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Die
Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzgerät,
insbesondere zum Schutz der Stromversorgung in der Gebäude-
und Industrieinstallation, bestehend aus einem Geräteunterteil
und mindestens einem Überspannungsschutzelement, wobei das
Geräteunterteil ein Grundgehäuse mit Anschlußklemmen
für die Leiter des zu stützenden Netzes und das Überspannungsschutzelement
mindestens einen in einem Gehäuse angeordneten Ableiter,
insbesondere einem Blitzstrom- und/oder Überspannungsableiter,
aufweist, wobei das Geräteunterteil mit den Anschlußklemmen
verbundene, insbesondere als Steckerbuchsen ausgebildete, Steckkontakte und
das Überspannungsschutzelement korrespondierende, insbesondere
als Steckerstifte ausgebildete, Anschlußsteckkontakte aufweist,
so daß das Überspannungsschutzelement auf das
Geräteunterteil aufsteckbar ist.
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Elektrische
Stromkreise arbeiten mit der für sie spezifizierten Spannung,
der Nennspannung, normalerweise störungsfrei. Das gilt
dann nicht, wenn Überspannungen auftreten. Als Überspannungen
gelten alle Spannungen, die oberhalb der oberen Toleranzgrenze der
Nennspannung liegen. Hierzu zählen vor allem transiente Überspannungen,
die aufgrund von atmosphärischen Entladungen, aber auch
durch Schalthandlungen oder Kurzschlüsse in Energieversorgungsnetzen
auftreten können und galvanisch, induktiv oder kapazitiv
in elektrische Stromkreise eingekoppelt werden können.
Um elektrische oder elektronische Stromkreise gegen transiente Überspannungen
zu schützen, sind Überspannungsschutzelemente
entwickelt worden und seit mehreren Jahrzehnten bekannt.
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Die
erforderlichen Maßnahmen zum Schutz der Stromversorgung
in der Gebäude- und Industrieinstallation gliedern sich
je nach Ableiterauswahl und den zu erwartenden Umwelteinflüssen
in verschiedene Stufen. Die Überspannungsschutzgeräte für
die einzelnen Stufen unterscheiden sich dabei grundsätzlich
durch die Höhe des Ableitvermögens und den Schutzpegel.
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Die
erste Schutzstufe (Typ 1) wird dabei in der Regel von einem Blitzstromableiter
gebildet, der als leistungsstärkstes Schutzgerät
in der zentralen Strom versorgung eines Gebäudes installiert
wird. Wesentlicher Bestandteil eines derartigen Blitzstromableiters
ist eine Funkenstrecke mit mindestens zwei Elektroden, wobei beim
Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden
ein Lichtbogen entsteht.
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Die
zweite Schutzstufe (Typ 2) bildet in der Regel ein Überspannungsableiter
auf Varistorbasis. Diese Schutzstufe begrenzt nochmals die verbleibende
Restspannung über dem Blitzstromableiter. Je nach Gefährdungspotential
der zu schützenden Anlage bzw. des zu schützenden
Gebäudes kann es im Einzelfall ausreichen, wenn mit der
zweiten Schutzstufe, d. h. dem Überspannungsableiter, begonnen wird.
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Daneben
gibt es noch getriggerte Blitzstromableiter, die auf dem AEC-Prinzip
(Active Energy Control) beruhen und eine Kombination aus Blitzstromableiter
und Überspannungsableiter darstellen. Bei einer derartigen
Ableiterkombination können Blitzstrom- und Überspannungsableiter
direkt parallel geschaltet werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn
Blitzstrom- und Überspannungsableiter nicht räumlich
getrennt voneinander installiert werden können.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung sollen die zuvor beschriebenen
Varianten zusammenfassend als Ableiter bezeichnet werden, ohne daß die
Erfindung auf einen speziellen Ableitertyp beschränkt sein
soll. Ein derartiger Ableiter bildet dann den wesentlichen Bestandteil
eines Überspannungsschutzelements, wobei das Überspannungsschutzelement
zumindest noch ein den Ableiter umgebendes bzw. aufnehmendes Gehäuse
aufweist.
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Bekannte Überspannungsschutzgeräte
weisen zum Anschluß an die elektrischen Leitungen ein Geräteunterteil
auf, das 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 sollen, sind bei den bekannten Überspannungsschutzgeräten
an dem Geräteunterteil entsprechende Anschlußklemmen
für die Phasenleiter und den Erd- bzw. Neutralleiter vorgesehen.
Bei den Überspannungsschutzgeräten, von denen
die Erfindung ausgeht (Phoenix Contact Prospekt "Überspannungsschutz
TRABTECH 2007, Seiten 8 und 9) ist das Geräteunterteil
etwa U-förmig aus gebildet, wobei an einen Schenkel die
Anschlußklemmen für die Phasenleiter und den Neutralleiter und
an dem anderen Anschlußschenkel die Anschlußklemme
für den Erdleiter angeordnet sind.
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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.
