CN103219112B - 一种防火防爆型压敏电阻 - Google Patents
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Abstract
一种防火防爆型压敏电阻，包括一阻燃壳及固定于阻燃壳内的压敏电阻器件，所述阻燃壳包括柱体状的外壳和内壳，所述内壳底部开口并具有容纳压敏电阻器件的内腔，所述外壳呈空腔式结构且罩于内壳之外构成对内壳的全包围；所述外壳及内壳的顶部均设置有排气孔，该外壳顶部与内壳顶部之间预留间隙形成一气体缓冲腔。本发明采用双层结构的阻燃壳分级限制由压敏电阻器件爆炸引起的高温高压的火焰，通过内外壳上设置的巧妙的排气孔导流方式，形成内部接近真空的形态，造成缺氧状态，避免压敏电阻器件失效时的明火及外壳爆裂、碎片飞溅等不良现象，能彻底分断工频短路大电流，防火防爆阻燃效果显著，实际应用中完全达到预期效果及解决历史性难题。
Description
技术领域
本发明涉及电子元器件，尤其涉及一种防火防爆型压敏电阻。
背景技术
MOV（metal-oxide-varistor的缩写，即金属氧化物压敏电阻）作为一种浪涌保护元件广泛应用于各种电子设备中，其具有一定的压敏电压，当电路电压小于该压敏电压时，压敏电阻阻值很大，相当于绝缘状态；当受高压冲击而输入电压大于该压敏电压时，压敏电阻阻值很低，相当于短路状态；而当该高于压敏电压的电压撤销后，压敏电阻器又恢复了高阻状态。在实际使用时，压敏电阻一般并联于被保护设备。当外界浪涌能量迅速超过压敏电阻的耐受能力时，或者当压敏电阻在外界浪涌能量反复冲击下发生劣变时，压敏电阻会被击穿短路，短路时瞬间能量很大，击穿损坏处会产生局部高温，会导致自身爆炸及碎片飞散，不利于其他电子元件或者电器设备的安全。
鉴于此种情况，业内开发了温度保险型压敏电阻（TMOV）。从结构上，目前的TMOV都是在氧化锌压敏电阻的镀银电极上焊接一温度保险丝，保险丝再与压敏电阻的一个管脚相连，从而实现当温度过高时自动切断电路的功能。现有的压敏电阻从外形上看可以分为两大类，一类是压敏电阻和温度保险丝紧密结合在一起，外面简单的用环氧树脂做一次封装；另一类是将TMOV装在阻燃壳体内，再用树脂进行灌装。壳体灌装型的TMOV由于封装材料要比一次封装的厚，相比造成压敏电阻封装破裂的可能性要小。
但是这两类产品均只建立在热稳定脱扣测试（小电流）状态下的开路保护上，目前市面上仍未有厂家能推出在实际工频短路100A以上迅速切断电路并且不起火爆炸的产品，而现有产品在内部集成的温度保险丝工作后，由于热惯性作用，尤其是大能量浪涌瞬时击穿的情况下，压敏电阻表面温度仍会继续升高，产生的高热气体若不及时释放容易引起壳体的爆裂，产生高温高压火焰，在实际应用中往往容易造成机房或基站毁灭性的大火。
发明内容
为了克服上述所指的现有技术中的不足之处，本发明提供一种防火防爆型压敏电阻，以避免压敏电阻爆炸过程中产生的明火及外壳爆裂、碎片飞溅等不良现象，提高其安全性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种防火防爆型压敏电阻，包括一阻燃壳及固定于阻燃壳内的压敏电阻器件，所述阻燃壳包括柱体状的外壳和内壳，所述内壳底部开口并具有容纳压敏电阻器件的内腔，所述外壳呈空腔式结构且罩于内壳之外构成对内壳的全包围；所述外壳及内壳的顶部均设置有排气孔，该外壳顶部与内壳顶部之间预留间隙形成一气体缓冲腔。
