CH683732A5 - Gerätesteckeinheit. - Google Patents

Description

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CH 683 732 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Gerätesteckeinheit gemäss Oberbegriff des Anspruches 1. Hierbei ist insbesondere an Gerätesteckeinheiten nach der Ausführung IEC 320 gedacht. Gerätesteckeinheiten nach dem vorstehend zitierten Oberbegriff des Anspruches 1 werden als geräteseitige Adaption für fertigkonfektionierte Netzanschlusskabel verwendet. Der Anwender kann somit vorteilhafterweise ohne Eingriff in das Gerät selber das Netzanschlusskabel bei Bedarf auswechseln. Somit bietet sich eine Gerätesteckeinheit nach dem Oberbegriff als Schnittstelle dafür an, um das damit ausgerüstete Gerät vom Netz gewissermassen abzukoppeln. Es sind IEC-Steckdosen bekannt, die geräteseitig mit einem Filter versehen sind, der hochfrequente Störspannungen, die der Netzspannung überlagert sein können, vom Gerät fernzuhalten hat. Dabei gibt es Ausführungen, bei denen der mit der Gerätesteckeinheit gekoppelte Filter zusätzlich mit Varistoren zum Überspannungsschutz ausgerüstet ist. Hierbei bestehen mehrere Mängel und Nachteile. Der Varistor ist üblicherweise nur zwischen den Phasen L und N geschaltet, aber nicht, wie erforderlich, zusätzlich zum PE. Ausserdem ist er gegen eine mögliche Überlastung im Defektfall und die dadurch bedingte Brandgefahr nicht überwacht. Dies aber entspricht nicht mehr dem heutigen Stand 5 der Technik. Ausserdem ist zu berücksichtigen, dass in der Regel das Filtergehäuse bestimmte Abmessungen nicht überschreiten darf bzw. kann. Dann ergibt sich beim Einbau eines Varistors entweder, dass dieser relativ klein zu bemessen ist, wodurch die Leistungsfähigkeit des Überspannungsschutzes reduziert wird, oder dass man den Filter selber verkleinern muss, wodurch nur geringere Nennströme als an sich angestrebt erreicht werden können.

Die Aufgaben- bzw. Problemstellung der Erfindung zieit darauf ab, eine Gerätesteckeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 unter Vermeidung der eingangs zum Stand der Technik beschriebenen Nachteile raumsparend mit einem Überspannungsschutz zu versehen.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht zunächst, ausgehend von dem o.g. Oberbegriff des Anspruches 1, in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Eine solche Platine als Träger des Überspannungsschutzes bringt zunächst den Vorteil, dass hierfür nicht unbedingt ein Filtergehäuse vorgesehen sein muss. Die Platine ist geräteseitig ohne nennenswerten Raumbedarf mit der Steckdose der Gerätesteckeinheit verbindbar. Da an dieser Stelle sowieso zur Geräteseite hin Anschlüsse der Steckdose vorstehen, können dort die Überspannungsmittel mit diesen Anschlüssen ohne zusätzlichen Fertigungsaufwand und auch ohne einen Mehrbedarf an Raum elektrisch verbunden und zugleich mechanisch gehalten werden. Eine solche Platine mit den kompletten Mitteln einer Überspannungsschutzschaltung kann somit flanschartig an bzw. zwischen den vorragenden Anschlüssen der Gerätesteckeinheit untergebracht, fest gehalten und elektrisch verbunden werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 2. Hiermit wird der Platzbedarf quer zur Ebene der Platine und damit auch quer zur Ebene der flachen Überspannungsmittel weiter verringert. Dies ist besonders deswegen wichtig, weil in der vorgenannten Richtung quer zur Ebene der Platine, d.h. in Verlängerung der Steckanschlüsse der Geräteeinheit, in der Regel nur sehr wenig Platz zur Verfügung steht. Hierzu bietet es sich besonders an, als Uberspannungsmittel Varistoren vorzusehen, die eine flache Bauart haben. Das gleiche gilt für die Thermosicherungen, um zwischen ihnen und den Varistoren eine gute Wärmekontaktierung zu erzielen.

