Ac電壓存在指示器的製作方法

2023-09-21 06:41:50 1

專利名稱：Ac電壓存在指示器的製作方法
技術領域：
本發明的主題為一種用於中壓或高壓輸電和配電系統中的導體和/或導體部件的交流(AC)電壓指示器，其中基本的AC電壓探測和指示元件是液晶顯示器(LCD)。指示器結合於測試的導體和/或導體部件的表面，或設置於靠近它們的位置。
已知現有技術中存在多種類型的具有LCD的電壓存在指示器，該種指示器不需要提供外部電源。此種指示器包括至少一個集流電極，典型的該種集流電極具有平板形狀。此種類型的指示器採用以下方式在測試導體上設置集流電極以基本上平行於圍繞著測試導體產生的電場的等電位表面進行定位。集流電極的表面區域可以調節，以便確保流經它的至測試導體的接地環境或在三相系統中至另一相導體的電容性電流，足以引起顯示器狀態的變化，並且顯示出圖案、標記、銘文，或改變它的顏色。此種電容性電流具有非常小的電流值，例如如果指示器安裝在典型的空氣絕緣的導電元件上，此時在每單元的集流電極區域上的電容性電流不超過10-100nA/cm2。因此，指示器必須具有極高的阻抗，使得即使在如此低的電容性電流值的情況下，也可以獲得足以改變光學指示器的狀態的電壓降。
美國No.5274324號專利說明書公開了一種指示器，該指示器用於指示帶電導體，並結合有LCD。這種指示器由封閉的絕緣材料製成的立方形殼體組成，其前壁提供了透明窗口，用於指示電壓存在的高阻抗顯示器(例如液晶顯示器)位於該透明窗口內。導體元件採用探針形式，並結合於殼體後壁，通過將探針與導體相連接用於測試導體內的電壓。連接元件採用金屬板的形式，並與LCD電極之一進行電連接，定位於殼體之內。連接元件具有電容性集流電極的功能。另一顯示電極通過電阻元件與探針相連接。兩個顯示電極通過用於顯示器放電的電阻的方式彼此相連接。也可以對顯示器施加一個電流，用於測試顯示器的功能。
已公開的申請WO2004/023151描述了一種電壓指示器，該指示器應用了液晶顯示器、電泳顯示器和電致變色顯示器。根據這種方案的指示器由電極和電介質層組成，電極採用兩個外導電層的形式，位於導電層上的至少一層是透明的，定位於電極之間的中間層具有顯示電光學特性的結構，並且中間層由附加的導電層相分離。電極通過通過二極體彼此電連接。指示器的透明電極是其集流電極。本發明示例性的實施例之一公開了一種技術方案附加的導電層通過電阻元件與其它的導電層之一相連接。該元件的目的在於調節中間層和電介質層的阻抗在實部和虛部之間的相互比例，以便能夠在這些層中恰當地分隔DC和AC電壓成分，並且允許獲得指示器的最大靈敏度。
日本專利申請No.61-003069公開了一種通過使用LCD的閾值電壓用於探測帶電導體液晶顯示器。已知的雙電極LCD設置兩個附加的電極，其中一個結合於顯示器的前壁，另一個結合於顯示器的後壁，使得每一附加電極均與LCD的不同電極相連接。在此種方案中，結合於顯示器的前壁的附加電極是集流電極。
另一種用於指示電壓的LCD可獲知於日本專利申請公開No.63-044173。類似的裝置出現於JP61-003069的說明書中，該裝置與液晶顯示器和兩個附加電極相結合，其中一個電極與顯示器的一個標記電極電連接，另一個透明的電極直接設置在顯示器的表面上，從而其與另一個電極(顯示器的公共電極)電容連接。在這一技術方案中，透明的附加電極是指示器的集流電極。
用於指示中壓和高壓導體和設備中的電壓的指示器需要高的可靠性和長的壽命，尤其是那些用於戶外的以及暴露於各種危害性的氣候條件下的設備的指示器。空氣絕緣設備通常要運行20至30年。此類設備的運行通常是免維護的。因此，此類設備內的電壓指示器或者作為此類設備的部件的電壓指示器不僅需要長的壽命，還要確保能夠在長的時間內無故障運行。
已知的與液晶顯示器相結合的指示器的壽命相當長。然而，當他們運行於各種氣候條件下以及當它們設置於戶外時，它們的壽命就變得不能滿足商業上的應用。諸如高溼、降雨或鹽霧這樣的不利環境條件會導致指示器表面的衰老，從而減小了指示器的電阻，甚至形成外部的短路。獲得指示器的高靈敏度LCD具有高阻抗，此種情況下電阻的減小會導致功能的喪失。
