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Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzelement für den Einsatz in der Stromversorgung eines Niederspannungsnetzes, mit einem Gehäuse, mit einem im Gehäuse angeordneten überspannungsbegrenzenden Bauelement, mit zwei Anschlusskontakten zum elektrischen Anschluss des Überspannungsschutzelements an den zu schützenden Strom- oder Signalpfad, mit einem leitfähigen Verbindungselement, mit einem isolierenden Trennelement und mit einer thermisch auftrennenden Verbindung, wobei das elektrisch leitfähige Verbindungselement und das isolierende Trennelement beide beweglich im Gehäuse angeordnet und jeweils aus einer ersten Position in eine zweite Position verbringbar sind.
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Aus der
DE 42 41 311 C2 ist ein Überspannungsschutzelement bekannt, das zur Überwachung des Zustands eines Varistors eine thermische Abtrennvorrichtung aufweist. Bei diesem Überspannungsschutzelement ist der erste Anschlusskontakt über einen flexiblen Leiter mit einem leitfähigen Verbindungselement verbunden, dessen dem flexiblen Leiter abgewandtes Ende über eine Lötstelle mit einer am Varistor vorgesehenen ersten Anschlussfahne verbunden ist. Der zweite Anschlusskontakt ist über einen flexiblen Leiter fest mit einer zweiten Anschlussfahne am Varistor verbunden. Bei dem Überspannungsschutzelement wird das leitfähige Verbindungselement von einem Federsystem mit einer Kraft beaufschlagt, die dazu führt, dass das Verbindungselement beim Auftrennen der Lötverbindung von der Anschlussfahne linear wegbewegt wird, so dass der Varistor bei thermischer Überlastung elektrisch von dem Strompfad abgetrennt wird.
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Die
DE 695 03 743 T2 offenbart ein Überspannungsschutzelement mit zwei Varistoren, die jeweils an ihrem Lebensende einzeln abgetrennt werden können. Dazu sind zwei als federnde Trennzungen ausgebildete leitfähige Verbindungselemente vorgesehen, deren erstes Ende jeweils mit dem ersten Anschlusskontakt fest verbunden ist und deren zweites Ende im Normalzustand des Überspannungsschutzelements jeweils über eine Lötstelle an einer Anschlusszunge am Varistor befestigt ist. Kommt es zu einer unzulässigen Erwärmung eines Varistors, so führt dies zu einem Aufschmelzen der Lötverbindung. Da die federnde Trennzunge im angelöteten Zustand (Normalzustand des Überspannungsschutzelements) aus ihrer Ruhelage ausgelenkt und somit vorgespannt ist, federt das freie Ende der Trennzunge beim Erweichen der Lötverbindung von der Anschlusszunge des Varistors weg, wodurch der Varistor elektrisch abgetrennt wird. Um die geforderte Isolations- und Kriechstromfestigkeit zu gewährleisten, und einen beim Öffnen der Trennstelle entstehenden Lichtbogen zu löschen, ist es erforderlich, dass beim Verschwenken der Trennzunge ein möglichst großer Abstand zwischen dem zweiten Ende der Trennzunge und der Anschlusszunge des Varistors erzielt wird.
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Aus der
DE 20 2014 103 262 U1 ist ein gattungsgemäßes Überspannungsschutzelement bekannt, das neben einem leitfähigen Verbindungselement und einer thermisch auftrennenden Verbindung noch ein isolierendes Trennelement aufweist, das verschiebbar am Gehäuse angeordnet ist und durch die Kraft eines Federelements aus einer ersten Position in eine zweite Position verbracht werden kann. Bei diesem Überspannungsschutzelement ist als überspannungsbegrenzendes Bauelement ein gasgefüllter Überspannungsableiter vorgesehen, so dass auch große Impulsströme bis zu 100 kA abgeleitet werden können. Der erste Anschlusskontakt ist dauerhaft mit der ersten Elektrode des Überspannungsableiters elektrisch leitend verbunden. Der zweite Anschlusskontakt ist - ebenfalls dauerhaft - mit dem ersten Ende des leitfähigen Verbindungselements elektrisch leitend verbunden.
