CN212137283U - 一种保安单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种保安单元，包括外线端、内线端、接地端和信号端、熔断体、过电压保护元件和告警装置，由熔断体、过电压保护元件连接外线端、内线端构成保安单元的主回路；在接地端与信号端之间串联有常开告警开关和告警元件构成的告警装置，该告警开关与熔断体为分立的非联动结构，常开告警开关响应阈值低于熔断体的响应阈值，常开告警开关保持告警信号端与接地端断开，当过电压保护元件过热时，由所述熔断体熔断切断主回路，并触发常开告警开关闭合，使所述信号端通过告警元件与接地端导通。本实用新型常开告警开关与熔断体，无联动特性，可根据材料种类及对应熔点分别设定响应阈值，保证异常状态下常开告警开关闭合告警早于熔断体切断主回路。

Description

一种保安单元

技术领域

本实用新型提供一种保安单元，涉及电路保护装置，尤其是应用于通信设备领域的一种电路保护装置。

背景技术

保安单元是在通信领域安装在交换机总配线架（MDF）保安接线排上的电路保护装置，为防止人身和设备受过电压、过电流伤害的安防装置。在整体线路中处于外线（电话线）和内线（交换机）之间，其中外线处于室外较为复杂的线缆环境中，经常会发生老化并与交流电力线搭接的情况，而保安单元肩负着保护通信设备免遭过电压、过电流损坏的重任。

现有的保安单元的电路原理图如图1所示，a、b为保安单元外线端，a＇、b＇为保安单元内线端，S为保安单元告警信号端，GND为保安单元地端，过流保护元件R1和R2为正温度系数热敏电阻（PTC），可以是陶瓷材料或有机高分子材料的热敏电阻。过压保护元件GDT1、GDT2为气体放电管，当然也可以是半导体放电管，在220VAC时击穿。K1和K2为常闭的主路开关，K3为常开的告警开关，与K1、K2联动。H为产生告警信号的发光二极管，当然告警信号端S还可以连接其他具有可声光报警的器件。

在该电路原理图的基础上，目前传统保安单元主要采用双金属片开关或机械触点式开关作为常闭主路开关，如申请号200910239659.1涉及一种保安单元,包括壳体,设置在壳体上的内线端、外线端和接地端,以及位于壳体内的连接内线端和外线端的常闭主路开关,常闭主路开关至少包括一低熔点合金块和一传热片,低熔点合金块焊接在传热片的第一端,传热片的第二端紧贴所述放电管设置,常闭主路开关还包括至少一活动块,以及具有预变形的弹性元件,活动块在低熔点合金块的牵制下使弹性元件保持预变形,活动块在低熔点合金块熔化时失去牵制并在弹性元件恢复形变的作用力的带动下断开常闭主路开关。但应用中发现存在下述4种缺陷：1、主回路开关为机械触点搭接式，其接触电阻直接串入通讯主回路，接触状况和电容电感效应会影响通讯线路的传输，同时，在标准要求通过的浪涌测试条件下，极易因接触电阻不稳定或较大产生触点熔焊的现象，导致主回路无法断开，有很大的安全风险；2、结构较复杂，包含机械结构如弹性元件、传热块、预形变活动块、搭接式金属片开关等，导致实际应用中易出现不稳定，且生产加工不易；3、合金块受条件限制通常为低温合金，即熔点在50℃-100℃范围内，无法在高温环境下工作；4、导热距离长，响应慢，甚至在大泄放电流情况下放电管可能在主回路关断前开路失效，放电管不再发热导致主回路不关断并使后端设备直接承受异常高压而损坏。另外，

申请号200610061526.6提供了一种保安单元,包括串接在外线端与内线端之间的过流保护元件,位于外线端与接地端之间、与所述过流保护元件并联的过压保护元件,以及与告警信号端连接的告警元件,所述保安单元还包括一个与接地端连接,位于过压保护元件以及告警元件之间的告警开路单开关;所述告警开路单开关保持所述过压保护元件与接地端闭合,所述告警信号端与接地端断开,当所述过压保护元件持续放电发热时,所述告警开路单开关切断所述过压保护元件与接地端的连接,并连通所述告警信号端与接地端。本发明在支路设置告警开路单开关,开关的接触电阻不影响通讯主回路,在有害电压搭接消除或保安单元误动作后,主路恢复通畅,用户的通讯不被中断。

该设计取消了主回路开关，采用悬浮保护的方式在支路设置告警开路单开关，开关的接触电阻不影响通讯主回路，但该设计依然无法避免除问题点1以外的问题，且新增了一些问题，如：1、过电压保护元件过热触发告警开路单开关，将切断所述过压保护元件与接地端的连接，此时过电压保护元件失去作用，将呈现高阻的PTC在异常未解除、GDT不响应情况下将承受高压且持续发热，甚至导致燃烧；2、告警开路单开关使用双金属片，成本较高，且异常解除后将复位，主路通讯恢复正常的同时也将解除告警，不利于维修人员寻找并解除线路隐患。

