具有由端帽内装的断路器的电涌放电器 相关的申请
本申请是于1997年8月6日提交的、申请号为08/907,327的美国专利申请的部分继续申请。
发明的技术领域
本发明涉及一种用于将电涌分流到地面的电涌放电器。更具体说，本发明的该电涌放电器可有一断路器，在该电涌放电器发生故障的情况下该断路器能使电涌放电器与地面断路。
【发明背景】
过压电涌沿着一电力分配系统行进并不适当地转移或转向，它常损害变压器和电力分配系统的其它电器设备，也伤害由该电力分配系统供电的居住区、商业和工业的用户的电器设备。因此，在一电力分配系统里常使用诸电涌放电器，以在过压电涌能伤害到连接在或连接于电力分配系统的电器设备之前将过压电涌分流到系统接地端。
用在电力分配系统里的普通的电涌放电器在一失控状况下会发生故障。当发生这样的故障后，该电涌放电器会炸开，可能会损害附近的设备及恰巧在其附近的任何人。所以，在已有技术中通常提供带有故障断路器的电涌放电器，该断路器能打开含有故障的电涌放电器的电路。通常，一故障断路器连接在其相应的电涌放电器与地面之间，以致当该电涌放电器发生故障而启动了故障断路器时，该故障断路器就能将电涌放电器与地面接头分离。该分离的接地连接不仅将故障地电涌放电器与电力分配系统分离，而且还向公用事业线路工人显示出该电涌放电器发生了故障。
一种典型的故障断路器包括一个盒子，该盒内可以含有一预定量的火药，当电涌放电器开始发生故障时它就被加热。当该盒充分加热时，就爆炸以将电涌放电器与地面连接相脱开。在该盒内使用的火药量足以造成这种脱开，但不足以引起损坏或对人畜造成伤害。
该盒和故障断路器的其它元件被内装在一断路器座里，该外壳是电涌放电器的一单独的组成部分，它有一内螺纹孔，用来与电涌放电器的一外壳螺纹连接，并还有一与接地导线相连的一外螺纹接地接头。作为故障断路器的另一元件、由断路器座内装的一电阻器被电连接在一电涌放电器接线端与该断路器的接地接头之间。因此，当电涌放电器发生故障时，流过电阻的电流异常地增大，产生足够的热量以激发该盒，使它破坏断路器座和使接地端与电涌放电器分离。
使用一单独的断路器座就增加了一电涌放电器的零件数量，又增大了该电涌放电器的制造成本。本发明的目标是指向一能减少零件数量的电涌放电器。
发明概要
按照本发明的一个方面，一电涌放电器包括：一电涌阻断元件、第一和第二端帽和一故障断路器。该电涌阻断元件被设置得当出现电涌时就能导电。该第一端帽被设置得将电涌阻断元件电连接于一第一电线。该第二端帽电连接于电涌阻断元件，并形成一断路器座。该故障断路器被设置得将第二端帽电连接于一第二电线，该故障断路器被设置得在发生故障时将电涌阻断元件与第二电线断开，该故障断路器被容置在由第二端帽形成的断路器座里。
按照本发明的另一方面，一用于阻断在一供电线上的电涌的装置包括：一电涌阻断元件、第一和第二端帽、一放电器外壳和一故障断路器。该电涌阻断元件被设置得当输电线上出现电涌时就能导电。该第一端帽被设置的得将电涌阻断元件电连接于一第一电线。该第二端帽电连接于电涌阻断元件，第三端帽形成一断路器座。该放电器外壳被设置得容置电涌阻断元件和第一和第二端帽。该故障断路器被设置得将第二端帽电连接于一第二电线，该故障断路器被设置得在发生故障时将电涌阻断元件与第二电线断开，该故障断路器被容置在由第二端帽形成的断路器座里。
按照本发明的另一方面，一电涌放电器包括：诸放电元件、一放电器外壳、一安装托架和一紧固件。诸放电元件被设置得在有电涌时能导电。该放电器外壳容置诸放电元件。该安装托架支撑诸放电元件和放电器外壳。该紧固件将诸放电元件和放电器外壳夹紧于该安装托架，使该放电器外壳被楔入在安装托架与诸放电元件之间，以便形成用于诸放电元件的一密封。
按照本发明的又一方面，一电涌放电器包括：多个电涌阻断元件、一放电器外壳和一故障断路器。一第一电涌阻断元件被设置得被电连接于一第一电线，一第二电涌阻断元件被设置得在电涌出现时能导电，一第三电涌阻断元件形成一断路器座。该放电器外壳被设置得容置多个电涌阻断元件，使从该放电器外壳的外部能接触到该断路器座。该故障断路器被设置得将第三电涌阻断元件电连接于一第二电线，该故障断路器被设置得在发生故障时能将诸电涌阻断元件与该第二电线断开，该故障断路器被容置在断路器座里。
按照本发明的再一方面，一电涌放电器包括：诸放电元件、一放电器外壳、一安装托架和一无螺纹紧固件。诸放电元件被设置得在有电涌时能导电。该放电器外壳容置诸放电元件。该安装托架支撑诸放电元件和放电器外壳。该无螺纹紧固件被设置得将诸放电元件和放电器外壳连接于该安装托架，使诸放电元件和放电器外壳被该安装托架所支撑。
