Импульсный разрядник и способ его изготовления
Изобретение относится к импульсному разряднику (100) и способу изготовления импульсного разрядника (100), причем импульсный разрядник (100) содержит предварительно собранную активную часть (110), проходящую в продольном направлении, и отдельно изготовленный гибкий корпус (120), ограничивающий канал в продольном направлении и имеющий отверстие в торцевой поверхности гибкого корпуса (120), при этом гибкий корпус (120) окружает активную часть (110) посредством канала (121) и контактирует с активной частью (110), причем контакт приводит к деформации гибкого корпуса (120) в окружном направлении, а деформация создает давление, оказываемое на активную часть (110) вдоль радиального направления. Техническим результатом является упрощение процесса сборки. 3 н. и 33 з.п. ф-лы, 7 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Варианты осуществления настоящего изобретения в целом относятся к электрическому устройству, более конкретно к импульсному разряднику и способу его изготовления.
Уровень техники
В настоящее время импульсный разрядник играет очень важную роль в защите от перенапряжения критического и дорогостоящего оборудования, такого как трансформаторы, переключающие устройства и вычислительные устройства. Обычный импульсный разрядник обычно содержит внешний изолирующий корпус, пару электродов на противоположных концах корпуса для подключения импульсного разрядника между линейным проводником и землей и несколько варисторов, расположенных между парами электродов для рассеивания импульса в токе, генерируемом при перенапряжении.
Однако таким импульсным разрядникам обычно присущи несколько недостатков, таких как сложный процесс изготовления и сборки, высокая стоимость изготовления и стоимость материала, а также длительное время производства. Поэтому в различных областях применения желательно иметь экономичный, простой в изготовлении/сборке и обладающий хорошими характеристиками импульсный разрядник.
В документе US8593775 раскрыт модульный сборный импульсный разрядник. Однако его сборка все еще опирается на разъемный соединительный элемент, расположенный между активной частью и корпусом, при этом соединительный элемент выполнен литьем под давлением или литьем в кокиль. В документе U85684665 раскрыт модульный сборный импульсный разрядник. Однако для соединения проводящего электрического компонента требуется "фланцевая" структура, и процедура сборки все еще сложна. В документе US6735068 раскрыто электрическое устройство, использующее один или несколько сегментов корпуса. Однако его сборка по-прежнему основана на болтах или штифтах.
Раскрытие сущности изобретения
Первым объектом настоящего изобретения является импульсный разрядник. Импульсный разрядник содержит предварительно собранную активную часть, проходящую в продольном направлении, и отдельно изготовленный гибкий корпус, ограничивающий канал в продольном направлении и имеющий отверстие в торцевой поверхности гибкого корпуса. Гибкий корпус расположен вокруг активной части, проходящей через отверстие, и контактирует с активной частью. Контакт приводит к деформации гибкого корпуса в окружном направлении, а деформация создает давление, оказываемое на активную часть в радиальном направлении.
В некоторых вариантах осуществления изобретения импульсный разрядник также содержит промежуточный слой. Промежуточный слой выполнен из диэлектрического материала и расположен между активной частью и гибким корпусом для заполнения небольших зазоров и неровностей в активной части или гибком корпусе.
В некоторых вариантах осуществления изобретения импульсный разрядник также содержит средство соединения, которое расположено между активной частью и гибким корпусом, для соединения активной части с гибким корпусом.
В некоторых вариантах осуществления изобретения средство соединения представляет собой клеевой слой, покрывающий по меньшей мере основную часть боковой поверхности активной части или покрывающий всю внутреннюю поверхность гибкого корпуса.
В некоторых вариантах осуществления изобретения средство соединения представляет собой сварку трением или механическое соединение для присоединения активной части к гибкому корпусу вдоль продольного направления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения активная часть содержит электроды, расположенные на концах активной части, и блоки металлооксидных резисторов (МОР), уложенные между электродами в продольном направлении.
В некоторых вариантах осуществления изобретения активная часть дополнительно содержит выравнивающий слой, содержащий полосы тонкой ленты, предназначенные для выравнивания блоков МОР и электродов.
В некоторых вариантах осуществления изобретения выравнивающий слой представляет собой кольцевой выравнивающий слой. Кольцевой выравнивающий слой содержит полосы тонкой ленты, предназначенные для обертывания по окружности и уплотнения стыков между блоками МОР и электродами, а также стыков между блоками МОР для выравнивания блоков МОР и электродов.
В некоторых вариантах осуществления изобретения выравнивающий слой представляет собой осевой выравнивающий слой. Осевой выравнивающий слой содержит полосы тонкой ленты, расположенные в осевом направлении, для выравнивания блоков МОР и электродов.
В некоторых вариантах осуществления изобретения активная часть содержит электрически проводящий плоский пружинный элемент, расположенный между блоками МОР или между блоками МОР и электродами.
В некоторых вариантах осуществления изобретения гибкий корпус содержит термопластичный или термореактивный опорный элемент, включающий в себя несколько опорных деталей, проходящих в продольном направлении. Опорные детали расположены вдоль окружного направления в контакте с боковой поверхностью активной части. Гибкий корпус также содержит внешнюю изоляцию, которая выполнена из гибкого материала литьем под давлением, литьем или экструзией на опорном элементе.
В некоторых вариантах осуществления изобретения внешняя изоляция выполнена из гибкого материала литьем под давлением, литьем или экструзией вокруг термопластичного или термореактивного опорного элемента, при этом опорная деталь включает в себя выступ на своем конце, а активная часть включает в себя соответствующую выемку, соответствующую форме выступа на конце.
В некоторых вариантах осуществления изобретения гибкий корпус дополнительно содержит грунтовочный слой, расположенный на внешней поверхности термопластичного или термореактивного опорного элемента, для соединения внешней изоляции с опорным элементом.