进一步地，所述外壳的底部设有管脚孔，所述压敏电阻器件的管脚通过该管脚孔穿出外壳。
进一步地，所述内壳的外侧面设有至少两凸扣，该凸扣与设于外壳侧面的扣槽或扣孔相扣合，以实现内、外壳的相对定位。
进一步地，所述外壳包括凹槽形底板及内凹容腔型上盖，该底板和上盖的开口端面相互吻合且经粘结或压合形成外壳整体。
在本发明的一种方案中，所述内壳的内侧壁上设有用于压敏电阻器件限位的与压敏电阻器件的外轮廓相吻合的外凸或者内凹的台阶面。
在本发明的一种方案中，所述外壳底部内侧设有用于固定压敏电阻器件的定位柱。
在本发明的一种方案中，所述压敏电阻器件的顶面与内壳的顶部内侧相抵且底面与外壳的底部内侧相抵以限位，或者压敏电阻器件与内壳或外壳之间通过粘胶固定。
较佳地，所述压敏电阻器件内部集成温度保险丝，且该温度保险丝经助熔树脂封装。
较佳地，所述内壳的内腔腔壁与压敏电阻器件之间填充有绝缘防爆材料。
较佳地，本发明的所述外壳和内壳呈长方体或者立方体形。
与现有技术相比，本发明所公开的TMOV针对于最新的IEC61643标准，采用双层结构的阻燃壳分级限制由于压敏电阻器件爆炸引起的高温高压的火焰，不仅由于增加了一层壳体而提高了安全性能，而且通过内外壳上设置的巧妙的排气孔导流方式，易于形成内部接近真空的形态，造成缺氧状态，避免明火；使得真实测试过程中（600-1200V/100-500A），即使压敏电阻器件失效亦只产生气体泄放现象，而无明火及外壳爆裂、碎片飞溅等不良现象，巧妙的解决了IEC61643最新定义标准的工频短路测试项；采用特殊的温度保险丝达到断路后无任何电离拉弧续流，能彻底分断工频短路大电流，防火防爆阻燃效果显著，实际应用中完全达到预期效果及解决历史性难题。另外，阻燃壳的内外壳与压敏电阻器件之间的装配固定方式简单易行，利于实现工业流水化生产。
附图说明
附图1为本发明的防火防爆型压敏电阻的内部结构示意图；
附图2为本发明的防火防爆型压敏电阻的结构爆炸图；
附图3为本发明的防火防爆型压敏电阻的一侧视图；
附图4为图3中的A-A剖面示意图。
图中：1-阻燃壳，2-压敏电阻器件，3-外壳，31-底板，32-上盖，4-内壳，5-排气孔，6-气体缓冲腔，7-凸扣，8-扣孔，9-管脚孔，10-管脚。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
实施例一
一种防火防爆型压敏电阻，如附图1、2、3、4所示，包括一阻燃壳1及固定于阻燃壳内的压敏电阻器件2，所述阻燃壳包括柱体状的外壳3和内壳4，所述内壳底部开口并具有容纳压敏电阻器件2的内腔，所述外壳3呈空腔式结构且罩于内壳4之外构成对内壳的全包围；所述外壳及内壳的顶部均设置有排气孔5，该外壳顶部与内壳顶部之间预留间隙形成一气体缓冲腔6。
