專利名稱：安全裝置與過荷保護電路的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于過荷保護電路的安全裝置和涉及具體用于保護通訊設備的那類線路。
本發(fā)明的安全裝置可以設置在例如電話用戶間的通訊線路或中繼線的內(nèi)外導體之間，并用在一種設計來通過自動將過電流與過電壓有效地接地以防止危及通訊設備與人身安全的電路中。
在本技術(shù)領域中大家都知道，在通訊線路中，可以由于自然閃電、或者由于在諸如地震或風暴或洪水這樣的自然災害中發(fā)生的跟一個高壓線的意外接觸，而發(fā)生過電流與過電壓，這就需要防止對通訊設備及人命的危害。為了提供這種保護，采用陶瓷放電管是公知的。公知有兩種先有技術(shù)的放電管，即帶有兩個電極的(二極管)和帶三個電極的(三極管)的放電管。二極管是用來連接在進線或電源與地之間來保護通訊線路。在發(fā)生過電壓時，該二極管放電或電離并發(fā)熱，將一個圓筒形外管體熔化，將進線接地。由于外部發(fā)熱，將這種安全裝置裝套就很困難，還會發(fā)生火災。而且，如果過電壓發(fā)生在中繼線的另一條線上就提供不了保護。三極管由于電極可以接到兩條線上而克服了后一個問題。但是本身發(fā)熱所引起的問題仍然存在。當然放電引起的發(fā)熱發(fā)生得很快(例如，當過電流為5A時，溫度在1秒后升到100℃，2秒后升到250℃，3秒后升到500℃，4秒后升到600℃，5秒后升到650℃，并在僅僅10秒之后就達到約1000℃)。
由朝鮮通訊當局(南朝鮮.漢城.鐘路區(qū).世尊路100號)制訂的陶瓷放電管的正式技術(shù)條件中，定出下列所需的特性在一個過電流5A發(fā)生1秒后，這過電流必須切斷整三分鐘，然后重新接通電流通路1秒鐘，如果過電流仍然存在，又要斷開3分鐘。這個程序重復5至10次。在這些情況下，放電管應要保持工作，即使5A過電流接上15分鐘，安全裝置的殼體不應當變形也不應當著火。
在另一個建議中，設置了一個采用陶瓷放電管的裝置，在這個放電管中，通過將雙金屬片裝設在放電管的相應電極與地之間來停止放電和防止著火。雙金屬片隨著放電管的溫度升高而擴展并跟地接觸使電極間的電位差接近于0伏。在美國專利說明書4，692，833中，描述了一個三極管形式的、也裝有雙金屬片的安全裝置。
這些裝置也存在問題。雙金屬片的熱擴展需要有足夠的熱量。由雙金屬片的熱擴展導致的接點接合的動作時間是一個變數(shù)或參數(shù)，并且對材料與安裝的微小的差異也很敏感。為了實現(xiàn)好的反應與好的接觸，雙金屬片接點與相關的地接點之間的距離要保持在一個很窄的范圍內(nèi)(約0.1至0.3mm)。但是，在此情況下，著火的危險不能可靠地排除，因為只約5秒鐘的放電過程就可能產(chǎn)生約600℃至700℃的溫度。絕緣性能也受灰塵與潮氣的影響，因為接點距離很小。
要大量生產(chǎn)這種帶所需精度要求的裝置存在相當多困難。另一個問題是腐蝕速率很高，因為通常雙金屬片使用鐵，而這種材料對這裝置的可靠性帶來不利的影響。
朝鮮實用新型11754號(申請?zhí)?577/1973)所描述的另一種安全裝置具有一個熱線圈以降低通過接點的電流。該線圈繞在一個連接到線路外導體的雙金屬片上，如果存在過電流，該線圈保證雙金屬片被加熱以將導體連接到地。當這裝置起作用時，有一個對低熔點材料起反應的指示器就顯示出來，用來預防火災。這種裝置只能用一次，然后就要更換，而且制造起來相當復雜和相當不經(jīng)濟。此外，這裝置并不總是快速而可靠地反應的。
