专利名称：过压保护元件的制作方法
过压保护元件本发明涉及一种过压保护元件，其带有壳体、用于使该过压保护元件与要保护的电流或信号线路电连接的接头、两个设置在壳体内部的并联地电连接的变阻器、至少部分地设置在所述变阻器之间的中间电极，其中该壳体具有两个由金属构成的相互电连接的壳体半部，其中该中间电极相对于所述壳体半部绝缘，且以其彼此相对的侧面分别与变阻器的第一连接区域电连接，其中两个变阻器和中间电极夹层式地设置在两个壳体半部之间。电的电路和设备以针对其特定的电压、额定电压通常无干扰地工作。而在出现过压时并非如此。所有高于额定电压误差上限的电压都是过压。过压尤其还包括暂态过压，其由于大气放电而产生，但也有可能因供电网上的开关动作或短路而产生，且直流地、电感性地或电容性地输入到电的电路中。于是为了保护电的或电子的电路特别是保护始终都要用到它们的电子的测量、控制、调节和开关回路免受暂态过压，已研发出了过压保护元件，且已公知多年。由于老化及在二次区域偶尔会出现过压(TOV)，特别是对于带有变阻器作为放电·器的过压保护元件，变阻器的泄漏电流在工作电压下会出现并非所愿的增大。因此，带有变阻器作为放电器的过压保护元件现如今往往具有热的分离装置，利用该分离装置使得无法再正常工作的变阻器与要监视的电流线路电分离。就公知的过压保护元件而言，按照温度开关的原理对变阻器的状态进行监视，其中，在变阻器过热时一例如由于出现泄漏电流一在变阻器与分离机构之间规定的钎焊连接就会断开，这导致变阻器电分离。这种过压保护元件例如由DE 695 03 743 T2已知。已知的过压保护元件具有两个相互并联地布置的变阻器，其热的分离装置附加地还与光学的状态显示件连接，从而能直接在现场借助该光学的状态显示件得知过压保护元件的状态。该过压保护元件具有设置在壳体中的第一滑块作为光学的状态显示件，该第一滑块被形成分离机构的分离舌触动，并在这种情况下与第二滑块配合作用，第二滑块根据可根据第一滑块相对于观察窗的位置移动。但已知的过压保护设备或过压保护元件的缺点是，每个打开的触点在高于30伏的工作电压和大电流负荷情况下会产生电弧。因而在钎焊连接断开时会在变阻器与分离机构之间出现电弧，这会造成设置在过压保护元件内部的器件受损，或者造成过压保护元件整体受损，特别是造成包围变阻器的塑料壳体受损。由于这种过压保护元件或过压保护设备往往多个彼此相邻地布置，并且与其它电子设备相邻地布置，所以，由于在壳体内部出现的电弧也会导致相邻的过压保护设备或其它电子设备损毁或受损。由DE 601 12 410 T2已知一种过压保护设备,其具有设置在金属壳体中的变阻器圆盘(盘片)，变阻器圆盘借助于塞棒形电极顶压罐状壳体的底部。壳体用顶盖封闭，该顶盖要么拧入到罐状壳体中，要么利用嵌入在壳体侧壁上的槽中的弹性环或卡夹而固定。在这里，在顶盖上开设有开口，电极的杆经由该开口从壳体伸出到达电极的电接头。在此，用于使过压保护设备与要保护的电流或信号线路电连接的第二接头构造在壳体上。为了使得电极相对于壳体电绝缘，设有绝缘环，该绝缘环设置在壳体内部，且同样具有用于电极杆的开口。
根据另一设计，由DE 601 12 410 T2已知的过压保护设备有两个变阻器圆盘，它们分别借助于塞棒形电极顶压柱形壳体的中间壁。为了连接壳体，在壳体上构造有壳体电极接片。尽管因壳体由铝构成而能当变阻器上出现电弧时防止壳体损毁，但变阻器的电接触情况及其在壳体中的设置情况和电极的设置与设计情况都使得已知的过压保护设备的结构和安装相当繁琐。由DE 10 2007 030 653 Al已知一种开头部分所述类型的过压保护元件，其也具有由两个壳体半罩壳构成的金属壳体。无论DE 10 2007 030 653 Al还是DE601 12 410T2，它们公开的过压保护元件都有一个问题，即设置在壳体内部的变阻器圆盘特别是其厚度有误差，从而这两种过压保护元件为了保证可靠地接触变阻器的连接区域而在壳体中装入弹性元件。根据由DE 10 2007 030 653 Al已知的过压保护元件的优选的实施方式，分别在壳体半罩壳与变阻器的配属的第一连接区域之间设置两个弹性的接触元件。尽管由此可以通过纯机械连接来实现两个壳体半罩壳与两个变阻器之间的电连接，使得在安装过压保护元件时无需焊接或钎焊过程，但由于两个变阻器的实际厚度各不相同，会出现不同的接触力，致使过压保护元件的可靠而持久的功能有时会受损。此外，使用弹性的接触元件有缺 点，即通过弹性接触元件的阻抗使得与变阻器的电连接的阻抗增大，进而也提高了可能的保护水平。另外，变阻器与壳体半罩壳的接触面积减小，这进一步增大了电连接的阻抗。因此，本发明的目的在于，对开头部分所述的过压保护元件加以改进，从而借此能实现尽可能低的保护水平。此外，过压保护元件应优选特别耐用且寿命长，以及能尽可能简便而成本低廉地构造和安装。针对开头部分所述的过压保护元件采取如下措施来实现所述目的把一个壳体半部设计成顶盖，该顶盖具有顶盖区段和退进的嵌接区段，其中，在两个壳体半部的连接状态下，嵌接区段插入到由另一壳体半部构成的对应的容纳腔中，且顶盖区段遮盖容纳腔。两个壳体半部在此经过适当设计并可相互连接，使得在连接状态下在两个壳体半部之间存在有一个显缝，其中，该显缝的宽度根据两个变阻器的厚度来改变。但该显缝的最大宽度始终都小于被构造成顶盖的第二壳体半部的嵌接区段的对应距离。由于按照本发明在两个壳体半部之间构造有显缝，所以能以简单的方式实现补偿所使用的变阻器的不同厚度之间的误差，其中，缝宽度根据厚度误差来改变。不同的变阻器具有因制造过程而产生的不同的厚度，为了补偿这些变阻器的误差，基于带有显缝的构造原理，无需额外的元件，比如在现有技术中所使用的弹性的接触元件。