В некоторых вариантах осуществления изобретения внешняя изоляция представляет собой цельную внешнюю изоляцию, изготовленную из расширяющегося при комнатной температуре материала, который выбирают из группы, состоящей из силиконового каучука (SiR), термопластичного эластомера (TPE), этилен-пропилен-диенового мономерного каучука, этиленвинилацетатного каучука, фторсиликонов, фтороэластомеров, эластичной эпоксидной смолы или любых их комбинаций.
В некоторых вариантах осуществления изобретения внешняя изоляция представляет собой цельную внешнюю изоляцию, выполненную из высокотемпературного термоусадочного материала, который изготовлен из термоусадочных материалов, выбранных из группы, состоящей из полиэтилена, поливинилхлорида, этиленвинилацетата, акрилонитрилбутадиенстирола и полиуретана.
В некоторых вариантах осуществления изобретения внешняя изоляция включает в себя юбки для наружного применения.
В некоторых вариантах осуществления изобретения, в результате контакта нескольких опорных деталей с активной частью, несколько опорных деталей отделяются друг от друга для образования зазора в окружном направлении, причем зазор позволяет внутренней дуге выходить наружу из импульсного разрядника в случае электрической перегрузки.
В некоторых вариантах осуществления изобретения импульсный разрядник также содержит защитный колпачок, расположенный на отверстии в торцевой поверхности гибкого корпуса для закрытия активной части.
Вторым объектом настоящего изобретения является способ изготовления импульсного разрядника. Способ включает вставку активной части импульсного разрядника в канал гибкого корпуса вдоль продольного направления, так чтобы гибкий корпус окружал активную часть, причем канал имеет отверстие в торцевой поверхности гибкого корпуса. Способ также включает создание контакта между гибким корпусом и активной частью, при этом контакт приводит к деформации гибкого корпуса в окружном направлении, которая создает давление, оказываемое на активную часть вдоль радиального направления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения способ дополнительно включает размещение промежуточного слоя, выполненного из диэлектрического материала, между активной частью и гибким корпусом для заполнения небольших зазоров и неровностей в активной части или гибком корпусе.
В некоторых вариантах осуществления изобретения способ дополнительно включает соединение активной части с гибким корпусом посредством средства соединения.
В некоторых вариантах осуществления изобретения средство соединения представляет собой клеевой слой, покрывающий по меньшей мере основную часть боковой поверхности активной части или покрывающий всю внутреннюю поверхность гибкого корпуса.
В некоторых вариантах осуществления изобретения средство соединения представляет собой сварку трением или механическое соединение для присоединения активной части к гибкому корпусу вдоль продольного направления.
В некоторых вариантах осуществления изобретения способ дополнительно включает формирование активной части путем укладки блоков металлооксидных резисторов (МОР) в продольном направлении и размещение электродов на концах уложенных блоков МОР.
В некоторых вариантах осуществления изобретения способ дополнительно включает размещение выравнивающего слоя, содержащего полосы тонкой ленты, для выравнивания блоков МОР и электродов.
В некоторых вариантах осуществления изобретения размещение выравнивающего слоя включает обертывание по окружности и уплотнение стыков между блоками МОР и электродами и стыков между блоками МОР для выравнивания блоков МОР и электродов посредством кольцевого выравнивающего слоя, содержащего полосы тонкой ленты.
В некоторых вариантах осуществления изобретения размещение выравнивающего слоя включает осевое выравнивание блоков МОР и электродов посредством осевого выравнивающего слоя, содержащего полосы тонкой ленты.
В некоторых вариантах осуществления изобретения укладка блоков металлооксидных резисторов (МОР) включает в себя размещение электропроводящего плоского пружинного элемента между блоками МОР или между блоками МОР и электродами во время укладки блоков МОР.
В некоторых вариантах осуществления изобретения способ дополнительно включает получение гибкого корпуса путем размещения термопластичного или термореактивного опорного элемента, включающего в себя несколько опорных деталей, проходящих в продольном направлении, причем опорные детали расположены в направлении вдоль окружности, чтобы контактировать с боковой поверхностью активной части. Способ дополнительно включает формирование внешней изоляции литьем под давлением, литьем или экструзией гибкого материала на термопластичном или термореактивном опорном элементе.
В некоторых вариантах осуществления изобретения формирование внешней изоляции включает формирование внешней изоляции литьем под давлением, литьем или экструзией гибкого материала вокруг термопластичного или термореактивного опорного элемента, при этом опорная деталь включает в себя выступ на своем конце, а активная часть включает в себя соответствующую выемку, соответствующую форме выступа на конце.
В некоторых вариантах осуществления изобретения способ также включает размещение грунтовочного слоя на внешней поверхности термопластичного или термореактивного опорного элемента для соединения внешней изоляции с термопластичным или термореактивным опорным элементом.
В некоторых вариантах осуществления изобретения создание контакта включает нагревание гибкого корпуса, чтобы обеспечить усадку внешней изоляции в радиальном направлении, при этом внешняя изоляция представляет собой цельную внешнюю изоляцию, выполненную из высокотемпературного термоусадочного материала, который выбирают из группы, состоящей из полиэтилена, поливинилхлорида, этиленвинилацетата, акрилонитрилбутадиенстирола и полиуретана.
В некоторых вариантах осуществления изобретения перед вставкой активной части способ также включает расширение внешней изоляции импульсного разрядника вдоль радиального направления, при этом внешняя изоляция представляет собой цельную внешнюю изоляцию, изготовленную из расширяющегося при комнатной температуре материала, который выбирают из группы, состоящей из силиконового каучука (SiR), термопластичного эластомера (TPE), этилен-пропилен-диенового мономерного каучука, этиленвинилацетатного каучука, фторсиликонов, фтороэластомеров, эластичной эпоксидной смолы или любых их комбинаций.
В некоторых вариантах осуществления изобретения создание контакта включает освобождение внешней изоляции, чтобы вызвать контакт между внешней изоляцией и активной частью.
В некоторых вариантах осуществления изобретения формирование внешней изоляции содержит формирование юбок для наружного применения.