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Im Normalzustand des Überspannungsschutzelements, d.h. wenn der Überspannungsableiter nicht unzulässig erwärmt ist, ist das zweite Ende des leitfähigen Verbindungselements über eine thermisch auftrennende Verbindung, bei der es sich insbesondere um eine Lötverbindung handelt, mit der zweiten Elektrode des gasgefüllten Überspannungsableiters elektrisch leitend verbunden. Im Normalzustand des Überspannungsschutzelements ist darüber hinaus das isolierende Trennelement durch die zwischen dem zweiten Ende des leitfähigen Verbindungselements und der zweiten Elektrode des Überspannungsableiters realisierte Verbindung entgegen der Federkraft des Federelements in seiner ersten Position gehalten.
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Hat sich der Überspannungsableiter aufgrund einer dauerhaften Überlastung des Überspannungsschutzelements so stark erwärmt, dass eine vorgegebene Grenztemperatur überschritten wird, so kommt es zu einem Auftrennen der Lötverbindung zwischen dem zweiten Ende des leitfähigen Verbindungselements und der zweiten Elektrode des Überspannungsableiters. Dabei wird das isolierende Trennelement durch die Kraft des Federelements in seine zweite Position bewegt. In der zweiten Position des Trennelements ist ein Abschnitt des Trennelements zwischen dem zweiten Ende des leitfähigen Verbindungselements und der zweiten Elektrode des Überspannungsableiters angeordnet, so dass das Überspannungsschutzelement elektrisch abgetrennt ist. Durch die Bewegung des Trennelements in seine zweite Position wird die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem leitfähigen Verbindungselement und der zweiten Elektrode des Überspannungsableiters getrennt, wobei ein beim Öffnen der Trennstelle evtl. entstehender Lichtbogen durch das in die Trennstelle einfahrende isolierende Trennelement gelöscht wird.
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Aus der
DE 20 2014 103 262 U1 ist ein Überspannungsschutzelement mit einem elektrisch leitfähigen Verbindungselement und einem verschiebbar am Gehäuse angeordneten isolierenden Trennelement bekannt, bei dem im Normalzustand das Trennelement durch eine thermische Verbindung zwischen dem Ende des Verbindungselements und einer Elektrode eines Varistors entgegen der Federkraft eines separaten Federelements in seiner ersten Position gehalten wird. Bei einer unzulässigen Erwärmung des Varistors wird das Trennelement durch die Kraft des Federelements aus seiner ersten Position in eine zweite Position verbracht.
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Aus der
DE 10 2009 004 703 A1 ist ein Überspannungsschutzelement mit einem elektrisch leitfähigen Verbindunsgelement und einem Trennelement bekannt, das eine thermische Trennstelle zwischen einem Kontakt und dem Verbindungselement aufweist. Beim Auftrennen der thermischen Verbindung kommt es zur Bildung eines Lichtbogens zwischen den Elementen der Trennstelle, der dann verlischt, wenn das leitfähige Verbindunsgelement einen Kurzschlusskontakt erreicht.
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Die Druckschrift
DE 10 2009 036 125 A1 offenbart ebenfalls ein Überspannungsschutzelement mit einem elektrisch leitfähigen Verbindungselement und einem isolierenden Trennelement auf. Das elektrisch leitfähige Verbindungselement und das Trennelement sind fest miteinander verbunden. Beim Auftrennen einer thermischen Trennstelle wird das Verbindungselement durch ein separates Federsystem aus seiner ersten Position in seine zweite Position verbracht.
