CN209982056U - 一种叠层石墨间隙防雷器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种叠层石墨间隙防雷器，包括外壳、底壳、叠层石墨模块、触发电路模块、中间电极；所述外壳与底壳相连；所述叠层石墨模块模块设置在底壳上端；所述叠层石墨模块包括U形框架、固定板、金属板、电极、石墨片、绝缘层；所述石墨片与绝缘层相互堆叠装入U形框架；上下两片石墨分别与金属板、电极相连接；金属板上端、电极下端分别设有固定板；所述固定板与U形框架固连；所述中间电极引脚焊接在叠层石墨模块的固定板上；所述叠层石墨模块与中间电极之间设有热脱扣分断后将中间电极与叠层石墨模块分隔的隔弧装置；所述触发电路模块与叠层石墨模块的各个石墨片相连接。本实用新型可实现快速热脱扣分断。

Description

一种叠层石墨间隙防雷器

技术领域

本实用新型属于防雷器领域，特别是一种叠层石墨间隙防雷器。

背景技术

随着通讯行业迅速发展，对即将到来的5G时代，终端和移动互联网业务的快速发展正在对移动网络的演进提出更高的挑战，为了达到通信的高速化，智能化，就会需要更加密集化移动基站，这些众多的移动基站受到安装位置的要求设备具有超薄、超小、易安装、易生产、高性能的特点，为此越来越多的深覆盖、易部署、能耗低的小型化基站产品不断涌现，小型化板载防雷器(以下简称SPD)就是其中之一。

早期的移动基站采用的多为导轨安装插拔式SPD，这类SPD基于压敏电阻、间隙和气体放电管原理，其具有通流容量大，功能状态指示，更换方便等特点，但也同时受结构和元器件的限制，其同时也具有较大的尺寸；随着通信行业的进一步发展，导轨安装的插拔式SPD逐步被体积更小的PCB安装SPD替代，PCB焊接安装产品依然采用压敏电阻和气体放电管设计，去掉了导轨和插拔底座，事实证明PCB安装式SPD可以实现小型化的需求；随着高压直流在通信行业的应用，现有PCB安装由于压敏电阻和气体放电管自身参数和尺寸限制，要实现高的通流和更高的工作电压，压敏电阻的尺寸将会增大增厚，气体放电管的尺寸也会随着通流的提高而变大，采用传统的压敏电阻和气体放电管很难再实现小型化。

目前的PCB用SPD是基于压敏电阻和气体放电管设计的产品，压敏电阻的面积与通流成正比，厚度和电压成正比，当电压更高和通流更大时，必须采用更厚、更大的压敏电阻器才能实现参数要求；而气体放电管一般多为单个放电间隙，其最大的缺点就是灭弧、断续流问题，对于交流系统，一般可采用交流电过零进行灭弧，而对于直流系统，由于单个间隙的导通后的弧压降很低(一般只有十几伏)，无法切断直流续流，造成气体放电管持续低电阻导通，导致过热而损坏；采用压敏电阻与气体放电管串联电路，在一定的条件下可以切断续流，但是，电压和通流能力要受到压敏电阻器厚度和面积的限制，不能做到很小的尺寸。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种叠层石墨间隙防雷器，以提供一种小型化、快速热脱扣分断的防雷器。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：

一种叠层石墨间隙防雷器，包括外壳、底壳、叠层石墨模块、触发电路模块、中间电极；

所述外壳与底壳相连；所述叠层石墨模块模块设置在底壳上端；所述叠层石墨模块包括U形框架、固定板、金属板、电极、石墨片、绝缘层；所述石墨片与绝缘层相互堆叠装入U形框架；上下两片石墨分别与金属板、电极相连接；金属板上端、电极下端分别设有固定板；所述固定板与U形框架固连；所述中间电极引脚焊接在叠层石墨模块的固定板上；所述叠层石墨模块与中间电极之间设有热脱扣分断后将中间电极与叠层石墨模块分隔的隔弧装置；所述触发电路模块与叠层石墨模块的各个石墨片相连接。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点是：

(1)本实用新型采用多层石墨片及其绝缘间隙的设计原理，利用石墨片电极低成本，易加工，耐高温等特点，合理调整石墨绝缘间隙参数，可以实现不同电压等级的防浪涌保护。

(2)本实用新型采用Y型对称的电路设计并配合中间电极双脱扣结构，当防雷器过热而性能劣化或损坏时，该脱扣结构可使防雷器从电路脱离，实现快速热脱扣分断功能。

(3)本实用新型的PE模块、L/DC+模块、N/DC-模块与中间电极之间均设有隔弧装置，可有效的起到隔弧作用，避免拉弧起火。

(4)本实用新型的PE模块、L/DC+模块、N/DC-模块结构相同，具有防接错功能。

(5)本实用新型的输出引脚采用PCB焊接形式，可满足现有工业电源高度集成化、小型化、批量波峰焊生产的需求；整体产品具有体积较小，通流能力强，电路启动快、灵敏度高，从而实现超小超薄设计。

