CN108627276B - 用于电气设备的温度监测装置、具有其的开关装置以及相关方法 - Google Patents

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CN108627276B CN201810243986.3A CN201810243986A CN108627276B CN 108627276 B CN108627276 B CN 108627276B CN 201810243986 A CN201810243986 A CN 201810243986A CN 108627276 B CN108627276 B CN 108627276B
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Abstract

温度监测装置具有带有内圆周的主体，由主体保持的温度监测段，所述温度监测段包括向内延伸的热探针，以及紧固件组件段，该紧固件组件段由主体保持在与温度监测段周向间隔开的位置。紧固件组件段具有周向延伸的支架，该支架可以在朝向装置的内圆周的方向上径向延伸。

Description

用于电气设备的温度监测装置、具有其的开关装置以及相关 方法
技术领域
本公开涉及特别适用于开关装置的温度传感器组件。
背景技术
目前市场上已知的温度监测装置大多是圆形的。这意味着装置环绕接触部来测量装置如开关柜内部某些点的温度。
图1A、图1B和图1C示出了传统的温度监测装置。该装置包括具有用于能量采集的铁芯和测量装置12的主体的电流互感器(CT)线圈11。该装置还包括热传感器13，例如数字无线热传感器，和印刷电路板(PCB)14，其具有处理器和无线芯片。温度测量装置可具有围绕圆形开放中心孔15延伸的内周边，该开放中心孔接收/包围诸如开关装置的电气设备的接触部。接触部的整个圆周被装置的内周边覆盖，这可能导致散热性能差。
而且，传统的温度监测装置具有两个紧固螺钉，以将其自身固定到接触部上，并且传感器探针固定到内周边并且不能被调节。结果，由于制造方差，传感器探针可能无法正确定位。因此，传感器探针可能不会彻底触及接触部表面，这也会影响测量精度和/或性能。
发明内容
本发明的实施例提供了允许改进的安装方法的装置，其确保热探针和目标接触部之间的坚固接触，其也可以避免或减少散热性能下降。
本发明的实施例提供了一种具有齿轮结构的紧固件组件，用于将温度监测装置固定到接触部。
本发明的实施例提供了一种调节组件，其具有用于传感器探针的双重可调节结构以使传感器探针邻接接触部表面。
本发明的实施例可以使用齿轮结构来改善散热性能。
本发明的实施例在面向内部的周边上提供小的相邻凸状弯曲构件以减少与目标接触部的接触面积。
本发明的实施例涉及温度监测装置。装置包括：具有内圆周的主体和由主体保持的温度监测段。温度监测段具有向内延伸的热探针。该装置还包括紧固件组件段，其由主体保持在与温度监测段沿周向间隔开的位置处。紧固件组件段具有周向延伸的支架，该支架可以在朝向装置的内圆周的方向上径向延伸。
温度监测段可以具有第一和第二向内突出的构件，热探针的每侧上各有一个。
第一和第二突出构件包括弹性材料，可选地具有倒角边缘和/或凸状弯曲的面向内部的表面。
第一和第二突出构件是柔性的或包括弹性材料中的至少一种。
第一和第二突出构件可以可选地是可压缩的，以便能够响应于在安装期间施加到目标接触部的力在1-20％的范围内径向向外压缩。
温度监测段还可以包括保持连接到探针的数字无线温度传感器的内壳和包围内壳的外壳。外壳可以具有径向向内延伸的支架，该支架包围在温度传感器和热探针之间延伸的热探针的一段腿部。该段还可以包括位于内壳和外壳之间的至少一个内弹性构件和位于外壳和温度监测装置的外周边之间的至少一个外弹性构件。在安装并将力施加到热探针上的过程中，所述至少一个内弹性构件可以压缩，使得内壳相对于外壳移动，以将探针抵靠支架的远端缩回，并且当内壳和外壳径向向外朝向装置的外周边一起移动时，至少一个外弹性构件可以压缩。
所述至少一个内弹性构件可以设置为第一和第二间隔开的片簧。
所述至少一个外弹性构件可以是保持在温度监测段的壳体构件的成形空腔中的单个片簧。
该装置可以具有内部开放圆形通道和外部圆形周边。主体的纵向范围可小于温度监测段和紧固件组件段的纵向范围，从而提供通风空间。
支架可以具有弧形的面向内的表面，其曲率半径对应于装置的内圆周的半径。
支架可以具有螺纹中心通道，其接收螺纹螺栓。
紧固件组件段可以具有与可以移动紧固件支架的第二齿轮配合的第一齿轮。
第一齿轮可以是蜗齿轮(worm gear)并且第二齿轮可以是轮齿轮(wheel gear)。轮齿轮可以连接到延伸到支架的螺纹通道中的螺纹螺栓，以响应轮齿轮通过蜗齿轮的旋转而径向平移支架。
蜗齿轮可以具有带有狭槽的面向外的端部，狭槽用于使用者进入以转动蜗齿轮并调节支架的位置。
紧固件组件段的支架的中间位置可以与热探针径向相对。
