DE102018116208A1

DE102018116208A1 - Surge protection device

Info

Publication number: DE102018116208A1
Application number: DE102018116208.1A
Authority: DE
Inventors: Steffen Pförtner; Stephan Seggebruch
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2018-07-04
Filing date: 2018-07-04
Publication date: 2020-01-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzgerät (1), mit einem Gehäuse (2), mit elektrischen Bauteilen (3) und mit einer Signalisierungseinheit (4) zur Signalisierung eines Überschreitens einer Grenztemperatur wenigstens eines elektrischen Bauteils (3), wobei die Signalisierungseinheit (4) zur Signalisierung des Überschreitens der Grenztemperatur des wenigstens einen Bauteils (3) einen Bereich (5) mit thermochromen Eigenschaften aufweist.
Die Aufgabe, ein Überspannungsschutzgerät (1) anzugeben, das auf einfache Art und Weise einen Rückschluss auf ein erhitztes Bauteil (3) in dem Überspannungsschutzgerät (1) ermöglicht, ist dadurch gelöst, dass die Signalisierungseinheit (4) wenigstens eine optische Markierung (6) zur Darstellung des wenigstens einen elektrischen Bauteils (3) aufweist und die optische Markierung im Bereich (5) mit thermochromen Eigenschaften angeordnet ist.

The invention relates to a surge protection device (1) with a housing (2), with electrical components (3) and with a signaling unit (4) for signaling that a limit temperature of at least one electrical component (3) has been exceeded, the signaling unit (4) for Signaling that the limit temperature of the at least one component (3) has been exceeded has a region (5) with thermochromic properties.
The task of specifying an overvoltage protection device (1) that enables a conclusion to be drawn about a heated component (3) in the overvoltage protection device (1) is achieved in that the signaling unit (4) has at least one optical marking (6) for displaying the at least one electrical component (3) and the optical marking is arranged in the region (5) with thermochromic properties.

Description

Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzgerät, mit einem Gehäuse, mit elektrischen Bauteilen und mit einer Signalisierungseinheit zur Signalisierung eines Überschreitens einer Grenztemperatur wenigstens eines elektrischen Bauteils, wobei die Signalisierungseinheit zur Signalisierung des Überschreitens der Grenztemperatur des wenigstens einen elektrischen Bauteils einen Bereich mit thermochromen Eigenschaften aufweist.The invention relates to an overvoltage protection device with a housing, with electrical components and with a signaling unit for signaling that a limit temperature of at least one electrical component has been exceeded, the signaling unit for signaling that the limit temperature of the at least one electrical component has been exceeded having an area with thermochromic properties.

Unter thermochromen Eigenschaften ist die Eigenschaft eines Materials zu verstehen, bei einer Temperaturänderung seine Farbe zu ändern. Die Farbänderung ist in der Regel auf eine Änderung der Molekül- oder Kristallstruktur des Materials zurückzuführen. Für die vorliegende Erfindung sind solche Materialien von besonderer Bedeutung, bei denen der Vorgang irreversibel ist, die also die Farbe dauerhaft verändern und sich nicht in einen Ursprungszustand zurück ändern.Thermochromic properties mean the property of a material to change its color when the temperature changes. The color change is usually due to a change in the molecular or crystal structure of the material. Of particular importance for the present invention are those materials in which the process is irreversible, that is to say which change the color permanently and do not change back to their original state.

Überspannungsschutzgeräte dienen zum Schutz von elektrischen Geräten oder Leitungen vor Überspannungen, die beispielsweise durch Blitzeinschläge oder Defekte in technischen Anlagen verursacht werden können. Hierzu weisen die Überspannungsschutzgeräte wenigstens ein spannungsbegrenzendes oder ein spannungsschaltendes Bauteil, beispielsweise einen Varistor oder einen Gasableiter, auf. Wenn hier von „elektrischen Bauteilen“ die Rede ist, dann sind damit alle elektrisch funktionalen Bauteile gemeint, auch Bauteile auf Halbleiterbasis. Insoweit kann ein elektrisches Bauteil zum Beispiel ein ohmscher Widerstand, eine Diode, eine Suppressordiode, ein Varistor oder auch ein Gasableiter sein.Surge protective devices are used to protect electrical devices or lines from overvoltages that can be caused, for example, by lightning strikes or defects in technical systems. For this purpose, the surge protective devices have at least one voltage-limiting or voltage-switching component, for example a varistor or a gas arrester. When we speak of “electrical components”, we mean all electrically functional components, including components based on semiconductors. To this extent, an electrical component can be, for example, an ohmic resistor, a diode, a suppressor diode, a varistor or a gas arrester.

Bei einer Überlastung des Überspannungsschutzgerätes kommt es zu einer Erwärmung des spannungsbegrenzenden oder spannungsschaltenden Bauteils, insbesondere wenn die Überlastung von längerer Dauer ist. Erwärmt sich das Bauteil über eine vorgegebene Grenztemperatur hinaus, kann es zu einer dauerhaften Schädigung des Überspannungsschutzgerätes kommen, insbesondere kann das Überspannungsschutzgerät in Brand geraten.If the overvoltage protection device is overloaded, the voltage-limiting or voltage-switching component heats up, especially if the overload is of longer duration. If the component heats up above a predetermined limit temperature, the surge protection device can be permanently damaged, in particular the surge protection device can catch fire.

Um eine zuverlässige Funktionsweise des Überspannungsschutzgerätes gewährleisten zu können und um zu vermeiden, dass es zu einem Entzünden des Überspannungsschutzgerätes durch Überhitzen kommt, muss das geschädigte Gerät ausgetauscht werden. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn für den Benutzer erkennbar ist, bzw. dem Benutzer signalisiert wird, dass es zu einer Erwärmung über die vorgegebene Grenztemperatur hinaus gekommen ist.In order to be able to guarantee reliable functioning of the surge protection device and to prevent the surge protection device from igniting due to overheating, the damaged device must be replaced. For this purpose, it is advantageous if the user can see, or is signaled to the user, that heating has occurred beyond the predetermined limit temperature.