Die Ansprüche 3 und 4 beinhalten Möglichkeiten der mechanisch und elektrischen Verbindung der Platine mit Überspannungsmitteln einerseits und der geräteseitig vorstehenden Anschlüsse der Gerätesteckdose andererseits. Hierzu kann die Platine gemäss den Merkmalen des Anspruches 5 ausgebildet sein.

Die Merkmale der Ansprüche 6, 7 und 8 betreffen vorteilhafte Möglichkeiten der Anordnung der Überspannungsmittel in Form von Varistoren und zugehöriger Thermosicherungen. Dabei hat die Anordnung nach Anspruch 6 den Vorteil einer besonders grossen mechanischen Festigkeit sowohl der Platine, als auch der Anbringung der Varistoren und der Thermosicherungen auf der Platine, während die Anordnung nach Anspruch 7 einen besonders innigen, nämlich unmittelbaren Wärmekontakt zwischen Thermosicherungen und Varistoren ermöglicht.

Die Ansprüche 9 und 10 beinhalten Ausführungsformen der mit der Erfindung möglichen Schaltungen.

Anspruch 11 zeigt eine baulich einfache und dabei verschiedene Anschlussmöglichkeiten beinhaltende Ausführung der geräteseitigen Anschlüsse.

Weitere Vorteile der Erfindung sind der nachstehenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung von erfindungsgemässen Ausführungsmöglichkeiten zu entnehmen. Die im wesentlichen schematische Zeichnung zeigt:

Fig 1: einen Längsschnitt durch einen Teil des Gerätechassis mit einer nach der Erfindung ausgebildeten Gerätesteckeinheit,

Fig. 2: eine Unteransicht gemäss dem Pfeil II in Fig. 1,

Fig. 3: eine Ansicht gemäss dem Schnitt III-III in Fig. 1,

Fig. 4: eine erste, bevorzugte Schaltungsausführung,

Fig. 5: eine weitere Schaltungsausführung der Erfindung, bei der eine Anzeige für einen Defekt vorgesehen ist,

Fig. 6: eine weitere Ausbildung der Gerätesteckeinheit in einem Filtergehäuse.

Fig. 1 zeigt die Gerätesteckeinheit 1 mit einer Steckdose 2, der noch näher zu erläuternden Platine 3, dem Gerätechassis 4 und den verschiedenen Anschlüssen. Zur Erläuterung der Anschlüsse und zugehörigen Schaltungen wird zunächst näher auf die Fig. 4 und 5 eingegangen:

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Die Schaltung nach Fig. 4 zeigt die anschlusska-belseitigen Anschlüsse L, N und PE der Steckdose der Einheit. Hiermit ist das Netzanschlusskabel durch Stecken mit der Gerätesteckeinheit 1 verbindbar. Die vorgenannten Anschlüsse sind aus der Gerätesteckeinheit 1 als Fortführung der Steckdose 2 unter Bildung von Kontaktstellen L', PE' und N' herausgeführt, wobei sie an der oder durch die Platine 3 in deren Montagelage geräteseitig und bevorzugt gerade verlaufend weitergeführt sind und dort entweder Anschlüsse L", PE" und N" oder L'", PE"' und N'" bilden. Der letztgenannte Unterschied und nach der Erfindung bevorzugte Schaltungen werden nachstehend näher erläutert.

Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführung der Erfindung mit den Anschlüssen L, N und PE für das Anstecken des Kabels und den zuvor bereits erläuterten Kontaktstellen L', N' und PE'. Die letztgenannten Kontakte sind die Eingangsseite der Überspannungsschutzmittel, welche in diesem Ausführungsbeispiel aus drei Varistoren V1, V2 und V3 bestehen. Der Varistor V1 ist zwischen der L-Phase und PE geschaltet, wobei eine Thermosicherung 6 mit ihm in Reihe geschaltet sein kann. Fliesst im Defektfall über den Varistor V1 ein zu grosser Strom, so löst dies die Thermosicherung aus und unterbricht den Stromfluss im Längspfad L-L'". Analog befindet sich zwischen der N-Phase und PE der Varistor V2 mit einer entsprechenden Thermosicherung 7. Hiermit wird der Strom im Längspfad von N-N'" durch 7 unterbrochen, wenn der Varistor V2 sich unzulässig überhitzt hat. Durch die vorstehend beschriebene Anordnung sind die Varistoren, bevorzugt SMD-Varistoren mit einer kombinierten Strom- und Wärmeüberwachung versehen. Anhand der Fig. 2 und 3 wird unten erläutert, dass hier eine optimale Wärmekopplung zwischen dem jeweiligen Varistor und der zugehörigen Thermosicherung gegeben ist, wodurch die entsprechenden Norm-An-forderungen erfüllt werden. Die elektrisch nachgeordneten, d.h. zu - schützenden Betriebsmittel des Gerätes (z.B. Filter) werden an die Anschlüsse L'", N'" und PE'" angeschlossen. Im Fall des Einsatzes eines Filters 16 besitzt dieser geräteseitig Anschlüsse L"", N"" und PE"" zum Anschluss der (nicht dargestellten) weiteren Betriebsmittel des Gerätes. Im Falle des Defektes eines der Varistoren V1, V2, V3 werden die nachgeschalteten Betriebsmittel abgeschaltet, d.h. bei defektem Überspannungsschutz ist ein Betreiben des Gerätes nicht mehr möglich, da die Energiezuführung unterbrochen ist.

Fig. 5 zeigt eine weitere Anschlussvariante, bei der die nachgeschalteten Betriebsmittel des Gerätes (z.B. der Filter) an die Anschlüsse L", N" und PE" angeschlossen sind. Bei dieser Anschlussart wird im Defektfall der Varistoren V1 bis V3 keine Abschaltung der nachgeschalteten Betriebsmittel vorgenommen, weil sich hier die Thermosicherungen 6, 7 in den Querpfaden befinden und nicht mehr in den Längspfaden. Die Anzeige 17 liegt zwischen den Anschlussstellen N'" und L"'. Durch die Überwachung der Betriebsspannung an den Anschlüssen N'" und L'" mit einer Anzeige 17 kann der Defektzustand signalisiert werden.

Der Varistor V3 ist die an sich übliche Sicherung zwischen den Phasen L und N. Hiermit wird erreicht, dass der Schutzpegel des Gerätes bzw. der Betriebsmittel des Gerätes entsprechend verringert wird. Mit der Erfindung ist nun, wie aus den späteren Ausführungen hervorgeht, eine sowohl Platz sparende räumliche Anordnung dieses dritten Varistors V3 als auch erreicht, dass dabei der Varistor V3 in einem Wärmekontakt mit den beiden Thermosicherungen 6, 7 steht. Wird der dritte Varistor V3 durch Überhitzung zerstört, dann wird eine der Thermosicherungen 6 oder 7 ausgelöst und die Anzeige 17 erlischt. Wie bereits erwähnt, erlischt die Anzeige 17 auch dann, wenn einer der ersten Varistoren V1 oder V2 die zugehörige Thermosicherung 6 oder 7 zum Auslösen bringt.

Nachstehend wird anhand der Fig. 1 bis 3 der räumliche Aufbau der Anordnung nach der Erfindung näher erläutert:

