DE102009004346A1

DE102009004346A1 - Vorrichtung zur Montage von ein- und mehrpoligen Überspannungsschutzgeräten

Info

Publication number: DE102009004346A1
Application number: DE200910004346
Authority: DE
Inventors: Edmund Dipl.-Ing.(FH) Zäuner; Richard Dipl.-Ing.(FH) Daum; Georg Wittmann; Helmut Hirschmann
Original assignee: Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Dehn SE and Co KG
Priority date: 2009-01-12
Filing date: 2009-01-12
Publication date: 2010-07-29
Anticipated expiration: 2029-01-13
Also published as: DE102009004346B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Montage von ein- und mehrpoligen Überspannungsschutzgeräten, ausgeführt als herstellerspezifische Standard-Steckmodule, in Endgeräte, umfassend einen Sockel mit Mitteln zum elektrischen Verbinden der im jeweiligen Sockel aufgenommenen, austauschbaren Standard-Steckmodule mit der Endgeräte-Applikationsschaltung. Erfindungsgemäß weist der Sockel mindestens zwei nach oben offene, durch Seitenwände begrenzte Kammern auf, von deren Unterseite sich mindestens ein Montage- und Justagefortsatz erstreckt, welcher eine Querschnittsform hat, die zu einer Öffnung im Verdrahtungsträger des Endgeräts im Wesentlichen komplementär ist, weiterhin sind außerhalb des vom jeweiligen Steckmodul besetzbaren Kammerbereichs Anschlussteile herausgeführt, welche eine unmittelbare oder mittelbare elektrische Verbindung zum Verdrahtungsträger gestatten, und es verfügen die Kammern über Innenkontakte und mechanische Befestigungsmittel für den jeweiligen Steckmodul, die an den jeweiligen Steckmodul-Hersteller-Standard angepasst sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Montage von ein- und mehrpoligen Überspannungsschutzgeräten, ausgeführt als herstellerspezifische Standard-Steckmodule, in Endgeräte, umfassend einen Sockel mit Mitteln zum elektrischen Verbinden der im jeweiligen Sockel aufgenommenen, austauschbaren Standard-Steckmodule mit der Endgeräte-Applikationsschaltung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 100 01 667 C1 ist ein mehrpoliger Überspannungsableiter zum Einsatz in Niederspannungs-Stromversorgungssystemen vorbekannt.
Dort ist ein einziges im Wesentlichen U-förmiges Basisteil mit Anschlussklemmen im Grundkörper für die aktiven Leitungen und PE- oder Erdpotential vorhanden, wobei in der Abdeckhaube des Basisteils Führungsmittel zur lösbaren Aufnahme von elektrisch mit den Anschlussklemmen kontaktierbaren Steckteilen vorgesehen sind. Weiterhin sind im Grundträger jeweils gegenüberliegende Ausnehmungen und Arretierungsvorsprünge für die Anschlussklemmen ausgebildet und die Anschlussklemmen sind auf der aktiven Seite als Einzelklemmen und der PE- oder Erdpotentialseite als intern verbundene Klemmblöcke mit einem leitenden Durchgangsklemmenteil ausgeführt. Die dortigen Steckteile entsprechen in ihrer räumlichen Konfiguration einem herstellerspezifischen Standard und sind mit Rast- und Führungsmitteln an mindestens zwei gegenüberliegenden Außenseiten, im gezeigten Beispiel den Schmalseiten, ausgerüstet. Durch die Arretierungs- und Führungsmittel kann nur das jeweils passende Steckteil in die entsprechende Ausnehmung des Basisteils korrekt eingeführt werden, so dass eine Fehlbesetzung ausgeschlossen ist.
Das Basisteil verfügt an seiner Unterseite über Befestigungsmittel für eine sogenannte Hutschienenmontage. Bei den Hutschienen handelt es sich um Schienen nach DIN EN 60715. Es besteht also die Möglichkeit, eine Vielzahl von Basisteilen auf einer Hutschiene mechanisch zu arretieren, um dann im Anschluss die notwendige Verdrahtung unter Nutzung der Einzelklemmen bzw. Durchgangsklemmen auszuführen. Ein unmittelbarer Einsatz derartiger mehrpoliger Überspannungsableiter mit Basis- und Steckteilen, ausgebildet für die DIN-Schienenmontage in Endgeräte-Applikationen, die eine solche Schienenmontage nicht vorsehen, kann nicht, zumindest nicht ohne weiteres erfolgen.
