CN1436298A - 用于电力电气装置的内部故障指示器 - Google Patents

Abstract

用于电气装置的内部故障指示器，在绝缘失效产生电弧时所发生的压力骤增被触发。在所述电弧中释放的热量被传输到周围空间中引起局部过热、汽化和绝缘材料的分解。所述最终压力骤增移动一个隔膜。所述隔膜的移动从一个圆筒释放一个弹簧驱动的活塞，该圆筒延伸穿过所述电气装置的外壳。在触发之前，所述活塞由一个止动销保持在一个“待发”位置。在触发时，所述活塞由弹簧推动直到它从所述外壳伸出而提供一个内部故障的可见信号。卸压阀可以与内部故障指示器整体形成。

Description

用于电力电气装置的内部故障指示器

技术领域

本发明涉及用于在充油的或充气的电气设备诸如变压器、反应器、电容器等等中发出内部故障信号的指示器。本发明特别应用于电力分配系统中的电器部件。特别是，本发明涉及这样的内部故障指示器，即当在一个电气装置的外壳内检测到压力异常地急剧增大时就显示一个可见的指示。

背景技术

电力分配网利用多种电器部件，诸如变压器、电容器、和反应器。当老化或工作应力引起绝缘系统毁坏时，就会在此类装置中产生潜在的危险情况。在这样一个装置中发生的短路可以在零点几秒内释放大量能量。在最坏情况下，由于绝缘油的汽化和油蒸气分解变成易燃或挥发性气体而产生迅速的内部压力增长，该装置会发生爆炸。

几乎所有的安装在电杆上的配电变压器都受到一个断流器的保护，该断流器包括一个冲出式熔断器或其它快速作用的保护装置。这种断流器可以将故障装置与电能源断开从而在发生过载或内部故障时中断弧光电流，由此将损害最小化。服务人员还可以使用断流器作为手控开关，用于给特定电路通电或断开。如果在所述系统中存在过载并且所述断流器工作，则服务人员可以容易地认出断开的断流器以及了解到由该断开的断流器、断开的变压器发生故障。如果该故障在变压器的下游，则一旦该故障已经克服，对于服务人员来说将断流器再装保险丝而给所述电路再通电是一件简单的事情。

如果所述故障处于变压器中，则在变压器已经修复之前闭合所述断流器将可能在变压器内产生电弧。在由所述电弧引起的内部损伤被修好之前如果再次通电，那么以前已经毁坏的装置一定会再次毁坏。电弧可以在所述装置内部留下碳化路径并可以削弱所述装置的外壳或″箱″的机械牢固性。这会增加所述装置在被再通电时发生特大毁坏的危险。在极个别情况下所述变压器可能爆炸。这可能引起财产损失和给服务人员和任何正巧靠近的公众带来严重损害。为了避免这种可能性，服务人员在试图给任何被发现由其保护装置与电力系统断开的电器再通电之前必须进行仔细检查并采取专门的预防措施。

不幸的是，内部故障可以在没有任何明显显示故障已经在该装置中发生的可见信号的情况下发生。除非服务人员可以断定一个具体装置已经毁坏，否则它们可能在没有检测到所述电气装置已经毁坏的情况下再次给所述装置供电。这可能引起所述电气装置的严重损坏，如上所述。

众所周知，当所述装置遇到内部电弧故障时，会在充油的电气装置诸如变压器内部产生瞬时的压力骤增。这种情况的发生是因为电弧产生温度的显著增加，这种温度的显著增加将一些油蒸发。一些电气装置充满着电绝缘气体诸如SF₆。在这种充气的装置中电弧引起所述气体的压力激增。

在现有技术中存在有能够提供一个显示装置已经毁坏的可见信号的故障检测器。这种故障检测器促进了工作的复原，同时将由于人为差错导致的已毁坏装置被再通电的可能性最小化。美国专利U.S.5,078,078描述了一种用于探测变压器或类似装置外壳内部压力瞬时骤增的装置，这个专利由本发明的发明人Cuk发明。所述装置安装在变压器的机壳上的一个开口中。一个可移动的活塞感测迅速的压力激增，该迅速的压力激增引起变压器内的内部电弧故障。所述活塞中具有至少一个孔以便在变压器内压力缓慢的增加和减小不引起活塞的显著运动。当所述活塞已经移动了一个预定距离时，一个附属于所述活塞的指示器就改变外观并保持该指示直到复位。所述Cuk装置的缺点在于所述指示器的外观变化不明显，特别是从远处看时不明显。此外，在运输和安装时没有容易的方法防止假触发。

