DE102010010980A1 - Überspannungsschutzelement - Google Patents

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DE102010010980A1
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Dipl.-Ing. Depping Christian
Ralf Lange
Viktor Horvat
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Phoenix Contact GmbH and Co KG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00Details of spark gaps
    • H01T1/14Means structurally associated with spark gap for protecting it against overload or for disconnecting it in case of failure

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Überspannungsschutzelement mit einer Kontaktzunge (10) und einem zu der Kontaktzunge (10) beabstandet angeordneten Kontaktelement (12), wobei ein Verbindungselement (14) vorgesehen ist, welches in eine erste Position und in eine zweite Position überführbar ist, wobei in der ersten Position das Verbindungselement (14) zum elektrischen Verbinden der Kontaktzunge (10) mit dem Kontaktelement (12) an der Kontaktzunge (10) und dem Kontaktelement (12) anliegt und in der zweiten Position das Verbindungselement (14) von der Kontaktzunge (10) und dem Kontaktelement (12) beabstandet angeordnet ist, wobei in der ersten Position zwischen dem Verbindungselement (14) und der Kontaktzunge (10) und zwischen dem Verbindungselement (14) und dem Kontaktelement (12) eine thermisch auftrennbare Verbindung vorgesehen ist, wobei in der ersten Position das Verbindungselement (14) die Kontaktzunge (10) und/oder das Kontaktelement (12) zumindest teilweise umgreift.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzelement.
  • Überspannungsschutzelemente werden häufig verwendet, um elektrische und elektronische Anlagen gegen Überspannungen zu schützen, die über das elektrische Versorgungsnetz übertragen werden können. Derartige Überspannungen können insbesondere durch Blitzentladungen entstehen, die zum Beispiel über Erdungssystem in die Infrastruktur der Versorgungsnetze einkoppeln.
  • Ein derartiges Überspannungsschutzelement ist beispielsweise aus der EP 0 987 803 B1 in Form einer Vorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen von elektrischen Anlagen bekannt, mit denen die Vorrichtung über Verbindungsmittel verbunden ist, die wenigstens zwei Verbinder umfassen, wobei die Vorrichtung außerdem eine Blitzschutzsicherungszelle aufweist, deren erster Pol direkt mit einem ersten der Verbinder verbunden ist. Ein zweiter Pol der Zelle ist mit einem ersten Leiterabschnitt verbunden. Ferner weist die Vorrichtung einen zweiten Leiterabschnitt auf, der direkt mit einem zweiten der Verbinder verbunden ist. Zudem weist die Vorrichtung Schmelzsicherungen auf, um einen stabilen Schieber in einer Arbeitsstellung der Vorrichtung in elektrischem Kontakt mit den Leiterabschnitten zu halten, wobei die Mittel dazu dienen, den Schieber permanent in eine offene Position der Vorrichtung zu drücken, in welcher der Schieber keinen Kontakt mit den zwei Leiterabschnitten mehr hat.
  • Ein derartiges Überspannungsschutzelement ist jedoch lediglich für relativ energiearme Impulsbelastungen und daraus resultierende geringere dynamische Stromkräfte geeignet. Dabei werden die dynamischen Stromkräfte maßgeblich von der Impulsform und teilweise auch von der Amplitudenhöhe des Stoßstroms bestimmt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Überspannungsschutzelement zur Verfügung zu stellen, mittels welchem sowohl Stoßströme mit hohen Amplituden (typisch 8/20 μs-Impuls) wie sie bei Schalthandlungen entstehen können als auch energiereiche Blitzteilströme (typisch 10/350 μs-Impuls) sicher abgeleitet werden können.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement weist eine Kontaktzunge und ein zu der Kontaktzunge beabstandet angeordnetes Kontaktelement auf, wobei ein Verbindungselement vorgesehen ist, welches in eine erste Position und in eine zweite Position überführbar ist, wobei in der ersten Position das Verbindungselement zum elektrischen Verbinden der Kontaktzunge mit dem Kontaktelement an der Kontaktzunge und an dem Kontakteklement anliegt und in der zweiten Position das Verbindungselement von der Kontaktzunge und dem Kontaktelement beabstandet angeordnet ist, wobei in der ersten Position zwischen dem Verbindungselement und der Kontaktzunge und zwischen dem Verbindungselement und dem Kontaktelement eine thermisch auftrennbare Verbindung vorgesehen ist, wobei in der ersten Position das Verbindungselement die Kontaktzunge und/oder das Kontaktelement zumindest teilweise umgreift.
