專利名稱：分離裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種按用于分離導通電流的導體的裝置。該裝置包含有一個外殼和二個由此外殼引出的電流接線頭。在外殼內部設有一個將這二個電流接線頭相互導電連接起來的導體段以及有一種工作介質，它在一個可預先規定的與電流相關的極限值之上時使導電體分離開。通常這種分離與導電體中流過電流的形狀、大小和持續長短有關。作為分離電導體的措施比較典型的是采用保險絲、彈簧機構或充滿炸藥的火帽。電導體一般在電涌放電器和地電位或高壓電位之間建立一種聯系。與此對應，通過導體的分離而使電涌放電器與地電位或高壓電位實現分離開。
背景技術：
本發明的前序部分涉及到分離裝置的技術現狀如在US5,434,550A中所描述的那樣。所描述的其中一種分離裝置用于使一種電涌放電器與地電位實現分離，并具有一個絕緣材料外殼，由此外殼引出二個電流接線頭。在外殼內部設置一個裝滿炸藥的藥包和二個在這二個電流接線頭之間并聯的電流電路。這兩條電流電路的其中較低歐姆的一條包含有一個線圈狀繞卷的保險絲，相反這兩條電流電路的較高歐姆的一條則包含一個布置在二個環之間的火花間隔。當放電器正常工作時只是一個較小的、使分離裝置引起允許升溫的漏電流流過這保險絲。當在包括有電涌放電器的電網中產生短時間的過電壓時，這大致由于配電作業或者由于雷擊，此時短時就有一股強電流流過分離裝置。在生成電弧的情況下該電流換向流入包含有火花間隙的電流電路中。若由于網路的故障狀況而使過電壓持續時間相對較長，那就使保險絲熔斷并在外殼內部形成電弧，它使藥包激活。因而將外殼炸破并使電涌放電器與地電位分離開。若由于電涌放電器的一種故障狀態而在保險絲里流過一個過大的漏電電流，那就實現相同的作用。該電流逐漸地使分離裝置加熱升溫，從而在極限溫度之上使藥包激活并由于爆破而分離開了這種連接。爆破時使用一個指示元件可以看到，并使電流換向流入包含有指示元件的接地導體里。然而在分離裝置的炸藥包里的炸藥是一種不希望的危險源。
在DE10030669A1中也描述了用于電涌放電器的開頭所述類型的分離裝置。在這種裝置中基于空氣囊的氣體發生器布置在漏電電流線路的一個導體段的一個盲孔里。當出現持續時間長久的故障電流時空氣囊就由一個電信號點燃，該電信號則是在一個流過該故障電流的感應換能器里產生。這樣一種裝置相比之下費用較貴。
發明內容
如在專利權利要求中所規定的那樣，本發明的任務是給出一種開關所列舉種類的分離裝置，其特征在于一種足夠用于解決大部分安全保護任務的響應特性，并因而可以完全無危險地制造、運輸和安裝。
在按本發明的分離裝置中，工作介質沒有可點燃物，而且如此進行選擇用于分離所必需的壓縮氣體量可以通過故障電流的電流功而由工作介質通過加熱釋放出來。由于電流功使工作介質加熱并通過提供熱量而進行熱分解，直到在外殼里達到所希望的壓縮氣體量。這種壓縮氣體通過一個吸熱的、以及因此可以被良好控制的過程來產生。按本發明的分離裝置因而可以制造、銷售、安裝和維護，而不必在這里遵守那些為具有可點燃物，尤其是炸藥的設施所規定的預防措施。因而不僅在制造、運輸、安裝和維護時避免了否則會存在的危險傾向，而且同時也節省了在應用炸藥時由于要減少安全方面的風險而且要遵守安全規程所需要的成本和時間。
在本發明的一種優選實施形式中工作介質具有一種由于蒸發而產生氣體的添加劑，其優點是一種液體，尤其如水，但有時也可以是酒精。這種液體可以很方便地而且以比較大量地由一種吸附劑吸收。出于經濟性原因并為了能夠可靠和安全地使分離裝置動作，建議采用的液體是水。吸附劑的優點是具有毛細結構和/或晶體結構，并能夠接著以介電方面毫無疑慮地存儲大量的水。具有硅酸鹽構造、鋁酸鹽構造和/或鋁硅酸鹽構造的物質，和例如象滑石(滑石)、沸石和/或潮濕的土壤(粘土、砂子)空穴里，如在毛細管或中間層中，以物理結合形式含有大量水的物質已經證實很適合作為吸附劑。水可以以相應的方式化學地、以結晶水的形式置入于工作介質里。此處特別優選的實例是結晶的氫氧化物，例如水鋁氧。
在本發明的另外一種優化實施例中使用的工作介質包含有一種生成氣體的材料，它在極限溫度之上時主要是吸熱分解。如某些塑料、油脂和/或油在電弧作用下會強烈放氣的材料在這里已經過了特別的考驗證明。對此特別列舉有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚胺酯(PUR)、硅樹酯、硅樹酯凝膠體、硅油、礦物油或有機油或油脂。