美国专利U.S.5,623,891公开了另外一种用于探测变压器外壳内压力瞬时骤增的装置。所述装置具有一个隔膜(diaphragm)，该隔膜承受变压器内的内部压力骤增。所述隔膜携带着一个触发器保持器，该触发器保持器啮合着一个位于指示器轴上的触发器，所述的指示器轴被安装在外壳中回转。一个指示器在一个透镜之下被安装在指示器轴上，所述透镜从外壳的外部可以看得见。当触发器与触发器保持器啮合时，一个偏压弹簧将指示器轴相对于外壳回转。当所述隔膜根据变压器中的压力波动而移动时，所述触发器保持器移动从而释放所述触发器，所述偏压弹簧将指示器轴和指示器回转，从而位于所述指示器上的警告区域被定位便于通过所述透镜进行观察。

在美国专利U.S.5,623,891中公开的装置存在多个缺点，包括：

所述指示器透镜的内表面可能会在内部故障期间产生烟雾污染；

所述指示器透镜的外表面可能会被冰或雪遮蔽；

所述装置不能够防止在运输和安装中的假触发；

通常需要在变压器的上表面上安装所述的装置，安装在一个从地面上不容易看到所述透镜的位置；

所述装置可能被油溅湿等等作用而被假触发；和，

如果所述装置被安装在变压器外壳侧面，则在所述变压器室中必须具有一个比通常更大的空气空间，否则所述隔膜将部分地被淹没。

因此在用于电力分配中的电器设备的内部故障指示器，这种内部故障指示器能够提供清楚的可见信号指示已经发生了故障，并克服了现有技术中的一些缺点。

本发明的简要描述

本发明提供了一种用于充油的电器设备诸如电力变压器等等的警告指示器。所述警告指示器探测到由于一个内部电气故障产生的电气装置外壳内的压力激增，然而对正常温度变化带来的压力变化不敏感。这样的指示能够积极地识别一个已经遇到内部故障的电气装置，从而服务人员将受到警告，不会遭受由于给电器设备的一个损坏部件再通电带来的潜在危险。

因此，本发明的一个方面提供了一种用于指示一个电气装置的外壳内迅速的压力波动发生的故障指示器。所述故障指示器包括：一个能够被安装在电气装置的外壳中的开口；和一个执行机构。所述执行机构包括：一个具有外壳的室，这个室具有至少一个孔通在所述室的内部表面和外表面之间；和根据位于所述室的内部和外表面之间的压差移动驱动元件。所述故障指示器还具有一个位于所述圆筒中的活塞腔中的活塞。。所述活塞在圆筒中被向外偏压，并被手动地保持在驱动元件的待发状态。当所述压差是正的时，则驱动元件被移动，从而能使得活塞在所述膛中向外移动到一个触发位置。

最好，所述室包括一个隔膜，所述驱动元件被连接到所述隔膜。所述驱动元件最好包括一个触发器销，该触发器销从隔膜上伸出并在所述活塞处于其待发状态时啮合到位于所述活塞中的一个触发器凹口。所述隔膜和所述圆筒两个都最好朝向大体上水平方向上。这样使得故障指示器紧凑。

本发明的另一个方面提供了一种用于指示一个电气装置的外壳内迅速的压力波动发生的故障指示器。所述故障指示器包括：压力波动探测装置，用于根据在电气装置的外壳内的压力急剧增长而移动一个驱动元件；指示器装置，由压力波动探测装置促动，所述指示器装置包括一个在一个膛内可移动设置的活塞，所述活塞在所述膛内由于所述驱动元件的移动而从一个待发状态向外移动到一个触发位置；和止动装置，用于防止所述活塞与故障指示器分离。

本发明的又一个方面提供了一种用于指示一个电气装置的外壳内迅速的压力波动发生的方法。所述方法包括：提供一个位于一个电气装置的外壳内的室，所述室包括一个封闭的容积和一个孔并提供一个活塞，所述孔互通在所述封闭的容积和所述外壳内的空气空间之间，所述活塞具有一个隐藏起来看不见到隐藏部分；能允许在所述外壳内的迅速的压力波动将所述室的一个壁部份向里移动；根据所述壁部分的运动释放活塞；和移动所述活塞以使活塞隐藏起来的部份暴露出来。