其他实施例涉及开关装置。开关装置具有至少一个温度监测装置和延伸穿过相应温度监测装置的开放圆形通道的至少一个接触部。温度监测装置包括主体和由主体保持的温度监测段，主体包括内圆周。温度监测段具有向内延伸的热探针。温度监测段具有第一和第二突出构件，热探针的每侧上各有一个。温度监测装置还包括紧固件组件段，其由主体保持在与温度监测段周向间隔开的位置处。紧固件组件段包括可沿朝向装置的内圆周的方向径向延伸的周向延伸的支架。
第一和第二突出构件可以具有凸状弯曲的面向内部的表面。
温度监测段还可以包括保持连接到探针的数字无线温度传感器的内壳和包围内壳的外壳。外壳可以具有径向向内延伸的支架。该支架可以包围在温度传感器和热探针之间延伸的热探针的一段腿部。温度监测段还可以包括位于内壳和外壳之间的至少一个内弹性构件和位于外壳和温度监测装置的外周边之间的至少一个外弹性构件。在安装并将力施加到热探针上的期间，所述至少一个内弹性构件可以压缩，使得内壳相对于外壳移动，以将探针抵靠支架的远端缩回。当内壳和外壳径向向外朝向装置的外周边一起移动时，至少一个外弹性构件可以压缩。
紧固件组件段可以包括附接到轮齿轮的蜗齿轮。轮齿轮可以连接到延伸到支架的螺纹通道中的螺纹螺栓，以响应轮齿轮通过蜗齿轮的旋转而径向平移支架。紧固件组件段的支架的中间位置可以与热探针径向相对。
又其他实施例涉及将温度监测装置安装到开关装置中的方法。所述方法包括：(a)提供具有开放中心通道、紧固件组件段和间隔开的温度测量段的温度监测装置，所述温度测量段包括热探针；(b)将所述温度监测装置放置在开关装置的接触部周围，使得所述接触部延伸穿过所述开放中心通道；(c)使所述紧固件组件的周向延伸支架朝向所述接触部径向前进以将所述装置与所述接触部的外表面对齐；和(d)压缩所述温度测量段的至少一个(通常为多个)弹性构件，以在所述探针的暴露端接触所述接触部的外表面时将所述热探针抵靠所述支架而缩回。
该装置可以具有主体，该主体具有在温度监测段和紧固件组件段之间在30-90度之间成角度地延伸的通风间隙空间，该通风间隙空间可以排出热量并减少散热性能下降。
温度监测段可以包括外壳，该外壳包围内壳，该内壳保持支架，该支架包围在温度传感器的主体和热探针之间延伸的一段腿部，并且至少一个弹性构件在外壳和内壳之间，并且所述压缩可以包括：首先平移所述探针以接触所述支架的端部，然后同时平移所述内壳和所述外壳以压缩外弹性构件；和/或温度监测段可以包括第一和第二向外延伸构件，温度探针的每侧上各有一个，其触及接触部的外表面，并且这些构件还可以可选地具有凸状弯曲表面。
本领域普通技术人员通过阅读附图和以下优选实施例的详细描述将认识到本发明的进一步特征、优点和细节，这些描述仅仅是对本发明的说明。
应注意的是，关于一个实施例描述的本发明的方面可以并入不同的实施例中，尽管相对于此没有具体描述。也就是说，所有实施例和/或任何实施例的特征可以以任何方式和/或组合进行组合。申请人保留更改任何原始提交的权利要求的权利或相应地提交任何新的权利要求的权利，包括能够修改任何原始提交的权利要求的权利以从属于和/或合并任何其他权利要求的任何特征，尽管原始没有以这种方式要求保护。在下面阐述的说明书中详细解释了本发明的这些和其他目的和/或方面。
附图说明
图1A是现有技术温度测量装置的后视图。
图1B是图1A所示的现有技术装置的正视图。
图1C是图1A和图1B中所示装置的侧视图。
图2A是根据本发明实施例的温度测量装置的正视图。
图2B是图2A所示装置的后视图。
图2C是图2A和图2B中所示装置的侧视图。
图3A是图2A所示装置的正视图，但是省略了盖板以示出根据本发明实施例的紧固件结构。
图3B是图3A所示装置的局部放大正视图，示出了根据本发明实施例的紧固件组件。
图4是图3B中所示紧固件组件的放大侧面透视图。
图5A是图2A所示装置的正视图，但是省略了盖板以示出根据本发明实施例的温度测量段。
图5B是图5A所示装置的局部放大正视图，示出了根据本发明实施例的温度测量段的至少一个向内突出的构件。
图5C是根据本发明实施例的温度测量段的一部分(未示出温度探针或温度传感器)的放很大的局部正视图。
图5D是根据本发明实施例的向内突出构件的放很大示意图。
图6是图5B所示的调节组件的放大正视图。
图7A至图7C示出了根据本发明实施例的由图6中所示的调节组件保持的温度探针的示例性不同径向位置调节状态。
图8A和图8B是温度测量装置的正视图，示出了使用根据本发明实施例的紧固件组件和调节组件的部件的不同相对位置。
图9-12是根据本发明实施例的片簧的力分析的示意图。
图13是具有至少一个机载(onboard)温度监测装置的开关装置的示意图，所述温度监测装置例如根据本发明实施例的图2A-2C所示。
