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Hintergrund
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In vielen Bereichen der Technik werden elektrische Signale über Draht zu einer Verarbeitungsstation geführt. Typischerweise werden die Drahtverbindungen lösbar gestaltet. So werden z.B. in der Bahntechnik eine Vielzahl von Kabeln von Sensoren und Signalanlagen an bestimmten Schaltpunkten zusammengeführt, um dort verarbeitet zu werden. Dabei werden die Signale über Signalklemmen von einem Außenbereich auf einen Innenbereich zur Verfügung gestellt.
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Für sicherheitsrelevante Anlagen ist es zudem wünschenswert, dass ein Überspannungsschutz bereitgestellt wird. Typischerweise müssen Überspannungsschutzgeräte regelmäßig überprüft werden, ob sie das notwendige Schutzvermögen noch aufweisen.
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Dabei tritt dann häufig das Problem auf, dass der Sicherungsschutz aus den entsprechenden Signalpfaden entnommen werden muss, ohne dass es zu einer Unterbrechung des Signalpfades kommt.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Lösungen bekannt.
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Beispielsweise ist aus der deutschen Patentschrift
DE 10 2014 217 446 B4 bekannt, zwei Signalklemmen mit einer benachbarten Erdungsklemme auszustatten, wobei mittels eines Steckmoduls ein Überspannungsschutz von den Signalklemmen auf die Erdungsklemme bereitgestellt wird.
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Weiterhin ist aus der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2014 218 646 A1 der Anmelderin eine Anordnung von zwei Signalklemmen mit einer dazwischenliegenden Erdungsklemme bekannt. Mittels eines Steckmoduls wird ein Überspannungsschutz von den Signalklemmen auf die Erdungsklemme bereitgestellt.
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Weiterhin ist aus der deutschen Patentanmeldung
DE102014213728 der Anmelderin eine Reihenklemmanordnung bekannt, bei der ein Überspannungsmodul eine Reihenklemme und eine Erdungsklemme überspannt.
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Allen vorgestellten Lösungen ist es jedoch gemein, dass ein hoher Platzbedarf nötig ist. Daher eignen sich die bisherigen Lösungen insbesondere dann nicht, wenn auf engem Raum, z.B. bei einer bestehenden Verkabelung, die bisher ungeschützten Signalpfade um Sicherungslösungen der vorgenannten Art ergänzt werden sollen, da dies in aller Regel eine um ½ höheren Platzbedarf als zuvor bedarf.
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Zudem ist die Lösung kostenintensiv, da eine unterschiedliche Art von Klemmen bereitgestellt werden muss. Weiterhin muss bei der Montage streng auf die genaue Anordnung geachtet werden, da sonst die gewünschte Sicherungsfunktion nicht zur Verfügung gestellt wird.
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Vor diesem Hintergrund wäre es daher wünschenswert eine einfache kostengünstige Lösung anzugeben, die einen oder mehrere Nachteile aus dem Stand der Technik vermeidet.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren angegeben.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
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Figurenliste
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- 1 einen schematischen Schaltplan und eine schematische Anordnung von Ausführungsformen der Erfindung,
- 2 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung,
- 3 einen schematischen Schaltplan und eine schematische Anordnung von einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
- 4 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in einem ersten Zustand,
- 5 eine perspektivische Darstellung der weiteren Ausführungsform der Erfindung aus 4 in einem zweiten Zustand,
- 6 ein Detail von Ausführungsformen der Erfindung,
- 7 ein Detail von anderen Ausführungsformen der Erfindung,
- 8 einen weiteren schematischen Schaltplan und eine weitere schematische Anordnung von Ausführungsformen der Erfindung, und
- 9 einen weiteren schematischen Schaltplan und eine weitere schematische Anordnung von Ausführungsformen der Erfindung.
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Nachfolgend wird die Erfindung eingehender unter Bezugnahme auf die Figur dargestellt werden. Dabei ist anzumerken, dass unterschiedliche Aspekte beschrieben werden, die jeweils einzeln oder in Kombination zum Einsatz kommen können. D.h. jeglicher Aspekt kann mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden soweit nicht explizit als reine Alternative dargestellt.
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Weiterhin wird nachfolgend der Einfachheit halber in aller Regel immer nur auf eine Entität Bezug genommen werden. Soweit nicht explizit vermerkt, kann die Erfindung aber auch jeweils mehrere der betroffenen Entitäten aufweisen. Insofern ist die Verwendung der Wörter „ein“, „eine“ und „eines“ nur als Hinweis darauf zu verstehen, dass in einer einfachen Ausführungsform zumindest eine Entität verwendet wird.
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Soweit nachfolgend Verfahren beschrieben werden, sind die einzelnen Schritte eines Verfahrens in beliebiger Reihenfolge anordenbar und/oder kombinierbar, soweit sich durch den Zusammenhang nicht explizit etwas Abweichendes ergibt. Weiterhin sind die Verfahren - soweit nicht ausdrücklich anderweitig gekennzeichnet - untereinander kombinierbar.
