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Die
Erfindung betriff ein Überspannungsschutzelement
mit einem Gehäuse,
mit zwei in dem Gehäuse
angeordneten überspannungsbegrenzenden
Bauelementen, insbesondere zwei Varistoren bzw. zwei Varistorscheiben,
mit zwei Trennmitteln, die bei thermischer Überlastung des oder der überspannungsbegrenzenden
Bauelemente diese einzeln elektrisch abtrennen und mit einer optische
Zustandsanzeige zur Anzeige des Zustandes des Überspannungsschutzelements,
wobei die beiden Trennmitteln jeweils eine elektrisch leitende Trennzunge aufweisen,
die über
eine Lötstelle
mit jeweils einem der überspannungsbegrenzenden
Bauelementen derart verbunden ist, daß die an der Lötstelle
realisierte Lötverbindung
zwischen dem überspannungsbegrenzenden
Bauelement und einem Ende der Trennzunge aufgetrennt wird, wenn
die Temperatur des überspannungsbegrenzenden
Bauelements einen vorgegebenen Ansprechwert überschreitet, und wobei die
optische Zustandsanzeige funktionell mit den Trennmitteln zusammenwirkt,
so daß die
Zustandsanzeige von den Trennmitteln betätigbar ist. Daneben betrifft
die Erfindung noch ein Überspannungsschutzgerät bestehend
aus einem Geräteunterteil
mit Anschlußklemmen
und aus mindestens einem Überspannungsschutzelement.
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Bekannte Überspannungsschutzgeräte weisen
zum Anschluß an
elektrische Leitungen ein Geräteunterteil
auf, welches beispielsweise auf einer Tragschiene montiert werden
kann. Zur Installation eines solchen Überspannungsschutzgeräts, welches beispielsweise
die phasenführenden
Leiter L1, L2, L3 sowie den Neutralleiter N und gegebenenfalls auch den
Erdleiter PE schützen
soll, sind bei den bekannten Überspannungsschutzgeräten an dem
Geräteunterteil
entsprechende Anschlußklemmen
für die
Phasenleiter und den Erd- bzw.
Neutralleiter vorgesehen.
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Zur
einfachen mechanischen und elektrischen Kontaktierung des Geräteunterteils
mit dem jeweiligen Überspannungsschutzelement
sind bei dem bekannten Überspannungsschutzgerät die Überspannungsschutzelemente
als "Schutzstecker" ausgebildet, d.
h. das Geräteunterteil
weist mit den Anschlußklemmen
verbundene Steckerbuchsen und das Überspannungsschutzelement korrespondierende
Steckerstifte auf, so daß das Überspannungsschutzelement
auf das Geräteunterteil
aufsteckbar ist. Zusätzlich
weisen derartige bekannte Überspannungsschutzgeräte teilweise
noch einen Wechslerkontakt als Signalgeber zur Fernmeldung des Zustands
mindestens eines Überspannungsschutzelements
auf, wobei hierzu in dem Geräteunterteil
ein Schalter und an dem Überspannungsschutzelement ein
Betätigungselement
vorgesehen ist.
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Bei
dem bekannten Überspannungsschutzgerät ist die
Installation und Montage durch die Steckbarkeit der Überspannungsschutzelemente sehr
einfach und zeitsparend durchführbar.
Durch den Fernmeldekontakt ist dabei eine komfortable Fernüberwachung
möglich.
Darüber
hinaus kann es jedoch auch wünschenswert
sein, den Zustand bzw. den Status eines Überspannungsschutzelements
direkt vor Ort ablesen zu können.
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Dies
wird bei bekannten Überspannungsschutzelementen
bzw. Überspannungsschutzgeräten dadurch
realisiert, daß die Überspannungsschutzelemente
eine optische Zustandsanzeige aufweisen, die anzeigt ob das in dem Überspannungsschutzelement
angeordnete überspannungsbegrenzenden
Bauelement noch funktionstüchtig
ist oder nicht. Als überspannungsbegrenzendes
Bauelement werden dabei insbesondere Varistoren verwendet, wobei jedoch
je nach Einsatzzweck des Überspannungsschutzelements
auch Funkenstrecken, gasgefüllte Überspannungsableiter
oder Dioden eingesetzt werden können.
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Ein
zuvor beschriebenes Überspannungsschutzelement
bzw. ein Überspannungsschutzgerät ist beispielsweise
aus der
DE 20
2004 006 227 U1 bekannt. Bei dem bekannten Überspannungsschutzelement
erfolgt die Überwachung
des Zustands des überspannungsbegrenzenden
Bauelements nach dem Prinzip eines Temperaturschalters, wobei bei Überhitzung
des spannungsbegrenzenden Bauelements eine zwischen dem Bauelement
und einem Trennmittel vorgesehene Lötverbindung aufgetrennt wird,
was zu einem elektrischen Abtrennen des überspannungsbegrenzenden Bauelements
führt.
