DE202021105100U1 - Überspannungsschutzelement - Google Patents

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Überspannungsschutzelement (1) mit einem Gehäuse (2), mit einem Überspannungsbauelement (3), mit zwei Anschlusskontakten (4, 5) zum elektrischen Anschluss des Überspannungsschutzelements (1), wobei die Anschlusskontakte (4, 5) zumindest im Normalzustand des Überspannungsbauelements (3) jeweils mit einem Anschlussbereich (6, 7) des Überspannungsbauelements (3) elektrisch leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Überspannungsbauelement (3) mit mindestens einem Wärmekapazitätselement (8) thermisch gekoppelt ist, wobei das Wärmekapazitätselement (8) dazu ausgebildet ist, Wärme des Überspannungsbauelements (3) aufzunehmen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzelement mit einem Gehäuse, mit einem Überspannungsbauelement, mit zwei Anschlusskontakten zum elektrischen Anschluss des Überspannungsschutzelements, wobei die Anschlusskontakte zumindest im Normalzustand des Überspannungsbauelements jeweils mit einem Anschlussbereich des Überspannungsbauelements elektrisch leitend verbunden sind.
  • Als Überspannungsbauelemente können sowohl überspannungsbegrenzende Bauelemente wie Varistoren als auch überspannungsschaltende Bauelemente wie Funkenstrecken, gasgefüllte Überspannungsableiter oder auch Dioden, insbesondere Suppressordioden, sowie Kombinationen dieser Bauelemente eingesetzt werden.
  • Überspannungsschutzelement, die auch als Überspannungsableiter bezeichnet werden, weisen häufig Varistoren als überspannungsbegrenzende Bauelemente auf, die ein hohes Ableitvermögen bei geringer Restspannung ermöglichen. Im Normalzustand weisen Varistoren einen relativ geringen Leckstrom auf, der sich jedoch im Laufe der Zeit durch Alterung oder kurzzeitige Überlastung erhöhen kann. Besonders kritisch sind dabei Mehrfachimpulsbelastungen, sogenannte multiple Impulsereignisse, bei denen mehrere energiereiche Stoßstromimpulse mit nur kurzen Zeitabständen hintereinander auftreten, da sich dann der Varistor zwischen den einzelnen Stoßstromimpulsen nicht wieder ausreichend abkühlen kann. Erreicht der Leckstrom einen bestimmten Schwellwert, so führt dies dazu, dass der Leckstrom immer weiter ansteigt und sich der Varistor dadurch auch immer weiter erwärmt. Dieser Prozess ist dann unumkehrbar.
  • Die in solchen Fällen auftretende Erwärmung kann zu einer thermischen Zerstörung des Varistors führen, was wiederum Schäden an benachbarten Bauteilen oder Geräten hervorrufen kann. Daher muss eine thermische Zerstörung des Varistors verhindert werden, wozu im Stand der Technik thermische Abtrennvorrichtungen verwendet werden, die beim Überschreiten einer Grenztemperatur den Varistor vom Versorgungsnetz abtrennen. Dadurch werden zwar eine thermische Zerstörung des Varistors und damit verbundene weitergehende Schäden verhindert, die Abtrennung des Varistors führt jedoch dazu, dass die Anlage, die durch den Varistor geschützt werden soll, bis zum Erneuern des Überspannungsschutzelements nicht vor Überspannungen geschützt ist. Entsprechendes gilt auch für andere Überspannungsbauelemente, die sich ebenfalls aufgrund von Überlastungen oder Alterung erwärmen können und vor ihrer thermischen Zerstörung elektrisch abgetrennt werden müssen. Auch wenn nachfolgend in erster Linie Überspannungsschutzelemente mit Varistoren als Überspannungsbauelemente beschrieben werden, so ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Vielmehr können auch andere überspannungsbegrenzende oder überspannungsschaltende Bauelemente als Überspannungsbauelemente vorgesehen sein.
