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Die
Erfindung betrifft ein Basisteil zur elektrischen und mechanischen
Aufnahme mindestens eines in das Basisteil einsteckbaren Überspannungsableiters,
wobei das Basisteil ein U-förmiges Gehäuse mit
einem Boden- oder Sockelteil aufweist, in welchem eine Schalteinrichtung
zur Anzeige oder zur Fernmeldung von Fehlerzuständen angeordnet ist, weiterhin
das Gehäuse
mindestens einen Durchbruch aufweist, der mindestens einen federvorgespannten
Taststößel aufnimmt,
der in Wirkverbindung mit der Schalteinrichtung steht, wobei der
Taststößel bei
eingestecktem Überspannungsableiter
in mechanischen Kontakt mit diesem oder mit einem im Ableiter befindlichen
Auslöseelement
gelangt, gemäß Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Aus
dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 20
2004 006 227 ist ein Überspannungsableiter
mit Fernmeldekontakt zur Fehlersignalisierung vorbekannt. Die Auslösung der
potentialfreien Mechanik erfolgt bei dieser Lehre mittels thermischer Überwachung
eingesetzter Varistoren bzw. der Triggereinheit verwendeter Netzfunkstrecken
in den entsprechenden Steckteilen, welche über vorgespannte Federn mittels
Schieber bzw. flexibler Platine weitergeleitet wird.
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Im
Basisteil des vorbekannten Überspannungsschutzgeräts wird
diese mechanische Bewegung mittels Betätigungsstößel und einer drehbar gelagerten
Schaltwippe auf einen Mikroschalter übertragen, der an seinen Ausgängen einen
potentialfreien Wechselkontakt zur Verfügung stellt.
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Aus
der
DE 100 01 667
C1 ist ein mehrpoliger Überspannungsableiter
zum Einsatz in Niederspannungs-Stromversorgungssystemen vorbekannt,
umfassend ein einziges, im wesentlichen U-förmiges Basisteil mit Anschlußklemmen
im Grundkörper
für die
aktiven Leitungen und PE- oder Erdpotential, wobei in der Abdeckhaube
des Basisteils Führungsmittel
zur lösbaren
Aufnahme von elektrisch mit den Anschlußklemmen kontaktierbaren Steckteilen
mit Varistor- oder
Funkenstreckenelementen vorgesehen sind.
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In
Ausgestaltung der Lehre nach
DE 100 01 667 C1 ist im Grundträger des
Basisteils eine Aussparung zur Aufnahme eines Mikrotasters für eine Fernmeldeanzeige
vorgesehen.
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Für die Fernmeldeanzeige
ist weiterhin im Grundträger
ein in Längsrichtung
oder horizontal verlaufender Schlitz eingebracht und im Schlitz
eine durchgehende flächige
Schaltwippe angeordnet. Die Schaltwippe steht mit dem vorerwähnten Mikrotaster in
Wirkverbindung. Der Grundträger
umfaßt
im Bereich jedes einzusteckenden Schutzelements eine in Querrichtung
oder vertikal verlaufende Öffnung
mit Zugang zur Schaltwippe. In die Öffnungen ist jeweils ein Wippenbetätigungsteil
eingesetzt, dessen vertikal hervorstehender Nocken in eine zugehörige Öffnung in
der Abdeckhaube eingreift und mit einem Auslösestift zur Funktionsüberwachung
in dem jeweiligen Schutzelement wechselwirkt. Die Wippenbetätigungsteile
weisen einen zur Schaltwippe gerichteten weiteren Nocken sowie einen
angeformten Stift zur führenden
Aufnahme einer Schraubendruckfeder auf, welche sich gegen die Schaltwippe
abstützt.
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Mit
Hilfe der Schaltwippe und den Wippenbetätigungsteilen können die
Funktionen der eingesteckten Schutzelemente mit einem einzigen Mikrotaster überwacht
werden, wobei auch eine Bestückungskontrolle
möglich
ist.