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Bei
den bekannten Überspannungsschutzgeräten ist die
Installation und Montage durch die Steckbarkeit der Überspannungsschutzelemente sehr
einfach und zeitsparend durchführbar. Durch einen Fernmeldekontakt
ist außerdem eine komfortable Fernüberwachung
möglich. Darüber hinaus weisen die bekannten Überspannungsschutzelemente zusätzlich
noch eine optische Zustandsanzeige auf, so daß der Status
des Überspannungsschutzelements auch direkt vor Ort abgelesen
werden kann. Bei einem derartigen aus der
DE 20 2004 006 227 U1 bekannten Überspannungsschutzgerät
ist die optische Zustandsanzeige mit dem Schalter des Fernmeldekontakts über
ein gemeinsames mechanisches Betätigungssystem betätigbar.
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Im
Fehler- bzw. Überlastfall fließt kurzfristig ein
Kurzschlußstrom, der den Nennstrom des Netzes um ein vielfaches übersteigen
kann. Aufgrund des hohen Kurzschlußstromes kommt es zu
starken magnetischen Kräften, so daß das Überspannungsschutzelement
aus dem Geräteunterteil herausgedrückt werden
kann. Entsprechendes gilt auch während einer Arbeitsprüfung,
bei der das Überspannungsschutzgerät mit Impulsströmen
beaufschlagt wird, deren Amplitude die Amplitude eine Kurzschlußstromes übersteigen
kann. Bei den bekannten Überspannungsschutzgeräten
besteht daher die Gefahr, daß die Überspannungsschutzelemente
nach einer Arbeitsprüfung sowie im Fehler- bzw. Überlastfall
aus dem Geräteunterteil herausspringen bzw. angehoben werden.
Dies kann zwar dadurch verhindert werden, daß die Steckerbuchsen
und die Steckerstifte so ausgebildet sind, daß zwischen
ihnen im gesteckten Zustand ein Kraft- oder Formschluß besteht, hierdurch
kann das Überspan nungsschutzelement jedoch nur mit relativ
großem Kraftaufwand in das Geräteunterteil eingesteckt
und bei einem gewollten Austausch ebenfalls nur mit großem
Kraftaufwand aus dem Geräteunterteil herausgezogen werden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei dem
eingangs beschriebenen Überspannungsschutzgerät
ein Herausspringen des Überspannungsschutzelements aus
dem Geräteunterteil im Fehler- bzw. Überlastfall
sowie bei einer Arbeitsprüfung zu verhindern, ohne daß sich
der Bedienungskomfort verschlechtert.
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Diese
Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Überspannungsschutzgerät
dadurch gelöst, daß das Überspannungsschutzelement
ein Verriegelungselement aufweist, das beim Aufstecken des Überspannungsschutzelements
auf das Geräteunterteil aus einer ersten Position, in der
es das Aufstecken nicht behindert, in eine zweite Position verbringbar
ist, in der das Verriegelungselement form- und/oder kraftschlüssig
mit dem Geräteunterteil zusammenwirkt, so daß das Überspannungsschutzelement
in dem Geräteunterteil gesichert ist. Erfindungsgemäß weist
das Überspannungsschutzelement somit ein Verriegelungselement
auf, welches durch das Aufstecken des Überspannungsschutzelements
auf das Geräteunterteil selbständig aus einer ersten
Position in eine zweite Position verbringbar ist, so daß das
Verriegelungselement automatisch aktivierbar ist. Dies hatte den
Vorteil, daß das Überspannungsschutzelement einerseits
mit relativ geringem Kraftaufwand in das Geräteunterteil
eingesteckt werden kann, andererseits jedoch durch das dann betätigte
Verriegelungselement ein Herausspringen bzw. Anheben des Überspannungsschutzelements
verhindert wird. Das Überspannungsschutzelement ist somit
in der zweiten Position des Verriegelungselements im Geräteunterteil
verriegelt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Verriegelungselement
derart ausgebildet und angeordnet, daß es beim Herausziehen des Überspannungsschutzelements
aus dem Geräteunterteil automatisch aus der zweiten Position
in die erste Position verbringbar ist. Befindet sich das Verriegelungselement
wieder in der ersten Position, so kann das Überspannungsschutzelement
bei einem gewollten Austausch ohne großen Kraftaufwand aus
dem Geräteunterteil herausgezogen werden.
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Konstruktiv
läßt sich das Verriegelungselement dadurch besonders
einfach realisieren, das als Verriegelungselement wenigstens ein
Federelement verwendet wird. Die Verwendung mindestens eines Federelements
als Verriegelungselement hat den Vorteil, daß das Federelement
so ausgebildet und angeordnet sein kann, daß es aufgrund
seiner Federkraft dazu neigt, selbsttätig aus der zweiten
Position zurück in die erste Position zu gelangen.
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Um
das Verriegelungselement beim Aufstecken des Überspannungsschutzelements
auf das Geräteunterteil einfach aus der ersten Position
in die zweite Position zu verbringen, weist das Überspannungsschutzelement
gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ein haubenförmiges
Außengehäuse auf, daß gegenüber
dem den Ableiter umgebenden Innengehäuse begrenzt verschiebbar
ist. Beim Aufstecken des Überspannungsschutzelements auf
das Geräteunterteil wird dabei das haubenförmige
Außengehäuse aus einer ersten, oberen Position
in eine zweite, untere Position gedrückt, wenn die Unterseite des Überspannungsschutzelements
bzw. des inneren Gehäuses auf der zugeordneten Oberseite
des Grundgehäuses aufsetzt. Durch ein am Außengehäuse
ausgebildetes Betätigungselement ist dabei das Verriegelungselement
aus der ersten Position in die zweite Position verbringbar.
