專利名稱：Ac電壓存在指示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題為一種用于中壓或高壓輸電和配電系統(tǒng)中的導(dǎo)體和/或?qū)w部件的交流(AC)電壓指示器，其中基本的AC電壓探測和指示元件是液晶顯示器(LCD)。指示器結(jié)合于測試的導(dǎo)體和/或?qū)w部件的表面，或設(shè)置于靠近它們的位置。
已知現(xiàn)有技術(shù)中存在多種類型的具有LCD的電壓存在指示器，該種指示器不需要提供外部電源。此種指示器包括至少一個(gè)集流電極，典型的該種集流電極具有平板形狀。此種類型的指示器采用以下方式在測試導(dǎo)體上設(shè)置集流電極以基本上平行于圍繞著測試導(dǎo)體產(chǎn)生的電場的等電位表面進(jìn)行定位。集流電極的表面區(qū)域可以調(diào)節(jié)，以便確保流經(jīng)它的至測試導(dǎo)體的接地環(huán)境或在三相系統(tǒng)中至另一相導(dǎo)體的電容性電流，足以引起顯示器狀態(tài)的變化，并且顯示出圖案、標(biāo)記、銘文，或改變它的顏色。此種電容性電流具有非常小的電流值，例如如果指示器安裝在典型的空氣絕緣的導(dǎo)電元件上，此時(shí)在每單元的集流電極區(qū)域上的電容性電流不超過10-100nA/cm2。因此，指示器必須具有極高的阻抗，使得即使在如此低的電容性電流值的情況下，也可以獲得足以改變光學(xué)指示器的狀態(tài)的電壓降。
美國No.5274324號(hào)專利說明書公開了一種指示器，該指示器用于指示帶電導(dǎo)體，并結(jié)合有LCD。這種指示器由封閉的絕緣材料制成的立方形殼體組成，其前壁提供了透明窗口，用于指示電壓存在的高阻抗顯示器(例如液晶顯示器)位于該透明窗口內(nèi)。導(dǎo)體元件采用探針形式，并結(jié)合于殼體后壁，通過將探針與導(dǎo)體相連接用于測試導(dǎo)體內(nèi)的電壓。連接元件采用金屬板的形式，并與LCD電極之一進(jìn)行電連接，定位于殼體之內(nèi)。連接元件具有電容性集流電極的功能。另一顯示電極通過電阻元件與探針相連接。兩個(gè)顯示電極通過用于顯示器放電的電阻的方式彼此相連接。也可以對(duì)顯示器施加一個(gè)電流，用于測試顯示器的功能。
已公開的申請(qǐng)WO2004/023151描述了一種電壓指示器，該指示器應(yīng)用了液晶顯示器、電泳顯示器和電致變色顯示器。根據(jù)這種方案的指示器由電極和電介質(zhì)層組成，電極采用兩個(gè)外導(dǎo)電層的形式，位于導(dǎo)電層上的至少一層是透明的，定位于電極之間的中間層具有顯示電光學(xué)特性的結(jié)構(gòu)，并且中間層由附加的導(dǎo)電層相分離。電極通過通過二極管彼此電連接。指示器的透明電極是其集流電極。本發(fā)明示例性的實(shí)施例之一公開了一種技術(shù)方案附加的導(dǎo)電層通過電阻元件與其它的導(dǎo)電層之一相連接。該元件的目的在于調(diào)節(jié)中間層和電介質(zhì)層的阻抗在實(shí)部和虛部之間的相互比例，以便能夠在這些層中恰當(dāng)?shù)胤指鬌C和AC電壓成分，并且允許獲得指示器的最大靈敏度。
日本專利申請(qǐng)No.61-003069公開了一種通過使用LCD的閾值電壓用于探測帶電導(dǎo)體液晶顯示器。已知的雙電極LCD設(shè)置兩個(gè)附加的電極，其中一個(gè)結(jié)合于顯示器的前壁，另一個(gè)結(jié)合于顯示器的后壁，使得每一附加電極均與LCD的不同電極相連接。在此種方案中，結(jié)合于顯示器的前壁的附加電極是集流電極。
另一種用于指示電壓的LCD可獲知于日本專利申請(qǐng)公開No.63-044173。類似的裝置出現(xiàn)于JP61-003069的說明書中，該裝置與液晶顯示器和兩個(gè)附加電極相結(jié)合，其中一個(gè)電極與顯示器的一個(gè)標(biāo)記電極電連接，另一個(gè)透明的電極直接設(shè)置在顯示器的表面上，從而其與另一個(gè)電極(顯示器的公共電極)電容連接。在這一技術(shù)方案中，透明的附加電極是指示器的集流電極。
用于指示中壓和高壓導(dǎo)體和設(shè)備中的電壓的指示器需要高的可靠性和長的壽命，尤其是那些用于戶外的以及暴露于各種危害性的氣候條件下的設(shè)備的指示器?？諝饨^緣設(shè)備通常要運(yùn)行20至30年。此類設(shè)備的運(yùn)行通常是免維護(hù)的。因此，此類設(shè)備內(nèi)的電壓指示器或者作為此類設(shè)備的部件的電壓指示器不僅需要長的壽命，還要確保能夠在長的時(shí)間內(nèi)無故障運(yùn)行。
