專利名稱：機電超溫保護元件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種超溫保護元件，其特別適用于光伏設備，然而也可以應用于其他的具有露天布線的電氣設備的內部和外部區域。在光伏設備中的該超溫保護元件作用為，將處于危險狀態下的各個光伏模塊斷開。此外該超溫保護元件滿足所有的對適用于光伏設備運行的連接元件所提出的電氣技術要求和安全技術要求。
背景技術：
在光伏設備中，單個光伏模塊通常以串聯的形式連接。在日照強烈的情況下，在串聯電路的終端可以出現高達1000V的直流電壓和8至16A的電流。在發生危險的情況下，例如在安裝光伏設備的屋頂架發生火災時，或者當機動車與露天設備發生碰撞時，對于救援人員和事故中涉及的人員存在致命的危險，即，接觸到威脅生命的電壓或者電流。目前用于露天的光伏設備的安全措施在僅限于安裝防護網。安裝在房頂上的光伏設備不需要安全措施，因為很難接觸到該光伏設備。由于光伏設備的數量和尺寸的持續增加，由光伏設備引起的電擊造成人員受傷，在最糟糕的情況下甚至造成死亡。因此必須為光伏設備的運行增加額外的安全措施。根據現有技術已知的目的為降低光伏設備的電擊危險的解決方法或者至少應用于此目的的解決方法很少。在US4，380，001A中描述了一種保險裝置，其在電流和溫度值被超出時都能夠進行電氣斷開。為此在外殼的各個分離的腔體內放入熔斷絲元件和溫度敏感的元件。兩個元件串聯。溫度敏感的元件可以是松脂涂層焊接金屬或者是雙金屬-溫控開關。當超過臨界溫度值時，焊接金屬熔化并且溫控開關斷開。原則上該保險裝置即使在火災引起溫度上升時也能斷開電路。但是既不能通過使用焊接金屬也不能通過溫控開關實現在對最高1000V的電壓的安全而持久的斷開。在JP11040838A中給出了，將溫度保險單元連接到光伏模塊的輸出線上，其目的在于，降低在火災過程中或者火災過后的由電擊對維修人員或者服務人員造成的危險。此處沒有詳細地給出溫度保險單元的工作方式。為了避免在斷開光伏設備時產生的火花電弧，由于高的電壓需要一個相對大的斷開距離。然而在該文獻中沒有描述，如何以溫度保險單元實現這樣的斷開距離。此外兩種保險裝置都具有這樣的缺點，即，正如在進行維修時通常必要的，維修人員的擊打或者碰撞不會觸發保險裝置。在DE9A1中介紹了一種用于光伏設備的超溫保護元件，其在危險狀態下將單個光伏模塊分離。該超溫保護元件由一個兩部分的保險主體構成，該主體中安裝一個由插頭管腳和插座組成的、可分離的電氣連接元件以及一個預張緊的壓縮彈簧。優選地，保險主體的兩個部分在一側具有開口，其中一個部分的開口擴開，而另一個部分的開口側插入擴開的開口中。為了壓縮彈簧不使兩個部分相互擠壓，插入部分的外壁和開口擴開部分的內壁焊接在一起。
雖然借助超溫保護元件可以在發生火災時安全地斷開光伏模塊，然而也應該可以通過機械觸發。因為連接保險裝置主體的兩個部分的焊接點不僅受到高的、始終存在的由彈簧引起的剪切力，而且暴露在環境影響(例如溫度波動、潮濕和UV照射)中，焊接點經常在幾個月后就脫落了由此導致光伏模塊的不可控制的斷開。

發明內容