Aus der DE 20 2014 103 262 U1 ist Überspannungsschutzgerät bekannt, bei dem es beim Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur des spannungsbegrenzenden oder spannungsschaltenden Bauteils zu einer Unterbrechung des Strompfades kommt, nämlich dadurch, dass ein Verbindungselement über eine thermisch auftrennbare Verbindung in den Strompfad integriert ist und die thermisch auftrennbare Verbindung bei der Grenztemperatur auftrennt. Das Verbindungselement ist mit seinem ersten Ende mit einem Anschlusskontakt des Überspannungsschutzgerätes verbunden und im Normalzustand mit seinem zweiten Ende über die thermisch auftrennbare Verbindung mit einer Elektrode des Überspannungsschutzgerätes verbunden. Nach dem Trennvorgang fährt ein isolierendes Trennelement zwischen das zweite Ende des Verbindungselementes und die zweite Elektrode, wobei das isolierende Trennelement mit einer optischen Zustandsanzeige verbunden ist, sodass das Auftrennen signalisiert wird.From the DE 20 2014 103 262 U1 Surge protection device is known in which the current path is interrupted when a predetermined limit temperature of the voltage-limiting or voltage-switching component is exceeded, namely in that a connecting element is integrated into the current path via a thermally separable connection and the thermally separable connection is separated at the limit temperature. The connecting element is connected at its first end to a connection contact of the overvoltage protection device and, in the normal state, is connected at its second end to an electrode of the overvoltage protection device via the thermally separable connection. After the separation process, an insulating separating element moves between the second end of the connecting element and the second electrode, the insulating separating element being connected to an optical status indicator, so that the separation is signaled.

Aus dem Stand der Technik ist auch bekannt, die Signalisierung des Überschreitens einer Grenztemperatur eines Bauteils mit Hilfe von thermochromen Bereichen in dem Gehäuse zu realisieren. Kommt es zu einer Überschreitung der Grenztemperatur, wird der thermochrome Bereich derart stark erwärmt, dass es zu einer Verfärbung des Bereiches kommt.It is also known from the prior art to signal the exceeding of a limit temperature of a component using thermochromic areas in the housing. If the limit temperature is exceeded, the thermochromic area is heated to such an extent that the area becomes discolored.

Nachteilig am Stand der Technik ist, dass für den Benutzer ein Rückschluss auf den Fehlerfall, insbesondere auf die Ursache des Fehlerfalls nicht möglich ist.A disadvantage of the prior art is that it is not possible for the user to draw any conclusions about the fault, in particular the cause of the fault.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Überspannungsschutzgerät anzugeben, das auf einfache Art und Weise einen Rückschluss auf den Fehlerfall ermöglicht.The invention is therefore based on the object of specifying an overvoltage protection device which enables a conclusion to be drawn about the fault in a simple manner.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, ist also dadurch gelöst, dass die Signalisierungseinheit wenigstens eine optische Markierung zur Darstellung des wenigstens einen elektrischen Bauteils aufweist und dass der Bereich mit thermochromen Eigenschaften im Bereich der optischen Markierung angeordnet ist.The object is achieved according to the invention with the features of patent claim 1, that is to say it is achieved in that the signaling unit has at least one optical marking for representing the at least one electrical component and that the region with thermochromic properties is arranged in the region of the optical marking.

Dadurch, dass die optische Markierung im Bereich mit den thermochromen Eigenschaften angeordnet ist, kommt es im Überlastungsfall des Bauteils zu einer Verfärbung im Bereich der optischen Markierung, sodass durch die optische Markierung erkennbar ist, welches Bauteil seine Grenztemperatur überschritten hat.The fact that the optical marking is arranged in the area with the thermochromic properties leads to discoloration in the area of the optical marking when the component is overloaded, so that the optical marking shows which component has exceeded its limit temperature.

Wenn es heißt, dass die optische Markierung in dem Bereich mit den thermochromen Eigenschaften angeordnet ist, dann ist damit gemeint, dass die optische Markierung und der Bereich mit den thermochromen Eigenschaften zumindest teilweise flächendeckend sind oder in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind. Der Bereich mit den thermochromen Eigenschaften kann also beispielsweise die gesamte optische Markierung unterlegen, der Bereich mit den thermochromen Eigenschaften kann jedoch beispielsweise auch kleiner als die optische Markierung selbst sein und in der optischen Markierung angeordnet sein. Ebenfalls kann der Bereich mit thermochromen Eigenschaften in unmittelbarer Nähe zu der optischen Markierung, insbesondere also neben der optischen Markierung angeordnet sein. Wichtig ist, dass eine Verfärbung des thermochromen Bereiches einer optischen Markierung eindeutig zugeordnet werden kann.When it is said that the optical marking is located in the area with the thermochromic properties, it means that the optical marking and the area with the thermochromic properties are at least partially area-wide or are arranged in close proximity to one another. The area with the thermochromic properties can therefore, for example, underlay the entire optical marking, but the area with the thermochromic properties can, for example, also be smaller than the optical marking itself and be arranged in the optical marking. The area with thermochromic properties can also be arranged in the immediate vicinity of the optical marking, in particular thus next to the optical marking. It is important that a discoloration of the thermochromic area can be clearly assigned to an optical marking.

Sind mehrere Bauteile in dem Überspannungsschutzgerät angeordnet, bei denen ein Überschreiten der jeweiligen Grenztemperatur des jeweiligen Bauteils signalisiert werden soll, so weist die Signalisierungseinheit vorzugsweise für jedes Bauteil eine eigene optische Markierung auf. Jede optische Markierung liegt dann in einem Bereich der Signalisierungseinheit mit thermochromen Eigenschaften. Alternativ kann mehreren gleichartigen und/oder räumlich benachbart zueinander angeordneten Bauteilen auch eine gemeinsame optische Markierung zugeordnet sein.If several components are arranged in the overvoltage protection device, in which an exceeding of the respective limit temperature of the respective component is to be signaled, the signaling unit preferably has its own optical marking for each component. Each optical marking then lies in an area of the signaling unit with thermochromic properties. Alternatively, a common optical marking can also be assigned to several components of the same type and / or spatially adjacent to one another.

