-
Die Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzvorrichtung, insbesondere vom Typ 1, Typ 2, Typ 3 oder einer Kombination von Typ 1, 2 und 3, sowie ein modulares Überspannungsschutzsystem, insbesondere vom Typ 1, Typ 2, Typ 3 oder einer Kombination von Typ 1, 2 und 3.
-
Überspannungsschutzvorrichtungen vom Typ 1 dienen zum Schutz des Gebäudeeintritts, z. B. bei Blitzschlägen. Bekannt sind Überspannungsschutzvorrichtungen vom Typ 1, die kompakt ausgeführt sind, d. h. eine Einheit darstellen, die als Ganzes montiert wird bzw. aus einem mehrpoligen Unterteil und mehreren Steckmodulen aufgebaut sind.
-
Überspannungsschutzvorrichtungen vom Typ 2 und Typ 3 sind weiter im Gebäude angeordnet und können ebenfalls kompakt bzw. modular ausgeführt sein.
-
Solche Überspannungsschutzvorrichtungen können mit einer Anzeigevorrichtung, einer sogenannten Sammelanzeige, d. h. einer optischen Anzeige bezüglich des Zustandes der Vorrichtung, sowie einem Fernmeldeschalter versehen sein.
-
Nachteilig bei solchen kompakten Überspannungsschutzvorrichtungen ist jedoch, dass stets die gesamte Einheit ausgetauscht werden muss, sobald ein Defekt, beispielsweise nach einer Überlastung, vorliegt. Des Weiteren sind bekannte Mechanismen zum Auslösen der Sammelanzeige und/oder des Fernmeldeschalters fehleranfällig und weist eine geringe Schlag- und Schockresistenz auf.
-
Bei Überspannungsschutzvorrichtungen aus mehrpoligen Unterteilen und einpoligen Steckmodulen ist in der Regel die Fernmeldeanzeige im Unterteil verbaut und die einzelnen Steckmodule weisen eine Defektanzeige auf.
-
Nachteilig ist hier, dass bei Defekt/Schaden nur das defekte Steckmodul einen Ausfall anzeigt und ausgetauscht wird, obwohl eine Vorschädigung der benachbarten Module nicht ausgeschlossen und deren Austausch auch zu empfehlen ist.
-
Aus der
DE 10 2007 006 617 B3 ist ein Überspannungsschutzelement bekannt, das eine Anzeigevorrichtung aufweist, die mit einem Zahnrad gekoppelt ist, das mit einer Betätigungsstange in dauerhaftem Eingriff steht.
-
Die
DE 38 05 890 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Funktionsüberwachung, bei der eine Sammeldefektanzeige für mehrere Überspannungsableiter gezeigt ist, wobei eine Schubstange verwendet wird.
-
Aus der
DE 10 2017 124 219 A1 ist ein Überspannungsschutzgerät bekannt, das eine Sammeldefektanzeige aufweist, bei der mittels eines beweglichen Verbindungselements eine Fernmeldung des Zustands des Überspannungsschutzgeräts möglich ist.
-
In der
DE 88 02 447 U ist eine Überspannungsschutzvorrichtung mit mehreren Überspannungsableitern beschrieben, die jeweils ein Defektanzeigeelement aufweisen. Über alle Überspannungsableiter hinweg verlaufen zwei elektrische Leiter, die mit einer signalauslösenden Schalteinheit kontaktiert sind. Im Überspannungsfall wird ein Schwenkhebel mittels eines Stellhebels des Defektanzeigeelements um eine Drehachse rotiert, wodurch die elektrischen Leiter mittels eines Überbrückungselements kurzgeschaltet werden.
-
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Überspannungsschutzvorrichtung sowie ein modulares Überspannungsschutzsystem bereitzustellen, das sowohl eine Sammelanzeige und/oder einen Fernmeldeschalter betätigen kann, dabei eine hohe Schlag- und Schockresistenz aufweist und auf beliebig viele Betätigungsvorrichtungen erweiterbar.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine, insbesondere mehrpolige, Überspannungsschutzvorrichtung, beispielsweise vom Typ 1, Typ 2, Typ 3 oder einer Kombination von Typ 1, 2 und 3, mit wenigstens einer, insbesondere elektrothermisch funktionierenden, Abtrennvorrichtung, wenigstens einer Betätigungsvorrichtung, einer Anzeigevorrichtung und einer zwischen zumindest einer ersten Lage und einer zweiten Lage drehbar gelagerten Welle gelöst. Dabei ist die wenigstens eine Betätigungsvorrichtung zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung veränderbar. Zudem sind die Welle, die Anzeigevorrichtung und die Betätigungsvorrichtung derart ausgebildet und die Betätigungsvorrichtung an der wenigstens einen Abtrennvorrichtung in der ersten Stellung derart vorgespannt befestigt, dass die Betätigungsvorrichtung beim Auslösen der Abtrennvorrichtung freigegeben wird und mittels der Welle die Anzeigevorrichtung auslöst, wobei die Anzeigevorrichtung durch die Welle in der ersten Lage in einer unausgelösten Stellung gehalten und in der zweiten Lage freigegeben ist. Die Betätigungsvorrichtung und die Welle bilden demnach den Übertragungsmechanismus, durch den eine mittels der Abtrennvorrichtung induzierte Abtrennung an die Anzeigevorrichtung übertragen werden kann. Die Welle stellt hierbei eine besonders einfache und raumoptimierte Lösung für den Übertragungsmechanismus dar, sodass eine besonders kompakte und einfach herzustellende Überspannungsschutzvorrichtung ermöglicht werden kann. Des Weiteren ist dieser Übertragungsmechanismus extrem stoß- und schockresistent, wodurch eine besonders zuverlässige Überspannungsschutzvorrichtung sichergestellt werden kann und nahezu beliebig viele Abtrennvorrichtungen erfasst werden können.