  • Das Verbindungselement dient dazu, eine Kontaktierung zwischen der Kontaktzunge und dem zu der Kontaktzunge beabstandet angeordneten Kontaktelement herstellen zu können, wobei im kontaktierenden Zustand, in der ersten Position des Verbindungselements, das Verbindungselement an einer Oberfläche der Kontaktzunge und an einer Oberfläche des Kontaktelements anliegt, wobei das Verbindungselement vorzugsweise zumindest teilweise an die Kontur der Kontaktzunge und die Kontur des Kontaktelements angepasst ist. Die Oberfläche der Kontaktzunge und die Oberfläche des Kontaktelements, an welchen das Verbindungselement anliegt, können dabei in einer Ebene zueinander liegen, so dass das Verbindungselement wie eine Art Brücke die Oberfläche der Kontaktzunge und die Oberfläche des Kontaktelements überlappt, oder die Oberflächen können sich gegenüberliegen, so dass das Verbindungselement zwischen der Kontaktzunge und dem Kontaktelement angeordnet ist. An den sich angrenzenden Oberflächen des Verbindungselements mit der Kontaktzunge und an den sich angrenzenden Oberflächen des Verbindungselements mit dem Kontaktelement ist jeweils eine thermisch auftrennbare Verbindung, beispielsweise in Form eines Lotmittels, zum Verbinden des Verbindungselements mit der Kontaktzunge und des Verbindungselements mit dem Kontaktelement vorgesehen. Die thermisch auftrennbare Verbindung ist dabei vorzugsweise großflächig zwischen dem Verbindungselement und der Kontaktzunge und dem Verbindungselement und dem Kontaktelement aufgebracht. Dabei kann über einen großflächigen Kontakt aufgrund des größeren Querschnitts eine höhere Stromamplitude übertragen werden. Zusätzlich sorgt eine große Kontaktfläche für eine hohe Stabilität der Verbindung.
  • Erreicht in einem Überlastfall des Überspannschutzelements die thermisch auftrennbare Verbindung eine Temperatur, welche gleich der Schmelztemperatur ist, so schmilzt die thermisch auftrennbare Verbindung auf, so dass das Verbindungselement freigegeben wird und sich von der ersten Position in eine zweite Position, in welcher das Verbindungselement von der Kontaktzunge und dem Kontaktelement beabstandet angeordnet ist, bewegt. Die Bewegung des Verbindungselements wird vorzugsweise dadurch realisiert, dass das Verbindungselement mit einem vorgespannten Federelement verbunden ist, welches bei Aufschmelzen der thermisch auftrennbaren Verbindung aktiviert wird und das Verbindungselement von der Kontaktzunge und dem Kontaktelement wegbewegt.
  • Das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement zeichnet sich dadurch aus, dass in der ersten Position das Verbindungselement die Kontaktzunge und/oder das Kontaktelement zumindest teilweise umgreift. Dadurch ist es möglich, eine besonders hohe mechanische Stabilität der Verbindung zwischen dem Verbindungselement und der Kontaktzunge und/oder dem Verbindungselement und dem Kontaktelement in der ersten Position zu erreichen, so dass es möglich ist, über das Überspannungsschutzelement Stoßströme mit dynamischen energiereicheren Impulsformen abzuleiten, als dies bei den aus dem Stand der Technik bekannten Überspannungsspannungsschutzelementen möglich ist. Das Verbindungselement kann dabei beispielsweise U-förmig geformt sein, so dass das Verbindungselement ein oder mehrere Randbereiche der Kontaktzunge und/oder des Kontaktelements zumindest teilweise umgreift.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Räumelement vorgesehen, wobei das Räumelement zwischen der Kontaktzunge und dem zu der Kontaktzunge beabstandet angeordneten Kontaktelement bewegbar angeordnet ist. Das Räumelement dient dazu bei einer Abtrennung der Kontaktierung zwischen dem Kontaktelement und der Kontaktzunge im Überlastfall des Überspannungsschutzelements die in dem Spalt zwischen dem Kontaktelement und der Kontaktzunge verbleibenden Reste der thermisch abtrennbaren Verbindung zu entfernen, um sicherzustellen, dass zwischen der Kontaktzunge und dem Kontaktelement keine elektrische Verbindung mehr bestehen kann. Dafür wird das Räumelement vorzugweise bei einer Bewegung des Verbindungselements von der ersten Position in die zweite Position innerhalb des Spaltes zwischen der Kontaktzunge und dem Kontaktelement verfahren