  • Aus der DE 20 2004 006 227 U1 ist ein Überspannungsschutzelement bekannt, bei dem die Überwachung des Zustands eines Varistors nach dem Prinzip eines Temperaturschalters erfolgt, sodass bei einer Überhitzung des Varistors eine zwischen dem Varistor und einem Verbindungselement vorgesehene Lötverbindung aufgetrennt wird, was zu einem elektrischen Abtrennen des Varistors führt. Außerdem wird beim Auftrennen der Lötverbindung ein Kunststoffelement durch die Rückstellkraft einer Feder aus einer ersten Position in eine zweite Position geschoben, in der das als federnde Metallzunge ausgebildete Verbindungselement durch das Kunststoffelement thermisch und elektrisch vom Varistor getrennt ist, sodass ein eventuell zwischen der Metallzunge und der Kontaktstelle des Varistors anstehender Lichtbogen gelöscht wird.
  • Durch die Verwendung derartiger thermischer Abtrennvorrichtungen kann zwar eine Zerstörung des Varistors verhindert werden, durch die Erwärmung des Varistors verringert sich jedoch dessen Lebensdauer und damit auch die Verfügbarkeit der Anlage, in der das Überspannungsschutzelement eingesetzt ist. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs beschriebenes Überspannungsschutzelement derart weiter zu verbessein, dass die Lebensdauer und damit auch die Performance des Überspannungsschutzelements erhöht ist.
  • Diese Aufgabe ist bei dem Überspannungsschutzelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass das Überspannungsbauelement mit mindestens einem Wärmekapazitätselement thermisch gekoppelt ist, wobei das Wärmekapazitätselement dazu ausgebildet ist, Wärme des Überspannungsbauelements aufzunehmen. Das mit dem Überspannungsbauelement thermisch gekoppelte Wärmekapazitätselement zeichnet sich somit dadurch aus, dass es aufgrund seines Volumens bzw. seiner Masse Wärme des Überspannungsbauelements aufnehmen kann, wodurch der Temperaturanstieg des Überspannungsbauelements verzögert werden kann. Gleichzeitig wird dadurch, dass das Wärmekapazitätselement Energie bzw. Wärme des Überspannungsbauelements aufnimmt, die maximal auftretende Temperatur des Überspannungsbauelements reduziert. Beides führt zu einer Abschwächung bzw. Verlangsamung des Alterungsprozesses des Überspannungsbauelements, wodurch sich dessen Lebensdauer und auch dessen Performance erhöht. Durch die Erhöhung der Lebensdauer des Überspannungsschutzelements verbessert sich auch die Verfügbarkeit der Anlage, in der das Überspannungsschutzelement eingesetzt ist.
  • Um den gewollten Effekt des Wärmeübergangs vom Überspannungsbauelement in das Wärmekapazitätselement zu optimieren, ist das Wärmekapazitätselement möglichst großflächig mit dem Überspannungsbauelement thermisch gekoppelt. Hierzu ist das Wärmekapazitätselement vorzugsweise mit der Vorderseite oder der Rückseite des Überspannungsbauelements, insbesondere mit der Vorderseite und der Rückseite des Überspannungsbauelements, thermisch gekoppelt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein besonders effektiver Wärmeaustausch dadurch realisiert, dass das Wärmekapazitätselement das Überspannungsbauelement vollständig oder nahezu vollständig umschließt. Das Wärmekapazitätselement kann dazu formschlüssig mit dem Überspannungsbauelement verbunden sein, wobei dann nur an den Stellen, an denen dies anschlusstechnisch oder aus anderen technischen Gründen nicht möglich ist, kein direkter Kontakt zwischen dem Überspannungsbauelement und dem Wärmekapazitätselement besteht. Bei einer alternativen Ausgestaltung kann das Überspannungsbauelement auch dadurch mit dem Wärmekapazitätselement thermisch gekoppelt werden, dass das Überspannungsbauelement bei der Herstellung des Überspannungsschutzelements mit dem Material des Wärmekapazitätselements umspritzt wird.