ES2245979T3 - Proteccion contra sobretensiones. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo (400) para su empleo con una oblea de varistor (410), del tipo que tiene primeras y segundas superficies de oblea opuestas y sustancialmente planas, para proporcionar protección contra sobretensiones, comprendiendo dicho dispositivo: a) un alojamiento (420) que define una cavidad (421) en su interior y que tiene una abertura comunicada con dicha cavidad, incluyendo dicho alojamiento una pared lateral (424); y una pared de fondo (422) que incluye una primera superficie de contacto eléctrico sustancialmente plana (422A) y una superficie rebajada adyacente (422B), definiendo dicha primera superficie de contacto eléctrico una plataforma elevada respecto a dicha superficie rebajada; y b) una pieza de electrodo (430) que incluye una segunda superficie de contacto eléctrico sustancialmente plana opuesta a dicha primera superficie de contacto y colocada en el interior de dicha cavidad, extendiéndose una porción de dicho electrodo hacia el exterior de dicha cavidad y a través de dicha abertura; c) en el que dicho alojamiento y dicha pieza de electrodo se pueden disponer y configurar relativamente para recibir una oblea en el interior de dicha cavidad, de manera que dicha oblea esté colocada entre dichas primera y segunda superficies de contacto eléctrico, acoplándose dicha primera y segunda superficie de contacto eléctrico a dicha primera y segunda superficie de oblea, respectivamente, y de manera que la oblea no se acoplara a dicha superficie rebajada.

Description

Protección contra sobretensiones.

La presente invención se refiere a dispositivos de protección contra sobretensiones transitorias y, más concretamente, aunque no exclusivamente, a un aparato para su empleo con una oblea de material de varistor, para proporcionar protección contra sobretensiones.

Con frecuencia, se aplica excesiva tensión a través de las líneas de suministro que suministran electricidad a las viviendas y a las instalaciones comerciales e institucionales. Tales excesos de tensión o picos de tensión se pueden deber, por ejemplo, a rayos. Las sobretensiones transitorias resultan especialmente preocupantes en centros de distribución de telecomunicaciones, hospitales y otras instalaciones en las que la avería de los equipos por sobretensiones transitorias, y el consiguiente período de inactividad, pueden resultar muy costosos.

Normalmente, se emplean uno o más varistores (es decir, resistores sensibles a la tensión) para proteger una instalación contra sobretensiones transitorias. Generalmente, el varistor se conecta directamente a través de una entrada de CA y en paralelo con el circuito protegido. El varistor tiene una tensión de bloqueo determinada, de manera que el varistor, sensible a los aumentos de tensión por encima de una tensión predeterminada, forma un circuito de derivación de baja resistencia para la corriente de sobretensión que reduce la posibilidad de avería de las piezas sensibles. Normalmente, se puede proporcionar un fusible en el circuito de protección y este fusible se puede fundir o debilitar debido al cortocircuito creado por el circuito de derivación.

Se han construido varistores según diversos diseños para distintas aplicaciones. Para aplicaciones de alta exigencia (por ejemplo, con una capacidad de corriente de sobretensión transitoria que oscila entre aproximadamente 60 y 100 kA), como la protección de instalaciones de telecomunicaciones, se emplean frecuentemente varistores en bloque. Un varistor en bloque incluye normalmente un elemento de varistor con forma de disco que se inserta en un alojamiento de plástico. El disco del varistor se forma mediante el moldeo a presión de un óxido metálico, como el óxido de cinc u otro material apropiado, como el carburo de silicio. Mediante pulverización por llama, se aplica cobre, u otro material conductor de la electricidad, sobre las superficies opuestas del disco. Se adhieren electrodos con forma de anillo a las superficies opuestas revestidas y el conjunto de disco y electrodo se introduce en el interior del alojamiento de plástico. Entre los ejemplos de tales varistores en bloque se incluyen el producto número SIOV-B860K250, que se puede obtener de Siemens Matsushita Components GMBH & Co. KG y el producto número V271BA60, que se puede obtener de Harris Corporation.

El documento US 4015228 proporciona un absorbedor de sobretensiones transitorias con un varistor de óxido metálico encerrado en un envolvente aislante por terminales eléctricas superior e inferior y con una barra de conducción que se extiende hacia abajo y que está conectada eléctricamente al terminal inferior y conectada térmicamente al varistor.

Otro diseño del varistor incluye un disco de varistor de alta energía encajado en una envoltura de diodo para disco. La envoltura de diodo tiene placas opuestas de electrodos y el disco del varistor está colocado entre ellas. Uno de los electrodos, o ambos, incluye una pieza de resorte colocada entre la placa de electrodo y el disco del varistor para mantener el disco del varistor en su sitio. La pieza o piezas de resorte sólo proporcionan una relativamente pequeña área de contacto con el disco del varistor.

En funcionamiento, las construcciones de varistores descritas anteriormente no presentan un rendimiento adecuado. Con frecuencia, los varistores se sobrecalientan y prenden fuego. El sobrecalentamiento puede producir que los electrodos se separen del disco del varistor, lo que produce la formación de un arco eléctrico y aumenta el riesgo de incendio. Puede existir una tendencia a que se produzcan picaduras en el disco del varistor, lo que a su vez produce que el varistor funcione fuera del intervalo establecido. Cuando se producen impulsos de alta corriente, los discos de los varistores de la técnica anterior pueden agrietarse debido al efecto piezoeléctrico, disminuyendo, con ello, el rendimiento. El mal funcionamiento de estos varistores ha dado lugar a nuevos reglamentos gubernamentales sobre especificaciones de rendimiento mínimo. Para los fabricantes de varistores estos nuevos reglamentos han resultado difíciles de
cumplir.

Es un objeto de las formas de realización de la presente invención mitigar, al menos en parte, los problemas anteriormente mencionados.

Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un dispositivo para su empleo con una oblea de varistor del tipo que tiene primeras y segundas superficies de oblea opuestas y sustancialmente planas, para proporcionar protección contra sobretensiones, comprendiendo dicho dispositivo:

a)

un alojamiento que define una cavidad en su interior y que tiene una abertura comunicada con dicha cavidad, incluyendo dicho alojamiento una pared lateral; y

una pared de fondo que incluye una primera superficie de contacto eléctrico sustancialmente plana y una superficie rebajada adyacente, definiendo dicha primera superficie de contacto eléctrico una plataforma elevada respecto a dicha superficie rebajada; y

b)

una pieza de electrodo que incluye una segunda superficie de contacto eléctrico sustancialmente plana, opuesta a dicha primera superficie de contacto y colocada en el interior de dicha cavidad, extendiéndose una porción de dicho electrodo hacia el exterior de dicha cavidad y a través de dicha abertura;

c)

en el que dicho alojamiento y dicha pieza de electrodo se pueden disponer y configurar relativamente para recibir una oblea en el interior de dicha cavidad, de manera que dicha oblea esté colocada entre dichas primera y segunda superficies de contacto eléctrico, acoplándose dichas superficies de contacto eléctrico primera y segunda a dichas superficies de oblea primera y segunda, respectivamente, y de manera que la oblea no se acoplara a dicha superficie rebajada.

Preferentemente, dicha superficie rebajada rodea sustancialmente por completo dicha segunda superficie de contacto eléctrico.

Convenientemente, el dispositivo comprende, además, la oblea de varistor colocada en el alojamiento entre las superficies de contacto eléctrico primera y segunda.