本發明的目的是，克服現有技術的缺點。特別是提供一種用于光伏設備或者其它具有露天布線的電氣設備的超溫保護元件，其在超過溫度邊界值(例如火災情況下)或者機械撞擊或沖擊情況下安全地、持久地斷開單個光伏模塊，然而避免不希望的跳閘。此外該超溫保護元件滿足所有的對適用于光伏設備運行的連接元件所提出的電氣技術要求和安全技術要求。根據本發明，該目的通過權利要求1所述的特征實現，有利的設計方案和應用在權利要求2至9中給出。出發點是，用于光伏設備的機電超溫保護元件(也可以以同樣的方式用于其他具有露天布線的電氣設備的內部和外部區域)含有適用于光伏設備的插頭連接裝置(其由插座和插頭構成)和一個外殼(其同軸地包裹插頭連接裝置)。外殼由管狀元件構成，該管狀元件的正面由頂板封閉。在外殼中有一個以一定壓力預張緊的壓力元件，例如螺旋彈簧，在兩個頂板之間張緊。根據本發明，將插頭連接裝置的插頭固定在一個頂板的朝向外殼里面的一側，而插頭連接裝置的插座固定在另一個頂板上。在頂板的外側分別有連接元件，這些連接元件與插頭或者插座電氣相連。外殼的幾何形狀根據插頭連接裝置調整為，在外殼閉合時，插頭連接裝置也閉合。然而，一旦外殼打開，具體方式為壓力元件將管狀元件的至少一個頂板擠開，插頭連接裝置脫落，電氣連接斷開。至少一個頂板具有在閉合的外殼內的、并且設置在管狀元件的縱向方向上的第一區段，其中頂板的正面的幾何形狀設置為這么大，即，其完全覆蓋管狀元件的正面。通常頂板的正面大約選擇為與管道元件的外直徑大小相等。頂板在面對管狀元件的一側具有第二個區段，其正面正好比管狀元件的內徑小這么多，即，第二區段可以推進管狀元件，其中在第二區段的側壁和管狀元件的內壁之間沒有更大的空氣縫隙存在。在第二區段的側壁和管狀元件的內壁引入至少一個凹槽。在外殼閉合的情況下，第二區段的側壁的凹槽與管狀元件的內壁的凹槽相對，因此兩個凹槽共同形成一個空腔體。在每一個這樣形成的空腔體內將一個缺口引入管狀元件的壁，該缺口終止于空心腔體。通過該缺口向空心腔體填入熔化材料，該材料的熔點位于120至250°C。適宜的材料例如為由聚酰胺制成的商業熱熔膠。該熱熔膠具有這樣的優勢，即，其很大程度上對氣候影響具有抵抗力，特別是比許多金屬(例如焊鋅)更具抵抗力。只要在空心腔體內注入的熔化材料呈固態，頂板就能保證不被作用在其身上的彈簧壓力壓出管狀元件。在火災時，熔化材料變軟，頂板被推出管狀元件，插頭連接裝置斷開。在實踐中不會發生失靈，因為熔化材料位于外殼的內部由此得到非常好的保護不受氣候影響。在優選的設計形式中，管狀元件具有圓形的橫截面。第二區段的側壁的凹槽和管狀元件的內壁的凹槽分別形成為環繞的溝槽，其通過管狀元件上的鉆孔以熱熔膠填充。通過熱熔膠凝固形成O形環，只要熱熔膠還保持固態，就能通過該O形環使頂板得到保險不被推出管狀元件。超溫保護元件在一側設有受熱時脫落的頂板，在另一側設置有固定的頂板。類似于受熱時脫落的頂板，固定的頂板具有沿管狀元件縱向設置的(在閉合的外殼中的)第一區段，其同樣完全覆蓋管狀元件的正面開口。頂板面向管狀元件的一側同樣具有第二區段，其正面選擇為，小于管狀元件的內徑，即，固定頂板的第二區段也能夠推入管狀元件。為了不被壓力元件的彈性力推出，頂板通過定位銷固定，該定位銷垂直地穿過管狀元件的壁并且被引入直達固定頂板的第二區段的鉆孔。優選為此設置三個定位銷，它們鑒于環繞管狀元件的截面的圓形幾何形狀彼此以120°的角度錯置。還可以考慮這樣的變體，其中頂板的第二區段不是位于管狀元件的內部，而是頂板形成罩子的形式，并且頂板的第二區段通過管狀元件的頂端罩上。為了在觸發的超溫保護元件中保證高的接觸安全性，插頭連接裝置的插頭和插座都以絕緣外套包裹，該絕緣外套即使在外殼打開的情況下也包裹插頭和插座的電氣觸點。此外設置，管狀元件以脆性的材料(例如陶瓷或者陶土)制成。這樣在救援行動中可以通過用消防斧擊打來觸發還未受到火燒的光伏模塊的超溫保護元件。在光伏設備的電氣線路中特別簡單的集成實現了，將超溫保護元件作為已經存在的插頭連接裝置的中間件。為此可以將一個頂板的連接元件作為插座而另一個頂板的連接元件作為已經存在的插頭連接裝置的插頭來實施。