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine thermisch leitende Zwischenschicht zwischen dem Überspannungsbauelement und dem Wärmekapazitätselement angeordnet. Die Anordnung einer solchen thermisch leitenden Zwischenschicht, bei der es sich beispielsweise um eine Wärmeleitpaste handeln kann, ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es sich bei dem Wärmekapazitätselement um ein Formteil handelt, so dass zwischen dem Überspannungsbauelement und dem Wärmekapazitätselement aufgrund von Unebenheiten der Oberfläche kleine Hohlräume entstehen können.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das mindestens ein Wärmekapazitätselement mindestens ein Phasenwechselmatetrial aufweist oder mit mindestens einem Phasenwechselmaterial thermisch gekoppelt ist. Ein Phasenwechselmaterial zeichnet sich dadurch aus, dass es bei Erwärmung einen Phasenübergang beispielsweise von fest zu flüssig ausführt und so in der Lage ist, Wärmeenergie aufzunehmen. Als Schmelzwärme wird dabei die Energie bezeichnet, die benötigt wird, um das Phasenwechselmaterial vom festen in den flüssigen Aggregatzustand zu überführen. Dabei werden Verbindungskräfte zwischen den Molekülen bzw. Atomen überwunden, ohne deren kinetische Energie und damit ihre Temperatur zu erhöhen. Die zusätzliche Verwendung eines Phasenwechselmaterials hat somit den Vorteil, dass durch das Phasenwechselmaterial Wärmeenergie aufgenommen wird, ohne dass es zunächst zu einer Erwärmung des Phasenwechselmaterials und damit auch zu einer weiteren Erwärmung des Wärmekapazitätselements kommt.
  • Zuvor ist ausgeführt worden, dass das mit dem Überspannungsbauelement thermisch gekoppelte Wärmekapazitätselement dazu ausgebildet ist, Wärme des Überspannungsbauelements aufzunehmen. Die Wärmeaufnahme des Wärmekapazitätselements geschieht dabei über eine entsprechende Temperaturerhöhung des Wärmekapazitätselements. Das Wärmekapazitätselement ist dabei so ausgebildet, dass die Temperaturerhöhung nicht so groß ist, dass das Wärmekapazitätselement seinen Aggregatzustand ändert. Die Wärmekapazität des Wärmekapazitätselements ergibt sich als Produkt aus dessen Masse und der spezifischen Wärmekapazität des Materials, das für das Wärmekapazitätselement verwendet wird. Durch geeignete Formgebung und/oder geeignete Materialwahl kann somit ein Wärmekapazitätselement zur Verfügung gestellt werden, dass eine für den jeweiligen Einsatzfall ausreichende Wärmekapazität aufweist. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht das Wärmekapazitätselement aus einem Metall, insbesondere aus Kupfer oder Aluminium, oder aus einer Legierung.
  • Im Unterschied zum Wärmekapazitätselement ist das Phasenwechselmaterial derart ausgewählt, dass es bei der erwarteten Temperaturerhöhung zu einer Änderung des Aggregatzustandes des Phasenwechselmaterials von fest nach flüssig kommt. Als Phasenwechselmaterial können beispielsweise niedrig schmelzende Legierungen, Salze oder Paraffine verwendet werden. Das Phasenwechselmaterial kann dabei beispielsweise in entsprechende Öffnungen oder Hohlräume im Wärmekapazitätselement in fester Form eingebracht sein, sodass sich das Phasenwechselmaterial bei einer entsprechenden Erwärmung des Wärmekapazitätselements oberhalb der Schmelztemperatur des Phasenwechselmaterials verflüssigt. Bei dieser Änderung des Aggregatzustands des Phasenwechselmaterials von fest nach flüssig wird Wärmeenergie des Wärmekapazitätselements verbraucht, ohne dass sich das Phasenwechselmaterial selber erwärmt.