附图说明

图1为本实用新型总体结构示意图。

图2为本实用新型爆炸示意图。

图3为L/DC+模块结构示意图。

图4为N/DC-模块结构示意图。

图5为PE模块结构示意图。

图6为触发电路模块模块结构示意图。

图7为内壳结构正面示意图。

图8为内壳结构反面示意图。

图9为固定板结构示意图。

图10为模块组装示意图。

图11为U形框架结构正面示意图。

图12为U形框架结构反面示意图。

图13为中间电极与三个叠层石墨模块连接后形成的Y形电路。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的介绍。

结合图1-图13，本实用新型的一种叠层石墨间隙防雷器，包括外壳1、底壳2、叠层石墨模块、触发电路模块、中间电极9；

所述外壳1与底壳2相连；所述叠层石墨模块设置在底壳2上端的安装槽内；所述叠层石墨模块包括U形框架3、固定板7、金属板8、电极、石墨片10、绝缘层11；所述石墨片10与绝缘层11相互堆叠装入U形框架3；上下两片石墨分别与金属板8、电极相连接；金属板8上端、电极下端分别设有固定板7；所述固定板7与U形框架3固连，以夹持固定石墨片10与绝缘层11形成的叠层。所述中间电极9引脚分别焊接在叠层石墨模块上端的固定板7上；所述叠层石墨模块与中间电极9之间均设有隔弧装置，当中间电极9与叠层石墨模块热脱扣分断后，将中间电极9与叠层石墨模块分隔，起到隔弧作用。

在一些实施方式中，所述叠层石墨模块为一个或多个；

作为一种所述方式，所述叠层石墨模块为两个，包括L模块、N模块；所述中间电极9设有两个引脚，两个引脚分别焊接在L模块、N模块上端的固定板7上。

作为另外一种实施方式，所述叠层石墨模块为三个，包括PE模块、L/DC+模块、N/DC-模块；所述中间电极9的设有三个引脚，三个引脚分别焊接在PE模块、L/DC+模块、N/DC-模块上端的固定板7上。

进一步的，所述触发电路模块包括排针18、电容17、PCB板16；所述电容17、排针18一端均焊接在PCB板16上；所述PCB板16上设有至少一列排针，列数对应叠层石墨模块的数量；每列排针包括多组排针，每组排针包括两个排针；所述U形框架3内沿高度方向上设有多列安装槽31；每列排针插入U形框架3的安装槽31内，与石墨片10相连接。每组排针的一个排针从安装槽31插入U形框架3上的安装孔32。

以三个叠层石墨模块作为一种实施例，所述PCB板16上设有三列排针分别对应PE模块、L/DC+模块、N/DC-模块。

进一步的，所述隔弧装置包括内壳5、隔弧板4、弹性件6；所述内壳5固定在上端的固定板7上；所述内壳5上设有焊接孔52，便于中间电极9的引脚从焊接孔52与固定板7焊接。所述内壳5上设有导向槽51；所述弹性件6、隔弧板4均设置在导向槽51内；所述隔弧板4一端与弹性件6接触，在弹性件6作用下另一端抵住中间电极9；当中间电极9与固定板7热脱扣分断后，弹性件6推动隔弧板4，隔弧板4将中间电极9与固定板7分隔，起到隔弧作用。

作为一种实施方式，所述内壳5底部设有多个安装柱53，所述上端固定板7上设有多个安装孔71；通过安装柱53安装于固定板7的安装孔71，将内壳5与固定板7固定。

进一步的，所述弹性件6为弹簧或弹性橡胶。

优选的，所述上端固定板7上设有焊接凸台72，焊接凸台72位于安装孔71内，便于中间电极9与固定板7焊接凸台72的焊接。

作为一种实施方式，所述上端固定板7与U形框架3通过螺钉12固连。所述上端固定板7设有多个沉孔，通过沉头螺钉12与U形框架3固定。

本实用新型的叠层石墨间隙防雷器，当任一工作回路出现过载导致过热后，热量将传导到焊接点，当达到焊接点融点温度后，中间电极9与固定板7的热脱扣点焊锡融化，中间电极9在自身弹力的作用下与固定板7脱开，同时隔弧板4在弹性件6的作用下沿导向槽51滑动，隔弧板4将中间电极9与固定板7彻底隔绝，切断电弧并断开此通路。