Die Kontakte L-L'-L", N-N'-N" und PE-PE'-PE" (PE'") laufen von der Kabelanschlussseite der Steckdose 2 her über die Platine 3 bis zum Gerä-teanschluss L" usw. bzw. Filteranschluss gradlinig durch. Sie ragen geräteseitig aus der Unterseite 2' der Steckdose in Form von Steckanschlüssen oder Lötanschlüssen vor. Sie passen in seitliche Aussparungen 8, 9 und 10 im Rand der Platine 3, die mit den Überspannungsmitteln daran befestigt und elektrisch kontaktiert wird. Die elektrische Verbindung wird bevorzugt durch Verlöten dieser Anschlüsse mit der Platine vorgenommen. Ferner sind in Fig. 2 und 3, die plattenförmigen Varistoren V1, V2 und V3, sowie die ebenfalls plattenförmigen Thermosicherungen 6, 7 eingezeichnet, wobei aber aus Gründen der zeichnerischen Vereinfachung deren Verbindungsleitungen zu den Anschlüssen L', L", N', N", PE' und PE" nicht dargestellt sind.

Die Fig. 1 bis 3 (und auch die später zu erläuternde Fig. 6) zeigen, dass die Platine 3 mit den sehr flach ausführbaren Überspannungsmitteln, hier in Form von flachen Varistoren und mit dem ebenfalls flach zu haltenden Thermosicherungen in der Tiefe so wenig aufträgt, dass sie mit diesen Überspannungsmittel äusserst raumsparend, und zwar in Form einer kompletten Schutzschaltung flanschartig an der Geräteseite 2' der Steckdose 2 zwischen den Anschlüssen L-L", N-N" und PE-PE" untergebracht werden kann. Das gleiche gilt auch für den dritten Varistor V3. Erwähnt sei, dass anstelle von Varistoren auch andere raumsparende Überspannungsschutzmittel vorgesehen sein können, z.B. Suppressordioden.

Die Varistoren und auch die Thermosicherungen können entweder auf den beiden flächigen Seiten 3', 3" der Platine 3 aufgebracht werden. Man kann aber auch gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zumindest die einander gegenüberliegenden Einheiten aus Varistor V1 und Thermosicherung 6, sowie Varistor V2 und Thermosicherung 7 in eine gemeinsame Ausnehmung 13 bzw. 14 der Platine einsetzen. Durch diese Unterbringung der vorgenannten Überspannungsschutzmittel und Thermosicherungen wird der Platzbedarf der Anordnung in der Tiefe weiter reduziert. Hinzu kommt der Vorteil, dass somit die Thermosicherungen 6 und 7 unmittelbar auf den Varistoren V1, V2

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aufliegen, d.h. eine direkte Wärmeleitung zwischen Varistor und zugehöriger Thermosicherung besteht. Sofern ein Varistor V3 vorgesehen ist, befindet er sich auf der die Thermosicherung 6, 7 aufnehmenden flächigen Seite der Platine 3 zwischen diesen Thermosicherungen und nimmt daher in Richtung der Tiefe keinen zusätzlichen Platz in Anspruch. Ausserdem gewährleistet dies bei einer unzulässigen Überhitzung des Varistors V3 eine entsprechende Erwärmung der beiden Thermosicherungen 6 und 7 und deren Abschaltung.

Die mechanische Adaption des Überspannungsschutzes mit der Gerätesteckeinheit erfolgt ausserdem so, dass der Überspannungsschutz dem Filter bzw. den nachfolgenden Betriebmitteln des zu schützenden Gerätes mechanisch und elektrisch vorgeordnet ist. Hierzu wird zum einen auf die vorstehenden Erläuterungen von Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung und ferner auf Fig. 6 verwiesen.

Fig. 6 zeigt schematisch die Gerätesteckeinheit 1, die Platine 3 und das für einen Filter 15 verfügbare Volumen, dargestellt an einem Filtergehäuse 16, wobei das Filtergehäuse 16 den Flansch 4 zur Anbringung des Gegenflansches V der Gerätesteckeinheit bildet.

Neben den dargestellten und beschriebenen Merkmalen sind auch ihre Kombinationen untereinander möglich.