图14是根据本发明实施例的可用于相对于目标接触部组装和/或调节温度传感器的动作的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图在下文中更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的说明性实施例。类似的数字指代相似的元件，并且可以使用不同数目的上标指示符撇号(例如10、10'、10”、10””)来指定相同元件的不同实施例。术语“图(Fig.)”和“图(FIG.)”可以与说明书和附图中的“图(Figure)”作为其缩写互换使用。在附图中，为了清楚起见，某些层/部件或特征可能被放大，并且虚线示出了可选的特征或操作，除非另有规定。
在附图中，为了清楚起见，区域或特征的相对尺寸可能被夸大。然而，本发明可以以许多不同的形式体现，并且不应该被解释为限于这里阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开透彻和完整，并且将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
应该理解，虽然这里可以使用术语第一、第二等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分应该不受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件、组件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以被称为第二元件、组件、区域、层或部分。
为便于描述，可以在此使用空间相对术语，诸如“在...之下”、“在...下方”、“下”、“在......之上”、“上”等，以描述一个元件或特征与另一个元件(一个或多个)或特征(一个或多个)的关系，如图所示。将理解的是，空间相对术语旨在包括除了附图中描绘的方位之外的装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”的元件将被定向为在其他元件或特征“之上”。因此，示例性术语“在...下方”可以涵盖上方和下方两种方位。装置可以以其他方式定向(旋转90°或以其他方位)，并且相应地解释在此使用的空间相对描述符。
术语“约”是指在所述值的+/-20％的范围内的数字。
如本文所使用的，除非另有明确说明，否则单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。将进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”、“包含”，“其包括”和/或“其包含”指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组群的存在或增加。应该理解，当元件被称为“连接”或“耦连”到另一元件时，它可以直接连接或耦连到另一元件，或者可以存在中间元件。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。
除非另外定义，否则这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。应该进一步理解的是，诸如在常用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在本说明书上下文和相关领域中的其含义相一致的含义，并且不会以理想化含义或过度正式含义解释，除非在此明确地如此定义。
本发明的实施例特别适用于诸如开关装置的电力分配装置。如本文所使用的，术语“开关装置”包括但不限于电路中断器，例如电路断路器(例如但不限于低压、中压或高压)，电动机控制器/起动器，和/或将电流从一个地方携带或转移到另一个地方的任何合适的装置。
如本文所使用的，术语“电力母线”应明确地包括但不限于用于电路中断器的电力导体、电力总线和/或电力母线结构。
结合用于开关设备的接触部或其他圆柱形导体的温度监测装置来描述本发明，但是本发明可以应用于各种各样的产品。
图2A-2C示出了根据本发明实施例的温度监测装置10。装置10具有主体21，主体21具有围绕开放中心孔或通道27的圆形内周边127p。如所示，装置10还可具有圆形外周边128p。用于温度测量的目标接触部(82，图8)可以延伸通过通道27。装置10可以包括具有用于能量采集的芯25的电流互感器(CT)线圈或与其配合。装置10还可以包括至少一个向内突出的构件26，通常为多个构件26，显示为两个相邻的构件26。至少一个向内突出的构件26可以支撑装置10并且减小温度测量装置10和目标接触部的表面之间邻接的接触表面面积。
装置10具有带有温度探针55(也可互换地称为“热探针”)的温度测量段22以及例如示出在图2A和2C中的盖板22c内部的可调节组件122。传感器探针55邻接(即触及)目标接触部的表面以测量温度。热探针55可以位于相邻的向内突出构件26之间。热探针55可以附接到热传感器52(图5A、5B)或者是热传感器52(图5A、5B)的整体组件，其可以是无线数字热传感器，例如加州圣何塞的美信集成产品公司(Maxim Integrated)的零件号DS18B20。如本文所使用的，术语“无线”意味着没有硬连线或物理连接、没有导电体并且没有光纤或波导。