Ventajosamente, dicha pieza de electrodo incluye un eje que se extiende hacia el exterior de dicha cavidad y a través de dicha abertura, incluyendo dicho eje una ranura circunferencial del eje conformada en el mismo, y dicho dispositivo incluye además:

a)

una pieza de cierre interpuesta entre dicha segunda superficie de contacto eléctrico y dicha abertura, teniendo dicha pieza de cierre un orificio definido en la misma; y

b)

una junta tórica resiliente colocada en dicha ranura del eje;

c)

en la que dicho eje se extiende a través de dicha abertura, dicha junta tórica está colocada en dicho orificio y dicha junta tórica se coloca para proporcionar una junta hermética entre dicho eje y dicha pieza de cierre.

Preferentemente, la junta tórica se comprime.

Convenientemente, la junta tórica está formada por un material elastomérico.

Ventajosamente, la pieza de cierre incluye una pieza de aislamiento eléctrico.

Preferentemente, la pieza de cierre incluye una tapa final.

Convenientemente, el dispositivo comprende, además:

a)

una pieza de cierre interpuesta entre dicha segunda superficie de contacto eléctrico y dicha abertura, teniendo dicha pieza de cierre una ranura periférica conformada en la misma; y

b)

una junta tórica colocada en dicha ranura periférica;

c)

en el que dicha junta tórica se coloca para proporcionar una junta hermética entre dicha pieza de cierre y dicha pared lateral de dicho alojamiento.

Ventajosamente, la pieza de cierre incluye una pieza de aislamiento eléctrico.

Preferentemente, el dispositivo incluye, además, una tapa final colocada en dicha abertura adyacente a dicha pieza aislante.

Convenientemente, la ranura incluye una pared extendida radialmente y una pared extendida axialmente y dicha junta tórica se acopla a dicha pared extendida radialmente, a dicha pared extendida axialmente, a dicha pared lateral y a dicha tapa
final.

Ventajosamente, el dispositivo comprende, además:

a)

una tapa final, colocada en dicha abertura; y

b)

una abrazadera colocada para limitar el desplazamiento entre dicha tapa final y dicho alojamiento, en la que dicha abrazadera tiene forma de anillo truncado e incluye:

un par de porciones finales opuestas;

una abertura definida en cada una de dichas porciones finales opuestas; y

material de carga colocado en cada una de dichas aberturas.

Preferentemente, el dispositivo comprende, además:

a)

una tapa final colocada en dicha abertura; y

b)

una abrazadera colocada para limitar el desplazamiento entre dicha tapa final y dicho alojamiento, en la que dicha abrazadera tiene forma de anillo truncado e incluye:

un par de porciones finales opuestas; y

un par de entrantes abiertos, estando conformado cada uno de dichos entrantes abiertos en cada una de dichas porciones finales y estando generalmente opuesto a la otra de dichas porciones finales
opuestas.

Convenientemente, el dispositivo comprende, además:

a)

una tapa final colocada en dicha abertura; y

b)

una abrazadera colocada para limitar el desplazamiento entre dicha tapa final y dicho alojamiento, en la que dicha abrazadera tiene forma de anillo truncado e incluye un par de porciones finales opuestas, en la que cada una de dichas porciones finales carece de aberturas.

Ventajosamente, el dispositivo comprende, además:

a)

arandelas Belleville primera y segunda, que comprimen al menos una de dichas superficies de contacto primera y segunda contra la otra, estando cada una de dichas arandelas ahusada a lo largo de un eje de la misma;

b)

en el que dichas arandelas Belleville primera y segunda están alineadas axialmente y orientadas en sentido contrario.

Según un segundo aspecto de la presente invención, definido por las características de la reivindicación 22, se proporciona un procedimiento para instalar una abrazadera con forma de anillo truncado en un alojamiento, teniendo la abrazadera un par de porciones finales opuestas, cada una de las cuales tiene una abertura conformada en la misma, comprendiendo dicho procedimiento los siguientes
pasos:

comprimir la abrazadera mediante el uso de las aberturas

colocar la abrazadera respecto al alojamiento

soltar la abrazadera para permitir que la abrazadera se acople al alojamiento; y

cortar, a continuación, las porciones finales de la abrazadera.

Preferentemente, la etapa de cortar incluye retirar las aberturas por completo.

Convenientemente, la etapa de cortar incluye cortar a través de las aberturas, de manera que permanezcan porciones de las aberturas.

El experto en la material apreciará los objetos de la presente invención mediante la lectura de las figuras y de la descripción detallada de las formas de realización preferentes que se presentan a continuación, siendo dicha descripción meramente ilustrativa de la presente invención.

Los dibujos adjuntos, que forman parte de la memoria descriptiva, ilustran las principales formas de realización de la presente invención. Los dibujos y la descripción, en conjunto, sirven para explicar detalladamente la invención. En los dibujos, las figuras 1 a 11 muestran dispositivos que no se han realizado según la presente invención.

La figura 1 es una vista en perspectiva, en despiece ordenado, de un dispositivo de varistor;

la figura 2 es una vista en perspectiva desde arriba del dispositivo de varistor de la figura 1;

la figura 3 es una vista en corte transversal del dispositivo de la figura 1 a lo largo de la línea 3-3 de la figura 2;

la figura 4 es una vista en perspectiva de una oblea de varistor;

la figura 5 es una vista en perspectiva, en despiece ordenado, de un dispositivo de varistor;

la figura 6 es una vista en perspectiva desde arriba del dispositivo de varistor de la figura 5;

la figura 7 es una vista en perspectiva desde abajo del dispositivo de varistor de la figura 5;

la figura 8 es una vista del dispositivo de varistor de la figura 5, en la que el dispositivo de varistor está instalado en una caja de conexión eléctrica;

la figura 9 es una vista en perspectiva, en despiece ordenado, de un dispositivo de varistor;

la figura 10 es una vista en perspectiva desde arriba del dispositivo de varistor de la figura 9;

la figura 11 es una vista en corte transversal del dispositivo de varistor de la figura 9 a lo largo de la línea 11-11 de la figura 10;

la figura 12 es una vista en perspectiva, en despiece ordenado, de un dispositivo según la presente invención;

la figura 13 es una vista central en corte transversal del dispositivo de la figura 12, en la que el dispositivo de varistor está parcialmente montado, en posición relajada;

la figura 14 es una vista central en corte transversal del dispositivo de la figura 12 totalmente montado, en posición cargada;

la figura 15 es una vista en perspectiva desde arriba de un anillo aislante del dispositivo de la figura 12;

la figura 16 es una vista en alzado lateral del anillo aislante de la figura 15;

la figura 17 es una vista en planta desde arriba del anillo aislante de la figura 15;

la figura 18 es una vista en perspectiva desde arriba de un electrodo del dispositivo de la figura 12;

la figura 19 es una vista central en corte transversal de un alojamiento del dispositivo de la figura 12;

la figura 20 es una vista parcial, fragmentaria, en corte transversal, del dispositivo de la figura 12 en la que se muestra una primera junta tórica del mismo;

la figura 21 es una vista parcial, fragmentaria, en corte transversal, del dispositivo de la figura 12 en la que se muestra una segunda junta tórica del mismo;

la figura 22 es una vista en perspectiva desde arriba de un dispositivo según otra forma de realización de la presente invención;

la figura 23 es una vista en perspectiva desde arriba de un dispositivo según otra forma de realización de la presente invención; y

la figura 24 es una vista en perspectiva desde arriba de un dispositivo según otra forma de realización de la presente invención.

A continuación, se describirá la presente invención más detenidamente con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran formas de realización de la invención. No obstante, esta invención se puede realizar de muy diversas formas y no se debe interpretar que se limita a las formas de realización expuestas en la presente memoria descriptiva. El alcance de la invención queda definido por las reivindicaciones adjuntas. En todos los dibujos, se emplean números similares para hacer referencia a elementos similares. Los términos "hacia arriba", "hacia abajo", "vertical", "horizontal" y otros términos similares se emplean en la presente memoria descriptiva sólo con fines explicativos.

