一种自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置及电涌保护器

技术领域

本发明涉及防雷器告警设备的技术领域，尤其涉及一种自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置及电涌保护器。

背景技术

防雷器，也叫浪涌保护器(英文名：Surge protection Device，简称：SPD)，是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。

传统电涌保护器的石墨放电间隙中仅放置简单的绝缘环，无灭弧装置，其续流遮断能力无法满足大通流情况下产生的高续流；石墨放电间隙产生的电弧无法消除，影响电涌保护器的保护性能。

基于以上背景和问题，需要研发一种新型的自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置及电涌保护器，以满足小体积、大通流的防雷器产品。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置及电涌保护器，旨在解决现有技术中的电涌保护器的续流遮断能力无法满足大通流情况下产生的高续流的技术问题。

为实现上述目的，本发明实施例提出一种自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置，所述电涌保护装置包括第一电极、第二电极以及位于所述第一电极与第二电极之间的自吹灭弧型石墨间隙结构；其中，

所述第一电极与所述第二电极相对设置且与外部电路连接；

所述自吹灭弧型石墨间隙结构包括相对设置形成容置腔的两个绝缘柱、位于所述容置腔内的多个绝缘环以及多个位于所述绝缘环上的石墨电极，其中，两个所述绝缘柱和多个所述绝缘环均设置熄弧腔，所述熄弧腔之间连通形成气体通道从而对所述石墨电极之间产生的电弧进行灭弧。

进一步的，多个所述石墨电极与多个所述绝缘环间隔设置，相邻所述石墨电极位于同一所述绝缘环的两侧，且所述石墨之间存在间隙；其中，所述石墨电极的数量等于所述绝缘环的数量加一。

进一步的，所述绝缘环的两侧设置有呈相对设置的凸耳，每个所述凸耳上设有通孔，所述通孔与位于所述绝缘环上的石墨电极之间的所述间隙形成所述绝缘环的熄弧腔。

进一步的，所述绝缘柱的熄弧腔设置有相对设置的进气熄弧通道和出气熄弧通道以及用于卡合多个所述绝缘环的多个卡槽，所述卡槽用于卡住所述凸耳；每个所述卡槽设有与所述通孔对应的槽孔，所述槽孔与所述上熄弧通道和所述下熄弧通道连通，形成绝缘柱的熄弧腔。

进一步的，所述出气熄弧通道设有第一出气熄弧通道和第二出气熄弧通道，所述出气熄弧通道的所述槽孔依序间隔与所述第一出气熄弧通道和所述第二出气熄弧通道连通。

进一步的，所述进气熄弧通道设有第一活塞柱和第一弹簧；其中，所述第一活塞柱位于所述进气熄弧通道的入口处；所述第一弹簧抵接所述第一活塞柱位于所述进气熄弧通道内。

进一步的，所述出气熄弧通道设有第二活塞柱和第二弹簧；其中，所述第二活塞柱位于所述出气熄弧通道的出口处；所述第二弹簧抵接所述第一活塞柱位于所述出气熄弧通道外。

进一步的，所述石墨电极的两侧呈阶梯式设计。

进一步的，所述自吹灭弧型石墨间隙结构还包括线路板，所述线路板位于两所述绝缘柱的连接处且与所述石墨电极电连接。

为实现上述目的，本发明实施例提出一种自吹灭弧型石墨间隙电涌保护器，所述电涌保护器包括盒体和上述所述的电涌保护装置，所述电涌保护装置位于所述盒体内。

相对于现有技术，本发明提出的自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置，通过在绝缘柱和绝缘环上均设置有熄弧腔，使其成为气体可以流通的气体通道从而对石墨电极产生的电弧进行灭弧，该电涌保护装置的高续流遮断能力大大提高，优化了电涌保护装置的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一种自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置一实施例的结构示意图；

图2为图1中石墨电极一实施例的结构示意图；

图3为图1中石墨电极另一实施例的结构示意图；

图4为图1中绝缘环的结构示意图；

图5为图1中绝缘柱的结构示意图；

图6为图1中自吹灭弧的原理示意图；

图7为本发明一种自吹灭弧型石墨间隙电涌保护器一实施例的结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

附图标号说明：

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

为了更好的理解上述技术方案，下面结合附图对上述技术方案进行详细的说明。

请参阅图1，图1为本发明一种自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置一实施例的结构示意图。如图1所示，该自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置100包括第一电极110、第二电极120以及位于第一电极110与第二电极120之间的自吹灭弧型石墨间隙结构130。