Darüber
hinaus wird bei Auftrennen der Lötverbindung
ein Kunststoffelement durch die Rückstellkraft einer Feder aus
einer ersten Position in eine zweite Position geschoben, wobei das
Kunststoffelement zwei nebeneinander angeordnete farbige Markierungen
aufweist und somit als optische Zustandsanzeige fungiert. Dadurch kann
der Zustand des Überspannungsschutzelements
direkt vor Ort anhand der optischen Zustandsanzeige einfach abgelesen
wird.
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Aus
der
DE 10 2004
024 657 A1 ist ein eingangs beschriebenes Überspannungsschutzelement bekannt,
bei dem zwei parallel zueinander geschaltete Varistoren gemeinsam
in einem Gehäuse
angeordnet sind. Auch dieses bekannte Überspannungsschutzelement weist
eine auf eine Lötverbindung
basierende thermische Abtrennvorrichtung auf, die am Lebensende
der Varistoren diese abtrennt und eine optische Zustandsanzeige
betätigt.
Hierzu ist ein Signalhebel vorgesehen, der durch zwei Schieber in zwei
Schritten verschwenkt werden kann, wobei die beiden federbelasteten
Schieber jeweils über
eine Lötstelle
in thermischen Kontakt mit den Varistoren verbunden sind. Beim Erreichen
einer ersten Grenztemperatur kommt es zum Auftrennen der ersten
Lötstelle,
wodurch der Signalhebel um einen ersten Winkel verschwenkt wird,
und beim Erreichen einer zweiten, höheren Grenztemperatur zum Auftrennen
der zweiten Lötstelle,
wodurch der Signalhebel um einen weiteren Winkel verschwenkt wird.
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Durch
das zweistufige Verschwenken des Signalhebels wird ein mit dem Signalhebel
verbundener Anzeigeschieber entsprechend um eine erst bzw. eine
zweite Strecke verschoben, wodurch eine dreistufige bzw. dreifarbige
optische Zustandsanzeige realisiert ist. Dabei wird das bekannte Überspannungsschutzelement
erst dann abgetrennt, wenn die zweite Grenztemperatur erreicht worden
ist. Eine thermische Überlastung
einer der beiden Varistoren kann durch die bekannte Zustandsanzeige
dagegen nicht angezeigt werden.
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Im
Unterschied dazu ist aus der
DE 695 03 743 T2 ein Überspannungsschutzelement mit
zwei Varistoren bekannt, das zwei Trennmittel aufweist, die die
Varistoren jeweils an ihrem Lebensende einzeln abtrennen können. Als
optische Zustandsanzeige weist dieses Überspannungsschutzelement einen im
Gehäuse
angeordneten ersten Schieber auf, der von die Trennmittel bildenden
Trennzungen betätigt wird
und dabei mit einem zweiten Schieber zusammenwirkt, der in Abhängigkeit
von der Position des ersten Schiebers relativ zu einem Sichtfenster
verschiebbar ist. Die Ausgestaltung des ersten Schiebers, der einen
jeder Trennzunge zugeordneten starren und einen flexiblen Mitnahmefinger
aufweist sowie das Zusammenwirken der beiden Schieber miteinander erfordern
einen relativ großen
Platzbedarf innerhalb des Gehäuses.
Darüber
hinaus ist die mechanische Ausgestaltung der beiden Schieber relativ aufwendig,
wobei die Gefahr besteht, daß es
zu einem Verhaken der Schieber kommt, so daß eine ordnungsgemäße Funktion
der optischen Zustandsanzeige nur mit einem relativ großen Aufwand
gewährleistet
werden kann.
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Aus
der
DE 699 04 472
T2 ist ein ähnliches Überspannungsschutzelement
mit zwei Varistoren bekannt, das ebenfalls zwei Trennmittel aufweist,
die die Varistoren jeweils an ihrem Lebensende einzeln abtrennen
können.
Als optische Zustandsanzeige weist dieses Überspannungsschutzelement eine
parallel zur Gehäuseoberfläche drehbar
im Gehäuse angeordnete
Erkennungsmarke auf, wobei ein Abschnitt der Erkennungsmarke im
voll funktionsfähigen
Zustand des Überspannungsschutzelements
unterhalb eines in der Gehäuseoberseite
angeordneten Fensters angeordnet ist. Die Erkennungsmarke wird dabei
von den die Trennmittel bildenden leitfähigen Schiebern betätigt, wobei
die Schieber bei bestehender Lötverbindung
jeweils auch die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem zweiten
Anschluß und dem
Varistor bilden.
