ЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО ОТ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ В МОДУЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ

Область техники
Полезная модель относится к защитным устройствам от высокого напряжения в модульной конструкции, являющейся частью области электрических защитных устройств с по крайней мере одним защитным элементом, для правильной работы которого требуется электроцепь зажигания, и предназначена для персональной защиты людей, приборов и устройств, машинного оборудования и металлических конструкций от опасного контактного напряжения, высокого напряжения или воздействия блуждающего электрического тока.
Уровень техники
Известные на сегодняшний день конструкции защиты от высокого напряжения в основном включают первый контактный зажим, второй контактный зажим и защитный элемент – обычно искровой разрядник и электроцепь зажигания, которые соединяются в одном модуле. Это компактная и незаменяемая конструкция касательно отдельных компонентов схемы. Недостатком ее является то, что в случае повреждения электроцепи зажигания необходимо заменять все устройство. Еще одним недостатком такой конструкции является затруднительный осмотр устройства – защита от высоких напряжений должна быть выключена. Такая конструкция, например, представлена в документах WO2007065997 “УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ С ПОВЫШЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ ЕГО ПРОИЗВОДСТВА” и DE102007012760 “Импульсный разрядник  с симметрией относительно вращения, изолированные разрядники, находящиеся внутри корпуса комплекта оборудования в конструкции контактной группы, и электрические контактные зажимы, соединенные с разрядниками посредством проводки”.
Вышеуказанные недостатки частично устранены в другой известной конструкции, в которой первый контактный зажим и второй контактный зажим размещены в корпусе, тогда как защитный элемент, электроцепь зажигания и сигнализация рабочего состояния электроцепи зажигания размещены в заменяемом модуле, соединенном с корпусомпосредством соединительной системы. В такой конструкции осмотр проводится легко, посредством удаления заменяемого модуля. Однако, дорогостоящий защитный элемент должен заменяться вместе с поврежденной электроцепью зажигания, так что недостаток остается. Еще одним техническим недостатком являются строгие требования к соединительной системе между корпусом и заменяемым модулем, которая должна передавать большое напряжение от импульсных токов. Примеры такой конструкции показаны в документах EP1900072 и DE202004006227.
Еще один пример модульного принципа устройства защиты от высоких напряжений показан в документе DE102008031200. Конструкция предусматривает незатруднительное увеличение количества защищенных коммутационных каналов или линий. Корпус имеет часть, прикрепляемую к нижней части профилированной планки, верхняя часть корпуса модифицируется для соединения заменяемых модулей, которые содержат защитное устройство от высоких напряжений и другие соединительные части. Это позволяет соединять друг над другом больше заменяемых модулей, тогда как последний верхний заменяемый модуль содержит оптическую сигнализацию рабочего состояния устройств защиты от высоких напряжений, включая возможность удаленной сигнализации рабочего состояния устройств защиты от высоких напряжений. Данное решение в первую очередь предназначено для защиты от высоких напряжений коммутационных каналов или линий, поэтому в нем не используется элемент защиты электропитания типа искрового разрядника, для функционирования которого требуется электроцепь зажигания.
Пример устройств, содержащих более одного защитного элемента с соответствующей электроцепью зажигания имеется в документах DE10058977 и DE10125941. Основная проблема, а именно электроцепь зажигания не может быть отделена от соответствующего защитного элемента, также остается нерешенной в данных конструкциях, таким образом, замена поврежденной электроцепи зажигания не может осуществляться без одновременной замены неповрежденного защитного элемента.