其中，第一电极110与第二电极120相对设置且与外部电路连接；自吹灭弧型石墨间隙结构130包括相对设置形成容置腔133的两个绝缘柱(即第一绝缘柱131和第二绝缘柱132)、位于容置腔133内的多个绝缘环134以及多个位于绝缘环134上的石墨电极135，其中，两个绝缘柱和多个绝缘环均设置熄弧腔，熄弧腔之间连通形成气体通道从而对石墨电极135之间产生的电弧进行灭弧。

本实施例提供的自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置100，通过在绝缘柱和绝缘环134上均设置有熄弧腔，使其成为气体可以流通的气体通道从而对石墨电极产生的电弧进行灭弧，该电涌保护装置100的高续流遮断能力大大提高，优化了电涌保护装置100的性能。

该自吹灭弧型石墨间隙结构130还包括线路板136，线路板136位于两绝缘柱的连接处且与石墨电极135电连接。线路板136上设有多个电容和多个顶针，顶针通过线路板上的线路与电容连接，顶针与石墨电极135直接接触连接。

具体的，第一电极110和第二电极120由导电金属材料制成，其中，第一电极110由导电金属块组成，在具体实施例中，整块导电金属块的中部还设有凸块电极111，凸块电极111凸出于第一电极110，与第一电极110的制成材料一致。导电电极111与第一电极110可以一体成型，也可以分开制作，依据实际需求制作以使导电电极111与第一电极110连接即可。第一电极110和导电电极111的均有金属块组成，接触面积大，导电稳定性好。

本实施例中，第二电极120包括第二电极主体121、第二电极引脚一122和第二电极引脚二123，第二电极引脚一122和第二电极引脚二123均与第二电极主体121连接，第二电极主体121由导电金属块组成，第二电极引脚一122和第二电极引脚二123由导电金属条组成，第二电极主体121、第二电极引脚一122和第二电极引脚二123可以一体成型，也可以分开制作，依据实际需求制作以使第二电极引脚一122和第二电极引脚二123与第二电极主体121连接即可，本实施例中，一体成型为优，稳定性好。在其他实施例中，第二电极的引脚数量可以为单个，也可以为多个，以实际接触外围电路的数量需求为依据，在此不做限定。

请一并参阅图2、图3和图4，多个石墨电极135与多个绝缘环134间隔设置，相邻石墨电极135位于同一绝缘环134的两侧，且相邻石墨电极135之间存在间隙；其中，石墨电极135的数量等于绝缘环134的数量加一，即当绝缘环134的数量为8个时，石墨电极135的数量为9个。

为了使两石墨电极135和绝缘环134接触时存在间隙，间隙距离设为a，石墨电极135的两侧呈阶梯式设计。具体的，石墨电极135包括一体成型的石墨电极主体和位于石墨电极主体两侧的石墨电极侧体，其中，石墨电极主体的直径大于石墨电极侧体的直径，石墨电极侧体的直径略小于绝缘环134的内径，石墨电极主体的直径不大于绝缘环134的外径。设石墨电极侧体的厚度为d，绝缘环134的厚度为两石墨电极侧体的厚度加间隙距离的总和，即绝缘环134的厚度H等于2d+a，a为间隙的距离，a的范围为1-5毫米。其中，石墨电极侧体还可以设有倒角或者圆角设计，方便石墨电极的加工制作，如图3所示。

而在其他实施例中，石墨电极135的形状为圆形设计，在绝缘环134的中部设置隔离凸条，用于隔离相邻的石墨电极135，该隔离凸条的宽度依据间隙距离设定。

本实施例中的石墨电极135的形状为圆形，对应的绝缘环134的形状为圆形。在其他实施例中，石墨电极135的形状可以为矩形或者椭圆形等，对应的，对应的绝缘环134的形状为矩形或者椭圆形，用于隔离相邻的石墨电极135。本实施例中的各个石墨电极135的厚度可以相等也可以不相等。

如图4所示，绝缘环134的两侧设置有呈相对设置的凸耳1341，每个凸耳1341上设有通孔1342，通孔1342与位于绝缘环134上的石墨电极135之间的间隙形成绝缘环134的熄弧腔。两凸耳1341呈中心对称设置在绝缘环134的两侧，用于插入绝缘柱123的卡槽里。其中，每个凸耳上的通孔数量为多个，本实施例中的通孔数量以2个作为示例，但并不进行限定。