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Die bekannten Überspannungsschutzelemente sind in der Regel als „Schutzstecker“ ausgebildet, die zusammen mit einem Geräteunterteil ein Überspannungsschutzgerät bilden. Zur Installation eines derartigen Überspannungsschutzgeräts, welches einzelne Strompfade bzw. Leitungen eines Niederspannungsnetzes schützen soll, sind bei den bekannten Überspannungsschutzgeräten am Geräteunterteil entsprechende Anschlussklemmen für die einzelnen Leiter L1, L2, L3 sowie den Neutralleiter N und den Erdleiter PE vorgesehen. Zur einfachen mechanischen und elektrischen Kontaktierung des Geräteunterteils mit dem jeweiligen als Stecker ausgebildeten Überspannungsschutzelement sind bei dem Überspannungsschutzelement die Anschlusskontakte als Steckerstifte ausgebildet, zu denen im Geräteunterteil korrespondierende, mit den Anschlussklemmen verbundene Steckerbuchsen angeordnet sind, so dass das Überspannungsschutzelement einfach auf das Geräteunterteil aufgesteckt werden kann. Da derartige Überspannungsschutzgeräte häufig auf einer Tragschiene aufgerastet werden, sollen diese und insbesondere auch die Überspannungsschutzelemente möglichst geringe Abmessungen aufweisen. Außerdem sollen die Überspannungsschutzelemente möglichst einfach aufgebaut und damit kostengünstig hergestellt werden können.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs beschriebenes Überspannungsschutzelement zur Verfügung zu stellen, das möglichst einfach aufgebaut ist und damit kostengünstig hergestellt werden kann. Dabei soll auch bei kleinen Abmessungen eine möglichst hohe und dauerhafte Isolationsfestigkeit und Kriechstromfestigkeit gewährleistet sein.
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Diese Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Überspannungsschutzelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das leitfähige Verbindungselement derart mechanisch mit dem isolierenden Trennelement gekoppelt ist, dass das Trennelement durch die Bewegung des Verbindungselements aus der ersten Position in die zweite Position selber auch aus seiner ersten Position in seine zweite Position verbracht wird, wobei das leitfähige Verbindungselement federnd ausgebildet und in seiner ersten Position aus seiner Ruhelage ausgelenkt ist, so dass das Verbindungselement bei aufgetrennter thermischer Verbindung aufgrund seiner Federkraft aus seiner ersten Position in seine zweite Position federt. Dadurch, dass das leitfähige Verbindungselement mit dem isolierenden Trennelement mechanisch gekoppelt ist, führt eine Bewegung des Verbindungselements beim Auftrennen der thermischen Verbindung zu einer Bewegung des isolierenden Trennelements in dessen zweite Position, in der zumindest ein Teil des Trennelements den zweiten Anschluss des überspannungsbegrenzenden Bauelements abdeckt.
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Bei einem Auftrennen der thermischen Verbindung zwischen dem zweiten Ende des leitfähigen Verbindungselements und dem zweiten Ende des überspannungsbegrenzenden Bauelements aufgrund einer unzulässigen Erwärmung des überspannungsbegrenzenden Bauelements wird das leitfähige Verbindungselement durch eine Kraft in seine zweite Position verbracht, in der sein zweites Ende vom zweiten Anschluss des überspannungsbegrenzenden Bauelements beabstandet ist.
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Als überspannungsbegrenzendes Bauelement, das bei einer unzulässigen Erwärmung durch die thermisch auftrennende Verbindung elektrisch abgetrennt wird, kann beispielsweise ein gasgefüllter Überspannungsableiter eingesetzt sein, wie dies auch bei dem Überspannungsschutzelement gemäß der
DE 20 2014 103 262 U1 der Fall ist. Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement jedoch einen Varistor als überspannungsbegrenzendes Bauelement auf, so dass nachfolgend stets von einem Varistor als überspannungsbegrenzendes Bauelement die Rede ist, ohne dass die Erfindung darauf beschränkt sein soll. Die thermisch auftrennende Verbindung zwischen dem zweiten Ende des leitfähigen Verbindungselements und dem zweiten Anschluss des Varistors ist vorzugsweise als Lötverbindung ausgebildet, so dass über eine entsprechende Auswahl des Lots die Grenztemperatur eingestellt werden kann, ab der die thermische Verbindung auftrennt.
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Erfindungsgemäß ist das elektrisch leitfähige Verbindungselement selber federnd ausgebildet, so dass auf die Verwendung eines separaten Federelements verzichtet werden kann. In seiner ersten Position ist das als federnde Trennzunge ausgebildete Verbindungselement dann aus seiner Ruhelage ausgelenkt, so dass das Verbindungselement bei aufgetrennter thermischer Verbindung aufgrund seiner Federkraft selber aus der ersten, ausgelenkten Position in die zweite, entspannte Position zurückfedert.