已知的與液晶顯示器相結(jié)合的指示器的壽命相當(dāng)長。然而，當(dāng)他們運(yùn)行于各種氣候條件下以及當(dāng)它們?cè)O(shè)置于戶外時(shí)，它們的壽命就變得不能滿足商業(yè)上的應(yīng)用。諸如高濕、降雨或鹽霧這樣的不利環(huán)境條件會(huì)導(dǎo)致指示器表面的衰老，從而減小了指示器的電阻，甚至形成外部的短路。獲得指示器的高靈敏度LCD具有高阻抗，此種情況下電阻的減小會(huì)導(dǎo)致功能的喪失。
與液晶顯示器相結(jié)合的指示器的壽命減少的另一個(gè)原因在于其對(duì)于外部元件上的靜電積累具有相對(duì)較小的承受能力。在中壓和高壓輸電和配電設(shè)備上所產(chǎn)生的不可控制的電荷，會(huì)在指示器的液晶元件上產(chǎn)生電壓的DC成分，能夠顯著地降低它們的壽命。
根據(jù)本發(fā)明的AC電壓存在指示器主要包括設(shè)置于絕緣殼體內(nèi)的液晶顯示器，在殼體的前壁窗口內(nèi)指示器的顯示是可讀的，以及顯示器與導(dǎo)體元件相連接，導(dǎo)體元件用于將顯示器與測試目標(biāo)相連接，指示器的殼體具有框架形狀，并由具有強(qiáng)疏水性表面的材料制成，前側(cè)的框架通過定位于框架窗口的透明板封閉，后側(cè)的框架通過導(dǎo)體元件密閉，至少有一排周向的肋條定位于框架窗口的周圍，以及液晶顯示器設(shè)置于框架窗口的透明板與導(dǎo)體元件之間，它具有采用導(dǎo)電區(qū)形式的電極，具有最大的表面區(qū)域的導(dǎo)電區(qū)之一是指示器的集流電極，以及所述的導(dǎo)電區(qū)中的另一個(gè)與導(dǎo)電端子相連接，導(dǎo)電端子通過連接元件的方式與指示器的導(dǎo)體元件相連接，導(dǎo)電端子通過電阻元件與結(jié)合于集流電極的端子相連接。
在本發(fā)明另一個(gè)變化形式中，液晶顯示器密封的設(shè)置于框架窗口的透明板與電介質(zhì)板之間，該電介質(zhì)板與導(dǎo)體元件相毗鄰，該導(dǎo)體元件封閉殼體的后側(cè)框架。
電介質(zhì)板優(yōu)選由玻璃制成。
替代性的電介質(zhì)板由熱塑性聚合物制成。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，透明板優(yōu)選由玻璃制成。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，周向的肋條優(yōu)選突出于窗口平面。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，殼體框架優(yōu)選由具有永久疏水表面的硅氧烷彈性體制成。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，殼體框架優(yōu)選由涂覆有具有疏水表面特性的薄層的熱塑性聚合物制成。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，電阻元件優(yōu)選由具有耐靜電特性的熱塑性聚合物制成。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，電阻元件替代性地采用電阻涂覆的方式，設(shè)置于液晶顯示器的端子之間的基板之一上。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，電阻元件替代性地采用其上沉積有電阻層的板的方式。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，電阻元件優(yōu)選由電阻性的紙、織物或箔片制成。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，導(dǎo)體元件優(yōu)選由具有導(dǎo)電混合物的熱塑性聚合物制成，該導(dǎo)電混合物采用碳顆粒、導(dǎo)電聚合物或金屬纖維的形式。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，導(dǎo)體元件替代性地由具有導(dǎo)電混合物的硅氧烷彈性體制成。