按照本发明的还有的一方面，一电涌放电器包括：诸放电元件、一放电器外壳和一导电接头。诸放电元件被设置得在有电涌时能导电。该放电器外壳容置诸放电元件，该放电器外壳有一整体形成的O形圈。该导电接头与该整体形成的O形圈协作以在放电器外壳的内部与放电器外壳的外部之间形成一密封，该导电接头被设置得电连接于诸放电元件中之一。
附图简要说明
本发明的这些和其它的特点和优点，当结合诸附图对本发明进行具体而详尽地考虑后，会变得较清晰可理解。其中的诸附图为：
图1表示了按照本发明的、包括一故障断路器的一电涌放电器的第一实施例；
图2是图1所示的故障断路器的一分解图；
图3是按照本发明的电涌放电器的第二实施例的放大图；
图4表示了按照本发明的电涌放电器的第三实施例；以及
图5表示了按照本发明的电涌放电器的第四实施例。
详细描述
如图1所示，一电涌放电器10包括一第一接线端12和一第二接线端14。第一接线端12包括一用于将该电涌放电器10电连接于一第一电线的第一接头16。该第二接线端14包括一用于将该电涌放电器10连接于一第二电线的第二接头18。第一电线例如可是一导电线，它将第一接头16连接于一电力分配系统的一高压线，第二电线可是一将第二接头18接地的导电线。然而，或者，第一电线例如可是一将第一接头16接地的导电线，第二电线可是一将第二接头18连接于一电力分配系统的高压线的导电线。
第一接头16螺纹连接于一第一端帽20，第二接头18以一下面要描述的方式电连接于第二端帽22。第一和第二端帽20和22是导电的，可例如是由铝制成。一第一电涌阻断元件24电接触于第一端帽20，一第二电涌阻断元件26电接触于第一电涌阻断元件24，一第三电涌阻断元件28电接触于第二电涌阻断元件26，一第四电涌阻断元件30电接触于第三电涌阻断元件28和第二端帽22。所以，在第一和第二端帽20和22之间形成一串联电路。诸电涌阻断元件24-30例如可为金属氧化物可变电阻块，在出现电涌时它导电，以便将电力分配系统里的电涌能量在第一与第二接头16与18之间分流。
一放电器外壳32内装了第一和第二端帽20和22和电涌阻断元件24、26、28和30。如人们熟悉的，该放电器外壳32可是一具有多个聚合的或瓷的分水裙部(porcelain water shed)34的绝缘的聚合的或瓷外壳。为了将该电涌放电器10安装并支撑于一公用电线杆或一电力分配系统的其它设备上，特设有一安装托架36。
如图1和2，第二端帽22有一与第四电涌阻断元件30电接触的第一端40。第二端帽22也有包括形成一凹部46的一壁44的一第二端42。一故障断路器47包括一被包含在第二接头18的一端部50内的释热元件(cartridge)48。该故障断路器47还包括一紧靠于第二接头18的端部50的第一导电垫圈52、一紧靠于第二端帽22的一内壁58的第二导电垫圈54和一夹置在第一与第二导电垫圈52与54之间的电阻器56。当如图1所示地将该故障断路器47组装时，一塑料帽59包含该第一和第二导电垫圈52和54和电阻器56。如此，该塑料帽59将电阻器56和第一、二导电垫圈52和54与第二端帽22的壁44绝缘，促使故障电流从第二端帽22流经第二导电垫圈54、电阻器56、第一导电垫圈52和第二接头18。
第二端帽22的壁44上有一圆周槽60。在该电涌放电器10的组装期间，诸电涌阻断元件24、26、28和30叠置在第一和第二端帽20与22之间。在由电涌阻断元件24、26、28和30以及第一和第二端帽20和22形成的堆柱外包裹一玻璃纤维织物，以便将诸电泳阻断元件24、26、28和30以及第一和第二端帽20和22保持在该堆柱内。在该电涌阻断元件24、26、28和30以及第一和第二端帽20和22的被包裹好的堆柱外部装上放电器外壳32(如图1所示)。例如，可将该放电器外壳32直接模制在电涌阻断元件24、26、28和30以及第一和第二端帽20和22的被裹好的堆柱外。
如图1所示，通过在安装托架36上的一孔62将壁44插入，可将该放电器外壳32安装到安装托架36上。该安装托架36可有彼此同心设置的一第一凹部64和一第二凹部66。第一凹部64由安装托架36的一大致上为圆柱形的壁68形成的。该大致圆柱形的壁68可有一内部锥度。当第二端帽22被推入并通过发装托架36里的孔62时，第二端帽22的一凸缘70进入安装托架36的第二凹部66，大致圆锥形的壁68的锥度使放电器外壳32的一端部72挤入在该大致圆柱形的壁68与第二端帽22的凸缘70之间。由于这种挤压作用，端部72起在第二接线端14处的垫圈或密封圈的作用，以便将放电器外壳32的内壁与外部环境隔离开来。当该放电器外壳32被完全压入安装托架36的开孔62中，以致可接触到圆周槽60时，将一卡环卡入第二端帽22的壁44上的圆周槽60内，从而以足够的力将电涌放电器10夹紧于安装托架36上，并由端部72保持住大致圆柱形壁68与第二端帽22的凸缘70之间的密封。