至少一个向内突出的构件26可以具有大于温度探针55的宽度W2的宽度W1，典型地在温度探针55的宽度的25％-200％之间，如图5C、5D和6所示。所述至少一个向内突出的构件26可以向装置10的内周边127p的前方突出一定距离。探针55i的最内边缘和至少一个向内突出的构件26的26i的最内边缘可以位于相同的半径R2处(图5C)。
参考图5C和图5D，向内突出的构件26可以具有凸状弯曲形状，使得构件26朝中心通道27向外弯曲并且可以具有对应于接触部82(图13)的曲率半径R2以支撑装置10。向内突出的构件26可以包括诸如橡胶的弹性材料。
参考图5D，所述至少一个向内突出的构件26可具有在约4mm至约8mm的范围内的宽度和在1.2mm至约3mm的范围内的高度(突出距离)。
在组装过程中，装置10可以用包括配合齿轮的紧固件组件24紧固到接触部82(图8A)。接触部82可以被压到/抵靠至少一个向内突出的构件26。至少一个向内突出的构件可以是弹性构造的、柔性的、弹性的和/或可压缩的一种或多种，在接触部82施加接触力后其压缩程度在约1％-20％的范围，通常在约5％-20％的范围，并且更通常可压缩15％或更小，例如15％、14％、13％、12％、11％、10％、9％、8％、7％、6％和5％，例如以避免对至少一个向内突出的构件26的无意损坏。
参看图5B和5C，所述至少一个向内突出的构件26可以是凸起的以支撑装置10。然而，所述至少一个向内突出的构件26可以具有其他形状，例如平面形状。该至少一个向内突出的构件26可以具有小于R1的曲率半径R2，其对应于装置10的内周边的相邻段，从装置的主体的圆形内周边的中心测量。
图5D例如示出了至少一个突出的构件26可以具有圆形的外部边缘26e(即成形为圆角)。向内突出的构件26可以是具有外角的倒角或圆角的矩形。
如图2A、2B和2C所示，装置10还可以包括紧固件组件24，紧固件组件24定位在远离温度测量段22的周向间隔开的部段处。如所示，紧固件组件24径向地与温度段22相对。
参看图3A、3B和4，紧固件组件24可以包括周向延伸的支架32和配合的齿轮33、34。齿轮33、34也可以位于相应的盖板24c内(图2A、2C)。
参考图2C，主体21可以具有圆形形状。主体21可以具有小于紧固件组件24和调节组件22的纵向(轴向延伸)尺寸d2的纵向(轴向延伸)尺寸d1。换句话说，温度测量段22和紧固件组件段24均在纵向(轴向)方向上比主体21具有更大的范围，典型地大2倍-10倍。
主体21可以具有盘状支撑基座21b，该支撑基座21b具有开放中心27，开放中心27具有径向相对的外周臂121，其在基座21b前方延伸一定距离。臂121可以是弧形的并且延伸成圆周的子长度，以仅跨越紧固组件24和调节组件22的相应外周边。如图2A和2C所示，主体21可以提供与目标接触部的表面纵向间隔开一定距离的通风和/或凹入空间30，使得装置10不像现有技术装置(图1C)的装置和主体12那样接触目标接触部的整个圆周。
参看图3A、3B和4，根据本发明的实施例示出了紧固件组件24。紧固件组件24包括配合齿轮33、34。如所示，配合齿轮33、34可以包括蜗齿轮34，其啮合附接到支架32的相邻轮齿轮33。支架32可以响应于来自齿轮33、34的输入径向移动，即延伸和/或缩回。
支架32可以具有弧形的内表面32i，其通常具有对应于内周边127p和/或目标接触部82(图8A、图8B)的曲率半径。支架32可以附接到壳体构件31并相对于壳体构件31移动，壳体构件31可附接到测量装置10的主体21。支架32的内表面32i将触及接触部表面82s(图8B)，以避免接触部82(图8A、8B)触及温度段22和/或臂121的下面部分的下圆内表面的其余部分。
参看图3A，紧固件组件支架32可具有在30-90度之间，典型地在约45-约75度之间的圆周范围或角度“α”，包括端点在内。
蜗齿轮34可以旋转齿轮33以伸出或缩回支架32。因此，使用者可以通过经由螺旋槽34s旋转蜗齿轮34将支架32相对于接触部表面82s(图8A、8B)固定到期望的位置。
参看图3B，紧固件组件24可以包括一对平板35，其将齿轮33和蜗齿轮34保持在它们之间，附接到壳体构件31。
齿轮33和蜗齿轮34的尺寸与主体21的尺寸和图3A中的角度α密切相关。例如，在一些实施例中，根据角度α范围30～90度，齿轮33的外径的范围为大约5mm至大约12mm，并且蜗齿轮34的大小可配接地(matably)啮合所选择的齿轮33。齿轮33、34可以包括任何合适的材料并且可以是电绝缘的和/或绝热的，至少具有足够强度的耐热性。合适材料的一个例子是酚醛树脂。支架32可以包括任何合适的材料，并且还优选地具有足够强度的电绝缘和耐热性，尽管金属不是优选的并且可以包含酚醛树脂。支架32可以具有与装置10的主体21相同或不同的材料。
