EP3243209B1 - Überspannungsschutzgerät mit im thermischen überlastfall aktivierter mechanischer abtrennvorrichtung - Google Patents

Überspannungsschutzgerät mit im thermischen überlastfall aktivierter mechanischer abtrennvorrichtung Download PDF

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EP3243209B1
EP3243209B1 EP15801148.6A EP15801148A EP3243209B1 EP 3243209 B1 EP3243209 B1 EP 3243209B1 EP 15801148 A EP15801148 A EP 15801148A EP 3243209 B1 EP3243209 B1 EP 3243209B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
overvoltage protection
slide
protection device
support body
arm
Prior art date
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Active
Application number
EP15801148.6A
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English (en)
French (fr)
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EP3243209A1 (de
Inventor
Li HONGJUN
Xu NIANSHENG
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Dehn SE and Co KG
Original Assignee
Dehn and Soehne GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Dehn and Soehne GmbH and Co KG filed Critical Dehn and Soehne GmbH and Co KG
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Priority to PL15801148T priority patent/PL3243209T3/pl
Publication of EP3243209A1 publication Critical patent/EP3243209A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/74—Switches in which only the opening movement or only the closing movement of a contact is effected by heating or cooling
    • H01H37/76—Contact member actuated by melting of fusible material, actuated due to burning of combustible material or due to explosion of explosive material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors
    • H01C7/126—Means for protecting against excessive pressure or for disconnecting in case of failure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/12—Means structurally associated with spark gap for recording operation thereof

Definitions

  • the invention relates to an overvoltage protection device with a mechanical disconnection device activated in the event of a thermal overload, said device comprising connection elements which can be moved by means of a spring-loaded or preloaded slide from a closed position into a current-interrupting or potential-separating position, the closed position of the connection elements being secured by a solder or thermally releasable adhesive , furthermore, the connection elements consist of a pair of metallic brackets, the ends of which run essentially parallel and receive the respective contact tab of the surge protection unit, the ends of the brackets facing away from the surge protection unit, including a free space, can be connected to one another and have a section for external connecting parts, in the free space the slide is inserted with a preload spring, the spring preload being oriented in the direction of the contact lug of the overvoltage protection unit, and the slide continues to have a ke Ilform and / or portions of the metallic bracket have an inclined surface to produce a force component on the parallel ends of the bracket when the slide movement, so that they can
  • DE 10 2007 042 991 A1 From the DE 10 2007 042 991 A1 is a generic surge protection device with mechanical activated in the event of thermal overload Disconnect device known. There, in particular, the solder connection point of the connection elements, which is opened in the event of a disconnection, should not be continuously subjected to the action of a mechanical force.
  • Another task after DE 10 2007 042 991 A1 consisted of designing the connection elements of the separating device in such a way that there is sufficient surge current carrying capacity, the contact pressure for the discharge process being produced by the surge current itself.
  • the known disconnection device is designed such that the current supply to the voltage-limiting overvoltage protection units, in particular varistors, is formed by two conductor sections through which surge current flows in the same direction, which run essentially parallel in the end region and in a common connection point, which is secured by a solder is to pass over.
  • the voltage-limiting overvoltage protection units in particular varistors
  • solder point Due to the parallel current flow and the associated force effects in the event of a surge current, the sections of the conductors or brackets attract each other and at this point bring about the desired increase in the contact force at the solder connection point. It is thus possible to design the solder joint only for fixing the respective sections of the bracket. The same makes it possible to limit the mechanical dimensioning of the solder point to an absolute minimum and thus to make it particularly thermally sensitive. The solder point therefore has only a very small heat capacity.
  • the connecting elements of the prior art which consist of a pair of current-dividing metallic brackets, can be made of a less mechanically strong material. Due to the division into the parallel current paths, the dimensioning of the conductor sections can be done more cost-effectively, since the current density is halved.
  • a spring of the known separating device has the task of relocating the aforementioned slide between the current paths in the event of melting of the solder joint and thus interrupting the circuit.
  • the spring force can be reduced so that the desired low permanent load on the solder joint results.
  • the separation process can be supported by a wedge-shaped design of the slide.
  • the known slide has an essentially flat surface section for optically signaling the respective slide position, specifically with reference to a corresponding window which is located in the outer housing. Below this surface section of the movable slide, a further surface that can be released by the slide is provided for optical signaling of the disconnected state.
  • the surface section of the slide and this further surface are designed in different colors.