В некоторых вариантах осуществления изобретения несколько опорных деталей расположены так, что в результате контакта нескольких деталей с активной частью, несколько опорных деталей отделяются друг от друга для образования зазора в окружном направлении, причем зазор позволяет внутренней дуге выходить наружу из импульсного разрядника в случае электрической перегрузки.
В некоторых вариантах осуществления изобретения способ также включает расположение защитного колпачка на отверстии в торцевой поверхности гибкого корпуса для закрытия активной части.
Третьим объектом настоящего изобретения является оборудование, предназначенное для осуществления способа в соответствии со вторым объектом настоящего изобретения.
Четвертым объектом настоящего изобретения является применение импульсного разрядника в соответствии с первым объектом настоящего изобретения в качестве защитного элемента в электрической сети.
В ходе последующих обсуждений будет очевидно, что по сравнению с обычными импульсными разрядниками такой модульный импульсный разрядник на основе компонентов в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения требует меньшего количества компонентов, использует менее дорогостоящие компоненты и тем самым уменьшает общие материальные затраты. В то же время, благодаря модульной конструкции, процесс сборки упрощается, а время изготовления/сборки уменьшается.
Краткое описание чертежей
Описанные ниже чертежи приведены для пояснения настоящего изобретения и составляют часть настоящей заявки. Примеры осуществления изобретения и их объяснение приведены для пояснения настоящего изобретения, а не для ограничения настоящего изобретения.
На фиг. 1а показан вид в перспективе гибкого корпуса импульсного разрядника в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 1b – вид в разрезе активной части импульсного разрядника в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 1с – вид в разрезе импульсного разрядника в собранном состоянии в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2а – вид в перспективе опорного элемента, включающего в себя две опорные детали импульсного разрядника, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2b – вид в разрезе внешней изоляции гибкого корпуса импульсного разрядника в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2с – вид в разрезе гибкого корпуса импульсного разрядника в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3 – вид сверху опорного элемента, включающего в себя две опорные детали импульсного разрядника без изначальных зазоров, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3b – вид сверху опорного элемента, включающего в себя две опорные детали с изначальными зазорами, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3с – вид сверху опорного элемента, включающего в себя три опорные детали с изначальными зазорами, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3d – вид сверху опорного элемента, включающего в себя шесть опорных деталей без изначальных зазоров, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3е – вид сверху опорного элемента, включающего в себя шесть опорных деталей с изначальными зазорами, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3f – вид сверху опорного элемента, включающего в себя шесть опорных деталей с проемами для уменьшения давления на каждой из них и без изначальных зазоров, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 4а – вид в перспективе опорного элемента, включающего в себя три опорные детали с выступами на каждом конце, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 4b – вид в перспективе активной части с соответствующей выемкой, соответствующей выступу, показанному на фиг. 4а, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 4с – вид в разрезе импульсного разрядника в собранном состоянии в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 5 – блок-схема последовательности действий процесса сборки импульсного разрядника в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 6 – блок-схема последовательности действий процесса сборки импульсного разрядника в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 7 – блок-схема последовательности действий процесса сборки импульсного разрядника в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.
На чертежах одинаковые или аналогичные ссылочные позиции использованы для обозначения одинаковых или подобных элементов.
Осуществление изобретения
Теперь со ссылкой на несколько примеров осуществления, показанных на чертежах, будет описано настоящее изобретение. Хотя примеры осуществления настоящего изобретения показаны на чертежах, понятно, что варианты осуществления приведены только для того, чтобы упростить специалистам понимание и, тем самым, реализацию настоящего изобретения, а не для того, чтобы каким-либо образом ограничить объем изобретения.
На фиг. 1а–1с показан импульсный разрядник 100 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Импульсный разрядник 100 в целом включает в себя активную часть 110 и изготавливаемый отдельно гибкий корпус 120. Как показано на фиг. 1а, активная часть 110 включает в себя по существу цилиндрическую боковую поверхность и проходит в продольном направлении Y. Изготавливаемый отдельно гибкий корпус 120 ограничивает внутренний канал 121 в продольном направлении Y. Внутренний канал 121 проходит по всей длине гибкого корпуса 120 и образует отверстие на каждой из двух расположенных друг напротив друга торцевых поверхностях 126 гибкого корпуса 120.
В некоторых вариантах осуществления изобретения внутренний канал 121 может иметь цилиндрическую стенку, чтобы соответствовать кривизне цилиндрической боковой поверхности активной части 110. По сравнению с обычными импульсными разрядниками такой модульный импульсный разрядник 100 на основе компонентов в соответствии с настоящим изобретением основан на уменьшенном количестве компонентов, предотвращает использование дорогих компонентов и поэтому существенно сокращает материальные затраты, затраты на изготовление и сборку и, соответственно, время изготовления. Кроме того, такой модульный импульсный разрядник 100 на основе компонентов позволяет производителям по отдельности изготовлять все необходимые компоненты и хранить их для будущего использования, что потенциально сократит время сборки.
На фиг. 1с приведен вид в разрезе импульсного разрядника в собранном состоянии. Как показано на фиг. 1с, гибкий корпус 120 расположен вокруг активной части 110, проходящей через канал 121, и контактирует с активной частью 110. Контакт приводит к деформации гибкого корпуса 120 в окружном направлении С. Такая деформация, затем, создает давление, воздействующее на активную часть 110 вдоль радиального направления R, так что гибкий корпус 120 может быть упруго зафиксирован вокруг активной части 110. Такое устройство будет предпочтительным, потому что средство соединения гибкого корпуса 120 к активной части 110 в основном основано на усилии, создаваемом деформацией гибкого корпуса. В связи с этим не требуется какой-либо дополнительной крепежной конструкции или механизма.
В некоторых вариантах осуществления изобретения импульсный разрядник 100 может также включать в себя промежуточный слой (не показан), выполненный из диэлектрического материала. Промежуточный слой расположен между активной частью 110 и гибким корпусом 120 для заполнения небольших зазоров и неровностей в активной части 110 или гибком корпусе 120.