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Den
vorstehend geschilderten Lösungen
ist gemeinsam, daß diese
jeweils eine Betätigungswippe
benötigen,
wobei über
eine Drehbewegung ein Mikroschalter betätigt wird. Aufgrund bestehender
Toleranzen und einer sich bildenden Toleranzkette, die sich durch
die einzelnen Elemente ergibt, ist der Endpunkt des Mikrotasters
problematisch einstellbar, so daß die Gefahr eines fehlerhaften
Auslösens
besteht. Bei den notwendigen Drehbewegungen kommt neben den Toleranzen
erschwerend noch das funktionsbedingte Lagerspiel der Drehachse
hinzu.
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Aus
dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes
Basisteil zur elektrischen und mechanischen Aufnahme mindestens
eines in das Basisteil einsteckbaren Überspannungsableiters anzugeben,
wobei das Basisteil ein U-förmiges
Gehäuse
mit einem Boden- oder Sockelteil aufweist und eine Schalteinrichtung
zur Anzeige oder zur Fernmeldung von Fehlerzuständen umfaßt.
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Aufgabengemäß soll auch
mit geringen Relativbewegungen eine Auslösung der Schalteinrichtung
möglich
werden, wobei sich durch einfache Bewegungsrichtungsumformung nicht
vermeidbare Toleranzen in keiner Weise nachteilig auf das Schalt- und
Auslöseverhalten
auswirken. Weiterhin soll die gesamte notwendige Einheit zur Betätigung der Schalteinrichtung
im Basisteil angeordnet werden, so daß sich die Kosten für die Herstellung
bezüglich
der einsteckbaren Überspannungsschutzableiter
bzw. derartiger Module reduzieren lassen.
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Die
Lösung
der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch ein Basisteil zur elektrischen
und mechanischen Aufnahme mindestens eines in das Basisteil einsteckbaren Überspannungsableiters
gemäß der Merkmalskombination
nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen
und Weiterbildungen darstellen.
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Das
Gehäuse
des Basisteils weist mindestens einen Durchbruch auf, um mindestens
einen federvorgespannten Taststößel aufzunehmen.
Der Taststößel durchdringt
hierbei den Durchbruch und kann mit seinem freien Stößelende
mit der Unterseite des Überspannungsableiters
oder einem dort befindlichen Auslöseelement in Wechselwirkung
treten.
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Bei
eingestecktem Überspannungsableiter steht
demnach der Taststößel in mechanischem
Kontakt mit dem Überspannungsableiter
oder dem vorerwähnten
Auslöseelement,
welches wiederum mit einer thermischen Abtrennvorrichtung in Verbindung steht
oder von einer solchen betätigbar
ist.
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Der
mindestens eine federvorgespannte Taststößel ist in einer Kulisse des
Boden- oder Sockelteils beweglich geführt.
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Ein
unterer, zur Bewegungsrichtung des Taststößels senkrecht orientierter
Fortsatz weist eine Schrägfläche auf,
welche mit einer komplementären Schrägfläche eines
Schiebers korrespondiert.
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Der
Schieber ist senkrecht zur Bewegung des Taststößels verschieblich im Boden-
oder Sockelteil angeordnet, um eine Bewegung des Taststößels in
eine hierzu im wesentlichen senkrecht verlaufende Verschiebebewegung
umzuformen, so daß der Schieber
von einer ersten Position in eine zweite Position zum Betätigen der
Schalteinrichtung überführbar ist.
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Weiterhin
steht der Schieber derart mittels eines Federelements unter Vorspannung,
daß die Schrägflächen des
Fortsatzes des Taststößels und des
Schiebers kraftschlüssig
in Verbindung gelangen.
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Der
Taststößel kann
bei einer bevorzugten Ausführungsform
zwei beabstandete Fortsätze
aufweisen, die jeweils mit einer Schrägfläche versehen sind, wobei zwischen
den Fortsätzen
ein Stift zur führenden
Aufnahme einer Vorspannfeder in Form einer Schraubendruckfeder befindlich
ist.
