专利名称：Ac电压存在指示器的制作方法
技术领域：
本发明的主题为一种用于中压或高压输电和配电系统中的导体和/或导体部件的交流(AC)电压指示器，其中基本的AC电压探测和指示元件是液晶显示器(LCD)。指示器结合于测试的导体和/或导体部件的表面，或设置于靠近它们的位置。
已知现有技术中存在多种类型的具有LCD的电压存在指示器，该种指示器不需要提供外部电源。此种指示器包括至少一个集流电极，典型的该种集流电极具有平板形状。此种类型的指示器采用以下方式在测试导体上设置集流电极以基本上平行于围绕着测试导体产生的电场的等电位表面进行定位。集流电极的表面区域可以调节，以便确保流经它的至测试导体的接地环境或在三相系统中至另一相导体的电容性电流，足以引起显示器状态的变化，并且显示出图案、标记、铭文，或改变它的颜色。此种电容性电流具有非常小的电流值，例如如果指示器安装在典型的空气绝缘的导电元件上，此时在每单元的集流电极区域上的电容性电流不超过10-100nA/cm2。因此，指示器必须具有极高的阻抗，使得即使在如此低的电容性电流值的情况下，也可以获得足以改变光学指示器的状态的电压降。
美国No.5274324号专利说明书公开了一种指示器，该指示器用于指示带电导体，并结合有LCD。这种指示器由封闭的绝缘材料制成的立方形壳体组成，其前壁提供了透明窗口，用于指示电压存在的高阻抗显示器(例如液晶显示器)位于该透明窗口内。导体元件采用探针形式，并结合于壳体后壁，通过将探针与导体相连接用于测试导体内的电压。连接元件采用金属板的形式，并与LCD电极之一进行电连接，定位于壳体之内。连接元件具有电容性集流电极的功能。另一显示电极通过电阻元件与探针相连接。两个显示电极通过用于显示器放电的电阻的方式彼此相连接。也可以对显示器施加一个电流，用于测试显示器的功能。
已公开的申请WO2004/023151描述了一种电压指示器，该指示器应用了液晶显示器、电泳显示器和电致变色显示器。根据这种方案的指示器由电极和电介质层组成，电极采用两个外导电层的形式，位于导电层上的至少一层是透明的，定位于电极之间的中间层具有显示电光学特性的结构，并且中间层由附加的导电层相分离。电极通过通过二极管彼此电连接。指示器的透明电极是其集流电极。本发明示例性的实施例之一公开了一种技术方案附加的导电层通过电阻元件与其它的导电层之一相连接。该元件的目的在于调节中间层和电介质层的阻抗在实部和虚部之间的相互比例，以便能够在这些层中恰当地分隔DC和AC电压成分，并且允许获得指示器的最大灵敏度。
日本专利申请No.61-003069公开了一种通过使用LCD的阈值电压用于探测带电导体液晶显示器。已知的双电极LCD设置两个附加的电极，其中一个结合于显示器的前壁，另一个结合于显示器的后壁，使得每一附加电极均与LCD的不同电极相连接。在此种方案中，结合于显示器的前壁的附加电极是集流电极。
另一种用于指示电压的LCD可获知于日本专利申请公开No.63-044173。类似的装置出现于JP61-003069的说明书中，该装置与液晶显示器和两个附加电极相结合，其中一个电极与显示器的一个标记电极电连接，另一个透明的电极直接设置在显示器的表面上，从而其与另一个电极(显示器的公共电极)电容连接。在这一技术方案中，透明的附加电极是指示器的集流电极。
用于指示中压和高压导体和设备中的电压的指示器需要高的可靠性和长的寿命，尤其是那些用于户外的以及暴露于各种危害性的气候条件下的设备的指示器。空气绝缘设备通常要运行20至30年。此类设备的运行通常是免维护的。因此，此类设备内的电压指示器或者作为此类设备的部件的电压指示器不仅需要长的寿命，还要确保能够在长的时间内无故障运行。
已知的与液晶显示器相结合的指示器的寿命相当长。然而，当他们运行于各种气候条件下以及当它们设置于户外时，它们的寿命就变得不能满足商业上的应用。诸如高湿、降雨或盐雾这样的不利环境条件会导致指示器表面的衰老，从而减小了指示器的电阻，甚至形成外部的短路。获得指示器的高灵敏度LCD具有高阻抗，此种情况下电阻的减小会导致功能的丧失。