本发明的其它特性和优点描述如下。

附图的简要描述

在示出本发明的非限制性实施例的附图中：

图1是一个局部剖视图，所示的是装备有根据本发明的内部故障指示器并被连接到一个电源上的电力变压器；

图2A是本发明内部故障指示器的一个剖视图；

图2B是图2A中的内部故障指示器的一部分的细节剖面图，该内部故障指示器具有安装在适当位置的运输锁来防止内部故障指示器的过早触发；

图2C是一个本发明备选实施例的内部故障指示器的剖视图，其中使用一个盘簧为扳机销提供偏压力；

图3是图2的内部故障指示器的部件分解图；

图4是图2的内部故障指示器被触发之前的透视图；

图5是图2的内部故障指示器被触发之后的透视图；

图6是具有安装在适当位置上的运输锁的内部故障指示器的透视图；和

图7A是一个示意图，示出了用于防止本发明的内部故障指示器的圆筒在一个电气装置的外壳上的开口中旋转的一种可能结构；和

图7B是另一个示意图，示出了用于防止本发明的内部故障指示器的圆筒在一个电气装置的外壳上的开口中旋转的另外一种可能结构；

图8是根据本发明一个备选实施例的内部故障指示器的剖面图；

图9是图8中内部故障指示器的一个部件分解图；

图10是图8的故障检测器的局部剖视图，为了清楚省去了一些零件；

图11A和11B是细节的局部剖视图，示出了图8中的内部故障指示器的锁定机构，相应的处于锁定和未锁定形态；和

图12是可以被用在本发明的故障检测器中的备选结构隔膜的立体图。

具体实施方式

现在将使用一个用于电力变压器的内部故障指示器的例子来描述本发明。应当理解，本发明通常应用在高功率电气装置，而绝非仅仅用于变压器。图1示出一个典型的配电电线杆10，具有一个横架12支撑电线14。变压器16被安装在电线杆10上并经过熔丝断流器18连接到电线14之一上。当所述断流器断开时，就会如图1中虚线轮廓所示向下枢轴转动。这样就断开了位于变压器16和线14之间的电路。

变压器16具有一个外壳或″箱″20。一个内部故障指示器22(还可以被称为内部故障检测器)被安装在一个位于外壳20的侧壁上的开口24(在图7A中能够很好地看到)。开口24最好是一个小孔。开口24可以是例如一个大约1英寸(25.4毫米)直径的孔。外壳20内含电绝缘油(或气体)。内部故障指示器22位于外壳20中的油面之上的空气空间中。

如图2A中所示，内部故障指示器22包括一个执行机构，总体由26标示，该执行机构探测外壳20中的瞬时压力骤增，还包括一个指示器机构，总体由28标示，该指示器机构在执行机构已经探测到瞬时压力骤增的情况下改变外观。最好内部故障指示器22还包括一个运输锁30，该运输锁30在安装时防止指示器机构28被触发。内部故障指示器22还可以方便地包括一个整体的卸压阀32。运输锁30可以防止卸压阀32被促动。

当包围变压器16的通电或″带电的″零件的绝缘存在击穿时，会产生电弧。该电弧散发出大量能量。外壳20内快速的能量耗散产生外壳20内压力的激增。即使在短路电流的电平数量级为100安培或更少，外壳20内的压力会以一个速度升高，该速度明显比在变压器16的正常操作中合理预期发生的任何其它压力升高速度快。这个迅速的压力升高由触发指示器机构28的执行机构26探测到。

如果压力上升到一个大于卸压阀32的设定值，那么卸压阀32打开直到压力已经减轻。由于环境温度和载荷的正常波动，外壳20内的压力可以上升到一个能够打开卸压阀32的水平。服务人员也可以手动地操作卸压阀32，如下所述，以平衡外壳20内部环境压力与外壳20外部的气压。

如图2A和3中最好地示出，执行机构26包括一个室40，该室40仅仅由小孔42通向外壳20的内部。一个薄的隔膜44，其充当一个阻气层，由一个柔顺的底部结构46支持，形成室40的一个壁。在示出的实施例中，所述柔顺的底部结构包括一个盘簧48。最好盘簧48构造成当其处于平衡状态时位于一个球面上。

隔膜44具有一个位于室40中的面44A和暴露于外壳20内环境压力下的第二面44B。室40最好大致为半球形以便它在外壳20内占据一个相当小的空间。

隔膜44最好具有相当大的面积以使穿过隔膜44的压差将产生足够的力量触发指示器机构28。隔膜44例如可以具有3英寸以上的直径。为了最大的可靠性和灵敏度，隔膜44应当面朝下向着外壳20中的油表面。

因为空气可以经由孔42进入或留在室40，所以室40内的气压将遵循着外壳20内的环境压力缓慢变化。这种变化例如可以在变压器16的温度改变时发生。另一方面，如果外壳20内的压力非常突然地增加，则室40内的气压将需要一些时间来增加，因为孔42的尺寸小。最好隔膜44移动的足够远以便根据压力激增可靠地触发指示器机构28，所述的压力激增比大约5毫秒(ms)到达大约0.5到1.5每平方英寸磅数(psi)还要快，隔膜44对外壳20内的环境压力波动不敏感，这种波动比大约每秒1psi还慢。在这期间，在隔膜44的表面44B上的压力将暂时显著地超过表面44A上的压力。隔膜44被推向室40。如果在外壳20内一个电气故障在变压器16的活性组分中引起电弧，这种情况将会发生。挡油护罩49缓冲可能发生的油溅湿到隔膜44上的影响，例如这种溅湿在外壳20由于地震摇动时发生。