在一些实施例中，术语“耐热性”是指该材料能够承受至少55摄氏度的操作温度达到期望的储存期(通常高达约150摄氏度)而没有过度降解从而保持其形状和功能。在一些实施例中，术语“耐热性”包括零度以下的温度。在一些实施例中，术语“耐热性”包括在-55℃和150℃之间的操作温度。突出构件26可以是耐热的并且包含EPDM(乙烯-丙烯-二烯单体)。
参考图4，齿轮33可以附接到或包括与齿轮33一起旋转的螺栓37。螺栓37与支架32中的螺纹通道32c配合并将旋转运动传递到线性运动，从而支架32可移动以将装置10固定就位。
图5A、5B、5C和6示出了装置10的温度测量段22。温度测量段22可以包括热探针55的双重可调结构。段22可以包括壳体构件51，其附接到装置10的主体21。壳体构件51能够保持温度传感器52的主体52b。温度传感器52的主体52b可以包括典型地封装在印刷电路板52p上的热传感器52、处理器52p和无线通信芯片52c。段22还可以包括至少一个弹性构件53，示出为至少一个片簧53。至少一个弹性构件53可以在面对装置10的外周边128p的方向上弯曲。支架54可以驻留在壳体构件51中的通道51c中。
如图5A所示，紧固件组件段24的支架32的中间位置可以与热探针55径向相对。
传感器52的热探针55和主体52b可相对于装置10的内周边作为一个单元径向延伸和缩回。
当具有温度传感器52的内壳体65径向向外(在所示的方向上示出为向上)移动时，其可以压缩至少一个弹性内部构件63和/或外弹性构件53，并提供相反的力至传感器探针55以确保传感器探针55与接触部82(图8)牢固和/或彻底的对接(触及)。
壳体构件51可以包括保持传感器主体52b和弹性构件53的成形空腔122(图5B、6、7A-7C)。壳体构件51还可以提供至少一个突出构件26以与探针55相邻。该至少一个突出构件26可以保持在固定位置。
如图5B、5C和6所示，所述至少一个突出构件26可以是两个相邻构件26，所述两个相邻构件26由可滑动地接收温度探针55和/或其腿部55s的开放壳体通道51c隔开。
图5B和6示出了壳体51的外部部分51o部分和将至少一个弹性部件53保持在其中的成形空腔122。成形空腔122具有处于静止或固定位置的外壁122w。成形空腔122具有面向装置10的外周边128p的外部分。壳体51可以保持外壳(也可以称为箱)61，该外壳61保持内壳(也可以称为箱)65，均在至少一个弹性构件53的前方。外壳61和内壳65可相对于壳体51径向移动。内壳65保持温度传感器52。外壳61保持内壳65和至少一个内弹性构件63，其示出为在内壳65与外壳61的壁61w的相邻内表面61i之间的第一和第二分隔开的内片簧63。
虽然至少一个弹性构件53和/或63可以包括一个或多个片簧，但是可以使用其他弹性构件。例如，贝尔维尔弹簧、单个或堆叠的螺簧、三叶草弹簧或任何其他类型的柔性弹性构件或弹簧记忆装置，包括例如弹性O形环、柔性垫圈或塞子等，以提供期望的弹簧力。可以使用不同组件的组合。
温度探针55可以附接到中间腿部或延伸段55s，该中间腿部或延伸段55s在传感器52b的主体和外部探针55之间连接并且延伸。在未加载配置中，段55e的末端和探针55可以延伸到支架54的外部，如图6所示。在一些实施例中，在完全延伸(未加载)位置中温度探针55和支架54之间的距离为0(如果制造公差允许)至约0.8mm(受到一些实施例的结构限制)。支架54可以是外壳61的整体部件。支架54可以是细长的并且可以具有任何合适的形状，例如但不限于圆柱形、矩形或平面或具有任何其它形状。
传感器探针55和中间腿部55s可以与PCB 52p连接，并且PCB 52p在内壳65内(图5B、6)。因此，热探针55、中间腿部55s、PCB 52p和内壳65可以与支架54和外壳61一起并相对地移动。支架54可以是细长的。如果这样，探针55和支架54之间的距离可以符合上述的尺寸间隔。
至少一个内弹性构件63可以包括第一和第二片簧63，其可以横向间隔开并且定位在传感器52的主体52b的相对端部上，并且可以在主传感器主体52b和至少一个弹性构件53之间延伸。
温度监测段22可以具有双重可调节结构，其中主可调节结构22p具有至少一个弹性构件53和副可调节结构22s包括至少一个内弹性构件63。主调节结构22p允许内壳65与探针55和传感器主体52b相对于装置10的外周边128p移动。副调节结构22s允许探针55相对于支架54缩回。