本發(fā)明的總的目的是要提供一種改進的安全裝置與保護電路。一個更具體的目的是要在過電壓與/或過電流發(fā)生時保護通訊設備，避免過熱與著火。
本發(fā)明的一個方面提供一個可用在過荷保護電路的安全裝置;該裝置含有一個陶瓷放電體、一個具有一個或多個裝在放電體中間部分的外伸接地桿的接地電極、裝在放電體相對端的遠端電極、至少一個由一種低熔點材料制成的物體、和至少一個彈性地接合在接地電極與該一個物體之間并跟遠端電極絕緣的導電短路件，從而在過電壓加在端電極之間時由放電體發(fā)生的熱導致該物體熔化并使短路件將遠端電極直接接到接地電極上。
短路件可有一個U形彈性金屬體，其上帶有一個槽以裝配一個接地桿，并帶有作用到裝在端電極上的物體的側(cè)板。也可以設置多個短路件，每個呈U形金屬體的形狀，插入在一個跟一個端電極相連的相應的物體或組件與一個連接到接地電極的導電板之間。
本發(fā)明的第二個方面提供一個保護電路，這電路帶有一個連接到一個潛在的過電流源的輸入端，有一個連接到要保護的設備的輸出端，線圈串聯(lián)地連接在端頭之間，和一個對由線圈產(chǎn)生的熱起反應來將輸入端接地并將輸出端跟過電流隔離開的雙金屬片。上述的對過電壓起反應的安全裝置最好連接在輸入端與地之間。當雙金屬片動作時，一個線圈持續(xù)導電以保持保證雙金屬片接點接合住所需的熱。為了預防過熱，可以用一個彈簧在一個低熔點材料的塊體熔化時將接點跟封裝這個結(jié)構(gòu)的殼體連接起來。
從下面的描述可對本發(fā)明更容易理解，對本發(fā)明的其它方面與特點也將會更加清楚?，F(xiàn)將參照附圖將本發(fā)明的實施例作為例子來加以描述，其中


圖1是本發(fā)明的一個安全裝置的透視分解圖;
圖2A是圖1所示的裝置的一些組成件的透視分解圖;
圖2B是圖2A所示組成件裝配后的剖視圖;
圖3A與3B是圖1的裝置連接在一個保護電路內(nèi)、在保護動作前后的原理示意圖;
圖4是本發(fā)明的安全裝置的另一種形式的透視圖;
圖5A與5B是圖4所示裝置在保護動作前后的部分剖開的正視圖;
圖6是圖4與5所示的裝置的透視分解圖;
圖7A是圖4至6所示的裝置的改型的部分剖開的正視圖;
圖7B是圖4至6所示的裝置的另一改型的部分剖開的正視圖;
圖8至13是本發(fā)明的安全裝置的另外的形式的剖視示意圖;
圖14是一個裝有本發(fā)明的裝置的連接器的透視圖;
圖15A與15B是圖14所示的連接器的前、后視圖;
圖16是安全裝置的一種固定在圖14與15所示連接器內(nèi)的方式的透視分解圖;
圖17是安全裝置的另一種固定在圖14與15所示連接器內(nèi)的方式的透視分解圖;
圖18是本發(fā)明的一個保護電路的原理示意圖;
圖19A與19B是圖18的電路的一部分在保護動作前后的詳細的示意圖;
圖20是本發(fā)明的另一個保護電路的原理示意圖;
圖21是配有圖20所示電路的一部分的管筒的部分破開的透視圖;
圖22A與22B是圖21的管筒在保護動作前后的部分剖開的示意圖;
圖23是圖8的裝置的透視分解圖。
具體參看圖1至3，標號1是一個陶瓷放電管或體，這管體在其中間部分具有一個由上、下接地桿3與3a整體地構(gòu)成的接地電極4。電極6與6a設置在管體1的相對端上。此管體1的結(jié)構(gòu)構(gòu)形跟公知的三極管裝置一樣。