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Angaben mit Zahlenwerten sind in aller Regel nicht als exakte Werte zu verstehen, sondern beinhalten auch eine Toleranz von +/- 1% bis zu +/- 10 %.
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Soweit in dieser Anmeldung Normen, Spezifikationen oder dergleichen benannt werden, werden zumindest immer die am Anmeldetag anwendbaren Normen, Spezifikationen oder dergleichen in Bezug genommen. D.h. wird eine Norm / Spezifikation etc. aktualisiert oder durch einen Nachfolger ersetzt, so ist die Erfindung auch hierauf anwendbar.
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Die Figuren zeigen ein Überspannungsschutzensemble. Das Überspannungsschutzensemble weist zumindest eine erste Signalklemme K1 zur Bereitstellung einer ersten elektrischen Verbindung L1 und eine zweite Signalklemme zur Bereitstellung einer zweiten elektrischen Verbindung L2 auf.
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Weiterhin weist das Überspannungsschutzensemble einen Überspannungsschutzstecker USS auf. Dabei ist die genaue Beschaltung des Überspannungsschutzstecker USS zunächst ohne Belang.
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Die erste Signalklemme K1 und die zweite Signalklemme K2 sind zur unmittelbar benachbarten Montage auf einer Tragschiene T eingerichtet. Die Tragschiene T kann eine geeignet metallisierte oder metallische profilierte (Stahl/Kupfer/Aluminium) Schiene in geeigneter Form, z.B. als Hutschiene oder G-Schiene, sein. Beispielhaft sei auf Tragschienen nach DIN EN 60715 verwiesen.
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Dabei weist zumindest die erste Signalklemme K1 eine Einrichtung E zur elektrischen Kontaktierung der Tragschiene T zur elektrischen Kontaktierung eines Ausgleichspotentials BE, PE, GND auf. Ausgleichspotential kann dabei ein geeignetes allgemeines Bezugspotential Erde BE, eine Personenschutz Erde, ein allgemeiner Masseanschluss GND oder jedes andere geeignete Potential sein.
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Der Überspannungsschutzstecker USS schützt im eingesteckten (zweiten) Zustand - siehe z.B. 5 - die erste elektrische Verbindung L1 und die zweite elektrische Verbindung L2 gegenüber Überspannung.
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Dabei wird im eingesteckten Zustand des Überspannungsschutzsteckers USS eine elektrische Verbindung zur Einrichtung E zur elektrischen Kontaktierung der Tragschiene T zumindest der ersten Signalklemme K1 bereitgestellt.
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D.h., zumindest die erste Signalklemme K1 stellt sowohl eine Verbindung des Signalpfades L1 vom Außenbereich zu einem Innenbereich zur Verfügung als auch einen getrennten Pfad zur Tragschiene T. Der Überspannungsschutzstecker USS stellt erst im eingesteckten Zustand die entsprechende Beschaltung von dem Signalpfad L1 bzw. den Signalpfaden L1 und L2 zur Tragschiene T her. D.h. im nichteingesteckten Zustand - siehe beispielsweise 2 und 4 - ist das Potential der Tragschien T über die Einrichtung E an der Reihenklemme an geeigneter Steckposition zwar vorhanden, aber nicht weiter kontaktiert.
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Durch diese neuartige Ausgestaltung wird somit möglich bei gleichem Platzbedarf auf einer Tragschiene T ein Überspannungsschutz zur Verfügung gestellt.
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In einer Ausführungsform der Erfindung sind die erste Signalklemme K1 und die zweite Signalklemme K2 im Wesentlichen gleichartig ausgeführt. D.h. mit der Bereitstellung von Gleichteilen können die Herstellungs- und Entwicklungskosten gesenkt werden. Zudem ist die Montage einfacher und fehlersicher, da nun nicht nachverfolgt werden muss, welche Klemmenart benachbart zu einer anderen Klemme verbaut wird.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die erste Signalklemme K1 und die zweite Signalklemme K2 ein gemeinsames Gehäuse aufweisen, d.h. integriert sein, wobei die bereitgestellten elektrischen Verbindungen L1, L2 nebeneinander angeordnet sind. Eine solche Lösung kann z.B. dann vorteilhaft sein, wenn ein größerer Kontakt E zur Kontaktierung der Tragschiene T vorteilhaft ist, z.B. zur Ableitung hoher Ströme.
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Ohne Weiteres können sowohl die erste Signalklemme K1 als auch die zweite Signalklemme K2 jeweils ein Trennmesser TM1, TM2 aufweisen. Mit Trennmessern kann ein Signalpfad getrennt werden ohne dass ein mechanisches Lösen der angeschlossenen Signalleitung nötig ist. Ohne Weiteres können Schaltsperren (optional) vorgesehen sein. An einem aufgetrennten Signalpfad können z.B. Strommessungen durchgeführt werden.