工作介質比較合理地應該是裝在外殼內，以便使分離裝置有良好的作用方式和快速動作的觸發特性。若分離裝置以一個有時相對較長的延遲時間觸發，那么分離裝置就應該具有一個與導體段并聯并布置在外殼內部的火花間隙用于接收在導電體分離開時所形成的電弧，其中火花間隙的二個電板之一應該設計成空心電極，而這空心電極的里面則用來容納工作介質。如果空心電極在接受電弧的底點的部段里有一個壁厚，該壁厚在電弧功位于一個預先規定值之上時能夠使電弧的形成氣體的作用達到工作介質上，那么就可以達到一種良好可重復的觸發特性。
若按照線圈狀設計的導體段集成于外殼壁中，那么工作介質就可以實現特別有效的布置，這是因為外殼的露出的內腔可以裝滿工作介質，而且只還需要容納并聯的火花間隙。
以下根據實施例對本發明進行詳細敘述。圖1至4分別表示了按照本發明的四種分離裝置之一的一個俯視圖，其中分別按照一種軸向斷面的結構型式將軸向對稱結構的外殼的前側分別去除。
具體實施例方式
在附圖里對于相同的部分都用相同的附圖標記來表示。在圖1至圖4中舉例所表示的分離裝置分別具有基本上呈軸對稱布置的二個軸向保持間隔的電流接線頭1，2和一個將這兩個電流接線頭固定住的外殼3，該外殼3由絕緣材料，如普通瓷或一種熱固性或熱塑性聚合物制成。外殼可以大體通過將絕緣材料澆注而作成整體式的，但也可以制成二個部分或多個部分。外殼3具有一個圓柱形的內腔4，內腔4的二個端面分別由二個電流接線頭1或2中的各自一個的面5或6構成，并且內腔4的外表由外殼3所構成。
這二個電流接線頭對于所有實施形式來說在形成一個低歐姆的電流電路的情況下都是借助于一個在這二個表面5，6之間連接的導體段7而相互導電地連接。在按圖1所示的實施形式中該導體段有一個布置在內腔4里的歐姆電阻8，對于按圖2所示的實施形式則有一個布置在內腔4里的電感9；對于按圖3所示的實施形式具有一個布置在內腔里的熔絲10；而對于圖4所示的實施形式則具有一個通過壓注集成到外殼3里的電感11。
按圖1，2和4所示的實施形式同樣還有一個高歐姆的電流電路，它具有一個通過電弧12可認出的軸對稱結構的火花間隙。火花間隙的一個電極由表面5形成，另一個電極13由一個進入電流接線頭2里的放在表面6上的銷釘的一個尖端構成。高歐姆電流電路與以導體段7為代表的低歐姆電流電路相并聯。
對于按圖1所示的實施形式來說為無炸藥的工作介質，通常為潮濕土壤就位于中空結構的電極13里。在低歐姆電流電路里流過電阻8的電流，通常是從一個限制過電壓的放電器輸入的，若該電流超過了一個極限值，則在形成電弧12的情況下電流就換向進入火花間隙。電極13在接受電弧12的底點的部分具有一個壁厚，在電弧功高于一個預定值時該壁厚就能使電弧形成氣體的作用達到工作介質上。對于由于轉接過程，例如尤其由于配電作業或雷擊而在一個包含有電涌放電器的網路里形成過電壓時電弧功一般不足以使工作介質激活。相反若故障電流長久持續那未電弧功就超過一個預定極限值。由于強烈的加熱則在工作介質里吸熱地形成壓縮氣體，通常為水蒸氣和/或氫氧爆炸氣。這種壓縮氣體使外殼3破壞，并在此時使二個電流接線頭1，2在使流過故障電流的導電體分離開的情況下遠遠地分開。通過合理地設計電極尺寸和工作介質的組成成分就可以在使分離裝置激活時達到一個良好可重復產生的延遲。
另一種可選擇的方案是，工作介質可以填滿內腔4的其余容積。電弧12則在工作介質里點燃并在其點燃之后就在內腔4里立即形成壓縮氣體。壓縮氣體的生成又與電孤功有關。通過合理地確定工作介質的類型和數量以及外殼的強度那就可以實現當電弧功超過了預定極限時，外殼才會破壞。由轉接的過電壓所產生的短路的電流脈沖就可以在不破壞外殼3的情況下在分離裝置里流動，反之持續時間長的故障電流則使導電體分離開，并使電涌放電器與地或者與網路分離開。
如果工作介質包含在電極12里或者裝在內腔4里，那么長時間持續的故障電流，相比較而言其幅值較小，雖然不會導致形成電弧，但這些電流強烈地加熱工作介質，從而使這種工作介質在高于一個由電流功所確定的溫度極限值時提供壓力氣體，它具有足夠使外殼3破壞的較高的壓力。