发明内容

为了解决以上技术问题，本实用新型目的在于提供一种保安单元。

本实用新型目的通过下述技术方案实现：一种保安单元，包括外线端、内线端、接地端和信号端、熔断体、过电压保护元件和告警装置，由熔断体、过电压保护元件连接外线端、内线端构成保安单元的主回路，所述熔断体与过电压保护元件紧靠放置；在接地端与信号端之间串联有常开告警开关和告警元件构成的告警装置，该常开告警开关与熔断体为分立的非联动结构，常开告警开关响应阈值低于熔断体的响应阈值，常开告警开关保持告警信号端与接地端断开，当所述过电压保护元件过热时，由所述熔断体熔断切断主回路，并触发常开告警开关闭合，使所述信号端通过告警元件与接地端导通。

本实用新型的常开告警开关与熔断体为简单的非联动结构，所述常开告警开关保持告警信号端与接地端断开，当所述的过电压保护元件过热时，所述熔断体熔断切断主回路，并触发常开告警开关闭合，使所述信号端通过告警元件与接地端导通，可保证异常状态下常开告警开关闭合告警早于熔断体切断主回路。所述熔断体与所述放电管紧靠放置，可以提高响应速度。

在上述方案基础上，所述的过电压保护元件为三电极开路失效型气体放电管，由一个三电极开路失效型气体放电管和熔断体一、二组成保安单元基本结构，所述的熔断体一、二的第一端分别与外线接口端a、外线接口端b电连接，熔断体一、二的第二端分别与放电管的电极一、三电连接，内线接口端a’、b’分别与放电管的电极一、三电连接，放电管电极二连接接地端GND，构成保安单元的主回路；

在接地端GND与信号端S之间串联有常开告警开关和告警元件构成的告警装置，所述的常开告警开关与熔断体一、二为分立的非联动结构，常开告警开关响应阈值低于熔断体一、二的响应阈值，常开告警开关保持告警信号端与接地端断开，当所述过电压保护元件过热时，由所述熔断体熔断切断主回路，并触发常开告警开关闭合，使所述信号端S通过告警元件与接地端导通。

熔断体可与放电管配合，通过放电管泄放电流而过电流熔断，或者，通过放电管产生的高温而过温熔断，体现为较高的工作温度和更快的响应速度，以及其多重保护特性。

在上述方案基础上，所述放电管也可选用两个两电极开路失效型气体放电管代替三电极开路失效型气体放电管。

进一步的，本实用新型所述熔断体为熔点在150℃-400℃的高温合金熔断体，有较高的熔点和导电率，所述高温合金熔断体在保安单元内通过过流或过温安全熔断。体现为较强的耐电流耐电压能力以及较小的尺寸和体积。以适应更高的工作环境要求。

更进一步的，所述高温合金熔断体的第二端与内线端之间串联有过流保护元件，使放电管的电极一、三分别经过流保护元件与内线接口端a’、b’电连接。

所述的过流保护元件包括但不限于正温度系数热敏电阻，优选的，为贴片式PTC热敏电阻一、二，使整体结构更简单。

优选的，所述告警元件为发光二极管。

本实用新型的工作原理是：常开告警开关与熔断体为分立部件，无联动特性，但可根据其材料种类及对应熔点分别设定响应阈值，常开告警开关响应阈值低于熔断体响应阈值，保证异常状态下常开告警开关闭合告警早于熔断体切断主回路，避免极限情况下主回路断开却未告警，不利于维修人员寻找更换。

在上述方案基础上，所述熔断体一、二与三电极开路失效型气体放电管放电管可以选用贴片式元件，可以通过表面贴装工艺实现加工，加工工艺简单。

在上述方案基础上，所述常开告警开关可以优选的选用弹性元件与绝缘膜组合实现，蓄力的弹性元件触点与放电管接地电极间夹持绝缘膜，当放电管温度达到常开告警开关响应阈值即绝缘膜熔点时，绝缘膜熔化，弹性元件回弹，触点与放电管接地电极连通，形成常开告警开关闭合。

