CN210110698U - 一种具有热保护的气体放电管模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有热保护的气体放电管模块，包括气体放电管和热脱扣组件，所述热脱扣组件和气体放电管在电性上串联，且所述热脱扣组件的热脱扣点直接贴合设置在所述气体放电管上，在气体放电管失效时热脱扣组件能及时切断电路，以将温度过高的气体放电管脱离电流，避免火灾产生。

Description

一种具有热保护的气体放电管模块

技术领域

本实用新型涉及气体放电管领域，具体是涉及一种具有热保护的气体放电管模块。

背景技术

气体放电管通常作为一种过电压保护器件使用。气体放电管是一种陶瓷或玻璃封装的、内充惰性气体的短路型保护器件，其基本的工作原理是气体放电，当其电极两端的电压超过气体的击穿电压时，就会引起间隙放电，迅速的由高电阻状态转变到“零电阻”状态，从而限制了极间的电压，使与气体放电管并联的其他器件得到保护。由于气体放电管的这一气体放电特性的存在，当其单独应用在配电系统设备的保护时，极易引起续流导致短路事故发生，故气体放电管主要应用在通讯线路的保护，原因在于通讯系统的工作电压和电流不会导致放电管产生续流。

气体放电管本身没有漏电流，与压敏电阻串联后应用在配电系统中，可以有效的提高压敏电阻的寿命，压敏电阻可以避免气体放电管产生续流。因此，压敏电阻串联气体放电管的方式广泛应用到高可靠性要求的设备中，比如通讯设备、铁路信号设备。

但是，在配电系统出现暂时过电压时或压敏电阻失效时，当系统的电压幅值超过气体放电管的击穿电压时，气体放电管两电极间会产生持续的电弧放电，同时瞬间产生极高的温度导致金属电极熔化，这样很容易导致周围的元器件着火，从而使整个电路存在严重的安全隐患。

为了解决上述的火灾隐患，针对气体放电管的失效特性，本案申请人之前在中国专利公开号CN105097386A的专利中已经提出了一种用温度保险丝对气体放电管进行热保护的方案，其主要工作原理是将气体放电管和温度保险丝进行串联，在气体放电管失效时温度保险丝能及时切断电路，以将温度过高的气体放电管脱离电流，避免火灾产生。但该技术方案依然存在一些不足之处：如制造成本相对较高、模块结构相对不够紧凑，此外也缺失用于反馈失效的遥信输出功能。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种通过热脱扣来取代温度保险丝而实现的热保护的气体放电管模块，以在气体放电管失效时能及时切断电路，以将温度过高的气体放电管脱离电流，避免火灾产生。

具体方案如下：

一种具有热保护的气体放电管模块，包括气体放电管，还包括热脱扣组件，所述热脱扣组件和气体放电管在电性上串联，且所述热脱扣组件的热脱扣点直接贴合设置在所述气体放电管上。

进一步的，所述热脱扣组件包括脱扣电极和易熔合金，所述气体放电管的其中一个电极定义为第一电极，所述脱扣电极与所述气体放电管的所述第一电极通过易熔合金焊接并具有势能，所述脱扣电极通过所述势能产生远离所述气体放电管的所述电极的脱扣动作。

进一步的，还包括底座和外壳，所述气体放电管和脱扣电极均被定位安装于底座上，所述外壳罩设于底座上，且具有供脱扣电极进行脱扣动作的空间。

进一步的，所述脱扣电极是由金属材料制成的弹片，其一端为与外部电路连接的连接端，另一端为气体放电管的电极焊接固定的脱扣端，该脱扣端下压以具有势能并焊接于气体放电管的电极上。

进一步的，所述底座上具有一容置腔，以及位于该容置腔旁侧、且沿该容置腔轴向开设的一脱扣电极固定槽，所述气体放电管位于该容置腔内，且该气体放电管的第一电极延伸至容置腔上方，所述脱扣电极的连接端固定于该脱扣电极固定槽内，脱扣端下压焊接于第一电极上。