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Beim
Herunterdrücken des Außengehäuses wird
somit gleichzeitig das Verriegelungselement aktiviert, wodurch das Überspannungsschutzelement
in dem Geräteunterteil verriegelt ist. Durch die Ausbildung
des relativ zum Gehäuse begrenzt verschiebbaren haubenförmigen
Außengehäuses und die Anordnung eines Betätigungselements
an dem Außengehäuse wird das Verriegelungselement
somit automatisch beim vollständigen Einstecken des Überspannungsschutzelements
in das Geräteunterteil aus der ersten Position in die zweite
Position verbracht, ohne daß dabei ein weiterer, separater
Montageschritt erforderlich ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgeräts
weist das Gehäuse mindestens eine Rastnase auf, zu der
in dem Außengehäuse mindestens eine korrespondierende
Rastausnehmung ausgebildet ist. Die Rastausnehmung ist dabei so
ausgebildet, daß die Rastnase in der ersten, oberen Position
des Außengehäuses und in der zweiten, unteren
Position des Außengehäuses in der Rastausnehmung
verrastbar ist. Durch die Ausbildung von vorzugsweise mehreren,
auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses
ausgebildeten Rastnasen und einer entsprechenden Anzahl an Rastausnehmungen
im Außengehäuse kann auf einfache Art und Weise
sowohl die begrenzte Verschiebbarkeit des Außengehäuses gegenüber
dem den Ableiter umgebende Gehäuse als auch die Fixierung
des Außengehäuses in den beiden Positionen gewährleistet
werden.
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Vorteilhafterweise
sind dabei die Rastausnehmungen als fensterartige Öffnungen
ausgebildet, wobei die Öffnungen jeweils durch eine Engstelle
in zwei Bereiche unterteilt sind. Die Engstelle ist dabei so dimensioniert,
daß die Rastnase zwar gewollt aus dem einen Bereich in
den anderen Bereich der Rastausnehmung verbracht werden kann, ein
ungewolltes bzw. selbständiges "Verrutschen" der Rastnase
jedoch verhindert wird. Die Ausbildung der Rastausnehmungen als
fensterartige Öffnungen hat darüber hinaus den
Vorteil, daß für den Benutzer leicht erkennbar
ist, in welcher Position sich die Rastnase und damit auch das Außengehäuse
befindet. Insbesondere ist dadurch auch erkennbar, ob sich das Außengehäuse
in der zweiten Position befindet, und somit das Überspannungsschutzelement
in dem Geräteunterteil verriegelt ist.
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Bezüglich
der konkreten Ausgestaltung des Betätigungselements sowie
des Verriegelungselements gibt es grundsätzlich eine Vielzahl
von Möglichkeiten. Gemäß einer ersten
Variante der Erfindung wird das Betätigungselement von
einem mit dem Außengehäuse verbundenen Keil und
das Verriegelungselement von zwei im Gehäuse des Überspannungsschutzelements
verschiebbar angeordneten Federelementen gebildet. Das keilförmige
Betätigungselement und die beiden Federelemente sind dabei
derart angeordnet, daß die beiden Federelemente von dem
keilförmigen Betätigungselement auseinandergedrückt
werden, wenn das Außengehäuse beim Aufstecken
des Überspannungsschutzelements auf das Geräteunterteil
aus seiner ersten, oberen Position in seine zweite, untere Position
gelangt. Durch das Auseinanderdrücken der Federelemente
kommt es dann zu einem Kraftschluß zwischen den freien
Enden der Federelemente und dem Grundgehäuse.
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Vorzugsweise
sind dabei in dem Grundgehäuse einander gegenüberliegende
Führungsrippen ausgebildet, in die sich die freien Enden
der Federelemente in deren zweiten Position kraftschlüssig
verkeilen. Tritt nun ein Fehler- oder Überlastfall auf,
so wirkt auf das Überspannungsschutzelement zwar ebenfalls
eine der Einsteckrichtung entgegenwirkende Kraft, die kraftschlüssig
mit den Führungsrippen zusammenwirkenden Enden der Federelemente
verhindern jedoch ein Anheben oder Herausdrücken des Überspannungsschutzelements
aus dem Grundgehäuse. Darüber hinaus dienen die
Führungsrippen dazu, das Einstecken des Überspannungsschutzelements
in das Grundgehäuse zu erleichtern.
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Soll
das Überspannungsschutzelement gewollt ausgetauscht werden,
so wird das Außengehäuse des Überspannungsschutzelements
angehoben, wodurch die Rastnasen aus der zweiten, oberen Position
in die erste, untere Position in der Rastausnehmung gelangen. Gleichzeitig
gelangt dabei das keilförmige Betätigungselement
aus der zweiten Position zurück in die erste Position,
wodurch die beiden Federelemente wieder in ihre Ursprungsposition
zurückfedern können, was dazu führt,
daß die kraftschlüssige Verbindung zwischen den
freien Enden der Federelemente und den Führungsrippen gelöst wird.
Das Überspannungsschutzelement ist dann mit geringem Kraftaufwand
aus dem Geräteunterteil herausziehbar.