標號7是一個大致成U形的、導電與帶彈性的金屬體。
在金屬體7的中間部分有一個槽8用來容納接地桿3，并在金屬體7的兩側(cè)上具有沿電極6、6a伸展的板部9與9a。電極6、6a具有開口5、5a。
標號10是一個在其一端尺寸縮小以插入相應的電極6、6a的凹座5、5a內(nèi)的物體。物體10是由一個帶有一個內(nèi)壁12和一個帶臺階凹座11在另一端的圓筒形的低熔點材料13(例如熔點約為200至250℃的鉛)所構(gòu)成。一個圓形的、由絕緣材料制成的塞子14插入物體10的凹座11內(nèi)，并且板部9、9a跟塞子14接合。如果物體10是由一個絕緣子制成，就可以不用塞子14。
在圖3中，標號15是一個過電流保護裝置，P是一個連接到線路上或電源上的進線輸入端頭，T是一個連接到設備上的輸出端頭。端頭T可跟一條傳輸線的外導體連接，其內(nèi)導體可同樣地用同樣的部件15a來保護。所描述的裝置的電極6、6a連接到內(nèi)、外導體所帶的端頭上，而電極4的接地桿3a則接地。
參看圖4至6，標號16是插入在管體1與上接地桿3之間的另一種短路件(例如是一片金屬板)。短路件16也是由導電材料構(gòu)成，但其彈性并不重要。板件16的兩端靠近端電極6與6a設置，但不與之接觸。
標號17是一塊鋪放在板件16與管體1之間并絕緣起來的低熔點材料。一種由部分是導電的與部分是絕緣的材料構(gòu)成的復合材料或組件可以使用。用作塊件17的合適材料(至少部分地)是鉛(熔點＝200-250℃)、塑料樹脂與石蠟。
標號18是一個插入接地桿3上端的一個孔19內(nèi)的鎖銷。標號20是一個支撐在鎖銷18與短路件16之間的彈簧。
在圖7A與7B中，不用將鎖銷18插入接地桿3上端的孔19內(nèi)的方法來固定彈簧20，而是在接地桿3的上端做出一個T形鎖件21或一個鉤形鎖件22來夾持住彈簧20。
在裝配圖4至6所示的裝置時，依次將低熔點材料17、金屬板16與彈簧20插在管體1的上接地桿3上，然后將鎖銷18固定地插入接地電極4的接地桿3的孔19內(nèi)。在圖7A所示的上接地桿3的頂端做成T形鎖件21的情況中，彈簧20的一端固定在鎖件21的凹陷處，彈簧20一般不取下。在圖7B的情況中，彈簧20可以放置在鎖件22內(nèi)或從其上卸下。
參看圖8至13，示出物體10、14或等同物帶有不同的短路件和采用不同的固定方法插入放電管體1上的電極6與6a的開孔5與5a內(nèi)。在圖8中，彈性的U形短路件24插入到物體14與連接到接地桿3與3a的一個殼體的導電板23之間(見圖23)。在圖9中，一個壓力板25由一個彈簧26彈性地支撐在導電接地板13與塞子14之間。在圖10中，圖1至3所示的金屬件7那種類型的側(cè)板9與9a向內(nèi)彎進入開口5、5a并通過低熔點的絕緣材料塊27跟電極6、6a的內(nèi)陷表面接觸。在圖11中，圖8所示的短路件24具有穿過開口5、5a跟圖10的結(jié)構(gòu)一樣地跟塊體27接觸的內(nèi)彎端部。圖12與13示出類似于圖1至3的塞子14支承在物體10(13)上的結(jié)構(gòu)。但是在這里塞子14通過開孔或其它機械固定方法(圖12)裝在金屬體7的側(cè)板9、9a上，或更方便一點用粘合劑固定在側(cè)板9與9a的內(nèi)表面上(圖13)。