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Da durch die Kopplung des isolierenden Trennelements mit dem leitfähigen Verbindungselement auch zur Bewegung des Trennelements kein separates Federelement erforderlich ist, kann bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement auf die Verwendung von separaten Federelementen zur Bewegung des leitfähigen Verbindungselements und des isolierenden Trennelements verzichtet werden. Hierdurch vereinfacht sich der Aufbau und insbesondere die Montage des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements deutlich, da ansonsten bei der Montage sowohl das Federelement für das leitfähige Verbindungselement als auch das Federelement für das isolierende Trennelement ausgelenkt werden müssten.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Ende des elektrisch leitfähigen Verbindungselements ortsfest im Gehäuse angeordnet und das zweite Ende des Verbindungselements um eine Achse schwenkbar, wenn die thermische Verbindung zwischen dem zweiten Ende des Verbindungselements und dem zweiten Anschluss des Varistors auftrennt. Handelt es sich bei dem leitfähigen Verbindungselement um eine federnde Trennzunge, so kann einfach das erste Ende der Trennzunge, das mit dem zweiten Anschlusskontakt verbunden ist, im Gehäuse fixiert oder fest mit dem zweiten Anschlusskontakt verbunden, insbesondere verlötet oder verschweißt werden. Im Normalzustand des Überspannungsschutzelements, in dem das zweite Ende des Verbindungselements über die Lötstelle mit dem zweiten Anschluss des Varistors verbunden ist, ist dann das federnde Verbindungselement aus seiner Ruhelage ausgelenkt, so dass es bei aufgetrennter Lötstelle vom zweiten Anschluss des Varistors wegfedert und sich dabei um eine Achse, die im Bereich des ersten Endes liegt, verschwenkt.
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Eingangs ist ausgeführt worden, dass das leitfähige Verbindungselement mit dem isolierenden Trennelement gekoppelt ist. Diese Kopplung kann gemäß einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung dadurch einfach realisiert werden, dass das isolierende Trennelement an dem leitfähigen Verbindungselement mechanisch befestigt, beispielsweise verrastet oder verklebt ist. Alternativ dazu kann das isolierende Trennelement auch mit einem Befestigungsabschnitt auf das leitfähige Verbindungselement aufgesteckt werden, wodurch ebenfalls eine einfache Kopplung von Verbindungselement und Trennelement hergestellt werden kann.
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Wenn gemäß der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung das leitfähige Verbindungselement derart im Gehäuse angeordnet ist, dass sein zweites Ende um eine Achse schwenkbar ist, dann ist vorzugsweise auch das isolierende Trennelement drehbar im Gehäuse angeordnet. Ist dabei das isolierende Trennelement mechanisch starr an dem Verbindungselement befestigt, so führt dies dazu, dass bei einem Verschwenken des zweiten Endes des Verbindungselements das isolierende Trennelement um eine Drehachse gedreht wird, die mit der Schwenkachse des Verbindungselements zusammenfällt. Durch die Schwenkbewegung des Verbindungselements, bei der sich dessen zweites Ende vom zweiten Anschluss des Varistors entfernt, wird das isolierende Trennelement über den zweiten Anschluss des Varistors geschoben bzw. vom Verbindungselement gezogen, wodurch der zweite Anschluss abgedeckt und damit ein beim Auftrennen der elektrischen Verbindung ggf. entstehender Lichtbogen unterbrochen wird.
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Als Alternative zu der zuvor beschriebenen starren Kopplung von leitfähigem Verbindungselement und isolierendem Trennelement kann das Trennelement auch derart mit dem Verbindungselement gekoppelt sein, dass das Trennelement nicht nur seine Position relativ zum zweiten Anschluss des Varistors, sondern zusätzlich auch seine Position relativ zum Verbindungselement verändert. Hierzu ist an dem isolierenden Trennelement vorzugsweise ein Mitnehmer ausgebildet, an dem das elektrisch leitfähige Verbindungselement anliegt, wenn sich das Verbindungselement aus seiner ersten Position in seine zweite Position bewegt. Vorzugsweise ist dabei das isolierende Trennelement selber drehbar im Gehäuse angeordnet, wobei die Drehachse des Trennelements und die Schwenkachse des Verbindungselements nicht zusammenfallen.