从盘簧48伸出的轴向导杆50伸进孔42中。伸入穿过孔42的导杆50的端部的位置可用于在组装时证实盘簧48已经恰当地定位在室40中。隔膜44的移动触发指示器机构28。在示出的实施例中，扳机销54从隔膜44的面44B上伸出。扳机销54可以压力装配进入到位于盘簧48中央部的一个衬套中。在正常工作状态下，室40容易受到各种机械振动和包括地震震动的冲击的影响。为了避免由这种机械振动导致的假触发，以及为了能够迅速工作，隔膜44和盘簧48的质量应当小。隔膜44可以包括一种不透气材料的薄层，诸如5密耳(mil)的聚乙烯薄膜。盘簧48可以由一种适当弹性的塑料的薄片制造。

指示器机构28包括一个圆筒56。圆筒56的凸缘外端56A伸入穿过开口24。一种全天候垫圈57紧握在外端56A和外壳20的外表面之间。一个拧在攻有螺纹的位于圆筒56上的凸肩56B上的螺母58被靠在外壳20的内壁表面固定，以确保围绕开口24完全密封。应当防止圆筒56在孔24中旋转。这个可以通过下述方式实现，例如通过将开口24形成D形状，在开口24上具有一个平台部位59B来实现，所述平台59B与凸肩56B上一个相应的平台部位59A啮合(参见图7A)。图7B示出了防止圆筒56相对于开口24旋转的一种备选结构。在图7B的实施例中，外壳20上的突出部分59D啮合在凸肩56B中的一个凹口59C中。

最好，圆筒56足够小以便安装进入一个直径大约为1英寸的开口中。圆筒56由非导电材料制成，以使圆筒56不会由外壳20的壁提供导电通路。圆筒56可以例如由纤维增强的聚丙烯来制造，该种材料中具有添加剂以防止在日光作用下的老化。

一个活塞60位于圆筒56的膛56C中。活塞60由一个弹射弹簧62向外压迫，所述弹射弹簧62在圆筒56的内端56E处被压缩在活塞60和向内伸出的凸缘56D之间。最好弹射弹簧62容纳在活塞60的一个圆柱形延伸部分60D内。弹射弹簧62最好将两头固定到圆筒56和活塞60上。这可以通过在弹射弹簧62的两端都设置一个尾部62A来实现。尾部62A与位于活塞60和圆筒56上的配合结构牢固地互锁在一起。

活塞60通过触发器销54啮合在活塞60中的触发器凹口64中而防止活塞60从圆筒56弹出，直到内部故障指示器22被触发。触发器销54穿过一个倒角的导向开口65进入到膛56C中。盘簧48提供一个轻微的弹力，该弹力使触发器销54装在触发凹口64中。活塞60最好具有一个凸缘外端60B，该凸缘外端60B在膛56C的外端附近靠向一个密封环67。这样在活塞60保持在它的位于膛56C中的待发状态时将开口24密封。

活塞60的侧表面60C为明亮的颜色，最好具有一种一般在变压器16的环境中发现的颜色具有高对比度的颜色。优选颜色是火焰橙和嫩黄色。从上文的描述中可以理解，由于外壳20内迅速的压力升高，隔膜44远离圆筒56方向移动。这样将触发器销54拉出触发凹口64。然后，弹射弹簧62就将活塞60推出圆筒56的膛56C。活塞60在膛56C中被推出的距离足够远，至少活塞60的后部要经过触发器销54的位置，先前由于在膛56C内而看不见的侧表面60C被暴露出来，如图5中所示。

最好，活塞60在膛56C中已经被向外推动之后，活塞60的外端显著地延伸超过圆筒56的外开口。这就提供了一种高度可见的指示，表明故障已经在变压器16中发生。内部故障指示器22的形状在活塞60被弹射之后发生改变。此外，在活塞60已经被弹射之后，它的明亮颜色的外表面60C暴露无遗。

在活塞60在圆筒56中被向外推动之后不久，膛压40将与外壳20内的环境压力均衡。这导致隔膜44恢复到它的正常位置。当隔膜44已经恢复到它的正常位置时，触发器销54伸入到膛56C中。从而触发器销54阻挡活塞60退回到膛56C中。这防止了变压器16在不经过内部检查又被不知不觉地置回到工作状态。一般说来，每当电气装置已经触发内部故障指示器22而发生了故障，那么所述装置就应当在重新置回到工作状态之前被打开并检查。