本实用新型一种保安单元通过下述制备方法得到：上述的各组件装配在带连接线路的装配板上，该装配板的一侧设置为接线端部，另一侧设置为装配部，在接线端部正面有外线接口端a、外线接口端b，位置纵向相对，头部为接地端GND；在装配板底面接线端部一侧，内线接口端a’与外线接口端a位置对应，内线接口端b’与外线接口端b位置对应，信号端S与接地端GND位置对应；在装配板正面的装配部，熔断体一、二F1、F2靠紧三电极开路失效型气体放电管GDT的二侧，熔断体一F1两端分别连接外线接口端a与三电极开路失效型气体放电管GDT的电极一，熔断体二F2两端分别连接外线接口端b与三电极开路失效型气体放电管GDT的电极三；过流保护元件PTC热敏电阻一、二R1、R2分别装配在熔断体一、二F1、F2的外侧，其中，所述的PTC热敏电阻一R1电连接在内线接口端a’与该放电管的电极一之间，所述的PTC热敏电阻二R2电连接在内线接口端b’与该放电管的电极三之间；构成保安单元的主回路中熔断体一、二F1、F2作为熔断式开关；

告警元件H装配在尾部，保安单元的外侧，使告警信号易被发现，告警元件H与常开告警开关K1串联组成的告警装置设在接地端GND与信号端S之间，与主回路分立不联动，且常开告警开关K1响应阈值低于熔断体一、二F1、F2的响应阈值。

具体的，常开告警开关K1选用带触点的弹性元件与可熔性的绝缘膜，绝缘膜铺设在连接接地端GND的三电极开路失效型气体放电管GDT的电极二上，弹性元件插在装配板上，触点抵顶绝缘膜。

本实用新型优越性在于：采用主回路开关与告警装置分立的设计，即常开告警开关与熔断体，无联动特性，阈值可针对不同使用场景分立调控，可根据材料种类及对应熔点分别设定响应阈值，适应性强，保证异常状态下常开告警开关闭合告警早于熔断体切断主回路；组件导热距离短，导热效率高，响应速度快；使用高温合金熔断体代替机械触点式开关在保安单元整体性能上体现为更高的工作温度及可靠性，且避免了接触电阻影响主通讯回路；结构简单，多采用贴片式元件，且在实现相同功能的情况下取缔了现有联动式保安单元复杂的联动结构，加工组装方便，可有效降低降低成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1：现有技术中保安单元的电路原理图；

图2：本实用新型保安单元的电路原理图；

图3：实施例1保安单元结构示意图；

图4：常开告警开关K1结构示意图；

图5：本实用新型实施例保安单元底面结构示意图；

图中标号说明：

GDT——三电极开路失效型气体放电管；

1、2、3——电极一、二、三；

F1、F2——熔断体一、二；

K1——常开告警开关；

4——弹性元件；5——绝缘膜；

H——告警元件；

6——装配板。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种保安单元，如图2本实用新型保安单元的电路原理图、图3本实用新型实施例保安单元结构示意图和图5本实用新型实施例保安单元底面结构示意图所示，包括外线接口端a、外线接口端b、内线接口端a’、b’、接地端GND和信号端S、熔断体一、二F1、F2、过电压保护元件和告警装置，其中，

过电压保护元件为三电极开路失效型气体放电管GDT，由一个三电极开路失效型气体放电管GDT和熔断体一、二F1、F2组成保安单元基本结构；

所述的熔断体一、二F1、F2为两个高温合金熔断体，靠紧三电极开路失效型气体放电管GDT，熔断体一、二F1、F2的第一端分别与外线接口端a、外线接口端b电连接，熔断体一、二F1、F2的第二端分别与三电极开路失效型气体放电管GDT的电极一、三1、3电连接，内线接口端a’、b’分别经PTC热敏电阻一、二R1、R2与该放电管的电极一、三1、3电连接，电极二2连接接地端GND；

在接地端GND与信号端S之间串联有常开告警开关K1和告警元件H发光二极管构成的告警装置，当然，告警信号端还可以连接其他具有可声光报警的器件；

该常开告警开关K1与熔断体一、二F1、F2为分立的非联动结构，常开告警开关K1响应阈值低于熔断体一、二F1、F2的响应阈值，常开告警开关K1保持告警信号端S与接地端GND断开，当三电极开路失效型气体放电管GDT过热时，由所述熔断体一、二F1、F2熔断切断主回路，并触发常开告警开关K1闭合，使所述信号端S通过告警元件H与接地端GND导通。

本实施例中，熔断体一、二F1、F2为熔点在150℃-400℃的高温合金熔断体，为片状结构，按下述步骤装配：

在带连接线路的长条装配板6上，如图3所示，设置为一侧是接线端部，另一侧为装配部，在接线端部正面有外线接口端a、外线接口端b在同侧，位置纵向相对，头部为接地端GND；如图5所示，在装配板6底面接线端部一侧，与外线接口端a对应的内线接口端a’，与外线接口端b对应的内线接口端b’，与接地端GND对应处为信号端S；