Сущность полезной модели
Вышеуказанные недостатки в значительной степени устраняются защитным устройством от высокого напряжения в модульной конструкции в соответствии с данной полезной моделью посредством электромеханического устройства, которое включает корпусс по крайней мере одним защитным элементом и по крайней мере одним заменяемым модулем с электроцепью зажигания, и по крайней мере одной основной соединительной системой электроцепи зажигания, состоящей из многополюсной группы контактов и соответствующих противоположных контактов электроцепи зажигания, при этом контакты, предпочтительно в трехполюсной металлической конструкции, размещены на нижней поверхности заменяемого модуля, при этом соответствующие противоположные контакты, предпочтительно в трехполюсной металлической конструкции, размещены на верхней части корпуса, и одновременно каждый защитный элемент соединен одним из своих полюсов с по крайней мере одним соответствующим первым контактным зажимом, расположенным на одной стороне корпуса, и его второй полюс соединен с по крайней мере одним соответствующим вторым контактным зажимом, расположенным на противоположной стороне корпуса.
Преимуществом такой конструкции является то, что в случае повреждения электроцепи зажигания из-за высокого напряжения, работа защитногоустройства от высокого напряжения может быть восстановлена с помощью замены заменяемого модуля с электроцепью зажигания без необходимости замены защитного элемента, расположенного в корпусе. Корпус в общем может содержать более одного защитного элемента и позволяет соединять более одного заменяемого модуля с электроцепью зажигания.
Данное защитное устройство от высокого напряжения в модульной конструкции в данном предпочтительном исполнении имеет оптический индикатор состояния  рабочего состояния электроцепи зажигания, размещенный на заменяемом модуле, предпочтительно на его верхней поверхности.
Оптический индикатор состояния рабочего состояния электроцепи зажигания используется для визуального осмотра и быстрой идентификации заменяемого модуля с нерабочей электроцепью зажигания или электроцепью зажигания, поврежденной из-за высокого напряжения.
Данное защитное устройство от высокого напряжения в модульной конструкции в данном предпочтительном исполнении имеет по крайней мере одну соединительную систему сигнализации рабочего состояния, на стороне заменяемого модуля соединенную с основной частью сигнализации рабочего состояния электроцепи зажигания, на стороне корпуса соединяясь с второстепенной частью сигнализации рабочего состояния, соединенной с точкой соединения сигнализации рабочего состояния, предпочтительно в двухполюсной или трехполюсной конструкции, расположенной на одной стороне корпуса, при этом соединительная система сигнализации рабочего состояния имеет контактные элементы сигнализации рабочего состояния, предпочтительно в двухполюсной или трехполюсной конструкции, расположенные на нижней поверхности заменяемого модуля, и соответствующие противоположные контактные элементы сигнализации рабочего состояния, предпочтительно в двухполюсной или трехполюсной конструкции, расположенные на верхней части корпуса.
Такая конструкция относится к удаленной сигнализации рабочего состояния электроцепи зажигания и позволяет заменяемый модуль с нерабочей электроцепью зажигания или электроцепью зажигания, поврежденной из-за высокого напряжения, выявлять без присутствия обслуживающего персонала на месте, где установлено защитное устройство от высокого напряжения в модульной конструкции. Если корпус оснащен более чем одним защитным элементом и модифицирован для соединения с более чем одним заменяемым модулем с электроцепью зажигания, удаленная сигнализация рабочего состояния электроцепи зажигания может иметься для каждого заменяемого модуля, или только для некоторых из них.
Предпочтительная конструкция данного защитного устройства от высокого напряжения в модульной конструкции имеет следующее устройство, а именно контакты электроцепи зажигания и/или контактные элементы сигнализации рабочего состояния представляют собой направляющие контакты или подпружиненные контакты, а противоположные контакты электроцепи зажигания и/или противоположные контактные элементы сигнализации рабочего состояния образованы вилками или контактными поверхностями.
В данном решении в альтернативной конструкции контакты и противоположные контакты электроцепи зажигания и/или контактные элементы  и противоположные контактные элементы сигнализации рабочего состояния расположены таким образом, чтобы обеспечить надежное функционирование основной соединительной системы электроцепи зажигания и/или соединительной системы сигнализации рабочего состояния.