Die optische Markierung ist in einer bevorzugten Ausgestaltung durch das Schaltzeichen des elektrischen Bauteils realisiert, das auf die Signalisierungseinheit aufgebracht ist. Bei mehreren zu überwachenden Bauteilen sind dann mehrere Schaltzeichen auf die Signalisierungseinheit aufgebracht.In a preferred embodiment, the optical marking is implemented by the circuit symbol of the electrical component which is applied to the signaling unit. If there are several components to be monitored, several circuit symbols are then applied to the signaling unit.

Die Signalisierungseinheit weist in einer Ausgestaltung einen einzigen Bereich mit thermochromen Eigenschaften auf, der sich über eine Mehrzahl optischer Markierungen erstreckt. In einer weiteren Ausgestaltung weist die Signalisierungseinheit mehrere Bereiche mit thermochromen Eigenschaften auf, wobei einzelne Bereiche nur eine einzige optische Markierung aufweisen und/oder eine Mehrzahl optischer Markierungen aufweisen. In einer Ausgestaltung sind die thermochromen Eigenschaften der Bereiche gleich.In one embodiment, the signaling unit has a single area with thermochromic properties, which extends over a plurality of optical markings. In a further embodiment, the signaling unit has a plurality of regions with thermochromic properties, individual regions having only a single optical marking and / or having a plurality of optical markings. In one configuration, the thermochromic properties of the areas are the same.

In einer alternativen Ausführungsform des Überspannungsschutzgerätes weisen einzelne Bereiche unterschiedliche thermochrome Eigenschaften auf. Bevorzugt zeichnen sich die unterschiedlichen Eigenschaften durch unterschiedliche kritische Temperaturen aus, ab denen es zu einer Verfärbung des jeweiligen Bereiches kommt. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, verschiedene Grenztemperaturen verschiedener Bauteile zu signalisieren. Die thermochromen Bereiche können in einer Variante eine unterschiedliche Verfärbung, insbesondere also eine unterschiedliche Farbe einnehmen. In einer weiteren Ausgestaltung zeichnen sich die unterschiedlichen Eigenschaften der thermochromen Bereiche nicht durch unterschiedliche kritische Temperaturen, sondern durch unterschiedliche Verfärbungen, insbesondere also durch unterschiedliche Farben, bei gleicher Grenztemperatur aus. Die verschiedenen Farben sind dann verschiedenen Bauteilen zugeordnet.In an alternative embodiment of the surge protection device, individual areas have different thermochromic properties. The different properties are preferably distinguished by different critical temperatures, from which the respective area becomes discolored. This configuration makes it possible to signal different limit temperatures of different components. In one variant, the thermochromic areas can have a different discoloration, in particular a different color. In a further embodiment, the different properties of the thermochromic areas are not distinguished by different critical temperatures, but by different discolorations, in particular thus by different colors, at the same limit temperature. The different colors are then assigned to different components.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgerätes zeigt die optische Markierung die Position des Bauteils in dem Überspannungsschutzgerät an. Wenn davon die Rede ist, dass die Position des Bauteils in dem Überspannungsschutzgerät angezeigt wird, dann ist damit in einer Ausführungsform gemeint, dass die absolute Position des Bauteils in dem Überspannungsschutzgerät angezeigt wird. Das ist dadurch realisiert, dass das Bauteil in unmittelbarer Nähe zu der optischen Markierung auf der Signalisierungseinheit angeordnet ist. Durch die unmittelbare Nähe des Bauteils zu dem Bereich der Signalisierungseinheit mit thermochromen Eigenschaften kommt es im Überlastungsfall durch direkte Wärmeübertragung von dem Bauteil zum Bereich mit thermochromen Eigenschaften zu einer Verfärbung des Bereichs mit thermochromen Eigenschaften der Signalisierungseinheit. Da die optische Markierung im thermochromen Bereich der Signalisierungseinheit liegt, ist direkt erkennbar, wo sich das überhitzte Bauteil befindet.In a particularly preferred embodiment of the surge protection device according to the invention, the optical marking shows the position of the component in the surge protection device. In one embodiment, when it is said that the position of the component is displayed in the overvoltage protection device, this means that the absolute position of the component is displayed in the overvoltage protection device. This is achieved in that the component is arranged in the immediate vicinity of the optical marking on the signaling unit. Due to the close proximity of the component to the area of the signaling unit with thermochromic properties, in the event of an overload, direct heat transfer from the component to the area with thermochromic properties leads to a discoloration of the area with thermochromic properties of the signaling unit. Since the optical marking is in the thermochromic area of the signaling unit, you can see immediately where the overheated component is located.

In einer alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung wird die relative Position des Bauteils zu anderen in dem Überspannungsschutzgerät angeordneten Bauteilen markiert. Bevorzugt ist jedem Bauteil dann eine optische Markierung zugeordnet, unabhängig davon, ob ein Überhitzen des jeweiligen Bauteils signalisiert werden soll oder nicht. Bei denjenigen Bauteilen, deren Überhitzen signalisiert werden soll, befindet sich die optische Markierung im Bereich mit thermochromen Eigenschaften der Signalisierungseinheit. Auch hier kann vorgesehen sein, dass alle optischen Markierungen in einem Bereich mit thermochromen Eigenschaften liegen, selbst wenn nicht alle Bauteile überwacht werden sollen.In an alternative or additional embodiment, the relative position of the component to other components arranged in the overvoltage protection device is marked. An optical marking is then preferably assigned to each component, irrespective of whether overheating of the respective component is to be signaled or not. For those components whose overheating is to be signaled, the optical marking is located in the area with thermochromic properties of the signaling unit. It can also be provided here that all optical markings are located in an area with thermochromic properties, even if not all components are to be monitored.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass im Falle mehrerer elektrischer Bauteile den elektrischen Bauteilen jeweils eine optische Markierung in Form eines Schaltzeichens zugeordnet ist, die optischen Markierungen also durch Schaltzeichen realisiert sind und die Schaltzeichen zusammen ein Schaltbild darstellen. Damit ergibt sich der weitere Vorteil, dass nicht nur signalisiert wird, welches Bauteil überhitzt ist, sondern auch, wie dieses Bauteil mit anderen Bauteilen verschaltet ist. Die Darstellung des gesamten Schaltbildes auf der Signalisierungseinheit ist auch dann bevorzugt, wenn nur das Überschreiten der Grenztemperatur eines einzigen elektrischen Bauteils überwacht werden soll, das Teil der Schaltung ist.A particularly preferred embodiment is characterized in that in the case of several electrical components, the electrical components are each assigned an optical marking in the form of a circuit symbol, that is to say the optical markings are implemented by circuit symbols and the circuit symbols together represent a circuit diagram. This has the further advantage that not only is it signaled which component has overheated, but also how this component is connected to other components. The entire circuit diagram is then displayed on the signaling unit preferred if only the exceeding of the limit temperature of a single electrical component that is part of the circuit is to be monitored.