Con referencia a las figuras 1-3, se muestra en las mismas un dispositivo de protección contra sobretensiones designado por 100. El dispositivo 100 incluye un alojamiento 120 de forma generalmente cilíndrica. Preferentemente, el alojamiento está formado de aluminio. No obstante, se puede emplear cualquier metal conductor apropiado. El alojamiento tiene una pared central 122 (figura 3), paredes cilíndricas 124 que se extienden desde la pared central en direcciones opuestas y una pestaña de electrodo del alojamiento 129, que se extiende hacia fuera desde las paredes 124. El alojamiento es, preferentemente, unitario y axialmente simétrico, tal y como se muestra. Las paredes cilíndricas 124 y la pared central 122 forman cavidades 121 a cada lado de la pared central, estando comunicada cada cavidad con una abertura 126 correspondiente.

Se coloca un electrodo con forma de pistón 130 en cada una de las cavidades 121. Los ejes 134 de los electrodos 130 se proyectan hacia fuera a través de las aberturas 126 correspondientes. Preferentemente, los electrodos 130 están formados de aluminio. No obstante, se puede emplear cualquier metal conductor apropiado. De forma adicional, como se describe de forma más detallada más adelante, en cada cavidad 121 se sitúan una oblea de varistor 110, arandelas elásticas 140, un anillo aislante 150 y una tapa final 160.

En funcionamiento, el dispositivo 100 se puede conectar directamente a través de una entrada de CA o de CC en una caja de conexión eléctrica, por ejemplo. Las líneas de suministro se conectan directa o indirectamente a los ejes de los electrodos 134 y la pestaña de electrodo del alojamiento 129, de manera que se proporciona un circuito de corriente eléctrica a través de los electrodos 130, las obleas de varistor 110, la pared central 122 del alojamiento y la pestaña de electrodo del alojamiento 129. En ausencia de una situación de sobretensión, las obleas de varistor 110 proporcionan altas resistencias, de manera que no circula corriente a través del dispositivo 100, puesto que eléctricamente es un circuito abierto. En caso de que se produjera una situación de sobrevoltaje (respecto al voltaje nominal del dispositivo), las resistencias de las obleas de varistor disminuyen rápidamente, permitiendo que la corriente circule a través del dispositivo 100 y creando un circuito de derivación para la circulación de corriente, con el fin de proteger otras piezas del sistema eléctrico asociado. El uso general y la aplicación de protectores contra sobretensiones, como los varistores, son ampliamente conocidos para los expertos en la materia y, por ello, no se explicarán en mayor detalle en la presente memoria descriptiva.

Como se observará en las figuras, el dispositivo 100 es axialmente simétrico, estando construidas las mitades superior e inferior del dispositivo 100 de la misma manera. Por ello, el dispositivo 100 se describirá a continuación sólo respecto a la porción superior, entendiéndose que dicha descripción es igualmente aplicable a la porción inferior.

Haciendo referencia, más detalladamente, a la construcción del dispositivo 100, el electrodo 130 tiene una cabeza 132 y un eje 134 conformados como una sola pieza. Como mejor se observa en la figura 3, la cabeza 132 tiene una superficie de contacto sustancialmente plana 132A que se opone a una superficie de contacto sustancialmente plana 122A de la pared central 122 del alojamiento. La oblea de varistor 110 se interpone entre las superficies de contacto 122 y 132. Como se describe de forma más detallada más adelante, la cabeza 132 y la pared central 122 están cargadas mecánicamente sobre la oblea de varistor 110 para garantizar un acoplamiento firme y uniforme entre las superficies 112 y 132A y entre las superficies 114 y 122A. En el extremo del eje 134 se encuentra conformado un orificio roscado 136 para recibir un tornillo, con el fin de fijar una barra conductora u otro conector eléctrico al electrodo 130.

Con referencia a la figura 4, la oblea de varistor 110 tiene una primera superficie de contacto sustancialmente plana 112 y una segunda superficie de contacto opuesta sustancialmente plana 114. El término "oblea", tal y como se emplea en la presente memoria descriptiva, hace referencia a un sustrato con un grosor relativamente pequeño respecto a las dimensiones de su diámetro, longitud o anchura. La oblea de varistor 110 tiene, preferentemente, forma de disco. No obstante, la oblea de varistor puede presentar otras formas. El grosor T y el diámetro D del varistor 110 dependerán de las características del varistor deseadas para la aplicación en concreto. Preferentemente, tal y como se muestra, la oblea de varistor 110 incluye una oblea 111 de material de varistor revestida por ambas caras con un revestimiento conductor 112A, 114A, de manera que las superficies expuestas de los revestimientos funcionan como superficies de contacto 112 y 114. Preferentemente, los revestimientos 112A, 114A están formados de aluminio, cobre o aleación para soldar.

El material del varistor puede ser cualquier material apropiado empleado habitualmente en varistores, es decir, un material que presente una propiedad de resistencia no linear cuando se le aplica una tensión. Preferentemente, la resistencia se vuelve muy baja cuando se supera una tensión predeterminada. El material del varistor puede ser un óxido metálico dopado o carburo de silicio, por ejemplo. Entre los óxidos metálicos adecuados se incluyen los compuestos de óxido de cinc.

La oblea de material de varistor 111 se forma, preferentemente, formando, en primer lugar, una barra o bloque (no mostrados) del material de varistor y cortando, a continuación, la oblea 111 de la barra, mediante el empleo de una herramienta para cortar diamantes u otro dispositivo apropiado. La barra se puede formar mediante la extrusión o moldeo de una barra del material de varistor y mediante la posterior sinterización de la barra a elevadas temperaturas en un entorno oxigenado. Este procedimiento de formación permite la formación de una oblea con más superficies planas y menor encorvamiento o fluctuación de perfil que los que se obtendrían normalmente mediante el empleo de un procedimiento de moldeo. Los revestimientos 112A, 114A están formados, preferentemente, de aluminio o de cobre y se pueden aplicar por pulverización por llama sobre las caras opuestas de la oblea 111.

Aunque el dispositivo 100, tal y como se muestra en la figura 1, incluye dos arandelas elásticas 140, se puede emplear una cantidad mayor o menor. Cada arandela elástica 140 incluye un orificio 142 que recibe el eje 134 del electrodo 130. Cada arandela elástica 140 rodea una porción del eje 134 inmediatamente adyacente a la cabeza 132 y reposa sobre la cara posterior de la cabeza 132 o sobre la arandela elástica 140 precedente. Cada orificio 142 tiene, preferentemente, un diámetro entre aproximadamente 0,308 y 0,381 mm mayor que el correspondiente diámetro del eje 134. Las arandelas elásticas 140 están formadas, preferentemente, de un material resiliente y, más preferentemente, las arandelas elásticas 140 son arandelas Belleville formadas de acero muelle.

El anillo aislante 150 reposa sobre la arandela elástica 140 exterior y la cubre. El anillo aislante 150 tiene un orificio 152 conformado en el mismo que recibe el eje 134. Preferentemente, el diámetro del orificio 152 es entre aproximadamente 0,127 y 0,1778 mm mayor que el correspondiente diámetro del eje 134. El anillo aislante 150 está formado, preferentemente, de un material de aislamiento eléctrico con elevadas temperaturas de fusión y de combustión. Más preferentemente, el anillo aislante 150 está formado de policarbonato, cerámica o un polímero resistente a altas temperaturas.