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Gemäß einer
zweiten Variante sind im Außengehäuse zwei Rippen
oder Kanten als Betätigungselemente angeordnet. Bei dieser
Variante wird das Verriegelungselement von einem Federelement gebildet,
das zwei Federschenkel und einen die Federschenkel verbindenden
Rücken aufweist. Das Federelement ist dabei derart in dem
Gehäuse des Überspannungsschutzelements angeordnet,
daß die beiden Federschenkel von den Rippen bzw. Kanten im
Außengehäuse auseinandergedrückt werden, wenn
das Außengehäuse beim Aufstecken des Überspannungsschutzelements
auf das Geräteunterteil aus der ersten, oberen Position
in die zweite, untere Position gedrückt wird. Wie bei der
ersten Variante, so wirken dann auch bei der zweiten Variante die
freien Enden der Federschenkel kraftschlüssig mit dem Grundgehäuse
zusammen. Auch bei dieser Variante sind in dem Grundgehäuse
vorzugsweise einander gegenüberliegende Führungsrippen
ausgebildet, in die sich die freien Enden der Federschenkel des
Federelements in ihrer zweiten Position kraftschlüssig
verkeilen.
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Alternativ
kann in den Führungsrippen im Grundgehäuse auch
jeweils eine Nut ausgebildet sein, in die die freien Enden der Federschenkel
des Federelements in ihrer zweiten Position eingreifen, so daß die
freien Enden der Federschenkel formschlüssig mit dem Grundgehäuse
zusammen.
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Beim
Austauschen eines Überspannungsschutzelements gelangt auch
bei der zweiten Variante das Federelement beim Anheben des Außengehäuses
in seine Ausgangsposition zurück, so daß die form-
oder kraftschlüssige Verbindung zwischen den freien Enden
der Federschenkel und den Führungsrippen bzw. den Nuten
in den Führungsrippen im Grundgehäuse gelöst
wird, da die Federschenkel nicht mehr durch die Rippen bzw. Kanten
im Außengehäuse auseinandergedrückt werden.
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Die
Kraft, mit der sich die freien Enden der beiden Federschenkel in
den Führungsrippen im Grundgehäuse verkeilen,
kann dadurch weiter erhöht werden, daß das Federelement
in seiner ersten Position derart vorgespannt ist, daß die
Vorspannkraft des Federelements der Kraft entgegenwirkt, mit der die
beiden Federschenkel von den Rippen bzw. Kanten auseinandergedrückt
werden, wenn das Außengehäuse beim Aufstecken
des Überspannungsschutzelements auf das Geräteunterteil
aus der ersten, oberen Position in die zweite, untere Position gedrückt
wird.
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Gemäß einer
letzten vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgeräts,
die hier noch kurz erläutert werden soll, sind im Außengehäuse
mindestens zwei einander gegenüberliegende Öffnungen
ausgebildet, durch die die freien Enden der Federelemente oder die
freien Enden der beiden Federschenkel des Federelements herausragen,
wenn das Außengehäuse beim Aufstecken des Überspannungsschutzelements
auf das Geräteunterteil aus der ersten, oberen Position
in die zweite, untere Position gelangt und dadurch die freien Enden
der Federelemente bzw. die freien Enden der beiden Federschenkel
auseinander gedrückt werden. Dadurch ist es möglich,
daß das Federelement bzw. die beiden Federelemente einerseits
innerhalb des haubenartigen Außengehäuses angeordnet
sind, andererseits jedoch die freien Enden der Federelemente bzw.
die freien Enden der beiden Federschenkel des Federelements mit
dem Grundgehäuse, insbesondere mit den Führungsrippen des Grundgehäuses
bzw. mit in den Führungsrippen ausgebildeten Nuten zusammenwirken
können.
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Im
einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten,
das erfindungsgemäße Überspannungsschutzgerät
auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verweisen sowohl auf
die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche,
als auch auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels
eines Überspannungsschutzgeräts mit einem in das
Geräteunterteil eingesteckten Überspannungsschutzelement,
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2 eine
perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels
eines Überspannungsschutzelements,
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3 ein
erstes Ausführungsbeispiel eines Überspannungsschutzelements,
mit einem abgehobenen, teilweise weggeschnittenem Außengehäuse,
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4 das Überspannungsschutzelement gemäß 3,
mit dem Außengehäuse in der ersten Position,
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5 das Überspannungsschutzelement gemäß 3,
mit dem Außengehäuse in der zweiten Position,
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6 ein
Schnitt durch ein Überspannungsschutzgeräts mit
einem in das Geräteunterteil eingesteckten Überspannungsschutzelement
gemäß 3,
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7 ein
zweites Ausführungsbeispiel eines Überspannungsschutzelements,
mit einem abgehobenen, teilweise weggeschnittenem Außengehäuse,
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8 das Überspannungsschutzelement gemäß 7,
mit dem Außengehäuse in der ersten Position,
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9 das Überspannungsschutzelement gemäß 7,
mit dem Außengehäuse in der zweiten Position,
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10 ein
Schnitt durch ein Überspannungsschutzgeräts mit
einem in das Geräteunterteil eingesteckten Überspannungsschutzelement
gemäß 7,
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11 ein
drittes Ausführungsbeispiel eines Überspannungsschutzelements,
mit einem abgehobenen, teilweise weggeschnittenem Außengehäuse,
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12 das Überspannungsschutzelement gemäß 11,
mit dem Außengehäuse in der ersten Position,
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13 das Überspannungsschutzelement gemäß 11,
mit dem Außengehäuse in der zweiten Position,
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14 eine
Gegenüberstellung eines Ausführungsbeispiel eines Überspannungsschutzelements
gemäß 7 und eines Überspannungsschutzelements
gemäß 11, mit
dem Außengehäuse in der zweiten Position,
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15 ein
Schnitt durch ein Überspannungsschutzgeräts mit
einem in ein Geräteunterteil eingesteckten Überspannungsschutzelement
gemäß 7, und
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16 einen
Schnitt durch das Überspannungsschutzgerät gemäß 1,
mit einem in das Geräteunterteil eingesteckten Überspannungsschutzelement.