  • the foot of the slider has after DE 10 2007 042 991 A1 a guide groove to prevent tilting during the movement to be carried out to separate the metal brackets.
  • the DE 10 2013 006 052 A1 who have a continuing education after teaching DE 10 2007 042 991 A1 represents also relates to a surge protection device with at least one surge protection unit and at least one contact tab and a mechanical disconnection device activated in the event of thermal overload.
  • the separating device comprises a connecting element which can be moved from a closed to a current-interrupting position by means of a slide which is prestressed by spring force.
  • the connection element consists of a pair of current-dividing metallic brackets, the ends of which are directed parallel to the contact lug of the overvoltage protection unit and which receive the respective contact lug of the overvoltage protection unit in their center.
  • the disconnecting device comprises connection elements which can be moved from a closed position into a current-interrupting or potential-separating position by means of a spring-loaded or prestressed slide. In the closed position, the connection elements are secured by a solder or a thermally releasable adhesive.
  • connection elements preferably consist of a pair of metallic brackets, the ends of which run parallel and, preferably in the middle, receive the respective contact tab of the overvoltage protection unit, in particular a varistor.
  • the ends of the brackets facing away from the overvoltage protection unit can be connected to one another, including a free space, and have a section for external connecting parts,
  • the actual slide with a preload spring is located in the free space, the spring preload being oriented in the direction of the contact lug of the overvoltage protection unit.
  • the slide preferably has a wedge shape and / or portions of the bracket have an inclined surface in order to generate a force component on the parallel ends of the bracket when the slide moves, so that these can be moved away from the contact tab, in the region of the parallel ends the bracket and the contact lug the already mentioned solder or adhesive connection is formed.
  • the slide has a section for optical signaling of the respective slide position and below this section of the movable slide there is a further surface that can be released by the slide for optical signaling of the disconnected state.
  • the slider can also have the shape of an M or be approximated to the shape of an M.
  • a special support body is provided, with the aid of which all essential elements of the overvoltage protection device can be mechanically connected and assembled.
  • the material required for the support body must meet the special electrical and mechanical properties, whereby, however, a housing encapsulation can consist of a cheaper material.
  • the support body has openings for the outer connection parts on its base side, the part of the support body opposite on the base side having an opening for introducing the overvoltage protection unit.
  • the outer connection parts can be designed as plug contacts, for example in a U or V shape, which is used for the safe electrical contacting of the Plug-in trained surge protection device based on a base part.
  • a chamber which holds the pair of metal brackets, the slider and the biasing spring, i.e. receives the means for the thermal disconnection device, the respective contact tab of the overvoltage protection unit protruding into the chamber.
  • the slider according to the invention has a first arm, directed to the bottom side, and a second arm, directed to the opening and thus to the top of the support body.
  • the second arm merges into the section for optical signaling and the first arm into a section for triggering a remote fault reporting device.
  • the slide not only takes on the function of interrupting the power supply in the event of a fault, but also displays the status of the respective surge protection device along with remote signaling of this status.
  • the further surface that can be released by the slide for optical signaling of the disconnected state e.g. can be kept in red coloring, is designed according to the invention as an extension of a side wall portion partially covering the opening of the support body.
  • extension with the side wall section is designed to be elastically movable and in particular the extension and side wall section are connected to the supporting body via a film hinge.
  • a corresponding varistor block or a combination of several varistors can be inserted into the support body by opening the support body at the top and pushing the extension with side wall section away from the side.
  • the extension with the side wall section moves back and covers the opening on the Top of the support body from the size of the extension.
  • the second arm runs in a flat recess or a corresponding shape in the support body.
  • Means for guiding are formed between the recess and the second arm. These means can be implemented in the manner of a tongue and groove guide.
  • the overvoltage protection unit consists of an electrically and mechanically parallel arrangement of several varistors.
  • the first arm dips with its free end into a recess in the base plate of the support body and blocks a pin of a telecommunications signaling device.
  • This pin is located in a base part or base which is known per se and is used to hold one or more surge protective devices which are designed as a plug-in part.
  • the carrier body can be enclosed by a housing capsule, leaving the bottom side free, the upper side of the housing capsule having a window for recognizing the state of the separating device.
  • the aforementioned chamber is thermally decoupled from the rest of the supporting body and the surge protection device by walls.
  • the only direct thermal connection is via the contact lug of the relevant at least one overvoltage protection unit, which protrudes into the chamber, in particular in the form of one or more varistors.
  • a cavity for receiving one end of the spring is formed in the movable slide for receiving the biasing spring.