进一步的，所述底座在容置腔和脱扣电极固定槽之间还具有凸设于容置腔上方的凸起部，所述脱扣电极的中部沿该凸起部的外周面往容置腔方向弯折下压且作为支点。

进一步的，所述脱扣电极的靠近连接端的下部上具有至少一由脱扣电极的本体形成的第一弹性卡件，当该脱扣电极插入至所述脱扣电极固定槽内时，第一弹性卡件将该脱扣电极固定在该脱扣电极固定槽内。

本实用新型还提供了在上述方案的基础上增加用于指示失效的遥信输出功能，具体的，还包括遥信电极，所述遥信电极与气体放电管的所述第一电极电性连接。

进一步的，所述脱扣电极、所述气体放电管的所述第一电极以及遥信电极都通过易熔合金焊接固定在一起。

进一步的，还包括底座和罩设于底座上的外壳，所述底座上具有容纳气体放电管的容置腔，以及位于容置腔旁侧且沿容置腔径向开设的一遥信电极固定槽，所述遥信电极包括大致相互垂直设置的固定侧和焊接侧，所述固定侧能够侧推入至遥信电极固定槽内固定，且使焊接侧位于容置腔上方。

进一步的，所述底座在与遥信电极固定槽相对的另一侧上具有一高出于容置腔顶部的侧翼部，该侧翼部上具有沿容置腔径向开设的卡槽，当固定侧侧推入固定于遥信电极固定槽内时，焊接侧的自由端也随之侧推入至该卡槽内。

进一步的，所述遥信电极是由金属材料制成的弹片，其焊接侧上具有至少一由遥信电极的本体形成的第三弹性卡件，当该遥信电极固定于底座上时，所述第三弹性卡件与位于容置腔内的气体放电管的顶部相抵，而将该气体放电管卡紧于所述容置腔内。

本实用新型提供的具有热保护的气体放电管模块与现有技术相比较具有以下优点：本实用新型中的气体放电管模块将通过热脱扣来取代温度保险丝，以在气体放电管失效时能及时切断电路，以将温度过高的气体放电管脱离电流，避免火灾产生，相对于温度保险丝的方案，本实用新型提供的气体放电管模块具有更低的成本以及更紧凑的结构。

附图说明

图1示出了气体放电管模块的电路原理图。

图2示出了气体放电管模块的爆炸图。

图3示出了气体放电管模块的侧视图。

图4示出了气体放电管模块去除外壳后的示意图。

图5示出了脱扣电极采用拉簧来进行热脱扣的示意图。

图6示出了气体放电管模块未脱扣时的示意图。

图7示出了气体放电管模块脱扣后的示意图。

图8示出了脱扣电极的示意图。

图9示出了脱扣电极安装于底座上的示意图。

图10示出了遥信电极的示意图。

图11示出了遥信电极安装于底座上的示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1所示的，本实施例提供了一种具有热保护的气体放电管模块，其包括气体放电管和热脱扣组件，该热脱扣组件和气体放电管在电性上串联，且热脱扣组件的热脱扣点直接贴合设置在气体放电管上，以减小该气体放电管模块的体积，以及使气体放电管在失效时产生的高温能够更直接、快速的传导给热脱扣组件而进行热脱扣动作，以提高其灵敏度。

在本实施例中，上述的热脱扣组件包括脱扣电极和易熔合金，脱扣电极与气体放电管的其中一个电极通过易熔合金焊接固定，并且在焊接时使该脱扣电极具有势能，在气体放电管失效而产生的高温能够使易熔合金熔化，而该脱扣电极通过该势能产生远离气体放电管的电极的脱扣动作，以将气体放电管从电路中断开。这里所说的易熔合金通常是指熔点在300℃以下的金属及其合金，例如，由Bi、Sn、Pb、In等低熔点金属元素组成，当这些金属以不同比例化合时(二元、三元或四元合金)，可以得到熔点不同的合金。上述的热脱扣点为脱扣电极通过易熔合金焊接固定在气体放电管的其中一个电极焊接固定的焊接点。