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Die 1 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels
eines Überspannungsschutzgeräts 1 mit
einem U-förmigen Geräteunterteil 2 und
einem in das Geräteunterteil 2 eingesteckten Überspannungsschutzelement 3.
Das in 1 dargestellte Überspannungsschutzgerät 1 bzw.
das Geräteunterteil 2 ist dabei von seiner Breite so
ausgelegt, daß zwei Überspannungsschutzelemente 3 auf
das Geräteunterteil 2 aufgesteckt werden können.
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Darüber
hinaus kann das Geräteunterteil 2 jedoch ebensogut
zur Aufnahme nur eines einzigen Überspannungsschutzelements 3 oder
einer Mehrzahl von Überspannungsschutzelementen 3,
beispielsweise von drei oder vier Überspannungsschutzelementen 3 ausgebildet
sein.
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Aus 1 ist
darüber hinaus ersichtlich, daß das Geräteunterteil 2 mit
seinem Grundgehäuse 4 auf einer – hier
nicht darstellten – Tragschiene aufgerastet werden kann.
Darüber hinaus weist das Geräteunterteil 2 Anschlußklemmen 5 zum
Anschließen der Leiter zu schützenden Netzes auf.
Die Anschlußklemmen 5 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als Schraubanschlußklemmen ausgebildet, können
jedoch ebensogut auch als Zugfederanschlußklemmen, Direkt-
bzw. Schenkelfederanschlußklemmen oder als Schneid- bzw.
Schnellanschlußklemmen ausgebildet sein.
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Das
in den 2 bis 5, 7 bis 9 und 11 bis 14 separat
dargestellte Überspannungsschutzelement 3 weist
ein erstes, inneres Gehäuse 6 auf, welches einen
Ableiter, insbesondere einen eine Funkenstrecke aufweisenden Blitzstromableiter
oder einen Überspannungsableiter auf Varistorbasis umgibt.
Die Überspannungsschutzelemente 3 sind jeweils
als Schutzstecker ausgebildet, so daß sie dadurch einfach
montiert werden können, daß sie auf das Geräteunterteil 2 aufgesteckt
werden. Hierzu sind in dem Geräteunterteil 2 zwei
lediglich in 15 angedeutete, als Steckerbuchsen
ausgebildete Steckkontakte 7 und am Überspannungsschutzelement 3 dazu
korrespondierende, als Steckerstifte ausgebildete Anschlußkontakte 8 vorgesehen.
Durch die Steckbarkeit der einzelnen Überspannungsschutzelemente 3 ist
neben der einfachen Installation der Überspannungsschutzelemente 3 auch
ein einfacher Austausch eines defekten Überspannungsschutzelements 3 möglich.
Hierzu kann das entsprechende Überspannungsschutzelement 3 einfach
von dem Geräteunterteil 2 abgezogen werden, ohne
daß ein direkter Eingriff in die Installation erforderlich
ist.
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Das Überspannungsschutzelement 3 weist neben
dem den Ableiter direkt umgebenden inneren Gehäuse 6 ein
haubenförmiges Außengehäuse 9 auf,
das gegenüber dem Gehäuse 6 begrenzt
axial verschiebbar ist. Die 3, 7 und 11 zeigen drei
verschiedene Ausführungsbeispiele eines Überspannungsschutzelements 3,
wobei in diesen Figuren das Außengehäuse 9 etwas
vom Gehäuse 6 abgehoben ist, d. h. das Überspannungselement 3 ist
in diesen Figuren im nicht fertig montierten Zustand dargestellt.
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Im
Unterschied dazu zeigen die 4, 8 und 12 jeweils
ein Überspannungsschutzelement 3 im fertigmontierten
Zustand, so wie es in das Geräteunterteil 2 eingesteckt
werden kann. Hierbei befindet sich das Außengehäuse 9 jeweils
in der ersten, oberen Position, relativ zum inneren Gehäuse 6. Sobald
das Überspannungsschutzelement 3 so weit in das
Geräteunterteil 2 eingesteckt ist, daß die
Unterseite 10 des Gehäuses 6 auf der
zugeordneten Oberseite 11 des Grundgehäuses 4 aufsetzt,
kann nur noch das Außengehäuse 9 aus
der in 4 dargestellten ersten Position in die in 5 dargestellte zweite
Position heruntergedrückt werden.