  • connection elements which run essentially parallel, are, as already mentioned, fixed in position by solder or adhesive and strive apart during the separation process due to their mechanical residual stress.
  • the bow-shaped connection elements are symmetrical.
  • the slide like the supporting body, is made of an electrically insulating material.
  • the surge protection device 2 designed as a plug-in part after Fig. 1 consists of the main assemblies supporting body 16, complete slide 4 with section 7 for optical signaling of the respective state of the disconnecting device, the two outer connecting parts 13 and 14 designed as plug contacts, the connecting part 14 comprising the metallic bracket of the mechanical separating device, further with a biasing spring 27, which is partially received by one end 20 of the slide 4, the overvoltage protection unit 11 with the contacts 18 and 19 and the contact 17 pointing to the bottom of the supporting body 16.
  • the overvoltage protection unit 11 comprises two mechanically and electrically connected varistors 21.
  • a side wall of the support body 16 or a corresponding side wall section 26 is provided with an angled extension 12 which covers the opening of the support body 16 over an area.
  • This side wall section 26 with extension 12 is designed to be elastically movable via a film joint, not shown, so that, as symbolized by the arrow, the overvoltage protection unit 11 can be pushed into the supporting body 16.
  • FIG. 2 The correspondingly completed, in Fig. 2
  • the quasi-functional arrangement shown is then enclosed by a housing encapsulation 10 which has a viewing window 8 in relation to the recognizability of the state of the device arrangement.
  • the outer connecting parts 13 and 14 preferably have a U-shape in their plug-in section 22.
  • the bottom side 160 of the support body 16 has openings for the outer connecting parts 13; 14, wherein the support body 16 has an opening 170 opposite the bottom side 160.
  • the section of the slide which comes into contact with the region of the metallic stirrups can have wedge-shaped surfaces and have a shape in the form of an M.
  • a chamber 180 which adjoins the pair of metal brackets (14 Fig. 2 ), the actual slide, in particular the section 20 and the biasing spring 27, the respective contact tab 17 of the overvoltage protection unit 11 protruding into the chamber 180.
  • the slider 4 comprises a first arm 200, directed to the bottom 160, and a second arm 400, directed to the opening 170 and thus to the top of the support body 16.
  • the second arm 400 merges into the section 7 for optical signaling and the first arm 200 into a section 5 for triggering a remote fault reporting device.
  • the further surface 12 released by the slide 4 is that of the extension of the side wall section 26.
  • the second arm 400 runs in a flat recess 401 of the supporting body 16, with means 402 for guiding between the recess 401 and the second arm 400.
  • This means 402 can be a projection which, in conjunction with the groove 403 in the slide 4, realizes the desired guidance.
  • the first arm 200 engages with its free end 5 in a recess in the bottom side 160 of the support body 16, as in FIG Fig. 2 is recognizable.
  • the support body 16 which is preferably manufactured as a plastic injection-molded part, accommodates the overvoltage protection unit 11 in its interior, which can be pushed in virtually over the opening side 170 after the parts 26 and 12 have been pivoted away. After inserting and fixing the contacts 13 and 14 and soldering them to the connections 17, 18 and 19 of the overvoltage protection unit 11 and the slide positioned in advance in relation to the space between the metal brackets of the contact 14, the primary assembly process is complete. Subsequently, only the housing encapsulation 10 has to be put over, with corresponding means for locking being provided in a manner known per se.
  • the Fig. 5 makes the current flow through the surge protection device clearly by the dashed line 29, the plug contacts one in the Fig. 5 Represent left-hand contact 22 with a longer leg 13 and a right-hand contact 28 with a shorter leg, the shorter legs merging into the metallic bracket 14 or being connected to such a metallic bracket.
  • the necessary solder connection that separates or melts under thermal stress is then realized in the region 23.
  • the thermal separation device 9 (see Fig. 6b ) can be found in the representation Fig. 5 in the immediate vicinity of contacts 22 and 28 with the result of reduced electromotive forces in the event of surge current.
  • Reference number 30 symbolizes the clear distance between contacts 22 and 28.
  • the thermal separating device 9 comprises, as essential functional components, the metallic brackets 25, which are preferably components of the contact 14. In the event of disconnection or in the original state, the brackets 25 strive apart, as in FIG Fig. 6b is shown.
  • the bias spring 27 is guided in a recess of the M slide.
  • the brackets 25 are closed and soldered to the contact lug 24.
  • the slide 20 is in the state according to Fig. 6a .