在本發(fā)明的兩種變化形式中，導(dǎo)體元件替代性地由具有金屬芯或聚合物芯的硅氧烷彈性體制成。
根據(jù)本發(fā)明的指示器的優(yōu)點(diǎn)在于其簡單的設(shè)計(jì)和相對(duì)小的尺寸。當(dāng)將該指示器結(jié)合于絕緣的或非絕緣的電線后，其用于指示中等電壓的未遮蔽的電線或設(shè)備中的電壓存在，并且可以在相當(dāng)?shù)木嚯x上以裸眼讀出指示器上的顯示。該指示器適用于各種環(huán)境狀況下，能夠以簡單的方式進(jìn)行制造，并且極為耐用和可靠。
本發(fā)明的目標(biāo)示例性地顯示于附圖中，其中附

圖1、1a和1b顯示了指示器的剖視圖和正視圖，附圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的正視圖，附圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的指示器的沿D-D線的剖視圖，附圖4、5、6、7顯示了根據(jù)本發(fā)明的指示器的不同實(shí)施例的沿E-E線的剖視圖，以及附圖8根據(jù)本發(fā)明的包括電介質(zhì)板的實(shí)施例的沿D-D線的剖視圖。
由申請(qǐng)人提交的波蘭專利申請(qǐng)No.P-362262提供了一種液晶電壓指示器(附圖1、1a和1b)，其中LCD1包括第一襯底層2，該第一襯底層2與設(shè)置在其表面上的導(dǎo)電區(qū)3相連接，并且與其它的導(dǎo)電區(qū)電絕緣，第二襯底層4平行于第一襯底層，并且與設(shè)置在其表面上的導(dǎo)電區(qū)5相連接，并且與其它的導(dǎo)電區(qū)電絕緣，以及中間液晶層6設(shè)置于襯底層之間以及導(dǎo)電區(qū)之間。電端子6引出于中間液晶層6的表面范圍之外，并且與結(jié)合于導(dǎo)電區(qū)3之一。定位于第一襯底層2的導(dǎo)電層的一部分與定位于第二襯底層4的導(dǎo)電層的一部分相重疊，兩個(gè)襯底層的導(dǎo)電區(qū)3、5的重疊部分與中間液晶層6的一部分共同形成了指示器的液晶元件，并且以串聯(lián)的方式電連接。處于與襯底層平行的平面上的液晶元件共同構(gòu)成的標(biāo)記圖案，當(dāng)電壓存在時(shí)，該圖案得到顯示。導(dǎo)電區(qū)之一的整體區(qū)域(定位于襯底層之一超出標(biāo)記圖案的平面)是液晶指示器的集流電極。在此示例性的實(shí)施例中，導(dǎo)電區(qū)3具有最大的表面區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的指示器(附圖2、3)包括密封的設(shè)置于殼體8之內(nèi)的LCD1，殼體8的形狀采用框架的形式。殼體8通過透明板9封閉其前部，并優(yōu)選由玻璃制成，以及殼體8通過板狀導(dǎo)體元件10封閉其后部，該板狀導(dǎo)體元件10密封的設(shè)置于殼體8的框架內(nèi)。殼體8由強(qiáng)疏水性材料制成，例如硅氧烷彈性體，經(jīng)硫化處理后，可以獲得強(qiáng)的永久性的疏水表面，或者殼體8由涂覆有具有疏水表面特性的薄層的熱塑性聚合物制成。殼體8優(yōu)選采用超模(overmolding)方式制造，使得指示器的部件在層中相互連接，即透明板9、LCD1和導(dǎo)體元件10，但是超模工藝不包括透明板9的前表面和導(dǎo)體元件10的后表面。不采用超模工藝，而是通過在指示器的成品部件的表面上傾注強(qiáng)疏水性材料，也可以形成殼體8。在殼體8的前部，框架窗口的周圍，設(shè)置周向的肋條11，肋條之間相互間隔一定的距離，并突出于框架窗口平面。肋條11與殼體8形成統(tǒng)一的整體。肋條11的作用在于增加蠕變電流從指示器的導(dǎo)體元件至殼體8的框架窗口的透明板9的表面的路徑，與殼體8表面的疏水特性相結(jié)合，當(dāng)指示器運(yùn)行于高濕、降雨或鹽霧的環(huán)境中時(shí)，允許增加指示器表面的總電阻。