В некоторых вариантах осуществления изобретения импульсный разрядник 100 может также включать в себя средство 130 соединения, расположенное между активной частью 110 и гибким корпусом 120, для соединения активной части 110 с гибким корпусом 120. Средство 130 соединения может представлять собой клеевой слой, покрывающий по меньшей мере основную часть боковой поверхности активной части 110 или покрывающий всю внутреннюю поверхность гибкого корпуса 120. Например, клеевой слой 130, как показано на фиг. 1с, расположен между активной частью 110 и гибким корпусом 120, для склеивания активной части 110 с гибким корпусом 120. Такой клеевой слой 130 может быть выполнен из клея, нанесенного на внешнюю поверхность активной части 110.
Средство 130 соединения также может представлять собой сварку трением или механическое соединение для присоединения активной части 110 к гибкому корпусу 120 вдоль продольного направления Y. Примеры механического соединения включают в себя, но не ограничиваясь, фрикционные заклепки, болты, обжатие, винты или их сочетание. Тем не менее, понятно, что вид средства 130 соединения не ограничен показанными примерами. Также возможны другие типы средств соединения вместе с их сочетаниями.
На фиг. 1b показан вид в разрезе активной части 110 импульсного разрядника 100. Активная часть 110 включает в себя два электрода 1121, 1122 и блоки 111 металлооксидных резисторов (МОР). Электроды 1121, 1122 расположены на двух противоположных концах активной части 110, чтобы проводить ток через активную часть 110. Для ясности показано три блока МОР. Тем не менее, понятно, что число блоков 111 МОР не ограничено показанным примером. В других вариантах осуществления изобретения также может быть один большой блок МОР или более одного блока 111 МОР.
Как показано на фиг. 1b, три блока 111 МОР уложены друг на друге между двумя электродами 1121, 1122 в продольном направлении Y, образуя по существу цилиндрическое тело. Как вариант, активная часть 110 также может включать в себя электрически проводящий плоский пружинный элемент (не показан), который расположен между блоками 111 МОР или между блоками 111 МОР и электродами 1121, 1122, выступая в качестве электрического и механического контактного элемента в стопке. Например, плоский пружинный элемент может представлять собой тарельчатую пружину, плоскую пружину и т.д.
Импульсный разрядник 100 также может включать в себя выравнивающий слой 113, который включает в себя полосы тонкой ленты, предназначенные для выравнивания блоков 111 МОР и электродов 1121, 1122. В зависимости от его ориентации выравнивающий слой 113 может представлять собой кольцевой выравнивающий слой 113. Как показано на фиг. 1b, кольцевой выравнивающий слой 113 включает в себя полосы тонкой ленты (представленной несколькими короткими жирными вертикальными пунктирными линиями), предназначенные для обертывания по окружности и уплотнения стыков между блоками 111 МОР и электродами 1121, 1122, а также стыков только между блоками 111 МОР. Такой кольцевой выравнивающий слой 113 помогает выровнять блоки 111 МОР и электроды 1121, 1122 и эффективно предотвращает возможное просачивание клеевого слоя 130. В некоторых других вариантах осуществления изобретения выравнивающий слой 113 может представлять собой осевой выравнивающий слой 113, который также включает в себя полосы тонкой ленты, но эти полосы тонкой ленты расположены вдоль оси, чтобы выравнивать блоки 111 МОР и электроды 1121, 1122.
С помощью вышеупомянутого выравнивающего слоя 113 можно предотвратить боковое движение одного блока МОР относительно другого, так что все блоки МОР по существу остаются выровненными друг с другом в продольном направлении Y. Кроме того, такой выравнивающий слой 113 также может обеспечить достаточное продольное усилие контакта между смежными блоками МОР при определенных обстоятельствах/приложениях. Поэтому не требуется какой-либо дополнительной конструкции или механизма для того, чтобы прикладывать нагрузку в продольном направлении Y, что упрощает процесс изготовления.
Как показано на фиг. 2а–2с, гибкий корпус 120 включает в себя термопластичный или термореактивный опорный элемент 122 и внешнюю изоляцию 124. Опорный элемент 122, как пример, включает в себя две опорные детали 123, причем обе проходят в продольном направлении Y. Две опорные детали 123 продолжаются вдоль окружного направления С так, чтобы контактировать с боковой поверхностью активной части 110.
Как показано на фиг. 2а, две опорные детали 123 могут быть расположены равномерно или симметрично вокруг цилиндрического тела активной части 110, образуя по существу полную окружность. Такой опорный элемент 122 в виде трубки увеличивает общую прочность и механическую жесткость гибкого корпуса 120. Хотя на фиг. 2а показан опорный элемент 122, включающий в себя две опорные детали 123, также возможен опорный элемент 122, включающий в себя более двух, например три, четыре или пять, опорных деталей 123.
В качестве примера, на фиг. 3b и 3c показаны опорные элементы 122, включающие в себя две и три опорные детали 123 соответственно. В качестве другого примера, на фиг. 3d и 3е показан опорный элемент 122, включающий в себя шесть опорных деталей 123. Шесть опорных деталей 123, показанные на фиг. 3d, так же равномерно расположены вокруг цилиндрического корпуса активной части 110, образуя полную окружность. Каждая опорная деталь обладает кривизной, чтобы по существу соответствовать кривизне цилиндрического корпуса.
В некоторых вариантах осуществления изобретения одна или несколько опорных деталей 123 могут включать в себя проемы 128 для уменьшения давления, чтобы снижать избыточное давление, создаваемое во внутреннем пространстве, ограниченном опорным элементом 122. Избыточное давление может возникнуть вследствие высокого тока кроткого замыкания, особенно для высоковольтной системы. Как показано на фиг. 3f, каждая из шести опорных деталей 123 на своей боковой поверхности включает в себя по меньшей мере один проем 128 для уменьшения давления.