與液晶顯示器相結合的指示器的壽命減少的另一個原因在於其對於外部元件上的靜電積累具有相對較小的承受能力。在中壓和高壓輸電和配電設備上所產生的不可控制的電荷，會在指示器的液晶元件上產生電壓的DC成分，能夠顯著地降低它們的壽命。
根據本發明的AC電壓存在指示器主要包括設置於絕緣殼體內的液晶顯示器，在殼體的前壁窗口內指示器的顯示是可讀的，以及顯示器與導體元件相連接，導體元件用於將顯示器與測試目標相連接，指示器的殼體具有框架形狀，並由具有強疏水性表面的材料製成，前側的框架通過定位於框架窗口的透明板封閉，後側的框架通過導體元件密閉，至少有一排周向的肋條定位於框架窗口的周圍，以及液晶顯示器設置於框架窗口的透明板與導體元件之間，它具有採用導電區形式的電極，具有最大的表面區域的導電區之一是指示器的集流電極，以及所述的導電區中的另一個與導電端子相連接，導電端子通過連接元件的方式與指示器的導體元件相連接，導電端子通過電阻元件與結合於集流電極的端子相連接。
在本發明另一個變化形式中，液晶顯示器密封的設置於框架窗口的透明板與電介質板之間，該電介質板與導體元件相毗鄰，該導體元件封閉殼體的後側框架。
電介質板優選由玻璃製成。
替代性的電介質板由熱塑性聚合物製成。
在本發明的兩種變化形式中，透明板優選由玻璃製成。
在本發明的兩種變化形式中，周向的肋條優選突出於窗口平面。
在本發明的兩種變化形式中，殼體框架優選由具有永久疏水表面的矽氧烷彈性體製成。
在本發明的兩種變化形式中，殼體框架優選由塗覆有具有疏水表面特性的薄層的熱塑性聚合物製成。
在本發明的兩種變化形式中，電阻元件優選由具有耐靜電特性的熱塑性聚合物製成。
在本發明的兩種變化形式中，電阻元件替代性地採用電阻塗覆的方式，設置於液晶顯示器的端子之間的基板之一上。
在本發明的兩種變化形式中，電阻元件替代性地採用其上沉積有電阻層的板的方式。
在本發明的兩種變化形式中，電阻元件優選由電阻性的紙、織物或箔片製成。
在本發明的兩種變化形式中，導體元件優選由具有導電混合物的熱塑性聚合物製成，該導電混合物採用碳顆粒、導電聚合物或金屬纖維的形式。
在本發明的兩種變化形式中，導體元件替代性地由具有導電混合物的矽氧烷彈性體製成。
在本發明的兩種變化形式中，導體元件替代性地由具有金屬芯或聚合物芯的矽氧烷彈性體製成。
根據本發明的指示器的優點在於其簡單的設計和相對小的尺寸。當將該指示器結合於絕緣的或非絕緣的電線後，其用於指示中等電壓的未遮蔽的電線或設備中的電壓存在，並且可以在相當的距離上以裸眼讀出指示器上的顯示。該指示器適用於各種環境狀況下，能夠以簡單的方式進行製造，並且極為耐用和可靠。
本發明的目標示例性地顯示於附圖中，其中附

圖1、1a和1b顯示了指示器的剖視圖和正視圖，附圖2顯示了根據本發明的正視圖，附圖3顯示了根據本發明的指示器的沿D-D線的剖視圖，附圖4、5、6、7顯示了根據本發明的指示器的不同實施例的沿E-E線的剖視圖，以及附圖8根據本發明的包括電介質板的實施例的沿D-D線的剖視圖。
由申請人提交的波蘭專利申請No.P-362262提供了一種液晶電壓指示器(附圖1、1a和1b)，其中LCD1包括第一襯底層2，該第一襯底層2與設置在其表面上的導電區3相連接，並且與其它的導電區電絕緣，第二襯底層4平行於第一襯底層，並且與設置在其表面上的導電區5相連接，並且與其它的導電區電絕緣，以及中間液晶層6設置於襯底層之間以及導電區之間。電端子6引出於中間液晶層6的表面範圍之外，並且與結合於導電區3之一。定位於第一襯底層2的導電層的一部分與定位於第二襯底層4的導電層的一部分相重疊，兩個襯底層的導電區3、5的重疊部分與中間液晶層6的一部分共同形成了指示器的液晶元件，並且以串聯的方式電連接。處於與襯底層平行的平面上的液晶元件共同構成的標記圖案，當電壓存在時，該圖案得到顯示。導電區之一的整體區域(定位於襯底層之一超出標記圖案的平面)是液晶指示器的集流電極。在此示例性的實施例中，導電區3具有最大的表面區域。