中间电极设置在两个变阻器之间，且接触两个变阻器的第一连接区域，优选把两个壳体半部相互拧紧，也就是说，把顶盖与构造成壳体罩壳的第一壳体半部拧紧，由此实现在并联连接的变阻器与该中间电极之间所需要的接触压力。本发明的过压保护元件的中间电极优选具有平面式区段，其尺寸基本上等于变阻器的尺寸，特别是等于变阻器第一连接区域的尺寸，从而两个变阻器的连接区域均能平面地接触中间电极的侧面。由此能实现阻抗很低地与变阻器电连接，从而也可实现较低的保护水平。根据另一有利的设计，中间电极由两个相互平行地布置的彼此电连接的金属部分构成，其中，两个金属部分至少在两个变阻器之间的区域中彼此间具有间隔。在两个金属部分之间的该中间腔中优选设置有弹性元件，两个金属部分在该区域中被该弹性元件顶压而相互离开，进而使得它们的彼此相背的侧面均顶压变阻器的第一连接区域。中间电极的这种设计使得能够有选择地在过压保护元件的壳体中设置具有不同厚度的变阻器。由于额定电压与变阻器厚度成比例，因而能在过压保护元件的壳体中有选择地容纳并接触具有不同额定电压的不同的变阻器，而无需在壳体上采取额外措施或做出改变。在此，中间电极优选由两个弯折的相同的板构成，这些板相对旋转180°地安装。由此可以使得中间电极的两个金属部分在变阻器之外的区域中直接相互贴靠，而它们在两个变阻器之间的区域中由于弯折而彼此隔开。开头部分所述的过压保护元件的两个壳体半部并不形成显缝，原则上，针对该过压保护元件也可以实现本发明的另一教导，根据该教导，在壳体内部设置有至少一个与温度相关的短路开关，使得在因至少一个变阻器过热而达到预定的极限温度Tl时，至少该变阻器短路。在这种情况下，原则上可以在因变阻器过热而达到预定的极限温度时要么两个变阻器一起短路，要么仅仅变热的变阻器短路，从而两个变阻器相互独立地短路。如开头部分已述，变阻器由于老化和频繁的脉冲负荷而在其寿命终结时出现绝缘 特性减小，由此在变阻器中产生损耗功率，这造成变阻器发热。在这种情况下，变阻器的温度会急剧上升，从而产生燃烧危险。为了防止变阻器如此急剧地变热，根据本发明的另一教导，设置有至少一个与温度相关的短路开关，然而，通过这个或这些短路开关仅会使得该变阻器或者那些变阻器短路，而不会一像现有技术中常见的那样一与要监视的电流线路电分离。根据本发明的过压保护元件的第一基本实施方式，两个壳体半部分别与变阻器的第二连接区域电连接。两个并联地连接的变阻器由此一方面被设置在它们之间的中间电极接触，另一方面被两个壳体半部接触，其中，壳体可与参考电位连接，中间电极直接地或者间接地与过压保护元件的第一接头连接，第一接头用于连接要保护的电流或信号线路的至少一个现役的导体。按照该实施方式，优选只设有一个与温度相关的短路开关，该短路开关具有短路条、与短路条机械地连接的绝缘的保持元件、至少一个弹性元件和金属保持部。在变阻器的正常状态下，也就是当变阻器未过热时，短路条与中间电极间隔开地布置，尽管弹性元件的弹性力朝向中间电极作用在保持元件上。在这种情况下，保持元件利用穿过中间电极上的开口伸出的间隔元件支撑在金属保持部上，该金属保持部通过钎焊连接与中间电极连接，由此将保持元件保持在该(第一)位置。如果变阻器出现发热，这也会导致中间电极变热，这在预定温度例如140°情况下造成钎焊连接熔断或断开，致使短路条或保持元件无法再被金属保持部保持在第一位置。于是利用弹性元件的弹性力使得保持元件一进而还使得短路条一过渡至第二位置，在该第二位置，短路条既接触中间电极，又接触壳体，从而变阻器通过短路条而短路。根据一种优选的设计，在此将短路条基本上构造成U形，从而该短路条具有一个U形背部和两个U形边腿。于是在短路情况下，U形背部接触中间电极，两个U形边腿接触壳体。为此在壳体上构造有相应的接触区段，这些接触区段在短路情况下被U形边腿接触。根据本发明的过压保护元件的第二基本实施方式，中间电极与第一接头连接，第一接头用于连接要保护的电流或信号线路的至少一个现役导体，且在两个壳体半部与两个变阻器的面对的第二连接区域之间各设有一个金属连接部，其中，分别利用绝缘元件使得这些金属连接部与壳体半部绝缘。根据该实施方式，两个并联地连接的变阻器由此一方面被设置在它们之间的中间电极接触，另一方面分别被金属连接部接触，其中，这些金属连接部直接地或间接地与壳体连接。但两个变阻器并不一像前述的第一实施方式那样一直接平面地与两个壳体半部连接，而是优选也平面地与每一个金属连接部连接。按照该实施方式，优选给两个变阻器各配设一个短路开关，其中，每个短路开关都具有柔性的导体区段、操纵销和弹性元件。在这里，柔性的导体区段的第一端部与在配属的金属连接部上的接触区段电连接，柔性的导体区段的第二端部与相关的操纵销的端部连接。在配属于短路开关的变阻器的正常状态下，柔性的导体区段的第二端部与在中间电极上构造的接触区段间隔开地布置，其中，弹性元件的朝向中间电极的接触区段作用的弹性力作用在操纵销上。在正常状态下，有一个热敏元件与弹性元件的弹性力相反地作用，利用该热敏元件克服弹性元件的弹性力将操纵销保持在其第一位置。如果变阻器出现发热，这在预定温度情况下会导致热敏元件软化，致使柔性的导