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Im
Boden- oder Sockelteil ist mindestens eine langgestreckte, im Querschnitt
rechteckförmige Kammer
zur Aufnahme der Fortsätze
des Taststößels und
des Schiebers vorgesehen.
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Der
Schieber kann zur maximalen räumlichen
Ausnutzung des zur Verfügung
stehenden Bauraums bzw. des Kammervolumens einen abgewinkelten Schenkel
umfassen, welcher ein Formstück aufweist,
das wiederum in eine Keilfläche übergeht, um
einen Nocken, insbesondere Schaltnocken der Schalteinrichtung bzw.
eines Mikrotasters zu betätigen.
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Die
Schalteinrichtung, insbesondere ein Mikrotaster, ist in einem Erweiterungsraum
der vorerwähnten
Kammer innerhalb des Boden- oder Sockelteils angeordnet.
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Innerhalb
der Kammer befindet sich eine Schiene, und zwar orientiert parallel
zur Bewegungsrichtung des Schiebers.
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Der
Schieber weist eine hierzu korrespondierende Nut auf, so daß der Schieber
entlang der Schiene geführt
verschieblich ist.
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In
der Nut des Schiebers kann ein Federelement eingesetzt werden. Dieses
Federelement ist bevorzugt unverlierbar im Bereich der Nut angeordnet,
wobei hierfür
zwei gegenüberliegende
Bolzen oder Stiftteile vorhanden sind, die die Feder, insbesondere
wiederum eine Schraubendruckfeder fixieren.
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Am
Schieber kann eine Vielzahl von beabstandeten Schrägflächen ausgebildet
werden, um mit mehreren zugehörigen
Taststößel-Fortsätzen in
eine jeweilige Wirkverbindung zu treten, so daß auch die Überwachung mehrpoliger Ableiter,
die vom jeweiligen Basisteil aufgenommen werden, möglich ist.
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Der
oder die Taststößel sind
in Richtung des einsteckbaren oder der einsteckbaren Überspannungsableiter
vorgespannt, wobei mit korrektem Ausführen des Einsteckvorgangs die
Vorspannfeder weiter gespannt und der Schieber unter Wirkung seines
Federelements in eine erste Endlage gelangt.
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Beim
Ziehen des steckbaren Überspannungsableiters
oder bei aktiviertem Auslöseelement bewegt
sich der jeweilige Taststößel unter
Nutzung der erhöhten
Vorspannkraft der Vorspannfeder entgegen der Steckrichtung. Unter
Wirkung der Schrägflächen gelangt
der Schieber in eine zweite Endlage, wobei eine Spannung des Schieber-Federelements erfolgt.
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Von
der Grundkonstruktion her benötigt
also die Fernmeldebetätigung
im erfindungsgemäßen Basisteil
nur zwei, bevorzugt als Kunststoffspritz- oder -preßteil ausgeführte Elemente,
nämlich
den Taststößel mit
mindestens einer ersten Schrägfläche und den
Schieber mit mindestens einer zweiten, komplementär geformten
Schrägfläche. Wenn
die beiden Schrägflächen in
Formschluß stehen
und eine Bewegung erfolgt, wird diese unter der sich ergebenden Keilwirkung
auf das zweite Element übertragen,
allerdings mit der gewünschten
Umkehr der Bewegungsrichtung, und zwar vom Auf- und Abbewegen des Taststößels hin
zu einer Längsverschiebebewegung des
Schiebers. Am Schieber wird über
die dortige Keilfläche
ein Mikrotaster oder dessen Stößel betätigt, um
die notwendigen Fernmeldefunktionen zu übertragen.
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Die
Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter
Zuhilfenahme von Figuren näher
erläutert
werden.