Die Signalisierungseinheit selbst ist bei verschiedenen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgerätes unterschiedlich realisiert. In einer Ausgestaltung ist die Signalisierungseinheit durch das Gehäuse selbst oder durch einen Teil oder Teile des Gehäuses ausgebildet. Diese Variante weist den Vorteil auf, dass die Signalisierungseinheit nicht separat gebildet ist, sondern durch das sowieso vorgesehene Gehäuse - oder zumindest einen Teil oder Teile des Gehäuses - gebildet wird. Teile des Gehäuses können auch Teilbereiche des Gehäuses sein.The signaling unit itself is implemented differently in different configurations of the surge protection device according to the invention. In one configuration, the signaling unit is formed by the housing itself or by part or parts of the housing. This variant has the advantage that the signaling unit is not formed separately, but rather is formed by the housing provided anyway - or at least part or parts of the housing. Parts of the housing can also be parts of the housing.

In einer alternativen Ausführungsform ist die Signalisierungseinheit als ein separates Bauteil ausgebildet, das in dem Gehäuse angeordnet ist. In einer ersten Variante ist das Gehäuse dabei zumindest teilweise transparent ausgebildet, sodass die Signalisierungseinheit auch von außerhalb des Gehäuses sichtbar ist. In einer zweiten Variante ist das Gehäuse aus einem nicht transparenten Material gefertigt. Die Signalisierungseinheit ist dann nur durch Öffnen des Gehäuses sichtbar. Diese Ausgestaltung bietet insbesondere für die Hersteller oder die Vertreiber der Überspannungsschutzgeräte Vorteile.In an alternative embodiment, the signaling unit is designed as a separate component which is arranged in the housing. In a first variant, the housing is at least partially transparent, so that the signaling unit is also visible from outside the housing. In a second variant, the housing is made of a non-transparent material. The signaling unit is then only visible by opening the housing. This configuration offers advantages in particular for the manufacturers or distributors of the surge protective devices.

Im Wesentlichen gibt es zwei Fälle, in denen es zu einer übermäßigen Erwärmung der Bauteile in dem Überspannungsschutzgerät kommen kann. Bei den spannungsbegrenzenden oder spannungsschaltenden Bauteilen, wie beispielsweise Varistoren, Supressordioden oder Gasableiter, ist eine Überhitzung aufgrund von Alterungserscheinungen des Bauteils nicht unüblich und „erwartbar“. Wird das Überspannungsschutzgerät jedoch von einem Benutzer falsch betrieben, beispielsweise mit einer die vorgesehene Betriebsspannung übersteigenden Spannung betrieben, kann es zu einer Erwärmung anderer Bauteile als derjenigen, die für den eigentlichen Überspannungsschutz verantwortlich sind, kommen. Dadurch, dass jedem Bauteil eine optische Markierung in einem Bereich thermochromer Eigenschaften zugeordnet ist, sind Rückschlüsse möglich, ob das Überspannungsschutzgerät falsch betrieben worden ist, oder nicht. Ist die Signalisierungseinheit innerhalb des Gehäuses angeordnet, ergibt sich für den Hersteller bzw. Vertreiber die Möglichkeit, die Verfärbung der Signalisierungseinheit auszuwerten und Rückschlüsse darauf zu ziehen, was ursächlich für die Überhitzung ist, insbesondere, ob beispielsweise ein Garantiefall vorliegt oder nicht.There are essentially two cases in which the components in the surge protective device can overheat. In the case of voltage-limiting or voltage-switching components, such as varistors, suppressor diodes or gas discharge tubes, overheating is not uncommon and “expected” due to the aging of the component. However, if the overvoltage protection device is operated incorrectly by a user, for example operated with a voltage exceeding the intended operating voltage, components other than those responsible for the actual overvoltage protection may heat up. Because each component is assigned an optical marking in a range of thermochromic properties, conclusions can be drawn as to whether the surge protective device has been operated incorrectly or not. If the signaling unit is arranged within the housing, the manufacturer or distributor has the opportunity to evaluate the discoloration of the signaling unit and to draw conclusions as to what is causing the overheating, in particular whether, for example, a warranty case exists or not.

Damit der oder die thermochromen Bereiche im Überlastungsfall ihre Farbe verändern, muss die Wärme des Bauteils oder der Bauteile auf die Signalisierungseinheit, nämlich auf die thermochromen Bereiche übertragen werden. Wenn die Bauteile in unmittelbarer Nähe der Signalisierungseinheit angeordnet sind, dann erfolgt die Wärmeübertragung auf einfache Weise über die zwischen den Bauteilen und der Signalisierungseinheit befindliche Luft. Hierbei ist zu beachten, dass die Wärmeleitfähigkeit von Luft sehr gering ist. Dabei ist die Temperatur, bei der der thermochrome Bereich seine farblichen Eigenschaften ändert, auf die gewünschte Grenztemperatur des Bauteils sowie auf die Übertragungseigenschaften der Luft abzustimmen, damit eine zuverlässige Signalisierung gewährleistet ist.In order for the thermochromic area or areas to change color in the event of an overload, the heat of the component or components must be transferred to the signaling unit, namely to the thermochromic areas. If the components are arranged in the immediate vicinity of the signaling unit, the heat is transferred in a simple manner via the air located between the components and the signaling unit. It should be noted here that the thermal conductivity of air is very low. The temperature at which the thermochromic area changes its color properties must be matched to the desired limit temperature of the component and the transmission properties of the air, so that reliable signaling is guaranteed.