La tapa final 160 reposa sobre el anillo aislante 150 y lo cubre. La tapa final 160 tiene un orificio 162 que recibe el eje 134. Preferentemente, el diámetro del orificio 162 es entre aproximadamente 1,27 y 1,2827 cm mayor que el correspondiente diámetro del eje 134, para proporcionar el suficiente hueco libre 165 (figura 2), con el fin de evitar la formación de un arco eléctrico entre la tapa final 160 y el eje del electrodo 134 cuando no exista sobretensión. Las roscas 168 de la pared periférica de la tapa final 160 se acoplan a las roscas complementarias 128 conformadas en el alojamiento 120. Existen orificios 163 conformados en la tapa final para recibir una herramienta (no mostrada) para hacer girar la tapa final 160 respecto al alojamiento 120. Se pueden proporcionar otros medios para recibir una herramienta, como, por ejemplo, una ranura con forma hexagonal, además de los orificios 163 o en lugar de ellos. La tapa final 160 tiene un reborde anular 167 que es recibido dentro del diámetro interior del alojamiento 120. El alojamiento 120 incluye un reborde 127 para evitar la excesiva inserción de la tapa final 150. Preferentemente, la tapa final está formada de aluminio.

Como se ha mencionado anteriormente, y como mejor se observa en la figura 3, la cabeza del electrodo 132 y la pared central 122 están cargadas sobre la oblea de varistor 110 para garantizar un acoplamiento firme y uniforme entre las superficies 112 y 132A y entre las superficies 114 y 122A. Este aspecto de la invención 100 se apreciará tomando en consideración un procedimiento según la presente invención para el montaje del dispositivo 100. La oblea de varistor 110 se coloca en la cavidad 121 de manera que la superficie de la oblea 114 se acopla a la superficie de contacto 122A. El electrodo 130 se inserta en la cavidad 121 de manera que la superficie de contacto 132A se acopla a la superficie de la oblea de varistor 112. Las arandelas elásticas se deslizan sobre el eje 134 y se colocan encima de la cabeza 132. El anillo aislante 150 se desliza sobre el eje 134 y se coloca encima de la arandela elástica 140 más externa. La tapa final 160 se desliza sobre el eje 134 y se rosca en la abertura 126, acoplando las roscas 168 en las roscas 128 y haciéndola girar.

Una vez que el dispositivo 100 ha sido montado tal y como se acaba de describir, la tapa final se hace girar selectivamente para forzar el anillo aislante 150 hacia abajo, de manera que deforme parcialmente las arandelas elásticas 140. La carga de la tapa final 160 sobre el anillo aislante 150 y la carga transmitida desde el anillo aislante a las arandelas elásticas 140, es transmitida, a su vez, a la cabeza 132. De este modo, la oblea de varistor 110 se encuentra intercalada (fijada) entre la cabeza 132 y la pared central 122.

Preferentemente, el dispositivo 100 está diseñado de manera que la carga deseada se conseguirá cuando las arandelas elásticas se encuentren deformadas en un cincuenta por ciento (50%). De este modo, se pueden acomodar las variaciones en las tolerancias de fabricación de las demás piezas del dispositivo 100.

La cantidad de fuerza de giro aplicada a la tapa final 160 dependerá de la cantidad deseada de carga entre la oblea de varistor 110 y la cabeza 132 y la pared central 122. Preferentemente, la cantidad de carga de la cabeza y de la pared central sobre la oblea de varistor es de al menos 119,7 kg. Más preferentemente, la carga es de entre aproximadamente 239,5 y 479 kg. Preferentemente, los revestimientos 112A y 114A tienen un perfil inicial rugoso y la fuerza de compresión de la carga deforma los revestimientos para proporcionar acoplamientos más continuos entre los revestimientos y las superficies de contacto 122A y 132A.

Alternativamente, o adicionalmente, la cantidad de carga deseada se puede obtener seleccionando un número y/o tamaño apropiado para las arandelas elásticas 140. Cada una de las arandelas elásticas requiere una cantidad predeterminada de carga para deformarse en una determinada medida y la carga total equivaldrá a la suma de las cargas de deformación de las arandelas.

Preferentemente, el área de acoplamiento entre la superficie de contacto 132A y la superficie de la oblea de varistor 112 es de al menos 3,7 centímetros cuadrados. Del mismo modo, el área de acoplamiento entre la superficie de contacto 122A y la superficie de la oblea de varistor 114 es, preferentemente, de al menos 3,7 centímetros cuadrados. Preferentemente, la cabeza del electrodo 132 tiene un grosor H de al menos 1,27 cm. Preferentemente, la pared central 122 tiene un grosor W de al menos 0,635 cm.

La masa térmica combinada del alojamiento 120 y del electrodo 130 debería ser sustancialmente mayor que la masa térmica de la oblea de varistor 110. Tal y como se emplea en la presente memoria descriptiva, el término "masa térmica" hace referencia al resultado de multiplicar el calor específico del material o materiales del objeto (por ejemplo, la oblea de varistor 110) por la masa o masas del material o materiales del objeto. Es decir, la masa térmica es la cantidad de energía necesaria para elevar un grado centígrado la temperatura de un gramo del material o materiales del objeto multiplicada por la masa o masas del material o materiales del objeto. Preferentemente, las masas térmicas de cada cabeza de electrodo 132 y de la pared central 122 son sustancialmente mayores que la masa térmica de la oblea de varistor 110. Preferentemente, las masas térmicas de cada cabeza de electrodo 132 y de la pared central 122 son al menos dos (2) veces mayor que la masa térmica de la oblea de varistor 110, y, más preferentemente, al menos diez (10) veces mayor.

El dispositivo de protección contra sobretensiones 100 proporciona una serie de ventajas para afrontar, de forma segura, duradera y consistente, situaciones de sobretensión extremas y repetidas. Las relativamente grandes masas térmicas del alojamiento 120 y del electrodo 130 sirven para absorber una cantidad relativamente grande de calor procedente de la oblea de varistor 110, limitando, de este modo, la destrucción o el deterioro por calor de la oblea de varistor y reduciendo, asimismo, toda tendencia de la oblea de varistor a producir chispas o llamas. Las relativamente grandes masas térmicas y las considerables áreas de contacto entre el electrodo y el alojamiento y la oblea de varistor proporcionan una distribución de la temperatura más uniforme en la oblea de varistor, minimizando, de este modo, la presencia de puntos calientes y el resultante deterioro localizado del material de varistor.

La carga del electrodo y del alojamiento sobre la oblea de varistor, así como las relativamente grandes áreas de contacto, proporcionan una distribución de la corriente más regular a través de la oblea de varistor 110. Por ello, el dispositivo 100 responde a situaciones de sobretensión de forma más eficaz y predecible, y aumenta la probabilidad de evitar la aparición de puntos de alta corriente, que pueden producir picaduras. La tendencia de la oblea de varistor 110 a curvarse como respuesta a impulsos de alta corriente se reduce mediante el refuerzo mecánico proporcionado por la carga de la cabeza 132 y la pared central 122. Las arandelas elásticas se pueden deformar temporalmente cuando la oblea de varistor se expande y volver a su estado normal cuando la oblea de varistor se vuelve a contraer, manteniendo, de este modo, la carga entre y durante múltiples situaciones de sobretensión. Además, durante una situación de sobretensión, el dispositivo 100 proporcionará, por lo general, menor inductancia y menor resistencia, debido a la más uniforme y eficiente distribución de la corriente a través de la oblea de varistor.

El dispositivo 100 también sirve para impedir o minimizar la expulsión de llamas, chispas y/o material de varistor en caso de una avería por sobretensión de la oblea de varistor 110. La resistencia del alojamiento metálico, junto con la configuración del electrodo 130, del anillo aislante 150 y de la tapa final 160 sirve para contener los productos resultantes de la avería de la oblea de varistor. En caso de que la destrucción del varistor fuera tan grave como para forzar el alejamiento del electrodo 130 del varistor y fundir el anillo aislante 150, el electrodo 130 se desplazará hasta entrar en contacto directo con la tapa final 160, produciendo, de este modo, un cortocircuito en el electrodo 130 y el alojamiento 120 y dando lugar a la fusión de un fusible (no mostrado).