传感器探针55可以在结构上较弱，并且可以在没有支撑的情况下在紧固时不能承受与接触部82(图8A)接触的力。壳体构件51中的支架54可以保护传感器探针55不受直接力。然而，由于典型的制造方差，支架54的尺寸可以设定成比主体52b和探针55之间探针的长度更短的长度。副可调节结构22s可以被采用并与支架54一起使用。在第一力与接触部接合时，首先可以压缩内壳65直到传感器探针55触及支架54，然后外壳61与受力的支架54一起受到压缩。因此，内片簧63被设计成比外弹性构件53弱得多，该外弹性构件53可以是片簧。结果，传感器探针55可以被保护。
图7A、图7B和图7C示出了探针55的三个代表性位置状态。三条平行的虚线/断线是描述三个相对操作位置的线。外虚线表示具有空腔122的装置的外周边128p，并且该距离是恒定的并且是固定的。中间线表示外壳的壁61w的位置相对于主可调节结构22p的外周边128p处于完全可伸展位置，以及下线表示副可调节结构22s允许的探针55的最前端位置。
图7A示出主和副可调节结构22p、22s都处于相应的底部(径向向前)位置的原始状态和/或位置，其中装置10的外周边128p与探针55i的尖端之间具有距离Dmax。传感器探针55也处于其完全延伸状态，并且传感器支架54与传感器探针55在其间隔开间隙空间54g。
图7B示出了第一压缩状态和/或位置，其中当至少一个内弹性构件63(即，片簧)被压缩时，仅副可调节结构22s被压缩。至少一个内弹性构件63(即，片簧)具有比由外弹性构件53施加的弹簧力F2小的弹簧力F1(即，弱得多)，因此具有外弹性构件53的主可调节结构22p未被压缩或被部分压缩。在一些实施例中，F2可以比F1大2-10倍，更典型地比F1大3倍-4倍。在一些具体实施例中，F1为约3-4N，F2为约10-12N。如所示，传感器探针55缩回并触及传感器支架54。支架54可以完全保护传感器探针55免受不适当的接触力。
图7C图示了第二压缩状态和/或位置。主可调节结构22p相对于第一状态和第二状态中的任一个被进一步压缩。此时，主和副可调节结构22p、22s和/或内壳体61和外壳体65可一起移动到末端位置。因此，传感器探针55可以被保护。
图8A和图8B示出了装置10在紧固到接触部82之前和之后的比较。接触部表面82s的周向轮廓相对于装置10的内周边127p示出。如所示，从内周边127p延伸的两个向内突出的构件26可以用于支撑接触部82并且减小与邻接或触及区域相关联的面积。紧固件组件24的支架32可以调节温度监测段22的位置，使得装置10将中心通道或孔27放置成与接触部82同心。
图8A示出了在将温度监视装置10组装或安装到接触部82期间的初始位置和方向。图8B是当使用配合齿轮33、34和支架32以及压缩的主调节结构22p和副调节结构22s调节紧固组件24时的合适组装状态的示例。
如图8B所示，装置10和接触部82之间的唯一物理接触(触及部分)是两个突出构件26，温度探针55和固定支架32相对于图1A-1C所示的装置大大减少了接触面积。这在温度监测段22和紧固件组件24之间的装置10的每侧上的角距离β1、β2上提供了间隙或通风空间30。角距离β1、β2可以相同或不同，并且通常每个在30和90度之间。
出于完整性，下面使用片簧的实例来提供针对弹性构件53、63选择的力的讨论。然而，本领域的技术人员将会理解，类似的基本原理和计算可以用于其他弹性构件配置和/或类型。此外，该讨论仅作为示例，因为不同的装置可能具有不同的尺寸和力的要求/考虑。
关于内片簧63，抵抗力不应该太大，因为过大的力可能加载到传感器探针55上，这可能导致损坏。而且，由内片簧63提供的力应该小于外片簧53提供的力。否则，外壳61可以在内壳65之前移动，这可能导致传感器保护功能通过轴54丧失。
为了计算片簧尺寸，可以构建负载与压缩距离之间的关系。首先，在图9中示出了用于片簧的力分析的简化模型。
F1＝2F2 方程1
该图可以简化为图9右侧上所示的一半。
Figure BDA0001606031300000131
如图10所示，片簧的一半可以相当于压制悬臂。对于悬臂，可以通过方程3计算端部挠度y。
Figure BDA0001606031300000132
其中F是端部载荷，l是梁的长度，E是材料的弹性模量，I是截面的惯性矩。
因此，力可以用方程4表示。
Figure BDA0001606031300000133
这可以简化为方程5。
F＝f(y) 方程5
在这种情况下，半片簧的加载过程与悬臂的加载过程相反。对于悬臂，假设在偏转y0下，载荷F0由方程6表示。
Figure BDA0001606031300000134
随着偏转y0，梁被退火并且其形状是实心的并且代表片簧。因此，对于片簧，在偏转y0时，力为0。在按压到水平状态时，力将等于F0。图11示出了半片簧的载荷F和偏转量y。它们之间的关系是：
Fx＝F0-f(y0-yx) 方程7
Fx和yx代表片簧在某一点的载荷和挠度。
Fx＝F0-f(y0)+f(yx) 方程8
因为
F0＝f(y0) 方程9
则
Fx＝f(yx) 方程10
因此对于半片簧，
Figure BDA0001606031300000141