Nicht in jedem Fall ist es konstruktiv möglich, oder gewollt, dass sich die Bauteile in unmittelbarer Nähe der thermochromen Bereiche der Signalisierungseinheit befinden. Um dennoch eine zuverlässige Signalisierung des Überlastungsfalls, also eine zuverlässige Wärmeübertragung von Bauteil zu Signalisierungseinheit zu gewährleisten ist eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgerätes dadurch ausgezeichnet, dass wenigstens ein thermisch leitfähiges Verbindungselement zwischen wenigstens einem Bauteil und der Signalisierungseinheit angeordnet ist. Das Verbindungselement dient dabei zur thermischen Überbrückung des Abstandes zwischen dem Bauteil und der Signalisierungseinheit.It is not always possible, or is desired, for the components to be located in the immediate vicinity of the thermochromic areas of the signaling unit. In order to nevertheless ensure reliable signaling of the overload case, that is to say reliable heat transfer from component to signaling unit, a particularly preferred embodiment of the surge protection device according to the invention is characterized in that at least one thermally conductive connecting element is arranged between at least one component and the signaling unit. The connecting element serves to thermally bridge the distance between the component and the signaling unit.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das thermisch leitfähige Verbindungselement durch einen Steg realisiert, insbesondere durch einen metallischen Steg. Bevorzugt bietet sich hier die Verwendung von Kupfer an, da Kupfer eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist. Alternativ dazu ist die Verwendung von Glimmer oder einem thermisch leitfähigen Kunststoff als Material für das thermisch leitfähige Verbindungselement möglich.In a preferred embodiment, the thermally conductive connecting element is realized by a web, in particular by a metallic web. The use of copper is preferred here, since copper has a high thermal conductivity. Alternatively, the use of mica or a thermally conductive plastic as the material for the thermally conductive connecting element is possible.

Soll die Überlastung mehrerer Bauteile signalisiert werden so weist jedes Bauteil ein eigenes thermisch leitfähiges Verbindungselement auf. Die Verbindungselemente können dabei entweder identisch oder unterschiedlich ausgebildet, insbesondere aus dem gleichen oder einem unterschiedlichen Material gefertigt sein und/oder eine unterschiedliche Form aufweisen.If the overload of several components is to be signaled, each component has its own thermally conductive connecting element. The connecting elements can either be identical or different, in particular made of the same or a different material and / or have a different shape.

Die thermochromen Eigenschaften der Bereiche der Signalisierungseinheit können auf unterschiedliche Art und Weise realisiert werden. In einer Ausführungsform weist die Signalisierungseinheit eine Beschichtung auf, wobei die Beschichtung thermochrome Pigmente beinhaltet. Die Beschichtung kann beispielsweise durch Aufdrucken realisiert sein oder dadurch realisiert sein, dass die Signalisierungseinheit in eine Beschichtungsmasse eingetaucht wird.The thermochromic properties of the areas of the signaling unit can be realized in different ways. In one embodiment, the signaling unit has a coating, the coating containing thermochromic pigments. The coating can be implemented, for example, by printing, or can be implemented by immersing the signaling unit in a coating compound.

In einer weiteren Ausgestaltung wird die optische Markierung oder werden die optischen Markierungen durch ein Druckverfahren auf die Signalisierungseinheit aufgebracht. Die thermochromen Pigmente, durch die die thermochromen Eigenschaften realisiert werden, werden dann der Druckfarbe beigemischt, sodass die optische Markierung die thermochromen Eigenschaften aufweist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass bei der Herstellung des Überspannungsschutzgerätes ein Arbeitsschritt eingespart wird, nämlich das Aufbringen der thermochromen Bereiche und der optischen Markierung zwangsläufig in einem einzigen Arbeitsschritt durchgeführt wird. Hierdurch wird eine schnellere und kostengünstigere Herstellung realisiert. In a further embodiment, the optical marking or the optical markings are applied to the signaling unit by a printing process. The thermochromic pigments, through which the thermochromic properties are realized, are then mixed into the printing ink, so that the optical marking has the thermochromic properties. This embodiment has the advantage that one work step is saved in the manufacture of the overvoltage protection device, namely the application of the thermochromic areas and the optical marking is necessarily carried out in a single work step. This results in faster and more cost-effective production.

In einer weiteren Ausgestaltung des Überspannungsschutzgerätes ist die Signalisierungseinheit durch Spritzgießen hergestellt. In dieser Ausgestaltung sind die thermochromen Eigenschaften ebenfalls durch thermochrome Pigmente realisiert, wobei die thermochromen Pigmente der Spritzgussmasse beigemischt sind.In a further embodiment of the surge protection device, the signaling unit is manufactured by injection molding. In this embodiment, the thermochromic properties are also realized by thermochromic pigments, the thermochromic pigments being admixed with the injection molding compound.

Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Überspannungsschutzgerät weiterzubilden und auszugestalten. Dazu wird verwiesen auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und auf die Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen

1a eine erste Ausgestaltung eines Überspannungsschutzgerätes im Normalzustand,
1b das in 1 dargestellte Überspannungsschutzgerät im überlasteten Zustand,
2 eine zweite Ausgestaltung eines Überspannungsschutzgerätes im überlasteten Zustand,
3a eine dritte Ausgestaltung eines Überspannungsschutzgerätes,
3b eine erste Ausgestaltung einer Signalisierungseinheit,
3c eine zweite Ausgestaltung einer Signalisierungseinheit,
4a eine vierte Ausgestaltung eines Überspannungsschutzgerätes und
4b eine fünfte Ausgestaltung eines Überspannungsschutzgerätes.