与液晶显示器相结合的指示器的寿命减少的另一个原因在于其对于外部元件上的静电积累具有相对较小的承受能力。在中压和高压输电和配电设备上所产生的不可控制的电荷，会在指示器的液晶元件上产生电压的DC成分，能够显著地降低它们的寿命。
根据本发明的AC电压存在指示器主要包括设置于绝缘壳体内的液晶显示器，在壳体的前壁窗口内指示器的显示是可读的，以及显示器与导体元件相连接，导体元件用于将显示器与测试目标相连接，指示器的壳体具有框架形状，并由具有强疏水性表面的材料制成，前侧的框架通过定位于框架窗口的透明板封闭，后侧的框架通过导体元件密闭，至少有一排周向的肋条定位于框架窗口的周围，以及液晶显示器设置于框架窗口的透明板与导体元件之间，它具有采用导电区形式的电极，具有最大的表面区域的导电区之一是指示器的集流电极，以及所述的导电区中的另一个与导电端子相连接，导电端子通过连接元件的方式与指示器的导体元件相连接，导电端子通过电阻元件与结合于集流电极的端子相连接。
在本发明另一个变化形式中，液晶显示器密封的设置于框架窗口的透明板与电介质板之间，该电介质板与导体元件相毗邻，该导体元件封闭壳体的后侧框架。
电介质板优选由玻璃制成。
替代性的电介质板由热塑性聚合物制成。
在本发明的两种变化形式中，透明板优选由玻璃制成。
在本发明的两种变化形式中，周向的肋条优选突出于窗口平面。
在本发明的两种变化形式中，壳体框架优选由具有永久疏水表面的硅氧烷弹性体制成。
在本发明的两种变化形式中，壳体框架优选由涂覆有具有疏水表面特性的薄层的热塑性聚合物制成。
在本发明的两种变化形式中，电阻元件优选由具有耐静电特性的热塑性聚合物制成。
在本发明的两种变化形式中，电阻元件替代性地采用电阻涂覆的方式，设置于液晶显示器的端子之间的基板之一上。
在本发明的两种变化形式中，电阻元件替代性地采用其上沉积有电阻层的板的方式。
在本发明的两种变化形式中，电阻元件优选由电阻性的纸、织物或箔片制成。
在本发明的两种变化形式中，导体元件优选由具有导电混合物的热塑性聚合物制成，该导电混合物采用碳颗粒、导电聚合物或金属纤维的形式。
在本发明的两种变化形式中，导体元件替代性地由具有导电混合物的硅氧烷弹性体制成。
在本发明的两种变化形式中，导体元件替代性地由具有金属芯或聚合物芯的硅氧烷弹性体制成。
根据本发明的指示器的优点在于其简单的设计和相对小的尺寸。当将该指示器结合于绝缘的或非绝缘的电线后，其用于指示中等电压的未遮蔽的电线或设备中的电压存在，并且可以在相当的距离上以裸眼读出指示器上的显示。该指示器适用于各种环境状况下，能够以简单的方式进行制造，并且极为耐用和可靠。
本发明的目标示例性地显示于附图中，其中附
图1、1a和1b显示了指示器的剖视图和正视图，附图2显示了根据本发明的正视图，附图3显示了根据本发明的指示器的沿D-D线的剖视图，附图4、5、6、7显示了根据本发明的指示器的不同实施例的沿E-E线的剖视图，以及附图8根据本发明的包括电介质板的实施例的沿D-D线的剖视图。
由申请人提交的波兰专利申请No.P-362262提供了一种液晶电压指示器(附图1、1a和1b)，其中LCD1包括第一衬底层2，该第一衬底层2与设置在其表面上的导电区3相连接，并且与其它的导电区电绝缘，第二衬底层4平行于第一衬底层，并且与设置在其表面上的导电区5相连接，并且与其它的导电区电绝缘，以及中间液晶层6设置于衬底层之间以及导电区之间。电端子6引出于中间液晶层6的表面范围之外，并且与结合于导电区3之一。定位于第一衬底层2的导电层的一部分与定位于第二衬底层4的导电层的一部分相重叠，两个衬底层的导电区3、5的重叠部分与中间液晶层6的一部分共同形成了指示器的液晶元件，并且以串联的方式电连接。处于与衬底层平行的平面上的液晶元件共同构成的标记图案，当电压存在时，该图案得到显示。导电区之一的整体区域(定位于衬底层之一超出标记图案的平面)是液晶指示器的集流电极。在此示例性的实施例中，导电区3具有最大的表面区域。