体区段的第二端部利用弹性元件的作用在操纵销上的弹性力过渡至第二位置，在该第二位置，柔性的导体区段的第二端部接触中间电极的接触区段。变阻器于是通过柔性的导体区段而短路，因为与变阻器的第一连接区域连接的中间电极通过柔性的导体区段和金属连接部导电地连接，该金属连接部与变阻器的第二连接区域连接。根据该设计变型，优选操纵销分别穿过在金属连接部的配属的接触区段上的孔，且弹性元件分别设置在操纵销的第一端部与金属连接部的接触区段之间。在变阻器的正常状态下，弹性元件克服其弹性力压缩，其中，在这些操纵销中各设有一个热敏感的销，该热敏感的销位于金属连接部的接触区段的与弹性元件相对的一侧，且贴靠于其上，操纵销由此被保持在其第一位置。如果变阻器出现发热，这也会导致接触变阻器的金属连接部发热，进而还导致金属连接部的接触区段发热。这造成热敏感的销也变热，由此从预定的温度起丧失其强度，从而该销无法再克服弹性元件的弹性力将操纵销保持在第一位置。根据该实施方式的一种优选的变型，两个变阻器各配设有一个备用熔断器特别是保险丝(Schmelzsicherung),其中，这些备用熔断器的接头分别与配属的金属连接部导电地连接。备用熔断器的第二接头直接地或者间接地与过压保护元件的壳体连接。把备用熔断器内置到过压保护元件的壳体中，这样就能省去使用额外的单独的备用熔断器。该实施方式还具有如下优点仅仅过载的变阻器短路，随后一在出现短路电流时一利用备用熔断器与要监视的电流或信号线路断开，进而与供电电压，从而尽管失去过压保护元件的保护功能，但由于第二变阻器继续现役而保证留有基本保护。作为备用熔断器通常使用的保险丝按照独特的熔断积分仅在一定条件下耐受脉冲电流。在前述实施方式中设置两个短路开关和两个备用熔断器，由此将与过压相关的脉冲电流分布到两个保险器上，从而可以测得较小的保险器额定值。此外，在短路情况下产生较小的短路电流，且电流流动时间较短，由此减小因短路电流引起的电压中断。因而减小了设备保险器的重压，改善了电网品质，整体上提高了设备可用性。替代于使用备用熔断器和热的短路开关，也可以(仅)使用带有熔丝的保险器，于是对这种保险器进行布置和构造，使得它既承担备用熔断器的功能，又承担热的短路开关的功能。为此对与变阻器导电地连接的保险器进行设计，使得无论在因变阻器过热而达到预定极限温度时，还是在出现短路时，都触发该保险器，进而使得配属的变阻器与电路电断开。保险器为此优选具有由低熔点材料例如锌构成的熔丝，从而保险器一不同于通常的保险器一不仅在出现短路电流时触发，而且在急剧变热时触发，具体为，熔丝因短路电流或变热而损毁。在保险器内部出现的开关电弧通过合适的灭弧辅助件例如沙子而熄灭。根据本发明的另一教导，开头部分所述的过压保护元件具有另一放电器特别是充气的过压放电器，其设置在过压保护元件的接头与两个变阻器的并联电路之间。根据本发明的该教导，在过压保护元件的壳体内部因而不仅设置有两个并联地连接的变阻器，而且还设置有附加的放电器优选充气的过压放电器，其中，该附加的放电器与两个变阻器的并联电路串联地布置。在过压保护元件的第一基本实施方式中，两个壳体半部分别与变阻器的第二连接区域电连接，根据该实施方式，另一放电器的第一接头与过压保护元件的用于连接要保护的电流或信号线路的至少一个现役的导体的第一接头导电地连接，另一放电器的第二接头 与中间电极导电地连接。因此根据该实施方式，过压保护元件的第一接头与另一放电器的第一接头导电地连接，要保护的电流或信号线路的现役的导体可以连接该第一接头，另一放电器的第二接头与中间电极导电地连接，中间电极的彼此相对的侧面分别与两个变阻器的第一连接区域电连接，两个变阻器的第二连接区域分别与壳体半部导电地连接，其中，该壳体可通过第二接头与参考电位连接。把另一放电器特别是充气的过压放电器设置在用于现役的导体的过压保护元件的接头与中间电极之间，这样设置的优点是，在变阻器上产生过压之前，首先必须超过另一放电器的独特的点火电压。这导致变阻器只有在过压严重危及设备或要保护的电流或信号线路时才承受负载。因此，低于另一放电器的点火电压的小的电压尖峰并不会导致变阻器承受负载，这使得变阻器的老化和受损比较缓慢。另外，设置另一放电器的优点是，即使在一个变阻器或两个变阻器短路时，过压保护元件仍具有过压保护功能。在过压保护元件的第二基本实施方式中，中间电极与第一接头连接，第一接头用于连接要保护的电流或信号线路的至少一个现役的导体，在两个壳体半部与两个变阻器的配属的第二连接区域之间分别设有金属连接部，其中，这些金属连接部分别利用绝缘部件与壳体半部绝缘，根据该实施方式，另一放电器的第一接头与壳体直接地或间接地连接，另一放电器的第二接头与两个金属连接部直接地或间接地连接。因而按照该实施方式，过压保护元件的和现役导体连接的第一接头与中间电极连接，中间电极的彼此相对的侧面分别与两个变阻器的第一连接区域电连接，两个变阻器的第二连接区域分别与两个金属连接部连接，两个金属连接部分别直接或间接地与另一放电器的第二接头连接，另一放电器的第一接头与过压保护元件的壳体连接，其中，壳体在此也可通过第二接头与参考电位连接。如前所述，另一放电器的第二接头与两个金属连接部直接或间接地连接。如果另一放电器的第二接头直接地与两个金属连接部连接，在第二接头与两个金属连接部之间就会持久地产生导电的连接。但根据该实施方式的一种优选的设计，在另一放电器的第二接头与两个金属连接部之间分别设置有备用熔断器特别是保险丝，由此使得另一放电器的第二接头(仅)间接地与两个金属连接部连接。这些金属连接部分别具有接触区段，该接触区段与配属的备用熔断器的第一接头导电地连接，而两个备用熔断器的第二接头与另一放电器的第二接头导电地连接。原则上，无论本发明的第二教导还是第三教导，都既可以相互独立地又可以与本发明的第一教导独立地在开头部分所述的过压保护元件上实现。但优选本发明的所有三个教导都共同地在过压保护元件上实现，从而不仅壳体具有显缝，而且在壳体内部设置有至少一个与温度相关的短路开关和另一放电器。前面已介绍过，金属壳体可通过第二接头与参考电位连接。在此根据一种实施方式，壳体具有固定区域，通过该固定区域可使得壳体与作为参考电位的安装板连接，由此可以在构造上实现第二接头。替代地或附 加地，壳体特别是第一壳体半部具有安全引线接头作为第二接头，通过该安全引线接头可(附加地)使得安全引线与壳体电连接。