参考图1，该气体放电管模块还包括有用于反馈失效的遥信输出功能的遥信电极，该遥信电极与气体放电管的焊接的电极电性连接，该遥信电极与脱扣电极即可作为遥信信号输出端。

上面仅针对该气体放电管模块进行了原理性的描述，下面结合具体的结构来进行详细的描述，而为了便于描述，以下将热脱扣组件和遥信电极一同进行描述。

参考图2-图7，该气体放电管模块包括了具有一容置腔10的底座1、具有第一电极20和第二电极21的气体放电管2、遥信电极3、脱扣电极4和外壳5。其中，外壳5罩设于底座1上而使得该气体放电管模块形成大致封闭的外形，仅露出气体放电管2的第二电极21、遥信电极3和脱扣电极4与外部电路连接的连接端。需明确的是，外壳5固定在底座1上后，其内部具有供脱扣电极4进行脱扣动作的脱扣空间。在本实施例中，底座1和外壳5均采用高阻燃、耐高温的材料制成，例如聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)及聚砜(PSF)等特种工程塑料，其在具有高阻燃、耐高温性能的同时还兼具高强度、抗震、抗跌落等优势。

气体放电管2定位安装于底座1的容置腔10内，在本实施例中，气体放电管2的第一电极20和第二电极21分别位于气体放电管2相对的两端上，容置腔10为与气体放电管2外形相匹配的开口腔，该容置腔10的底部具有供第二电极21穿出的通孔(图中视图方向不可见)。但并不限定于此结构的气体放电管，本领域技术人员可以根据不同应用场合和设计要求采用对应形状和结构气体放电管。

遥信电极3和脱扣电极4均固定在底座1上，并且脱扣电极4与遥信电极3、气体放电管2的第一电极20之间都采用易熔合金焊接在一起。当脱扣电极4与遥信电极3和气体放电管2的第一电极20焊接在一起时，该脱扣电极4蓄积有使该脱扣电极4与遥信电极3和气体放电管2的第一电极20脱离的势能。脱扣电极4蓄积的势能可以由导电材质的拉簧7等弹性件来实现热脱扣和导电(如图5所示)，或者该脱扣电极4为弹片，可以依靠自身弹力而脱开，在本实施例中优选采用该脱扣电极4为弹片(即簧片电极)的方案，以下在对此进行详细描述。

该气体放电管模块设置在电路中时，若该气体放电管2处于正常工作状态，参考图6，脱扣电极4通过易熔金属6焊接固定于遥信电极3和第一电极20上，此时该气体放电管2与外接电路处于导通状态。若当气体放电管2失效时，参考图7，气体放电管2持续拉弧产生的高温使得易熔合金熔化，脱扣电极4因蓄积的势能而与遥信电极3和气体放电管2的第一电极20脱离，从而使气体放电管2与电路断开，同时遥信电极3提供失效告警。

作为本实施例中脱扣电极的优选实施方式，在本实施例中的脱扣电极4是由金属材料制成的弹片，其中优选具有高弹性、高硬度和高导电率的铜合金材料制成，而且铜合金作为可焊金属，其也便于脱扣电极4的焊接，脱扣电极4具有短脱扣时间，灵敏度高，而且结构也更简单紧凑。该实施例相比于现有技术在制造成本上更具优势。

参考图8和图9，该脱扣电极4固定在底座1上并且其一端延伸至底座1外以作为与外部电路连接的连接端40，该脱扣电极4的另一端为与遥信电极3和气体放电管2的第一电极20焊接的脱扣端41，该脱扣端41在自由状态下比其与遥信电极3和气体放电管2的第一电极20焊接的固定的位置高，因此焊接时需把自然状态下的脱扣电极的脱扣端41下压至遥信电极3上而焊接固定，在下压的过程中该脱扣端41就蓄积了脱开的势能，在易熔合金熔化时，该脱扣端41可因自身弹性弹起，从而使电路及时断开。

在本实施例中，为了便于脱扣电极4的进行快捷且低成本的安装，底座1上具有位于容置腔10旁侧、且沿该容置腔10轴向开设的一脱扣电极固定槽11，该脱扣电极固定槽11的底部具有供脱扣电极4的连接端40伸出的通孔(图中视图方向不可见)，且连接端40为弹片主体之间的连接处具有阻挡弹片主体从底部通孔脱出的肩部42，而弹片主体的中部上具有由该弹片主体冲裁出的第一弹性卡件43，该第一弹性卡件43有且仅有一端连接于弹片主体上，在该脱扣电极4插入至该脱扣电极固定槽11内时，第一弹性卡件43会卡在脱扣电极固定槽11内而将该脱扣电极4固定在脱扣电极固定槽11内。