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Kommt
es zu einer zu großen
Erhitzung eines der beiden Varistoren, so führt dies zu einem Auftrennen
der zugehörigen
Lötstelle,
wodurch der Schieber durch eine Feder und gleichzeitig ein mit der
Feder verbundener Zeiger nach oben bewegt werden. Durch eine pfeilförmige Ausbildung
des der Erkennungsmarke zugewandten Endes des Zeigers wird die Erkennungsmarke
um einen ersten Winkel verschwenkt, so daß der gegenüberliegende Abschnitt der Erkennungsmarke
sich nur noch teilweise unterhalb des Fensters befindet. Wird auch
die Lötstelle
des zweiten Varistors aufgetrennt, so wird die Erkennungsmarke durch
den dem zweiten Varistor zugeordneten Schieber bzw. den damit verbundenen Zeiger
weiter verschwenkt, so daß sich
der entsprechende Abschnitt der Erkennungsmarke nicht mehr unterhalb
des Fensters befindet. Auch bei diesem Überspannungsschutzelement besteht
die Gefahr, daß es
zu einem Verhaken der Zeiger mit der Erkennungsmarke kommt, so daß eine ordnungsgemäße Funktion
der optischen Zustandsanzeige nur bei sehr geringen zulässigen Fertigungstoleranzen
gewährleistet
werden kann.
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Ein
weiteres Überspannungsschutzelement mit
zwei Varistoren, die jeweils eine federelastische Trennzunge als
Trennmittel aufweisen, ist aus der
CA 2 563 552 A1 bekannt. Auch dieses Überspannungsschutzelement
weist eine als Schieber ausgebildete optische Zustandsanzeige auf,
wobei die Zustandsanzeige durch eine im Gehäuse angeordnete Feder verschoben
wird, wenn eine Trennzunge einen Varistor aufgrund dessen thermischer Überlastung
und der daraus folgenden Erwärmung
der Lötverbindung elektrisch
abtrennt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs
beschriebenes Überspannungsschutzelement
zur Verfügung
zu stellen, welches auch bei einer kompakten Bauweise sowohl eine
sichere Abtrennung eines defekten überspannungsbegrenzenden Bauelements
als auch eine einfache Anzeige des Zustands des Überspannungsschutzelements
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Überspannungsschutzelement dadurch gelöst, daß die beiden
Trennmittel jeweils einen federbelasteten Schieber aus nichtleitendem
Material und ein Federelement aufweisen, wobei die Schieber bei
bestehender Lötverbindung
entgegen der Federkraft des Federelements in einer ersten Position
gehalten und bei aufgetrennter Lötverbindung
durch die Federkraft in eine zweite Position verbracht werden, daß eine Betätigungsstange
derart ausgebildet und verschiebbar im Gehäuse angeordnet ist, daß die Bestätigungsstange
um eine erste Strecke verschoben wird, wenn ein Schieber aus der
ersten Position in die zweite Position verbracht wird, und daß die Bestätigungsstange
um eine zweite Strecke verschoben wird, wenn zusätzlich auch der zweite Schieber
aus der ersten Position in die zweite Position verbracht wird, und
daß die
Betätigungsstange
mechanisch derart mit der als Drehanzeige ausgebildeten Zustandsanzeige
verbunden ist, daß die
Zustandsanzeige um einen ersten Winkel α gedreht wird, wenn die Betätigungsstange
um die erste Strecke verschoben wird, und um einen zweiten Winkel β gedreht wird,
wenn die Betätigungsstange
um die zweite Strecke verschoben wird.
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Dadurch,
daß die
optische Zustandsanzeige als Drehanzeige ausgebildet ist, kann der
Platzbedarf für
die Realisierung der optischen Zustandsanzeige verringert werden.
Zur Betätigung
der Zustandsanzeige, d. h. zum Verdrehen der Drehanzeige, ist dabei
eine Betätigungsstange
vorgesehen, die die translatorische Bewegung der federbelasteten Schieber
auf die Drehanzeige überträgt. Die Übertragung
der translatorischen Bewegung der Schieber auf die rotatori sche
Bewegung der Drehanzeige kann dabei beispielsweise dadurch einfach
realisiert werden, daß die
Zustandsanzeige ein Zahnrad aufweist und an dem der Zustandsanzeige
zugewandten Ende der Betätigungsstange
ein korrespondierendes Zahnprofil ausgebildet ist.
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Im
Unterschied zu dem Überspannungsschutzelement,
wie es aus der
DE
695 03 743 T2 bekannt ist, wird bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement
die optische Zustandsanzeige nicht direkt von den beiden Trennzungen
betätigt,
sonder von zwei federbelasteten Schiebern aus nichtleitendem Material.