本实用新型的叠层石墨间隙防雷器，外壳1、底壳2、内壳5均采用工业阻燃级绝缘材料，由于此类材料具有造型多样性，耐冲击，同时又在该产品使用过程中保证与电路板和相邻电子元器件之间具有安全绝缘的电气性能，可加工性好又安全可靠；PE模块的电极作为PE极15，L/DC+模块的电极作为L/DC+极13，N/DC-模块的电极作为N/DC-极14。图10中13/14/15为L/DC+极、N/DC-极、PE极中的一种。中间电极9与PE模块、L/DC+模块、N/DC-模块形成双脱扣结构，中间电极双脱扣指的是每一路(L-N,L-PE,N-PE)，任何一路脱扣都是有两个脱扣点。同时PE模块、L/DC+模块、N/DC-模块结构相同，具有防接错功能，可容错。本实用新型采用多层石墨片及其绝缘间隙的设计原理，利用石墨片电极低成本，易加工，耐高温等特点，合理调整石墨绝缘间隙参数，可以实现不同电压等级的防浪涌保护；有效的解决了如何在PCB板载用小型化、高压应用、交直流通用、电路反接的问题，从而更适用于现代通信的对防雷器要求。

Claims (9)

1.一种叠层石墨间隙防雷器，其特征在于，包括外壳(1)、底壳(2)、叠层石墨模块、触发电路模块、中间电极(9)；

所述外壳(1)与底壳(2)相连；所述叠层石墨模块设置在底壳(2)上端；所述叠层石墨模块均包括U形框架(3)、固定板(7)、金属板(8)、电极、石墨片(10)、绝缘层(11)；所述石墨片(10)与绝缘层(11)相互堆叠装入U形框架(3)；上下两片石墨分别与金属板(8)、电极相连接；金属板(8)上端、电极下端分别设有固定板(7)；所述固定板(7)与U形框架(3)固连；所述中间电极(9)引脚焊接在叠层石墨模块上端的固定板(7)上；所述叠层石墨模块与中间电极(9)之间设有将中间电极(9)与叠层石墨模块热脱扣分断后分隔的隔弧装置；所述触发电路模块与叠层石墨模块的各个石墨片(10)相连接。

2.根据权利要求1所述的叠层石墨间隙防雷器，其特征在于，所述触发电路模块包括排针(18)、电容(17)、PCB板(16)；所述电容(17)、排针(18)一端均焊接在PCB板(16)上；所述U形框架(3)内沿高度方向上设有多列安装槽(31)；所述排针(18)插入U形框架(3)的安装槽(31)内，与石墨片(10)相连接。

3.根据权利要求1所述的叠层石墨间隙防雷器，其特征在于，所述隔弧装置包括内壳(5)、隔弧板(4)、弹性件(6)；所述内壳(5)固定在上端的固定板(7)上；所述内壳(5)上设有焊接孔(52)，中间电极(9)的引脚从焊接孔(52)与固定板(7)焊接；所述内壳(5)上设有导向槽(51)；所述弹性件(6)、隔弧板(4)均设置在导向槽(51)内；所述隔弧板(4)一端与弹性件(6)接触，在弹性件(6)作用下另一端抵住中间电极(9)。

4.根据权利要求3所述的叠层石墨间隙防雷器，其特征在于，所述内壳(5)底部设有多个安装柱(53)，所述上端固定板(7)上设有多个安装孔(71)；通过安装柱(53)、安装孔(71)将内壳(5)与固定板(7)固定。

5.根据权利要求3所述的叠层石墨间隙防雷器，其特征在于，所述上端固定板(7)上设有焊接凸台(72)，焊接凸台(72)位于安装孔(71)内，中间电极(9)与固定板(7)的焊接凸台(72)焊接。

6.根据权利要求1所述的叠层石墨间隙防雷器，其特征在于，所述叠层石墨模块为两个，包括L模块、N模块；所述中间电极(9)的两个引脚分别焊接在L模块、N模块上端的固定板(7)上。

7.根据权利要求1所述的叠层石墨间隙防雷器，其特征在于，所述叠层石墨模块为三个，包括PE模块、L/DC+模块、N/DC-模块；所述中间电极(9)的三个引脚分别焊接在PE模块、L/DC+模块、N/DC-模块上端的固定板(7)上。

8.根据权利要求3所述的叠层石墨间隙防雷器，其特征在于，所述弹性件(6)为弹簧。

9.根据权利要求3所述的叠层石墨间隙防雷器，其特征在于，所述弹性件(6)为弹性橡胶。

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