在本实施例中，在容置腔10和脱扣电极固定槽11之间还具有往上凸设于容置腔10上方的凸起部12，脱扣电极4的弹片主体上部从脱扣电极固定槽11伸出的后沿该凸起部12的外周面往容置腔10方向弯折，以便于脱扣电极4的弯折以及作为脱扣时的支点，并且使该脱扣电极4的脱扣端41与遥信电极3和气体放电管2的第一电极20焊接固定后，能够蓄积更多的势能，在当气体放电管2持续拉弧产生的高温使易熔合金熔化时，脱扣电极4的脱扣端41能够更快的进行脱扣动作，并且与原焊接处具有更大的安全距离，以确保气体放电管2与电路断开，以避免脱扣电极4因金属疲劳而导致脱扣失败。

作为本实施例中遥信电极的优选实施方式，参考图10和图11，本实施例中的遥信电极3是由金属材料制成的L形弹片，其包括大致相互垂直设置的固定侧30和焊接侧31。其中底座1在容置腔10的旁侧上开设有一沿容置腔10径向开设的一遥信电极固定槽13，该固定槽13在容置腔10的轴向两侧上为通槽，在径向上为有底的凹槽，因此L形的遥信电极3能够侧推入至遥信电极固定槽13内。遥信电极3的固定侧30上具有由该固定侧30的弹片主体冲裁出的第二弹性卡件301，该第二弹性卡件301有且仅有一端连接于固定侧30上，在该固定侧30侧推入至该遥信电极固定槽13内时，第二弹性卡件301会卡在遥信电极固定槽13内而将该遥信电极3的固定侧30固定在遥信电极固定槽13内，同时固定侧30的自由端位于底座1外部以作为该遥信电极3与外部电路连接的连接端。

优选的，在容置腔10与遥信电极固定槽13相对的另一旁侧上，具有一高出于容置腔10顶部的侧翼部14，该侧翼部上具有沿容置腔10径向开设的卡槽140，当遥信电极3的固定侧30侧推入固定于遥信电极固定槽13内时，遥信电极3的焊接侧31的自由端也随之侧推入至该卡槽140内，以实现焊接侧31的相对固定。

本实施例中遥信电极采用上述优选实施方式进行安装，这样可以大大降低安装难度和节约制造成本。

在本实施例中，遥信电极3的焊接侧31上也具有由该焊接侧31的弹片主体冲裁出的第三弹性卡件311，该第三弹性卡件311有且仅有一端连接于焊接侧31上，在该遥信电极3固定于底座1上时，该焊接侧31位于容置腔10的上方，且焊接侧31上的第三弹性卡件311与位于容置腔10内的气体放电管2的顶部相抵，以将该气体放电管2卡紧。该第三弹性卡件311在气体放电管2的高度偏公差上限及下限时均可卡紧气体放电管，以避免气体放电管2以制造公差而导致的松动。这样，气体放电管2与底座1的容置腔10就无需采用其他固定手段(如点胶等)进行固定，直接借助遥信电极3的下压力进行压紧，进一步节约制造成本。

作为本实施例中遥信电极、脱扣电极和第一电极之间焊接的优选实施方式，参考图4、图8和图10，遥信电极3的焊接侧31具有避让气体放电管2的第一电极20的第一让位缺口312，当该遥信电极3固定在底座1上时，气体放电管2的第一电极20位于该第一让位缺口312内。相应的，脱扣电极4的脱扣端41上具有平贴于遥信电极3的焊接侧31上的焊接部410，该焊接部410上具有避让气体放电管2的第一电极20的第二让位缺口411，当该脱扣电极4固定在底座1时，气体放电管2的第一电极20位于该第二让位缺口411内。因此在将脱扣电极4的焊接部410焊接在遥信电极3的焊接侧31上时，可以同时完成脱扣电极4与气体放电管2的第一电极20之间的焊接，以及同时完成遥信电极3与气体放电管2的第一电极20之间的焊接，以降低制造难度。