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Hierbei
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Moduls, umfassend zwei gesteckte Überspannungsableiter,
die sich im Basisteil befinden, mit teilweggeschnittener Ansicht
im Basisteil und dort befindlicher Fernmelde-Auslöseeinrichtung;
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2 eine ähnliche
Darstellung wie diejenige nach 1, wobei
jedoch der im Bild vordere Überspannungsableiter
teilweise aus dem Basisteil herausgezogen ist mit der Folge, daß der Stößel der Fernmeldeeinrichtung
in seine obere Position gelangt und eine Fehlerfunktion angezeigt
wird;
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3 eine
Seitenansicht eines Überspannungsschutzmoduls
mit vollständig
gestecktem Überspannungsableiter
und korrekter Funktion;
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4 eine
Darstellung analog derjenigen wie in 3 gezeigt,
jedoch mit aktiviertem Auslöseelement
und freigegebenem Taststößel, repräsentierend
einen Defekt des eingesteckten Überspannungsableiters;
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5 eine
Darstellung analog derjenigen nach 3, jedoch
mit teilweise gezogenem Überspannungsableiter
und entsprechend aktivierter Fernmeldeeinrichtung;
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6 eine
Draufsicht auf das Boden- oder Sockelteil des Basisteils mit weggeschnittener
Gehäuseabdeckung
und erkennbarem Schieber sowie erkennbaren Taststößeln in
der Darstellung Normalzustand, d.h. Fernmeldeschalter betätigt;
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7 eine
Darstellung analog derjenigen gemäß 6, jedoch
im Zustand einer aufgehobenen Fernmeldebetätigung, d.h. beim Defekt oder dem
Fehlen des eingesteckten Überspannungsableiters;
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8 eine
perspektivische Darstellung des Boden- oder Sockelteils mit Taststößeln und
Schieber im Zustand betätigter
Fernmeldeschalter;
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9 eine
Darstellung analog derjenigen nach 8, jedoch
im Zustand aufgehobener Fernmeldebetätigung;
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10 eine
Detaildarstellung der Konstruktion zur Fehlermeldung im Zustand
betätigter
Fernmeldeschalter;
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11 eine
Detaildarstellung analog derjenigen nach 10, jedoch
im Zustand aufgehobener Fernmeldebetätigung.
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Eine Überspannungsableiter-Ausführungsform,
z.B. mehrpolig für
den Einsatz in einer TN-Schaltung mit L- und N-Eingangsklemmen auf der
einen Seite sowie PE- und Erdanschluß auf der gegenüberliegenden
Seite umfaßt
zwei steckbare Überspannungsableiter 20,
die sich in einem Basisteil 21 befinden. Dieses gemeinsame
Basisteil 21 ist durch entsprechende Gestaltung seiner
Unterseite 22 zur Hutschienenbefestigung geeignet (1).
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Im
Basisteil befindet sich eine Fernmeldeeinrichtung, um Fehlerzustände des
oder der steckbaren Überspannungsableiter 20 zu
erkennen bzw. zu signalisieren, wenn einer oder beide Überspannungsableiter 20 nicht
korrekt gesteckt wurden. Ein entsprechender Fernmeldekontakt ist
potentialfrei über
eine Anschlußklemme 23 elektrisch
kontaktierbar.
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Weiterhin
sind am Basisteil 21 an sich bekannte Leiterklemmen 24 vorhanden.
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Gemäß der Darstellung
nach 2 wurde der vordere steckbare Überspannungsableiter 20 gezogen
mit der Folge, daß der
Taststößel 1 nicht
mehr in Kontakt mit der Unterseite des steckbaren Überspannungsableiters 20 bzw.
einem dort befindlichen Auslöseelement
steht. Infolgedessen verschiebt sich die Höhenposition des Taststößels 1 nach
oben und es ist die Schalteinrichtung 8, z.B. ein Mikrotaster
aktivierbar.