-
Um eine zuverlässige und sichere Abtrennung zu ermöglichen, kann die wenigstens eine Abtrennvorrichtung eine Funkenstrecke aufweisen und das Gehäuse kann die Funkenstrecke umgeben. Die Funkenstrecke ist zum Beispiel eine Hörnerfunkenstrecke.
-
Abtrennvorrichtungen und Betätigungsvorrichtungen für solche Abtrennvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der
DE 10 2018 116 354 A1 .
-
Insbesondere funktionieren die Betätigungsvorrichtung, die Welle und die Anzeigevorrichtung rein mechanisch, d.h. es erfolgt keine elektrische Betätigung der Betätigungsvorrichtung, der Welle und der Anzeigevorrichtung, wodurch eine einfache und zuverlässige Funktionsanzeige und/oder Fernmeldeanzeige der Überspannungsschutzvorrichtung sichergestellt werden kann. Dementsprechend müssen die Betätigungsvorrichtung, die Welle und/oder die Anzeigevorrichtung keine elektrisch leitenden Materialien umfassen, sodass günstigere und einfacher herzustellende Materialien, wie zum Beispiel Kunststoff, verwendet werden können.
-
Ein Aspekt sieht vor, dass die wenigstens eine Betätigungsvorrichtung beim Auslösen der Abtrennvorrichtung freigegeben wird und sich in die zweite Stellung bewegt, wobei die Welle derart zur wenigstens einen Betätigungsvorrichtung angeordnet ist, dass sich die Welle in einer ersten Lage befindet, wenn sich die wenigstens eine Betätigungsvorrichtung in der ersten Stellung befindet, und dass sich die Welle in einer zweiten Lage befindet, wenn sich die wenigstens eine Betätigungsvorrichtung in der zweiten Stellung befindet. Erfindungsgemäß ist die Anzeigevorrichtung durch die Welle in der ersten Lage in einer arretierten Stellung gehalten und in der zweiten Lage freigegeben. So kann auf einfache Weise bei einer Lageänderung der Welle eine Zustandsänderung der Anzeigevorrichtung bewirkt werden.
-
Beispielsweise ist die Betätigungsvorrichtung und/oder die Anzeigevorrichtung gegen die Welle vorgespannt. Durch die Vorspannung wird eine unmittelbare Betätigung und damit eine kurze Ansprechzeit erreicht.
-
In einer Ausführungsform kann die Überspannungsschutzvorrichtung eine Feder aufweisen, die die Betätigungsvorrichtung und/oder die Anzeigevorrichtung vorspannt.
-
Insbesondere ist die Welle zwischen der ersten Lage und der zweiten Lage drehbar, vorzugsweise um eine Längsachse der Welle. Durch die Drehbewegung kann eine besonders platzsparende und robuste Übertragung zwischen der Betätigungsvorrichtung und der Anzeigevorrichtung gewährleistet werden.
-
Die Befestigung der wenigstens einen Betätigungsvorrichtung an der Abtrennvorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass bei Überschreitung einer vorbestimmten Temperatur an der Betätigungsvorrichtung sich wenigstens die Betätigungsvorrichtung von der Abtrennvorrichtung zumindest teilweise löst und die Betätigungsvorrichtung freigibt. Auf diese Weise ist es möglich, die Hitzeentwicklung der Abtrennvorrichtung zur Freigabe der Betätigungsvorrichtung zu verwenden.
-
In einer Ausführungsform weist die Welle zumindest in Axialrichtung abschnittsweise wenigstens eine Angriffsfläche in Umfangsrichtung auf. An einer Angriffsfläche können die Betätigungsvorrichtung und/oder die Anzeigevorrichtung angreifen, d.h. beispielsweise gegen die Angriffsfläche gespannt sein, oder es können in Axialrichtung mehrere Angriffsflächen vorgesehen sein, wobei eine der Angriffsflächen der Betätigungsvorrichtung und die andere der Angriffsflächen der Anzeigevorrichtung zugordnet ist. Durch die Angriffsflächen bleiben die daran angreifenden Vorrichtungen in ihrer Ausgangsstellung, sodass es zu keiner Auslösung der Anzeigevorrichtung kommt.
-
Insbesondere ist die Welle als Nockenwelle ausgebildet, die mehrere in axialer Richtung beabstandete Nocken aufweist, wobei ein Nocken der zumindest einen Betätigungsvorrichtung und ein anderer Nocken der Anzeigevorrichtung zugeordnet ist. Hierbei weisen die Nocken jeweils eine Angriffsfläche auf. Die Nocken stellen eine einfache und platzsparende Möglichkeit zur Ausbildung der Angriffsflächen dar.
-
Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Betätigungsvorrichtung ein Betätigungselement aufweist, dass in der ersten Stellung der Betätigungsvorrichtung in einer ersten Position ist und dass in der zweiten Stellung der Betätigungsvorrichtung in einer zweiten Position ist. Dabei weist das Betätigungselement einen Betätigungsbereich auf, der dazu ausgebildet und angeordnet ist, zumindest zeitweise zwischen der ersten Position und der zweiten Position des Betätigungselements an der Welle, insbesondere einem der Nocken, zur Drehung der Wellen anzugreifen. Das Betätigungselement dient zur Übertragung der Abtrennung auf die Welle.