Bei aufgetrennter Lötverbindung
bewirkt eine Verschiebung der Schieber nicht nur eine translatorische
Verschiebung der Betätigungsstange
sondern auch eine sichere thermische und elektrische Trennung der
Trennzunge von dem überspannungsbegrenzenden
Bauelement. Hierdurch wird auch die Sicherheit bei der gewollten
elektrischen Abtrennung eines überlasteten
Varistors weiter erhöht.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements
ist das der Zustandsanzeige abgewandte Ende der Betätigungsstange
zwischen den beiden Schiebern der beiden Trennstellen angeordnet.
In diesem Fall weisen die beiden Schieber an ihrer der Betätigungsstange
zugewandten Seite jeweils einen Vorsprung auf, der jeweils mit einer
korrespondierenden Mitnahmenase an den den beiden Schiebern zugewandten
Seiten der Betätigungsstange
beim Verschieben der Schieber zusammenwirken kann. Durch die Anordnung
der Betätigungsstange
zwischen den beiden Schiebern ist auf einfache und platzsparende
Art und Weise ein Verschieben der Betätigungsstange durch beide Schieber – sowohl einzeln
als auch gemeinsam – möglich.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist an der Betätigungsstange
ein schwenkbar gelagerter Mitnahmehammer angeordnet, der einen Kopf
aufweist, dessen Längserstreckung
größer als
der Abstand der beiden Schieber voneinander ist. Die schwenkbare
Lagerung des Mitnahmehammers und die Dimensionierung des Kopfes
führt dazu,
daß der
Mitnahmehammer dann, wenn nur ein Schieber aus der ersten Position
in die zweite Position verbracht wird, von dem einen Schieber in
Richtung des anderen Schiebers ausgelenkt wird. Wird nur ein Schieber
verschoben, so kann der Schieber somit durch das Auslenken des Mitnahmehammers
an diesem vorbeigleiten, so daß die
Betätigungsstange nicht über den
Mitnahmehammer mit dem Schieber verschoben wird. Wenn dagegen gleichzeitig
beide Lötverbindungen
aufgetrennt werden, so daß beide Schieber
durch die Federkraft in eine zweite Position verbracht werden, so
wird die Betätigungsstange über den
Mitnahmehammer mit beiden Schiebern verschoben, da ein Auslenken
des Mitnahmehammers nicht möglich
ist.
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Die
zuvor beschriebene bevorzugte Ausgestaltung der beiden Schieber
und der Betätigungsstange
führt somit
auf einfache Art und Weise dazu, daß dann, wenn nur eine Lötstelle
aufgetrennt wird, die Betätigungsstange
durch den entsprechenden Schieber nur um eine erste Strecke verschoben
wird. Wird anschließend
auch die zweite Lötverbindung aufgetrennt,
so wird die Betätigungsstange
durch den zweiten Schieber ein weiteres Mal verschoben. Werden gleichzeitig
beide Lötverbindungen
aufgetrennt, so wird die Betätigungsstange über den
Mitnahmehammer von beiden Schiebern verschoben, wobei durch eine
entsprechende Anordnung des Kopfes des Mitnahmehammers relativ zur
Mitnahmenase sowie des Vorsprungs an dem Schieber relativ zur Stirnseite
des Schiebers gewährleistet
werden kann, daß die
Betätigungsstange
jeweils um die gleiche Strecke verschoben wird, unabhängig davon
ob beide Lötverbindungen
nacheinander oder gleichzeitig aufgetrennt werden. Wird dagegen
nur eine Lötverbindung
aufgetrennt, so wird die Betätigungsstange
nur um eine erste, kürzere
Strecke verschoben, was dazu führt,
daß auch
die als Drehanzeige ausgebildete Zustandsanzeige nur um einen ersten,
kleineren Winkel gedreht wird.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Schutzelement können durch
die optische Zustandsanzeige drei unterschiedliche Zustände angezeigt
werden:
- 1. Beide überspannungsbegrenzenden Bauelemente
sind funktionsfähig,
d. h. keine Lötverbindung
ist aufgetrennt.
- 2. Einer der beiden überspannungsbegrenzenden Bauelemente
ist nicht mehr funktionsfähig,
so daß eine
Lötverbindung
aufgetrennt ist.
- 3. Beide überspannungsbegrenzenden
Bauelemente sind nicht mehr funktionsfähig, so daß beide Lötverbindungen aufgetrennt sind.