接下來借助一個實施例詳細闡明根據本發明的超溫保護元件，圖1中示出了超溫保護元件的縱剖面圖和兩個頂板的俯視圖。附圖標記說明I 管狀元件/陶瓷管2 頂板(以熱熔膠固定)2.1以熱熔膠固定的頂板的第一區段2.2以熱熔膠固定的頂板的第二區段3 頂板(固定連接)3.1固定連接的頂板的第一區段3.2固定連接的頂板的第二區段4 壓力元件/壓縮彈簧5 凹槽/環形溝槽(頂板中)6 凹槽/環形溝槽(陶瓷管中)7 缺口 /鉆孔8 熔化材料/熱熔膠9 定位銷10 鉆孔(用于定位銷)11 插座
12 以熱熔膠固定的頂板/光伏-組裝插頭的連接元件13 插頭14 固定連接的頂板/光伏-組裝插座的連接元件
具體實施例方式如圖1所示，超溫保護元件的外殼由陶瓷管I構成，該陶瓷管的正面通過在有熱量影響的時候脫落的頂板2和與陶瓷管I固定連接的頂板3封閉。兩個頂板2、3分別具有第一區段2.1,3.1，該第一區段完全覆蓋陶瓷管I的正面的開口并且連接第二區段2.2,3.2，該第二區段推入陶瓷管I。以一定壓力預張緊的螺旋彈簧4位于外殼的里面。為了避免彈簧4將頂板2向外推，在頂板2的區段2.2的側壁引入環形溝槽5，在陶瓷管I的內側引入環形溝槽6。兩個溝槽5、6彼此正對并且共同形成空腔體，該空腔體通過鉆孔7以熱熔膠8 (例如聚酰胺)填充。在通常的運行溫度下，熱熔膠8是固態并且形成阻止頂板2的移動的O形環。頂板3以若干個定位銷9與陶瓷管I固態(即使在高溫情況下)相連，若干個定位銷裝入以120°錯置的鉆孔10。頂板2的朝內的一側載有以塑料管包裹的插座11，外側作為連接元件12載有標準化的光伏-組裝插頭。相應地，頂板3的朝內的一側是耐高溫的塑料包裹的插頭13，外側作為連接元件14與標準化的光伏-組裝插座固定。為了組裝超溫保護元件只需要將已經存在的光伏模塊的標準化的插頭連接裝置斷開，將超溫保護元件作為中間件插入。在火災時熱熔膠8軟化，頂板2由彈簧4向外推壓，借此由插座11和插頭13形成的插頭連接裝置斷開并且電氣連接斷開。或者也可以，通過有目的的擊打(例如借助消防斧)而破壞掉易碎的陶瓷管I。因為插座11和插頭13由耐高溫且抗擊打的塑料(熱固性塑料)包裹，實際中也可以避免在打開或者破壞的外殼中的電氣觸點發生接觸。
權利要求
1.一種用于光伏設備的機電超溫保護元件，所述超溫保護元件具有一個適用于光伏設備的插頭連接裝置，所述插頭連接裝置由插座(11)和插頭(13)構成，以及所述超溫保護元件還具有同軸地包裹插頭連接裝置的外殼，其中所述外殼由管狀元件(I)形成，所述管狀元件的兩個正面以頂板(2、3)封閉，在外殼中，在兩個頂板(2、3)之間夾緊以一定壓力預張緊的壓力元件(4)，其中在所述頂板(3)的朝向外殼內部的一側固定插頭連接裝置的插頭(11)并且在頂板(2)的朝向外殼內部的一側固定插頭連接裝置的插座(13)，并且頂板(2、3)的外側是與插座(11)和插頭(13)電氣相連的連接元件(12、14)，其中外殼的幾何形狀這樣選擇，當外殼閉合的時候插頭連接裝置也閉合，其中至少一個頂板(2)在管狀元件(I)的縱向具有第一區段(2.1)和與它相連的、朝向管狀元件(I) 一側的第二區段(2.2)，所述第一區段的頂板(2)的正面的幾何形狀這樣選擇，所述第一區段的正面完全遮蓋住所述管狀元件(I)的正面的開口，而所述第二區段的正面的幾何形狀這樣選擇，第二區段(2.2)的正面正好能夠推入管狀元件(I )，在第二區段(2.2)的側壁和管狀元件(I)的內壁引入至少一個凹槽(5、6)，在外殼閉合的時候，第二區段(2.2)的側壁的至少一個凹槽(5)正對著管狀元件(I)的內壁的至少一個凹槽(6)，在管狀元件(I)的壁內引入至少一個直達管狀元件Cl)的內壁的凹槽(6)的缺口(7)，借助所述缺口以熔化溫度為120至250°C的材料填充由兩個正對的凹槽(5、6)形成的空腔體，所述材料在固態時如此堅固，從而雖然有彈簧力作用于頂板(2 )，還是能夠保證頂板不被擠壓出管狀元件。