圖14與15示出一個使用圖1至13所描述的裝置的安全連接器(或者插頭)28。在圖14與15中，標號29是一個內(nèi)有多個連接端條按公知方式插在其內(nèi)的槽或凹座的殼體。
端條在其連接到陶瓷放電管2的端電極6與6a的端板30與30a上具有接觸部分31與31a。
標號32是一個接地端板，它具有帶有槽34、34a跟放電管體1的接地電極4的接地桿3與3a連接的連接件33與33a。
插入在電極6與6a的開口5與5a內(nèi)的物體10、14可以彈性地由側(cè)件35與35a支撐在接地端板32上，如圖16所示。圖17示出一個組件，短路件7的側(cè)板9、9a跟塞子14接觸。也可以采用其它的結(jié)構(gòu)來支撐物體10、14(見圖8至11)。
圖18至22描繪各種過荷保護電路，圖1至17的裝置用標號2表示。在此電路中，過量電流被一個現(xiàn)將描述的保護裝置所切斷。
如圖18與19所示，一個輔助熱線圈36與一個主熱線圈37串聯(lián)設置在進線輸入端頭P與加載線端頭(chargelineterminal)T之間，雙金屬片39、39a的公共接點E設置在輔助熱線圈36與主熱線圈37之間。雙金屬片39與39a均有接點接到地38。在圖20中一組具有三個接點E′、E″、E′′′的雙金屬片40連接在線圈36、37與地38之間，如圖所示。
圖20與21描繪一個帶有一個殼體41的管筒，這殼體內(nèi)裝有圖19或20的過電流保護電路。
殼體41具有一個上端或頂帽42、一個底端或底帽43和一個由絕緣材料制成的圓筒形封套44。雙金屬片39a、39、40的一個端頭45連接到設置在底帽43底部的地38上。標號46是一個設置在頂帽42內(nèi)部并靠在一個由低熔點材料制成的塊體47上的彈簧。
各種形式的安全裝置與保護電路按以下方式操作。
圖1至3所示的安全裝置按描述的那樣裝配，并有適當?shù)膲毫εc支撐傳遞到物體14、10。按圖3A所示那樣連接該裝置，電極6、6a就跟地隔離開。放電管體1由于在電極6、6a之間有過電壓存在一段時間而放電，從而在放電后熱到250℃到300℃。低熔點材料13起反應而熔化，側(cè)板9與9a向內(nèi)移動，接觸上電極6與6a，如圖3B所示。在線端P上的電壓就跟接地電極4接了地。
在圖4至7所示的裝置的情況，如電壓正?；蛞粋€較低的過電壓加到電極6、6a上，放電管體1保持正常狀態(tài)，但當一個很高的電壓加到電極6與6a上，管體1就開始放電。管體1的溫度隨著升高，達到250℃至300℃時，低熔點材料塊17就熔化，短路件16在彈簧20與自身的重量作用下如圖5B所示那樣接觸上電極6與6a，將高壓接地。
圖8與9所示的裝置也是同樣的情況，被彈簧26頂住的壓力板25或彈性件24通過絕緣塞子14壓在物體10上并跟導電接地板23、13接觸?？缭陔姌O6與6a間的過電壓使放電管2放電，并熱到超過構(gòu)成絕緣體10的低熔點材料13的熔點的預定溫度。這就使構(gòu)件24或壓力板25碰上電極6與6a并將這些電極接地。
在圖10至13所示的組件的情況中，低熔點絕緣材料塊27、14將側(cè)板9、9a或彈簧構(gòu)件24跟電極6、6a分隔開，跨在電極6、6a間的過電壓和隨之而來的陶瓷放電管2的溫度升高，使材料14、27熔化。側(cè)板9、9a或構(gòu)件24碰上電極6與6a，將這些電極接地。