Данное защитное устройство от высокого напряжения в модульной конструкции устроена таким образом, что защитный элемент предпочтительно образован искровым разрядником с симметрично или ассиметрично расположенными электродами, или многоискровым разрядником, имеющим по крайней мере два искровых разрядника, соединенных последовательно, или по крайней мере два газоразрядника, расположенных последовательно.
Такая конструкция представляет собой альтернативу защитному элементу, расположенному в корпусе.
Данное защитное устройство от высокого напряжения в модульной конструкции устроена таким образом, что крепление корпуса к профилированной нижней части производится с помощью противоположно профилированной крепежной детали, расположенной на нижней стороне корпуса, или крепление корпуса к плоской поверхности производится с помощью пластины с отверстиями, или корпус устанавливается в держатель, форма, размеры и несущая способность которого подходит для корпуса.
Данная установка корпуса в предпочтительной конструкции позволяет прикрепить корпус к профилированной или плоской нижней поверхности, или корпус устанавливается в держатель с минимальными требованиями к монтажу.
Заменяемый модуль данного защитного устройства от высокого напряжения в модульной конструкции крепится к корпусу в соединенном положении с помощью разъемного соединения или крепежной системы или механической блокировки.
Такое устройство подходит для ситуации, в которой подпружиненные контакты и контактные поверхности образуют основную соединительную систему электроцепи зажигания и/или соединительную систему сигнализации рабочего состояния.
Краткое описание чертежей
Данная полезная модель подробно объясняется на чертежах, где Фиг. 1 представляет собой блок-схему электромеханической системы данного защитного устройства от высокого напряжения в модульной конструкции с сигнализацией рабочего состояния.
Фиг. 2 представляет данное защитное устройство от высокого напряжения в модульной конструкции с разъединенным и удаленным заменяемым модулем, основной соединительной системой электроцепи зажигания, имеющей три пары контактов и противоположных контактов электроцепи зажигания, и соединительной системой сигнализации рабочего состояния, содержащей три пары контактных элементов сигнализации и противоположных контактных элементов сигнализации рабочего состояния.
Фиг. 3 представляет корпус защитного устройства от высокого напряжения в модульной конструкции с основной соединительной системой электроцепи зажигания, содержащей три противоположных контакта электроцепи зажигания, без соединительной системы сигнализации рабочего состояния.
Фиг. 4 представляет защитное устройство от высокого напряжения в модульной конструкции с соединенным заменяемым модулем в положении со стороны первого контактного зажима.
Фиг. 5 представляет защитное устройство от высокого напряжения в модульной конструкции с соединенным заменяемым модулем со стороны второго контактного зажима.
Фиг. 6 представляет защитное устройство от высокого напряжения в модульной конструкции с разъединенным и отделенным заменяемым модулем, основной соединительной системой электроцепи зажигания, содержащей три пары контактов и противоположных контактов электроцепи зажигания, и соединительной системой сигнализации рабочего состояния, содержащей контактный элемент сигнализации, связанный с противоположным контактным элементом сигнализации рабочего состояния с помощью механического сцепления.
Фиг. 7 представляет заменяемый модуль защитного устройства от высокого напряжения в модульной конструкции, соединенный с корпусом, с основной соединительной системой электроцепи зажигания, содержащей три контакта электроцепи зажигания, без соединительной системы сигнализации рабочего состояния.
Фиг. 8 представляет заменяемый модуль защитного устройства от высокого напряжения в модульной конструкции с его нижней поверхностью, обращенной вверх, содержащей основную соединительную систему электроцепи зажигания, имеющую три контакта электроцепи зажигания, без соединительной системы сигнализации рабочего состояния.
Фиг. 9 представляет заменяемый модуль защитного устройства от высокого напряжения в модульной конструкции с его нижней поверхностью, обращенной вверх, содержащей основную соединительную систему электроцепи зажигания, имеющую три контакта электроцепи зажигания, с соединительной системой сигнализации рабочего состояния, содержащей три контактных элемента сигнализации рабочего состояния.