In detail, there are now a multitude of possibilities for further developing and designing the surge protection device according to the invention. For this purpose, reference is made to the claims subordinate to claim 1 and to the description of preferred exemplary embodiments in conjunction with the drawing. Show in the drawing

1a a first embodiment of a surge protection device in the normal state,
1b this in 1 shown surge protection device in overloaded state,
2 a second embodiment of an overvoltage protection device in the overloaded state,
3a a third embodiment of a surge protection device,
3b a first embodiment of a signaling unit,
3c a second embodiment of a signaling unit,
4a a fourth embodiment of a surge protection device and
4b a fifth embodiment of a surge protection device.

In 1a dargestellt ist eine erste Ausgestaltung eines Überspannungsschutzgerätes 1 im Normalzustand. Die 1b zeigt das gleiche Überspannungsschutzgerät 1, nachdem es zu einer Überhitzung eines Bauteils in dem Überspannungsschutzgerät 1 gekommen ist. Dargestellt ist eine Seitenansicht des Gehäuses 2 des Überspannungsschutzgerätes 1. In dem Gehäuse 2 sind elektrische Bauteile 3 angeordnet, die in den 1a und 1b nicht sichtbar sind. Das Überspannungsschutzgerät 1 weist zudem eine Signalisierungseinheit 4 auf, die zur Signalisierung eines Überschreitens einer Grenztemperatur wenigstens eines Bauteils 3 dient. Die Signalisierungseinheit 4 ist in dem in 1a, 1b dargestellten Ausführungsbeispiel durch das Gehäuse 2 selbst realisiert. Die Signalisierungseinheit 4 weist einen Bereich 5 mit thermochromen Eigenschaften auf, wobei die thermochromen Eigenschaften hier durch thermochrome Pigmente in dem Gehäuse 2 realisiert sind. Der thermochrome Bereich 5 ist in 1a schematisch durch die gestrichelte Linie kenntlich gemacht, da er an sich nicht sichtbar ist, da hier der Normalzustand des Überspannungsschutzgerätes 1 dargestellt ist und keines der Bauteile 3 überhitzt ist. Beim Überschreiten der Grenztemperatur des Bauteils 3 verändern die thermochromen Pigmente ihre Eigenschaften, so dass es zu einer Verfärbung 5' des Bereiches 5 kommt. Diese Verfärbung 5' ist in 1b durch die schraffierte Fläche dargestellt. Die Signalisierungseinheit 4 weist zudem optische Markierungen 6 zur Darstellung der Bauteile 3 auf, wobei die optischen Markierungen 6 durch Schaltsymbole 7 der entsprechenden Bauteile 3 dargestellt sind. Da der Bereich 5 mit thermochromen Eigenschaften im Bereich der optischen Markierungen 6 angeordnet ist, also das Gehäuse 2 im Bereich der optischen Markierungen 6 thermochrome Eigenschaften aufweist, wird nicht nur signalisiert, dass ein Bauteil 3 überhitzt ist, sondern auch, welches der Bauteile 3 überhitzt ist. Im dargestellten Beispiel ist es zu einer Erwärmung eines Gasableiters oberhalb seiner Grenztemperatur gekommen.In 1a a first embodiment of an overvoltage protection device is shown 1 in normal condition. The 1b shows the same surge protector 1 after overheating of a component in the surge protector 1 has come. A side view of the housing is shown 2 of the surge protection device 1 , In the case 2 are electrical components 3 arranged in the 1a and 1b are not visible. The surge protector 1 also has a signaling unit 4 on, for signaling that a limit temperature of at least one component has been exceeded 3 serves. The signaling unit 4 is in the in 1a . 1b illustrated embodiment through the housing 2 realized yourself. The signaling unit 4 has an area 5 with thermochromic properties, the thermochromic properties here by thermochromic pigments in the housing 2 are realized. The thermochromic area 5 is in 1a schematically identified by the dashed line, since it is not visible per se, since here the normal state of the surge protective device 1 is shown and none of the components 3 is overheated. When the component's limit temperature is exceeded 3 the thermochromic pigments change their properties, causing discoloration 5 ' of the area 5 comes. This discoloration 5 ' is in 1b represented by the hatched area. The signaling unit 4 also has optical markings 6 to display the components 3 on, with the optical markings 6 by switching symbols 7 the corresponding components 3 are shown. Because the area 5 with thermochromic properties in the area of optical markings 6 is arranged, so the housing 2 in the field of optical markings 6 has thermochromic properties, it is not only signaled that a component 3 is overheated, but also which of the components 3 is overheated. In the example shown, a gas discharge tube has heated above its limit temperature.

2 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Überspannungsschutzgerätes 1. Wieder ist eine Seitenansicht des Gehäuses 2 gezeigt. Im Gegensatz zu 1 sind nicht nur einzelne Schaltzeichen 7 als optische Markierungen 6 auf das Gehäuse 2 aufgebracht, sondern ein gesamtes Schaltbild 8, sodass nicht nur erkennbar ist, welche Bauteile 3 in dem Gehäuse 2 angeordnet sind, sondern vielmehr auch erkennbar ist, wie die Bauteile 3 miteinander verschaltet sind. Der Übersicht halber sind nicht alle Bezugszeichen der einzelnen optischen Markierungen und Schaltzeichen in der Darstellung angeführt. Der Bereich 5 mit den thermochromen Eigenschaften erstreckt sich über das gesamte Schaltbild 8 und ist nicht extra dargestellt. Im vorliegend dargestellten Fall ist es zu einer Überhitzung eines der Gasableiter gekommen. Der Gasableiter ist in unmittelbarer Nähe der Signalisierungseinheit 4 angeordnet, sodass das Schaltzeichen 7 des Gasableiters nicht nur den Gasableiter selbst darstellt, sondern zudem seine Position in dem Überspannungsschutzgerät 1 markiert. Durch die unzulässige Erwärmung des Gasableiters haben sich die thermochromen Pigmente im Bereich um das Schaltzeichen 7 erwärmt, sodass sich der thermochrome Bereich 5 an der Stelle des Schaltzeichens 7 verfärbt hat. Die Verfärbung 5' ist durch die schraffierte Fläche schematisch dargestellt. Für einen Benutzer ist direkt ersichtlich, welcher Gasableiter überhitzt ist, wo sich dieser Gasableiter befindet und wie er mit den anderen Bauteilen 3 verschaltet ist. 2 shows a further embodiment of the surge protective device 1 , Again is a side view of the case 2 shown. In contrast to 1 are not just individual symbols 7 as optical markings 6 on the housing 2 applied, but an entire circuit diagram 8th , so that it is not only recognizable which components 3 in the housing 2 are arranged, but rather it is also recognizable how the components 3 are interconnected. For the sake of clarity, not all reference symbols of the individual optical markings and switching symbols are shown in the illustration. The area 5 with the thermochromic properties extends across the entire circuit diagram 8th and is not shown separately. In the present case, one of the gas arresters has overheated. The gas arrester is in the immediate vicinity of the signaling unit 4 arranged so that the circuit symbol 7 of the gas arrester not only represents the gas arrester itself, but also its position in the surge protective device 1 marked. Due to the inadmissible heating of the gas discharge tube, the thermochromic pigments are in the area around the circuit symbol 7 warmed up so that the thermochromic area 5 in the place of the circuit symbol 7 discolored. The discoloration 5 ' is shown schematically by the hatched area. A user can immediately see which gas arrester has overheated, where this gas arrester is and how it is with the other components 3 is connected.