Следует отметить, что конфигурации таких проемов 128 для уменьшения давления могут меняться в соответствии с конкретными требованиями. Например, проем 128 для уменьшения давления может быть выполнен в виде сквозного отверстия различной формы и размера, либо он может быть выполнен в виде ограниченной области (например, посредством режущего инструмента), имеющей меньшую толщину, чем толщина окружающей области опорной детали 123. При правильном проектировании конфигурации проема 128 для уменьшения давления можно быстро без труда сбросить избыточное давление из импульсного разрядника.
В некоторых вариантах осуществления изобретения, показанных на фиг. 3а, 3d или 3f, в несобранном состоянии все опорные детали 123 соединены друг с другом вплотную, при этом между любыми двумя соседними опорными деталями 123 нет изначального зазора. Другими словами, все зазоры 125 изначально в несобранном состоянии сомкнуты. После вставки активной части 110 в канал 121 (или в собранном состоянии) несколько опорных деталей 123 отделяются друг от друга, чтобы образовать небольшой зазор 125 в окружном направлении С. Как показано на фиг. 3а, 3d или 3f, положение каждого небольшого зазора 125, который появится в собранном состоянии, указано соответствующей стрелкой. Можно также заранее предусмотреть зазоры между соседними опорными деталями 123, как показано на фиг. 3b, 3с или 3е, причем в некоторых вариантах осуществления изобретения эти предварительно заданные зазоры 125 могут быть заполнены SiR или клеем.
В некоторых вариантах осуществления изобретения, показанных на фиг. 2с, внешняя изоляция 124 выполнена из гибкого материала, и получена путем литья под давлением, литья или экструзии на опорном элементе 122. В некоторых вариантах осуществления, показанных на фиг. 4с, внешняя изоляция 124 выполнена из гибкого материала и образована путем литья под давлением, литья или экструзии вокруг термопластичного или термореактивного опорного элемента 122, другими словами, опорный элемент 122 внедрен в стенку внешней изоляции 124. Кроме того, опорная деталь 123, как показано на фиг. 4а, включает в себя выступ 123а на каждом конце опорной детали 123, образующий костеподобную конструкцию, а активная часть 110, как показано на фиг. 4b, включает в себя соответствующую выемку 110а на каждом конце, соответствующую форме выступа 123а, или такую, чтобы в нее входил выступ 123а. Таким образом, можно эффективно предотвратить поворот внешней изоляции 124 вокруг активной части 110.
Возвращаясь теперь к фиг. 2с, в показанном варианте осуществления изобретения грунтовочный слой 127 расположен на внешней поверхности термопластичного опорного элемента 122, чтобы закрепить внешнюю изоляцию 124, которая наносится путем литья под давлением на грунтовочный слой 127. Другими словами, грунтовочный слой 127, выступающий в качестве связующего слоя, равномерно распределен и расположен между внешней поверхностью опорного элемента 122 и внутренней стенкой внешней изоляции 124. В некоторых вариантах осуществления изобретения материал грунтовочного слоя 127 выбирают из группы, состоящей из силиконовой смолы SiR, полиуретана, этиленвинилацетата и любых их сочетаний.
В некоторых вариантах осуществления изобретения опорный элемент 122 выполнен из термопластичного материала, который выбран из группы, состоящей из акрилонитрилбутадиенстирола, полиамида, полифталамида, полибутилентерефталата, полиэтилентерефталата, политриметилентерефталата, поливинилхлорида, поликарбоната и любых их сочетаний. Такой термопластичный материал пригоден для переработки, и его легко обрабатывать. Опорный элемент 122 также может быть выполнен из термореактивного материала, такого как эпоксидная смола. Вышеупомянутый термопластичный или термореактивный материал будет предпочтительным, поскольку он обеспечивает достаточную изоляцию и, тем самым, уменьшает общие материальные затраты на корпус 120.
В зависимости от различных способов производства импульсного разрядника 100, внешняя изоляция 124 соответственно может быть выполнена из различных типов материалов. Например, внешняя изоляция 124 может быть изготовлена из расширяющегося при комнатной температуре материала, который выбран из группы, состоящей из силиконового каучука (SiR), термопластичного эластомера (TPE), этилен-пропилен-диенового мономерного каучука, этиленвинилацетатного каучука, фторсиликонов, фтороэластомеров, эластичной эпоксидной смолы или любых их комбинаций. Кроме того, внешняя изоляция 124 может быть выполнена из высокотемпературного термоусадочного материала, который выбран из группы, состоящей из полиэтилена, поливинилхлорида, этиленвинилацетата, акрилонитрилбутадиенстирола и полиуретана.
В некоторых вариантах осуществления изобретения внешняя изоляция 124 также может включать в себя юбки 129 для наружного применения. Как показано на фиг. 2b, внешняя поверхность внешней изоляции 124 может включать в себя несколько юбок в виде ребер или выступов 129, направленных наружу в радиальном направлении R.
Как показано на фиг. 2b или фиг. 4с, внешняя изоляция 124 представляет собой цельный компонент. Такая цельная внешняя изоляция 124, выполненная из гибкого материала и изготовленная, например, с помощью технологии литья под давлением, обеспечивает гибкую конструкцию внешней изоляции и низкие производственные затраты. Например, ребра или выступы 129 могут быть выполнены как часть внешней изоляции во время того же самого процесса литья под давлением. Кроме того, такая цельная внешняя изоляция 124 вместе с такой же цельной активной частью 110, как обсуждалось выше, делает процесс изготовления и сборки импульсного разрядника 100 простым и недорогим.
В некоторых вариантах осуществления изобретения импульсный разрядник 100 также может включать в себя защитный колпачок (не показан), расположенный так, чтобы закрывать каждое отверстие в торцевой поверхности 126 гибкого корпуса 120. Такой защитный колпачок закрывает активную часть 110, чтобы защищать ее от влаги, ветра или других опасных условий.