-
Insbesondere ist das Betätigungselement drehbar an der Abtrennvorrichtung befestigt, sodass die Übertragung der Abtrennung auf die Welle durch eine Rotation des Betätigungselements aus seiner ersten Position in die zweite Position erfolgt.
-
Beispielsweise ist das Betätigungselement, insbesondere mittels einer Feder, gegen die Welle vorgespannt. Durch die Vorspannung wird eine unmittelbare Betätigung und damit eine kurze Ansprechzeit erreicht.
-
Optional kontaktiert der Betätigungsbereich des Betätigungselements die Welle lediglich in der ersten Position oder lediglich in der zweiten Position, wodurch ein Toleranzbereich, beispielsweise ein Spalt, zwischen dem Betätigungselement und Welle vor bzw. nach der Abtrennung gebildet ist.
-
Alternativ kontaktiert der Betätigungsbereich des Betätigungselements die Welle ständig, d.h. in der ersten Position, in den Zwischenpositionen und in der zweiten Position. Diese Anordnung verhindert ein Spiel zwischen der Welle und dem Betätigungselement.
-
Gemäß einem Aspekt umfasst die Anzeigevorrichtung ein Anzeigeelement, insbesondere einen Anzeigeschieber, und ein Blockierelement, insbesondere einen Blockierschieber, die jeweils zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegbar, insbesondere verschiebbar, sind. Dabei sind das Blockierelement und das Anzeigeelement derart angeordnet, dass das Blockierelement in der ersten Position gegen die Welle, insbesondere einen Nocken der Welle, und das Anzeigeelement gegen das Blockierelement vorgespannt ist. Hierbei entsprechen die erste Position einer arretierten Position und die zweite Position einer ausgelösten Position. Durch diese Anordnung des Anzeigeelements und des Blockierelements zueinander, kann durch eine einfache mechanische Kettenreaktion das Anzeigeelement freigegeben und so eine Abtrennung angezeigt werden.
-
Beispielsweise ist das Anzeigeelement, insbesondere mittels einer Feder, gegen das Blockierelement vorgespannt und/oder ist das Blockierelement, insbesondere mittels einer Feder, gegen die Welle, insbesondere einen Nocken der Welle, vorgespannt. Durch die Vorspannung wird eine unmittelbare Betätigung und damit eine kurze Ansprechzeit erreicht.
-
Das Blockierelement und das Betätigungselement können gegen unterschiedliche Nocken der Welle vorgespannt sein. So ergibt sich eine höhere Variabilität in der Platzierung des Blockierelements und des Betätigungselements zueinander in der Überspannungsschutzvorrichtung.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt weist die Anzeigevorrichtung einen Anzeigebereich, eine im Anzeigebereich feste erste Anzeigefläche, insbesondere mit einer ersten Farbe, und eine bewegliche zweite Anzeigefläche, insbesondere mit einer zur ersten Farbe unterschiedlichen zweiten Farbe, auf. Die zweite Anzeigefläche ist zwischen einer arretierten Position, insbesondere der ersten Position, in der die zweite Anzeigefläche die erste Anzeigefläche überdeckt, und einer ausgelösten Position, insbesondere der zweiten Position, in der die zweite Anzeigefläche versetzt zur ersten Anzeigefläche angeordnet ist, bewegbar. So erfolgt bei der Bewegung der beweglichen zweiten Anzeigefläche aus ihrer arretierten Position, insbesondere ersten Position, in ihre ausgelöste Position, insbesondere zweite Position, eine Änderung, insbesondere ein Farbwechsel, im Anzeigebereich. Auf diese Weise wird eine erfolgte Abtrennung optisch rückgemeldet.
-
Insbesondere ist die zweite Anzeigefläche auf dem Anzeigeelement ausgebildet, wobei das Anzeigeelement in der ersten Position arretiert und durch eine Feder in Richtung der zweiten Position vorgespannt ist und wobei in der zweiten Position die Arretierung des Anzeigeelements durch das Blockierelement gelöst ist. Durch diese Anordnung des Anzeigeelements und des Blockierelements zueinander kann das Anzeigeelement durch eine einfache mechanische Kettenreaktion freigegeben und so eine Abtrennung, insbesondere durch einen Farbwechsel, angezeigt werden.
-
Es kann vorgesehen sein, dass die Rotationsachse der Welle und die Längsachse, insbesondere die Verschiebungsachse des Anzeigeelements parallel zueinander sind. So benötigen die Welle und das Anzeigeelement lateral ihrer Rotations- bzw. Längsachse nur geringen Platz.
-
Insbesondere können die Längsachse, insbesondere die Verschiebungsachse des Blockierelements und/oder die Längsachse des Betätigungselements im Wesentlichen orthogonal zur Rotationsachse der Welle und der Längsachse, insbesondere der Verschiebungsachse des Anzeigeelements sein. Auf diese Weise kann eine einfache und zuverlässige Blockierung der Welle und des Anzeigeelements durch das Betätigungselement bzw. das Blockierelement erzielt werden.
-
Die Rotationsachse der Welle und eine Rotationsachse des Betätigungselements können optional parallel zueinander sein. Dadurch kann unter geringem Bauteilbedarf eine einfache Übertragung zwischen dem Betätigungselement und der Welle ausgebildet werden.