本实施例的内壳顶部的排气孔呈长方形，外壳顶部的排气孔呈圆形，所述排气孔还可呈现方形、椭圆形或其他合理形状。较佳地，所述内壳顶部的排气孔面积大于外壳顶部的排气孔面积。当压敏电阻器件在外界浪涌能量冲击下发生爆炸时，产生的气体经内壳排气孔进入外壳顶部与内壳顶部之间的气体缓冲腔6，最后经外壳排气孔排出外界，通过这种排气孔导流方式使得由于压敏电阻失效升温产生的热气流能得到及时释放以降低内壳内腔的气压，而且由于设置气体缓冲腔，实现了双层壳体分级限制爆炸引起的高温高压的火焰，从而避免了爆炸过程中的明火现象。本发明在（600-1200V/100-500A）的工频短路电流测试中，具体地，在电压＞800V、电流＞100A、功率因数＞95%的测试条件下，实测的工频断路时间为2491ms，反映了本发明的压敏电阻能彻底分断工频短路大电流，而且在真实测试过程中，只观察到气体泄放，无明火及爆炸现象，真正实现了防火防爆阻燃。另一方面，这种排气孔导流方式易于形成阻燃壳的内壳中接近真空的形态，制造缺氧状态，防止明火。
进一步地，压敏电阻外壳3的底部设有管脚孔9，所述压敏电阻器件的管脚10通过该管脚孔9穿出外壳。现有市面上的TMOV的管脚一般设置为三脚或者五脚，本发明阻燃壳的底部针对压敏电阻器件的管脚数目设置相应数目的管脚孔。
进一步地，所述内壳的外侧面设有至少两凸扣7，较佳地，内壳的互相平行的两侧面上分别设有凸扣，该凸扣7与设于外壳内侧面的扣槽或外壳侧面上的扣孔8相扣合，以实现内、外壳的相对定位。这种扣合的装配方式既能保证内外壳之间的稳固结合，而且相对于粘接等刚性结合方式更为灵活，更有利于避免产品运输过程中的可能受到的压缩和碰撞产生的形变，而且更有利于应对压敏电阻器件爆炸产生的气体冲击导致的壳体的弹性形变影响。在本实施例的一些实施方案中，所述外壳的内侧壁上还设有凸棱或者凸块，以利于与内壳之间的套接定位。
较佳地，本发明的内、外壳均采用可耐高温的阻燃材料。
较佳地，所述压敏电阻器件2为内部集成温度保险丝的压敏电阻器件，且该温度保险丝经助熔树脂封装。所述温度保险丝设置距压敏电阻器件发热源的最短路径处以利于温度检测，当压敏电阻因失效而导致发热时，热量迅速传递至温度保险丝，温度保险丝在助熔树脂的推动作用下产生收缩从而快速地永久地切断电路。较佳地，该温度保险丝还经密封胶粘结封装，所述密封胶可为环氧树脂材料。采用此种经封装的温度保险丝可达到断路后无任何电离拉弧续流的效果。
较佳地，所述内壳的内腔腔壁与压敏电阻器件之间填充有绝缘防爆材料。所述绝缘防爆材料采用绝缘透气不燃纤维，比如常见的石棉纤维、二氧化硅纤维、玻璃纤维等，或者采用绝缘透气不燃颗粒，比如石英砂等无机颗粒。所述绝缘防爆材料的体积应满足大于排气孔的口径而不至于向外泄漏。
较佳地，本发明的所述外壳和内壳为呈长方体或者立方体形的内部空心的壳体结构。在本发明的其他实施例，亦可呈现圆柱形、椭圆柱形等形状，应包含本发明的保护范围内。在本发明的一种实施例中，如附图2所示，所述外壳3包括凹槽形底板31及内凹容腔型上盖32，该底板和上盖的开口端面相互吻合且经粘结或压合形成外壳整体，从而将内壳包裹在内。在此种结构形式下，该压敏电阻的装配步骤为：先将压敏电阻器件的管脚伸入底板31上预设的管脚孔并通过底板31上预设的定位柱或其他限位装置或方法固定；然后将内壳4罩于压敏电阻器件上，且内壳4底端嵌入凹槽形底板内，该内壳4底部外侧与底板的内侧相接触；最后将外壳的上盖32扣合于内壳外，内壳4外侧面上的凸扣7嵌入于上盖32外侧壁上的扣孔8，并将上盖32与底板31粘结或压合成一整体。
在本实施例中，所述内壳4的内侧壁上设有用于压敏电阻器件2的限位的与压敏电阻器件的外轮廓相吻合的外凸或者内凹的台阶面以限定压敏电阻器件2的竖直方向位移。压敏电阻器件上常设有凸块，所述内壳4的内侧壁上与该凸块的轮廓相吻合地设有一内凹的台阶面，使该凸块卡固于内凹台阶面上，实现对压敏电阻的限位。