bzw. bewegt, um den Spalt, vorzugsweise von der thermisch auftrennbaren Verbindung, zu reinigen. Vorzugweise wird dabei das Räumelement von dem Kontaktelement hin zu der Kontaktzunge innerhalb des Spalts bewegt, um eine möglichst vollständige Entfernung der Reste der thermisch abtrennbaren Verbindung in dem Spalt zu erreichen. Das Räumelement kann dabei beispielsweise als ein Räumfinger oder als ein Räumschild ausgebildet sein. Ist das Räumelement als Räumfinger ausgebildet, so wird das Räumelement bei einer Abtrennung der Kontaktierung durch ein Überführen des Verbindungselements von der ersten Position in die zweite Position innerhalb des Spaltes bewegt, wobei bei Erreichen der zweiten Position das Räumelement aus dem Spalt zwischen der Kontaktzunge und dem Kontaktelement herausbewegt ist. Ist das Räumelement als Räumschild ausgebildet, so verbleibt vorzugweise das Räumelement in der zweiten Position des Verbindungselements innerhalb des Spalts zwischen dem Kontaktelement und der Kontaktzunge und dient damit als Abschirmung, um bei der Trennung der Kontaktierung eventuell entstehende Lichtbögen unterbrechen zu können.
  • Das Räumelement ist vorzugsweise an dem Verbindungelement angeordnet. Das Räumelement kann dabei einstückig mit dem Verbindungselement verbunden sein oder aber auch als ein separates Bauteil an dem Verbindungselement angeordnet und befestigt sein. Ist das Räumelement an dem Verbindungselement angeordnet, so führt das Räumelement vorzugsweise die gleiche Bewegung aus wie das Verbindungselement, sodass für das Räumelement kein separater Bewegungsmechanismus vorgesehen sein muss, sondern das Räumelement beispielsweise ebenfalls mittels des Federelements, welches mit dem Verbindungselement verbunden ist, bewegt werden kann.
  • Alternativ hierzu ist es vorzugweise vorgesehen, dass das Räumelement unabhängig von dem Verbindungselement bewegbar ist. Bei dieser Ausgestaltung kann beispielsweise das Räumelement, nachdem das Verbindungselement von der ersten Position in die zweite Position bewegt worden ist, in den Spalt zwischen der Kontaktzunge und dem Kontaktelement bewegt werden. Dadurch ist eine Entkopplung der Bewegungsabläufe des Verbindungselements und des Räumelements möglich. Zur Realisierung der Bewegung des Räumelements kann beispielsweise ein zweites Federelement oder ein Hebel vorgesehen sein, welches mit dem Räumelement verbunden ist.
  • Weiter ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Räumelement aus einem nicht-leitenden Material ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Räumelement aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet. Durch die Ausbildung des Räumelements aus einem nicht-leitenden Material können eventuell bei der Abtrennung der Kontaktierung zwischen der Kontaktzunge und dem Kontaktelement im Überlastfall entstehende Lichtbögen unterbrochen werden.
  • Gemäß einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Verbindungselement wannenförmig ausgebildet. Das Verbindungselement ist vorzugsweise dann wannenförmig ausgebildet, wenn das Kontaktelement und die Kontaktzunge parallel zueinander angeordnet sind und sich die Oberfläche der Kontaktzunge und die Oberfläche des Kontaktelements, an welchen das Verbindungselement kontaktiert, gegenüberliegen, so dass das Verbindungselement zumindest bereichsweise zwischen der Kontaktzunge und dem Kontaktelement angeordnet ist. Ist das Verbindungselement wannenförmig ausgebildet, so kann das Verbindungselement selber beim Verfahren von der ersten Position in die zweite Position die thermisch abtrennbare Verbindung aus dem Spalt zwischen der Kontaktzunge und dem Kontaktelement entfernen, ohne dass hierfür ein zusätzliches Räumelement notwendig wäre. Ein derartig ausgebildetes Verbindungselement kann somit zwei Funktionen gleichzeitig erfüllen, zum einen in der ersten Position die Herstellung einer elektrischen Kontaktierung zwischen dem Kontaktelement und der Kontaktzunge und zum anderen die Funktion als ein Räumelement zum Säubern des Spaltes zwischen dem Kontaktelement und der Kontaktzunge bei einer Abtrennung der elektrischen Kontaktierung und einer Bewegung des Verbindungselements von der ersten Position in die zweite Position.