-
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Überspannungsschutzvorrichtung mehrere Abtrennvorrichtungen mit jeweils wenigstens einer Betätigungsvorrichtung aufweist, die dazu eingerichtet sind, die Anzeigevorrichtung unabhängig voneinander mittels der Welle auszulösen. Demnach ist die Welle eine gemeinsame Welle für alle Abtrennvorrichtungen, die den einzelnen Betätigungsvorrichtungen zugeordnet ist. Dabei wird eine Abtrennung durch zumindest eine Abtrennvorrichtung über die Welle in einer logischen ODER-Verknüpfung an die Anzeigevorrichtung übermittelt. Dementsprechend stellt die Anzeigevorrichtung eine Sammelanzeige für alle Abtrennvorrichtungen dar, sodass eine optische Rückmeldung an der Anzeigevorrichtung bereits dann erfolgt, wenn lediglich eine Abtrennvorrichtung eine Abtrennung durchgeführt hat. Durch die Welle können beliebig viele Abtrennvorrichtungen erfasst werden.
-
Beispielsweise sind die Abtrennvorrichtungen in Axialrichtung der Welle beabstandet zueinander angeordnet. Dies stellt eine besonders platzsparende Anordnung der Abtrennvorrichtungen zur Welle dar.
-
Insbesondere ist jeder Betätigungsvorrichtung eine eigene Angriffsfläche, insbesondere ein eigener Nocken der Welle zugeordnet. Auf diese Weise kann eine voneinander unabhängige Betätigung der Welle durch die Abtrennvorrichtungen oder genauer durch die den Abtrennvorrichtungen zugeordneten Betätigungsvorrichtungen erfolgen.
-
Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein modulares Überspannungsschutzsystem mit einem, insbesondere mehrpoligen, Basisteil und einer, insbesondere mehrpoligen, Überspannungsschutzvorrichtung der zuvor genannten Art gelöst, wobei das Basisteil eine Aufnahme für die Überspannungsschutzvorrichtung aufweist. Das Basisteil und die Überspannungsschutzvorrichtung sind demnach zwei separate Bauteile, die zusammen das Überspannungsschutzsystem bilden. Es kann die Überspannungsschutzvorrichtung, insbesondere werkzeugfrei in die Basis eingesetzt und aus der Basis entnommen werden, wodurch die Überspannungsschutzvorrichtung leicht ausgewechselt werden kann, beispielsweise nach einem Blitzeinschlag.
-
Gemäß einem Aspekt weist das Überspannungsschutzsystem einen Schalter auf, der teilweise in die Aufnahme hinein ragt und gegen die Welle, insbesondere einen Nocken der Welle, vorgespannt ist, wenn die Welle in der ersten Lage ist, und der betätigt ist, wenn die Welle in der zweiten Lage ist. Die Betätigungsvorrichtung und die Welle bilden somit neben einem Übertragungsmechanismus zwischen der Abtrennvorrichtung und der Anzeigevorrichtung auch einen Übertragungsmechanismus von der Abtrennvorrichtung zu einem Schalter. Im Allgemeinen treffen die vorherigen Erläuterungen zur Beziehung zwischen der zumindest einen Abtrennvorrichtung, der zumindest einen Betätigungsvorrichtung, der Welle und der Anzeigevorrichtung auch auf die Beziehung zwischen der zumindest einen Abtrennvorrichtung, der zumindest einen Betätigungsvorrichtung, der Welle und dem Schalter zu.
-
Der Schalter kann hierbei beispielsweise ein Fernmeldeschalter sein, der bei seiner Betätigung einen Stromkreis unterbrechen oder schließen kann, um eine Meldung auszulösen. So kann neben der optischen Rückmeldung eine weitere Rückmeldung einer durchgeführten Abtrennung erfolgen.
-
Der Schalter und das Betätigungselement können gegen unterschiedliche Nocken der Welle vorgespannt sein. So ergibt sich eine höhere Variabilität in der Platzierung des Schalters und des Betätigungselements zueinander.
-
Die beschriebenen Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung gelten gleichermaßen für das Überspannungsschutzsystem und umgekehrt.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen modularen Überspannungsschutzsystems mit einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung,
- - 2 einen Innenbereich der Überspannungsschutzvorrichtung des Überspannungsschutzsystems gemäß 1, und
- - 3 eine Detailansicht einzelner Bauteile der Überspannungsschutzvorrichtung gemäß den 1 und 2.
-
In 1 ist ein modulares Überspannungsschutzsystem 10 dargestellt, das ein mehrpoliges Basisteil 12 und eine mehrpolige Überspannungsschutzvorrichtung 14 aufweist.
-
Das Überspannungsschutzsystem 10 ist dahingehend modular, dass die Überspannungsschutzvorrichtung 14 aus dem Basisteil 12 entnommen und ausgewechselt werden kann, beispielsweise nach einem Blitzeinschlag.
-
Das Basisteil 12 weist ein Gehäuse 16 mit Anschlüssen 18 sowie eine Aufnahme 20 auf.
-
In die Aufnahme 20 kann die Überspannungsschutzvorrichtung 14 in eine Einführrichtung R eingesetzt und gehalten werden, wodurch das Überspannungsschutzsystem 10 betriebsbereit ist.
-
Innerhalb des Gehäuses 16 ist ein Fernmeldeschalter 22 (FM-Schalter) vorgesehen.
-
Die Überspannungsschutzvorrichtung 14 weist ein Vorrichtungsgehäuse 24 sowie Kontakte 26 auf, die nicht vom Vorrichtungsgehäuse 24 bedeckt sind. Mittels der Kontakte 26 wird die Überspannungsschutzvorrichtung 14, wenn die Überspannungsschutzvorrichtung 14 in der Aufnahme 20 eingesetzt ist, mit den Anschlüssen 18 des Basisteils 12 elektrisch verbunden.