  • Um eine zu starke Erwärmung des Wärmekapazitätselements zu verhindern oder um die Wärmeabfuhr vom Überspannungsbauelement weiter zu verbessein, kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mindestens ein Kühlelement vorgesehen sein, das mit mindestens einem Wärmekapazitätselement thermisch gekoppelt ist. Als Kühlelement kann beispielsweise ein Wärmerohr (heat pipe) verwendet werden, das auf der dem Überspannungsbauelement abgewandten Seite des Wärmekapazitätselements mit diesem thermisch gekoppelt ist. Ein derartiges Kühlelement zeichnet sich dabei insbesondere dadurch aus, dass es die Wärme nicht aufnimmt, sondern primär weiterleitet und an die Umgebung abführt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement sorgt die erfindungsgemäß vorgesehene thermische Kopplung des Überspannungsbauelements mit dem mindestens ein Wärmekapazitätselement dafür, dass sich der Temperaturanstieg innerhalb des Überspannungsbauelements verzögert und auch die maximal auftretende Temperatur reduziert wird. Gleichwohl kann es auch bei einem derartigen Überspannungsschutzelement dazu kommen, dass die Temperatur des Überspannungsbauelements so stark ansteigt, dass es zu einer thermischen Zerstörung des Überspannungsbauelements kommen kann. Um dies zu verhindern, weist auch das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement vorzugsweise eine thermische Trennstelle auf.
  • Hierzu ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement innerhalb des Gehäuses angeordnet, mit dessen Hilfe eine Abtrennung des Überspannungsbauelements realisiert werden kann. Dazu ist der erste Anschlusskontakt des Überspannungsschutzelement mit dem ersten Anschlussbereich des Überspannungsbauelements und der zweite Anschlusskontakt mit dem Verbindungselement elektrisch leitend verbunden. Außerdem ist das frei Ende des Verbindungselements im Normalzustand des Überspannungsbauelements über eine thermisch auftrennende Verbindung mit dem zweiten Anschlussbereich des Überspannungsbauelements elektrisch verbunden.
  • Kommt es zu einer unzulässigen Erwärmung des Überspannungsbauelements, sodass die thermisch auftrennende Verbindung auftrennt, so wird das freie Ende des Verbindungselements in eine Position verbracht, in der es beabstandet vom zweiten Anschlussbereich des Überspannungsbauelements angeordnet ist. Das elektrisch leitende Verbindungselement kann dazu beispielsweise als Federzunge ausgebildet sein, die im Normalzustand des Überspannungsschutzelements aus ihrer Ruhelage ausgelenkt ist, sodass das freie Ende des Verbindungselements bei aufgetrennter thermischer Verbindung in seine Ruhelage zurück federt, in der es beabstandet vom zweiten Anschlussbereich des Überspannungsbauelements angeordnet ist. Das Überspannungsbauelement ist dann elektrisch abgetrennt, so dass eine weitere Erwärmung und damit eine Zerstörung des Überspannungsbauelements verhindert wird.
  • Zusätzlich zu dem elektrisch leitfähigen Verbindungselement kann darüber hinaus auch noch ein isolierendes Trennelement innerhalb des Gehäuses angeordnet sein, das bei aufgetrennter thermischer Verbindung aus einer ersten Position in eine zweite Position verbracht wird, in der das Trennelement zwischen dem zweiten Anschlussbereich des Überspannungsbauelements und dem freien Ende des Verbindungselements angeordnet ist. Durch das in die Trennstelle einfahrende isolierende Trennelement wird dabei ein eventuell entstehender Lichtbogen durch das isolierende Trennelement unterbrochen.
  • Um das isolierende Trennelement aus seiner ersten Position in seine zweite Position zu verbringen, kann im Gehäuse ein entsprechendes Federelement angeordnet sein, durch das das Trennelement mit einer entsprechenden Federkraft beaufschlagt wird. Außerdem kann das isolierende Trennelement eine Anzeigefläche aufweisen, durch die in der zweiten Position des Trennelements die elektrische Abtrennung des Überspannungsbauelements optisch angezeigt wird. Hierzu kann sich die Anzeigefläche des Trennelements in der zweiten Position beispielsweise unterhalb eines im Gehäuse ausgebildeten Sichtfensters befinden.