如图5所示，两绝缘柱的熄弧腔设置有相对设置的进气熄弧通道1311和出气熄弧通道1322以及用于卡合多个绝缘环134的多个卡槽1313，卡槽1313用于卡住凸耳1341；每个卡槽1313设有与通孔对应的槽孔1314，槽孔1314与上熄弧通道1311和下熄弧通道1322连通，形成绝缘柱的熄弧腔。本实施例中以第一绝缘柱131设置有进气熄弧通道1311，第二绝缘柱132上设置有出气熄弧通道1322为例进行具体说明，但不是进行限定。

具体的，第一绝缘柱131和第二绝缘柱132均设有一一对应的用于卡合多个绝缘环134的多个卡槽1313，卡槽1313用于卡住凸耳1341；每个卡槽1313设有与通孔1342对应的槽孔1314，槽孔1314与上熄弧通道1311和下熄弧通道1322进行连通，形成两绝缘柱之间的熄弧腔。其中，卡槽1313位于进气熄弧通道1311和出气熄弧通道1322的端部或尾部。

进一步的，出气熄弧通道1322设有第一出气熄弧通道A和第二出气熄弧通道B，出气熄弧通道1322的槽孔1314依序间隔与第一出气熄弧通道A和第二出气熄弧通道B连通，即出气熄弧通道1322上的第1个槽孔1314与第一出气熄弧通道A连通，出气熄弧通道1322上的第2个槽孔1314就与第二出气熄弧通道B连通，以此类推，在此不一一说明。本实施例的出气熄弧通道1322设置有交错分开的第一出气熄弧通道A和第二出气熄弧通道B，第一出气熄弧通道A和第二出气熄弧通道B分别位于第二绝缘柱132上的两边，提高了拉弧距离，进一步提高了灭弧能力。同理在其他实施例中，进气熄弧通道1311也可以同气熄弧通道1322一样设置有交错分开的进气熄弧通道。

如图6所示，图6为自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置100气体流通的原理图，具体的，进气熄弧通道1311设有第一活塞柱1315和第一弹簧1316；其中，第一活塞柱1315位于进气熄弧通道1311的入口处；第一弹簧1316抵接第一活塞柱1315位于进气熄弧通道1311内。出气熄弧通道1322设有第二活塞柱1325和第二弹簧1326；其中，第二活塞柱1325位于出气熄弧通道1311的出口处；第二弹簧1326抵接第二活塞柱1325位于出气熄弧通道1322外。如此设置后，气体进入只能从进气熄弧通道1311进入，而气体排出时，只能从出气熄弧通道1322排出。

本自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置100的具体实施方式：该保护装置100采用一种自吹灭弧原理，实现该原理的关键结构为由绝缘环上的气孔和两绝缘柱上的气孔(即通孔1342和槽孔1314)组成的熄弧腔，主要是利用雷电流放电瞬间腔体内部温度迅速上升，气体快速膨胀，内部压强增高，第二活塞柱1325受到压力作用而打开，此时热电离气体排出，当雷电流释放后，石墨放电间隙内部气体温度下降，形成短暂的近似真空状态，此时外部压强大于内部压强，第一活塞柱1315打开，冷空气进入石墨放电间隙内部，形成空气对流，因此，电弧被强制拉长到熄弧腔，从而实现灭弧。

如图7所示，该自吹灭弧型石墨间隙电涌保护器10包括盒体11和上文的自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置100，自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置100位于盒体11内。其中，自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置100的结构参见上文，在此不再赘述。

在一些实施例中，自吹灭弧型石墨间隙电涌保护器10还包括脱扣模块，脱扣模块位于盒体11的外侧边，脱扣模块与自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置100的一电极进行焊接连接，其中，脱扣模块可以采用现有的脱扣模块，在此不做限定。

综上所述，本领域技术人员容易理解，本发明提出的自吹灭弧型石墨间隙电涌保护装置，通过在绝缘柱和绝缘环上均设置有熄弧腔，使其成为气体可以流通的气体通道从而对石墨电极产生的电弧进行灭弧，该电涌保护装置的高续流遮断能力大大提高，优化了电涌保护装置的性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明实施例的专利范围，凡是在本发明实施例的发明构思下，利用本发明实施例说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明实施例的专利保护范围内。