-
In 2 ist die Überspannungsschutzvorrichtung 14 zur besseren Übersicht ohne das Vorrichtungsgehäuse 24 dargestellt, sodass das Innere der Überspannungsschutzvorrichtung 14 zu sehen ist. Des Weiteren ist der FM-Schalter 22 des Basisteils 12 exemplarisch angedeutet.
-
Der FM-Schalter 22 umfasst einen Mikroschalter 28 mit einem Auslöser 30, der in ein Gebäudeleitsystem, eine Schaltschranksteuerung oder dergleichen integriert werden kann, um den Status des Überspannungsschutzsystems 10 bzw. der Überspannungsschutzvorrichtung 14 anzuzeigen.
-
Die Überspannungsschutzvorrichtung 14 hat einen Rahmen 32, mehrere Abtrennvorrichtungen 34, hier drei Stück, mehrere Betätigungsvorrichtungen 36, die jeweils einer Abtrennvorrichtung 34 zugeordnet sind, eine Welle 38 und eine Anzeigevorrichtung 40.
-
Denkbar ist selbstverständlich auch, dass genau eine, zwei oder mehr als drei Abtrennvorrichtungen 34 vorgesehen sind.
-
Der Rahmen 32 dient insbesondere als Boden der Überspannungsschutzvorrichtung 14, an dem die Kontakte 26, die Abtrennvorrichtungen 34, die Betätigungsvorrichtungen 36, die Welle 38 und die Anzeigevorrichtung 40 befestigt oder geführt sind.
-
Der Rahmen 32 kommt in direkten Kontakt mit dem Boden der Aufnahme 20 und ist komplementär zur Aufnahme 20 ausgebildet.
-
Die Abtrennvorrichtungen 34 sind jeweils zwischen zwei stützenartigen Strukturen des Rahmens 32 aufgenommen. Die stützenartigen Strukturen erstrecken sich in Hochrichtung H der Überspannungsschutzvorrichtung 14 bzw. des Überspannungsschutzsystems 10.
-
Im Rahmen dieser Erfindung soll die Hochrichtung H der Überspannungsschutzvorrichtung 14 bzw. des Überspannungsschutzsystems 10 entgegen der Einführrichtung R verlaufen, in die die Überspannungsschutzvorrichtung 14 in das Basisteil 12 eingesetzt wird. Dies dient lediglich der Veranschaulichung und entspricht der Ausrichtung der Figuren. In der Ausrichtung, in der das Überspannungsschutzsystem 10 üblicherweise montiert wird, verläuft die Hochrichtung H jedoch horizontal.
-
Die Richtungsangaben „oben“ und „unten“ beziehen sich ebenfalls auf die in den Figuren dargestellten Ausrichtungen.
-
Senkrecht zur Hochrichtung H hat die Überspannungsschutzvorrichtung 14 eine Querrichtung Q und eine Längsrichtung L, die der Richtung der kürzeren bzw. der längeren Seitenkante der Überspannungsschutzvorrichtung 14 entsprechen.
-
Die Abtrennvorrichtungen 34 weisen jeweils ein Gehäuse 42 auf, dass in 2 für eine der Abtrennvorrichtungen 34 gestrichelt angedeutet ist.
-
In den Gehäusen 42 sind jeweils auch wenigstens ein überspannungsbegrenzendes Bauteil, wie eine Funkenstrecke oder ein Varistor, angeordnet.
-
In dieser beispielhaften Ausführungsform der Abtrennvorrichtungen 34 ist in den Gehäusen 42 jeweils eine Funkenstrecke (nicht dargestellt), beispielsweise eine Hörnerfunkenstrecke ausgebildet.
-
Die Abtrennvorrichtungen 34 oder genauer die Gehäuse 42 erstrecken sich hauptsächlich in Hochrichtung H und Querrichtung Q und sind in Längsrichtung L hintereinander fluchtend angeordnet.
-
Die Betätigungsvorrichtungen 36 sind in Längsrichtung L gesehen vor den jeweiligen Abtrennvorrichtungen 34 angeordnet und am Rahmen 32 und/oder der ihnen zugeordneten Abtrennvorrichtung 34 befestigt.
-
Die Betätigungsvorrichtungen 36 umfassen jeweils eine Basisplatte 44, die sich im Wesentlichen in Hochrichtung H und Querrichtung Q erstreckt. In Längsrichtung L sind die Basisplatten 44 sowie die Abtrennvorrichtungen 34 bzw. die Gehäuse 42 hintereinander fluchtend angeordnet.
-
Zudem weisen die Betätigungsvorrichtungen 36 jeweils ein Auslöseelement 46 und ein Betätigungselement 48 auf, die an der Basisplatte 44 drehbeweglich gelagert sind. Die Rotationsachsen der beiden Elemente 46, 48 können parallel zueinander sein und in Längsrichtung L zeigen.
-
Das Auslöseelement 46 hat beispielsweise eine sternartige Form und bildet in der in 2 gezeigten ersten Stellung der Betätigungsvorrichtung 36 einen Anschlag für das Betätigungselement 48.
-
Das Auslöseelement 46 ist an einem Bauteil der jeweiligen Abtrennvorrichtung 34 fixiert, das das Auslöseelement 46 in der gezeigten ersten Stellung arretiert.
-
Beispielsweise ist dieses Bauteil temperaturempfindlich und gibt das Auslöseelement 46 bei Überschreiten einer bestimmten Temperatur frei.
-
In einer anderen Ausführungsform kann das Auslöseelement 46 auch auf andere Weise mit der jeweiligen Abtrennvorrichtung 34 zusammenwirken.