在圖2所示的實施形式中在導體段7應用了一個電感9來替代一個歐姆電阻8。因而在形成一種由于轉接的過電壓而引起短時作用的電流脈的情況下就使電流更容易以低歐姆的電流電路換向至包含有火花間隙的較高歐姆的電流電路里。電感最好設計成熔斷絲。較小的故障電流則可以通過熔化電感9的絲而斷開。在這種情況下形成的電弧則特別有效地用直接裝在內腔4里的、并用作滅孤劑的工作介質所遏制住。
在圖3所示的實施形式中只設有一個由一個沿軸向引導的熔絲10形成的低歐姆電流電路的導體段7。包含有一個火花間隙的較高歐姆的電流電路則并不存在。這種實施形式的特點在于結構形式特別簡單。工作介質可以完全裝滿內腔4或者只是部分地裝滿內腔4。例如該工作介質可以作為包皮涂覆在熔絲10上。通過對工作介質的合理設計，在這種分離裝置的情況下只有當熔絲10熔化后形成的電弧完成足夠大的功時，外殼3才可以炸開。
在圖4所示的實施形式中與按圖2所示的實施形式不同，設計成電感11的低歐姆電流電路放入外殼3的壁板里。電感則受到保護，防止了電弧12的作用。在內腔4里同樣也可以裝有特別大量的工作介質，這可能對于分離裝置的某些應用情況是特別有利的。
附圖標記列表1，2電流接線頭3 外殼4 內腔5，6表面7 導體段8 電阻9，11 電感10 熔絲12 電弧13 電極
權利要求
1.用于使一個導通電流的導電體分離的裝置，它有一個外殼(3)，二個從這外殼(3)引出的電流接線頭(1，2)，一個與這二個電流接線頭(1，2)在外殼內部(4)相互導電連接的導體段(7)，并有一種布置在外殼內部(4)里的工作介質用以產生一定量的壓縮氣體，其足夠在出現故障電流時使導體段(7)分離開，其特征在于，該工作介質不是可點燃料的物質，而且如此進行選擇用于分離所需的壓縮氣體量可以通過故障電流的電流功對工作介質加熱而釋放出來。
2.按權利要求1所述的裝置，其特征在于，該工作介質具有一種由于蒸發而產生氣體的添加劑。
3.按權利要求2所述的裝置，其特征在于，該添加劑是一種液體，尤其是水或酒精。
4.按權利要求3所述的裝置，其特征在于，該工作介質具有一種接收該液體的吸附劑。
5.按權利要求4所述的裝置，其特征在于，用水作為液體，而且該吸附劑具有毛細管構造和/或晶體構造。
6.按權利要求5所述的裝置，其特征在于，該吸附劑具有硅酸鹽構造、鋁酸鹽構造和/或鋁硅酸鹽構造。
7.按權利要求6所述的裝置，其特征在于，該吸附劑含有滑石、沸石和/或土壤。
8.按權利要求1所述的裝置，其特征在于，該工作介質具有一種由于化學分解而產生氣體的材料。
9.按權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述材料包含有一種塑料、油脂和/或油，尤其是聚甲基丙烯酸甲酯、聚胺酯、硅樹脂、硅樹脂凝膠體、硅油、礦物油或一種有機油或油脂。
10.按權利要求1至9中任意一項所述的裝置，其特征在于，工作介質裝在外殼內部(4)里或者裝在一個中空結構的火花間隙電極(13)的內腔里，該火花間隙設在外殼內部(4)并與導體段(7)并聯。
11.按權利要求10所述的裝置，其特征在于，在設計具有一個中空電極(13)的裝置時，中空電極(13)的接受電弧(12)的一個底點的部段具有一個壁厚，在電弧功超過一個預定極限值時該壁厚能夠使電弧(10)的生成氣體的作用達到該工作介質上。
12.按權利要求11所述的裝置，其特征在于，按線圈狀設計的導體段(7)集成于外殼(3)的壁中。
全文摘要
本裝置用于分離導通電流的導體，并具有一個外殼(3)和二個由外殼(3)引出的電流接線頭(1，2)。在外殼內部(4)中布置有一個將這二個電流接線頭(1，2)相互連接起來的導體段(7)和一種工作介質。該工作介質用于產生一定量的壓縮氣體，其足夠在出現故障電流時使導體段(7)分離開。工作介質中沒有可點燃材料，而且其選擇應保證使得用于分離所必需的壓縮氣體量可以通過故障電流的電流功使工作介質加熱而釋放出來。由于在裝置里避免了爆破材料，因而這裝置可以完全無危險地制造、運輸、安裝和維護。投入使用之后本裝置的特點是較高的工作可靠性。
文檔編號H01T1/12GK1453912SQ0312242
公開日2003年11月5日 申請日期2003年4月25日 優先權日2002年4月25日
發明者P·策勒, W·施密德特 申請人:Abb瑞士有限公司