如图3中很好地示出，示出的内部故障指示器22的实施例可以首先通过如上所述将圆筒56固定到开口24中，然后再将室40连接到圆筒56上而被装配起来。在所示出的实施例中，一个组合的室防溅湿组件68具有一个凹槽69位于其下部表面上用于容纳圆筒56。凹槽69的外缘69A是弹性的，可以扣压在圆筒56的外表面上。当圆筒56被容纳在凹槽69中时，凹槽69接合和夹紧圆筒56。通过将室/防溅湿组件68安装在圆筒56上(如图2A所示)，触发器销54进入到圆筒56上的导向开口65中。

卸压阀32可以与活塞60整体制造。卸压阀包括一个轴向可移动的阀构件70，该阀构件由一个低速度弹簧74作用与阀座72啮合。如果在外壳20内的环境压力超过外壳20外的大气压力，则在阀构件70的端部就会有一个净余向外作用力。当这个力超过一个预定值，例如，相应于5psi的压差，则弹簧74将压缩并允许气体从外壳20中排放。阀构件70伸出穿过一个弹簧限位器76到达排气孔顶盖78。当阀构件70轴向地向外移动时，气体可以由位于排气孔顶盖78和活塞60的外端60B之间的排放间隙逃逸出外壳20。可以在阀构件70的外端固定一个环或其它可抓住的构件79以允许人工进行外壳20的排放。将内部一个故障指示器和一个卸压阀组合在单个装置中避免了要在外壳20中提供两个开口的需要并在外壳20中节省了空间。

圆筒56的外端56A可以接受一个运输锁30。图6示出一种安装了运输锁30的故障指示器22。运输锁30安装在圆筒56的外端56A并阻挡活塞60在膛56C中向外移动。运输锁30可以一直保持在位置上直到变压器16已经安装好之后。在变压器16已经安装好之后，变压器16投入运行之前，除去运输锁30。

在示出的实施例中，运输锁30包括一个构件，该构件具有一对朝向内部的凸缘82，这个凸缘啮合在圆筒56的外端56A上的凹槽84(在图2B中最好地示出)。在所示出的实施例中，凹槽84被限定形成在圆筒56的端部56A上的一个阶梯凸缘和外壳20的外表面之间。最好为了将锁30从圆筒56的端部去除必须破坏锁30才行.

内部故障指示器22可选择地包括一个机构85用来在内部故障指示器被触发时产生一个控制信号。这个机构可以包括一组或者多组电触点，这些电触点组在内部故障指示器22被触发时被闭合或断开。可以促使所述电触点产生所述控制信号，例如由活塞60在膛56C中的通过或由触发器销54的运动促使。当活塞60处于它的待发状态时，所述电触点可以处于一个第一位置(或者闭合或者断开)。当故障指示器22被触发时，所述电触点就被切换以使当活塞60处于它的触发位置时所述电触点处于一个第二位置(或者开启或者闭合)。机构85可以包括其它结构诸如光纤，将一个指示控制信号传递给发送机86，指示内部故障指示器22已经被触发。发送机86根据所述控制信号产生一个故障信号诸如无线电信号。

应当理解，在所述附图中描绘的内部故障指示器与现有技术中的故障指示器相比具有许多优点。由于能够提供一个单独的装置同时起到卸压阀和内部故障指示器的功能，所以能够比现有技术的装置具有明显的优点。它简化了用于电气装置的外壳的结构，因为在外壳上一个单个开口就可以服务于故障指示器和卸压阀。它也能够在电气装置外壳内布置零件提供更大的宽容度。在一个典型的电气装置的外壳中，空间是非常重要的。特别是在电气装置的顶部尤其是如此。卸压阀和内部故障指示器将同时处于外壳顶部空气空间中。在典型的电气装置中，电线也可以通过上部空气空间区域进入到外壳中。

由于设置了一个活塞60在故障指示器22触发时被排出膛56C，由此产生了一个可见信号，标示出故障已经在一个装置中发生，这样与以前的情况相比可以更清楚和毫不含糊地看见。在动作时，故障指示器显眼的″形状″和颜色都会发生变化。另外，因为故障指示器可以被安装在外壳20的侧壁上，所以与以前的仅仅安装在外壳的上表面上的故障指示器来比，本发明的故障指示器可以在从地面上更容易看得到的位置显示其指示。

内部故障指示器22的结构中包括一个传感器隔膜和一个指示元件，在动作时，所述指示元件在一个通常平行于隔膜的平面的方向上移动，这种结构提供了一种紧凑的可以被安装在外壳20顶部的空气空间中的内部故障指示器22以及还具有足够大的隔膜区域为外壳20内部的压力激增提供优良的灵敏度。

由于提供了一种指示元件，其能够在内部故障指示器22触发之后在不打开外壳20就不能返回到其初始位置，这样就减小了由于人为差错在正确地检查和工作之前将电气装置重新进行使用的可能性.