举例来说，片簧的材料可以是弹性模量E为196000MPa的弹簧钢。而片簧截面I的惯性矩是：
Figure BDA0001606031300000142
其中b是截面的宽度，h是厚度，如图12所示。
在一些实施例中，至少一个内弹性构件63可以被设置为两个内部片簧，其等于四个半片簧。根据空间和允许的移动距离，片簧的尺寸可以设计为：b＝1mm，h＝0.2mm，l＝6mm(这意味着片簧的总长度是12mm)。由上式计算，在允许的距离y＝0.5mm内，最大力为0.907N。对于两个片簧，整个力为(0.907*4＝)3.628N，这是可接受的，没有加载太大的力至传感器探针55。
对于使用单个片簧的外弹性构件53，这等于两个半板簧。同样，尺寸为：b＝3mm，h＝0.6mm，l＝8mm(这意味着总长度为16mm)。同样由上式计算，在允许的距离y＝0.1mm内，最大力为6.202N。因此，整个力F2为(6.202*2＝)12.404N，其大于内部力F1，并且对于安装不是太大。
图13是具有至少一个机载温度监测装置10的开关装置100的示意图，所述温度监测装置10可以放置在至少一个位置处以监测目标接触部82的温度。在一些实施例中，开关装置100可以包括多个温度监测装置10。所述至少一个装置10可以与至少一个远程控制或监测站200进行无线通信。
图14是根据本发明实施例的安装方法的流程图。提供具有开放中心通道、紧固件组件段和间隔开的温度测量段的温度监测装置(方框300)。该装置围绕开关装置的接触部的圆周放置，使得接触部延伸穿过开放中心通道(方框310)。紧固件组件的弯曲支架可朝向接触部径向向外推进，以使装置与接触部的外表面对齐(方框320)。温度测量段的至少一个(通常为多个)弹性构件可被压缩以在温度探针的暴露端接触接触部的外表面时抵靠支架缩回温度探针(方框330)。
该装置可以具有主体，该主体具有在温度监测段和紧固件组件段之间在30-90度之间角度地延伸的通风间隙空间(方框302)，其可以排出热量并降低散热性能下降。
温度监测段可以包括外壳，该外壳包围内壳，该内壳保持支架，该支架包围在其主体和温度探针之间延伸的温度传感器段的一段长度，并且至少一个弹性构件在外壳和内壳之间(方框307)。压缩可以包括首先平移探针以接触支架的端部，然后同时平移内壳和外壳以压缩外弹性构件(方框308)。
紧固件组件段可以与温度测量段径向相对(方框305)。
紧固件组件可包括蜗齿轮，其使推进弯曲支架的轮齿轮旋转(方框322)。
温度监测段可包括位于温度探针的与接触部的外表面接触的相对侧上的第一和第二向外延伸构件(方框333)。这些构件可以具有凸状弯曲表面。
以上是对本发明的说明，不应被解释为对本发明的限制。虽然已经描述了本发明的一些示例性实施例，但是本领域技术人员将容易理解，在实质上不脱离本发明的新颖教导和优点的情况下，可以在示例性实施例中进行许多修改。因此，所有这些修改都意图包括在本发明的范围内。因此，应该理解的是，前述是对本发明的说明，并且不被解释为限于所公开的具体实施例，并且对所公开的实施例以及其他实施例的修改旨在被包括在本发明的范围内。

Claims (22)

1.一种温度监测装置，其包括：
包括围绕开放通道的内圆周的主体；
由所述主体保持的温度监测段，所述温度监测段包括朝向所述开放通道向内延伸的热探针；和
由所述主体保持在与所述温度监测段周向间隔开的位置处的紧固件组件段，其中所述紧固件组件段包括沿周向延伸的支架，该支架能够沿着朝向所述开放通道的方向径向延伸，以及其中所述沿周向延伸的支架具有从大约30度-90度的周向范围。
2.根据权利要求1所述的温度监测装置，其中所述温度监测段包括第一和第二突出构件，所述第一和第二突出构件与所述热探针对齐并且与所述热探针沿周向间隔开，所述热探针的每侧上各有一个。
3.根据权利要求2所述的温度监测装置，其中所述第一和第二突出构件是柔性的或包括弹性材料中的至少一种，和/或其中所述第一和第二突出构件响应于安装过期间施加到目标接触部的力可径向向外压缩1-20％的范围。
4.根据权利要求1所述的温度监测装置，其中所述温度监测段还包括：
内壳，所述内壳保持连接到所述热探针的数字无线温度传感器；
包围所述内壳的外壳，所述外壳包括径向向内延伸的支架，其中所述支架包围所述热探针的在所述温度传感器和所述热探针之间延伸的一段腿部；
位于所述内壳和所述外壳之间的至少一个内弹性构件；和
位于所述外壳和所述温度监测装置的外周边之间的至少一个外弹性构件，
其中，在安装并将力施加到所述热探针上的过程中，所述至少一个内弹性构件压缩，使得所述内壳相对于所述外壳移动以将所述热探针抵靠所述支架的远端缩回，并且其中当所述内壳和外壳径向向外朝所述装置的外周边一起移动时，所述至少一个外弹性构件压缩。
5.根据权利要求4所述的温度监测装置，其中所述至少一个内弹性构件包括第一和第二间隔开的片簧。