Aus der CH 439 462 ist ein Adapter für knopfförmige Überspannungsableiter zum Einsetzen in Fassungen mit federnden Kontaktelementen zum Stand der Technik gehörig. Die Adapter sind hier als Fassungen zu verstehen, in die Überspannungsableiter eingesetzt werden sollen. Konkret weist der Adapter zwei den elektrisch leitenden Fassungsteilen zugewandte, U-förmig ausgebildete, gleichartige Schienen auf, zwischen denen der Ableiter durch Anheben einer zwischen den Schienen befindlichen Blattfeder einsetzbar ist. Darüber hinaus sind zwei gleiche, aus Isolierstoff bestehende Gehäusehälften vorhanden. Durch Zapfen und Durchbruch an der jeweiligen Gehäusehälfte können die beiden Hälften, um 180° versetzt, zusammengefügt werden. Der Adapter kann dann mit einem Verdrahtungsträger verbunden werden.
Bei der Vorrichtung zur Befestigung von Geräten nach DE 41 11 025 A1 sollen insbesondere Reiheneinbaugeräte in Schalttafeln fixiert werden. Hierdurch ist die Möglichkeit geschaffen, Reiheneinbaugeräte auch ohne Mittel zur Hutschienenmontage befestigen zu können. Die Vorrichtung besteht hierfür aus einer Bodenplatte, zwei Trägerelementen und einer Blende. Die in eine Frontplatte eingepassten Geräte werden mit den Trägerelementen mittels einer Rastvorrichtung verrastet. Die beiden Trägerelemente sind dann mittels endseitig angeordneter Auflage- und Rastvorrichtungen kippsicher in die Bodenplatte in Rastaufnahmen einrastbar. Durch die vorgesehenen Rastmittel kann die Vorrichtung ohne Verwendung von Schraubelementen oder dergleichen zusammengebaut werden.
Den Lösungen des vorstehend geschilderten Standes der Technik ist gemein, dass diese jeweils ganz spezielle Geräte voraussetzen, die wiederum mit einem speziellen Adapter zu versehen sind, um je nach Geräteapplikation in elektrotechnischer Hinsicht montiert und verschaltet zu werden.
Es besteht jedoch grundsätzlich ein Bedarf dahingehend, ein- und insbesondere mehrpolige Überspannungsschutz-Gerätekombinationen, die an sich für die Hutschienenmontage optimiert sind, auch in Endgeräte-Applikationen zu nutzen, die eben nicht über Mittel zur Hutschienenmontage verfügen. Für solche Fälle musste bisher auf kostenerhöhende Speziallösungen zurückgegriffen werden.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Vorrichtung zur Montage von ein- und mehrpoligen Überspannungsschutzgeräten, ausgeführt als herstellerspezifische Standard-Steckmodule, in Endgeräte anzugeben, wobei die Vorrichtung es ermöglicht, die vorerwähnten Standard-Steckmodule ohne irgendwelche Veränderungen einsetzen zu können oder aber ohne besondere Anforderungen an den Aufbau oder die Konstruktion des betreffenden Endgeräts zu stellen.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch eine Vorrichtung gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
Es wird demnach von einer Vorrichtung zur Montage von ein- und mehrpoligen Überspannungsschutzgeräten, ausgeführt als herstellerspezifische Standard-Steckmodule, in Endgeräte ausgegangen, wobei die Vorrichtung einen Sockel mit Mitteln zum elektrischen Verbinden der im jeweiligen Sockel aufgenommenen, austauschbaren Standard-Steckmodule mit der Endgeräte-Applikationsschaltung umfasst.
Erfindungsgemäß weist der Sockel mindestens zwei, nach oben offene, durch Seitenwände begrenzte Kammern auf, von deren Unterseite sich mindestens ein Montage- und Justagefortsatz erstreckt, welcher eine Querschnittsform hat, die zu einer Öffnung im Verdrahtungsträger des Endgeräts im Wesentlichen komplementär ist.
Weiterhin sind außerhalb des vom jeweiligen Steckmodul besetzbaren Kammerbereichs Anschlussbereiche herausgeführt, welche eine unmittelbare oder mittelbare elektrische Verbindung zum Verdrahtungsträger der Endgeräte-Applikationsschaltung gestatten.
Die Kammern verfügen über eine Innenkontur und mechanische Befestigungsmittel für den jeweiligen Steckmodul, die an den jeweiligen Steckmodul-Hersteller-Standard angepasst sind.