  • Im Einzelnen gibt es eine Mehrzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die Patentansprüche als auch auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
    • 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements, ohne Gehäuse, von vorne und von der Seite,
    • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements, ohne Gehäuse, von der Seite,
    • 3 eine vereinfachte Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Wärmekapazitätselements, teilweise geschnitten, und
    • 4 eine Explosionsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements 1, von vorne und von der Seite, wobei bei der Darstellung gemäß 1 das Gehäuse 2 weggelassen ist. Das Überspannungsschutzelement 1 weist einen Varistor 3 als Überspannungsbauelement und zwei Anschlusskontakte 4, 5 zum elektrischen Anschluss des Überspannungsschutzelements 1 auf. Der erste Anschlusskontakt 4 ist bei einstückig mit dem als Elektrode ausgebildeten ersten Anschlussbereich 6 des Varistors 3 verbunden. Dagegen ist der zweite Anschlusskontakt 5 nur im Normalzustand des Überspannungsschutzelements 1 bzw. des Varistors 3 über eine thermische Trennstelle elektrisch leitend mit dem als Elektrode ausgebildeten zweiten Anschlussbereich 7 des Varistors 3 verbunden.
  • Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Varistor 3 mit zwei Wärmekapazitätselementen 8 thermisch gekoppelt, wobei ein Wärmekapazitätselement 8 auf der Vorderseite 9 und ein Wärmekapazitätselement 8 auf der Rückseite 10 des Überspannungsbauelements 3 angeordnet ist. Die Wärmekapazitätselemente 8 sind dazu ausgebildet, zumindest einen Teil der Wärme des Varistors 3 aufzunehmen, die im Varistor 3 entsteht, wenn durch den Varistor 3 im Laufe der Zeit aufgrund von Alterung oder temporärer Überlastung ein Leckstrom fließt.
  • Neben dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem sowohl auf der Vorderseite 9 als auch auf der Rückseite 10 des Varistors 3 jeweils ein Wärmekapazitätselement 8 angeordnet ist, besteht auch die Möglichkeit, dass nur auf der Vorderseite 9 oder nur auf der Rückseite 10 des Varistors 3 ein entsprechendes Wärmekapazitätselement 8 vorgesehen ist. Daneben ist es auch möglich, dass der Varistor 3 vollständig oder nahezu vollständig von einem oder mehreren Wärmekapazitätselementen umschlossen ist. Insbesondere kann der Varistor 3 bei der Herstellung des Überspannungsschutzelements 1 von einem Wärmekapazitätselement umspritzt werden.
  • Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des Überspannungsschutzelements 1 ist auf der Rückseite 10 des Varistors 3 eine thermisch leitende Zwischenschicht 11 zwischen dem Varistor 3 und dem dort vorgesehenen Wärmekapazitätselement 8 angeordnet. Bei der Zwischenschicht 11 kann es sich beispielsweise um eine Wärmeleitpaste handeln, durch die die thermische Kopplung zwischen dem Varistor 3 und dem Wärmekapazitätselement 8 verbessert wird. Eine solche Zwischenschicht 11 kann natürlich auch auf der Vorderseite 9 zwischen dem Varistor 3 und dem dort vorgesehenen Wärmekapazitätselement 8 vorgesehen sein.
  • Außerdem ist auf der dem Varistor 3 abgewandten Außenseite des rückseitigen Wärmekapazitätselements 8 ein Kühlelement 13 angeordnet, dass Wärme vom benachbarten Wärmekapazitätselement 8 aufnimmt und diese dann an die Umgebung abführt. Mithilfe des Kühlelements 13 erfolgt somit eine Reduzierung der Temperatur des benachbarten Wärmekapazitätselements 8.
  • 3 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Wärmekapazitätselements 8, bei dem ein Phasenwechselmaterial 12 in entsprechenden Öffnungen bzw. Bohrungen im Wärmekapazitätselement 8 angeordnet ist. Bei einer Erwärmung des Wärmekapazitätselements 8 oberhalb einer bestimmten Grenztemperatur kommt es dann zu einer Änderung des Aggregatzustandes des Phasenwechselmaterials 12 von fest zu flüssig. Der hierfür benötigte Energieeintrag in Form von Wärme führt zu einer Kühlung des Wärmekapazitätselements 8 bzw. dazu, dass sich die Temperatur des Wärmekapazitätselements 8 nur verzögert erhöht.