Aunque el alojamiento 120 se ilustra con forma cilíndrica, puede presentar una forma distinta. La mitad inferior del dispositivo 100 se puede eliminar, de manera que el dispositivo 100 incluya sólo una pared de alojamiento superior 124 y sólo una oblea de varistor, un electrodo, una arandela elástica o conjunto de arandelas elásticas, un anillo aislante y una tapa final.

A partir de la descripción anterior, los expertos en la materia apreciarán procedimientos para conformar las distintas piezas del dispositivo. Por ejemplo, el alojamiento 120, el electrodo 130 y la tapa final 160 se pueden conformar por maquinado, por moldeo o por moldeo por impacto. Cada uno de estos elementos puede estar formado de forma unitaria o por múltiples piezas firmemente unidas, por soldadura, por ejemplo.

Con referencia a las figuras 5-8, se muestra en las mismas un dispositivo de varistor 200. El dispositivo de varistor 200 incluye elementos 210, 230, 240 y 260 que corresponden a los elementos 110, 130, 140 y 160, respectivamente, del dispositivo de varistor 100. El dispositivo de varistor 200 se diferencia del dispositivo de varistor 100 en que el dispositivo 200 incluye una sola oblea de varistor 120 y las piezas correspondientes. El dispositivo de varistor 200 incluye un alojamiento 220, que es igual que el alojamiento 120 excepto en lo que sigue. El alojamiento 220 define una sola cavidad 221 y tiene una sola pared circundante 224 que se extiende desde la pared central (o final) 222 del mismo. Además, el alojamiento 220 tiene un perno roscado 229 (figura 7) que se extiende desde la superficie inferior de la pared central (o final) 222, en lugar de una pestaña de electrodo extendida lateralmente que corresponda a la pestaña de electrodo 129. El perno 229 está adaptado para acoplarse en un orificio roscado de una caja de conexión eléctrica convencional u otro dispositivo similar.

El dispositivo de varistor 200 también se diferencia del dispositivo de varistor 100 en que se proporciona un anillo aislante 251. El anillo aislante 251 tiene un anillo de cuerpo principal 252 que corresponde al anillo aislante 150. El anillo 251 incluye, además, un collar 254 que se extiende hacia arriba desde el anillo de cuerpo principal 252. El tamaño del diámetro interior del collar 254 está adaptado para recibir el eje 234 del electrodo 230, preferentemente con un ajuste móvil. El tamaño del diámetro exterior del collar 254 se adapta para atravesar el orificio 262 de la tapa final 260 dejando un hueco libre predeterminado 265 (figura 6) alrededor del collar 254. El hueco 265 deja un espacio libre para insertar el eje 134 y se puede omitir. El anillo de cuerpo principal 252 y el collar 254 están formados, preferentemente, del mismo material que el anillo aislante 150. El anillo de cuerpo principal 252 y el collar 254 pueden estar adheridos o moldeados como una sola pieza.

Con referencia a la figura 8, el dispositivo de varistor 200 se muestra en la misma instalado en una caja de conexión eléctrica 10. El dispositivo de varistor 200 está instalado sobre una plataforma metálica 12 conectada eléctricamente a tierra. El perno del electrodo 229 se acopla en un orificio roscado 12A de la plataforma y se extiende a través del mismo. Se fija una barra conductora 16, eléctricamente conectada a un primer extremo de un fusible 14, al eje del electrodo 234 por medio de un tornillo roscado 18 introducido en el orificio roscado 236 del electrodo 230. Un segundo extremo del fusible se puede conectar a una línea de suministro eléctrico o similar. Como se muestra en la figura 8, se puede conectar una pluralidad de dispositivos de varistor 200 en paralelo en una caja de conexión 10.

Con referencia a las figuras 9-11, se muestra en las mismas un dispositivo de varistor 300. El dispositivo de varistor incluye elementos 310, 330, 340 y 351 que se corresponden a los elementos 210, 230, 240 y 251, respectivamente. El dispositivo de varistor 300 también incluye una arandela metálica plana 345 interpuesta entre la arandela elástica 340 superior y el anillo aislante 351, extendiéndose el eje 334 a través de un orificio 346 formado en la arandela 345. La arandela 345, que se puede incluir en los dispositivos 100, 200, sirve para distribuir la carga mecánica de la arandela elástica 340 superior con el fin de evitar que la arandela elástica se incruste en el anillo aislante 351. El alojamiento 320 es el mismo que el alojamiento 220 excepto en lo que sigue.

El alojamiento 320 del dispositivo 300 no tiene un reborde que corresponda al reborde 127 o roscas que correspondan a las roscas 128. Además, el alojamiento 320 tiene una ranura anular interna 323 que se encuentra conformada en la pared lateral circundante 324 y que se extiende adyacente a la abertura 326 de ésta.

El dispositivo de varistor 300 también difiere de los dispositivos de varistor 100, 200 en la forma en la que el electrodo 330 y la pared central 322 se cargan sobre la oblea de varistor 310. En lugar de las tapas finales 160, 260, el dispositivo de varistor 300 tiene una tapa 360 y una abrazadera con forma de anillo truncado 370. La abrazadera 370 en parte se recibe en la ranura 323 y en parte se extiende radialmente hacia dentro desde la pared interior del alojamiento 320 para limitar el desplazamiento hacia fuera de la tapa final 360. La abrazadera está formada, preferentemente, de acero muelle. La tapa final 360 está formada, preferentemente, de aluminio.

El dispositivo de varistor 300 puede estar montado del mismo modo que los dispositivos de varistor 100, 200, excepto en lo que sigue. La tapa final 360 se coloca sobre el eje 334 y el collar 354, cada uno de los cuales se recibe en un orificio 362. La arandela 345 se coloca sobre el eje 334 antes de colocar el anillo aislante 351. Se emplea un portapiezas (no mostrado) u otro dispositivo apropiado para forzar hacia abajo la tapa final 360 que, a su vez, deforma las arandelas elásticas 340. Mientras la tapa final 360 permanece sometida a la carga del dispositivo de sujeción, se comprime la abrazadera 370, preferentemente mediante el uso de una tenaza u otra herramienta apropiada que se acopla en las aberturas 372, y se introduce en la ranura 323. A continuación, 370 se suelta la abrazadera, que puede recuperar su diámetro original, con lo que en parte llena la ranura y en parte se extiende radialmente hacia el interior de la cavidad 321 desde la ranura 323. De este modo, la abrazadera 370 y la ranura 323 sirven para mantener la carga sobre la tapa final 360.

Con referencia a las figuras 12-21, se muestra en las mismas un dispositivo de varistor 400 según la presente invención. El dispositivo de varistor 400 incluye elementos 410, 420, 422, 423, 424, 430, 440, 445, 451, 460 y 470 como los descritos con referencia a los elementos 310, 320, 322, 323, 324, 330, 340, 345, 351, 360 y 370, respectivamente, excepto en lo que se describe a continuación. El dispositivo 400 incluye, además, un par de arandelas elásticas adicionales 441 y juntas tóricas 480 y 482.

Como mejor se observa en las figuras 12 y 19, el alojamiento define una cavidad 421 delimitada por la pared lateral 424 y la pared del electrodo 422. Existe una ranura anual 425 conformada en la superficie interior de la pared lateral 424. La ranura 425 se comunica con la abertura del alojamiento 420. Preferentemente, la ranura 425 se forma en la pared lateral 424 por maquinado o por otros medios con el fin de proporcionar una superficie vertical lisa y uniforme a lo largo de toda la altura de la ranura 425. Preferentemente, el diámetro de la ranura 425 no varía en más de 0,127 mm. El tamaño de la ranura 425 está adaptado para recibir la tapa final 460 y el anillo aislante 451, de manera que la tapa final 460 y el anillo aislante 451 se puedan deslizar en su interior al tiempo que presentan un hueco relativamente pequeño, como se describe más adelante.