На фиг. 5 показана блок-схема, иллюстрирующая этапы способа 500 изготовления импульсного разрядника 100. В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения модульный импульсный разрядник 100, как описано выше, изготавливают упрощенным способом, который включает в себя меньше этапов по сравнению с обычным процессом производства. В общем, способ 500 включает в себя следующие этапы.
На этапе 504 активную часть 110 импульсного разрядника 100 вставляют в канал 121 гибкого корпуса 120 вдоль продольного направления Y, так чтобы гибкий корпус 120 окружал активную часть 110. На этапе 506 приводят в контакт гибкий корпус 120 и активную часть 110. Контакт приводит к деформации гибкого корпуса 120 в окружном направлении С, что создает давление, оказываемое на активную часть 110 в радиальном направлении R.
В некоторых вариантах осуществления изобретения между активной частью 110 и гибким корпусом 120 может быть расположен промежуточный слой, выполненный из диэлектрического материала, для заполнения небольших зазоров и неровностей в активной части 110 или гибком корпусе 120. В некоторых вариантах осуществления изобретения активная часть 110 может быть соединена с гибким корпусом 120 посредством средства 130 соединения. Как обсуждалось выше, средство 130 соединения может представлять собой клеевой слой, покрывающий по меньшей мере основную часть боковой поверхности активной части 110 или всю внутреннюю поверхность гибкого корпуса 120. Средство 130 соединения также может представлять собой сварку трением или механическое соединение для присоединения активной части 110 к гибкому корпусу 120. В практической реализации электроды 1121, 1122 могут быть прикреплены к термопластичному или термореактивному опорному элементу 122 посредством механического соединения вдоль продольного направления Y.
В некоторых вариантах осуществления изобретения активная часть 110 может быть предварительно выполнена в отдельном производственном процессе. В отдельном процессе изготовления активной части 110 блоки 111 МОР укладывают в продольном направлении Y, а электроды 1121, 1122 располагают на концах уложенных блоков 111 МОР.
В некоторых вариантах осуществления изобретения выполняют выравнивающий слой 113, содержащий полосы тонкой ленты, для выравнивания блоков 111 МОР и электродов 1121, 1122. Выполнение выравнивающего слоя 113 может включать в себя оборачивание по окружности и уплотнение стыков между блоками 111 МОР и электродами 1121, 1122 и стыков только между блоками 111 МОР. Выполнение выравнивающего слоя 113 также может включать в себя выравнивание вдоль оси блоков 111 МОР и электродов 1121, 1122.
В некоторых вариантах осуществления изобретения гибкий корпус 120 так же может быть предварительно выполнен в отдельном производственном процессе. В отдельном процессе производства гибкого корпуса 120 сначала выполняют термопластичный опорный элемент 122, включающий в себя несколько опорных деталей 123 и проходящий в продольном направлении Y. Эти опорные детали 123 располагают вдоль окружного направления С так, чтобы они контактировали с боковой поверхностью активной части 110.
В некоторых вариантах осуществления изобретения несколько опорных деталей 123 могут быть расположены так, чтобы в результате контакта нескольких опорных деталей 123 с активной частью 110 несколько опорных деталей 123 отделялись друг от друга, образуя небольшой зазор 125 в окружном направлении С.
После того, как опорный элемент 122 выполнен, на внешней поверхности термопластичного опорного элемента 122 может быть выполнен грунтовочный слой 127, чтобы обеспечить связующий слой. Затем выполняют внешнюю изоляцию 124 путем литья под давлением гибкого материала на грунтовочный слой 127. Как обсуждалось выше, внешняя изоляция 124 может представлять собой цельную внешнюю изоляцию, а наносимый литьем под давлением гибкий материал выбирают из группы, состоящей из силиконовой смолы, TPE и SiR/TPE.
В зависимости от различных способов производства импульсного разрядника 100, материал внешней изоляции 124 соответственно может быть выбран из различных типов материалов. На фиг. 6 показана блок-схема, иллюстрирующая этапы способа 600 изготовления импульсного разрядника 100 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Способ 600 особенно подходит для изготовления импульсного разрядника 100 с внешней изоляцией 124, выполненной из высокотемпературного термоусадочного материала. Такой высокотемпературный термоусадочный материал выбирают из группы, состоящей из полиэтилена, поливинилхлорида, этиленвинилацетата, акрилонитрилбутадиенстирола и полиуретана.
Аналогично способу 500, в способе 600 на этапе 604 активную часть 110 импульсного разрядника 100 вставляют в канал 121 гибкого корпуса 120 вдоль продольного направления Y, так чтобы гибкий корпус 120 окружал активную часть 110. Затем на этапе 606 для внешней изоляции 124, выполненной из материала такого типа, нагревание гибкого корпуса 120 (или внешней изоляции 124) обеспечит усадку внешней изоляции 124 в радиальном направлении R и тем самым вызовет контакт между гибким корпусом 120 и активной частью 110.
На фиг. 7 показана блок-схема, иллюстрирующая этапы способа 700 изготовления импульсного разрядника 100 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Способ 700 особенно подходит для изготовления импульсного разрядника 100 с внешней изоляцией 124, выполненной из расширяющегося при комнатной температуре материала. Такой расширяющийся при комнатной температуре материал выбирают из группы, состоящей из силиконового каучука (SiR), термопластичного эластомера (TPE), этилен-пропилен-диенового мономерного каучука, этиленвинилацетатного каучука, фторсиликонов, фтороэластомеров, эластичной эпоксидной смолы или любых их комбинаций.
Аналогично способу, 600 в способе 700 на этапе 704 активную часть 110 импульсного разрядника 100 вставляют в канал 121 гибкого корпуса 120 вдоль продольного направления Y, так чтобы гибкий корпус 120 окружал активную часть 110. В отличие от способа 600, перед вставкой активной части 110 (то есть перед этапом 704) на этапе 702 необходимо сначала расширить внешнюю изоляцию 124, выполненную из такого расширяющегося при комнатной температуре материала, вдоль направления R. Затем, после того как активную часть 110 вставили в канал 121 расширенного гибкого корпуса 120, на этапе 706 внешнюю изоляцию 124 освобождают, чтобы вызвать контакт между внешней изоляцией 124 и активной частью 110.