  • Wie zuvor bereits im Zusammenhang mit der 1 erwähnt worden ist, ist der zweite Anschlusskontakt 5 nur im Normalzustand des Überspannungsschutzelements 1 über eine thermische Trennstelle elektrisch leitend mit dem zweiten Anschlussbereich des Varistors 3 verbunden. Wie aus der Darstellung gemäß 4 ersichtlich ist, ist dazu ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement 14 vorgesehen, das mit dem weite Anschlusskontakt 5 verbunden ist, nämlich vorzugsweise einstückig mit diesem ausgebildet ist.
  • Im Normalzustand des Überspannungsschutzelements 1 bzw. des Varistors 3 ist der zweite Anschlussbereich 7 des Varistors 3 über eine thermisch auftrennende Verbindung 15 mit dem freien Ende 16 des Verbindungselements 14 verbunden, sodass der zweite Anschlussbereich 7 über die thermisch auftrennende Verbindung 15 und das Verbindungselement 14 mit dem zweiten Anschlusskontakt 5 elektrisch leitend verbunden ist. Die thermisch auftrennende Verbindung 15 kann beispielsweise als Lötstelle ausgebildet sein, die dann auftrennt, wenn sich der Varistor 3 unzulässig strak erwärmt hat. Kommt es zu einem Aufschmelzen der thermisch auftrennenden Verbindung 15, so führt dies zunächst dazu, dass das freie Ende 16 des aus seiner Ruhelage ausgelenkten leitfähigen Verbindungselements 14 von der zweiten Anschlussfläche 7 des Varistors 3 wegfedert. Dabei wird zusätzlich ein isolierendes Trennelement 17 zwischen das freie Ende 16 des Verbindungselements 14 und den zweiten Anschlussbereich 7 geschoben, wodurch eine beim Öffnen der Trennstelle eventuell anstehende Lichtbogen durch das Einfahren des isolierenden Trennelements 17 unterbrochen wird.
  • Zur Anzeige des Zustands des Varistors 3 bzw. des Überspannungsschutzelements 1 weist das isolierende Trennelement 17 eine Anzeigefläche 18 als Teil einer optischen Zustandsanzeige auf. In der zweiten Position des isolierenden Trennelements 17 ist die Anzeigefläche 18 unterhalb eines Sichtfensters 19 angeordnet, das in der Oberseite des Gehäuses 2 ausgebildet ist. An der Oberseite des Varistors 3 kann in dem Bereich, der unterhalb des Sichtfensters 19 angeordnet ist, eine farbige Markierung ausgebildet sein, die von außen durch das Sichtfenster 19 sichtbar ist, wenn sich das isolierende Trennelement 17 in seiner ersten Position befindet. In der zweiten Position des isolierenden Trennelements 17 wird diese farbige Markierung dagegen von der Anzeigefläche 18 des Trennelements 17 überdeckt, wozu diese flexibel ausgebildet ist, sodass die Anzeigefläche 18 in der zweiten Position des Trennelements 17 unter einem Winkel von vorzugsweise 90° zum Rest des Trennelements 17 angeordnet ist.
  • Vorzugsweise ist dabei die Markierung an der Oberseite des Varistors 3 grün eingefärbt, während die Anzeigefläche 18 des Trennelements 17 rot eingefärbt ist. Im Fehlerfall des Varistors 3, in dem die thermisch auftrennende Verbindung 15 aufgetrennt hat und das Trennelement 17 in seine zweite Position verfahren ist, überdeckt dann die rote Anzeigefläche 18 des Trennelements 17 die grüne Markierung des Varistors 3, sodass durch das Sichtfenster 19 im Gehäuse 2 die rote Anzeigefläche 18 des Trennelements 17 an Stelle der grünen Markierung des Varistors 3 sichtbar ist. Dadurch ist von einem Benutzer durch einen kurzen Blick auf das Sichtfenster 19 schnell und einfach erkennbar, ob der Varistor 3 noch funktionstüchtig (grüne Anzeige) oder defekt ist und daher elektrisch abgetrennt worden ist (rote Anzeige).
  • Bezugszeichenliste
  • 1.
    Überspannungsschutzelement
    2.
    Gehäuse
    3.