根据一种优选的实施方式，过压保护元件的用于连接要保护的电流或信号线路的至少一个现役的导体的第一接头可以由大电流引线端口构成，该大电流引线端口优选设置在第一壳体半部的端侧面特别是顶侧面上。使用大电流引线端口可以防接触地安装一个或多个连接导线，其中电位(Potential)绝缘地且能承载大电流地引入到壳体中。在壳体内部使用附加的绝缘成型部分可以进一步增大该区域中的空气和电气间隙。替代于使用大电流引线端口，特别是在本发明的过压保护元件的第二实施方式中，可以把与中间电极优选一体地连接的连接电极穿过绝缘的壳体贯穿部伸入到壳体内部。根据本发明的过压保护元件的最后一种优选设计，在壳体上构造或设置有光学的显示机构，优选还有可远程传递的显示机构，用于显示变阻器的状态。在这里，该显示机构优选具有电路板，有多个LED位于该电路板上。另外，该显示机构还具有多个与中间电极热接触的防热件。如果中间电极的温度达到了预定的第一极限温度，第一防热件就会触发，这导致显示无故障状态的优选绿色的LED熄灭。同时，优选红色的第二 LED开始发光，由此显示故障情况。可以通过可插塞的电路板连接器来调用优选设置的作为能远程传递的功能显示件的第二防热件。还可以设置第三防热件，其触发温度与短路开关的接通相匹配，从而也可以远程传递短路开关的接通情况或短路开关的开关温度的达到情况。具体而言，现有很多种方案可用来设计和改进本发明的过压保护元件。对此既参见从属于权利要求I的权利要求，又参见结合附图对优选实施例的如下说明。附图中图I示出本发明的过压保护元件的第一实施例，其顶盖被取下；图2为根据图I的过压保护元件的分解视图；图3为过压保护元件的剖视图，其在变阻器的正常状态下和在短路情况下带有短路条(Kurzschlussbiigel)；图4为根据图I的过压保护设备的一种变型的剖视图；图5示出本发明的过压保护元件的第二实施例，其顶盖被取下；图6为根据图5的过压保护元件的分解视图；和图7为根据图I的过压保护设备的一部分的剖视图。这些附图示出了过压保护元件I的两个基本的实施方式，其中特别是在
图1、2和3中不出了第一实施方式，在图5和6中不出了第二实施方式。不同于所不实施方式，并非所有在壳体中示出的器件都必须在本发明的过压保护元件I上实现。此外，在该实施方式中示出的各个特征也可以在其它实施方式中实现。特别是在图4和7中示出的特征也可以既在第一实施方式中实现，又在第二实施方式中实现。在这些附图中示出的过压保护元件I具有壳体，该壳体带有用于使过压保护元件I与要保护的电流或信号线路电连接的接头2、3。在壳体内部设置有两个并联地电连接的变阻器4、5，这些变阻器均有圆形的基本面，其中，两个变阻器4、5的直径一撇开因误差引起的偏差不看一相等。在两个变阻器4、5之间设置有中间电极6，该中间电极相对于形成壳体的两个壳体半部7、8绝缘。中间电极6的彼此相对的侧面分别与两个变阻器4、5的第一连接区域9导电地连接，其中，特别是如图2和6所示，两个变阻器4、5和中间电极6夹层式地设置在两个壳体半部7、8之间。特别是由图2和3可见，两个壳体半部7、8不同地构造，其中第二壳体半部8被构造成顶盖，其具有顶盖区段10和退进的嵌接区段11。在两个壳体半部7、8的连接状态下(参见图3)，顶盖8的嵌接区段11插入到由第一壳体半部7构成的对应的容纳腔12中，同时容纳腔12被顶盖区段10遮盖。由图3还可看到，同样是在两个壳体半部7、8的连接状态下，在两个壳体半部7、8之间有一个显缝(Sichtfuge) 13。在这里，显缝13的宽度B根据 两个变阻器4、5的厚度来改变。两个壳体半部7、8在此经过设计，使得一在使用允许的变阻器4、5时在任何情况下一显缝13的最大宽度B始终都小于对应的距离，即嵌接区段11的宽度b。由于构造了显缝13，可以采用简单的方式来补偿变阻器4、5的因制造引起的厚度误差，而无需用于误差补偿的额外的元件。可以简单地把两个壳体半部7、8拧紧，由此实现在两个壳体半部7、8和变阻器4、5之间或者在变阻器4、5和中间电极6之间所需要的接触压力。中间电极6具有平面式区段14，该区段的尺寸或直径基本上等于变阻器4、5的直径，从而设有金属化部分的变阻器的与中间电极6的两个侧面相对的第一连接区域9平面地被中间电极6接触。在根据图I和2的实施方式中，变阻器4、5的第二连接区段15直接被两个壳体半部7、8接触，从而两个变阻器4、5的两个连接区域9、15平面式地接触，由此实现变阻器4、5的低阻抗的连接。两个变阻器4、5与两个壳体半部7、8的平面式连接还导致最佳地把热量从变阻器4、5排出至壳体，这对变阻器4、5的功效和寿命产生了积极的影响。在图4中示出了根据图I至3的过压保护元件I的一种变形设计，据此，中间电极6由相互平行地布置的彼此电连接的两个金属部分6a、6b构成。在两个变阻器4、5之间的区域中，两个金属部分6a、6b相互间隔开，其中，在如此形成的中间腔16中设置有弹性元件17优选波形弹簧(Wellenfeder)。利用弹性元件17将两个金属部分6a、6b相互顶开，使得两个金属部分6a、6b的彼此相背的侧面分别顶压变阻器4、5的第一连接区域9，进而接触两个变阻器4、5。而在布置于两个变阻器4、5之外的区域中，两个金属部分6a、6b直接平面地相互连接，其中，两个金属部分6a、6b在该区域中通过固定螺母18被固定。使两个金属部分6a、6b相同地构造和弯曲或折弯，且相对扭转仅180°地安装，由此能特别简便地制造两个金属部分6a、6b。在本发明的过压保护元件I的附图所示的实施例中，在壳体内部设置有至少一个与温度相关的短路开关，从而在因过度变热而达到预定的极限温度Tl时至少一个变阻器
4、5短路，或者两个变阻器4、5都短路(实施方式I)，或者仅仅变热的变阻器4、5短路(实施方式2)。由此防止因变阻器4、5过度变热而产生燃烧危险，燃烧危险不仅会导致变阻器
