Vorrichtung zum Schutz vor thermischer Überlastung eines zu schützenden Bauteils
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz vor thermischer Überlastung eines zu schützenden Bauteils.
In vielen Bereichen kann durch unterschiedlichste Ursachen ein elektrisches Bauteil überbeansprucht werden. Solche Ursachen können Alterungsprozess aber auch
Fremdeinwirkungen wie eine fehlerhafte Beschaltung oder Überspannungen sein. In aller Regel führt diese
Überspannung dazu, dass ein Bauteil außerhalb des
eigentlichen Nennarbeitsbereiches betrieben wird. Dies geht häufig mit einer starken Erwärmung einher, die zum einen das Bauteil selbst nachhaltig beschädigen oder aber die Umgebung durch Rauchgase oder Brand gefährdet.
Beispielsweise weisen Bauelemente, wie z.B.
Überspannungsableitende Elemente, eine gewisse
Isolationsfestigkeit auf. Sind die Bauteile jedoch durch
Überspannung beschädigt, sinkt die Isolationsfähigkeit und es kommt zu einem andauernden Leistungsumsatz am
geschädigten Element, welcher als Wärme abgeführt werden muss .
Um einen solchen Leistungsumsatz beherrschen zu können, werden Abtrennvorrichtungen, wie z.B. aus der DE 42 41 311 AI, DE 699 04 274 oder der US 6,430,019 bekannt,
vorgesehen. Alternative werden die Bauteile durch
kurzschließen derselben geschützt.
Dabei kommt im Wesentlichen bei beiden Schutzvorrichtungen das gleiche Grundprinzip zum Tragen. Eine Lötverbindung hält eine Schaltvorrichtung in einem kraftbeaufschlagten
Zustand. Die Lötstelle ist m thermischer Verbindung mit dem zu schützenden Bauelement angebracht. Überschreitet nu die Temperatur an der Lötstelle die Erweichungstemperatur so wird der Schalter unter Einwirkung der beaufschlagten Kraft betätigt und das Bauelement so geschützt.
Auch wenn diese aus dem Stand der Technik bekannten
Einrichtungen funktionsfähige Lösungen bereitstellen, so ist auf Grund der Verschiedenartigkeit der Lösungen der Produktionsaufwand als auch der ingenieurtechnische Aufwand bei der technischen Realsierung der jeweiligen Lösung hoch.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine universelle Lösung anzubieten, die wahlweise als Abtrenn oder als Kurzschlussschalter für ein zu schützendes
Bauelement eingesetzt werden kann.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben .
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Schutz vor thermischer Überlastung eines zu schützenden Bauteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer ersten Auswahlstellung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Schutz vor thermischer Überlastung eines zu
schützenden Bauteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer zweiten Auswahlstellung,
Fig. 3 eine schematische Darstellung im Seitenriss einer
Vorrichtung zum Schutz vor thermischer
Überlastung eines zu schützenden Bauteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer ersten Auswahlstellung im nicht geschaltetem
Zustand,
Fig. 4 eine schematische Darstellung im Seitenriss einer
Vorrichtung zum Schutz vor thermischer
Überlastung eines zu schützenden Bauteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer ersten Auswahlstellung im geschaltetem Zustand,
Fig. 5 eine schematische Darstellung im Seitenriss einer
Vorrichtung zum Schutz vor thermischer
Überlastung eines zu schützenden Bauteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer zweiten Auswahlstellung im geschaltetem Zustand,
Fig. 6 eine schematische Darstellung im Aufriss einer
Vorrichtung zum Schutz vor thermischer
Überlastung eines zu schützenden Bauteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer ersten Auswahlstellung,
Fig. 7 eine schematische Darstellung im Aufriss einer
Vorrichtung zum Schutz vor thermischer
Überlastung eines zu schützenden Bauteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer zweiten Auswahlstellung,
Fig. 8 eine schematische Darstellung im Aufriss einer
Vorrichtung zum Schutz vor thermischer
Überlastung eines zu schützenden Bauteils gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in einer ersten Auswahlstellung, und
Fig. 9 eine schematische Darstellung im Aufriss einer Vorrichtung zum Schutz vor thermischer Überlastung eines zu schützenden Bauteils gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in einer zweiten Auswahlstellung.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer
Vorrichtung 1 zum Schutz vor thermischer Überlastung eines zu schützenden Bauteils EB gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer ersten Auswahlstellung.