一种包括一个盘簧例如图2A和3中示出的盘簧48的隔膜组件具有自动定心的优点，以及具有能够容易进行触发器销54的轴向移动的优点。

内部故障指示器22可以被制造成它从外壳20中伸出仅仅极小的量。因而，不存在雪和冰可能粘附的表面。

在使用内部故障指示器22的电器装置中，故障指示器应当被设计和构造成在所有预期的工作条件下能提供长的寿命和高可靠性。另外，内部故障指示器22的部件应当尽可能地由非导电材料制成，以便尽可能少地妨碍电场在所述装置中的分配。

图8到11B示出了根据本发明一个备选实施例的内部故障指示器122的结构。内部故障指示器122的运行大体上如上所述。提供与故障指示器22中部件类似功能的故障指示器122的部件给予的标号与在图1到7中使用的相应参考标号相比增加了100。

故障指示器122可以通过将螺纹部分156B插入到一个位于外壳的开口124中并用一个螺母158将故障指示器122固定在位置上而被安装到一个外壳120。这样使得故障指示器122比故障指示器22在某种程度上容易安装。故障指示器122可以由一个元件诸如一个开口销(未示出)穿过位于圆筒156外端的洞183A和183B而被锁定便于运输。所述锁定元件阻止活塞160向外移动。

故障指示器122另外一个特征就是卸压阀132可以作为一个单位从活塞160拆卸下来。卸压阀组件132被容纳在活塞160中的一个膛161中。活塞160在其下侧具有一个开口161A，该开口与膛161相连。当卸压阀组件132被卸掉时，膛161和开口161A提供了进入外壳120内部的通道。这个通道例如可以被用来往外壳120中引入绝缘油或者其它流体，用于从外壳120等等中取样或者取出流体。如果故障指示器122提供了这种通道，那么就能够在外壳120上省去开口，要不然这种开口是必须的用于提供进入外壳120内部的通道。

在故障指示器122如上所述提供进入外壳120中的通道的地方，通常需要设置一个阻止机构，该阻止机构防止故障指示器122在其被用作一个进入开口时被触发。在所示出的实施例中，阻止机构包括一个伸入到圆筒156的膛156C中的销190和一个形成在活塞160中的钩191。在卸压阀160已经被拆除之后，故障指示器122可以通过在膛156中旋转活塞160直到钩191啮合销190而获得阻止，如图11A中所示。当需要故障指示器122能够被操作时，活塞160可以被旋转直到钩191与销190完全脱离啮合，如图11B所示，然后卸压阀132可以被锁定在膛161中的位置上。在示出的实施例中，卸压阀132包括一对弹性臂132A(图9)，该弹性臂啮合着膛161中的凹口从而将卸压阀组件132保持在膛161中的位置中。

故障指示器122具有一个隔膜144，该隔膜包含一层轻质的刚性材料，诸如聚酯形成，提供了多个同心的环形脊147。已经发现这种隔膜结构提供了对发生故障的良好的敏感性。

根据上文公开内容，对于本领域技术人员很明显，能够在实施本发明时在不背离本发明精神或范围的情况下进行多种改变和改进。例如：

如图所示的单个孔42可以由多个更小的孔或其它结构来替换，它们限制着在室40中压力跟随着外壳20内的环境压力波动的速度；

孔42的形状可以是环形，如图2中所示，或者其它形状；

柔顺的底部结构46最好是一个盘簧但不是必须为盘簧；

柔顺的底部结构46可以与隔膜44为一个整体；

在所示出的实施例中，触发器销54防止活塞60在内部故障指示器22已经被触发之后被重新插入膛56C中。一个单独的棘爪或其它单向棘轮机构可以被设置以使内部故障指示器22仅仅从外壳20内部复位；

虽然最好弹射弹簧62同时连接到活塞60和圆筒56上，但是一个单独的保持器绳可以被设置来防止活塞60在动作时完全掉离内部故障指示器22。弹射弹簧或保持器绳构成″止动装置″，它通过被同时连接到活塞60和变压器16上起到防止活塞60从故障指示器22的分离的功能；