4、5损坏，而且还会导致其它器件损坏，以及有时会导致相邻设备受损，或者甚至导致危及人员。在根据图I至3的第一实施方式中，在壳体内部仅设置有一个短路开关，该短路开关具有短路条19、与短路条19机械地连接的绝缘的保持元件20、两个弹性元件21和金属保持部22。在变阻器4、5的图3a所示的正常状态下，短路条19与中间电极6相邻地布置，尽管弹性元件21与其弹性力相逆地压缩并朝向中间电极6对保持元件20施加以弹性力。也就是说，保持元件20利用穿过中间电极6上的开口 23的间隔元件24支撑在金属保持部22上，该金属保持部通过钎焊连接与中间电极6的底面连接，由此在变阻器4、5的正常状态下，短路条19被保持在与中间电极6间隔开的第一位置。如果变阻器4、5出现过度变热，这也会导致中间电极6变热，由此使得中间电极6与金属保持部22之间的钎焊连接从一定的温度例如140°C起断开。金属保持部22或钎焊 连接因而无法再施加弹性力的反作用力。金属保持部22由此因弹性元件21的弹性力而由保持元件20的间隔元件24—向下一顶压离开中间电极6，且由保持元件20保持的短路条19顶压到中间电极6上。在保持元件20的该第二位置，短路条19既接触中间电极6，又接触第一壳体半部7，从而变阻器4、5通过短路条19短路(图3b)。由于金属保持部22沿锁止点保持在设置于保持元件20上的两个引导销上，所以即使在钎焊连接断开之后也能防止金属保持部22掉下。在变阻器4、5的正常状态下，短路条19无机械载荷地布置在壳体中，即被保持元件20接纳。由于用于断开中间电极6与金属保持部22之间的钎焊连接的短路条19不必弹性地设计，所以短路条19的横截面及其电导(Leitwert)可以最佳地满足在短路情况下对过压保护元件I的电要求。由于在弹性元件21在安装时才因盖上顶盖8而压紧，所以能够简便地进而成本低廉地把各个器件安装在第一壳体半部7中，这是因为所有器件都能无机械应力地装入；因而无需额外的固定部分。如由图3可见，短路条19具有一个U形背部25和两个U形边腿26，在短路情况下，这些U形边腿贴靠在壳体半部7的对应的接触区段27上。与接触区段27相邻地在壳体半部7上构造有接触肋28，在短路情况下，这些接触肋也被短路条19的U形边腿26接触。为此，这些U形边腿26的端部各有一个弯曲回去的端部区段29，该端部区段在短路情况下总是贴靠在接触肋28上。通过短路条19的U形设计以及U形边腿26的弯曲回去的端部区段29的结构，以有利的方式利用短路情况下的动态的电动力(Stromkraft)来改善接触特性。在短路情况下，在相互间具有角度α的U形边腿26和弯曲回去的端部区段29中有反向的电流在流动，这导致U形边腿26和弯曲回去的端部区段29因电动力而彼此离开地弯曲，也就是说，角度α增大。这导致无论在接触区段27上还是在接触肋28上，短路条19与壳体部分7之间的接触力都增大。此外，流经短路条19的短路电流引起电动力,所述电动力也使得U形背部25和两个U形边腿26之间的角度β增大，由此也使得U形边腿26与接触区段27之间的接触压力增大。总是，通过短路条19的优选设计以及壳体半部7的设计，由此实现短路条19与壳体半部7之间的顺畅的电流传递。在根据图5和6的第二实施方式中，两个变阻器4、5各配设有一个短路开关。按照该实施方式，中间电极6与连接电极30连接,该连接电极绝缘地穿过壳体贯穿部31进入到壳体内部中。通过连接电极30可以使得中间电极6与现役导体连接。两个变阻器4、5的第二连接区域15均被金属连接部32接触，该金属连接部分别布置在变阻器4、5的背离中间电极6的一侧。在壳体半部7、8与金属连接部32之间分别设置有例如可以由硅膜或绝缘纸构成的绝缘元件33,由此使得两个金属连接部32相对于壳体半部7、8绝缘。两个短路开关分别具有柔性导体区段34、操纵销35和弹性元件36。在此，柔性导体区段34的第一端部37与金属连接部32的接触区段38连接，柔性导体区段34的第二端部39与操纵销35的端部40连接。在配属的变阻器4、5的正常状态下(参见图5)，柔性导体区段34的第二端部39与中间电极6的接触区段41间隔开地布置。在这里，弹性元件36设置在金属连接部32的接触区段38与操纵销35的盘形端部40之间，且包围操纵销35的一个区段，其中，弹性元件36克服其弹性力压缩。利用销形式的热敏元件42克服弹性元件36的弹性力将操纵销35保持在该第一位置。如果变阻器4、5出现变热，这也会导致配属的金属连接部32以及接触区段38变 热，由此也会使热敏元件42变热，直到该热敏元件在达到一定的极限温度时失去其强度，从而它无法再施加弹性元件36的弹性力的反作用力。于是，利用弹性元件36—在根据图3的视图中一向下顶压操纵销35，进而使得柔性导体区段34的第二端部39过渡至第二位置，在该第二位置，第二端部39接触中间电极6的接触区段41，从而变阻器4、5通过柔性导体区段34短路。在此，操纵销35在金属连接部32的接触区段38中构造的孔内穿过。作为热敏感的销42的材料，可以使用塑料或金属，这种材料在预定的温度改变其强度，从而使得过热的变阻器4、5出现所希望的短路，具体为，使中间电极6通过柔性导体区段34与金属连接部32导电地连接。在过压保护元件I的图5和6所示的实施方式中，两个变阻器4、5分别还配设有备用熔断器(Vorsicherung) 43。在这种情况下,金属连接部32的相应的接触区段44分别接触配属的备用熔断器43的第一接头45。另外，无论在过压保护元件I的图I和2所示的实施方式中，还是在图5和6所示的实施方式中，除了两个变阻器4、5之外，均还在壳体中设置有充气的过压放电器46作为另一放电器(Ableiter)。