通过使释热元件48插入端部50、将第二接头18插入穿过塑料帽59直至该塑料帽59紧靠于在第二接头18的端部50的一凸缘76，以及，通过将第一导电垫圈52插入塑料帽59直至该垫圈52紧靠于在第二接头18的端部50的凸缘76，就形成了一分部件74。电阻器56插入塑料帽59直至它紧靠于第一导电垫圈52，第二导电垫圈54放在该电阻器56的顶部上。然后，将分部件74插入第二端帽22的凹部46中，直至第二导电垫圈54紧靠于内壁58，留下一空间78(如图1所示)。该空间78内填充一种环氧封装材料，以便保持分部件76与第二端帽22的电接触。
因此，在第二端帽22中的凹部46形成一故障断路器47的断路器座，使不需要另外用于故障断路器的单独的外壳。
取代在第二端帽22的圆周槽60里使用卡环73以将第一和第二端帽20和22、电涌阻断元件24、26、28和30以及放电器外壳32夹紧于安装托架36的措施，可将第二端帽22螺纹连接于安装托架36上。为此，可在如图3所示的第二端帽22的外部的一区域80内加工出外螺纹。
如图1所示，放电器外壳32形成在第一端帽20之上，使与第一接头16的一凸缘共同作用而提供了一密封。在第一接线端12的该密封将放电器外壳32的内部与外部环境隔离开。另一种情况是，放电器外壳32的构形可设计有一如图4所示的整体性O形圈92。该整体性O形圈92配装在一围绕在一第一端帽20A上的环形槽94内，以便在第一接线端12提供一密封，该密封将放电器外壳32的内部与外部环境隔离开。
取代按照图4所示的整体性O形圈92成形一整体性O形圈的方法，可按图5所示提供一整体性O形圈100。该O形圈100整体形成在放电器外壳32的顶部，并形成一孔102，第一接头16延伸通过该孔，使它可螺纹连接于第一端帽20内。该整体性O形圈100配装在第一接头16的一凸缘106上形成的一环形凹槽104内。当第一接头16被拧入第一端帽20后，该整体形O形圈100就紧紧挤入该环形凹槽104内，与凸缘106协同工作，以便在第一接线端12外提供一密封，该密封将放电器外壳32的内部与外界环境隔开。
上面讨论了对本发明的某些变化设计。实践在本发明领域的技术人员还可有其它的变化设计。例如，第一接头16和第一端帽20如图所示是分开的。如不是那样，可将第一接头16和第一端帽20形成为一单个整体的导电元件。
还有，图1中所示的四个电涌阻断元件24、26、28和30是电连接在第一与第二端帽20与22之间。然而，在第一和第二端帽20和22之间可设置任意数量的电涌阻断元件，这取决于电力分配系统携带的电压和/或诸电涌阻断元件的具体结构。
另外，如上所述，该电涌放电器10按照下述程序组装。首先，将电涌阻断元件24、26、28和30堆置在第一与第二端帽20与22之间，再用玻璃纤维织品将诸电涌阻断元件24、26、28和30以及第一和第二端帽20和22形成的堆柱缠绕起来，再将放电器外壳32装到被包绕好的诸电涌阻断元件24、26、28和30以及第一和第二端帽22和22的堆柱上。第二步，然后将该结构固定到安装托架36上。第三步，将分部件74安装到第二端帽22上。如不是这样，该电涌放电器10可按任意希望的程序组装起来。例如，可先将诸电涌阻断元件24、26、28和30堆置在第一与第二端帽20与22之间，再用玻璃纤维织物将由诸电涌阻断元件24、26、28和30以及第一和第二端帽形成的堆柱包绕起来，再将放电器外壳32安装到被堆置的诸电涌阻断元件24、26、28和30以及第一和第二端帽20和30上。第二步，可将分部件74安装到第二端帽22上。第三步，然后将形成的该结构固定于安装托架36。
此外，第一和第二端帽20和22可被当作是电涌阻断元件，只要它们有利于上述的电涌放电功能。
另外，塑料帽59可由任意种非塑料的电绝缘材料制成。
还有，在第二导电垫圈54与内壁58之间可插入一导电弹簧，如弹簧垫圈。
所以，对本发明的上述说明仅被看作是举例说明，其目的在于给那些该领域里的技术人员传授实施本发明的最好方式。具体的结构可作明显改变而不离开该发明的精神，并保留在所附的诸权利要求的范围内的所有的变化设计的全部使用权。