实施例二
本实施例与实施例一的区别之处在于：所述外壳底部的内侧设置有外凸的台阶面或者限位块以限定压敏电阻器件2的竖直方向位移。较佳地，所述压敏电阻器件2悬空地搁置于外凸的台阶面或者限位块上，使其与外壳底部之间留有间隙，可减少压敏电阻器件爆炸时对阻燃壳产生的冲击力。
所述外壳3底部内侧设有用于固定压敏电阻器件2的定位柱，以限制压敏电阻器件2的水平方向的位移。
实施例三
本实施例与实施例一的区别之处在于：所述压敏电阻器件2的顶面与内壳4的顶部内侧相抵且底面与外壳3的底部内侧相抵，通过内、外壳壁共同对其施加的竖直方向的压力实现限位；或者，所述压敏电阻器件2与内壳4或外壳3之间通过粘胶固定。
以上内容是结合具体的优选方式对本发明所作的进一步详细说明，不应认定本发明的具体实施只局限于以上说明。对于本技术领域的技术人员而言，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干简单推演或替换，均应视为由本发明所提交的权利要求确定的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种防火防爆型压敏电阻，包括一阻燃壳及固定于阻燃壳内的压敏电阻器件，其特征在于：所述阻燃壳包括柱体状的外壳和内壳，该内壳底部开口并具有容纳压敏电阻器件的内腔，外壳呈空腔式结构且罩于内壳之外构成对内壳的全包围；所述外壳及内壳的顶部均设置有排气孔，所述内壳顶部的排气孔面积大于外壳顶部的排气孔面积,该外壳顶部与内壳顶部之间预留间隙形成一气体缓冲腔。
2.根据权利要求1所述的防火防爆型压敏电阻，其特征在于：所述外壳的底部设有管脚孔，所述压敏电阻器件的管脚通过该管脚孔穿出外壳。
3.根据权利要求2所述的防火防爆型压敏电阻，其特征在于：所述内壳的外侧面设有至少两凸扣，该凸扣与设于外壳侧面的扣槽或扣孔相扣合。
4.根据权利要求3所述的防火防爆型压敏电阻，其特征在于：所述外壳包括凹槽形底板及内凹容腔型上盖，该底板和上盖的开口端面相互吻合且经粘结或压合形成外壳整体。
5.根据权利要求3所述的防火防爆型压敏电阻，其特征在于：所述内壳的内侧壁上设有用于压敏电阻器件限位的与压敏电阻器件的外轮廓相吻合的外凸或者内凹的台阶面。
6.根据权利要求3所述的防火防爆型压敏电阻，其特征在于：所述外壳底部内侧设有用于固定压敏电阻器件的定位柱。
7.根据权利要求3所述的防火防爆型压敏电阻，其特征在于：所述压敏电阻器件的顶面与内壳的顶部内侧相抵且底面与外壳的底部内侧相抵以限位，或者压敏电阻器件与内壳或外壳之间通过粘胶固定。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的防火防爆型压敏电阻，其特征在于：所述压敏电阻器件内部集成温度保险丝，且该温度保险丝经助熔树脂封装。
9.根据权利要求8所述的防火防爆型压敏电阻，其特征在于：所述内壳的内腔腔壁与压敏电阻器件之间填充有绝缘防爆材料。
10.根据权利要求8所述的防火防爆型压敏电阻，其特征在于：所述外壳和内壳呈长方体或者立方体形。
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