Как вариант, защитный колпачок может быть расположен на отверстии в торцевой поверхности 126 гибкого корпуса 120, закрывая активную часть 110, чтобы защищать активную часть 110 от влаги, ветра и опасных условий.
Следует отметить, что вышеописанные варианты осуществления настоящего изобретения приведены только в качестве примера или объяснения принципов настоящего изобретения, а не для ограничения настоящего изобретения. Поэтому любые модификации, эквивалентные альтернативы и усовершенствования и т.д. без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения следует включать в объем защиты настоящего изобретения. В то же время, прилагаемая формула настоящего изобретения предназначена для охвата всех вариантов и модификаций, подпадающих под объем и признаки формулы изобретения или эквивалентов объема и признаков.
1. Импульсный разрядник (100), содержащий:
предварительно собранную активную часть (110), проходящую в продольном направлении (Y); и
изготовленный отдельно гибкий корпус (120), ограничивающий канал (121) в продольном направлении (Y) и имеющий отверстие в торцевой поверхности (126) гибкого корпуса (120),
причем гибкий корпус (120) окружает активную часть (110) посредством канала (121) и контактирует с активной частью (110), причем этот контакт приводит к деформации гибкого корпуса (120) в окружном направлении (С), при этом деформация создает давление, оказываемое на активную часть (110) в радиальном направлении (R).
2. Импульсный разрядник (100) по п. 1, который дополнительно содержит промежуточный слой (500), выполненный из диэлектрического материала и расположенный между активной частью (110) и гибким корпусом (120) для заполнения небольших зазоров и неровностей в активной части (110) или гибком корпусе (120).
3. Импульсный разрядник (100) по п. 1, который дополнительно содержит средство (130) соединения, расположенное между активной частью (110) и гибким корпусом (120), для соединения активной части (110) с гибким корпусом (120).
4. Импульсный разрядник (100) по п. 3, в котором средство (130) соединения представляет собой клеевой слой, покрывающий по меньшей мере основную часть боковой поверхности активной части (110) или всю внутреннюю поверхность гибкого корпуса (120).
5. Импульсный разрядник (100) по п. 3, в котором средство (130) соединения представляет собой сварку трением или механическое соединение для присоединения активной части (110) к гибкому корпусу (120) вдоль продольного направления (Y).
6. Импульсный разрядник (100) по п. 1, в котором активная часть (110) содержит электроды (1121, 1122), расположенные на концах активной части (110), и блоки (111) металлооксидных резисторов (МОР), уложенные между электродами (1121, 1122) в продольном направлении (Y).
7. Импульсный разрядник (100) по п. 6, который дополнительно содержит выравнивающий слой (113), содержащий полосы тонкой ленты, предназначенные для выравнивания блоков (111) МОР и электродов (1121, 1122).
8. Импульсный разрядник (100) по п. 7, в котором выравнивающий слой (113) представляет собой кольцевой выравнивающий слой (113), содержащий полосы тонкой ленты, предназначенные для обертывания по окружности и уплотнения стыков между блоками (111) МОР и электродами (1121, 1122), а также стыков между блоками (111) МОР для выравнивания блоков (111) МОР и электродов (1121, 1122).
9. Импульсный разрядник (100) по п. 7, в котором выравнивающий слой (113) представляет собой осевой выравнивающий слой (113), содержащий полосы тонкой ленты, расположенные вдоль оси для выравнивания блоков (111) МОР и электродов (1121, 1122).
10. Импульсный разрядник (100) по п. 6, в котором активная часть (110) содержит электрически проводящий плоский пружинный элемент, расположенный между блоками (111) МОР или между блоками (111) МОР и электродами (1121, 1122).
11. Импульсный разрядник (100) по п. 1, в котором гибкий корпус (120) содержит:
термопластичный или термореактивный опорный элемент (122), включающий в себя несколько опорных деталей (123), проходящих в продольном направлении (Y), причем опорные детали (123) расположены в окружном направлении (С), контактируя с боковой поверхностью активной части (110); и
внешнюю изоляцию (124), выполненную из гибкого материала посредством литья под давлением, литья или экструзии на опорном элементе (122).
12. Импульсный разрядник (100) по п. 11, в котором внешняя изоляция (124) выполнена из гибкого материала посредством литья под давлением, литья или экструзии вокруг термопластичного или термореактивного опорного элемента (122), при этом опорная деталь (123) включает в себя выступ (123а) на своем конце, а активная часть (110) включает в себя соответствующую выемку (110а), соответствующую форме выступа (123а), на конце.
13. Импульсный разрядник (100) по п. 11, в котором гибкий корпус (120) дополнительно содержит грунтовочный слой (127), расположенный на внешней поверхности термопластичного или термореактивного опорного элемента (122), для склеивания внешней изоляции (124) с опорным элементом (122).
14. Импульсный разрядник (100) по п. 11, в котором внешняя изоляция (124) представляет собой цельную внешнюю изоляцию, изготовленную из расширяющегося при комнатной температуре материала, который выбран из группы, состоящей из силиконового каучука (SiR), термопластичного эластомера (TPE), этилен-пропилен-диенового мономерного каучука, этиленвинилацетатного каучука, фторсиликонов, фтороэластомеров, эластичной эпоксидной смолы или любых их комбинаций.
15. Импульсный разрядник (100) по п. 11, в котором внешняя изоляция (124) представляет собой цельную внешнюю изоляцию, выполненную из высокотемпературного термоусадочного материала, который изготовлен из термоусадочных материалов, выбранных из группы, состоящей из полиэтилена, поливинилхлорида, этиленвинилацетата, акрилонитрилбутадиенстирола и полиуретана.