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Dabei kann die Drehachse des Trennelements insbesondere derart außermittig angeordnet sein, dass das isolierende Trennelement bei seiner Drehbewegung das leitfähige Verbindungselement in seiner Schwenkbewegung überholt. Hierdurch kann erreicht werden, dass sich das isolierende Trennelement derart zwischen das zweite Ende des Verbindungselements und den zweiten Anschluss des Varistors schiebt, dass sich in der zweiten Position von Verbindungselement und Trennelement der zweite Anschluss des Varistors unterhalb und das zweite Ende des Verbindungselements oberhalb des isolierenden Trennelements befindet. So kann ein beim Trennvorgang entstehender Lichtbogen nicht nur besonders zuverlässig unterbrochen werden, sondern es kann auch eine hohe Kriechstromfestigkeit gewährleistet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das isolierende Trennelement auch linear verschiebbar im Gehäuse angeordnet sein. Ist dabei das leitfähige Verbindungselement derart im Gehäuse angeordnet, dass sein zweites Ende um eine Achse schwenkbar ist, dann kann eine Linearbewegung des Trennelements dadurch erreicht werden, dass im Gehäuse entsprechende Schienen oder Führungen ausgebildet sind. Das isolierende Trennelement und das leitfähige Verbindungselement sind dann nicht starr miteinander gekoppelt. Die lineare Bewegung des Trennelements kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass an dem Trennelement ein Mitnehmer angeordnet ist, an dem das elektrisch leitfähige Verbindungselement anliegt, wenn sich das Verbindungselement aus seiner ersten Position in seine zweite Position bewegt.
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Gemäß einer weiteren alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements ist das isolierende Trennelement über ein Filmscharnier im Gehäuse oder am Varistor befestigt. Das isolierende Trennelement ist dabei vorzugsweise starr mit dem leitfähige Verbindungselement verbunden, beispielsweise mit diesem verrastet, so dass das Trennelement bei Verschwenken des Verbindungselements von diesem mitgenommen wird. Die Bewegung des Verbindungselements führt dann dazu, dass das über das Filmscharnier beweglich im Gehäuse oder am Veristor bzw. an einer den Varistor umgebenden Umhüllung befestigte Trennelement über den zweiten Anschluss des Varistors gezogen wird.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Überspannungsschutzelement eine optische Anzeige des Zustands des Überspannungsschutzelements auf, wobei die optische Zustandsanzeige direkt von einem Abschnitt des isolierenden Trennelements gebildet wird. Hierzu ist an dem Trennelement eine farbige Markierung angeordnet, die je nach Position des isolierenden Trennelements für einen Benutzer sichtbar ist oder nicht. Insbesondere kann hierzu das Überspannungsschutzelement ein haubenförmiges Außengehäuse aufweisen, in dem eine Sichtöffnung ausgebildet ist, die derart bemessen ist, dass je nach Position des isolierenden Trennelements die farbige Markierung durch die Sichtöffnung von außen sichtbar ist oder nicht. Als farbige Markierung kann beispielsweise eine rote Fläche an einem Randbereich des isolierenden Trennelements vorgesehen sein, wobei die rote Markierung dann unterhalb des Sichtfensters angeordnet ist, wenn sich das isolierende Trennelement in seiner zweiten Position befindet. So kann ein Benutzer auf einfache Weise feststellen, ob der Varistor abgetrennt worden ist.
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Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen 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:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines aus dem Stand der Technik bekannten Überspannungsschutzelements im Normalzustand,
- 2 das Überspannungsschutzelement gemäß 1 mit elektrisch abgetrenntem Überspannungsableiter,
- 3 eine Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements, im Normalzustand, von der Seite und im Schnitt,
- 4 eine Prinzipdarstellung des Überspannungsschutzelements gemäß 3, mit aufgetrennter thermischer Trennstelle, von der Seite und im Schnitt,
- 5 eine Prinzipdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements, im Normalzustand, von der Seite und im Schnitt,
- 6 eine Prinzipdarstellung des Überspannungsschutzelements gemäß 5, mit aufgetrennter thermischer Trennstelle, von der Seite und im Schnitt,
- 7 eine vergrößerte Detaildarstellung des Überspannungsschutzelements gemäß 5, im Schnitt, und
- 8 eine Prinzipdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements, im Normalzustand und mit aufgetrennter thermischer Trennstelle.