3a zeigt eine schematische Darstellung einer Ausgestaltung eines Überspannungsschutzgerätes 1, bei dem die Signalisierungseinheit 4 als separates Bauteil in dem Gehäuse 2 ausgebildet ist. Die Signalisierungseinheit 4 ist hier durch ein Spritzgussverfahren hergestellt. Der Spritzgussmasse sind thermochrome Pigmente beigemengt worden, sodass sich der Bereich 5 mit den thermochromen Eigenschaften über die gesamte Signalisierungseinheit 4 erstreckt. Die elektrischen Bauteile 3 sind auf einer Leiterplatte 9 angeordnet, wobei die Signalisierungseinheit 4 auf der der Leiterplatte 9 abgewandten Seite der elektrischen Bauteile 3 angeordnet ist. Im dargestellten Beispiel ist das Gehäuse 2 aus einem nicht transparenten Material gefertigt, sodass die Signalisierungseinheit 4 nur dann einsehbar ist, wenn das Gehäuse 2 geöffnet ist. Eine Verfärbung der thermochromen Pigmente ist also auch nur bei geöffnetem Gehäuse erkennbar. 3a shows a schematic representation of an embodiment of a surge protection device 1 , where the signaling unit 4 as a separate component in the housing 2 is trained. The signaling unit 4 is manufactured here by an injection molding process. Thermochromic pigments have been added to the injection molding compound, so that the area 5 with the thermochromic properties over the entire signaling unit 4 extends. The electrical components 3 are on a circuit board 9 arranged, the signaling unit 4 on the circuit board 9 opposite side of the electrical components 3 is arranged. In the example shown, the housing is 2 made of a non-transparent material so that the signaling unit 4 is only visible when the housing 2 is open. A discoloration of the thermochromic pigments can therefore only be seen when the housing is open.

In den 3b und 3c sind verschiedene Ausgestaltungen der als separates Bauteil realisierten Signalisierungseinheit 4 dargestellt. Bei der in 3b dargestellten Signalisierungseinheit 4 ist ein gesamtes Schaltbild 8 auf die Signalisierungseinheit 4 aufgedruckt. Gezeigt ist der gleiche Fall wie in 2, nämlich der Fall, dass einer der Gasableiter überhitzt ist und der Bereich 5 im Bereich des Schaltzeichens 7 des Gasableiters eine Verfärbung 5' aufzeigt.In the 3b and 3c are different configurations of the signaling unit implemented as a separate component 4 shown. At the in 3b shown signaling unit 4 is an entire circuit diagram 8th on the signaling unit 4 printed. The same case is shown as in 2 , namely the case that one of the gas discharge tubes is overheated and the area 5 in the area of the circuit symbol 7 discolouration of the gas discharge tube 5 ' shows.

In 3c hingegen sind nur einzelne Schaltzeichen 7 der Bauteile 3 als optische Markierungen 6 auf der Signalisierungseinheit 4 aufgebracht. Dargestellt sind zudem zwei Bereiche 5 mit thermochromen Eigenschaften, wobei der erste Bereich im Bereich des Schaltzeichens 7 des Gasableiters angeordnet ist und der zweite Bereich im Bereich des Schaltzeichens einer Suppressordiode angeordnet ist. Die beiden Bereiche 5 weisen unterschiedliche thermochrome Eigenschaften auf, was durch die verschiedenen Schraffuren angedeutet ist. Die verschiedenen Eigenschaften äußern sich sowohl in einer unterschiedlichen Farbe, als auch in einer unterschiedlichen kritischen Temperatur, ab der es zu einer Verfärbung kommt.In 3c on the other hand, are only individual symbols 7 of the components 3 as optical markings 6 on the signaling unit 4 applied. Two areas are also shown 5 with thermochromic properties, the first area in the area of the circuit symbol 7 of the gas arrester is arranged and the second region is arranged in the region of the circuit symbol of a suppressor diode. The two areas 5 have different thermochromic properties, which is indicated by the different hatching. The different properties are expressed both in a different color and in a different critical temperature at which discoloration occurs.