  • the slider 20 With its central notch, the slider 20 comes into abutment with the contact lug 24, the wedge sides of the slider 20 sliding into the space between the respective front end of the bracket 25 and the contact lug 24, so that the desired separation distance can be achieved.
  • section 5 of arm 400 blocks a pin 6 for remote error reporting.
  • the pin 6 is released and a signal for remote electrical signaling is generated via a contact arrangement (not shown).

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzgerät mit im thermischen Überlastfall aktivierter mechanischer Abtrennvorrichtung, diese umfassend Anschlusselemente, welche mittels federkraftbelastetem oder vorgespanntem Schieber von einer geschlossenen in eine stromunterbrechende oder potentialtrennende Lage bewegbar sind, wobei die geschlossene Position der Anschlusselemente von einem Lot oder thermisch lösbaren Kleber gesichert ist, weiterhin die Anschlusselemente aus einem Paar metallischer Bügel bestehen, deren Enden im Wesentlichen parallel verlaufen und die jeweilige Kontaktfahne der Überspannungsschutzeinheit aufnehmen, die der Überspannungsschutzeinheit abgewandten Enden der Bügel, einen Freiraum einschließend, miteinander verbindbar sind und einen Abschnitt für äußere Anschlussteile besitzen, im Freiraum der Schieber mit Vorspannfeder eingesetzt ist, wobei die Federvorspannung in Richtung Kontaktfahne der Überspannungsschutzeinheit orientiert ist, weiterhin der Schieber eine Keilform und/oder Abschnitte der metallischen Bügel eine Schrägfläche aufweisen, um bei Schieberbewegung eine Kraftkomponente auf die parallel verlaufenden Enden der Bügel zu erzeugen, so dass diese von der Kontaktfahne weg bewegbar sind, wobei im Bereich der parallel verlaufenden Enden der Bügel und der Kontaktfahne die Löt-oder Kleberverbindung ausgebildet ist, sowie weiterhin der Schieber einen Abschnitt zur optischen Signalisierung der jeweiligen Schieberposition aufweist und unterhalb dieses Abschnitts des beweglichen Schiebers eine vom Schieber freigebbare weitere Fläche zur optischen Signalisierung des Abtrennzustands vorgesehen ist, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der DE 10 2007 042 991 A1 ist ein gattungsgemäßes Überspannungsschutzgerät mit im thermischen Überlastfall aktivierter mechanischer Abtrennvorrichtung bekannt. Dort soll insbesondere die Lotverbindungsstelle der Anschlusselemente, die im Abtrennfall geöffnet wird, nicht ständig der Einwirkung einer mechanischen kraftseitigen Belastung unterliegen. Eine weitere Aufgabe nach DE 10 2007 042 991 A1 bestand darin, die Anschlusselemente der Abtrennvorrichtung so auszuführen, dass sich eine ausreichende Stoßstromtragfähigkeit ergibt, wobei der Kontaktdruck für den Ableitvorgang durch den Stoßstrom selbst zu produzieren ist.
  • Diesbezüglich ist die bekannte Abtrennvorrichtung konstruktiv so ausgeführt, dass die Stromzuführung zu den spannungsbegrenzenden Überspannungsschutzeinheiten, insbesondere Varistoren, durch zwei vom Stoßstrom in gleicher Richtung durchflossene Leiterabschnitte gebildet wird, die im Endbereich im Wesentlichen parallel verlaufen und in eine gemeinsame Verbindungsstelle, die von einem Lot gesichert ist, übergehen.
  • Durch den parallelen Stromfluss und die damit verbundenen Kraftwirkungen im Stoßstromfall ziehen sich die Abschnitte der Leiter bzw. Bügel an und bewirken zu diesem Zeitpunkt die gewünschte Erhöhung der Kontaktkraft an der Lotverbindungsstelle. Damit ist es möglich, die Lotstelle lediglich zur Fixierung der jeweiligen Abschnitte der Bügel auszulegen. Selbiges gestattet es, die mechanische Dimensionierung der Lotstelle auf ein absolutes Minimum zu beschränken und diese damit besonders thermisch sensibel auszuführen. Damit besitzt die Lotstelle nur eine sehr kleine Wärmekapazität.
  • Die Anschlusselemente des Standes der Technik, die aus einem Paar stromteilender metallischer Bügel bestehen, können aus einem mechanisch weniger festen Material ausgeführt werden. Durch die Aufteilung in die parallelen Strombahnen kann die Dimensionierung der Leiterabschnitte kostengünstiger erfolgen, da sich die Stromdichte halbiert.