Die Vorrichtung 1 zum Schutz vor thermischer Überlastung eines zu schützenden Bauteils EB weist eine
Betätigungseinrichtung B auf, welche im Einsatz in
thermischen Kontakt mit dem zu schützenden Bauteil EB gebracht wird, und welche bei Erreichen einer bestimmten Temperatur Ts chait in der Lage ist einen Schalter S zu betätigen . Beispielsweise ist die Betätigungseinrichtung als thermisch lösbare Verbindung des zu schützenden Bauteils EB mit einem vorgespannten Element, z.B. dem Schalter S, ausgeführt. Beispielsweise kann diese durch ein geeignetes Lot oder einen geeigneten Kleber realisiert werden. Erweicht das Lot oder der Kleber, so wird Kraft eines vorgespannten Elements frei und der Schalter S schaltet in einen weiteren Zustand.
Der Schalter S ist sowohl als Abtrennschalter als auch als Kurzschlussschalter in Bezug auf das zu schützende
Bauelement EB einsetzbar, wobei der Schalter S weiterhin eine Auswahleinrichtung A aufweist, mit der ausgewählt werden kann, ob der Schalter S als Abtrennschalter oder als Kurzschlussschalter in Bezug auf das zu schützende
Bauelement EB eingesetzt werden soll.
Diese Funktion des Auswahlelements A wird nun eingehender an Hand der Figur 1 und Figur 2 erläutert werden. Dabei zeigt Figur 2 wiederum eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zum Schutz vor thermischer Überlastung eines zu schützenden Bauteils EB in einer zweiten
AuswahlStellung .
In der ersten Auswahlstellung gemäß Figur 1 ist das
Auswahlelement A so gestellt, dass der Schalter S als
Kurzschlussschalter in Bezug auf das zu schützende
Bauelement EB wirkt, d.h. Zuleitung Li wird direkt mit der Zuleitung L2 verbunden und somit das zu schützenden
Bauelement umgangen. Im nicht geschalteten Zustand, wie in Figur 1 dargestellt, ist der Schalter so gestellt, dass die Zuleitung Li mit der Zuleitung L3 vom zu schützenden
Bauelement EB verbunden ist.
Obwohl vorstehend und nachfolgend auf bestimmte Zuleitungen und bestimmte Funktionen hingewiesen wird, ist für den
Fachmann verständlich, dass diese Beschreibung lediglich beispielhaft für eine Vielzahl von Variationen bezüglich der tatsächlichen Beschaltung ist. Wird das Auswahlelement A nun wie in Figur 2 dargestellt in den Schaltweg hinein bewegt, so wird bei einem Schalten des Schalters S nun kein Kurzschluss mehr bewirkt, sondern der Leiter Li und der Leiter L2 sind nicht mehr verbunden, d.h. das zu schützende Bauelement EB ist abgetrennt.
In Figuren 3 bis 5 ist dieses nochmals in schematischen Darstellungen im Seitenriss einer Vorrichtung zum Schutz vor thermischer Überlastung eines zu schützenden Bauteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer ersten
Auswahlstellung im nicht geschaltetem Zustand, in einer ersten Auswahlstellung im geschaltetem Zustand, und
in einer zweiten Auswahlstellung im geschaltetem Zustand. Dort ist die Vorrichtung 1 auf einer Platine P bestückbar gezeigt. Über dem zu schützenden Bauelement EB befindet sich ein bügelartiges Konstrukt B, dass mit der ersten Zuleitung L2 elektrisch verbunden ist. Das Konstrukt B ist mit dem zu schützenden Bauteil EB mittels eines Lotes oder eines Klebers thermisch verbunden. Das Konstrukt steht unter Spannung, die so gerichtet ist, dass das Konstrukt sich auf zumindest einer Seite bei Erreichen der
Schalttemperatur ablöst. In Figur 3 ist die nicht
ausgelöste Stellung gezeigt. Hier wird das Konstrukt B durch das Lot / den Kleber gehalten. Abhängig von der
Stellung des Auswahlelementes A kann es nun im geschalteten Zustand entweder wie Figur 4 gezeigt zu einem Kurzschluss mit Zuleitung Li kommen, oder aber wie in Figur 5 gezeigt, löst sich zwar das Konstrukt B vom Kontakt L3 ab, jedoch wird ein Schalten bis zur Zuleitung Li und somit ein
Kurzschluss verhindert und lediglich ein Abtrennen
bereitgestellt .