根據(jù)本發(fā)明的指示器應(yīng)用了顯示于附圖1、1a和1b中的液晶顯示器1的設(shè)計(jì)，作為指示器的集流電極的導(dǎo)電區(qū)3具有最大的表面區(qū)域，并且提供了導(dǎo)體端子12。兩個(gè)端子7和12均突出于中間液晶層的范圍。顯示器的液晶元件在串聯(lián)于端子7的導(dǎo)電區(qū)與指示器的集流電極3之間。極化板(附圖中未顯示)粘結(jié)于LCD1的兩個(gè)襯底層，以及光反射膜(附圖中未顯示)粘結(jié)于極化板的背面。LCD1的端子7通過電阻元件13與端子12相連接。設(shè)置電阻元件13的目的在于衰減由于靜電在顯示器上的集聚而在LCD1的端子7和12之間所產(chǎn)生的電壓的DC成分。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中(附圖4)，電阻元件13由耐靜電的聚合物制成，并且通過由電導(dǎo)性的硅氧烷彈性體制成的連接部件與端子12和導(dǎo)體元件10相連接。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中(附圖5)，電阻元件13是一層電阻涂層，并且設(shè)置于LCD1的端子7和12之間的襯底層之一。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中(附圖6)，電阻元件13是電阻材料層17，并使用導(dǎo)電膠18粘結(jié)于端子7和12。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中(附圖7)，電阻元件13是沉積于陶瓷板20上的電阻層19，并且通過連接部件21與端子7和12相連接。電阻性的紙、織物或箔片也可以用來作為制造電阻元件的材料。
LCD1密封地設(shè)置于殼體8內(nèi)。在LCD1襯底層的外側(cè)與透明板9的內(nèi)表面之間具有密封件22，該密封件22沿著LCD1與透明板9的連接部分的周圍進(jìn)行定位。使用密封件的目的在于在使用超模或傾注工藝，利用殼體8的材料將LCD1與透明板9和導(dǎo)體元件10結(jié)合在一起的過程中，避免LCD1的前表面和殼體8窗口的透明板9的后表面受到污染。在使用指示器的過程中，密封件22也可以保護(hù)前極化板(附圖中未顯示)免于水蒸氣的過量滲透。
導(dǎo)體元件10通過導(dǎo)體連接部件23與端子7電連接，導(dǎo)體連接部件23由導(dǎo)電硅氧烷彈性體制成。結(jié)合于導(dǎo)體元件10的一個(gè)部件(附圖中未顯示)用于將指示器固定于測試導(dǎo)體。
導(dǎo)體元件10由含有導(dǎo)電混合物的熱塑性聚合物制成，該導(dǎo)電混合物采用碳顆粒、導(dǎo)電聚合物或金屬纖維的形式。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，導(dǎo)體元件10由含有導(dǎo)電混合物的硅氧烷彈性體制成。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，導(dǎo)體元件10由具有金屬芯或聚合物芯的硅氧烷彈性體制成。
如附圖8所示的本發(fā)明的另一實(shí)施例中，指示器包括設(shè)置于板狀導(dǎo)體元件10與LCD1之間的電介質(zhì)板24。
電介質(zhì)板24由玻璃或熱塑性聚合物(如高密度聚乙烯)制成。
權(quán)利要求
1.AC電壓存在指示器，包括設(shè)置于絕緣殼體內(nèi)的液晶顯示器，在所述的殼體的前壁的窗口內(nèi)所述的指示器的顯示是可讀的，以及液晶顯示器與導(dǎo)體元件相連接，所述的導(dǎo)體元件用于將所述的液晶顯示器與測試目標(biāo)相連接，其特征在于所述的指示器的所述的殼體(8)具有框架形狀，并由具有強(qiáng)疏水性表面的材料制成，前側(cè)的框架通過定位于所述的殼體(8)的所述的窗口內(nèi)的透明板(9)封閉，后側(cè)的框架通過導(dǎo)體元件(10)密閉，至少有一排周向的肋條(11)定位于所述的框架窗口的周圍，以及所述的液晶顯示器(1)密閉地設(shè)置于所述的框架窗口的所述的透明板(9)與所述的導(dǎo)體元件(10)之間，或者所述的液晶顯示器密閉地設(shè)置于所述的框架窗口的所述的透明板(9)與電介質(zhì)板(24)之間，所述的電介質(zhì)板定位于與所述的導(dǎo)體元件(10)相鄰的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的指示器，其特征在于所述的液晶顯示器(1)具有采用導(dǎo)電區(qū)形式的電極，具有最大的表面區(qū)域的所述的導(dǎo)電區(qū)(3)之一是所述的指示器的集流電極，以及所述的導(dǎo)電區(qū)(3)中的另一個(gè)與導(dǎo)電端子(12)相連接，所述的導(dǎo)電端子通過使用連接元件(23)的方式與所述的指示器的所述的導(dǎo)體元件(10)相連接。