  • Eine Feder der bekannten Abtrennvorrichtung hat die Aufgabe, im Fall des Aufschmelzens der Lotstelle den vorerwähnten Schieber zwischen die Strombahnen zu verlagern und damit den Stromkreis zu unterbrechen. Die Federkraft kann reduziert werden, so dass sich die gewünschte niedrige Dauerbelastung der Lotstelle ergibt. Durch eine keilförmige Ausführung des Schiebers kann der Abtrennvorgang unterstützt werden. In Ausgestaltung der Lehre nach DE 10 2007 042 991 A1 können die als Varistoren vorgesehenen Überspannungsschutzeinheiten separat gekapselt werden, wobei nur das Material dieser Gehäusekapselung besonderen thermischen und elektrischen Anforderungen genügen muss. Der bekannte Schieber besitzt bei einer Ausführungsform einen im Wesentlichen ebenen Oberflächenabschnitt zur optischen Signalisierung der jeweiligen Schieberposition, und zwar bezogen auf ein entsprechendes Fenster, das im Außengehäuse befindlich ist. Unterhalb dieses Oberflächenabschnitts des beweglichen Schiebers ist eine vom Schieber freigebbare weitere Fläche zur optischen Signalisierung des Abtrennzustands vorgesehen. Der Oberflächenabschnitt des Schiebers und diese weitere Fläche sind verschiedenfarbig gestaltet.
  • Letztendlich besitzt der Fuß des Schiebers nach DE 10 2007 042 991 A1 eine Führungsnut, um ein Verkanten bei der auszuführenden Bewegung hin zum Trennen der metallischen Bügel zu verhindern.
  • Die DE 10 2013 006 052 A1 , die eine Weiterbildung der Lehre nach DE 10 2007 042 991 A1 darstellt, betrifft ebenfalls ein Überspannungsschutzgerät mit mindestens einer Überspannungsschutzeinheit und mindestens einer Kontaktfahne sowie eine im thermischen Überlastfall aktivierte mechanische Abtrennvorrichtung. Die Abtrennvorrichtung umfasst ein Anschlusselement, das mittels eines durch Federkraft vorgespannten Schiebers von einer geschlossenen in eine stromunterbrechende Lage bewegbar ist. Auch dort besteht das Anschlusselement aus einem Paar stromteilender metallischer Bügel, deren zur Kontaktfahne der Überspannungsschutzeinheit gerichteten Enden parallel verlaufen und die in ihrer Mitte die jeweilige Kontaktfahne der Überspannungsschutzeinheit aufnehmen.
  • Zur Vermeidung der Tatsache, dass wie in der DE 10 2007 042 991 A1 gezeigt, der Schieber funktional mit der optischen Signalisierung der Schieberposition und damit einer Anzeige der Funktionseigenschaften der Abtrennvorrichtung gekoppelt ist, wird gemäß der DE 10 2013 006 052 A1 vorgeschlagen, dass mindestens einer der Bügel einen Anschlag für eine, um eine Achse schwenkbare Sichtanzeige bildet, wobei die Schwenkbewegung freigegeben ist, wenn mit Hilfe des Schiebers die parallel verlaufenden Enden der Bügel sich von der Kontaktfahne seitlich entfernen.
  • Den zitierten Lösungen des Standes der Technik ist gemeinsam, dass die eigentlichen mechanischen Abtrennvorrichtungen in einiger Entfernung seitlich bzw. an der Oberseite eines Steckteil-Überspannungsschutzgeräts angeordnet sind, mit der Folge, dass sich insbesondere beim Fließen sehr hoher Stoßströme außerordentlich hohe elektromotorische Kräfte ergeben, die zu einer Zerstörung der Gesamtanordnung führen können. Wird diesbezüglich ein Innengehäuse zum Schutz der Überspannungsschutzeinheiten, insbesondere der Varistoren, vorgesehen, ergibt sich einerseits das technologische Problem des Einbringens der Varistoren im Montage- und Herstellungsprozess sowie andererseits der Nachteil, dass wenig Raum zum Anbringen von Kennzeichnungsflächen zur farbigen Zustandssignalisierung verbleibt.
  • Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes Überspannungsschutzgerät mit im thermischen Überlastfall aktivierter oder aktivierbarer mechanischer Abtrennvorrichtung anzugeben, welches besonders kostengünstig montier- und damit herstellbar ist und welches über eine hohe Stoßstromfestigkeit bis in den Bereich von 80 kA verfügt.
  • Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Überspannungsschutzgerät gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
  • Es wird demnach von einem Überspannungsschutzgerät mit im thermischen Überlastfall aktivierter oder aktivierbarer mechanischer Abtrennvorrichtung ausgegangen. Die Abtrennvorrichtung umfasst Anschlusselemente, welche mittels federkraftbelastetem oder vorgespanntem Schieber von einer geschlossenen in eine stromunterbrechende oder potentialtrennende Lage bewegbar sind. In der geschlossenen Position sind die Anschlusselemente von einem Lot oder einem thermisch lösbaren Kleber gesichert.
  • Die Anschlusselemente bestehen bevorzugt aus einem Paar metallischer Bügel, deren Enden parallel verlaufen und, bevorzugt in ihrer Mitte, die jeweilige Kontaktfahne der Überspannungsschutzeinheit, insbesondere eines Varistors aufnehmen.
  • Die der Überspannungsschutzeinheit abgewandten Enden der Bügel sind, einen Freiraum einschließend, miteinander verbindbar und besitzen einen Abschnitt für äußere Anschlussteile,
  • Im Freiraum befindet sich der eigentliche Schieber mit Vorspannfeder, wobei die Federvorspannung in Richtung Kontaktfahne der Überspannungsschutzeinheit orientiert ist.
  • Bevorzugt besitzt der Schieber eine Keilform und/oder es weisen Abschnitte des Bügels eine Schrägfläche auf, um bei Schieberbewegung eine Kraftkomponente auf die parallel verlaufenden Enden der Bügel zu erzeugen, so dass diese von der Kontaktfahne weg bewegbar sind, wobei im Bereich der parallel verlaufenden Enden der Bügel und der Kontaktfahne die bereits erwähnte Löt- oder Kleberverbindung ausgebildet ist.
  • Weiterhin weist der Schieber einen Abschnitt zur optischen Signalisierung der jeweiligen Schieberposition auf und es ist unterhalb dieses Abschnitts des beweglichen Schiebers eine vom Schieber freigebbare weitere Fläche zur optischen Signalisierung des Abtrennzustands vorgesehen.
  • Der Schieber kann bei einer Ausführungsform der Erfindung auch die Gestalt eines M aufweisen oder aber der Form eines M angenähert sein.
  • Erfindungsgemäß ist ein spezieller Tragkörper vorgesehen, mit dessen Hilfe alle wesentlichen Elemente des Überspannungsschutzgeräts mechanisch verbunden und montiert werden können.
  • Das für den Tragkörper erforderliche Material muss den speziellen elektrischen und mechanischen Eigenschaften genügen, wobei hingegen eine Gehäusekapselung aus einem preiswerteren Material bestehen kann.
  • Der Tragkörper weist an seiner Bodenseite Durchbrüche für die äußeren Anschlussteile auf, wobei der bodenseitig gegenüberliegende Teil des Tragkörpers eine Öffnung zum Einbringen der Überspannungsschutzeinheit aufweist.
  • Die äußeren Anschlussteile können als Steckkontakte z.B. in U- oder V-Form ausgebildet werden, die zum sicheren elektrischen Kontaktieren des als Steckteil ausgebildeten Überspannungsschutzgeräts bezogen auf ein Basisteil dienen.
  • Oberhalb der Bodenseite des Tragkörpers ist eine Kammer befindlich, welche das Paar metallischer Bügel, den Schieber und die Vorspannfeder, d.h. die Mittel zur thermischen Abtrennvorrichtung aufnimmt, wobei die jeweilige Kontaktfahne der Überspannungsschutzeinheit in die Kammer hineinragt.
  • Der erfindungsgemäße Schieber besitzt einen ersten Arm, gerichtet zur Bodenseite, und einen zweiten Arm, gerichtet zur Öffnung und damit zur Oberseite des Tragkörpers.
  • Der zweite Arm geht in den Abschnitt zur optischen Signalisierung und der erste Arm in einen Abschnitt zum Auslösen einer Störungsfernmeldeeinrichtung über.
  • Damit übernimmt der mit den Armen ergänzte Schieber nicht nur die Funktion der Stromunterbrechung im Störungsfall, sondern auch die Anzeige des Zustands des jeweiligen Überspannungsschutzgeräts nebst Fernsignalisierung dieses Zustands.