Примеры технического осуществления полезной модели
Защитное устройство от высокого напряжения в модульной конструкции в соответствии с Фиг. 1 и 2 представляет собой электромеханическое устройство, содержащее корпус 4 с защитным элементом 3, заменяемый модуль 5 с электроцепью зажигания 6 и основную соединительную систему 7 электроцепи зажигания 6, состоящую из многополюсной группы контактов 8 и соответствующих противоположных контактов 9 электроцепи зажигания 6, при этом контакты 8, предпочтительно в трехполюсной металлической конструкции, расположены на нижней поверхности 18 заменяемого модуля 5, при этом соответствующие противоположные контакты 9, предпочтительно в трехполюсной металлической конструкции, расположены на верхней части 19 корпуса 4, и в то же время, защитный элемент 3 своим одним полюсом соединен с по крайней мере одним первым контактным зажимом 1, расположенным на одной стороне корпуса 4, и своим вторым полюсом соединен с по крайней мере одним вторым контактным зажимом 2, расположенным на противоположной стороне корпуса 4.
Трехполюсная конструкция контактов 8 и противоположных контактов 9 соответствует ситуации, когда защитный элемент 3 представляет собой искровой разрядник с тремя симметрично или асимметрично расположенными электродами. Корпус 4 может быть оснащен большим количеством первых контактных зажимов 1 и вторых контактных зажимов 2 для облегчения соединения проводников.
Корпус 4 может быть оснащен предпочтительно большим количеством защитных элементов 3 и первых контактных зажимов 1, соответствующих каждому из них, и вторых контактных зажимов 2. Одна основная соединительная система 7 электроцепи зажигания 6 и один заменяемый модуль 5 с электроцепью зажигания 6 тогда соответствуют каждому защитному элементу 3.
Защитное устройство от высокого напряжения в модульной конструкции в соответствии с Фиг. 1, 2, 4, 5, 6, 7 в предпочтительной конструкции содержит оптический индикатор состояния 10 рабочего состояния электроцепи зажигания 6, расположенный на заменяемом модуле 5, предпочтительно находясь на его верхней поверхности 17.
Оптический индикатор состояния 10 используется для определения рабочего состояния электроцепи зажигания 6 и оповещения рабочего персонала о необходимости заменить заменяемый модуль 5 в случае, если он в нерабочем состоянии или поврежден из-за высокого напряжения.
Защитное устройство от высокого напряжения в модульной конструкции в соответствии с Фиг. 1 и 2 в предпочтительной конструкции оснащено соединительной системой 13 сигнализации рабочего состояния, которая связана с основной частью 11 на стороне заменяемого модуля 5 сигнализации рабочего состояния электроцепи зажигания 6, на стороне корпуса 4 связываясь с второстепенной частью 12 сигнализации рабочего состояния, соединенной с точкой соединения 16 сигнализации рабочего состояния, предпочтительно в двух полюсной или трехполюсной конструкции, расположенной на одной стороне корпуса 4, при этом соединительная система 13 сигнализации рабочего состояния оснащена контактными элементами 14 сигнализации рабочего состояния, предпочтительно в двухполюсной или трехполюсной конструкции, расположенными на нижней поверхности 18 заменяемого модуля 5, и соответствующими противоположными контактными элементами 15 сигнализации рабочего состояния, предпочтительно в двухполюсной или трехполюсной конструкции, расположенными на верхней части 19 корпуса 4. Соединительная система 13 сигнализации рабочего состояния используется для передачи информации о рабочем состоянии электроцепи зажигания 6 от заменяемого модуля 5 к точке соединения 16 сигнализации рабочего состояния на корпусе 4. Она может быть оснащена контактными элементами 14 и противоположными контактными элементами 15 сигнализации рабочего состояния в металлической конструкции в соответствии с Фиг. 2, или в механической конструкции в соответствии с Фиг. 6.