在装配板6正面的装配部，如图2和3所示：

熔断体一、二F1、F2靠紧三电极开路失效型气体放电管GDT的二侧，熔断体一F1两端分别连接外线接口端a与三电极开路失效型气体放电管GDT的电极一1，熔断体二F2两端分别连接外线接口端b与三电极开路失效型气体放电管GDT的电极三3；

过流保护元件PTC热敏电阻一、二R1、R2分别装配在熔断体一、二F1、F2的外侧，其中，所述的PTC热敏电阻一R1电连接在内线接口端a’与该放电管的电极一1之间，所述的PTC热敏电阻二R2电连接在内线接口端b’与该放电管的电极三3之间。

所述熔断体一、二F1、F2在保安单元中可以通过三电极开路失效型气体放电管GDT泄放电流产生的过电流熔断，也可以通过三电极开路失效型气体放电管GDT发热产生的高温环境熔断，结构布局方面，熔断体一、二F1、F2分别与所述三电极开路失效型气体放电管GDT的电极一、三1、3紧靠放置，体现为更高的传热效率与更快的响应速度。

如图4所示，本实施例常开告警开关K1选用弹性元件4与可熔性的绝缘膜5组合，绝缘膜5铺设在连接接地端GND的三电极开路失效型气体放电管GDT的电极二2上，弹性元件4插在装配板6上，触点抵顶绝缘膜5。使蓄力的弹性元件4触点与连接接地端GND的三电极开路失效型气体放电管GDT电极二2之间夹持着绝缘膜5，当三电极开路失效型气体放电管GDT的温度达到常开告警开关K1响应阈值，即达到绝缘膜5的熔点时，绝缘膜5熔化，弹性元件4回弹，其触点与三电极开路失效型气体放电管GDT的电极二2连通，常开告警开关K1闭合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种保安单元，包括外线端、内线端、接地端和信号端、熔断体、过电压保护元件和告警装置，其特征在于，由熔断体、过电压保护元件连接外线端、内线端构成保安单元的主回路，在接地端与信号端之间串联有常开告警开关和告警元件构成的告警装置，该常开告警开关与熔断体为分立的非联动结构，常开告警开关响应阈值低于熔断体的响应阈值，常开告警开关保持告警信号端与接地端断开，当所述过电压保护元件过热时，由所述熔断体熔断切断主回路，并触发常开告警开关闭合，使所述信号端通过告警元件与接地端导通。

2.如权利要求1所述的保安单元，其特征在于，所述的过电压保护元件为三电极开路失效型气体放电管（GDT），由一个三电极开路失效型气体放电管（GDT）和熔断体一、二（F1、F2）组成保安单元基本结构，所述的熔断体一、二的第一端分别与外线接口端a、外线接口端b电连接，熔断体一、二（F1、F2）的第二端分别与放电管的电极一、三（1、3）电连接，内线接口端a’、b’分别与放电管的电极一、三（1、3）电连接，放电管电极二（2）连接接地端GND；

在接地端GND与信号端S之间串联有常开告警开关（K1）和告警元件（H）构成的告警装置，所述的常开告警开关（K1）与熔断体一、二（F1、F2）为分立的非联动结构，常开告警开关（K1）响应阈值低于熔断体一、二（F1、F2）的响应阈值，常开告警开关（K1）保持告警信号端与接地端断开，当所述过电压保护元件过热时，由所述熔断体熔断切断主回路，并触发常开告警开关（K1）闭合，使所述信号端S通过告警元件（H）与接地端导通。

3.根据权利要求1或2所述的保安单元，其特征在于，所述熔断体为熔点在150℃-400℃的高温合金熔断体，所述高温合金熔断体在保安单元内通过过流或过温安全熔断。

4.根据权利要求3所述的保安单元，其特征在于，所述高温合金熔断体的第二端与内线端之间串联有过流保护元件，使放电管的电极一、三（1、3）分别经过流保护元件与内线接口端a’、b’电连接。

5.根据权利要求4所述的保安单元，其特征在于，所述的过流保护元件为PTC热敏电阻一、二（R1、R2）。

6.如权利要求1或2所述的保安单元，其特征在于，所述告警元件为发光二极管。

7.根据权利要求2所述的保安单元，其特征在于，所述三电极开路失效型气体放电管由两个二电极开路失效型气体放电管代替。

8.根据权利要求2所述的一种保安单元，其特征在于，所述熔断体一、二和三电极开路失效型气体放电管为贴片式元件。

9.根据权利要求1或2所述的保安单元，其特征在于，所述常开告警开关选用弹性元件与绝缘膜组合结构，蓄力的弹性元件触点与放电管接地电极间夹持绝缘膜，当放电管温度达到常开告警开关响应阈值，即达到绝缘膜的熔点时，绝缘膜熔化，弹性元件回弹，触点与放电管接地电极连通，形成常开告警开关闭合。

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