当的取向与所述基座壳体的机械耦合和/或阻止所述浪涌模块在所述基座壳体未适当地安装在结构构件上的情况下与所述基座壳体的机械耦合。
14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基座壳体被配置为安装在结构构件上，并且所述装置还包括：
浪涌模块壳体；
所述壳体内的一个或者多个浪涌保护部件；以及
与所述基座壳体上的对应特征件接合的接口特征件，用以阻止所述浪涌模块以不适当的取向与所述基座壳体的机械耦合和/或阻止所述浪涌模块在所述基座壳体未适当地安装在所述结构构件上的情况下与所述基座壳体的机械耦合。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述接口特征件是从浪涌保护壳体突出的柱，用以与所述基座壳体中的孔接合。
16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，其还包括：
紧固件，被配置为将所述基座壳体耦合至所述结构构件；
其中所述接口特征件被配置为接合所述紧固件以阻止所述浪涌模块壳体在所述紧固件使所述基座壳体不完全地耦合至所述结构构件的情况下与所述基座壳体的耦合。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，
所述结构构件是导轨；并且
所述紧固件是被配置为旋入所述导轨中的螺纹紧固件。
18.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述浪涌模块壳体包括从所述浪涌模块壳体的底面突出的金属电极，并且所述基座壳体包括被配置为电耦合至所述结构构件的电极，其中所述浪涌模块壳体的所述金属电极被配置为耦合至所述基座壳体的电极。
19.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述可移动构件平移以移动所述跨接器。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述可移动构件的平移使所述跨接器旋转以选择性地使所述端子一起电耦合和电去耦。
21.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述可移动构件的平移使所述跨接器平移以选择性地使所述端子一起电耦合和电去耦。
22.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述一个或者多个浪涌保护部件包括下列中的一个或者多个：火花隙、气体放电管、金属氧化物变阻器(MOV)、硅雪崩二极管(SADS)、正温度系数(PTC)热敏电阻器、电路断路器和/或熔断器。
23.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述一个或者多个浪涌保护部件包括下列中的一个或者多个：火花隙、气体放电管、金属氧化物变阻器(MOV)、硅雪崩二极管(SADS)、正温度系数(PTC)热敏电阻器、电路断路器和/或熔断器。
24.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，移动所述可移动构件选择性地露出所述端子和/或所述跨接器中的一个或者多个部分作为测试点，以允许电接入到所述端子中的一个或者两者以用于测试。
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