Mit der vorstehenden Lehre wird dem Grundgedanken der Erfindung Rechnung getragen, der darin besteht, Steckmodule aus Reiheneinbaugeräten in Endgeräte-Applikationen mit Hilfe des angepassten Sockels zu integrieren, um erweiterte Anforderungen der Endgeräte-Applikationen erfüllen zu können. Es ist auf diese Weise möglich, die kostengünstige Technik der Reiheneinbaugeräte auch für Endgeräte-Applikationen zu nutzen.
Ausgestaltend sind an oder in den gegenüberliegenden, zu den Anschlussbereichen weisenden Seitenwänden der Kammern Rastausnehmungen vorgesehen, deren Form komplementär zu an den Schmalseiten der Steckmodule vorhandenen Rastnasen ist.
Mindestens die zwischen benachbarten Kammern befindlichen Quer-Seitenwände können als spezielle Abschottung ausgebildet werden, wobei zum Zweck der Abschottung diese Seitenwände die Steckmodule umschließen.
Die Quer-Seitenwände können eine höhenmäßige Ausdehnung besitzen, die bis maximal zur Höhe des jeweils steckbaren Moduls ausgebildet ist.
Ausgewählte oder alle der jeweils gesteckten Module sind bei einer Ausführungsform der Erfindung von einem Sicherungsbügel gehalten, welcher an den Stirnseiten des Sockels fixierbar ist. Diesen Fixieren kann über schlitzartige Ausnehmungen oder Rücksprünge im Sockel realisiert werden, in die ein jeweils abgebogenes Bügelende eingreift.
Der Sicherungsbügel kann als Draht- oder Metallstreifenspange ausgebildet sein.
Wiederum ausgestaltend besitzt der Sicherungsbügel entlang seiner, die Oberseite der Steckmodule berührenden Haltebereiche federelastische Abschnitte. Damit wird möglichen Schwingungsbelastungen der Gesamtbaugruppe beim Einsatz in der jeweiligen Endgeräte-Applikation Rechnung getragen. Ein Herausfallen oder Lösen der Steckmodule und eine damit gegebene Funktionsunsicherheit ist hierdurch wirksam verhinderbar.
Der vorerwähnte Montage- und Justagefortsatz ist so ausgeführt, dass hierdurch ein rastendes Befestigen des Sockels auf dem Verdrahtungsträger des Endgeräts erfolgen kann.
Die Ausbildung des oder der Montage- und Justagefortsätze und der herausgeführten Anschlussteile wird so realisiert, dass der Sockel nur polaritäts- und damit anschlussgerecht auf dem Verdrahtungsträger aufgesetzt werden kann.
Um einen Berührungsschutz zu schaffen und die elektrische Sicherheit zu erhöhen, besteht weiterhin die Möglichkeit, dass im Bereich der herausgeführten Anschlussteile der Sockel zwischen den Anschlussteilen befindliche Isolationswände aufweist.
Die herausgeführten Anschlussteile können als Flachstücke mit Bohrung zur Aufnahme eines Stiftes oder eines Sockels ausgebildet sein.
Alternativ besteht aber auch die Möglichkeit, die herausgeführten Anschlussteile als Lötfahnen zum direkten Verbinden mit Leiterflächen auf dem Verdrahtungsträger auszuführen.
Grundsätzlich können alle Möglichkeiten der Befestigung von Steckmodulen in Basisteilen nach dem Stand der Technik einschließlich der Ausbildung von Fernmeldeanzeigen im Sockel integriert werden, wobei auch ab- oder aufgerüstete Varianten je nach gewünschter Endgeräte-Applikation denkbar sind.
Die erwähnten Stege oder zusätzlich hochgezogenen Trennwände im Sockel erfüllen erhöhte Anforderungen an Luft- und Kriechstrecken insbesondere dann, wenn es sich um eine Endgeräte-Applikation handelt, die einen höheren Schutzgrad durch z. B. einen Einsatz im Freien erfordert.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung zur Montage von ein- und mehrpoligen Überspannungsschutzgeräten in vollständiger Besetzung mit insgesamt fünf Steckmodulen;
2 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach 1, jedoch mit freiem ersten, linksseitigen Steckplatz;
3 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach 2, jedoch in einer Ausführungsform mit höheren Quer-Seitenwänden zur Abschottung der einzelnen Kammern untereinander;
4 einen vollbesetzten Sockel mit metallischem Haltebügel als zusätzliche Sicherung der Gesamtanordnung bei erhöhter Vibrations- und Schockbelastung;
5 eine beispielhafte Darstellung einer Endgeräte-Applikation mit auf einem Verdrahtungsträger (Leiterplatte) montiertem erfindungsgemäßen Sockel und bereits in die jeweiligen Kammern eingesteckten Überspannungsschutzgeräte-Modulen;
6 eine Schnittdarstellung einer Endgeräte-Applikation mit bereits vollzogenem elektrischen Anschluss über die seitlich herausgeführten Anschlussteile, die hier als Flachstücke mit Bohrung zur Aufnahme von Stiften oder Schrauben ausgebildet sind;
7 eine Detail-Schnittdarstellung bezüglich der Verrastung des jeweiligen Steckmoduls in der jeweiligen Kammer des Sockels und
8 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach 7, jedoch in perspektivischer Ansicht.