3.如權(quán)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.如權(quán)利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的周向的肋條(11)突出于所述的殼體(8)的所述的窗口的平面。
5.如權(quán)利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的殼體框架(8)由具有永久疏水表面的硅氧烷彈性體制成。
6.如權(quán)利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的殼體框架(8)由涂覆有具有疏水表面特性的薄層的熱塑性聚合物制成。
7.如權(quán)利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的導(dǎo)體元件(10)由含有導(dǎo)電混合物的熱塑性聚合物制成，所述的導(dǎo)電混合物采用碳顆粒、導(dǎo)電聚合物或金屬纖維的形式。
8.如權(quán)利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的導(dǎo)體元件(10)由含有導(dǎo)電混合物的硅氧烷彈性體制成。
9.如權(quán)利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的導(dǎo)體元件(10)由具有金屬芯或聚合物芯的硅氧烷彈性體制成。
10.如權(quán)利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的電介質(zhì)板(24)由玻璃制成。
11.如權(quán)利要求1或2所述的指示器，其特征在于所述的電介質(zhì)板(24)由熱塑性聚合物制成。
12.如權(quán)利要求2所述的指示器，其特征在于所述的導(dǎo)電端子(12)通過所述的電阻元件(13)與端子(7)相連接，所述的端子(7)結(jié)合于所述的集流電極。
13.如權(quán)利要求12所述的指示器，其特征在于所述的電阻元件(13)由具有耐靜電特性的聚合物板(14)制成，并且通過連接部件(15)與所述的導(dǎo)電端子(12)和所述的導(dǎo)體元件(10)相連接。
14.如權(quán)利要求12所述的指示器，其特征在于所述的電阻元件(13)采用電阻涂覆的方式，設(shè)置于所述的液晶顯示器(1)的端子(7)和(12)之間的的所述的基板之一上。
15.如權(quán)利要求12所述的指示器，其特征在于所述的電阻元件(13)是電阻材料層(17)，并使用導(dǎo)電膠(18)粘結(jié)于端子(7)和(12)上。
16.如權(quán)利要求12所述的指示器，其特征在于所述的電阻元件(13)由電阻性的紙、織物或箔片制成。
17.如權(quán)利要求12所述的指示器，其特征在于所述的電阻元件(13)采用其上沉積有電阻層的板的方式。
全文摘要
本發(fā)明的主題為一種用于中壓或高壓輸電和配電系統(tǒng)中的導(dǎo)體和/或?qū)w部件的AC電壓存在指示器，其中基本的AC電壓探測和指示元件是液晶顯示器(1)。根據(jù)本發(fā)明的指示器的特征在于殼體(8)具有框架形狀，前側(cè)由透明板(9)封閉，后側(cè)由導(dǎo)體元件(10)密閉。至少有一排周向的肋條(11)定位于框架窗口的周圍。液晶顯示器(1)密閉地設(shè)置于框架窗口的透明板(9)與導(dǎo)體元件(10)之間，其電極采用導(dǎo)體區(qū)的方式。導(dǎo)電區(qū)(3)之一是指示器的集流電極，導(dǎo)電區(qū)中(3)中具有與其相連接的導(dǎo)體端子，端子通過連接部件(23)與指示器的導(dǎo)體元件(10)相連接，端子也可以通過電阻元件(13)相連接，當(dāng)端子(7)與集流電極相連接時(shí)，端子需要通過電阻元件(13)相連接。
文檔編號(hào)G01R19/165GK101014866SQ200580028258
公開日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2005年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月18日
發(fā)明者J·齊澤維斯基, R·胡伯, M·盧托 申請(qǐng)人:Abb有限公司