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Die 1 und 2 zeigen ein aus dem Stand der Technik bekanntes Überspannungsschutzelement 1 mit einem Gehäuse 2, wobei in dem Gehäuse 2 ein - durch das Gehäuse 2 verdecktes überspannungsbegrenzendes Bauelement 3 - angeordnet ist. Das als Schutzstecker ausgebildete Überspannungsschutzelement 1 weist zwei Anschlusskontakte 4, 5 auf, die zum Anschluss des Überspannungsschutzelements 1 an den zu schützenden Strom- oder Signalpfad in korrespondierende Steckerbuchsen eines Geräteunterteils einsteckbar sind.
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Das Überspannungsschutzelement 1 weist ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement 6 und ein verschiebbar am Gehäuse 2 angeordnetes isolierendes Trennelement 7 auf. Durch zwei Federelemente, die jeweils in einer am Gehäuse 2 ausgebildeten Führung 8 angeordnet sind, wird das Trennelement 7 mit einer Kraft beaufschlagt, die das Trennelement 7 parallel zur Seitenfläche des Gehäuses 2 - bei der Ausrichtung gemäß 1 von rechts nach links - aus der ersten Position (1) in die zweite Position (2) verschieben, wenn das Trennelement 7 nicht in der ersten Position gehalten wird.
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Der erste Anschlusskontakt 4 ist dabei mit dem ersten Anschluss 9 des innerhalb des Gehäuses 2 angeordneten überspannungsbegrenzenden Bauelements 3 und der zweite Anschlusskontakt 5 mit dem ersten Ende 10 des leitfähigen Verbindungselements 6 elektrisch leitend verbunden. Im Normalzustand des Überspannungsschutzelements 1 ist das zweite Ende 11 des Verbindungselements 6 über eine Lötstelle 12 als thermisch auftrennende Verbindung mit dem zweiten Anschluss 13 des überspannungsbegrenzenden Bauelements elektrisch leitend verbunden. Durch diese im Normalzustand des Überspannungsschutzelements 1 vorhandene Lötverbindung 12 wird das isolierende Trennelement 7 entgegen der Kraft der Federelemente in seiner ersten Position gemäß 1 gehalten.
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Kommt es zu einer unzulässigen Erwärmung des überspannungsbegrenzenden Bauelements 3, so führt dies zu einem Erweichen der Lötverbindung 12, was dann dazu führt, dass sich das zweite Ende 11 des Verbindungselements 6 vom zweiten Anschluss 13 des überspannungsbegrenzenden Bauelements 3 wegbewegt. Außerdem wird bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Überspannungsschutzelement 1 das isolierende Trennelement 7 durch die Federkraft der Federelemente in seine zweite Position gemäß 2 bewegt. In dieser zweiten Position befindet sich das Trennelement 7 zwischen dem zweiten Ende 11 des Verbindungselements 6 und dem zweiten Anschluss 13 des überspannungsbegrenzenden Bauelements 3, so dass das Überspannungsschutzelement 1 bzw. das überspannungsbegrenzende Bauelement 3 elektrisch abgetrennt ist. Ein beim Öffnen der Trennstelle evtl. entstehender Lichtbogen wird durch das in die Trennstelle einfahrende isolierende Trennelement 7 zuverlässig gelöscht.
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Die 3 und 4 zeigen eine Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements 1, wobei in 3 das Überspannungsschutzelement 1 im Normalzustand und in 4 das Überspannungsschutzelement mit aufgetrennter thermischer Trennstelle dargestellt ist. Die 3a, 4a zeigen dabei jeweils eine Seitenansicht des Überspannungsschutzelements 1 während die 3b, 4b jeweils einen Schnitt durch das Überspannungsschutzelement 1 entlang der Linie B - B zeigen. Bei den vereinfachten Prinzipdarstellungen ist jeweils das Gehäuse weggelassen, damit insbesondere die thermische Trennstelle 12 sowie das Verbindungselement 6 und das isolierende Trennelement 7 besser erkennbar sind.