Wie aus den Figuren ersichtlich ist, besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung aus einem speziell gestalteten Sockel 1, der eine Vielzahl von Kammern 2 aufweist, wobei die jeweiligen Kammern zur Aufnahme von herstellerspezifischen Standard-Steckmodulen 3 geeignet sind.
Die Kammern sind durch nach oben offene Seitenwände begrenzt.
Von der Unterseite des Sockels erstreckt sich mindestens ein Justage- oder Montagefortsatz 4, der so ausgeführt ist, dass der Sockel geführt auf einem Verdrahtungsträger 5, z. B. einer Leiterplatte befestigt werden kann (siehe 6).
Außerhalb des vom jeweiligen Steckmoduls besetzbaren Kammerbereichs sind Anschlussteile 6 herausgeführt, welche eine unmittelbare oder mittelbare elektrische Verbindung zum Verdrahtungsträger 5 gestatten. Die unmittelbare Verbindung kann durch Löten erfolgen. In diesem Fall kann das Anschlussteil als Lötfahne (nicht gezeigt) ausgeführt werden. Eine mittelbare Verbindung ist über Schrauben oder Stifte 7 möglich, wie dies in der 6 erkennbar ist.
Die jeweiligen Kammern verfügen über eine Innenkontur und mechanische Befestigungsmittel für den jeweiligen Steckmodul, die an den jeweiligen Steckmodul-Hersteller-Standard angepasst sind.
An den oder in den gegenüberliegenden, zu den Anschlussbereichen bzw. Anschlussteilen 6 weisenden Seitenwänden sind Rastausnehmungen 8 vorgesehen, deren Form komplementär zu an den Schmalseiten der Steckmodule 3 vorhandenen Rastnasen 9 ist.
Details der Ausbildung der jeweiligen Rastausnehmungen 8 und der Rastnasen 9 sind den 7 und 8 entnehmbar.
Die zwischen benachbarten Kammern befindlichen Quer-Seitenwände können als spezielle Abschottung ausgebildet werden, wobei die Abschottungen die Steckmodule umschließen. Eine solche Ausführungsform mit abgeschotteten Steckmodulen zeigt die 3. Hier sind wie vorerwähnt die Quer-Seitenwände 10 im Vergleich zu den Darstellungen nach den 1 und 2 höher gezogen. Die höhenmäßige Ausdehnung der Quer-Seitenwände 10 kann bis maximal zur Höhe des jeweils steckbaren Moduls oder leicht darüber hinaus ausgebildet sein, wenn dies aus Gründen spezieller elektrischer Anforderungen oder zum Zweck des mechanischen Schutzes der Steckmodule notwendig ist.
Wie in der 4 dargestellt, können alle jeweils gesteckten Module 3 bevorzugt von einem gemeinsamen Sicherungsbügel 11 umgriffen und damit fixiert werden. Eine solche Anordnung genügt höheren Vibrations- und Schockbelastungen.
Der Sicherungsbügel 11 ist, wie in der 4 erkennbar, an den Stirnseiten des Sockels 1 fixiert. Der Sicherungsbügel 11 kann als Draht-, aber auch als Metallstreifenspange ausgebildet sind. Bei der Darstellung nach 4 weist der Sicherungsbügel 11 entlang seiner die Oberseite der Steckmodule 3 berührenden Haltebereiche 12 eine Formgebung auf, die federelastische Wirkungen zeigt.
5 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Endgeräte-Applikation beispielsweise der Anordnung von Überspannungsschutzgeräten in einem Wechselrichter für photovoltaische Anwendungen. Hier ist die Vorrichtung bereits auf der Bestückungsseite des Verdrahtungsträgers 5 montiert, jedoch noch nicht vollständig angeschlossen. Der elektrische Anschluss mit Hilfe von Schraubverbindungen in Auflötsockeln 13 ist in der Schnittdarstellung nach 6 erkennbar.