各种机械联动装置可以被用来根据隔膜44的运动释放活塞60；

代替使用隔膜44或柔顺的支撑元件，诸如盘簧48将销54向着活塞60施压，可以使用一个单独的偏压装置，诸如弹簧80来将隔膜44向着活塞60偏压，如图2C中所示。在图2C中，薄的阻气层44’被一个轻质的加强板45支撑，销54从加强板45伸出。盘簧80促使销54与活塞60啮合。

隔膜44可以采取多种不同的形式。例如，图12中示出一个备选的隔膜244，它包括一层刚性轻质的材料，该材料具有径向延伸肋245与之整体形成。

代替室40在一侧由一个柔性隔膜封闭，执行机构26可以包括：

一个室，同时由比较大质量活塞和相对较小质量的活塞封闭。所述两个活塞可以彼此同心并被连接到具有相同弹簧常数的弹簧上。大质量活塞的惯性防止了大质量活塞响应快速的压力激增而移动。大质量活塞和小质量活塞可以响应缓慢的压力波动同时移动。大质量和小质量活塞的相对运动可以被用于释放指示器结构28；

室40可以包含一个风箱的内部，该风箱具有由柔性圆筒状壁连接起来的刚性端面。所述刚性端面的相对运动可以由适当机械联动装置来触发指示器机构28。在所述风箱上的一个或多个开口将会防止所述端面响应于外壳20内环境压力的缓慢波动而移动；

在本发明的非优选实施例中，隔膜44可以由刚性的或半刚性的可移动活塞代替，该活塞响应于外壳20内的快速压力激增而向着室40移动；

由一个如上所述隔膜，或任何备选机构在一侧封闭的室40构成″压力波动探测装置″，该装置响应于外壳20内的压力骤增用一个足够操作指示器结构28的力移动腔壁的一部分；

活塞60可以具有如上所述的不同形状，例如活塞60可以包括具有隐藏部分的标记、杆、板等等，当活塞60处于其待发位置时所述隐藏部分隐藏在膛56C中看不见，而在活塞60移到触发位置时被暴露出来。如上所述的活塞60，和这里描述的任何一种用于显示内部故障检测器探测到一个故障的指示的备选方式构成″指示器装置″；

锁定装置可以以不同于这里所述的方式安装在外壳20或装置22。锁定装置可以是不同种类的构件，这个构件防止活塞60在内部故障指示器22投入使用之前意外地移到它的触发位置。例如，所述锁定装置可以包括一个穿过活塞60中的一个开口的销(未示出)，并由此防止活塞60在圆筒56中纵向地移动直到所述销去除。所述锁定装置还可以包括，例如，滑动的或枢轴转动的或断裂离开的构件，这种构件位于活塞60外端的阻挡活塞60在圆筒56中向外移动。

弹射弹簧62可以包括一个拉簧，该拉簧被设置用来代替示出的压缩弹簧在膛56C中向外牵拉活塞60。

一个阻挡机构可以包括一种不同机械结构来防止活塞160在故障指示器122被用作进入开口时向外移动。例如，所述阻挡机构可以包括一个在锁定位置和未锁定位置之间移动的阻挡构件，在故障指示器122被触发时在所述锁定位置中阻挡构件阻挡活塞160的向外移动，在所述的未锁定位置中阻挡构件不阻止活塞160的运动。

因此，本发明的范围应当根据下文权利要求书限定的情形来解释。

Claims (30)

1.一种故障指示器，用于指示一个电气装置的外壳内发生的迅速压力波动，所述故障指示器包括：a)一个能够被安装在电气装置的外壳中的开口内的圆筒；b)一个执行机构，包括：i)一个在外壳内的室，这个室具有至少一个孔在所述室的内部表面和外表面之间贯通；和，ii)一个驱动元件，该驱动元件响应位于所述室的内部和外部表面之间的压差可以移动；和，c)一个活塞，位于所述圆筒的膛内，所述活塞在所述圆筒中向外偏压并且通常情况下由所述驱动元件保持在一个待发位置；

其中，当所述压差超过一个正阈值时，驱动元件被充分移动使得活塞在所述膛中向外移动到一个触发位置。

2.如权利要求1的故障指示器，其中所述室包括一个隔膜，所述驱动元件被连接到所述隔膜。

3.如权利要求2的故障指示器，其中所述驱动元件包括一个触发器销，该触发器销从隔膜上伸出并在所述活塞处于待发位置时啮合到位于所述活塞中的一个触发器凹口。

4.如权利要求3的故障指示器，其中所述隔膜和所述圆筒两个都朝大体上水平的方向定位。

5.如权利要求4的故障指示器，其中所述隔膜具有一个朝向所述室的第一面和一个向下的第二面，所述故障指示器包括一个有孔的防溅罩，该有孔的防溅罩覆盖着所述隔膜的第二面。