根据本发明的指示器(附图2、3)包括密封的设置于壳体8之内的LCD1，壳体8的形状采用框架的形式。壳体8通过透明板9封闭其前部，并优选由玻璃制成，以及壳体8通过板状导体元件10封闭其后部，该板状导体元件10密封的设置于壳体8的框架内。壳体8由强疏水性材料制成，例如硅氧烷弹性体，经硫化处理后，可以获得强的永久性的疏水表面，或者壳体8由涂覆有具有疏水表面特性的薄层的热塑性聚合物制成。壳体8优选采用超模(overmolding)方式制造，使得指示器的部件在层中相互连接，即透明板9、LCD1和导体元件10，但是超模工艺不包括透明板9的前表面和导体元件10的后表面。不采用超模工艺，而是通过在指示器的成品部件的表面上倾注强疏水性材料，也可以形成壳体8。在壳体8的前部，框架窗口的周围，设置周向的肋条11，肋条之间相互间隔一定的距离，并突出于框架窗口平面。肋条11与壳体8形成统一的整体。肋条11的作用在于增加蠕变电流从指示器的导体元件至壳体8的框架窗口的透明板9的表面的路径，与壳体8表面的疏水特性相结合，当指示器运行于高湿、降雨或盐雾的环境中时，允许增加指示器表面的总电阻。
根据本发明的指示器应用了显示于附图1、1a和1b中的液晶显示器1的设计，作为指示器的集流电极的导电区3具有最大的表面区域，并且提供了导体端子12。两个端子7和12均突出于中间液晶层的范围。显示器的液晶元件在串联于端子7的导电区与指示器的集流电极3之间。极化板(附图中未显示)粘结于LCD1的两个衬底层，以及光反射膜(附图中未显示)粘结于极化板的背面。LCD1的端子7通过电阻元件13与端子12相连接。设置电阻元件13的目的在于衰减由于静电在显示器上的集聚而在LCD1的端子7和12之间所产生的电压的DC成分。在本发明的一个实施例中(附图4)，电阻元件13由耐静电的聚合物制成，并且通过由电导性的硅氧烷弹性体制成的连接部件与端子12和导体元件10相连接。在本发明的另一个实施例中(附图5)，电阻元件13是一层电阻涂层，并且设置于LCD1的端子7和12之间的衬底层之一。在本发明的另一个实施例中(附图6)，电阻元件13是电阻材料层17，并使用导电胶18粘结于端子7和12。在本发明的另一个实施例中(附图7)，电阻元件13是沉积于陶瓷板20上的电阻层19，并且通过连接部件21与端子7和12相连接。电阻性的纸、织物或箔片也可以用来作为制造电阻元件的材料。
LCD1密封地设置于壳体8内。在LCD1衬底层的外侧与透明板9的内表面之间具有密封件22，该密封件22沿着LCD1与透明板9的连接部分的周围进行定位。使用密封件的目的在于在使用超模或倾注工艺，利用壳体8的材料将LCD1与透明板9和导体元件10结合在一起的过程中，避免LCD1的前表面和壳体8窗口的透明板9的后表面受到污染。在使用指示器的过程中，密封件22也可以保护前极化板(附图中未显示)免于水蒸气的过量渗透。
导体元件10通过导体连接部件23与端子7电连接，导体连接部件23由导电硅氧烷弹性体制成。结合于导体元件10的一个部件(附图中未显示)用于将指示器固定于测试导体。
导体元件10由含有导电混合物的热塑性聚合物制成，该导电混合物采用碳颗粒、导电聚合物或金属纤维的形式。在本发明的另一实施例中，导体元件10由含有导电混合物的硅氧烷弹性体制成。在本发明的另一实施例中，导体元件10由具有金属芯或聚合物芯的硅氧烷弹性体制成。
如附图8所示的本发明的另一实施例中，指示器包括设置于板状导体元件10与LCD1之间的电介质板24。
电介质板24由玻璃或热塑性聚合物(如高密度聚乙烯)制成。
权利要求
1.AC电压存在指示器，包括设置于绝缘壳体内的液晶显示器，在所述的壳体的前壁的窗口内所述的指示器的显示是可读的，以及液晶显示器与导体元件相连接，所述的导体元件用于将所述的液晶显示器与测试目标相连接，其特征在于所述的指示器的所述的壳体(8)具有框架形状，并由具有强疏水性表面的材料制成，前侧的框架通过定位于所述的壳体(8)的所述的窗口内的透明板(9)封闭，后侧的框架通过导体元件(10)密闭，至少有一排周向的肋条(11)定位于所述的框架窗口的周围，以及所述的液晶显示器(1)密闭地设置于所述的框架窗口的所述的透明板(9)与所述的导体元件(10)之间，或者所述的液晶显示器密闭地设置于所述的框架窗口的所述的透明板(9)与电介质板(24)之间，所述的电介质板定位于与所述的导体元件(10)相邻的位置。