-
Das Betätigungselement 48 ist beispielsweise hebelartig geformt und befindet sich in der in 2 gezeigten ersten Stellung der Betätigungsvorrichtung 36 in einer ersten Position, die einer Ausgangsposition entspricht.
-
In der ersten Position ist das Betätigungselement 48 durch eine Feder 50, die in einem oberen Bereich am Betätigungselement 48 angreift, gegen das Auslöseelement 46 vorgespannt, wobei sich das Betätigungselement 48 am Auslöseelement 46 abstützt.
-
Die Feder 50 kann beispielsweise eine Spiralfeder sein.
-
In einem unteren Bereich hat das Betätigungselement 48 einen Betätigungsbereich 52, der an der Welle 38 zumindest zeitweise angreift.
-
In einem unteren Teil der Überspannungsschutzvorrichtung 14 ist die Welle 38 derart drehbar gelagert, dass sie eine erste Lage und eine zweite Lage einnehmen kann. Die Rotationsachse der Welle 38 ist dabei in Längsrichtung L ausgerichtet und kann parallel zu den Rotationsachsen der beiden Elemente 46, 48 verlaufen.
-
Die Welle 38 ist hier als Nockenwelle ausgebildet und weist in Axialrichtung mehrere beabstandete Nocken 54 auf, die jeweils eine Angriffsfläche haben.
-
Dabei weist die Welle 38 verschiedene Arten von Nocken 54 auf, die in 3 gut zu erkennen sind.
-
Eine erste Art von Nocken 54a ist jeweils den einzelnen Betätigungsvorrichtungen 36 oder genauer den einzelnen Betätigungselementen 48 zugeordnet.
-
Hierbei ist die Angriffsfläche 55a der Nocken 54a in Umfangsrichtung der Welle 38 ausgerichtet. Insbesondere erstreckt sich die Angriffsfläche 55a im Wesentlichen in Radial- und Axialrichtung der Welle 38.
-
Die Angriffsfläche 55a ist beispielsweise an einer dem Betätigungsbereich 52 des Betätigungselements 48 gegenüberliegenden Seite der Nocken 54a vorgesehen.
-
Eine zweite Art von Nocken 54b ist dem FM-Schalter 22 zugeordnet und weist kleinere Abmessungen, insbesondere in Radialrichtung, als die erste Art von Nocken 54a auf.
-
Der Nocken 54b kann beispielsweise auch nur als kleinere Ausbuchtung ausgebildet sein.
-
Hierbei ist die Angriffsfläche 55b des Nockens 54b in Radialrichtung der Welle 38 ausgerichtet. Insbesondere erstreckt sich die Angriffsfläche 55b in Umfangs- und Axialrichtung der Welle.
-
Die Angriffsfläche 55b ist beispielsweise an der dem FM-Schalter 22 gegenüberliegenden Seite des Nockens 54b vorgesehen, gegen die der FM-Schalter 22 oder genauer der Auslöser 30 vorgespannt ist.
-
Eine dritte Art von Nocken 54c ist der Anzeigevorrichtung 40 zugeordnet und weist kleinere Abmessungen, insbesondere in Radialrichtung, als die erste Art von Nocken 54a auf.
-
Der Nocken 54c kann beispielsweise auch nur als kleinere Ausbuchtung ausgebildet sein.
-
Hierbei ist die Angriffsfläche 55c des Nockens 54c in Radialrichtung der Welle 38 ausgerichtet. Insbesondere erstreckt sich die Angriffsfläche 55c in Umfangs- und Axialrichtung der Welle 38.
-
Die Anzeigevorrichtung 40 ist zum Teil an der Oberseite der Überspannungsschutzvorrichtung 14, d. h. oberhalb der Abtrennvorrichtungen 34, und zum Teil innerhalb des Rahmens 32 vorgesehen.
-
Die Anzeigevorrichtung 40 weist ein Blockierelement 56, einen Anzeigebereich 58, eine Grundplatte 60 und ein gegenüber der Grundplatte 60 bewegliches Anzeigeelement 62 auf.
-
Das Blockierelement 56 ist innerhalb des Rahmens 32 bezüglich der Hochrichtung H vertikal verschiebbar gelagert und kann eine erste Position und eine zweite Position einnehmen. Das Blockierelement 56 ist demnach ein Blockierschieber.
-
In der in 2 gezeigten ersten Position stützt sich das Blockierelement 56 im Wesentlichen vertikal in Radialrichtung der Welle 38 auf der Angriffsfläche 55c des Nockens 54c der Welle 38 ab. Die Angriffsfläche ist hierzu beispielsweise an einer in Radialrichtung der Welle 38 angeordneten, dem Blockierelement 56 gegenüberliegenden Seite des Nockens 54c vorgesehen.
-
Optional kann das Blockierelement 56 mittels einer Feder gegen die Welle 38 und somit zur zweiten Position hin vorgespannt sein.
-
Auf der Oberseite der stützenartigen Strukturen des Rahmens 32 ist das Anzeigeelement 62 bezüglich der Längsrichtung L horizontal verschiebbar gelagert und kann eine arretierte Position und eine ausgelöste Position einnehmen. Das Anzeigeelement 62 ist demnach ein Anzeigeschieber.
-
Das Anzeigeelement 62 weist einen Führungsabschnitt 64 und im Anzeigebereich 58 einen Hauptabschnitt 66 auf. Der Führungsabschnitt 64 und der Hauptabschnitt 66 sind an entgegengesetzten Enden des Anzeigeelements 62 vorgesehen.