  • Die thermisch auftrennbare Verbindung ist vorzugsweise aus einem Material ausgebildet, welches bei Überschreiten einer Schmelztemperatur in einen zähflüssigen Zustand überführbar ist. Dadurch kann verhindert werden, dass die thermisch auftrennbare Verbindung beim Schmelzen während der Abtrennung der Kontaktierung unkontrolliert tropft. Die thermisch auftrennbare Verbindung ist dabei vorzugweise aus einem nicht-eutektischen Material ausgebildet, so dass das Material der thermisch auftrennbaren Verbindung beim Aufschmelzen zunächst eine zähe bzw. breiige Phase annimmt.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Überspannungsschutzelements gemäß einer ersten Ausführungsform in einem kontaktierenden Zustand;
  • 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts des in 1 gezeigten Überspannungsschutzelements;
  • 3 eine schematische Darstellung des Überspannungsschutzelements gemäß der ersten Ausführungsform in einem nicht-kontaktierenden Zustand;
  • 4 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts des in 3 gezeigten Überspannungsschutzelements;
  • 5 eine schematische Darstellung eines Überspannungsschutzelements gemäß einer zweiten Ausführungsform in einem kontaktierenden Zustand;
  • 6 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts des in 5 gezeigten Überspannungsschutzelements;
  • 7 eine schematische Darstellung des Überspannungsschutzelements gemäß der zweiten Ausführungsform in einem nicht-kontaktierenden Zustand;
  • 8 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts des in 7 gezeigten Überspannungsschutzelements;
  • 9 eine schematische Darstellung eines Überspannungsschutzelements gemäß einer dritten Ausführungsform in einem kontaktierenden Zustand;
  • 10 eine schematische Draufsicht auf das in 9 gezeigte Überspannungsschutzelement;
  • 11 eine Schnittdarstellung der in 10 gezeigten Darstellung des Überspannungsschutzelements gemäß der dritten Ausführungsform;
  • 12 eine schematische Darstellung des Überspannungsschutzelements gemäß der dritten Ausführungsform in einem nicht-kontaktierenden Zustand;
  • 13 eine schematische Darstellung eines Überspannungsschutzelements gemäß einer vierten Ausführungsform in einem kontaktierenden Zustand;
  • 14 eine schematische Draufsicht auf das in 13 gezeigte Überspannungsschutzelement;
  • 15 eine Schnittdarstellung der in 14 gezeigten Darstellung des Überspannungsschutzelements gemäß der vierten Ausführungsform; und
  • 16 eine schematische Darstellung des Überspannungsschutzelements gemäß der vierten Ausführungsform in einem nicht-kontaktierenden Zustand.
  • 14 zeigen ein Überspannungsschutzelement gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Überspannungsschutzelement ist üblicherweise in einem hier nicht gezeigten Gehäuse angeordnet. Das Überspannungsschutzelement weist eine Kontaktzunge 10 und ein beabstandet zu der Kontaktzunge 10 angeordnetes Kontaktelement 12 auf. Zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung zwischen der Kontaktzunge 10 und dem Kontaktelement 12 ist ein Verbindungselement 14 vorgesehen, welches in einem kontaktierenden Zustand, wie beispielsweise in 1 und 2 gezeigt, an dem Kontaktelement 12 und der Kontaktzunge 10 anliegt. Das Verbindungselement 14 liegt dabei in der ersten Position mit einer seiner Seitenflächen 22 an einer Oberfläche der Kontaktzunge 10 und einer in einer Ebene zu der Oberfläche der Kontaktzunge 10 angeordneten Oberfläche des Kontaktelements 12 an. Die Kontaktzunge 10 und das Kontaktelement 12 liegen somit in der ersten Position an der gleichen Seitenfläche 22 des Verbindungselements 14 an. Dabei bestimmt die Kontaktfläche maßgeblich die maximale Amplitude der Stoßströme, die abgeleitet werden können. Zwischen der Seitenfläche 22 des Verbindungselements 14 und der in Richtung der Seitenfläche 22 zeigenden Oberfläche der Kontaktzunge 10 und der in Richtung der Seitenfläche 22 zeigenden Oberfläche des Kontaktelements 12 ist eine thermisch auftrennbare Verbindung, vorzugsweise in Form eines Lotmittels, vorgesehen, welche das Verbindungselement 14 in der ersten Position an dem Kontaktelement 12 und der Kontaktzunge 10 fixiert und welche im Überlastfall des Überspannungsschutzelements bei Erreichen einer Temperatur gleich der Schmelztemperatur des Materials der thermisch auftrennbaren Verbindung aufschmilzt, so dass die Fixierung gelöst wird und das Verbindungselement 14 von der Kontaktzunge 10 und dem Kontaktelement 12 in Richtung der zweiten Position wegbewegt werden kann, wie dies in 3 und 4 zu erkennen ist. Die Bewegung des Verbindungselements 14 erfolgt über ein vorgespanntes Federelement 18, welches über einen verfahrbaren Schlitten 20 mit dem Verbindungselement 14 verbunden ist.