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Zur
Kenntlichmachung dieser drei Zustände weist die Drehanzeige über ihren
Umfang verteilt drei unterschiedliche Markierungen, vorzugsweise
drei unterschiedliche Farben – grün, gelb,
rot – auf.
Hierdurch ist für
den Anwender sofort ersichtlich, ob das entsprechende Überspannungsschutzelement
voll funktionsfähig,
nur noch eingeschränkt
funktionsfähig
oder nicht mehr funktionsfähig
ist.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements
ist in dem Gehäuse
ein federbelasteter Auslösestift
zur Betätigung
eines Fernmeldekontakts zur Fernmeldung des Zustands des Überspannungsschutzelements
angeordnet. Zusätzlich
zur Anzeige des Zustands direkt vor Ort über die optische Zustandsanzeige
ist somit auch eine Fernüberwachung
des Zustands des Überspannungselements
möglich.
Dabei ist der Auslösestift
so angeordnet und ausgebildet, daß er bei bestehender Lötverbindung
entgegen der Federkraft eines Federelements in einer ersten Position
gehalten und bei aufgetrennter Lötverbindung
durch die Federkraft des Federelements in eine zweite Position verbracht wird,
wodurch der Fernmeldekontakt betätigbar
ist. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß der Auslösestift durch das Federelement
erst dann in die zweite Position verbracht wird, wenn beide Lötverbindungen
aufgetrennt sind, d. h. beide überspannungsbegrenzenden
Bauelemente nicht mehr funktionsfähig sind. Das Halten des Auslösestiftes
entgegen der Federkraft des Federelements in der ersten Position
erfolgte dabei vorzugsweise über
die beiden Schieber, so daß hierfür kein weiteres
Bauteil erforderlich ist.
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Wie
eingangs bereits ausgeführt,
betrifft die Erfindung neben einem Überspannungsschutzelement auch
ein Überspannungsschutzgerät, das aus einem
Geräteunterteil
und mindestens einem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement besteht.
Das Überspannungsschutzelement
ist dabei als "Schutzstecker" ausgebildet, so
daß das Überspannungsschutzelement
auf das Geräteunterteil aufsteckbar
ist. Hierzu weist das Geräteunterteil
mit den Anschlußklemmen
verbundene Steckkontakte und das Überspannungsschutzelement korrespondierende
Anschlußsteckkontakte
auf.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung des Überspannungsschutzgeräts weist
das Geräteunterteil
mindestens einen einen Schalter aufweisenden Fernmeldekontakt zur
Fernmeldung des Zustands des Überspannungsschutzelements
auf. Der Schalter des Fernmeldekontakts wird dabei durch den im Überspannungsschutzelement
angeordneten Auslösestift
betätigt.
Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß die optische Zustandsanzeige
und der Schalter des Fernmeldekontakts über ein gemeinsames mechanisches
Betätigungssystem
betätigbar sind.
Hierdurch wird zum einen der benötigte
Platzbedarf minimiert, zum anderen weder zur Einstellung der optischen
Zustandsanzeige noch zur Betätigung des
Schalters des Fernmeldekontakts elektrische Energie benötigt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgeräts weist
das mechanische Betätigungssystem
eine in dem Geräteunterteil
angeordnete Schaltwippe, einen Betätigungsstößel und mindestens eine Feder auf,
wobei die Schaltwippe durch den federbelasteten Auslösestift
im Überspannungsschutzelement aus
einer ersten Position in eine zweite Position verbringbar ist, wodurch
der Schalter des Fernmeldekontakts betätigt wird.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgeräts weist
das Geräteunterteil
mindestens ein Kodierelement und das Überspannungsschutzelement mindestens
ein korrespondierendes Gegenkodierelement auf. Die Ausbildung eines
Kodierelements und eines Gegenkodierelements ist insbesondere dann besonders
vorteilhaft, wenn in das Geräteunterteil gleichzeitig
mehrere Überspannungsschutzelemente nebeneinander
eingesteckt werden können.
Durch die Ausbildung des Kodierelements bzw. des Gegenkodierelements
kann dann ein fehlerhaftes Stecken eines Überspannungsschutzelements
auf eine falsche Position in dem Geräteunterteil verhindert werden.
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Bezüglich weiterer
Ausgestaltungen und Einzelheiten des Geräteunterteils, insbesondere
im Zusammenhang mit dem mechanischen Betätigungssystem, wird auf die
DE 20 2004 006 227
U1 verwiesen.