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Bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement 1 ist als überspannungsbegrenzendes Bauelement ein Varistor 3 vorgesehen, der mit Ausnahme des Bereichs des ersten Anschlusses 9 und des Bereichs des zweiten Anschlusses 13 von einer isolierenden Umhüllung 14 umgeben ist. Im Unterschied zu dem bekannten Überspannungsschutzelement 1 sind bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement 1 keine Federelemente erforderlich, um das isolierende Trennelement 7 aus seiner ersten Position (3) in seine zweite Position (4) zu bewegen. Auf die Verwendung von zusätzlichen Federelementen kann dadurch verzichtet werden, dass das isolierende Trennelement 7 mechanisch mit dem leitfähigen Verbindungselement 6 gekoppelt ist, so dass bei einer Bewegung des Verbindungselements 6 aus dessen ersten Position in dessen zweite Position auch das Trennelement 7 aus seiner ersten Position in seine zweite Position verbracht wird.
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Bei dem in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dazu das isolierende Trennelement 7 mit einem Befestigungsabschnitt 15 mechanisch am leitfähigen Verbindungselement 6 befestigt, insbesondere aufgerastet oder aufgeschoben. Wenn sich bei aufgetrennter Lötverbindung 12 das leitfähige Verbindungselement 6 um seine Achse 16 verschwenkt, entfernt sich das zweite Ende 11 des Verbindungselements 6 vom zweiten Anschluss 13 des Varistors 3, wodurch der Varistor 3 elektrisch abgetrennt wird. Gleichzeitig wird dabei das isolierende Trennelement 7 um seine Drehachse 17 gedreht, die bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 und 4 mit der Schwenkachse 16 zusammenfällt, so dass der Abstand zwischen dem leitfähigen Verbindungselement 6 und dem isolierenden Trennelement 7 unverändert bleibt. Durch das Zurückfedern des federnden Verbindungselements 6 aus seiner ersten Position in seine zweite Position wird auch das isolierende Trennelement 7 aus seiner ersten Position in seine zweite Position verbracht. In der zweiten Position deckt das Trennelement 7 den zweiten Anschluss 13 des Varistors 3 ab, wodurch ein beim Öffnen der Verbindung zwischen dem zweiten Ende 11 des Verbindungselements 6 und dem zweiten Anschluss 13 des Varistors 3 entstehender Lichtbogen unterbrochen wird. Der zweite Anschluss 13 des Varistors 3 ist daher in 4a nur gestrichelt eingezeichnet, da er sich unterhalb des Trennelements 7 befindet und von diesem abgedeckt ist.
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Die 5 und 6 zeigen eine Prinzipdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements 1, bei dem das leitfähige Verbindungselement 6 und das isolierende Trennelement 7 nicht starr miteinander verbunden, sondern beweglich zueinander gekoppelt sind. Hierzu ist am isolierenden Trennelement 7 ein Mitnehmer 18 ausgebildet, an dem das leitfähige Verbindungselement 6 anliegt, wenn sich das Verbindungselement 6 aus seiner ersten Position in seine zweite Position bewegt. Auch hier ist das isolierende Trennelement 7 drehbar im Gehäuse 2 angeordnet, wobei jedoch die Drehachse 17 des Trennelements 7 nicht mit der Schwenkachse 16 des Verbindungselements 6 zusammenfällt. Dies führt dazu, dass das isolierende Trennelement 7 beim Verschwenken des federnden Verbindungselements 6 aus seiner ersten Position (5a) in seine zweite Position (6a) um seine Drehachse 17 gedreht wird. Die Drehachse 17 des Trennelements 7 ist dabei nicht im Zentrum des Trennelements 7 sondern außermittig angeordnet, wobei die Drehachse 17 mechanisch entweder an der isolierenden Umhüllung 14 oder an dem umgebenden Gehäuse fixiert sein kann.