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Wie
aus den Figuren ersichtlich ist, weist das Gehäuse 6 mehrere
Rastnasen 12 und das Außengehäuse 9 korrespondierende
Rastausnehmungen 13 auf, in die die Rastnasen 12 eingreifen.
Die als fensterartige Öffnungen ausgebildeten Rastausnehmung 13 weisen
jeweils eine Engstelle 14 auf, durch die die Rastausnehmung 13 in
zwei übereinander angeordnete Bereiche unterteilt wird.
In der in 4 dargestellten ersten Position
des Außengehäuses 9 befinden sich die
Rastnasen 12 unterhalb der Engstellen 14 während
sich die Rastnasen 12 in der in 5 dargestellten
zweiten Position des Außengehäuses 9 jeweils
oberhalb der Engstelle 14 in den Rastausnehmungen befinden.
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Bei
dem in den 3 bis 6 dargestellten ersten
Ausführungsbeispiel eines Überspannungsschutzelements 3 ist
im Inneren des Außengehäuses 9 ein Keil 15 als
Betätigungselement ausgebildet, der beim Einstecken des Überspannungsschutzelements 3 in
das Geräteunterteil 2 zusammen mit dem Außengehäuse 9 aus
einer, oberen Position (4) in eine zweite, untere Position
(5) gebracht werden kann. Im Gehäuse 6 des Überspannungsschutzelements 3 sind
zwei Federelemente 16 derart verschiebbar angeordnet, daß die
beiden Federelemente 16 von dem keilförmigen Betätigungselement 15 auseinandergedrückt
werden, wenn das Außengehäuse 9 aus der
ersten, oberen Position in die zweite, untere Position gedrückt
wird, wie dies bei einem Vergleich der 4 und 5 erkennbar
ist.
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Beim
Auseinanderdrücken der Federelemente 16 verkeilen
sich deren freien Enden 17 kraftschlüssig in die
im Grundgehäuse 4 ausgebildeten Führungsrippen 18,
wodurch das Überspannungsschutzelement 3 in dem
Geräteunterteil 2 gegen Herausdrücken
gesichert ist. Dieser Zustand ist in 6 dargestellt,
wobei hier von dem Überspannungsschutzelement 3 lediglich
der die beiden Federelemente 16 aufnehmende Teil des inneren
Gehäuses 6 sowie eine Stirnseite des Außengehäuses 9 mit
dem Keil 15 dargestellt ist. Tritt nun ein Fehler- oder Überlastfall
auf, so wird das Überspannungsschutzelement 3 durch
die in den Führungsrippen 18 des Geräteunterteils 2 kraftschlüssig
eingreifenden Federelemente 16 daran gehindert, aus dem
Geräteunterteil 2 nach oben herausgedrückt
zu werden.
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Soll
das Überspannungsschutzelement 3 ausgetauscht
werden, so wird zunächst die Verrastung der Rastnasen 12 im
oberen Bereich der Rastausnehmung 13 überwunden,
so daß die Rastnasen 12 durch die Engstelle 14 in
den unteren Bereich der Rastausnehmung 13 gelangen, wodurch das
Außengehäuse 9 aus der zweiten, unteren
Position (5) in die erste, obere Position
(4) gelangt. Gleichzeitig bewegt sich dabei auch
das Ende des Keils 15 nach oben, so daß die beiden
Federelemente 16 wieder in ihre ursprüngliche
Position (4) zurückfedern können,
was wiederum dazu führt, daß die kraftschlüssige
Verbindung zwischen den freien Enden 17 der Federelemente 16 und
den Führungsrippen 18 des Grundgehäuses 4 gelöst wird.
Da eine weitere Verschiebung des Außengehäuses 9 relativ
zum inneren Gehäuse 6 durch die Rastnasen 12 verhindert
wird, wird bei einem weiteren Anheben des Außengehäuses 9 das
innere Gehäuse 6 mit angehoben, so daß das Überspannungsschutzelement 3 mit
geringem Kraftaufwand aus dem Geräteunterteil 2 herausgezogen
werden. Die gewollte begrenzte Verschiebbarkeit des haubenförmigen
Außengehäuses 9 gegenüber dem
inneren Gehäuse 6 wird somit beim Aufstecken des Überspannungsschutzelements 3 auf
das Geräteunterteil 2 zur "Aktivierung" der Verriegelung
durch die beiden Federelemente 16 und beim Herausziehen
des Überspannungsschutzelements 3 zum "Lösen"
der Verriegelung genutzt.
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Die 7 bis 10 zeigen
eine zweite Ausführungsform eines Überspannungsschutzelements 3,
bei dem im Außengehäuse 9 zwei Rippen 19 (14)
als Betätigungselemente angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist an einer Seite des Gehäuses 6 des Überspannungsschutzelements 3 lediglich
ein Federelement 20 angeordnet, das zwei Federschenkel 21 und
einen die Federschenkel 21 verbindenden Rücken 22 aufweist.
Das Federelement 20 ist dabei so ausgebildet, daß der Winkel
zwischen dem Rücken 22 und den beiden Federschenkeln 21 mehr
als 90°, vorzugsweise zwischen 125° und 145° beträgt,
so daß das Federelement 20 insgesamt etwa V-förmig
ausgebildet ist.