充气的过压放电器46在此与并联连接的两个变阻器4、5串联地布置。给并联连接的变阻器4、5再串联地接上一个充气的过压放电器46，由此过压保护元件I即使在一个变阻器或者两个变阻器4、5短路时仍具有过压保护功能。如果在变阻器4、5短路之后出现过压，这会导致充气的过压放电器46燃烧，从而要用过压保护元件I予以保护的设备或装置不会因过压而受损。在根据图I和2的实施例中，充气的过压放电器46的第一接头47与过压保护元件I的第一接头2导电地连接，第一接头用于连接现役的导体，而第二接头48与中间电极6导电地连接。在这种情况下，在充气的过压放电器46的区域中，在壳体内部设置有附加的绝缘物49，该绝缘物至少使得另一过压放电器46及该过压放电器46的第一接头47与过压保护元件I的第一接头2的连接区域相对于壳体附加地绝缘。由此增大了空气和电气间隙，从而能在减小的安装空间内对充气的过压放电器46进行安装。而在根据图5和6的实施例中，充气的过压放电器46的第一接头47与壳体连接，确切地说与壳体半部7连接，第二接头48通过两个备用熔断器43与两个金属连接部32连接。为了使得两个备用熔断器43能与充气的过压放电器46的第二接头48并联地电连接，在充气的过压放电器46的第二接头48与备用熔断器43的第二接头50之间设置有接触金属部51。在根据图5和6的设计的一这里未示出的一变形方案中，两个热的短路开关和两个备用熔断器43分别被带有熔丝(Schmelzleiter)的保险器(Sicherung)代替。两个保险器于是分别一方面通过金属连接部32与变阻器4、5连接，另一方面通过接触金属部51与充气的过压放电器46连接。变阻器的热量由此传递到这些保险器上，从而由低熔点材料构成的熔丝热损毁。在短路情况下，熔丝被此时流过的短路电流损毁，从而在这两种情况下，配属的变阻器与电路电断开。为了能够使得金属壳体与基准电位(PE)连接，根据图I和2的壳体半部7具有固定区域52作为第二接头3，利用该固定区域可以将壳体半部7固定在安装板上。在固定区域52的底面上,在壳体半部7中构造有内凹53,利用该内凹可以在上面安装(Uberbauen)可能存在的支撑轨。于是可以借助于插入到固定槽54中的螺钉将壳体牢固地固定，其中同时进行壳体半部7与安装板的电连接。附加地，在壳体半部7的旁侧还构造有安全引线接·头55作为第二接头3,通过该安全引线接头可以使得安全引线(Schutzleiter)与壳体电连接。安全引线接头55为此具有容纳槽56，为了接上与安全引线连接的环形电缆接头套管(Ringkabelschuh),可以将一螺钉防扭转地插入到该容纳槽中，并顶压壳体半部7的侧壁。同样在根据图5和6的实施例中，作为第二接头3，可以构造有相应的固定区域，优选也可以构造有安全引线接头。在根据图I和2的实施例中，将一个大电流引线端口 57作为第一接头2固定在壳体半部7的顶面上，通过该大电流引线端口将现役导体的电位绝缘地且能承载大电流地引入到壳体内部。绝缘部分58附加地增大了该区域中的空气和电气间隙，同时在连接导体时用作转矩支撑件。大电流引线端口 57的两个接头通过连接角(Anschlusswinkel) 59与充气的过压放电器46的第一接头47电连接。大电流引线端口 57的接头由此可以布线成并联电路。由图I和2还可看到，在壳体内部构造有一个两组件式的内部壳体，该内部壳体至少包围变阻器4、5、中间电极6的区段14和短路开关，该内部壳体由与第一壳体半部7连接的第一壳体部分60和与顶盖8连接的第二壳体部分61构成。为了实现内部壳体的完全密封，在第一壳体部分60上的槽中铺上密封绳(Dichtschnur) 62，且在中间电极6上套上一个绝缘的穿套63,中间电极6穿过该穿套插入到内部壳体中,进而相对于壳体绝缘。图7示出了一种显示装置的实施例，其用于显示变阻器4、5的状态，且既能实现在壳体上进行光学显示，又能实现可远程传递的状态显示。该显示装置具有电路板64，该电路板与从壳体伸出的插头65的底板连接。通过插头65使得本地的光学显示装置用辅助能量工作。在电路板64上有一个在正常状态下发光的绿色LED 66和一个在正常状态下不发光的红色LED 67。此外，设置有多个防热件68，它们一方面与电路板64连接，另一方面通过固定在中间电极6上的防热件保持器69与中间电极6良好地热接触。如果中间电极6的温度达到了预定的第一极限温度，就切断第一防热件68，这导致显示无故障状态的绿色LED 66熄灭。同时，红色LED 67开始发光，由此显示故障情况。LED 66、67的光通过光导体70到达在壳体半部7的顶面上的显不窗口。作为可远程传递的功能显示件，可通过插头65来调用第二防热件68。通过第三防热件68可以探测短路开关的开关温度的达到情况，该第三防热 件的切断温度与短路开关的接通相匹配。
权利要求
1.一种过压保护元件，带有壳体、用于使该过压保护元件(I)与要保护的电流或信号线路电连接的接头(2、3)、两个设置在壳体内部的并联地电连接的变阻器(4、5)、至少部分地设置在所述变阻器(4、5)之间的中间电极￠)，其中该壳体具有两个由金属构成的相互电连接的壳体半部(7、8)，其中该中间电极￠)相对于所述壳体半部(7、8)绝缘，且该中间电极的彼此相对的侧面分别与变阻器(4、5)的第一连接区域(9)电连接，其中两个变阻器(4,5)和中间电极(6)夹层式地设置在两个壳体半部(7、8)之间， 其特征在于， 一个壳体半部(8)被设计成顶盖，该顶盖具有顶盖区段(10)和退进的嵌接区段(11)，其中，在两个壳体半部(7、8)的连接状态下，嵌接区段(11)插入到由另一壳体半部(7)构成的对应的容纳腔(12)中，且顶盖区段(10)遮盖容纳腔(12)； 两个壳体半部(7、8)经过适当设计并可相互连接，使得在连接状态下在两个壳体半部(7、8)之间存在有一个显缝(13); 其中，该显缝(13)的宽度(B)根据两个变阻器(4、5)的厚度来改变，但该显缝(13)的最大宽度(B)小于被构造成顶盖的壳体半部(8)的嵌接区段(11)的对应距离。