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Wie aus einem Vergleich der 5a und 6a ersichtlich ist, ist der Winkel, um den das isolierende Trennelement 7 gedreht wird, größer als der Winkel, um den das Verbindungselement 6 verschwenkt, so dass das isolierende Trennelement 7 das Verbindungselement 6 überholt und sich zwischen das zweite Ende 11 des Verbindungselements 6 und den zweiten Anschluss 13 des Varistors 3 schiebt. Hierbei wird das zweite Ende 11 des Verbindungselements 6 etwas angehoben, wie aus 6b ersichtlich ist. Der zweite Anschluss 13 des Varistors 3 wird somit auch hier im aufgetrennten Zustand der Lötverbindung 12 von einem Teil des Trennelements 7 abgedeckt. Zusätzlich ist das isolierende Trennelement 7 senkrecht zur Seitenfläche des Varistors 3 zwischen dem zweiten Ende 11 des leitfähigen Verbindungselements 6 und dem zweiten Anschluss 13 des Varistors 3 angeordnet, was die Kriechstromfestigkeit des Überspannungsschutzelements 1 weiter erhöht und einen möglichen Lichtbogen noch sicherer zum Erlöschen bringt.
Aus der vergrößerten Detaildarstellung gemäß 7 ist darüber ersichtlich, dass an einem Randabschnitt 19 des isolierenden Trennelements 7, der im Normalzustand des Überspannungsschutzelements 1 der thermisch auftrennenden Verbindung 12 zugewandt ist, eine Schräge 20 ausgebildet ist. Die Schräge 20 unterstützt dabei das Abtrennen des zweiten Endes 11 des leitfähigen Verbindungselements 6 vom zweiten Anschluss 13 des Varistors 3, wenn die Lötverbindung 12 auftrennt. Außerdem verhindert die Schräge 20 am Trennelement 7 ein Hängenbleiben bzw. Anstoßen des Randabschnitts 19 des isolierenden Trennelements 7 am zweiten Ende 11 des leitfähigen Verbindungselements 6, so dass das gewollte Zurückfedern des Verbindungselements 6 nicht durch das Trennelement 7 behindert wird.
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Bei dem in 8 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements 1, sind das leitfähige Verbindungselement 6 und das isolierende Trennelement 7 über einen am Trennelement 7 angeordneten Befestigungsabschnitt 15 miteinander verbunden. In 8a ist dabei das Überspannungsschutzelement 1 im Normalzustand und in 8b bei aufgetrennter Lötverbindung 12 dargestellt. Wenn sich bei aufgetrennter Lötverbindung 12 das leitfähige Verbindungselement 6 um seine Achse 16 verschwenkt, entfernt sich das zweite Ende 11 des Verbindungselements 6 vom zweiten Anschluss 13 des Varistors 3, so dass der Varistor 3 elektrisch abgetrennt wird. Gleichzeitig wird dabei das isolierende Trennelement 7 mit dem Verbindungselement 6 verschwenkt, so dass das Trennelement 7 in seiner zweiten Position den zweiten Anschluss 13 des Varistors 3 abdeckt. Die bewegliche Anordnung des Trennelements 7 ist bei diesem Ausführungsbeispiel dadurch realisiert, dass das Trennelement 7 über ein flexibles Filmscharnier 21 an einem auf der Umhüllung 14 des Varistors 3 ausgebildeten Zapfen 22 befestigt ist. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, dass die Umhüllung 14 mit dem Zapfen 22, dem Filmscharnier 21 und dem isolierenden Trennelemt 7 als ein Kunststoffspritzteil hergestellt werden kann.
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Zur optischen Anzeige des Zustands des Überspannungsschutzelements 1 kann das isolierende Trennelement 7 eine farbige Markierung 23 aufweisen, die nur dann durch ein Sichtfenster in einem Außengehäuse des Überspannungsschutzelements 1 von außen sichtbar ist, wenn sich das isolierende Trennelement 7 in seiner zweiten Position befindet, d.h. wenn die Lötverbindung 12 aufgetrennt und der Varistor 3 elektrisch abgetrennt ist.