2.如权利要求1所述的指示器，其特征在于所述的液晶显示器(1)具有采用导电区形式的电极，具有最大的表面区域的所述的导电区(3)之一是所述的指示器的集流电极，以及所述的导电区(3)中的另一个与导电端子(12)相连接，所述的导电端子通过使用连接元件(23)的方式与所述的指示器的所述的导体元件(10)相连接。
3.如权利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的透明板(9)由玻璃制成。
4.如权利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的周向的肋条(11)突出于所述的壳体(8)的所述的窗口的平面。
5.如权利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的壳体框架(8)由具有永久疏水表面的硅氧烷弹性体制成。
6.如权利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的壳体框架(8)由涂覆有具有疏水表面特性的薄层的热塑性聚合物制成。
7.如权利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的导体元件(10)由含有导电混合物的热塑性聚合物制成，所述的导电混合物采用碳颗粒、导电聚合物或金属纤维的形式。
8.如权利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的导体元件(10)由含有导电混合物的硅氧烷弹性体制成。
9.如权利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的导体元件(10)由具有金属芯或聚合物芯的硅氧烷弹性体制成。
10.如权利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的电介质板(24)由玻璃制成。
11.如权利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的电介质板(24)由热塑性聚合物制成。
12.如权利要求2所述的指示器，其特征在于所述的导电端子(12)通过所述的电阻元件(13)与端子(7)相连接，所述的端子(7)结合于所述的集流电极。
13.如权利要求12所述的指示器，其特征在于所述的电阻元件(13)由具有耐静电特性的聚合物板(14)制成，并且通过连接部件(15)与所述的导电端子(12)和所述的导体元件(10)相连接。
14.如权利要求12所述的指示器，其特征在于所述的电阻元件(13)采用电阻涂覆的方式，设置于所述的液晶显示器(1)的端子(7)和(12)之间的的所述的基板之一上。
15.如权利要求12所述的指示器，其特征在于所述的电阻元件(13)是电阻材料层(17)，并使用导电胶(18)粘结于端子(7)和(12)上。
16.如权利要求12所述的指示器，其特征在于所述的电阻元件(13)由电阻性的纸、织物或箔片制成。
17.如权利要求12所述的指示器，其特征在于所述的电阻元件(13)采用其上沉积有电阻层的板的方式。
全文摘要
本发明的主题为一种用于中压或高压输电和配电系统中的导体和/或导体部件的AC电压存在指示器，其中基本的AC电压探测和指示元件是液晶显示器(1)。根据本发明的指示器的特征在于壳体(8)具有框架形状，前侧由透明板(9)封闭，后侧由导体元件(10)密闭。至少有一排周向的肋条(11)定位于框架窗口的周围。液晶显示器(1)密闭地设置于框架窗口的透明板(9)与导体元件(10)之间，其电极采用导体区的方式。导电区(3)之一是指示器的集流电极，导电区中(3)中具有与其相连接的导体端子，端子通过连接部件(23)与指示器的导体元件(10)相连接，端子也可以通过电阻元件(13)相连接，当端子(7)与集流电极相连接时，端子需要通过电阻元件(13)相连接。
文档编号G01R19/165GK101014866SQ200580028258
公开日2007年8月8日 申请日期2005年8月4日 优先权日2004年8月18日
发明者J·齐泽维斯基, R·胡伯, M·卢托 申请人:Abb有限公司