在圖14至17所描繪的連接器中，端板30連接到進線端P，端板30a連接到加載線端T。如前一樣，過電壓使陶瓷放電管2放電，管體溫度升高，插入在電極6與6a的凹座5的材料13在中空部分12內(nèi)熔化并往下流。在圖16的組件中，接地端板32的側(cè)板35與35a向內(nèi)移動并碰上電極6與6a。在圖17所示的形式中，端電極6與6a跟短路件7接觸，如圖1至3所示，而不是跟接地端板32的側(cè)板35與35a接觸，電極6、6a通過上下接地桿3與3a、接觸件33與33a和接地端板32接地。
現(xiàn)在更詳細地描述圖18至22所示的過電流保護裝置的動作與作用。在圖18與19的正常狀態(tài)，安全裝置2與雙金屬片39、39a全都開路，如圖19A所示。如進線端P由于碰上閃電或一個高電壓而發(fā)生過電壓與過電流，該過電壓即如前所述地通過裝置2接地，而輔助線圈與主線圈36與37則由于通過它們的過電流而發(fā)熱。
雙金屬片39與39a于是由于線圈36、37所產(chǎn)生的熱而動作，在圖18中用虛線表示的和在圖19中示出的其上的接點移動到一起，使進線端P通過輔助熱線圈36、接點E與雙金屬片39、39a接地。過電流完全不通到主線圈37與加載線端T上。
如由于某些情況過電流持續(xù)著，則線圈36仍在發(fā)熱，使雙金屬片39與39a保護在圖19B所示的狀態(tài)，過電流被引到地38上去。
在圖20的實施例中，接點E′與E″被雙金屬片40連接著，將線端P與T直接連通。過電壓使裝置2如前一樣地將線端P接到地38上。過電流使線圈36與37發(fā)熱。接點E′與E″就由于雙金屬片40的作用而斷開，接點E′跟接點E′′′由如圖所示的虛線連通。
因此，主線圈37與加載線端T完全斷開，通訊設備受到了保護。
接點E′與E′′′是由于在過電流出現(xiàn)時輔助線圈36發(fā)熱而保持著接觸。圖20的保護電路的效果比圖18與19的保護電路的優(yōu)越，但制造起來比較復雜。
在圖18至20的電路里，通過線圈36的過電流持續(xù)一段長的時間就會有殼體(圖21中的41)過熱的危險。為了排除這個危險，將倒錐形的彈簧46用低熔點材料制成的塊體47夾持在上端帽42內(nèi)，如圖21與22所示。當輔助線圈36的溫度升高到100℃至120℃范圍內(nèi)并超出時，塊體47就熔化，彈簧46擴展，直接接觸上雙金屬片39、39a與40。通過接點E或E′、彈簧46、帽42與下端帽43建立了一個較安全的電路。
雖然本發(fā)明參照著特定的實施例來描述，應當理解到，在實際上沒有脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，內(nèi)行人還可以做出很多修改。
權(quán)利要求
1.一種可用在過荷保護電路里的安全裝置，其特征在于該裝置含有一個陶瓷放電體(1)，一個具有一個或多個外伸接地桿(3、3a)的、裝在放電體中間部分的接地電極(4)，遠端電極(6、6a)裝設在放電體(1)的相對端頭，至少一個由一種低熔點材料(13)制成的物體(10、17)，和至少一個彈性地接合在接地電極(4)與該一個物體(10、17)之間并跟遠端電極絕緣的導電短路件(7、16)，從而在過電壓加在端電極之間時，由放電體發(fā)生的熱導致該物體(10、17)熔化并使短路件(7)將遠端電極(6、6a)直接接到接地電極(4)上。