-
Der Führungsabschnitt 64 ist schlittenartig auf den stützenartigen Strukturen des Rahmens 32 aufgesetzt.
-
Am Anzeigeelement 62 oder genauer am Führungsabschnitt 64 greift eine Feder 68 an, die beispielsweise eine Spiralfeder sein kann.
-
Das Vorrichtungsgehäuse 24 der Überspannungsschutzvorrichtung 14 kann im Anzeigebereich 58 zudem ein Sichtfenster 70 aufweisen, das eine Sicht auf den Anzeigebereich 58 erlaubt.
-
Die Grundplatte 60 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel durch die Oberseite einer der stützenartigen Strukturen des Rahmens 32 gebildet. Die Grundplatte 60 ist demnach ein Teil der stützenartigen Struktur des Rahmens 32.
-
Der Teil der Grundplatte 60 im Anzeigebereich 58 bildet eine feste erste Anzeigefläche. Die erste Anzeigefläche ist beispielsweise rot ausgeführt.
-
Der Hauptabschnitt 66 des Anzeigeelements 62 hat im Anzeigebereich 58 eine zweite Anzeigefläche, die somit ebenfalls beweglich ist.
-
Die zweite Anzeigefläche ist an dem Ende des Hauptabschnitts 66 vorgesehen, das vom Führungsabschnitt 64 abgewandt ist.
-
Die zweite Anzeigefläche, insbesondere das gesamte Anzeigeelement 62, sind grün ausgeführt.
-
In der in 2 gezeigten arretierten Position überdeckt die zweite Anzeigefläche des Anzeigeelements 62 die erste Anzeigefläche der Grundplatte 60, sodass durch das Sichtfenster 70 die grüne, zweite Anzeigefläche zu sehen ist.
-
Zudem ist das Anzeigeelement 62 durch die Feder 68 gegen das Blockierelement 56 und somit zur ausgelösten Position hin vorgespannt.
-
Insgesamt ist im Überspannungsschutzsystem 10 über die Welle 38 die Betätigungsvorrichtung 36 mit der Anzeigevorrichtung 34 und dem FM-Schalter 22 wirkungstechnisch gekoppelt. Dabei ist den Betätigungsvorrichtungen 36 oder genauer den Betätigungselementen 48 jeweils ein Nocken 54a, dem FM-Schalter 22 oder genauer dem Auslöser 30 ein Nocken 54b und der Anzeigevorrichtung 40 oder genauer dem Blockierelement 56 ein Nocken 54c zugeordnet.
-
In 3 sind die Betätigungsvorrichtungen 36, die Welle 38, die Anzeigevorrichtung 40 und der FM-Schalter 22 ohne die Abtrennvorrichtungen 34, die Basisplatten 44 und den Rahmen 32 dargestellt.
-
Anhand der 2 und 3 wird die Änderung der Anzeige durch die Anzeigevorrichtung 40 und das Auslösen des FM-Schalters 22 bei einer Abtrennung durch eine der Abtrennvorrichtungen 34 erläutert.
-
In der in den 2 und 3 gezeigten Situation befinden sich die Auslöseelemente 46 und die Betätigungselemente 48 der Betätigungsvorrichtungen 36 in der ersten Position, die Welle 38 in der ersten Lage und das Blockierelement 56 sowie das Anzeigeelement 62 in der arretierten Position.
-
Die Betätigungselemente 48 der Betätigungsvorrichtungen 36 sind dabei jeweils durch die jeweilige Feder 50 gegen das zugehörige Auslöseelement 46 vorgespannt, das Blockierelement 56 stützt sich - optional federkraftunterstützt - am Nocken 54c der Welle 38 ab und das Anzeigeelement 62 ist durch die Feder 68 gegen das Blockierelement 56 in Längsrichtung L vorgespannt. In diesem Zustand ist durch das Sichtfenster 70 lediglich die grüne, zweite Anzeigefläche zu sehen.
-
Dies ist der Betriebszustand der Überspannungsschutzvorrichtung 14, wenn alle der Abtrennvorrichtungen 34 einsatzfähig sind.
-
Im Einsatzfall des Überspannungsschutzsystems 10 bzw. der Überspannungsschutzvorrichtung 14 wird eine blitzbedingte oder anderweitige Überspannung durch wenigstens ein überspannungsbegrenzendes Bauteil, wie eine Funkenstrecke und/oder einen Varistor, abgebaut.
-
Bei besonders großen energiereichen Überspannungen können ein oder mehrere der überspannungsbegrenzenden Bauteile ihre Funktionsfähigkeit verlieren, die dann von den entsprechenden Abtrennvorrichtungen 34 sicher abgeschaltet werden, was durch die Anzeigevorrichtung 40 und den FM-Schalter 22 mitgeteilt wird. Hierzu werden sowohl die Anzeigevorrichtung 40 als auch der FM-Schalter 22 ausgelöst.
-
Im Überlastungsfall eines überspannungsbegrenzenden Bauteils, z. B. der Funkenstrecke oder des Varistors, kommt es zu einer großen Wärmeentwicklung, die die Abtrennvorrichtung 34 durch ein temperaturempfindliches Bauteil erkennt bzw. durch die die Abtrennvorrichtung 34 ausgelöst wird. Die Abtrennvorrichtungen 34 trennt daraufhin das überlastete spannungsbegrenzende Bauteil ab.