La pared del electrodo 422 incluye una superficie de contacto de plataforma elevada 422A rodeada por una superficie anular rebajada 422B. Preferentemente, la superficie rebajada tiene una anchura R (véase la figura 13) de entre aproximadamente 1,085 y 1,105 cm y una profundidad S de entre aproximadamente 1,575 y 1,778 mm.

Como mejor se observa en las figuras 18 y 21, el electrodo 430 incluye una cabeza 432 y un eje 434. Existe una ranura anular 433 conformada en el eje 434. Preferentemente, la ranura 433 es semicircular (véase la figura 21). Preferentemente, la ranura 433 tiene una profundidad L de entre aproximadamente 1,143 y 1,27 mm y una altura M (véase la figura 21) de entre aproximadamente 2,286 y 2,413 mm. La ranura 433 puede estar formada en el electrodo 430 por moldeo, por maquinado o por otros medios.

Como mejor se observa en las figuras 15-17 y 20-21, el anillo aislante 451 incluye un anillo de cuerpo principal 452 y un collar 454. Alternativamente, el collar 454 se puede omitir, como en el anillo aislante 150. El diámetro exterior del collar 454 puede estar sesgado para facilitar la fabricación (preferentemente, los 9,525 mm inferiores no están sesgados). Una superficie interior 451A del anillo 451 rodea un conducto (véase la figura 12) que se extiende a través del anillo aislante 451. Existe una ranura anular 453, periférica, conformada en el anillo de cuerpo principal 452. Haciendo referencia ahora a la figura 20, la ranura 453 tiene una superficie de soporte 453B orientada hacia arriba (es decir, extendida radialmente) y una superficie de soporte 453A orientada hacia fuera (es decir, extendida axialmente), de manera que la ranura 453 se abre hacia arriba y hacia fuera. La ranura 453 puede estar formada en el cuerpo con forma de anillo 452 por moldeo, por maquinado o por otros medios. Preferentemente, la superficie de soporte 453A tiene una altura H de entre aproximadamente 2,0066 y 2,0574 mm y la superficie de soporte 453B tiene una profundidad I de entre aproximadamente 1,6764 y 1,7272 mm.

Como mejor se observa en las figuras 13, 14 y 20, la junta tórica 480 se sitúa en la ranura 453 de manera que queda retenida entre la superficie de soporte 453A, la superficie de soporte 453B, la superficie inferior de la tapa final 460y la cara vertical de la ranura 425 del alojamiento 420. La junta tórica está formada por un material resiliente, preferentemente un elastómero. Más preferentemente, la junta tórica está formada de caucho. Más preferentemente, la junta tórica está formada por un caucho fluorado como VITON^{TM} que se puede obtener de DuPont. También se pueden emplear otros cauchos, como el caucho butílico. Preferentemente, el caucho tiene una dureza de entre 60 y 90.

Preferentemente, cuando la junta tórica 480 está relajada (es decir, no cargada) presenta un corte transversal con forma circular y un diámetro de entre aproximadamente 0,254 y 0,2667 cm. Como mejor se observa en la figura 20, la distancia entre la cara inferior de la tapa final 460 y la superficie de soporte 453B (es decir, la altura H) es menor que el diámetro de la junta tórica 480 cuando está relajada. Por ello, la junta tórica 480 se deforma y, estando limitada por la superficie de soporte 453A, es forzada hacia fuera y forzada a acoplarse en la superficie de la ranura 425. Preferentemente, el hueco J entre el borde periférico de la superficie de soporte 453B y la superficie vertical de la ranura 425 es lo suficientemente pequeño para que la junta tórica 480 se comprima. Preferentemente, el hueco J no es mayor de 0,6096 mm.

Como mejor se observa en las figuras 13, 14 y 21, la junta tórica 482 se sitúa en la ranura 433 de manera que queda retenida entre la ranura 433 y la superficie interior 451A. La junta tórica 482 está formada, preferentemente, por el mismo material, con las mismas propiedades, que el descrito anteriormente para la junta tórica 480.

Preferentemente, cuando la junta tórica 482 se encuentra relajada (es decir, no cargada), presenta un corte transversal con forma circular y un diámetro de entre aproximadamente 1,651 y 1,905 mm. Como mejor se observa en la figura 21, la profundidad L de la ranura 433 es menor que el diámetro de la junta tórica 482 cuando está relajada. Además, la distancia combinada de la profundidad L y el hueco N entre el eje del electrodo 434 y la superficie interior 451A es menor que el diámetro transversal de la junta tórica 482 cuando está relajada, de manera que la junta tórica 482 se comprime. El hueco N no es, preferentemente, mayor de 0,127 mm.

Con referencia a las figuras 13 y 14, el dispositivo de varistor 400 puede estar montado de la misma forma que el dispositivo 300, excepto en lo que sigue. Concretamente, en las formas de realización ilustradas, cada arandela elástica 440, 441 es una arandela Belleville que se ahúsa a lo largo de un eje de la misma. Antes o después de que se coloque el electrodo 430 sobre la oblea 410, el primer conjunto de arandelas elásticas 441 se coloca sobre la cabeza 432. Las arandelas elásticas 441 están orientadas de manera que sus periferias externas 441B se encuentran adyacentes o se acoplan a la superficie superior de la cabeza 432 y sus periferias internas 441A están separadas de la cabeza 432. A continuación, se coloca el segundo conjunto de arandelas elásticas 440 sobre las arandelas elásticas 441. Las arandelas elásticas 440 están orientadas de manera que sus periferias internas 440A se encuentran adyacentes o se acoplan a la periferia interna 441A de la arandela elástica superior 441 y sus periferias externas 440B se encuentran adyacentes o se acoplan a la superficie inferior de la arandela 445. De este modo, los ejes centrales de las arandelas elásticas 440, 441 están alineados a lo largo del eje vertical del dispositivo 400, pero las arandelas 440 se encuentran orientadas en sentido contrario. Es decir, las arandelas 440 se ahúsan hacia abajo y las arandelas 441 se ahúsan hacia arriba.

Antes de colocar el anillo aislante 451 sobre el electrodo 430, la junta tórica 482 se instala en la ranura 433. Preferentemente, el anillo aislante 451 se coloca sobre el electrodo 430 y sobre la junta tórica 482 (de manera que la junta tórica 482 queda retenida, como se muestra en la figura 21) antes de instalar el electrodo 430 en la cavidad 421.

La junta tórica 480 se instala en la ranura 453, preferentemente, con anterioridad a la inserción del anillo aislante 451 en el alojamiento 420. A continuación, se coloca la tapa final 460 sobre la junta tórica 480 y el anillo aislante 451, preferentemente, también con anterioridad a la inserción del anillo aislante 451 en el alojamiento 420.

Después de montar las distintas piezas como se muestra en la figura 13, la tapa final 460 se fuerza hacia abajo, como se ha descrito con referencia al dispositivo de varistor 300. De este modo, la tapa final 460, el anillo aislante 451, la arandela 445 y la junta tórica 480 se desplazan hacia abajo, causando que las arandelas elásticas 440, 441 se deformen y carguen la cabeza 432. La disposición relativa de las arandelas elásticas 440, 441, tal y como se ha descrito anteriormente, puede permitir el doble de deformación vertical (y, con ello, el desplazamiento vertical entre la arandela 445 y la cabeza 432) con la misma cantidad de fuerza elástica que si sólo se proporcionaran las dos arandelas elásticas 440 o las dos arandelas elásticas 441. Esta mayor cantidad de deformación puede permitir tolerancias de fabricación más flexibles para las piezas de la pila (por ejemplo, los elementos 410, 422, 432, 445, 454 y 460), facilitando, con ello, la fabricación del dispositivo de varistor 400. A continuación, se instala el anillo de retención o abrazadera 470 como se ha descrito anteriormente con referencia a la abrazadera 370.