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Weiterhin kann an den Signalklemmen gemäß der Erfindung auch eine Beschriftungsmöglichkeit vorgesehen sein.
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Ohne Beschränkung der Allgemeinheit können die Signalpfade an den Signalklemmen in unterschiedlichen Techniken, z.B. in Schraub-, Klemm-, Push-In-Technik oder ähnlichem bereitgestellt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung - siehe 1, 8 und 9 - weist der Überspannungsschutzstecker USS ein oder mehrere Kontaktelemente KE1, KE2 zur Prüfung und/oder Auslesung von Betriebsdaten und/oder Parametrierung auf, wobei das Kontaktelement KE1 / die Kontaktelemente K1 / K2 auch im eingesteckten Zustand räumlich zugänglich sind. D.h. das Überspannungsschutzelement kann auch im eingesteckten Zustand geprüft / ausgelesen / parametrisiert werden und erspart so einen Ausbau.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Überspannungsschutzstecker USS zumindest einen Varistor VAR und/oder eine Supressordiode TVSD und/oder einen Gasableiter GDT und/oder ein spannungsbegrenzendes Element auf. Dabei können unterschiedliche Schaltungen realisiert sein, wobei die dargestellten Schaltungen in 1 eine sogenannte VF-Schaltung (mit optionalem zweiten Anschluss in der zweiten Signalklemme K2 an die Tragschiene T), in 3, 9 eine sogenannten 1x2-Schaltung (mit optionalem zweiten Anschluss in der zweiten Signalklemme K2 an die Tragschiene T) und in 8 eine sogenannte 2er Schaltung auf.
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So ist z.B. in 2 und 6 eine Ausführungsform zu erkennen, die sich für die VF-Schaltung oder die „2er“ Schaltung eignet während in 4, 5 und 7 eine Ausführungsform zu erkennen ist, die sich für eine 1x2 Schaltung eignet.
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Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, welche in 9 dargestellt ist, weist die erste Signalklemme K1 im Signalpfad der ersten elektrischen Verbindung L1 einen geringen elektrischen Widerstand R1 und/oder die zweite Signalklemme K2 im Signalpfad der zweiten elektrischen Verbindung L2 einen geringen elektrischen Widerstand R2 auf. Ein geringer elektrischer Widerstand weist dabei typischerweise weniger als 10 Ohm auf.
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Auch wenn vorstehend der Widerstand R1, R2 als Bestandteil der jeweiligen Signalklemme dargestellt ist, muss dies nicht notwendigerweise so sein. Beispielsweise ist es auch möglich, den Widerstand / die Widerstände im Überspannungsschutzstecker USS zu integrieren. Beispielsweise kann dann vorgesehen sein, dass beim Einstecken des Überspannungsschutzsteckers USS der direkte Signalpfad nach Herstellung der elektrischen Verbindung zum Widerstand erst aufgetrennt wird.
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Die unterschiedlichen Schaltungstypen können dabei für unterschiedliche Anforderungen ausgeprägt sein.
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Ohne Weiteres kann durch eine geeignete Kodierung im Anschlussbereich des Überspannungsschutzsteckers USS und/oder im Anschlussbereich der jeweiligen Signalklemme K1, K2 dafür Sorge getragen werden, dass nur bestimmte Kombinationen möglich sind.
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Wie sich ohne Weiteres aus den Schaltplänen ergibt benötigt ein Überspannungsschutzstecker USS mindestens Anschluss an einen ersten Signalpfad L1 und an den zweiten Signalpfad L2 sowie mindestens einen weiteren Anschluss an das Ausgleichspotential, d.h. an das an zumindest in einer der Signalklemmen K1, K2 zur Verfügung gestellte Potential der Tragschiene T.
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Auch wenn die Erfindung zuvor nur in Bezug auf Zweileiter-System beschrieben wurde ist die Verwendbarkeit der Idee nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann auch mit einem geeignet ausgestalten Überspannungsstecker USS auch ein Überspannungsschutz für Drehstromsysteme zur Verfügung gestellt werden. In diesem Fall können z.B. 3 bzw. 4 gleichartige Signalklemmen verwendet werden, wobei wiederum in mindestens einer der Signalklemmen ein Kontakt zum Ausgleichspotential zur Verfügung gestellt wird.
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Bezugszeichenliste
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- K1
- erste Signalklemme
- L1
- erste elektrische Verbindung
- K2
- zweite Signalklemme
- L2
- zweite elektrische Verbindung
- USS
- Überspannungsschutzstecker
- T
- Tragschiene
- E
- Einrichtung zur elektrischen Kontaktierung der Tragschiene
- BE, PE, GND
- Ausgleichspotential
- TM1, TM2
- Trennmesser
- KE1, KE2
- Kontaktelement
- VAR
- Varistor
- TVSD
- Supressordiode
- GDT
- Gasableiter
- R1, R2
- Widerstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014217446 B4 [0005]
- DE 102014218646 A1 [0006]
- DE 102014213728 [0007]