  • Die vom Schieber freigebbare weitere Fläche zur optischen Signalisierung des Abtrennzustandes, die z.B. in roter Einfärbung gehalten werden kann, ist erfindungsgemäß als Fortsatz eines die Öffnung des Tragkörpers teilweise bedeckenden Seitenwandabschnitts ausgebildet.
  • Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Fortsatz mit Seitenwandabschnitt elastisch beweglich ausgebildet ist und insbesondere Fortsatz und Seitenwandabschnitt über ein Foliengelenk mit dem Tragkörper verbunden sind.
  • Montageseitig lässt sich durch die oberseitige Öffnung des Tragkörpers und seitliches Wegdrücken des Fortsatzes mit Seitenwandabschnitt ein entsprechender Varistorblock oder eine Kombination mehrerer Varistoren in den Tragkörper einschieben. Im eingeschobenen Zustand bewegt sich der Fortsatz mit Seitenwandabschnitt wieder zurück und deckt die Öffnung an der Oberseite des Tragkörpers entsprechend der größenmäßigen Ausbildung des Fortsatzes ab.
  • Der zweite Arm verläuft in einem flächigen Rücksprung oder einer entsprechenden Ausformung im Tragkörper. Zwischen Rücksprung und zweitem Arm sind Mittel zur Führung ausgebildet. Diese Mittel können nach Art einer Nut-Feder-Führung realisiert werden.
  • Die Überspannungsschutzeinheit besteht bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus einer elektrisch und mechanisch parallel geschalteten Anordnung von mehreren Varistoren.
  • Der erste Arm taucht mit seinem freien Ende in eine Aussparung in der Bodenplatte des Tragkörpers ein und sperrt einen Stift einer Fernmeldesignalisierungseinrichtung. Dieser Stift befindet sich in einem an sich bekannten Basisteil oder Sockel, der zur Aufnahme einer oder mehrerer Überspannungsschutzgeräte dient, die als Steckteil ausgeführt werden.
  • Der Tragkörper ist unter Freilassung der Bodenseite von einer Gehäusekapsel umschließbar, wobei die Oberseite der Gehäusekapsel ein Fenster zur Erkennung des Zustands der Abtrennvorrichtung aufweist.
  • Die vorerwähnte Kammer ist durch Wände vom übrigen Tragkörper und der Überspannungsschutzeinrichtung thermisch entkoppelt. Die einzige thermische Direktverbindung besteht über die in die Kammer hineinragende Kontaktfahne der betreffenden, mindestens einen Überspannungsschutzeinheit, insbesondere ausgebildet in Form eines oder mehreren Varistoren.
  • Für die Aufnahme der Vorspannfeder ist im beweglichen Schieber ein Hohlraum zur Aufnahme eines Endes der Feder ausgebildet.
  • Die im Wesentlichen parallel verlaufenden Enden der Anschlusselemente sind, wie bereits erwähnt, durch Lot oder Kleber lagefixiert und streben beim Abtrennvorgang durch ihre mechanische Eigenspannung auseinander.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die bügelförmigen Anschlusselemente symmetrisch ausgebildet.
  • Im Abtrennfall fährt der Schieber in den Lot- oder Kleberverbindungsbereich hinein und durchdringt diesen Bereich, so dass Lotfäden und damit eine unsichere Trennung vermieden werden können.
  • Der Schieber besteht ebenso wie der Tragkörper aus einem elektrisch isolierenden Material.
  • Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
  • Hierbei zeigen:
    • Fig. 1
    eine Explosivdarstellung des Überspannungsschutzgeräts, ausgebildet als Steckteil;
    Fig. 2
    eine perspektivische Darstellung der montierten Einheit auf der Basis eines Tragkörpers noch ohne Gehäusekapselung;
    Fig. 3
    eine Detaildarstellung des Schiebers mit erstem und zweitem Arm;
    Fig. 4a
    eine Darstellung des Tragkörpers noch ohne aufgenommene Überspannungsschutzeinheit, jedoch unter Nutzung eines Foliengelenks seitlich weggebogenem Fortsatzes mit entsprechendem Seitenwandabschnitt;
    Fig. 4b
    eine Darstellung ähnlich derjenigen nach Fig. 4a, jedoch mit zurückbewegtem Fortsatz mit Seitenwandabschnitt;
    Fig. 5
    eine Prinzipdarstellung des sich ausbildenden Strompfads im Betriebsfall des Überspannungsschutzgeräts;
    Fig. 6a
    eine Prinzipdarstellung des Schiebers mit Arm und dem Paar metallischer Bügel, deren Enden parallel verlaufen und die jeweilige Kontaktfahne der Überspannungsschutzeinheit aufnehmen;
    Fig. 6b
    eine Darstellung ähnlich derjenigen nach Fig. 6a, jedoch im abgetrennten Zustand, d.h. dem Zustand, bei dem der Schieber die metallischen Bügel in eine Abtrennposition bewegt hat;
    Fig. 7a
    eine perspektivische Darstellung von zwei Überspannungsschutzgeräten, ausgebildet als Steckteil, die sich in einem Basisteil befinden, mit teilweggebrochener Darstellung zur besseren Erkennbarkeit des Zustands der thermischen Abtrennvorrichtung, und zwar nach Fig. 7a im nicht abtrennten Zustand und nach
    Fig. 7b
    im abgetrennten Zustand.