Claims (11)

Patentansprüche

1. Gerätesteckeinheit mit einer anschlusskabel-seitigen Steckdose und einem Überspannungsschutz, der aus mindestens einem Varistor besteht und an der Geräteseite der Steckdose vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Überspannungsschutz (V1, V2, V3) auf oder in einer Platine (3) angebracht ist, dass die Platine auf der Geräteseite (2') der Gerätesteckeinheit flanschartig an dieser angebracht ist und dass elektrische Verbindungen der anschlusskabelseitigen und der geräteseiti-gen Anschlüsse (L-L", N-N" und PE-PE") der Gerätesteckeinheit mit den Überspannungselementen im Platinenbereich vorgesehen sind.

2. Gerätesteckeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass flache, plattenförmige Überspannungsschutzmittel, insbesondere entsprechende Varistoren (V1, V2, V3), sowie bevorzugt vorgesehene ebenfalls plattenförmige Thermosicherungen (6, 7) des Überspannungsschutzes mit ihren flächigen Seiten in der Ebene der Platine (3) oder an deren flächigen Seiten (3', 3") angeordnet sind.

3. Gerätesteckeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (3) mit ge-räteseitigen Kontakt- oder Steckanschlüssen (L'-L", N'-N" und PE'-PE") der Gerätesteckdose durch Aufstecken unter Federspannung verbunden ist, wobei die Federspannung durch entsprechende Elastizität der vorgenannten Anschlüsse gegeben ist.

4. Gerätesteckeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (3) mit geräteseitigen Kontakt- oder Steckanschlüssen (L'-L", N'-N" und PE'-PE") an Gerätesteckdosen verlötet ist.

5. Gerätesteckeinheit nach einem der Ansprüche

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (3) Öffnungen oder am Rand seitliche Aussparungen (8, 9, 10) zum Hindurchführen der Kontaktoder Steckanschlüsse (L-L", N-N" und PE-PE") aufweist und daran gehalten ist.

6. Gerätesteckeinheit nach einem der Ansprüche

2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmigen Varistoren (V1, V2) auf einer flächigen Seite (3") und die dazugehörigen, ebenfalls plattenförmigen Thermosicherungen (6, 7) auf der anderen flächigen Seite (3') der Platine angebracht sind, wobei sich der jeweilige Varistor und die dazugehörige Thermosicherung (V1, 6; V2, 7) etwa einander gegenüber liegen.

7. Gerätesteckeinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige plattenförmige Varistor und die zugehörige, ebenfalls plattenförmige Thermosicherung (V1, 6; V2, 7) zum Zwecke der Wärmekopplung direkt aufeinan-derliegend in einer sie aufnehmenden Ausnehmung (13 bzw. 14) der Platine (3) untergebracht sind.

8. Gerätesteckeinheit nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Thermosicherungen (6, 7) auf der entsprechenden flächigen Seite (3') der Platine (3) ein weiterer, dritter plattenförmiger Varistor (V3) untergebracht und befestigt ist.

9. Gerätesteckeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Varistor (V1 bzw. V2) zwischen einer Phase (L-L", bzw. N-N") und Erde (PE-PE") geschaltet ist.

10. Gerätesteckeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein dritter Varistor (V3) zwischen die Querstrompfade geschaltet ist, die jeweils von einem der beiden ersten Varistoren (V1, V2) und der zugehörigen Thermosicherung (6, 7) gebildet sind, wobei die Anschlüsse des dritten Varistors (V3)" jeweils zwischen Thermosicherung und dem zugehörigen Varistor so angeordnet sind, dass eine thermische Kopplung mit den Thermosicherungen der beiden ersten Varistoren (V1, V2) für den Fall gegeben ist, dass über den dritten Varistor (V3) ein zu grosser Strom fliessen würde.

11. Gerätesteckeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die geräteseitigen Anschlüsse (L-L", N-N" und PE-PE"; bzw. L-L'", N-N'" und PE-PE'") der Gerätesteckeinheit von der Steckdose (2) herkommend entweder durch die Platine (3) hindurch oder an der Platine seitlich anliegend über deren Bereich hinaus gradlinig weitergeführt und als Geräteanschluss (L'", N'" und PE'") oder als Anschluss für einen Filter (15) ausgebildet sind.

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