Cuando la oblea 410 está cargada entre la cabeza 432 y la plataforma 422A, los revestimientos de electrodo en las caras opuestas de la oblea 410 se comprimen. La superficie rebajada 422B garantiza que el límite del revestimiento de electrodo se sitúe por fuera de la plataforma 422, lo cual puede reducir o eliminar cualquier tendencia a que se apliquen tensiones de flexión sobre la oblea 410. Preferentemente, la periferia de la plataforma 422A tiene una extensión sustancialmente equivalente a la periferia de la superficie de contacto de la cabeza 432.

Como se ha descrito anteriormente, la junta tórica 482 queda retenida y comprimida por la ranura 433 y la superficie 451A. De este modo, la junta tórica 482 se comprime contra la superficie 451 y el eje 434 y, con ello, forma una junta hermética entre ambos. En una situación de sobretensión, los productos derivados, como los gases calientes y los fragmentos procedentes de la oblea 410, pueden esparcirse por la cavidad 421 o llenarla. La junta tórica 482 puede restringir o impedir la salida de estos productos derivados del dispositivo de varistor 400 siguiendo un recorrido entre el eje 434 y el anillo aislante 451.

Alternativamente (no se muestra), la junta tórica 482 se puede acoplar a la superficie interna de la tapa final 460. Esta disposición se puede emplear si, por ejemplo, se omite el anillo aislante 451.

Como se ha descrito anteriormente, la junta tórica 480 queda retenida y comprimida por la ranura 453, la superficie inferior de la tapa final 460 y la superficie de la ranura 425. De este modo, la junta tórica 480 se comprime contra la superficie de la ranura 425, la tapa final 460 y el anillo aislante 451 y, con ello, forma una junta hermética entre éstos. La junta tórica 480 puede restringir o impedir la salida de estos productos derivados de una situación de sobretensión del dispositivo de varistor 400 siguiendo un recorrido entre la superficie de la ranura 425 y el anillo aislante 451 y la tapa final 460. La superficie de la ranura 425, maquinada o alisada por otros medios, puede garantizar un acoplamiento hermético con la junta tórica 480.

Con referencia a la figura 22, se muestra en la misma un dispositivo de varistor 500 según otras formas de realización de la presente invención. El dispositivo de varistor 500 puede corresponder a cualquiera de los anteriores dispositivos de varistor 300, 400, u otros similares, que incluyen una abrazadera para fijar la tapa final sobre los mismos. El dispositivo 500 incluye un anillo de retención o abrazadera 570 que corresponde a las abrazaderas 370, 470 y que tiene aberturas 572 para recibir una tenaza u otra herramienta de compresión apropiada. La abrazadera 570 se puede instalar de la manera descrita anteriormente.

Tras la instalación, se deposita un material de carga 574 apropiado, como una resina epoxi (por ejemplo, resina epoxi JB Weld^{TM}) en cada una de las aberturas 572. Para abrir el dispositivo 500 una vez cerrado, es necesario volver a comprimir o destruir la abrazadera 570 y retirarla. Para volver a comprimir la abrazadera 570, el material de carga 574 se debe retirar en su totalidad o en parte. De este modo, el material de carga 574 impide la apertura del dispositivo 500 y, en caso de que se abra el dispositivo 500, proporciona una propiedad que pone de manifiesto los intentos de manipulación, garantizando que la prueba de que se ha abierto el dispositivo 500 (esto es, la destrucción de la abrazadera 570 o del material de carga 574) se pueda observar claramente en una posterior inspección.

Con referencia a la figura 23, se muestra en la misma un dispositivo de varistor 600 según otras formas de realización de la presente invención. El dispositivo de varistor 600 puede corresponder a cualquiera de los anteriores dispositivos de varistor 300, 400, u otros similares, que incluyen una abrazadera para fijar la tapa final sobre los mismos. El dispositivo 600 incluye un anillo de retención o abrazadera 670. En principio, la abrazadera 670 corresponde, por ejemplo, a la abrazadera 370 (véase la figura 10) y tiene aberturas que corresponden a las aberturas 372. Estas aberturas se emplean para recibir la tenaza u otra herramienta de compresión para instalar la abrazadera en la ranura, como se ha descrito con referencia al dispositivo 300.

Tras la instalación, los extremos de la abrazadera se cortan para retirar las porciones de las mismas, incluidas las aberturas. Los extremos de la abrazadera se pueden cortar in situ mediante el empleo de un cincel, un taladro, una herramienta giratoria de alta velocidad (por ejemplo, una herramienta DREMEL^{TM}) u otra herramienta similar. De este modo, la abrazadera 670 queda conformada con porciones finales reducidas 674. La retirada de las aberturas puede impedir que se vuelva a comprimir la abrazadera 670, de manera que, para retirar la abrazadera 670, sea necesario destruirla. De este modo, la abrazadera 670 impide la apertura del dispositivo 600 y, en caso de que se abra el dispositivo 600, puede proporcionar una propiedad que pone de manifiesto los intentos de manipulación, garantizando que la prueba de que se ha abierto el dispositivo 600 se pueda observar claramente en una posterior inspección.

Con referencia a la figura 24, se muestra en la misma un dispositivo de varistor 700 según otras formas de realización de la presente invención. El dispositivo de varistor 700 corresponde al dispositivo de varistor 600, excepto en que se corta una menor porción de los extremos de la abrazadera 770. Más bien, se deja una porción 772A de cada abertura en cada extremo reducido 774. De forma similar a la abrazadera 670, la abrazadera 770 puede impedir la apertura del dispositivo 700 y proporcionar una prueba de manipulación.

Se pueden emplear otros medios, distintos de los descritos anteriormente, para cargar el electrodo y el alojamiento sobre la oblea de varistor. Por ejemplo, el electrodo y la tapa final se pueden montar y cargar y, a continuación, se pueden fijar mediante el empleo de una junta universal encajada.

En cada uno de los dispositivos de varistor anteriormente descritos (por ejemplo, los dispositivos 100, 200, 300, 400, 500, 600 y 700) se pueden apilar múltiples obleas de varistor (no mostradas) e intercalarlas entre la cabeza del electrodo y la pared central. Las superficies exteriores de la última y de la primera oblea de varistor harían la función de las superficies de contacto de la oblea. Sin embargo, las propiedades de la oblea de varistor se modifican, preferentemente, mediante la modificación del grosor de una sola oblea de varistor, en lugar de apilando una pluralidad de obleas de varistor.

Como se ha descrito anteriormente, las arandelas elásticas (por ejemplo, las arandelas elásticas 140, 440 y 441) son, preferentemente, arandelas Belleville. Las arandelas Belleville se pueden emplear para aplicar una carga relativamente elevada sin necesidad de un espacio axial importante. No obstante, se pueden emplear otros tipos de elementos de compresión además de la arandela o arandelas Belleville o en lugar de ellas. Entre los medios de compresión alternativos adecuados se incluyen uno o más resortes helicoidales, arandelas onduladas o arandelas de espiral.

Lo anteriormente expuesto es ilustrativo de la presente invención y no se ha de interpretar que ésta queda limitada por ello. Aunque se han descrito algunas formas de realización ejemplares, los expertos en la materia apreciarán claramente que es posible realizar numerosas modificaciones en las formas de realización ejemplares sin distanciarse sustancialmente del contenido y ventajas novedosos de la presente invención.