2.按權(quán)利要求1的安全裝置，其特征在于多個物體(10)放置在端電極(6、6a)的開口(5)內(nèi)，該短路件含有一個帶有一個跟接地桿中之一根(3)裝配的槽(8)與作用在放置在端電極(6、6a)的開口(5)內(nèi)的物體(10)上的側(cè)板(9、9a)的U形彈性金屬體(7)。
3.按權(quán)利要求2的安全裝置，其特征在于物體(10)是圓筒形的并且在其外端具有凹座(11)以接受由絕緣材料制成的、短路件靠在其上的遠端塞子(14)。
4.按權(quán)利要求1的安全裝置，其特征在于該短路件是一件裝在短路桿中之一根(3)上并被一個彈簧(20)頂住靠在設置在該板件(16)與放電體(1)之間的該物體(10)上的金屬板(16)。
5.按權(quán)利要求1的安全裝置，其特征在于配備了多個短路件(24)，每個成一個U形金屬彈性體的形狀，安插在跟一個端電極相連的一個相應的物體或組件與一個連接到接地電極的導電板之間。
6.按權(quán)利要求1的安全裝置，其特征在于配備了多個短路件(25)，每個成一個T形金屬體的形狀，并且每個短路件承受一個設置在該短路件與一個連接到接地電極的導電板之間的彈簧的作用力。
7.按權(quán)利要求1的安全裝置，其特征在于該短路件是一個金屬彈性體(7)，它具有一個U形側(cè)面，其中間部位裝配到接地桿中的一根上而其端部跟遠端電極配合以跟裝在端電極上的一對物體(27)接合。
8.一種裝有按以上權(quán)利要求中任一項的裝置的連接器，其特征在于具有一個殼體(29)，這殼體帶有接受跟遠端電極(6、6a)接觸的端條(31、31a)的槽與接受帶有跟接地桿接合的帶槽凸耳(33、34)的接地板(32)的槽。
9.一種裝有按權(quán)利要求1至7中任一項的安全裝置(2)的保護電路，其特征在于含有一個用以連接到一條易發(fā)生過電壓與/或過電流的進線的輸入端(P)，一個用以連接到要保護的設備的輸出端(T)，該安全裝置(2)連接在輸入端與地之間以在過電壓出現(xiàn)時在其間形成連接，一雙線圈(36、37)串聯(lián)連接在輸入端與輸出端之間，并有至少一個在發(fā)生過電流時對由線圈產(chǎn)生的熱起反應以將輸入端通地的雙金屬片(39、40)。
10.按權(quán)利要求9的電路，其特征在于兩個線圈中之一個在雙金屬片由于過電流而動作時從輸入端斷開，而另一個線圈繼續(xù)發(fā)熱以保持雙金屬片工作。
11.按權(quán)利要求9或10的電路，其特征在于線圈與雙金屬片設置在一個管筒狀的殼體內(nèi)，一個低熔點材料的塊體和一個彈簧在該材料塊熔化后將殼體連接到雙金屬片的接點上以轉(zhuǎn)移過電流到地。
全文摘要
一種保護著設備以防過電流的安全裝置具有一個中間裝有接地電極、兩端接有環(huán)狀電極的陶瓷放電管。一個短路片裝在接地電極上并通過塊體跟遠端電極隔開，這些塊體的組成材料至少有一部分在放電管因過電壓而被放電時熔化而使短路件在電極之間構(gòu)成直接接觸。此裝置最好跟一個電流斷續(xù)器聯(lián)合使用，該電流斷續(xù)器使用對串聯(lián)的一對線圈所產(chǎn)生的熱起反應的雙金屬片，兩線圈中只有一個跟雙金屬片留在電路內(nèi)。
文檔編號H02H3/22GK1045201SQ8910102
公開日1990年9月5日 申請日期1989年2月27日 優(yōu)先權(quán)日1989年2月27日
發(fā)明者鄭璂鎬 申請人:三和電機工業(yè)株式會社