6.根据权利要求4所述的温度监测装置，其中所述至少一个外弹性构件是保持在所述温度监测段的壳体构件的成形空腔中的单个片簧。
7.根据权利要求1所述的温度监测装置，其中所述装置具有内部开放圆形通道和外部圆形周边，并且其中所述主体的纵向范围小于所述温度监测段和所述紧固件组件段的纵向范围，从而提供通风空间。
8.根据权利要求1所述的温度监测装置，其中所述支架具有弧形的面向内的表面，其曲率半径对应于所述装置的内圆周的半径。
9.根据权利要求8所述的温度监测装置，其中所述支架包括接纳螺栓的螺纹中心通道。
10.根据权利要求1所述的温度监测装置，其中所述紧固件组件段包括与可以移动所述紧固件支架的第二齿轮配合的第一齿轮。
11.根据权利要求10所述的温度监测装置，其中所述第一齿轮是蜗齿轮，并且所述第二齿轮是轮齿轮，其中所述轮齿轮连接到延伸到所述支架的螺纹通道中的螺纹螺栓，以响应所述轮齿轮通过所述蜗齿轮的旋转径向平移所述支架。
12.根据权利要求11所述的温度监测装置，其中所述蜗齿轮包括具有狭槽的面向外的端部，所述狭槽用于使用者进入以转动所述蜗齿轮并调节所述支架的位置。
13.根据权利要求1所述的温度监测装置，其中所述紧固件组件段的所述支架的中间位置与所述热探针径向相对。
14.一种开关装置，其包括：
至少一个温度监测装置；和
延伸穿过相应温度监测装置的开放圆形通道的至少一个接触部，其中所述温度监测装置包括：
包括内圆周的主体；
由所述主体保持的温度监测段，所述温度监测段包括向内延伸的热探针，其中所述温度监测段包括第一和第二突出构件，所述热探针的每侧上各有一个；和
由所述主体保持在与所述温度监测段周向间隔开的位置处的紧固件组件段，其中所述紧固件组件段包括沿周向延伸的支架，该支架可沿着朝向所述装置的内圆周的方向径向延伸，以及其中所述沿周向延伸的支架具有从大约30度-90度的周向范围。
15.根据权利要求14所述的开关装置，其中所述第一和第二突出构件具有面向所述开放圆形通道的凸状弯曲面向内部的表面。
16.根据权利要求14所述的开关装置，其中所述温度监测段还包括：
内壳，所述内壳保持连接到所述热探针的数字无线温度传感器；
包围所述内壳的外壳，所述外壳包括径向向内延伸的支架，其中所述支架包围所述热探针的在所述温度传感器和所述热探针之间延伸的一段腿部；
位于所述内壳和所述外壳之间的至少一个内弹性构件；和
位于所述外壳和所述温度监测装置的外周边之间的至少一个外弹性构件，
其中，在安装并将力施加到所述热探针上的过程中，所述至少一个内弹性构件压缩，使得所述内壳相对于所述外壳移动以将所述热探针抵靠所述支架的远端缩回，并且其中当所述内壳和外壳径向向外朝所述装置的外周边一起移动时，所述至少一个外弹性构件压缩。
17.根据权利要求14所述的开关装置，其中所述紧固件组件段包括附接到轮齿轮的蜗齿轮，其中所述轮齿轮连接到延伸到所述支架的螺纹通道中的螺纹螺栓以响应于所述轮齿轮通过所述蜗齿轮的旋转而径向平移所述支架，并且其中所述紧固件组件段的所述支架的中间位置与所述热探针径向相对。
18.一种将温度监测装置安装到开关装置中的方法，包括：
提供具有开放中心通道、紧固件组件段和间隔开的温度测量段的温度监测装置，所述温度测量段包括热探针，其中所述紧固件组件段包括周向延伸支架，该支架能够沿着朝向开关装置的接触部的方向径向延伸，以及其中所述周向延伸支架具有从大约30度-90度的周向范围；
将所述温度监测装置放置在所述开关装置的所述接触部的周围，使得所述接触部延伸穿过所述开放中心通道；
使所述紧固件组件的周向延伸支架朝向所述接触部径向前进以将所述装置与所述接触部的外表面对齐；和
压缩所述温度测量段的至少一个弹性构件，以在所述热探针的暴露端触及所述接触部的外表面时使所述热探针抵靠支架缩回。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述装置可以具有主体，所述主体具有在所述温度监测段和所述紧固件组件段之间在30-90度之间角度地延伸的通风间隙空间，其可以排出热量并降低散热性能下降。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述温度监测段包括外壳，该外壳包围内壳，该内壳保持支架，该支架包围在所述热探针的温度传感器的主体和所述热探针之间延伸的一段腿部，并且至少一个弹性构件在所述外壳和所述内壳之间，并且所述压缩包括：首先平移所述热探针以接触所述支架的端部，然后同时平移所述内壳和外壳以压缩外弹性构件。
21.根据权利要求18或20所述的方法，其中所述温度监测段包括第一和第二向外延伸构件，所述热探针的每侧上各有一个，其触及所述接触部的外表面。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述第一和第二向外延伸构件具有凸状弯曲表面。
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