根據本發明的指示器(附圖2、3)包括密封的設置於殼體8之內的LCD1，殼體8的形狀採用框架的形式。殼體8通過透明板9封閉其前部，並優選由玻璃製成，以及殼體8通過板狀導體元件10封閉其後部，該板狀導體元件10密封的設置於殼體8的框架內。殼體8由強疏水性材料製成，例如矽氧烷彈性體，經硫化處理後，可以獲得強的永久性的疏水表面，或者殼體8由塗覆有具有疏水表面特性的薄層的熱塑性聚合物製成。殼體8優選採用超模(overmolding)方式製造，使得指示器的部件在層中相互連接，即透明板9、LCD1和導體元件10，但是超模工藝不包括透明板9的前表面和導體元件10的後表面。不採用超模工藝，而是通過在指示器的成品部件的表面上傾注強疏水性材料，也可以形成殼體8。在殼體8的前部，框架窗口的周圍，設置周向的肋條11，肋條之間相互間隔一定的距離，並突出於框架窗口平面。肋條11與殼體8形成統一的整體。肋條11的作用在於增加蠕變電流從指示器的導體元件至殼體8的框架窗口的透明板9的表面的路徑，與殼體8表面的疏水特性相結合，當指示器運行於高溼、降雨或鹽霧的環境中時，允許增加指示器表面的總電阻。
根據本發明的指示器應用了顯示於附圖1、1a和1b中的液晶顯示器1的設計，作為指示器的集流電極的導電區3具有最大的表面區域，並且提供了導體端子12。兩個端子7和12均突出於中間液晶層的範圍。顯示器的液晶元件在串聯於端子7的導電區與指示器的集流電極3之間。極化板(附圖中未顯示)粘結於LCD1的兩個襯底層，以及光反射膜(附圖中未顯示)粘結於極化板的背面。LCD1的端子7通過電阻元件13與端子12相連接。設置電阻元件13的目的在於衰減由於靜電在顯示器上的集聚而在LCD1的端子7和12之間所產生的電壓的DC成分。在本發明的一個實施例中(附圖4)，電阻元件13由耐靜電的聚合物製成，並且通過由電導性的矽氧烷彈性體製成的連接部件與端子12和導體元件10相連接。在本發明的另一個實施例中(附圖5)，電阻元件13是一層電阻塗層，並且設置於LCD1的端子7和12之間的襯底層之一。在本發明的另一個實施例中(附圖6)，電阻元件13是電阻材料層17，並使用導電膠18粘結於端子7和12。在本發明的另一個實施例中(附圖7)，電阻元件13是沉積於陶瓷板20上的電阻層19，並且通過連接部件21與端子7和12相連接。電阻性的紙、織物或箔片也可以用來作為製造電阻元件的材料。
LCD1密封地設置於殼體8內。在LCD1襯底層的外側與透明板9的內表面之間具有密封件22，該密封件22沿著LCD1與透明板9的連接部分的周圍進行定位。使用密封件的目的在於在使用超模或傾注工藝，利用殼體8的材料將LCD1與透明板9和導體元件10結合在一起的過程中，避免LCD1的前表面和殼體8窗口的透明板9的後表面受到汙染。在使用指示器的過程中，密封件22也可以保護前極化板(附圖中未顯示)免於水蒸氣的過量滲透。
導體元件10通過導體連接部件23與端子7電連接，導體連接部件23由導電矽氧烷彈性體製成。結合於導體元件10的一個部件(附圖中未顯示)用於將指示器固定於測試導體。
導體元件10由含有導電混合物的熱塑性聚合物製成，該導電混合物採用碳顆粒、導電聚合物或金屬纖維的形式。在本發明的另一實施例中，導體元件10由含有導電混合物的矽氧烷彈性體製成。在本發明的另一實施例中，導體元件10由具有金屬芯或聚合物芯的矽氧烷彈性體製成。
如附圖8所示的本發明的另一實施例中，指示器包括設置於板狀導體元件10與LCD1之間的電介質板24。
電介質板24由玻璃或熱塑性聚合物(如高密度聚乙烯)製成。
權利要求