Dabei ist ein erster, linksseitiger Anschluss direkt über einen Gehäusedom 14 realisiert, der in diesem Fall als leitfähiges Element ausgebildet ist und der Aufnahme einer Anschlussschraube dient, die gleichzeitig die Verbindung des Gehäusedoms 14 zum Anschlussteil 6 schafft.
Die Ausbildung der in der 6 erkennbaren zwei Montage- und Justagefortsätze 4 erfolgt so, dass bezogen auf entsprechende Ausnehmungen im Verdrahtungsträger 5 nur ein polaritäts- bzw. anschlussgerechtes Aufsetzen des Sockels 1 möglich ist, um eine Fehlbestückung auszuschließen.
Wie in den Figuren ersichtlich, können im Bereich der herausgeführten Anschlussteile 6, jeweils zwischen den Anschlussteilen befindlich, Isolationswände 15 quasi als Steg vorhanden sein. Diese stegartigen Isolationswände verstärken die Sockelstruktur und schaffen gleichzeitig einen Berührungsschutz z. B. für den Fall, dass bei einer Montage oder Messungen unter Spannung ein Werkzeug oder eine Messspitze vom entsprechenden Anschlussteil 6 bzw. der entsprechenden Schraube 7 abrutscht.

1: Sockel
2: Kammer
3: Steckmodul
4: Justage- und Montagefortsatz
5: Verdrahtungsträger
6: Anschlussteil
7: Schraube oder Stift
8: Rastausnehmung
9: Rastnase
10: Quer-Seitenwand
11: Sicherungsbügel
12: Haltebereich
13: Auflötsockel
14: Gehäusedom
15: Isolationswände

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10001667 C1 [0002]
- CH 439462 [0005]
- DE 4111025 A1 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- DIN EN 60715 [0004]

Claims

Vorrichtung zur Montage von ein- und mehrpoligen Überspannungsschutzgeräten, ausgeführt als herstellerspezifische Standard-Steckmodule, in Endgeräte, umfassend einen Sockel mit Mitteln zum elektrischen Verbinden der im jeweiligen Sockel aufgenommenen, austauschbaren Standard-Steckmodule mit der Endgeräte-Applikationsschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass der Sockel mindestens zwei, nach oben offene, durch Seitenwände begrenzte Kammern aufweist, von deren Unterseite sich mindestens ein Montage- und Justagefortsatz erstreckt, welcher eine Querschnittsform hat, die zu einer Öffnung im Verdrahtungsträger des Endgeräts im Wesentlichen komplementär ist, weiterhin außerhalb des vom jeweiligen Steckmodul besetzbaren Kammerbereichs Anschlussteile herausgeführt sind, welche eine unmittelbare oder mittelbare elektrische Verbindung zum Verdrahtungsträger gestatten, und dass die Kammern über Innenkontakte und mechanische Befestigungsmittel für den jeweiligen Steckmodul verfügen, die an den jeweiligen Steckmodul-Hersteller-Standard angepasst sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in den gegenüberliegenden, zu den Anschlussbereichen weisenden Seitenwänden Rastausnehmungen vorgesehen sind, deren Form komplementär zu an den Schmalseiten der Steckmodule vorhandenen Rastnasen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die zwischen benachbarten Kammern befindlichen Quer-Seitenwände als Abschottung ausgebildet sind und diese die Steckmodule umschließen.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Quer-Seitenwände eine höhenmäßige Ausdehnung besitzen, die bis maximal zur Höhe des jeweils steckbaren Moduls ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgewählte oder alle der jeweils gesteckten Module von einem Sicherungsbügel gehalten sind, welcher an den Stirnseiten des Sockels fixierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsbügel als Draht- oder Metallstreifenspange ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsbügel entlang seiner die Oberseite der Steckmodule berührenden Haltebereiche federelastische Abschnitte besitzt.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Montage- und Justagefortsatz ein rastendes Befestigen des Sockels auf dem Verdrahtungsträger des Endgeräts ermöglicht.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbildung des oder der Montage- und Justagefortsätze und/oder der herausgeführten Anschlussteile so realisiert ist, dass der Sockel nur polaritäts- und anschlussgerecht auf dem Verdrahtungsträger aufgesetzt werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der herausgeführten Anschlussteile der Sockel zwischen den Anschlussteilen befindliche Isolationswände aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die herausgeführten Anschlussteile als Flachstücke mit Bohrung zur Aufnahme eines Stiftes oder einer Schraube ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die herausgeführten Anschlussteile als Lötfahnen zum direkten Verbinden mit Leiterflächen auf dem Verdrahtungsträger ausgebildet sind.