6.如权利要求4的故障指示器，包括一个在所述膛中将所述活塞向外推的弹簧。

7.如权利要求6的故障指示器，其中所述弹簧伸入到位于所述活塞内端上的一个圆筒形开口，在触发时所述弹簧可以将活塞推到一个位置，在这里所述活塞的后端在所述膛中从触发器销向外。

8.如权利要求6的故障指示器，其中所述活塞的外表面具有明亮的颜色。

9.如权利要求1的故障指示器，包括一个在所述膛中将所述活塞向外推的弹簧。

10.如权利要求9的故障指示器，其中所述弹簧被同时连接到所述活塞和圆筒。

11.如权利要求1的故障指示器，包括一个位于所述活塞内的卸压阀。

12.如权利要求11的故障指示器，其中所述卸压阀被可拆卸地安装在位于活塞中的一个膛中，当所述卸压阀被拆卸了时，所述膛就提供了进入安装所述故障指示器外壳内部的通道。

13.如权利要求12所述的故障指示器，包括一个阻挡机构，该阻挡机构包括一个向内伸入到所述圆筒中的构件和一个位于所述活塞上的钩，所述钩在活塞在所述圆筒中在第一方向回转时啮合所述构件来防止活塞在圆筒中向外移动

14.如权利要求2的故障指示器，包括一个柔顺的底部结构支撑着所述隔膜。

15.如权利要求14的故障指示器，其中所述柔顺的底部结构包括一个盘簧。

16.如权利要求2的故障指示器，其中所述隔膜包括一个阻气层材料的薄板，所述故障指示器包括一个弹簧，该弹簧将驱动元件推入以与所述活塞接合。

17.如权利要求2的故障指示器，其中，所述隔膜包括一层刚性材料，该层刚性材料用来提供多个同心的环形脊。

18.如权利要求14的故障指示器，包括一个导向销，该导向销在轴向方向上从所述柔顺的底部结构中央部伸出，该导向销至少部分地伸进所述孔中。

19.如权利要求1的故障指示器，包括一个可拆卸的锁，其位于所述圆筒的外端，所述锁阻挡所述活塞在所述膛中向外运动。

20.如权利要求19的故障指示器，其中所述锁包括一个构件，该构件在从所述膛的外端上卸下所述锁时断裂。

21.如权利要求19的故障指示器，其中所述锁包括一个构件，该构件可拆卸地安装在位于所述圆筒的外端处的一个开口中。

22.如权利要求1的故障指示器，其中所述活塞的外端包括一个凸缘，当所述活塞处于它的待发位置时所述凸缘密封地啮合着一个位于所述圆筒上的密封构件。

23.如权利要求1的故障指示器，包括一个位于所述膛中的单向机构，该机构防止了活塞从所述触发位置被推动回到所述待发位置。

24.如权利要求1的故障指示器，包括一个信号发送器，其被连接用来在故障指示器动作时发送一个故障信号。

25.如权利要求1的故障指示器，包括一组电触点，所述电触点在所述活塞处于它的待发位置时被闭合或断开，在所述活塞处于它的触发位置时所述电触点切换到断开或者闭合。

26.一种电气装置，具有一个封闭外壳，一个根据权利要求1的带有位于所述外壳中的室和伸出穿过位于所述外壳的一个开口中的圆筒的故障指示器，以及一个或多个位于所述外壳内的带电电气部件。

27.如权利要求26的电气装置，其中所述开口位于所述外壳的侧壁内。

28.一种故障指示器，用于指示一个电气装置的外壳内发生的迅速压力波动，所述故障指示器包括：a)压力波动探测装置，用于根据在电气装置的外壳内的压力急剧增长而移动一个驱动元件；b)指示器装置，由压力波动探测装置促动，所述指示器装置包括一个在一个膛内可移动设置的活塞，在所述驱动元件移动时，所述活塞在所述膛内从一个待发状态向外移动到一个触发位置；和，c)止动装置，用于防止所述活塞与故障指示器分离。

29.一种方法，用于指示一个电气装置的外壳内发生的迅速压力波动，所述方法包括：a)提供一个位于一个电气装置的外壳内的室，所述室包括一个封闭的容积和一个孔并提供一个活塞，所述孔互通在所述封闭的容积和所述外壳内的空气空间之间，所述活塞具有一个隐藏起来看不见到隐藏部分；b)能允许在所述外壳内的迅速的压力波动，将所述室的一个壁部份向里移动；c)根据所述壁部分的运动释放活塞；和，d)移动所述活塞以使活塞隐藏起来的部份暴露出来。

30.如权利要求29的方法，其中移动所述活塞，包括将所述活塞推出位于所述外壳中的膛中，其中所述活塞的隐藏部份是所述活塞的一个侧面。

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