Соединительная система 13 сигнализации рабочего состояния в соответствии с Фиг. 1 в целом может быть также бесконтактной или беспроводной, с передачей информации посредством электромагнитного поля короткого радиуса. Основная часть 11 сигнализации рабочего состояния работает в качестве трансмиттера и/или ресивера несущей частоты, контактный элемент 14 работает в качестве передающей и/или принимающей антенны, второстепенная часть 12 сигнализации рабочего состояния работает в качестве ресивера и/или трансмиттера несущей частоты, а противоположный контактный элемент 15 работает в качестве получающей и/или передающей антенны. Также можно рассматривать применение радио чипов с коротким радиусом, основанных на технологии радиочастотной идентификации, или так называемого стандарта ближней радиосвязи NFC, или технологий передачи с использованием оптической или инфракрасной части электромагнитного спектра. Благодаря технологиям радиочастотной идентификации (RFID) и стандарта ближней радиосвязи (NFC) чипы могут быть установлены и в активной конструкции, имеющей свой собственный источник электроснабжения, и в пассивной конструкции, без своего собственного источника электроснабжения, то есть подходящие для установки в заменяемый модуль 5. Обе упомянутые технологии делают возможной по крайней мере односторонний обмен данными между оконечным оборудованием, что достаточно для определенных целей.
Двухполюсная конструкция металлических контактных элементов 14 и противоположных контактных элементов 15 позволяет сигнализировать только основную информацию о рабочем состоянии электроцепи зажигания 6 в случае гальванического соединения, то есть находится ли она в рабочем или неисправном состоянии; также происходит и в механической конструкции. Передача более расширенной информации о состоянии может применяться в трехполюсной конструкции металлических контактных элементов 14 и противоположных контактных элементов 15 при их гальваническом соединении, или при использовании технологии радио чипа.
Если корпус 4 имеет больше защитных элементов 3 и модифицирован для присоединения требуемого количества заменяемых модулей 5 с электроцепями зажигания 6, все заменяемые модули 5 или только некоторые из них могут быть оснащены основными частями 11 сигнализации рабочего состояния электроцепи зажигания 6 и соединительными системами 13 сигнализации рабочего состояния, связанными с ними. На стороне корпуса 4 каждая соединительная система 13 сигнализации рабочего состояния может быть соединена со своей собственной второстепенной частью 12 сигнализации рабочего состояния на стороне корпуса 4, или может быть установлена одна общая второстепенная часть 12 сигнализации рабочего состояния для всех соединительных систем 13 сигнализации рабочего состояния. В отношении используемой конструкции, точка соединения 16 сигнализации рабочего состояния может быть индивидуальной, то есть предназначенной для определенного заменяемого модуля 5, или общей для целой группы заменяемых модулей 5.
Защитное устройство от высокого напряжения в модульной конструкции в соответствии с Фиг. 1, 2, 3, 7, 8, 9 в предпочтительной конструкции содержит контакты 8 электроцепи зажигания 6 и/или контактные элементы 14 сигнализации рабочего состояния, представляющие собой направляющие контакты или гибкие подпружиненные контакты  и противоположные контакты 9 электроцепи зажигания 6, и/или противоположные контактные элементы 15 сигнализации рабочего состояния ввиде вилок или контактных поверхностей.
Основная соединительная система 7 электроцепи зажигания 6 и/или соединительная система 13 сигнализации рабочего состояния может содержать направляющие контакты и соответствующие вилкикак показано на Фиг. 2, 3, 7, 8, 9 и/или подпружиненные контакты и соответствующие им контактные поверхности.
Защитное устройство от высокого напряжения в модульной конструкции в соответствии с Фиг. 1, содержит защитный элемент 3, который предпочтительно образован искровым разрядником с симметрично или асимметрично расположенными электродами, или многоискровым разрядником, содержащим по крайней мере два искровых разрядника, соединенных последовательно, или по крайней мере два газоразрядника, расположенных последовательно.