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Wird
das Außengehäuse 9 aus der ersten, oberen
Position in die zweite, untere Position gedrückt, so werden
die beiden Federschenkel 21 von den Rippen 19 im
Außengehäuse 9 auseinandergedrückt,
so daß sich auch bei diesem Ausführungsbeispiel
die freien Enden 23 der Federschenkel 21 in die Führungsrippen 18 im
Grundgehäuse 4 verkeilen, d. h. es kommt zu einem
Kraftschluß zwischen den Federschenkeln 21 und
den Führungsrippen 18.
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Auch
bei diesem Ausführungsbeispiel kann die kraftschlüssige
Verbindung zwischen den freien Enden 23 der Federschenkel 21 und
den Führungsrippen 18 durch Anheben des Außengehäuses 9 gelöst
werden, wobei auch hier zunächst das Außengehäuse 9 aus
der zweiten, unteren Position in die erste, obere Position verbracht
wird. Da in der oberen Position des Außengehäuses
(8) die Federschenkel 21 nicht mehr durch
die Rippen 19 auseinandergedrückt werden, wird
in dieser Position die kraftschlüssige Verbindung zwischen
den freien Enden 23 und den Führungsrippen 18 gelöst.
Das Überspannungsschutzelement 3 kann dann wiederum ohne
großen Kraftaufwand aus dem Geräteunterteil 2 herausgezogen
werden.
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Das
in den 11 bis 13 dargestellte dritte
Ausführungsbeispiel eines Überspannungsschutzelements 3 weist
ebenso wie das zweite Ausführungsbeispiel eines Federelements 20 mit
zwei Federschenkeln 21 und einem die beiden Federschenkel
verbindenden Rücken 22 auf. Im Unterschied zu
dem zweiten Ausführungsbeispiel befindet sich das Federelement 20 unter
Vorspannung im Gehäuse 6 des Überspannungsschutzelements,
wobei die Vorspannung derart gewählt ist, daß die
Vorspannkraft des Federelements 20 der Kraft entgegenwirkt,
mit der die beiden Federschenkel 21 beim Herunterdrücken
des Außengehäuses 19 auseinandergedrückt
werden. Im Unterschied zu zweiten Ausführungsbeispiel ist
der Winkel zwischen dem Rücken 22 und den beiden
Federschenkeln 21 etwas geringer, beträgt vorzugsweise
zwischen 110° und 125°.
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Der
Vorteil dieser Variante besteht zum einen darin, daß ein
ungewolltes Verhaken an den freien Enden 23 der Federschenkel 21 beim
Aufschieben des Außengehäuses 9 auf das
innere Gehäuse 6 des Überspannungsschutzelements 3 zuverlässig
verhindert wird, da die freien Enden 23 der Federschenkel 21 in
der ersten Position des Außengehäuses 9 etwas
weniger weit nach außen ragen. Darüber hinaus erhöht
sich durch die Vorspannung des Federelements 20 die Kraft,
mit der sich die freien Enden 23 der beiden Federschenkel 21 in
den Führungsrippen 18 des Grundgehäuses 4 in
der zweiten Position des Außengehäuses 9 verkeilen.
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Ist
das Außengehäuse 9 auf dem inneren Gehäuse 6 aufgesteckt,
so befindet es sich zunächst in der in 12 dargestellten
ersten Position, in der sich die Rastnase 12 unterhalb
der Engstelle 14 in der Rastausnehmung 13 befindet.
Ist das so vormontierte Überspannungsschutzelement 3 in
das Grundgehäuse 4 des Geräteunterteils 2 eingesteckt,
so kann das Außengehäuse 9 aus der ersten
Position in die in 13 dargestellte zweite Position
gedrückt werden, sobald das Gehäuse 6 mit
seiner Unterseite 10 auf der entsprechenden Oberseite 11 des
Grundgehäuses 4 aufsitzt. Dabei passiert die Rastnase 12 die
Engstelle 14, so daß sich die Rastnase 12 in
der zweiten, unteren Position des Außengehäuses 9 im oberen
Bereich der Rastausnehmung 13 befindet.
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Wie
aus den Figuren, insbesondere den 2, 7 und 11 ersichtlich
ist, sind im Außengehäuse 9 zwei einander
gegenüberliegende Öffnungen 24 ausgebildet,
durch die die freien Enden 17 der Federelemente 16 bzw.
die freien Enden 23 der beiden Federschenkel 21 des
Federelements 20 herausragen können, wenn das
Außengehäuse 9 aus der ersten, oberen
Position in die zweite, untere Position gelangt. Dadurch können
sich die durch die Öffnungen 24 ragenden freien
Enden 17 der beiden Federelemente 16 bzw. die
freien Enden 23 der Federschenkel 21 kraftschlüssig
in die Führungsrippen 18 des Grundgehäuses 4 verkeilen.
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Bei
dem in den 11 bis 13 dargestellten
dritten Ausführungsbeispiel haben die Öffnungen 24 in
dem Außengehäuse 9 darüber hinaus
die Funktion, daß jeweils die obere Kante der beiden Öffnungen 24 als
Betätigungselement für das Federelement 20 dient.