Por ello, se debe entender que lo anteriormente expuesto es ilustrativo de la presente invención, y no se ha de interpretar que ésta se limita a las específicas formas de realización desveladas, y que se pretende que el alcance de las reivindicaciones adjuntas incluya modificaciones a las formas de realización desveladas, así como otras formas de realización.

Claims (24)

1. Un dispositivo (400) para su empleo con una oblea de varistor (410), del tipo que tiene primeras y segundas superficies de oblea opuestas y sustancialmente planas, para proporcionar protección contra sobretensiones, comprendiendo dicho dispositivo:

a)

un alojamiento (420) que define una cavidad (421) en su interior y que tiene una abertura comunicada con dicha cavidad, incluyendo dicho alojamiento

una pared lateral (424); y

una pared de fondo (422) que incluye una primera superficie de contacto eléctrico sustancialmente plana (422A) y una superficie rebajada adyacente (422B), definiendo dicha primera superficie de contacto eléctrico una plataforma elevada respecto a dicha superficie rebajada; y

b)

una pieza de electrodo (430) que incluye una segunda superficie de contacto eléctrico sustancialmente plana opuesta a dicha primera superficie de contacto y colocada en el interior de dicha cavidad, extendiéndose una porción de dicho electrodo hacia el exterior de dicha cavidad y a través de dicha abertura;

c)

en el que dicho alojamiento y dicha pieza de electrodo se pueden disponer y configurar relativamente para recibir una oblea en el interior de dicha cavidad, de manera que dicha oblea esté colocada entre dichas primera y segunda superficies de contacto eléctrico, acoplándose dicha primera y segunda superficie de contacto eléctrico a dicha primera y segunda superficie de oblea, respectivamente, y de manera que la oblea no se acoplara a dicha superficie rebajada.

2. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que dicha superficie rebajada rodea sustancialmente por completo dicha segunda superficie de contacto eléctrico.

3. El dispositivo de la reivindicación 1, que comprende, además, la oblea de varistor colocada en el alojamiento entre la primera y segunda superficie de contacto eléctrico.

4. El dispositivo de la reivindicación 1, en el que dicha pieza de electrodo (430) incluye

un eje (434) que se extiende hacia el exterior de dicha cavidad y a través de dicha abertura, incluyendo dicho eje una ranura circunferencial del eje (433) conformada en el mismo, y dicho dispositivo incluye además:

a)

una pieza de cierre (451) interpuesta entre dicha segunda superficie de contacto eléctrico y dicha abertura, teniendo dicha pieza de cierre un orificio definido en la misma; y

b)

una junta tórica resiliente (482) colocada en dicha ranura del eje;

c)

en el que dicho eje se extiende a través de dicha abertura, dicha junta tórica está colocada en dicho orificio y dicha junta tórica se coloca para proporcionar una junta hermética entre dicho eje y dicha pieza de cierre.

5. El dispositivo de la reivindicación 4, en el que dicha junta tórica está comprimida.

6. El dispositivo de la reivindicación 4, en el que dicha junta tórica está formada por un material elastomérico.

7. El dispositivo de la reivindicación 4, en el que dicha pieza de cierre incluye una pieza de aislamiento eléctrico.

8. El dispositivo de la reivindicación 4, en el que dicha pieza de cierre incluye una tapa final (460).

9. El dispositivo de la reivindicación 4, que comprende, además, la oblea de varistor colocada en el alojamiento entre la primera y segunda superficie de contacto eléctrico.

10. El dispositivo de la reivindicación 1 que comprende:

a)

una pieza de cierre (451) interpuesta entre dicha segunda superficie de contacto eléctrico y dicha abertura, teniendo dicha pieza de cierre una ranura periférica (453) conformada en la misma; y

b)

una junta tórica (480) resiliente colocada en dicha ranura periférica;

c)

en el que dicha junta tórica se coloca para proporcionar una junta hermética entre dicha pieza de cierre y dicha pared lateral de dicho alojamiento.

11. El dispositivo de la reivindicación 10, en el que dicha junta tórica está comprimida.

12. El dispositivo de la reivindicación 10, en el que dicha junta tórica está formada por un material elastomérico.

13. El dispositivo de la reivindicación 10, en el que dicha pieza de cierre incluye una pieza de aislamiento eléctrico.

14. El dispositivo de la reivindicación 13, que incluye, además, una tapa final (460) colocada en dicha abertura adyacente a dicha pieza aislante y acoplándose con dicha junta tórica.

15. El dispositivo de la reivindicación 14, en el que dicha ranura incluye una pared extendida radialmente (453B) y una pared extendida axialmente (453A) y dicha junta tórica se acopla a dicha pared extendida radialmente, a dicha pared extendida axialmente, a dicha pared lateral y a dicha tapa
final.

16. El dispositivo de la reivindicación 10, que comprende, además, la oblea de varistor colocada en el alojamiento entre las superficies de contacto eléctrico primera y segunda.

17. El dispositivo de la reivindicación 1, que comprende:

a)

una tapa final (460), colocada en dicha abertura; y

b)

una abrazadera (570) colocada para limitar el desplazamiento entre dicha tapa final y dicho alojamiento, en la que dicha abrazadera tiene forma de anillo truncado e incluye:

un par de porciones finales opuestas;

una abertura (572) definida en cada una de dichas porciones finales opuestas; y

material de carga (574) colocado en cada una de dichas aberturas.

18. El dispositivo de la reivindicación 1, que comprende:

a)

una tapa final (460) colocada en dicha abertura; y

b)

una abrazadera (770) colocada para limitar el desplazamiento entre dicha tapa final y dicho alojamiento, en la que dicha abrazadera tiene forma de anillo truncado e incluye:

un par de porciones finales opuestas (774); y

un par de entrantes abiertos (772A), estando conformado cada uno de dichos entrantes abiertos en cada una de dichas porciones finales y estando generalmente opuesto a la otra de dichas porciones finales opuestas.

19. El dispositivo de la reivindicación 1, que comprende:

a)

una tapa final (460) colocada en dicha abertura; y

b)

una abrazadera (670) colocada para limitar el desplazamiento entre dicha tapa final y dicho alojamiento, en la que dicha abrazadera tiene forma de anillo truncado e incluye un par de porciones finales opuestas (674), en la que cada una de dichas porciones finales carece de aberturas.

20. El dispositivo de la reivindicación 1, que comprende:

a)

arandelas Belleville primera y segunda (440, 441), que comprimen al menos una de dicha primera y segunda superficie de contacto contra la otra, estando cada una de dichas arandelas ahusada a lo largo de un eje de la misma;

b)

en el que dicha primera y segunda arandela Belleville está alineada axialmente y orientada en sentido contrario.

21. El dispositivo de la reivindicación 20, que comprende, además, la oblea de varistor colocada en el alojamiento entre la primera y segunda superficie de contacto eléctrico.

22. Un procedimiento para instalar una abrazadera con forma de anillo truncado en un alojamiento de un dispositivo según una de las reivindicaciones 17 a 19, teniendo la abrazadera un par de porciones finales opuestas, cada una de las cuales tiene una abertura conformada en la misma, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

comprimir la abrazadera usando las aberturas;

colocar la abrazadera respecto al alojamiento;

soltar la abrazadera para permitir que la abrazadera se acople al alojamiento; y

cortar, a continuación, las porciones finales de la abrazadera.

23. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que dicha etapa de cortar incluye retirar las aberturas por completo.

24. El procedimiento de la reivindicación 22, en el que dicha etapa de cortar incluye cortar a través de las aberturas, de manera que permanezcan porciones de las aberturas.