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Im
einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement
bzw. das Überspannungsschutzgerät auszugestalten
und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die den Pa tentansprüchen 1 und
13 nachgeordneten Patentansprüche,
als auch auf die nachfolgende Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
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1 eine
perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements,
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2 das Überspannungsschutzelement gemäß 1,
mit teilweise weggelassenem Gehäuse,
im ersten Zustand,
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3 das Überspannungsschutzelement gemäß 1,
mit teilweise weggelassenem Gehäuse,
im zweiten Zustand,
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4 das Überspannungsschutzelement gemäß 1,
mit teilweise weggelassenem Gehäuse,
im dritten Zustand,
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5 eine
weitere perspektivische Darstellung eines Überspannungsschutzelements,
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6 eine
perspektivische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung des Überspannungsschutzelements
gemäß 5,
und
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7 drei Schnittdarstellungen eines Ausschnitts
des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements,
in drei unterschiedlichen Zuständen.
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Die
Figuren zeigen ein Überspannungsschutzelement 1 mit
einem Gehäuse 2,
wobei in dem Gehäuse 2 zwei überspannungsbegrenzende
Bauelemente 3 angeordnet sind. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen
werden als überspannungsbegrenzende
Bauelemente 3 Varistoren verwendet, wobei das Überspannungsschutzelement 1 entweder zwei
einzelne Varistoren aufweist (5) oder
einen "Doppelvaristor" bei dem zwei Varistorscheiben
bzw. zwei Keramikscheiben über
ein dazwischenliegendes Metallstück
miteinander verbunden sind, der "Doppelvaristor" jedoch als ein Bauteil
ausgebildet ist (6). Bei beiden Varianten sind
somit "funktional" zwei Varistoren
vorhanden, die bei thermischer Überlastung
mittels zweier Trennmittel einzeln elektrisch abgetrennt werden
können.
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Darüber hinaus
ist in dem Gehäuse 2 des Überspannungsschutzelements 1 noch
eine optische Zustandsanzeige 4 zur Anzeige des Zustands
des Überspannungsschutzelements 1 angeordnet.
Die beiden Trennmittel weisen jeweils eine elektrisch leitende Trennzunge 5 auf,
die über
eine Lötstelle 6 mit jeweils
einem der beiden überspannungsbegrenzenden
Bauelemente 3 elektrisch leitend verbunden sind. Die durch
die Lötstelle 6 realisierte
Lötverbindung
zwischen dem überspannungsbegrenzenden Bauelement 3 und
dem einen Ende der Trennzunge 5 ist so ausgebildet, daß die Lötverbindung
bei einem Temperaturanstieg des überspannungsbegrenzenden
Bauelements 3 oberhalb eines vorgegebenen Ansprechwertes
aufgetrennt wird.
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Neben
der Trennzunge 5, die im angelöteten Zustand aus ihrer Ruhelage
ausgelenkt ist, so daß sie
beim Auftrennen der Lötverbindung
in die Ruhelage zurückfedert,
weisen die beiden Trennstellen jeweils noch einen Schieber 7 aus
nichtleitendem Material, insbesondere aus Kunststoff, und ein als Druckfeder
ausgebildetes Federelement 8 auf. Wie insbesondere aus
den Darstellungen gemäß 7 ersichtlich ist, werden die beiden Schieber 7 jeweils durch
die Feder 8 nach oben, d. h. in Richtung der Lötstelle 6 gedrückt, wobei
die beiden Schieber 7 jedoch bei bestehender Lötverbindung
entgegen der Federkraft der Feder 8 in der ersten – in 7a dargestellten – Position
gehalten werden. Bei aufgetrennter Lötverbindung wird der Schieber 7 durch
die Feder 8 in die zweite Position, d. h. nach oben, gedrückt (vgl. 3 und 7b,
jeweils linker Schieber).
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Zur
Betätigung
der optischen Zustandsanzeige 4 ist in dem Gehäuse 2 darüber hinaus
eine Betätigungsstange 9 verschiebbar
angeordnet, wobei die Betätigungsstange 9 um
eine erste Strecke verschoben wird, wenn ein Schieber 7 aus
der ersten Position in die zweite Position verbracht wird (3), und
um eine zweite Strecke verschoben wird, wenn zusätzlich auch der zweite Schieber 7 aus
der ersten Position in die zweite Position verbracht wird (4).
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Die
von den Schiebern 7 auf die Betätigungsstange 9 übertragene
translatorische Bewegung wird über
die Betätigungsstange 9 dadurch
in eine Rotationsbewegung der als Drehanzeige ausgebildeten Zustandsanzeige 4 umgewandelt,
daß die
Zustandsanzeige 4 ein Zahnrad 10 aufweist und
an dem der Zustandsanzeige 4 zugewandten Ende der Betätigungsstange 9 ein
korrespondierendes Zahnprofil 11 ausgebildet ist.