  • Das Verbindungselement 14 ist bei dieser Ausführungsform derart ausgebildet, dass es die Randbereiche des Kontaktelements 12 und der Kontaktzunge 10 umschließt, indem an dem Verbindungselement 14 abgewinkelte Seitenteile 16 vorgesehen sind. Dadurch kann eine besonders hohe mechanische Stabilität in der Verbindung zwischen dem Verbindungselement 14 und der Kontaktzunge 10 und dem Kontaktelement 12 in dem kontaktierenden Zustand erreicht werden, wodurch das Überspannungsschutzelement für besonders energiereiche Stoßströme eingesetzt werden kann.
  • An der Seitenfläche 22 des Verbindungselements 14 ist ein Räumelement 24 in Form eines Räumfingers angeordnet, mittels welchem nach Abtrennung der Kontaktierung zwischen der Kontaktzunge 10 und dem Kontaktelement 12 der Spalt 42 zwischen der Kontaktzunge 10 und dem Kontaktelement 12 von Resten der thermisch auftrennbaren Verbindung befreit werden kann. In der ersten Position, im kontaktierenden Zustand ist das Räumelement 24, wie in 1 und 2 zu erkennen ist, in dem Spalt 42 zwischen der Kontaktzunge 10 und dem Kontaktelement 12 angeordnet. Bei einer Bewegung des Verbindungselements 14 von der ersten Position zu der in 3 und 4 gezeigten zweiten Position wird das Räumelement 24 innerhalb des Spalts 42 ausgehend von dem Kontaktelement 12 in Richtung der Kontaktzunge 10 bewegt und anschließend aus dem Spalt 42 entfernt bzw. herausbewegt.
  • In 58 ist eine zweite mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements gezeigt. Das hier gezeigte Überspannungsschutzelement entspricht im Wesentlichen dem in 14 gezeigten Überspannungsschutzelement, wobei hierbei das Räumelement 24 als Räumschild ausgebildet ist, welches auch in der zweiten Position des Verbindungselements 14, wie in 7 und 8 gezeigt, in dem Spalt 42 zwischen der Kontaktzunge 10 und dem Kontaktelement 12 verbleibt, so dass das Räumelement 24 als Schutzelement dient, um die Entstehung von Lichtbögen bei der Abtrennung zwischen der Kontaktzunge 10 und dem Kontaktelement 12 zu verhindern. Bei dieser zweiten hier gezeigten Ausführungsform ist das Räumelement 24 über ein Scharnierelement 26 als ein separates Bauteil an dem Verbindungselement 14 angeordnet.
  • 912 zeigen eine dritte mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements, wobei hierbei die Kontaktzunge 10 und das Kontaktelement 12 sich gegenüberliegend, parallel zueinander angeordnet sind, so dass in der ersten Position zumindest ein Teilbereich des Verbindungselements 14 zwischen der Kontaktzunge 10 und dem Kontaktelement 12 angeordnet ist, wobei das Verbindungselement 14 die Kontaktzunge 10 U-förmig umgreift, wie dies in 10 und 11 zu sehen ist, und mit einer abgewinkelten Wandung 28 zusätzlich das Kontaktelement 12 teilweise umgreift. Eine thermisch auftrennbare Verbindung ist jeweils an den Grenzflächen 34, 36, wie in 11 gezeigt, zwischen dem Verbindungselement 14 und der Kontaktzunge 10 und dem Kontaktelement 12 vorgesehen.