Beim Herunterdrücken des Außengehäuses 9 aus
der ersten Position in die zweite Position werden die beiden Federschenkel 21 von
der oberen Kante der beiden Öffnungen 24 herunter
bzw. auseinandergedrückt, so daß die freien Enden 23 durch die Öffnungen 24 ragen
und sich kraftschlüssig in die Führungsrippen 18 verkeilen.
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In 14 ist
jeweils ein Überspannungsschutzelement 3 gemäß der
zweiten und der dritten Variante dargestellt, wobei sich bei beiden Überspannungsschutzelementen 3 das
Außengehäuse 9 in der zweiten, unteren
Position befindet, so daß die freien Enden 23 der
Federschenkel 21 durch die Öffnungen 24 ragen.
Aus der 14 ist dabei ersichtlich, daß bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der 14a im Außengehäuse 9 zwei
einander gegenüberliegende Rippen 19 ausgebildet
sind, durch die das Federelement 20 betätigt wird.
Im Unterschied dazu werden bei dem dritten Ausführungsbeispiel
gemäß 14b die beiden
Federschenkel 21 durch die obere Kante der beiden Öffnungen 24 auseinandergedrückt;
eine zusätzliche Rippe ist dagegen im Außengehäuse 9 nicht
ausgebildet.
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15 zeigt
einen Schnitt durch ein Überspannungsschutzelement 3, ähnlich
der 10, bei dem an einer Seite des Gehäuses 6 ein
V-förmiges Federelement 20 mit zwei Federschenkeln 21 angeordnet
ist. In den beiden Führungsrippen 18 des Grundgehäuses 4 ist
jeweils, korrespondierend zu den Öffnungen 24 im
Außengehäuse 9, eine Nut 25 ausgebildet.
Wird das Außengehäuse 9 aus der ersten,
oberen Position in die zweite, untere Position gedrückt,
so werden die beiden Federschenkel 21 von den Rippen oder
den oberen Kanten der Öffnungen 24 im Außengehäuse 9 auseinandergedrückt,
so daß die freien Enden 23 der Federschenkel 21 durch
die Öffnungen 24 hindurch ragen und in die Nuten 25 in den
Führungsrippen 18 des Grundgehäuses 4 eingreifen,
d. h. es kommt zu einem Formschluß zwischen den Federschenkeln 21 und
den Nuten 25 in den Führungsrippen 18.
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Auch
bei diesem Ausführungsbeispiel kann die formschlüssige
Verbindung zwischen den freien Enden 23 der Federschenkel 21 und
den Führungsrippen 18 durch Anheben des Außengehäuses 9 gelöst
werden, wobei in der oberen Position des Außengehäuses
die Federschenkel 21 nicht mehr auseinandergedrückt
werden, so daß in dieser Position die formschlüssige
Verbindung zwischen den freien Enden 23 und den Nuten 25 in
den Führungsrippen 18 gelöst wird. Das Überspannungsschutzelement 3 kann
dann wiederum ohne großen Kraftaufwand aus dem Geräteunterteil 2 herausgezogen
werden.
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Aus
der 16 ist nochmal ersichtlich, daß das Überspannungsschutzelement 3 in
der zweiten Position dadurch im Grundgehäuse 4 gesichert
ist, daß die freien Enden 17 der Federelemente 16 oder die
freien Enden 23 der Federschenkel 21 sich durch die Öffnungen 24 erstrecken
und in den Führungsrippen 18 des Grundgehäuses 4 verkeilen.
Im Fehler- bzw. Überlastfall tritt zwar eine Kraft auf,
die entgegengesetzt zur Einsteckrichtung des Überspannungsschutzelements 3 in
das Geräteunterteil 2 gerichtet ist, diese Kraft
führt jedoch dazu, daß sich die schräg
nach oben gerichteten freien Enden 17 der Federelemente 16 bzw.
die freien Enden 23 der Federschenkel 21 noch
stärker in die Führungsrippen 18 verkeilen.
Dadurch wird ein ungewolltes Abheben bzw. Herausdrücken
des Überspannungsschutzelements 3 aus dem Grundgehäuse 4 zuverlässig
verhindert.
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Durch
die Ausbildung des haubenförmigen Außengehäuses 9,
daß über das Zusammenwirken der Rastnasen 12 und
der Rastausnehmungen 13 gegenüber dem inneren
Gehäuse 6 begrenzt axial verschiebbar ist, ist
das durch die Federelemente 16 bzw. das Federelement 20 gebildete
Verriegelungselement beim Einstecken des Überspannungsschutzelements 3 in
das Geräteunterteil 2 einfach aktivierbar bzw.
beim Herausziehen des Überspannungsschutzelements 3 genauso
einfach lösbar. Auch wenn bei den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils
nur an einer Stirnseite des Überspannungsschutzelements 3 ein
Verriegelungselement in Form der Federelemente 16 bzw.
des Federelements 20 ausgebildet ist, so ist es für
den Fachmann klar, daß auch auf der gegenüberliegenden
Stirnseite ein entsprechendes Verriegelungselement sowie dann auch ein
Betätigungselement am Außengehäuse 9 vorgesehen
sein kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202004006227
U1 [0010]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Phoenix Contact
Prospekt "Überspannungsschutz TRABTECH 2007, Seiten 8 und
9 [0008]