-
Sobald eines der temperaturempfindlichen Bauteile in einer oder mehreren der Abtrennvorrichtung(en) 34 eine vorbestimmte Temperatur erreicht, die in diesem Falle durch den Schmelzpunkt des temperaturempfindlichen Bauteils bestimmt ist, löst sich das temperaturempfindliche Bauteil auf, sodass das Auslöseelement 46 nicht länger arretiert ist.
-
Sobald das Auslöseelement 46 vom temperaturempfindlichen Bauteil gelöst ist, ist es nicht mehr in der Lage, das Betätigungselement 48 in der arretierten Position entgegen der Federkraft der Feder 50 zu halten.
-
Das Auslöseelement 46 und das Betätigungselement 48 drehen sich dann gegen den Uhrzeigersinn bis sie an einem oder mehreren Anschlagspunkt(en) der Basisplatte 44 gestoppt werden. Dann befinden sich das Auslöseelement 46 und das Betätigungselement 48 jeweils in ihrer zweiten Position.
-
Denkbar ist selbstverständlich auch, dass die Betätigungsvorrichtung 36 oder genauer das Auslöseelement 46 auch anders freigegeben wird.
-
Während der Rotation des Betätigungselements 48 oder bereits in der ersten Position liegt der Betätigungsbereich 52 des Betätigungselements 48 an der Angriffsfläche des dem Betätigungselement 48 zugeordneten Nockens 54a der Welle 38 an. Bei der Rotation des Betätigungselements 48 greift das Betätigungselement 48 an den Nocken 54a in Umfangsrichtung an und erzeugt ein Drehmoment an der Welle 38, wodurch die Welle 38 im Uhrzeigersinn verdreht wird, insbesondere in ihre zweite Lage.
-
Durch die Drehung der Welle 38 in ihre zweite Lage wird der Nocken 54b, der dem FM-Schalter 22 zugeordnet ist und gegen den der Auslöser 30 im Wesentlich in Radialrichtung der Welle 38 vorgespannt ist, vom Auslöser 30 in Umfangsrichtung der Welle 38 wegbewegt.
-
Dadurch wird der Auslöser 30, beispielsweise bei Erreichen der zweiten Lage der Welle 38, freigegeben und bewegt sich, insbesondere federvorgespannt, in Radialrichtung zur Welle hin, wodurch der Mikroschalter 28 betätigt wird.
-
Aufgrund der Betätigung des FM-Schalters 22 wird ein Stromkreis unterbrochen oder geschlossen, wodurch die Fernmeldung erfolgt.
-
Es ist auch denkbar, dass der Nocken 54b durch die Drehung der Welle 38 in ihre zweite Lage gegen den Auslöser 30 des FM-Schalters 22 bewegt wird, wodurch dieser etwas eingefahren wird und so der Mikroschalter 28 betätigt wird.
-
Bei der Drehung der Welle 38 in ihre zweite Lage wird gleichzeitig der Nocken 54c, der der Anzeigevorrichtung 40 zugeordnet ist und auf dem sich das Blockierelement 56 im Wesentlichen vertikal in Radialrichtung der Welle 38 abstützt, derart in Umfangsrichtung der Welle 38 bewegt, dass sich der Nocken 54c vom Blockierelement 56 wegbewegt.
-
Dadurch kann sich das Blockierelement 56 ab einem bestimmten Zeitpunkt, beispielsweise bei Erreichen der zweiten Lage der Welle 38, nicht mehr auf dem Nocken 54c abstützen. Ab diesem Zeitpunkt ist das Blockierelement 56 freigegeben und verschiebt sich - optional federkraftunterstützt - entlang der Hochrichtung H nach unten in seine ausgelöste Position.
-
Durch die Bewegung des Blockierelements 56 entfällt die Arretierung des Anzeigeelements 62 in Längsrichtung L. Das Anzeigeelement 62 bewegt sich dahin - getrieben durch die Feder 68 - in Längsrichtung L in seine ausgelöste Position.
-
In der ausgelösten Position ist die zweite Anzeigefläche oder der Hauptabschnitt 66 versetzt von der ersten Anzeigefläche oder der Grundplatte 60, sodass die erste Anzeigefläche nicht mehr verdeckt ist.
-
In anderen Worten befindet sich im Anzeigebereich 58 nur noch die erste Anzeigefläche, sodass durch das Sichtfenster 70 eine rote Fläche zu sehen ist.
-
Durch die rote, erste Anzeigefläche wird ein Defekt wenigstens einer der Abtrennvorrichtungen 34 angezeigt, sodass die Überspannungsschutzvorrichtung 14 auszuwechseln ist.
-
Auf diese Weise wird sowohl der FM-Schalter 22 als auch die Anzeigevorrichtung 40 betätigt, sobald eine der Abtrennvorrichtungen 34 defekt ist. Die Welle 38 dient hierbei somit als logische ODER-Verbindung zwischen den Abtrennvorrichtungen 34 bzw. den zugehörigen Betätigungsvorrichtungen 36 einerseits und dem FM-Schalter 22 und der Anzeigevorrichtung 40 andererseits. Der FM-Schalter 22 stellt somit einen Sammelmelder und die Anzeigevorrichtung 40 eine Sammelanzeige dar.
-
Die wirkungstechnischen Abläufe nach der Abtrennvorrichtung 34 bzw. ab dem Auslöseelement 46 sind rein mechanisch und somit deutlich zuverlässiger als andere Übertragungsmechanismen.
-
Dabei wird sowohl die Anzeigevorrichtung 40 als auch der FM-Schalter 22 durch die selbe Welle 38 ausgelöst und betätigt, sodass Fälle, in denen die Anzeigen nicht übereinstimmen, vermieden werden.