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Wie
insbesondere aus den 2 bis 4 ersichtlich
ist, ist das der Zustandsanzeige 4 abgewandte Ende der
Betätigungsstange 9 zwischen
den beiden Schiebern 7 angeordnet. In diesem Bereich ist
die Betätigungsstange 9 somit
in der Mitte des Gehäuses 2 angeordnet.
Wie aus den Figuren ersichtlich ist, ist die Betätigungsstange 9 nach
oben abgewinkelt ausgebildet, so daß der das Zahnprofil 11 aufweisende
Bereich der Betätigungsstange 9 außermittig
angeordnet ist. Dies ermöglicht
es, daß die
Zustandsanzeige 4 mit ihrem Zahnrad 10 ebenfalls
mittig im Gehäuse 2 angeordnet
sein kann.
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Insbesondere
aus den drei Darstellungen gemäß 7 ist ersichtlich, daß die beiden Schieber 7 an
ihrer der Betätigungsstange 9 zugewandten
Seite jeweils einen Vorsprung 12 aufweisen, zu dem korrespondierend
auf den den beiden Schiebern 7 zugewandten Seiten der Betätigungsstange 9 jeweils
eine Mitnahmenase 13 ausgebildet ist. Darüber hinaus
ist an der Betätigungsstange 9 ein
schwenkbar gelagerter Mitnahmehammer 14 angeordnet, der
einen Kopf 15 aufweist, dessen Längserstreckung größer ist
als der Abstand der beiden Schieber 7 voneinander. Die Ausbildung
der beiden Mitnahmenasen 13 sowie des beispielsweise über ein
Filmscharnier schwenkbar gelagerten Mitnahmehammers 14 an
der Betätigungsstange 9 sowie
die Ausgestaltung und Anordnung der beiden Schieber 7 mit
den daran ausgebildeten Vorsprüngen 12 führt zu der
in den 2 bis 4 gezeigten unterschiedlich
weiten Verschiebung der Betätigungsstange 9 in
Abhängigkeit
davon, ob eine Lötverbindung
oder beide Lötverbindungen
aufgetrennt sind.
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Die 2 und 7a zeigen
den ersten Zustand des Überspannungsschutzelements 1,
bei dem keine der beiden Lötverbindungen
aufgetrennt ist und somit beide Schieber 7 entgegen der
Federkraft des Federelements 8 in der ersten – unteren – Position
gehalten sind. In diesem Zustand befindet sich auch die optische
Zustandsanzeige 4 in ihrer ersten Position, in der eine
erste Markie rung 16a (grün) durch ein im Gehäusedeckel 17 ausgebildetes
Sichtfenster 18 von außen
sichtbar ist.
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Die 3 und 7b zeigen
das Überspannungsschutzelement 1 im
zweiten Zustand, bei dem eine – in
den Darstellungen die linke – Lötstelle 6 aufgetrennt
ist, so daß der
linke Schieber 7 durch die Federkraft der Feder 8 in
die zweite Position, d. h. nach oben, geschoben worden ist. Beim
Hochschieben des Schiebers 7 passiert zunächst die
Stirnseite 19 des Schiebers 7 den Kopf 15 des
Mitnahmehammers 14, wodurch dieser aufgrund seiner schwenkbaren Lagerung
aus der in 7a dargestellten mittleren Position
in Richtung des zweiten Schiebers 7 – bei der Darstellung in 7b nach
rechts – ausgelenkt wird.
Dies führt
dazu, daß die
Stirnseite 19 des Schiebers 7 an dem Mitnahmehammer 14 vorbeigleitet, ohne
den Mitnahmehammer 14 und damit auch die Betätigungsstange 9 mit
nach oben zu verschieben. Erst wenn der Schieber 7 soweit
nach oben verschoben worden ist, daß der Vorsprung 12 an
der Mitnahmenase 13 der Betätigungsstange 9 angreift,
wird die Betätigungsstange 9 um
eine erste Strecke nach oben verschoben. Dadurch wird dann auch
die Zustandsanzeige 4 um einen ersten Winkel gedreht, so daß eine zweite
Markierung 16b (gelb) durch das Sichtfenster 18 im
Gehäusedeckel 17 sichtbar
ist.