4a zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausgestaltung eines Überspannungsschutzgerätes 1. In der dargestellten Ausgestaltung ist die Signalisierungseinheit 4 durch das Gehäuse 2 realisiert. Die Ausgestaltung unterscheidet sich von der in 1a und 1b dargestellten Ausgestaltung dadurch, dass zwischen den elektrischen Bauteilen 3 und der Signalisierungseinheit 4, bzw. den thermochromen Bereichen 5 der Signalisierungseinheit 4 thermisch leitfähige Verbindungselemente 10 angeordnet sind. Die thermisch leitfähigen Verbindungselemente 10 sind in der dargestellten Ausgestaltung durch Stege 11 aus Metall, nämlich aus Kupfer gebildet. Die Stege 11 dienen zur Übertragung der Wärme der Bauteile 3 an die Signalisierungseinheit 4, bzw. die thermochromen Bereiche 5 der Signalisierungseinheit 4. Durch diese Ausgestaltung kann eine verlässliche Funktionsweise gewährleistet werden, auch dann, wenn die Bauteile 3 nicht in unmittelbarer Nähe der Signalisierungseinheit 4, insbesondere in der Nähe der thermochromen Bereiche 5 der Signalisierungseinheit 4 angeordnet sind, so dass eine Übertragung der Wärme nur über die Luft nicht ausreichend wäre. 4a shows a schematic representation of a further embodiment of a surge protection device 1 , In the embodiment shown is the signaling unit 4 through the housing 2 realized. The design differs from that in 1a and 1b illustrated embodiment in that between the electrical components 3 and the signaling unit 4 , or the thermochromic areas 5 the signaling unit 4 thermally conductive connecting elements 10 are arranged. The thermally conductive connection elements 10 are in the design shown by webs 11 made of metal, namely copper. The bridges 11 serve to transfer the heat of the components 3 to the signaling unit 4 , or the thermochromic areas 5 the signaling unit 4 , This configuration ensures reliable operation, even if the components 3 not in the immediate vicinity of the signaling unit 4 , especially near the thermochromic areas 5 the signaling unit 4 are arranged so that a transfer of heat via the air would not be sufficient.

Eine weitere Ausgestaltung des Überspannungsschutzgerätes 1 ist in 4b dargestellt. Hier ist die Signalisierungseinheit 4 wieder als separates, im Gehäuse 2 angeordnetes Bauteil ausgestaltet. Der Bereich 5 mit thermochromen Eigenschaften ist durch eine Beschichtung 12 realisiert, die auf die Signalisierungseinheit 4 aufgebracht ist. Zwischen den Bauteilen 3 und der Signalisierungseinheit 4 sind wiederum thermisch leitfähige Verbindungselemente 10 angeordnet, die zur Wärmeübertragung dienen. Die thermisch leitfähigen Verbindungselemente sind hier durch Stege 11 aus Glimmer realisiert. Die Realisierung einer Beschichtung 12, die thermochrome Eigenschaften aufweist, hat den Vorteil, dass sie auf einfache Art und Weise hergestellt werden kann und dass sie insbesondere nachträglich auf die Signalisierungseinheit 4 aufgebracht werden kann. Hierdurch ist es möglich, auch thermochrome Pigmente mit geringer kritischer Temperatur auszuwählen, da die Beschichtung nicht notwendigerweise stark erwärmt werden muss, um sie auftragen zu können.Another embodiment of the surge protection device 1 is in 4b shown. Here is the signaling unit 4 again as a separate one, in the housing 2 arranged component designed. The area 5 with thermochromic properties is through a coating 12 realized on the signaling unit 4 is applied. Between the components 3 and the signaling unit 4 are in turn thermally conductive connection elements 10 arranged, which are used for heat transfer. The thermally conductive connection elements are here by webs 11 made of mica. The realization of a coating 12 , which has thermochromic properties, has the advantage that it can be produced in a simple manner and that it can, in particular, be retrofitted to the signaling unit 4 can be applied. This makes it possible to also select thermochromic pigments with a low critical temperature, since the coating does not necessarily have to be heated strongly in order to be able to apply it.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: ÜberspannungsschutzelementSnubber
22: Gehäusecasing
33: elektrisches Bauteilelectrical component
44: Signalisierungseinheitsignaling unit
55: Bereich mit thermochromen EigenschaftenArea with thermochromic properties
5'5 ': Verfärbungdiscoloration
66: optische Markierungoptical marking
77: SchaltzeichenContact sequence
88th: Schaltbildcircuit diagram
99: Leiterplattecircuit board
10 10: thermisch leitfähiges Verbindungselementthermally conductive connecting element
1111: Stegweb
1212: thermochrome Beschichtungthermochromic coating

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 202014103262 U1 [0006]

Claims

Surge protection device (1), with a housing (2), with electrical components (3) and with a signaling unit (4) for signaling that a limit temperature of at least one electrical component (3) has been exceeded, the signaling unit (4) for signaling that the limit has been exceeded Limit temperature of the at least one component (3) has at least one area (5) with thermochromic properties, characterized in that the signaling unit (4) has at least one optical marking (6) for displaying the at least one electrical component (3) that the optical marking (6) is arranged in the area (5) with thermochromic properties.

Surge protection device (1) after Claim 1 , characterized in that the optical marking (6) indicates the positions of the electrical component (3) in the overvoltage protection device (1).

Surge protection device (1) after Claim 1 or 2 , characterized in that the optical marking (6) is implemented in the form of a circuit symbol (7) of the at least one electrical component (3) of the overvoltage protection device (1).

Surge protection device (1) after Claim 3 , characterized in that in the case of several electrical components (3) the electrical components (3) are each assigned an optical marking (6) in the form of a circuit symbol (7) and the circuit symbols (7) together represent a circuit diagram (8).

Surge protection device (1) according to one of the Claims 1 to 4 , characterized in that the signaling unit (4) is formed by the housing (2) or by part or parts of the housing (2).

Surge protection device (1) according to one of the Claims 1 to 4 , characterized in that the signaling unit (4) is designed as a separate component arranged in the housing (2).

Surge protection device (1) according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that at least one thermally conductive connecting element (10) is arranged between the at least one electrical component (3) and the area (5) with thermochromic properties of the signaling unit (4).

Surge protection device (1) after Claim 7 , characterized in that the conductive connecting element (10) is realized by a web (11), in particular by a metallic web or by a web made of mica.

Surge protection device (1) according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the thermochromic properties of the area (5) of the signaling unit (4) are realized by a coating (11) of the signaling unit (4) with thermochromic pigments.

Surge protection device (1) after Claim 9 , characterized in that the optical marking (6) is applied to the signaling unit (4) by a printing process and that the thermochromic pigments are added to the printing ink.

Surge protection device (1) according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the signaling unit (4) is produced by injection molding, that the thermochromic properties of the area (5) of the signaling unit (4) are realized by thermochromic pigments and that the thermochromic pigments are mixed into the injection molding compound.