16. Импульсный разрядник (100) по п. 11, в котором внешняя изоляция (124) включает в себя юбки для наружного применения.
17. Импульсный разрядник (100) по п. 1, который дополнительно содержит защитный колпачок, расположенный на отверстии в торцевой поверхности (126) гибкого корпуса (120), для закрывания активной части (110).
18. Способ изготовления импульсного разрядника (100), включающий:
вставку активной части (110) импульсного разрядника (100) в канал (121) гибкого корпуса (120) вдоль продольного направления (Y), так чтобы гибкий корпус (120) окружал активную часть (110), причем канал (121) имеет отверстие в торцевой поверхности (126) гибкого корпуса (120); и
создание контакта между гибким корпусом (120) и активной частью (110), при этом контакт приводит к деформации гибкого корпуса (120) в окружном направлении (С), которая создает давление, оказываемое на активную часть (110) вдоль радиального направления (R).
19. Способ по п. 18, который дополнительно включает расположение промежуточного слоя, выполненного из диэлектрического материала, между активной частью (110) и гибким корпусом (120) для заполнения небольших зазоров и неровностей в активной части (110) или гибком корпусе (120).
20. Способ по п. 18, который дополнительно включает соединение активной части (110) с гибким корпусом (120) посредством средства (130) соединения.
21. Способ по п. 20, в котором средство соединения (130) представляет собой клеевой слой, покрывающий по меньшей мере основную часть боковой поверхности активной части (110) или всю внутреннюю поверхность гибкого корпуса (120).
22. Способ по п. 20, в котором средство (130) соединения представляет собой сварку трением или механическое средство соединения для присоединения активной части (110) к гибкому корпусу (120) вдоль продольного направления (Y).
23. Способ по п. 18, который дополнительно включает формирование активной части (110) путем укладывания блоков (111) металлооксидных резисторов (МОР) в продольном направлении (Y) и расположения электродов (1121, 1122) на концах уложенных блоков (111) МОР.
24. Способ по п. 23, в котором формирование активной части (110) дополнительно включает расположение выравнивающего слоя (113), содержащего полосы тонкой ленты, для выравнивания блоков (111) МОР и электродов (1121, 1122).
25. Способ по п. 24, в котором расположение выравнивающего слоя (113) включает обертывание по окружности и уплотнение стыков между блоками (111) МОР и электродами (1121, 1122), а также стыков между блоками (111) МОР для выравнивания блоков (111) МОР и электродов (1121, 1122) посредством кольцевого выравнивающего слоя (113), содержащего полосы тонкой ленты.
26. Способ по п. 24, в котором расположение выравнивающего слоя (113) включает выравнивание в осевом направлении блоков (111) МОР и электродов (1121, 1122) посредством осевого выравнивающего слоя (113), содержащего полосы тонкой ленты.
27. Способ по п. 23, в котором укладывание блоков (111) металлооксидных резисторов (МОР) включает расположение электрически проводящего плоского пружинного элемента между блоками (111) МОР или между блоками (111) МОР и электродами (1121, 1122) во время укладывания блоков (111) МОР.
28. Способ по п. 18, который дополнительно включает получение гибкого корпуса (120) путем
выполнения термопластичного или термореактивного опорного элемента (122), включающего в себя несколько опорных деталей (123), проходящих в продольном направлении (Y), причем опорные детали (123) располагают вдоль окружного направления (С) так, чтобы они контактировали с боковой поверхностью активной части (110); и
формирования внешней изоляции (124) путем литья под давлением, литья или экструзии гибкого материала на термопластичном или термореактивном опорном элементе (122).
29. Способ по п. 28, в котором формирование внешней изоляции (124) включает формирование внешней изоляции (124) путем литья под давлением, литья или экструзии гибкого материала вокруг термопластичного или термореактивного опорного элемента (122), при этом опорная деталь (123) включает в себя выступ (123а) на своем конце, а активная часть (110) включает в себя соответствующую выемку (110а), соответствующую форме выступа (123а), на конце.
30. Способ по п. 28, который дополнительно включает расположение грунтовочного слоя (127) на внешней поверхности термопластичного или термореактивного опорного элемента (122) для соединения внешней изоляции (124) с термопластичным или термореактивным опорным элементом (122).
31. Способ по п. 18, в котором создание контакта включает нагревание гибкого корпуса (120), чтобы обеспечить усадку внешней изоляции (124) в радиальном направлении (R), при этом внешняя изоляция (124) представляет собой цельную внешнюю изоляцию, выполненную из высокотемпературного термоусадочного материала, выбранного из группы, состоящей из полиэтилена, поливинилхлорида, этиленвинилацетата, акрилонитрилбутадиенстирола и полиуретана.
32. Способ по п. 18, который перед вставкой активной части (110) дополнительно включает расширение внешней изоляции (124) импульсного разрядника (100) вдоль радиального направления (R), при этом внешняя изоляция (124) представляет собой цельную внешнюю изоляцию, изготовленную из расширяющегося при комнатной температуре материала, выбранного из группы, состоящей из силиконового каучука (SiR), термопластичного эластомера (TPE), этилен-пропилен-диенового мономерного каучука, этиленвинилацетатного каучука, фторсиликонов, фтороэластомеров, эластичной эпоксидной смолы или любых их комбинаций.
33. Способ по п. 32, в котором создание контакта включает освобождение внешней изоляции (124), чтобы вызвать контакт между внешней изоляцией (124) и активной частью (110).
34. Способ по п. 28, в котором формирование внешней изоляции (124) включает формирование внешней изоляции для наружного применения.
35. Способ по п. 18, который дополнительно включает расположение защитного колпачка на отверстии в торцевой поверхности (126) гибкого корпуса (120) для закрывания активной части (110).
36. Применение импульсного разрядника (100) по любому из пп. 1–17 в качестве защитного элемента в электрической сети.