作为本实施例中底座和外壳之间装配的优选实施方式，参考图2，外壳5和底座1之间卡扣连接固定。具体的，本实施例中，底座1的侧面都设置有多个卡扣部15，外壳5上具有与该卡扣部15相匹配设置卡口50，以使该外壳5可以直接固定在底座1上，以便于该外壳5的安装。

补充说明的是，本实施例中的气体放电管模块是兼具有热保护功能和遥信指示功能的，在一些无需遥信指示功能应用场合下，可以不具有本实施例中的遥信电极3以及底座1上也无需开设的遥信电极固定槽13等相关结构和元件。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种具有热保护的气体放电管模块，包括气体放电管，其特征在于：还包括热脱扣组件，所述热脱扣组件和气体放电管在电性上串联，且所述热脱扣组件的热脱扣点直接贴合设置在所述气体放电管上。

2.根据权利要求1所述的气体放电管模块，其特征在于：所述热脱扣组件包括脱扣电极和易熔合金，所述气体放电管的其中一个电极定义为第一电极，所述脱扣电极与所述气体放电管的所述第一电极通过易熔合金焊接并具有势能，所述脱扣电极通过所述势能产生远离所述气体放电管的所述电极的脱扣动作。

3.根据权利要求2所述的气体放电管模块，其特征在于：还包括底座和外壳，所述气体放电管和脱扣电极均被定位安装于底座上，所述外壳罩设于底座上，且具有供脱扣电极进行脱扣动作的空间。

4.根据权利要求3所述的气体放电管模块，其特征在于：所述脱扣电极是由金属材料制成的弹片，其一端为与外部电路连接的连接端，另一端为气体放电管的电极焊接固定的脱扣端，该脱扣端下压以具有势能并焊接于气体放电管的电极上。

5.根据权利要求4所述的气体放电管模块，其特征在于：所述底座上具有一容置腔，以及位于该容置腔旁侧、且沿该容置腔轴向开设的一脱扣电极固定槽，所述气体放电管位于该容置腔内，且该气体放电管的第一电极延伸至容置腔上方，所述脱扣电极的连接端固定于该脱扣电极固定槽内，脱扣端下压焊接于第一电极上。

6.根据权利要求5所述的气体放电管模块，其特征在于：所述底座在容置腔和脱扣电极固定槽之间还具有凸设于容置腔上方的凸起部，所述脱扣电极的中部沿该凸起部的外周面往容置腔方向弯折下压且作为支点。

7.根据权利要求5所述的气体放电管模块，其特征在于：所述脱扣电极的靠近连接端的下部上具有至少一由脱扣电极的本体形成的第一弹性卡件，当该脱扣电极插入至所述脱扣电极固定槽内时，第一弹性卡件将该脱扣电极固定在该脱扣电极固定槽内。

8.根据权利要求2所述的气体放电管模块，其特征在于：还包括遥信电极，所述遥信电极与气体放电管的所述第一电极电性连接。

9.根据权利要求8所述的气体放电管模块，其特征在于：所述脱扣电极、所述气体放电管的所述第一电极以及遥信电极都通过易熔合金焊接固定在一起。

10.根据权利要求8所述的气体放电管模块，其特征在于：还包括底座和罩设于底座上的外壳，所述底座上具有容纳气体放电管的容置腔，以及位于容置腔旁侧且沿容置腔径向开设的一遥信电极固定槽，所述遥信电极包括大致相互垂直设置的固定侧和焊接侧，所述固定侧能够侧推入至遥信电极固定槽内固定，且使焊接侧位于容置腔上方。

11.根据权利要求10所述的气体放电管模块，其特征在于：所述底座在与遥信电极固定槽相对的另一侧上具有一高出于容置腔顶部的侧翼部，该侧翼部上具有沿容置腔径向开设的卡槽，当固定侧侧推入固定于遥信电极固定槽内时，焊接侧的自由端也随之侧推入至该卡槽内。

12.根据权利要求10所述的气体放电管模块，其特征在于：所述遥信电极是由金属材料制成的弹片，其焊接侧上具有至少一由遥信电极的本体形成的第三弹性卡件，当该遥信电极固定于底座上时，所述第三弹性卡件与位于容置腔内的气体放电管的顶部相抵，而将该气体放电管卡紧于所述容置腔内。

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