2.如权利要求I所述的过压保护元件，其特征在于，中间电极(6)具有平面的区段(14)，该区段的尺寸基本上等于变阻器(4、5)的尺寸；变阻器(4、5)的连接区域(9)分别平面地接触中间电极(6)的侧面。
3.如权利要求I或2所述的过压保护元件，其特征在于，中间电极(6)由两个相互平行地布置的彼此电连接的金属部分(6a、6b)构成,其中，两个金属部分(6a、6b)至少在两个变阻器(4、5)之间的区域中彼此间具有间隔，在该区域中优选设置有弹性元件(17)，两个金属部分(6a、6b)的彼此相背的侧面均顶压变阻器(4、5)的连接区域(9)。
4.特别是如权利要求1-3中任一项所述的过压保护元件，其带有壳体、用于使该过压保护元件(I)与要保护的电流或信号线路电连接的接头(2、3)、两个设置在壳体内部的并联地电连接的变阻器(4、5)、至少部分地设置在所述变阻器(4、5)之间的中间电极(6)，其中该壳体具有两个由金属构成的相互电连接的壳体半部(7、8)，其中该中间电极(6)相对于所述壳体半部(7、8)绝缘，且该中间电极的彼此相对的侧面分别与变阻器(4、5)的第一连接区域(9)电连接，其中两个变阻器(4、5)和中间电极(6)夹层式地设置在两个壳体半部(7,8)之间， 其特征在于， 在壳体内部设置有至少一个与温度相关的短路开关，使得在因至少一个变阻器(4、5)过热而达到预定的极限温度T1时，至少一个变阻器(4、5)短路。
5.如权利要求4所述的过压保护元件，其特征在于，两个壳体半部(7、8)分别与变阻器(4、5)的第二连接区域(15)电连接； 短路开关具有短路条(19)、与短路条(19)机械地连接的绝缘的保持元件(20)、至少一个弹性元件(21)和金属保持部(22)； 其中，在变阻器(4、5)的正常状态下，保持元件(20)利用穿过中间电极(6)上的开口(23)伸出的间隔元件(24)支撑在通过钎焊连接与中间电极(6)连接的金属保持部(22)上，短路条(19)由此克服弹性元件(21)的作用在保持元件(20)上的弹性力与中间电极(6)间隔开地布置；其中，在钎焊连接因变阻器(4、5)发热而断开时，保持元件(20)与短路条(19)利用弹性元件(21)的弹性力过渡至第二位置，在该第二位置，短路条(19)既接触中间电极￠)，又接触壳体，从而变阻器(4、5)通过短路条(19)而短路。
6.如权利要求5所述的过压保护元件，其特征在于，短路条(19)具有一个U形背部(25)和两个U形边腿(26)，其中，在短路情况下，U形边腿(26)的端部贴靠壳体半部(7)上的对应的接触区段(27)。
7.如权利要求6所述的过压保护元件，其特征在于，壳体半部(7)具有两个分别与接触区段(27)相邻地布置的接触肋(28);短路条(19)的U形边腿(26)的端部各有一个弯曲回去的端部区段(29)，其中，U形边腿(26)的端部区段(29)在短路情况下总是贴靠在接触肋(28)上，U形边腿(26)的相对的区域贴靠在相对的接触区段(27)上。
8.如权利要求4所述的过压保护元件，其特征在于，中间电极(6)与第一接头(2)连接，该第一接头用于连接要保护的电流或信号线路的至少一个现役导体(L);在两个壳体半部(7、8)与两个变阻器(4、5)的配属的第二连接区域(15)之间各设有一个金属连接部(32)，其中，分别利用绝缘元件(33)使得所述金属连接部(32)与壳体半部(7、8)绝缘； 两个变阻器(4、5)各配设有一个短路开关，其中，所述短路开关分别具有柔性的导体区段(34)、操纵销(35)和弹性元件(36)； 柔性的导体区段(34)的第一端部(37)分别与金属连接部(32)的接触区段(38)电连接，柔性的导体区段(34)的第二端部(39)分别与相关的操纵销(35)的端部(40)连接； 其中，在变阻器(4、5)的正常状态下，操纵销(35)利用热敏元件(42)保持在其第一位置，由此使得柔性的导体区段(34)的第二端部(39)克服弹性元件(36)的作用在操纵销(35)上的弹性力与中间电极(6)的接触区段(41)间隔开地布置； 其中，在热敏元件(42)因变阻器(4、5)发热而软化时，柔性的导体区段(34)的第二端部(39)利用弹性元件(36)的作用在操纵销(35)上的弹性力过渡至第二位置，在该第二位置，柔性的导体区段(34)的第二端部(39)接触中间电极(6)的接触区段(41)，从而相应的变阻器(4、5)通过柔性的导体区段(34)而短路。
9.如权利要求8所述的过压保护元件，其特征在于，操纵销(35)分别穿过在金属连接部(32)的配属的接触区段(38)上的孔(42);弹性元件(36)分别设置在操纵销(35)的端部(40)与金属连接部(32)的接触区段(38)之间；在所述操纵销(35)的凹缺中各设有一个热敏感的销(42)，其中，在变阻器(4、5)的正常状态下，该销(42)位于金属连接部(32)的接触区段(38)的与弹性元件(36)相对的一侧，销(42)在变热时丧失其强度，从而操纵销(35)无法再利用销(42)克服弹性元件(36)的弹性力保持在其第一位置。
10.如权利要求8或9所述的过压保护元件，其特征在于，两个变阻器(4、5)各配设有一个备用熔断器(43)特别是保险丝；金属连接部(32)分别具有第二接触区段(44)，第二接触区段分别与备用熔断器(43)的第一接头(45)导电地连接。