2.根據權利要求1所述的機電超溫保護元件，其特征在于，所述管狀元件(I)具有圓形的橫截面，其中第二區段(2.2)的側壁和管狀元件(I)的內壁的至少一個凹槽(5)分別形成為環繞的環形溝槽，并且在所述管狀元件(I)的壁內設計至少一個缺口(7)作為鉆孔。
3.根據權利要求2所述的機電超溫保護元件，其特征在于，除了所述受熱脫落的頂板(2)以外，置入與管狀元件(I)固定相連的板子作為第二頂板(3)，所述第二頂板在管狀元件(I)的縱向具有第一區段(3.1)和與此相連的、朝向管狀元件(I)一側的第二區段(3.2)，所述第一區段的頂 板(3)的正面的幾何形狀這樣選擇，所述正面完全遮蓋住所述管狀元件(O的正面的開口，而所述第二區段的正面的幾何形狀選擇為小于管狀元件(I)的內徑，從而使所述第二區段(3.2)能夠推入管狀元件(I)，并且頂板(3 )借助若干個定位銷固定連接在管狀元件(I)上，所述定位銷垂直地穿過管狀元件(I)的壁并且被弓I入直達頂板(3 )的第二區段(3.2)鉆孔(10)。
4.根據權利要求3所述的機電超溫保護元件，其特征在于，與所述管狀元件(I)固定相連的頂板(3)借助三個定位銷(10)固定，所述定位銷鑒于環繞管狀元件的截面的圓形幾何形狀彼此以120°的角度錯置。
5.根據權利要求1至4所述的機電超溫保護元件，其特征在于，所述適用的插頭連接裝置的插頭(13)和插座(11)以絕緣外套包裹，所述絕緣外套即使在超溫保護元件被觸發的情況下也包裹插頭(13)和插座(11)的電氣觸點。
6.根據權利要求1至5所述的機電超溫保護元件，其特征在于，以熱熔膠填充所述由凹槽(5、6)形成的空腔體。
7.根據權利要求1至6所述的機電超溫保護元件，其特征在于，所述管狀元件(I)由脆性材料制成。
8.根據權利要求7所述的機電超溫保護元件，其特征在于，所述管狀元件(I)由陶瓷或者陶土制成。
9.根據權利要求1所述的機電超溫保護元件插置在已有的插頭連接裝置中的應用，其中一個頂板(2)的連接元件作為光伏-組裝插座(12)并且另一個頂板(3)的連接元件作為光伏-組裝插頭(14)實施為已有的插`頭連接裝置類型。
全文摘要
本發明涉及一種超溫保護元件，其特別適用于光伏設備，然而也可以應用于其他的具有露天布線的電氣設備的內部和外部區域。該超溫保護元件包含一個適用于光伏設備的插頭連接裝置和外殼，該外殼同軸地包裹插頭連接裝置。該外殼由管狀元件(1)形成，該管狀元件的兩個正面以頂板(2、3)封閉。當外殼閉合的時候插頭連接裝置也閉合，其中插頭連接裝置的插座(11)與一個頂板(2)相連，而插頭(13)與另一個頂板(3)相連。此外在兩個頂板(2、3)之間夾緊壓力元件(4)。至少一個頂板(2)以熱熔膠(8)固定在管狀元件(1)上。在發生火災時熱熔膠(8)軟化，至少一個頂板被推出管狀元件(1)，插頭連接裝置斷開并且電氣連接斷開。
文檔編號H01H37/76GK103109340SQ201180038641
公開日2013年5月15日 申請日期2011年7月25日 優先權日2010年8月6日
發明者貝恩德·維勒 申請人:圖皮諾有限公司