  • Das Verbindungselement 14 ist hierbei wannenförmig ausgebildet, so dass das Verbindungselement 14 selber beim Verfahren von der ersten Position, in 911 gezeigt, in die zweite Position, in 12 gezeigt, die thermisch abtrennbare Verbindung aus dem Spalt 42, wie in 12 zu erkennen ist, zwischen der Kontaktzunge 10 und dem Kontaktelement 12 entfernen kann, ohne dass hierfür ein zusätzliches Räumelement notwendig wäre. In der zweiten Position ist das Verbindungselement 14 aus dem Spalt 42 zwischen der Kontaktzunge 10 und dem Kontaktelement 12 vollständig entfernt.
  • Das Verbindungselement 14 ist hierbei vorzugsweise ebenfalls mit einem hier nicht gezeigten vorgespannten Federelement verbunden, um die Bewegung des Verbindungselements 14 von der ersten Position in die zweite Position zu realisieren.
  • Die thermisch auftrennbare Verbindung ist insbesondere bei dieser Ausführungsform vorzugsweise aus einem Material ausgebildet, welches bei Erreichen einer Schmelztemperatur in einen zähflüssigen Zustand überführbar ist. Dadurch kann verhindert werden, dass die thermisch auftrennbare Verbindung beim Schmelzen während der Abtrennung der Kontaktierung unkontrolliert tropft. Die thermisch auftrennbare Verbindung ist dabei vorzugweise aus einem nicht-eutektischen Material ausgebildet, so dass das Material der thermisch auftrennbaren Verbindung beim Aufschmelzen zunächst eine zähe, breiige Phase annimmt.
  • In 1316 ist eine vierte mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements gezeigt, wobei das hier gezeigte Überspannungsschutzelement im Wesentlichen dem in 912 gezeigten Überspannungsschutzelement entspricht, wobei bei der hier gezeigten vierten Ausführungsform das Kontaktelement 12 einen ersten Kontaktschenkel 30 und einen parallel dazu geführten zweiten Kontaktschenkel 32 aufweist. Das wannenförmige Verbindungselement 14 ist dabei zwischen dem ersten Kontaktschenkel 30 und dem zweiten Kontaktschenkel 32 des Kontaktelements 12 in der ersten Position anordbar, wie in 1315 zu erkennen ist, wobei das Verbindungselement 14 die zwischen dem ersten Kontaktschenkel 30 und dem zweiten Kontaktschenkel 32 angeordnete Kontaktzunge U-förmig umgreift. Die thermisch auftrennbare Verbindung ist dabei im Wesentlichen an vier Grenzflächen 34, 36, 38, 40 zwischen der Kontaktzunge 10, den Kontaktschenkeln 30, 32 und dem Verbindungselement 14 angeordnet, so dass alleine durch die erhöhte Anzahl der Grenzflächen 34, 36, 38, 40, an welchen eine thermisch auftrennbare Verbindung vorgesehen ist, eine höhere mechanische Stabilität des Kontakts erreichbar ist und dadurch energiereichere Stoßströme ableitbar sind. Zudem wird die Kontaktfläche vergrößert, so dass Stoßströme mit höheren Amplituden abgeleitet werden können. Dieser Vorteil wird noch durch die Aufteilung des Stroms auf die zwei parallel zueinander angeordneten Schenkel 30, 32 verstärkt.