11.如权利要求1-9中任一项所述的过压保护元件，其特征在于，至少一个带有熔丝的保险器设置在壳体内部，并与变阻器(4、5)导电地连接；无论在因至少一个变阻器(4、5)过热而达到预定极限温度时，还是在出现短路时，都触发该保险器，进而使得变阻器(4、5)与电路电断开。
12.如权利要求11所述的过压保护元件，其特征在于，保险器具有由低熔点材料例如锌构成的熔丝，且优选具有灭弧辅助件例如沙子。
13.特别是如权利要求1-12中任一项所述的过压保护元件，其带有壳体、用于使该过压保护元件(I)与要保护的电流或信号线路电连接的接头(2、3)、两个设置在壳体内部的并联地电连接的变阻器(4、5)、至少部分地设置在所述变阻器(4、5)之间的中间电极(6)，其中该壳体具有两个由金属构成的相互电连接的壳体半部(7、8)，其中该中间电极(6)相对于所述壳体半部(7、8)绝缘，且该中间电极的彼此相对的侧面分别与变阻器(4、5)的第一连接区域(9、)电连接，其中两个变阻器(4、5)和中间电极(6)夹层式地设置在两个壳体半部(7,8)之间， 其特征在于， 在过压保护元件(I)的接头(2、3)与两个变阻器(4、5)的并联电路之间设置有另一放电器(46)特别是充气的过压放电器。
14.如权利要求13所述的过压保护元件，其特征在于，两个壳体半部(7、8)分别与变阻器(4、5)的第二连接区域(15)电连接；另一放电器(46)的第一接头(47)与用于连接要保护的电流或信号线路的至少一个现役的导体(L)的第一接头(2)导电地连接，另一放电器(46)的第二接头(48)与中间电极(6)导电地连接。
15.如权利要求14所述的过压保护元件，其特征在于，在另一放电器(46)的区域中，在壳体内设置有绝缘物(49)，该绝缘物至少使得另一放电器(46)及另一放电器(46)的第一接头(47)与过压保护元件(I)的第一接头(2)的连接区域相对于壳体附加地绝缘。
16.如权利要求13所述的过压保护元件，其特征在于，中间电极(6)与第一接头(2)连接，该第一接头用于连接要保护的电流或信号线路的至少一个现役导体(L);在两个壳体半部(7、8)与两个变阻器(4、5)的面对的第二连接区域(15)之间各设有一个金属连接部(32)，其中，分别利用绝缘元件(33)使得所述金属连接部(32)与壳体半部(7、8)绝缘；另一放电器(46)的第一接头(47)与壳体直接地或间接地连接，另一放电器(46)的第二接头(48)与两个金属连接部(32)直接地或间接地连接。
17.如权利要求16所述的过压保护元件，其特征在于，在另一放电器(46)的第二接头(48)与两个金属连接部(32)之间分别设置有备用熔断器(43)特别是保险丝；所述金属连接部(32)分别具有第二接触区段(44)，第二接触区段分别与备用熔断器(43)的第一接头(45)导电地连接。
18.如权利要求1-17中任一项所述的过压保护元件，其特征在于，壳体具有作为第二接头(3)的固定区域(52)，通过该固定区域可使得壳体与作为参考电位的安装板连接。
19.如权利要求1-18中任一项所述的过压保护元件，其特征在于，壳体具有作为第二接头(3)的安全引线接头(55)，通过该安全引线接头可使得安全引线与壳体电连接，其中，该安全引线接头(55)优选设置在第一壳体半部(7)上且具有容纳槽(56)。
20.如权利要求1-19中任一项所述的过压保护元件，其特征在于，在壳体上，优选在第一壳体半部(7)的端侧面上设置有大电流引线端口(57)作为第一接头(2)，该第一接头用于连接要保护的电流或信号线路的至少一个现役的导体(L)。
21.如权利要求1-20中任一项所述的过压保护元件，其特征在于，在壳体内部构造有内部壳体，该内部壳体至少包围变阻器(4、5)，必要时还包围一个或多个与温度相关的短路开关，其中，该内部壳体为两组件式结构，且由与第一壳体半部(7)连接的第一壳体部分(60)和与第二壳体半部(8)连接的第二壳体部分￠1)构成，其中，该内部壳体优选还具有至少一个密封元件(62、63)。
22.如权利要求1-21中任一项所述的过压保护元件，其特征在于，在壳体上构造或设置有用于显示变阻器(4、5)的状态的光学的显示机构和/或可远程传递的显示机构。
全文摘要
描绘并介绍一种过压保护元件，其带有壳体、用于使该过压保护元件(1)与要保护的电流或信号线路电连接的接头(2、3)、两个设置在壳体内部的并联地电连接的变阻器(4、5)、至少部分地设置在所述变阻器(4、5)之间的中间电极(6)，其中该壳体具有两个由金属构成的相互电连接的壳体半部(7、8)，其中该中间电极(6)相对于所述壳体半部(7、8)绝缘，且该中间电极的彼此相对的侧面分别与变阻器(4、5)的第一连接区域(9、10)电连接，其中两个变阻器(4、5)和中间电极(6)夹层式地设置在两个壳体半部(7、8)之间。一个壳体半部(8)被设计成顶盖，该顶盖具有顶盖区段(10)和退进的嵌接区段(11)，其中，在两个壳体半部(7、8)的连接状态下，嵌接区段(11)插入到由另一壳体半部(7)构成的对应的容纳腔(12)中，且顶盖区段(10)遮盖容纳腔(12)；两个壳体半部(7、8)经过适当设计并可相互连接，使得在连接状态下在两个壳体半部(7、8)之间存在有一个显缝(13)，其中，该显缝(13)的宽度(B)根据两个变阻器(4、5)的厚度来改变，但该显缝(13)的最大宽度(B)小于被构造成顶盖的壳体半部(8)的嵌接区段(11)的对应距离，通过这种方式，本发明的过压保护元件可特别简便且成本低廉地构造和安装，且具有尽可能低的保护水平。
文档编号H01C7/12GK102906826SQ201180020171
公开日2013年1月30日 申请日期2011年4月15日 优先权日2010年4月20日
发明者C·德平, C·格雷韦, J·沃斯吉恩, P·容格曼 申请人:菲尼克斯电气公司