Bevorzugt ist die Betätigungseinrichtung B federartig aufgebaut bzw. weist eine Feder auf. Hierdurch kann ein günstiger Kraftspeicher realisiert werden.
Weiterhin weist die Auswahleinrichtung A bevorzugt ein Isolationselement auf, welches verhindern kann, dass der Schalter S das zu schützende Bauelement BE kurzschließt.
Das Isolationselement kann aus handelsüblichen Materialien, insbesondere auch aus Platinen-Material, hergestellt sein.
In einzelnen Bauformen kann vorgesehen sein, dass die
Auswahl nur bei der tatsächlichen Montage des zu
schützenden Bauelements EB möglich ist. So wird vermieden, dass für bestimme zu schützenden Bauelemente bzw.
zweckgebundene Vorrichtungen fehlerhaft geschaltet werden, sondern die exakte Auswahl nur dem Hersteller ermöglicht ist, d.h. die Auswahl mittels der Auswahleinrichtung A kann lediglich während der Montage der Vorrichtung 1 mit einem zu schützenden Bauelement EB wählbar sein.
In anderen Ausführungsformen kann dies frei gewählt werden, z.B. nach Montage gemäß dem jeweiligen Zweck.
Die Auswahleinrichtung kann unterschiedlich ausgeformt sein, wobei die nachfolgenden Darstellungen beispielhaft und nicht abschließend sind.
Beispielsweise kann die Auswahleinrichtung A mittels einer Schiebebewegung eines Isolationselements ISO auswählen, ob der Schalter S als Abtrennschalter oder als
Kurzschlussschalter in Bezug auf das zu schützende
Bauelement EB eingesetzt werden soll. Eine solche
Ausführungsform ist in den Figuren 6 und 7 in schematischen Darstellungen im Aufriss einer Vorrichtung zum Schutz vor thermischer Überlastung eines zu schützenden Bauteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer ersten
Auswahlstellung und einer zweiten Auswahlstellung gezeigt.
Beispielsweise kann die Auswahleinrichtung A mittels einer Drehbewegung eines Isolationselements ISO auswählen, ob der Schalter S als Abtrennschalter oder als Kurzschlussschalter in Bezug auf das zu schützende Bauelement EB eingesetzt werden soll. Eine solche Ausführungsform ist in den Figuren 8 und 9 in schematischen Darstellungen im Aufriss einer Vorrichtung zum Schutz vor thermischer Überlastung eines zu
schützenden Bauteils gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in einer ersten Auswahlstellung und einer zweiten Auswahlstellung gezeigt. Beide Bewegungsformen können auch kombiniert oder um weitere Bewegungsformen ergänzt sein.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist das zu
schützende Bauelement (EB) ein Halbleiterbauelement, insbesondere ein Varistor oder eine Transient-Voltage- Suppressordiode .
Mit Hilfe der Erfindung ist es nun mehr möglich mit einer einzigen Vorrichtung beide Sicherungszwecke, nämlich das Abschalten als auch das Kurzschließen, in einer
kostengünstigen Konstruktion zu vereinen.
Bezugs zeichenliste
Vorrichtung zum Schutz vor thermischer Überlastung zu schützenden Bauteils
Betätigungseinrichtung
Schalttemperatur
Schalter
Auswahleinrichtung
Platine
Zuleitung L