Защитный элемент 3 содержит один или больше электронных элементов, характеризующихся электроцепью зажигания 6, которая необходима для правильной работы.
В защитном устройстве от высокого напряжения в модульной конструкции в соответствии с Фиг. 2-6, корпус 4 прикрепляется к профилированной поверхности с использованием противоположно профилированной крепежной детали 20, расположенной на нижней стороне корпуса 4, или корпус 4 прикрепляется на плоской поверхности с использованием пластины с отверстиями, или корпус 4 устанавливается в держатель, форма, размеры и несущая способность которого соответствует корпусу 4.
В базовой конструкции защитное устройство от высокого напряжения устанавливается посредством сдвига корпуса 4 на профиль соответствующей формы, обычно монтажную планку. Если нижняя поверхность плоская, корпус 4 прикрепляется к ней с использованием разъемных соединений, например, винтов или болтов, вставленных в отверстия в пластине, расположенной на нижней стороне корпуса 4. Нижняя сторона корпуса 4 может иметь лезвия, предназначенные для вставки в лезвиеобразную нижнюю часть. Держатель также может иметь U-образную форму, гибкие края которого охватывают стороны корпуса 4 и прикрепляют его в закрытом положении посредством взаимной сцепки.
В защитном устройстве от высокого напряжения в модульной конструкции в предпочтительном исполнении крепление заменяемого модуля 5 к корпусу 4 в соединенном положении представляет собой разъемное соединение или крепежную систему, или механическую блокировку.
Крепление заменяемого модуля 5 к корпусу 4 в соединенном положении необходимо в частности в ситуациях, когда основная соединительная система 7 электроцепи зажигания 6 и в то же время соединительная система 13 сигнализации рабочего состояния представляют собой подпружиненные контакты и соответствующие контактные поверхности. В данном случае заменяемый модуль 5 отталкивается от корпуса 4. Подобная ситуация возникает в случае, если подпружиненные контакты имеются в одной из соединительных систем, а вторая соединительная система имеет направляющие контакты. Гибкие контакты отталкивают заменяемый модуль 5 от корпуса 4, что может привести к механическому повреждению или деформации направляющих контактов.
Крепление заменяемого модуля 5 к корпусу 4 в соединенном положении представляет собой в самой простой конструкции разъемное соединение, содержащее по крайней мере один винт, проходящий через заменяемый модуль 5 и ввинченный в корпус 4. Еще одним вариантом является использование крепления системы, например, с помощью гибкого зажима, предпочтительно металлического. Наконец, крепление заменяемого модуля 5 к корпусу 4 в соединенном положении может быть осуществлено с помощью механической блокировки, представляющей собой например взаимную сцепку.
Промышленная применимость
Защитное устройство от высокого напряжения в модульной конструкции в соответствии с данной полезной моделью является устройством, которое может быть использовано там, где необходимо обеспечить защиту людей, оборудования, механизмов и металлических конструкций от опасного контактного напряжения, высокого напряжения, а также защиту от воздействия электрических блуждающих токов. По сравнению с известными устройствами данное устройство позволяет заменять поврежденную или нерабочую электроцепь зажигания без необходимости одновременной замены защитного элемента.
Перечень позиций:
1. Первый контактный зажим
2. Второй контактный зажим
3. Защитный элемент
4. Корпус
5. Заменяемый модуль
6. Электроцепь зажигания
7. Основная соединительная система
8. Контакт
9. Противоположный контакт
10. Оптический индикатор состояния
11. Основная часть сигнализации
12. Второстепенная часть сигнализации
13. Соединительная система сигнализации
14. Контактный элемент сигнализации
15. Противоположный контактный элемент сигнализации
16. Точка соединения сигнализации
17. Верхняя поверхность
18. Нижняя поверхность
19. Верхняя часть
20. Крепежная деталь