  • Mit dem in 1316 gezeigten Überspannungsschutzelement können besonders energiereiche Stoßströme übertragen werden. Werden die parallel zueinander angeordneten Kontaktschenkel 30, 32 gleichzeitig, in gleicher Richtung von Strom durchflossen, so ziehen sich die Kontaktschenkel 30, 32 durch das den Stromfluss begleitende Magnetfeld gegenseitig an. Dadurch wirkt auf die an den Grenzflächen 34, 36, 38, 40 vorgesehenen thermisch auftrennbare Verbindungen eine geringere mechanische Belastung wenn ein Stoßstrom fließt, da die sich anziehenden Kontaktschenkel 30, 32 das Verbindungselement 14 an die Kontaktzunge 10 drücken, so dass dadurch eine mechanische Unterstützung der thermisch auftrennbaren Verbindung in den Grenzflächen 34, 36, 38, 40 realisierbar ist und dadurch die Grenzflächen 34, 36, 38, 40 selber kleiner dimensioniert werden können oder die Menge der auf die Grenzflächen 34, 36, 38, 40 aufzubringenden thermisch auftrennbaren Verbindung reduziert werden kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Kontaktzunge
    12
    Kontaktelement
    14
    Verbindungselement
    16
    Seitenteil
    18
    Federelement
    20
    Schlitten
    22
    Seitenfläche
    24
    Räumelement
    26
    Scharnierelement
    28
    Wandung
    30
    Erste Kontaktschenkel
    32
    Zweiter Kontaktschenkel
    34
    Grenzfläche
    36
    Grenzfläche
    38
    Grenzfläche
    40
    Grenzfläche
    42
    Spalt
  • 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
    • EP 0987803 B1 [0003]

Claims (14)

  1. Überspannungsschutzelement, mit einer Kontaktzunge (10) und einem zu der Kontaktzunge (10) beabstandet angeordneten Kontaktelement (12), wobei ein Verbindungselement (14) vorgesehen ist, welches in eine erste Position und in eine zweite Position überführbar ist, wobei in der ersten Position das Verbindungselement (14) zum elektrischen Verbinden der Kontaktzunge (10) mit dem Kontaktelement (12) an der Kontaktzunge (10) und dem Kontaktelement (12) anliegt und in der zweiten Position das Verbindungselement (14) von der Kontaktzunge (10) und dem Kontaktelement (12) beabstandet angeordnet ist, wobei in der ersten Position zwischen dem Verbindungselement (14) und der Kontaktzunge (10) und zwischen dem Verbindungselement (14) und dem Kontaktelement (12) eine thermisch auftrennbare Verbindung vorgesehen ist, wobei in der ersten Position das Verbindungselement (14) die Kontaktzunge (10) und/oder das Kontaktelement (12) zumindest teilweise umgreift.
  2. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Räumelement (24) vorgesehen ist, wobei das Räumelement (24) zwischen der Kontaktzunge (10) und dem zu der Kontaktzunge (10) beabstandet angeordneten Kontaktelement (12) bewegbar angeordnet ist.
  3. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Räumelement (24) an dem Verbindungselement (14) angeordnet ist.
  4. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Räumelement (24) unabhängig von dem Verbindungselement (14) bewegbar ist.
  5. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Räumelement (24) aus einem nicht-leitenden Material ausgebildet ist.
  6. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Räumelement (24) insbesondere in der zweiten Position des Verbindungselements (14) in einem Spalt (42) zwischen der Kontaktzunge (10) und dem Kontaktelement (12) verbleibt.
  7. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (14) wannenförmig ausgebildet ist.
  8. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch auftrennbare Verbindung aus einem Material gebildet ist, welches bei Erreichen einer Schmelztemperatur in einen zähflüssigen Zustand überführbar ist.
  9. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (12) einen ersten Kontaktschenkel (30) und einen parallel dazu geführten zweiten Kontaktschenkel (32) aufweist.
  10. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktzunge (10) zwischen dem ersten Kontaktschenkel (30) und dem zweiten Kontaktschenkel (32) des Kontaktelements (12) angeordnet ist.
  11. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (14) in der ersten Position zwischen dem ersten Kontaktschenkel (30) und dem zweiten Kontaktschenkel (32) des Kontaktelements (12) angeordnet ist.
  12. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (14) die Kontaktzunge (10) U-förmig umgreift.
  13. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (14) in der ersten Position mit dem ersten Kontaktschenkel (30) mindestens eine Kontaktfläche (34) und mit dem zweiten Kontaktschenkel (32) mindestens eine Kontaktfläche (40) und mit der Kontaktzunge (10) mindestens eine Kontaktfläche (36) und eine zweite Kontaktfläche (38) bildet.
  14. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine thermisch auftrennbare Verbindung an den mindestens vier Kontaktflächen (34), (36), (38) und (40) angeordnet ist.
DE102010010980A 2010-03-10 2010-03-10 Überspannungsschutzelement Withdrawn DE102010010980A1 (de)

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