    Überspannungsbauelement
    4.
    erster Anschlusskontakt
    5.
    zweiter Anschlusskontakt
    6.
    erster Anschlussbereich
    7.
    zweiter Anschlussbereich
    8.
    Wärmekapazitätselement
    9.
    Vorderseite
    10.
    Rückseite
    11.
    Zwischenschicht
    12.
    Phasenwechselmaterial
    13.
    Kühlelement
    14.
    Verbindungselement
    15.
    thermisch auftrennende Verbindung
    16.
    freie Ende des Verbindungselements
    17.
    Trennelement
    18.
    Anzeigefläche
    19.
    Sichtfenster
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 202004006227 U1 [0005]

Claims (10)

  1. Überspannungsschutzelement (1) mit einem Gehäuse (2), mit einem Überspannungsbauelement (3), mit zwei Anschlusskontakten (4, 5) zum elektrischen Anschluss des Überspannungsschutzelements (1), wobei die Anschlusskontakte (4, 5) zumindest im Normalzustand des Überspannungsbauelements (3) jeweils mit einem Anschlussbereich (6, 7) des Überspannungsbauelements (3) elektrisch leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Überspannungsbauelement (3) mit mindestens einem Wärmekapazitätselement (8) thermisch gekoppelt ist, wobei das Wärmekapazitätselement (8) dazu ausgebildet ist, Wärme des Überspannungsbauelements (3) aufzunehmen.
  2. Überspannungsschutzelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wärmekapazitätselement (8) mit der Vorderseite (9) und/oder der Rückseite (10) des Überspannungsbauelements (3) thermisch gekoppelt ist.
  3. Überspannungsschutzelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmekapazitätselement (8) das Überspannungsbauelement (3) nahezu vollständig umschließt.
  4. Überspannungsschutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine thermisch leitende Zwischenschicht (11) zwischen dem Überspannungsbauelement (3) und dem Wärmekapazitätselement (8) angeordnet ist.
  5. Überspannungsschutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Wärmekapazitätselement (8) mindestens ein Phasenwechselmaterial (12) aufweist oder mit mindestens einem Phasenwechselmaterial (12) thermisch gekoppelt ist.
  6. Überspannungsschutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kühlelement (13) mit dem mindestens einen Wärmekapazitätselement (8) thermisch gekoppelt ist.
  7. Überspannungsschutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmekapazitätselement (8) aus Metall, insbesondere aus Kupfer oder Aluminium, oder einer Legierung besteht.
  8. Überspannungsschutzelement (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (13) aus einer niedrigschmelzenden Legierung, einem Salz oder einem Paraffin besteht.
  9. Überspannungsschutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement (14) innerhalb des Gehäuses (2) angeordnet sind, wobei der erste Anschlusskontakt (4) mit dem ersten Anschlussbereich (6) des Überspannungsbauelements (3) und der zweite Anschlusskontakt (5) mit dem Verbindungselement (14) in elektrisch leitendem Kontakt steht und wobei im Normalzustand des Überspannungsschutzelements (1) der zweite Anschlussbereich (7) des Überspannungsbauelements (3) über eine thermisch auftrennende Verbindung (15) mit dem freien Ende (16) des Verbindungselements (14) in elektrisch leitendem Kontakt steht, während bei aufgetrennter thermischer Verbindung (15) das freie Ende (16) des Verbindungselements (14) beabstandet vom zweiten Anschlussbereich (7) des Überspannungsbauelements (3) angeordnet ist.
  10. Überspannungsschutzelement (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein isolierendes Trennelement (17) derart innerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist, dass das isolierende Trennelement (17) bei aufgetrennter thermischer Verbindung (15) aus einer ersten Position in eine zweite Position verbringbar ist, in der das Trennelement (17) zwischen dem zweiten Anschlussbereich (7) des Überspannungsbauelements (3) und dem freien Ende (16) des Verbindungselements (14) angeordnet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE202004006227U1 (de) 2004-04-16 2004-09-16 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Überspannungsschutzgerät

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DE202004006227U1 (de) 2004-04-16 2004-09-16 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Überspannungsschutzgerät

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