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Nach
der Darstellung gemäß 3 ist
im dortigen Teilschnitt erkennbar, wie der Taststößel 1 mit
einem Auslöseelement 25 im Überspannungsableiter 20 in
mechanischem Kontakt steht. Dieses Auslöseelement 25 steht
mit einer im steckbaren Überspannungsableiter 20 befindlichen,
nicht gezeigten thermischen Abtrennvorrichtung in Verbindung, wobei
das Auslöseelement 25 seine
Lage dann verändert,
wenn die thermische Abtrennvorrichtung aktiviert ist.
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Den
diesbezüglichen
Fehlerzustand, d.h. freigegebenen Taststößel 1, zeigt die Darstellung nach 4.
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Analog
wird der Taststößel 1 freigegeben, wenn
der Überspannungsableiter 20 aus
dem Basisteil 21 herausgezogen wird (siehe 5).
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Der
oder die Taststößel 1 bewirken
bei ihrer Veränderung
der Höhenlage
eine Lageveränderung des
Schiebers 7, so daß ein
dort befindliches Formstück 13 mit
Keilfläche 14 in
der Lage ist, die Schalteinrichtung jeweils auszulösen bzw.
einen Ein- oder Ausschaltvorgang zu realisieren.
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Diese
Betätigungsfunktion
der Schalteinrichtung 8 ist nochmals anhand der perspektivischen Darstellungen
nach den 8 und 9 illustriert.
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8 zeigt
den Zustand des betätigten
Tasters der Schalteinrichtung 8, d.h. hier befinden sich die
Taststößel 1 in
ihrer tiefsten Position unter Spannung der dortigen Federn 10.
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Im
Zustand der 9 haben sich die Federn 10 entspannt
und es gelangen die Taststößel 1 in
ihre obere Position. Entsprechende Schrägflächen (siehe 10 und 11)
bewirken eine Umkehr der Bewegungsrichtung (Auf- und Abbewegung
der Taststößel) in
eine Verschiebebewegung des Schiebers 7.
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Einzelheiten
der mechanischen Konstruktion zur Bewegungsrichtungsumkehr und zur Übertragung
der Auslösebewegung
sei anhand der 10 und 11 wie
folgt erläutert.
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Die
Taststößel 1 sind
in einer Kulisse 2 des Boden- oder Sockelteils 3 geführt.
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Ein
unterer, zur Bewegungsrichtung des Taststößels 1 senkrecht orientierter
Fortsatz 4 weist eine Schrägfläche 5 auf, wobei bei
den figürlichen Darstellungen
zwei beabstandete Fortsätze 4 mit
jeweils einer Schrägfläche 5 vorhanden
sind.
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Diese
Schrägfläche 5 korrespondiert
mit einer Schrägfläche 6 des
Schiebers 7. Dieser Schieber 7 ist senkrecht zur
Bewegungsrichtung des Taststößels 1 verschieblich
im Boden- oder Sockelteil 3 angeordnet, um eine Bewegung
des Taststößels 1 in eine
hierzu im wesentlichen senkrecht verlaufende Verschiebebewegung
gemäß einem
Keilschubgetriebe umzuformen.
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Hierdurch
ist der Schieber von einer ersten Position in eine zweite Position
zum entsprechenden Betätigen
der Schalteinrichtung 8 überführbar ist.
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Der
Schieber 7 steht mittels eines Federelements 9 unter
Vorspannung, und zwar derart, daß die Schrägflächen 5 und 6 kraftschlüssig in
Verbindung gelangen.
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Zwischen
den Fortsätzen 4 des
jeweiligen Taststößels 1 befindet
sich ein Stift zur führenden Aufnahme
einer Vorspannfeder 10.
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Im
Boden- oder Sockelteil 3 ist eine Kammer 11 (siehe
z.B. 2) zur Aufnahme der Fortsätze 4 des Taststößels 1 und
des Schiebers 7 vorgesehen.
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Der
Schieber 7 umfaßt
einen abgewinkelten Schenkel 12, welcher in das Formstück 13 mit
der dortigen Keilfläche 14 übergeht,
um den Nocken 15 der Schalteinrichtung 8 zu betätigen (siehe 11).