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Die 4 und 7c zeigen
den dritten Zustand des Überspannungsschutzelements 1,
bei dem beide Lötstellen 6 aufgetrennt
sind, so daß sich
beide Schieber 7 in der zweiten – oberen – Position befinden. Beim Hochschieben
des zweiten – in
der Darstellung rechten – Schiebers 7 passiert
die Stirnseite 19 des Schiebers 7 zunächst die
auf der korrespondierenden Seite der Betätigungsstange 9 ausgebildete
Mitnahmenase 13 und stößt dann
gegen den Kopf 15 des Mitnahmehammers 14. Dadurch,
daß der
erste – linke – Schieber 7 bereits
nach oben verschoben worden ist, kann der Mitnahmehammer 14 nunmehr nicht
mehr in Richtung des ersten Schiebers 7 ausgelenkt werden,
so daß der
Mitnahmehammer 14 und damit auch die Betätigungsstange 9 um
eine zweite Strecke mit dem zweiten Schieber 7 nach oben
verschoben werden. Hierdurch wird auch die Zustandsanzeige 4 um
einen weiteren Winkel gedreht, so daß nunmehr die dritte Markierung 16c (rot)
durch das Sichtfenster 18 sichtbar ist.
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Der
in den 4 und 7c dargestellte Zustand des Überspannungsschutzelements 1 wird auch
dann erreicht, wenn beide Lötstellen 6 gleichzeitig
aufgetrennt werden, so daß beide
Schieber 7 gleichzeitig aus der ersten Position in die
zweite Position verbracht werden. Ausgehend von der Situation gemäß 7a wird
dabei die Betätigungsstange 9 direkt
durch das Hochfahren der beiden Schieber 7 mitgenommen,
da der Mitnahmehammer 14 durch das gleichzeitige Hochfahren
der beiden Schieber 7 nicht in Richtung eines der beiden
Schieber 7 ausgelenkt werden kann. Dies führt dazu,
daß die
beiden Schieber 7 nicht am Kopf 15 des Mitnahmehammers 14 vorbeigleiten
können,
sondern der Mitnahmehammer 14 und damit auch die Betätigungsstange 9 von der
Stirnseite 19 der beiden Schieber 7 nach oben gedrückt wird.
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Aus
den Figuren ist ersichtlich, daß die
beiden Lötstellen 6 jeweils
zwischen einem Ende einer Trennzunge 5 und einer mit dem
zugeordneten überspannungsbegrenzenden
Bauelement 3 verbundenen Verbindungszunge 20 gebildet
werden. Bei aufgetrennter Lötverbindung
wird dann ein Schieber 7 durch die Federkraft des Federelements 8 zwischen das
Ende der Trennzunge 5 und die Verbindungszunge 20 geschoben,
so daß eine
sichere Abtrennung des entsprechenden überspannungsbegrenzenden Bauelements 3 gewährleistet
ist. Dabei umgreift der Schieber 7 mit seinem U-förmigen Abschnitt 21 zumindest
teilweise die Verbindungszunge 20, so daß die Verbindungszunge 20 beim
Hochfahren des Schiebers 7 als zusätzliche Führung für den Schieber 7 dient.
Unabhängig
davon ist in dem Gehäuse 2 für beide
Schieber 7 jeweils eine Führungsstange 22 angeordnet.
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Beispielsweise
aus den 5 und 6 ist darüber hinaus
erkennbar, daß im
Gehäuse 2 des Überspannungsschutzelements 1 ein
federbelasteter Auslösestift 23 angeordnet
ist, dessen freies Ende durch den Gehäuseboden 24 hindurchragt.
Der Auslösestift 23 dient
zur Betätigung
eines Fernmeldekontakts zur Fernmeldung des Zustands des Überspannungsschutzelements 1.
Ein derartiger Fernmeldekontakt ist bei dem als "Schutzstecker" ausgebildeten Überspannungsschutzelement 1 in
einem Geräteunterteil
angeordnet, wobei das Überspannungsschutzelement 1 zusammen
mit dem – in
den Figuren nicht dargestellten – Geräteunterteil ein Überspannungsschutzgerät bildet.
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Aus
den Darstellungen gemäß 7 ist dabei ersichtlich, daß der Auslösestift 23 in
Abhängigkeit
von der Position der beiden Schieber 7 entgegen der Federkraft
eines hier nicht dargestellten Federelements in der ersten, unteren
Position gehalten wird. Erst dann, wenn beide Lötverbindungen aufgetrennt und
damit beide Schieber 7 nach oben geschoben sind, wird auch
der Auslösestift 23 durch
die Federkraft in die zweite – obere – Position
verbracht.
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Aus
den 5 und 6 ist schließlich noch erkennbar, daß das als "Schutzstecker" ausgebildete Überspannungsschutzelement 1 zwei
Steckerstifte 25 als Anschlußsteckkontakte aufweist, die
in korrespondierende Steckerbuchsen in einem Geräteunterteil einsteckbar sind.
Schließlich
ist an der Unterseite des Gehäuses 2 des Überspannungsschutzelements 1 noch
ein Kodierelement 26 angeordnet, das mit einem korrespondierenden
Gegenkodierelement im Geräteunterteil
zusammenwirkt.