1.AC電壓存在指示器，包括設置於絕緣殼體內的液晶顯示器，在所述的殼體的前壁的窗口內所述的指示器的顯示是可讀的，以及液晶顯示器與導體元件相連接，所述的導體元件用於將所述的液晶顯示器與測試目標相連接，其特徵在於所述的指示器的所述的殼體(8)具有框架形狀，並由具有強疏水性表面的材料製成，前側的框架通過定位於所述的殼體(8)的所述的窗口內的透明板(9)封閉，後側的框架通過導體元件(10)密閉，至少有一排周向的肋條(11)定位於所述的框架窗口的周圍，以及所述的液晶顯示器(1)密閉地設置於所述的框架窗口的所述的透明板(9)與所述的導體元件(10)之間，或者所述的液晶顯示器密閉地設置於所述的框架窗口的所述的透明板(9)與電介質板(24)之間，所述的電介質板定位於與所述的導體元件(10)相鄰的位置。
2.如權利要求1所述的指示器，其特徵在於所述的液晶顯示器(1)具有採用導電區形式的電極，具有最大的表面區域的所述的導電區(3)之一是所述的指示器的集流電極，以及所述的導電區(3)中的另一個與導電端子(12)相連接，所述的導電端子通過使用連接元件(23)的方式與所述的指示器的所述的導體元件(10)相連接。
3.如權利要求1或2所述的指示器，其特徵在於所述的透明板(9)由玻璃製成。
4.如權利要求1或2所述的指示器，其特徵在於所述的周向的肋條(11)突出於所述的殼體(8)的所述的窗口的平面。
5.如權利要求1或2所述的指示器，其特徵在於所述的殼體框架(8)由具有永久疏水表面的矽氧烷彈性體製成。
6.如權利要求1或2所述的指示器，其特徵在於所述的殼體框架(8)由塗覆有具有疏水表面特性的薄層的熱塑性聚合物製成。
7.如權利要求1或2所述的指示器，其特徵在於所述的導體元件(10)由含有導電混合物的熱塑性聚合物製成，所述的導電混合物採用碳顆粒、導電聚合物或金屬纖維的形式。
8.如權利要求1或2所述的指示器，其特徵在於所述的導體元件(10)由含有導電混合物的矽氧烷彈性體製成。
9.如權利要求1或2所述的指示器，其特徵在於所述的導體元件(10)由具有金屬芯或聚合物芯的矽氧烷彈性體製成。
10.如權利要求1或2所述的指示器，其特徵在於所述的電介質板(24)由玻璃製成。
11.如權利要求1或2所述的指示器，其特徵在於所述的電介質板(24)由熱塑性聚合物製成。
12.如權利要求2所述的指示器，其特徵在於所述的導電端子(12)通過所述的電阻元件(13)與端子(7)相連接，所述的端子(7)結合於所述的集流電極。
13.如權利要求12所述的指示器，其特徵在於所述的電阻元件(13)由具有耐靜電特性的聚合物板(14)製成，並且通過連接部件(15)與所述的導電端子(12)和所述的導體元件(10)相連接。
14.如權利要求12所述的指示器，其特徵在於所述的電阻元件(13)採用電阻塗覆的方式，設置於所述的液晶顯示器(1)的端子(7)和(12)之間的的所述的基板之一上。
15.如權利要求12所述的指示器，其特徵在於所述的電阻元件(13)是電阻材料層(17)，並使用導電膠(18)粘結於端子(7)和(12)上。
16.如權利要求12所述的指示器，其特徵在於所述的電阻元件(13)由電阻性的紙、織物或箔片製成。
17.如權利要求12所述的指示器，其特徵在於所述的電阻元件(13)採用其上沉積有電阻層的板的方式。
全文摘要
本發明的主題為一種用於中壓或高壓輸電和配電系統中的導體和/或導體部件的AC電壓存在指示器，其中基本的AC電壓探測和指示元件是液晶顯示器(1)。根據本發明的指示器的特徵在於殼體(8)具有框架形狀，前側由透明板(9)封閉，後側由導體元件(10)密閉。至少有一排周向的肋條(11)定位於框架窗口的周圍。液晶顯示器(1)密閉地設置於框架窗口的透明板(9)與導體元件(10)之間，其電極採用導體區的方式。導電區(3)之一是指示器的集流電極，導電區中(3)中具有與其相連接的導體端子，端子通過連接部件(23)與指示器的導體元件(10)相連接，端子也可以通過電阻元件(13)相連接，當端子(7)與集流電極相連接時，端子需要通過電阻元件(13)相連接。
文檔編號G01R19/165GK101014866SQ200580028258
公開日2007年8月8日 申請日期2005年8月4日 優先權日2004年8月18日
發明者J·齊澤維斯基, R·胡伯, M·盧託 申請人:Abb有限公司