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Die
Schalteinrichtung 8 befindet sich, wie z.B. in den 8 und 9 ersichtlich,
in einem Erweiterungsraum der Kammer 11 innerhalb des Boden-
oder Sockelteils 3.
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Innerhalb
der Kammer 11 ist darüber
hinaus eine Schiene 16 vorhanden, die parallel zur Bewegungsrichtung
des Schiebers verläuft.
Der Schieber 7 weist eine zur Schiene 16 korrespondierende
Nut 17 auf. Damit ist der Schieber mit seiner Nut bezüglich der
Schiene 16 führend
gelagert.
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In
der Nut 17 des Schiebers 7 sitzt das Federelement 9,
welches zur Vorspannung des Schiebers 7 dient.
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Dieses
Federelement 9 ist unverlierbar im Bereich der Nut 17 angeordnet,
wobei hierfür
zwei gegenüberliegende
Bolzen 18 vorgesehen sind.
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Diese
Bolzen nehmen jeweils ein Ende des als Schraubendruckfeder ausgebildeten
Federelements 9 auf.
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Am
Schieber 7 können
mehrere Schrägflächen 6 ausgebildet
werden, um mit mehreren zugehörigen
Taststößel-Fortsätzen in
eine jeweilige Wirkverbindung zu treten, und zwar zum Zweck der Überwachung
einer mehrpoligen Ausführungsform,
bei der in einem Basisteil mehrere Überspannungsableiter an entsprechenden
Steckplätzen
befindlich sind.
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Der
oder die Taststößel 1 sind
in Richtung des jeweiligen steckbaren Überspannungsableiters 20 federvorgespannt,
wobei mit korrektem Ausführen der
Einsteckbewegung die Vorspannfeder 10 weiter gespannt wird
und der Schieber 7 unter Wirkung seines Federelements 9 in
eine erste Endlage gelangt.
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Beim
Ziehen des steckbaren Überspannungsableiters 20 oder
bei aktiviertem Auslöseelement 25 bewegt
sich der jeweilige Taststößel unter Nutzung
der erhöhten
Vorspannkraft der Vorspannfeder 10 entgegen der Steckrichtung.
Unter Wirkung der Schrägflächen 5 und 6 gelangt
der Schieber 7 in eine zweite Endlage, wobei hier eine
Spannung des Federelements 9, welches dem Schieber 7 zugehörig ist,
erfolgt.
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Die
Bewegungsenergie des Taststößels wird zusammenfassend über die
Paarung der Schrägflächen auf
den Schieber übertragen,
der seine Position innerhalb der Kammer ändert, wobei infolge dieses Vorgangs
der jeweilige Nocken der jeweiligen Schalteinrichtung betätigt werden
kann.
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Alles
in allem gelingt es mit der vorstehend erläuterten Erfindung, in konstruktiv
einfacher Weise eine auch mehrpolige Überwachung von Überspannungsableitern
vorzunehmen, die sich in einem zugehörigen Basisteil befinden.
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Die
Vorrichtung ist dabei so ausgebildet, daß sowohl nicht gesteckte oder
teilgezogene Überspannungsableiter
erkannt, aber auch eine Fehlfunktion über ein Auslöseelement,
das sich im Überspannungsableiter
befindet, ermittelbar ist.
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- 1
- Taststößel
- 2
- Kulisse
- 3
- Boden-
oder Sockelteil
- 4
- Fortsatz
- 5;
6
- Schrägfläche
- 7
- Schieber
- 8
- Schalteinrichtung
- 9
- Federelement
- 10
- Vorspannfeder
- 11
- Kammer
- 12
- abgewinkelter
Schenkel
- 13
- Formstück
- 14
- Keilfläche
- 15
- Nocken
- 16
- Schiene
- 17
- Nut
- 18
- Bolzen
- 20
- steckbarer Überspannungsableiter
- 21
- Basisteil
- 22
- Unterseite
des Basisteils
- 23
- Anschlußklemme
- 24
- Leiterklemme
- 25
- Auslöseelement