  • Das als Steckteil ausgebildete Überspannungsschutzgerät 2 nach Fig. 1 besteht aus den wesentlichen Baugruppen Tragkörper 16, kompletten Schieber 4 mit Abschnitt 7 zur optischen Signalisierung des jeweiligen Zustands der Abtrennvorrichtung, den beiden äußeren als Steckkontakte ausgebildeten Anschlussteilen 13 und 14, wobei das Anschlussteil 14 den metallischen Bügel der mechanischen Abtrennvorrichtung umfasst, weiterhin mit einer Vorspannfeder 27, die von einem Ende 20 des Schiebers 4 teilweise aufgenommen ist, der Überspannungsschutzeinheit 11 mit den Kontakten 18 und 19 sowie dem zur Bodenseite des Tragkörpers 16 weisenden Kontakt 17. Im gezeigten Beispiel umfasst die Überspannungsschutzeinheit 11 zwei mechanisch und elektrisch parallel geschaltete Varistoren 21.
  • Darüber hinaus ist eine Seitenwand des Tragkörpers 16 bzw. ein entsprechender Seitenwandabschnitt 26 mit einem abgewinkelten Fortsatz 12 versehen, der die Öffnung des Tragkörpers 16 über einen Bereich überdeckt. Dieser Seitenwandabschnitt 26 mit Fortsatz 12 ist über ein nicht gezeigtes Foliengelenk elastisch beweglich ausgeführt, so dass, wie mit der Pfeildarstellung symbolisiert, die Überspannungsschutzeinheit 11 in den Tragkörper 16 eingeschoben werden kann.
  • Die entsprechend komplettierte, in Fig. 2 gezeigte, quasi funktionsfähige Anordnung wird dann von einer Gehäusekapselung 10 umschlossen, die ein Sichtfenster 8 bezogen auf die Erkennbarkeit des Zustands der Geräteanordnung besitzt.
  • Bevorzugt weisen die äußeren Anschlussteile 13 und 14 in ihrem Steckabschnitt 22 eine U-Form auf.
  • Aus der Gesamtschau der Figuren ist nachvollziehbar, dass die Bodenseite 160 des Tragkörpers 16 Durchbrüche für die äußeren Anschlussteile 13; 14 aufweist, wobei der Bodenseite 160 gegenüberliegend der Tragkörper 16 eine Öffnung 170 besitzt.
  • Der mit dem Bereich der metallischen Bügel in Kontakt kommende Abschnitt des Schiebers kann keilförmige Flächen besitzen und eine Gestalt in Form eines M aufweisen.
  • Oberhalb der Bodenseite 160 ist eine Kammer 180 befindlich, die das Paar metallischer Bügel (14 nach Fig. 2), den eigentlichen Schieber, insbesondere den Abschnitt 20 und die Vorspannfeder 27 aufnimmt, wobei die jeweilige Kontaktfahne 17 der Überspannungsschutzeinheit 11 in die Kammer 180 hineinragt.
  • Der Schieber 4 umfasst einen ersten Arm 200, gerichtet zur Bodenseite 160, und einen zweiten Arm 400, gerichtet zur Öffnung 170 und damit zur Oberseite des Tragkörpers 16.
  • Der zweite Arm 400 geht in den Abschnitt 7 zur optischen Signalisierung und der erste Arm 200 in einen Abschnitt 5 zum Auslösen einer Störungsfernmeldeeinrichtung über.
  • Die vom Schieber 4 freigegebene weitere Fläche 12 ist diejenige des Fortsatzes des Seitenwandabschnitts 26.
  • Der zweite Arm 400 verläuft in einem flächigen Rücksprung 401 des Tragkörpers 16, wobei zwischen Rücksprung 401 und zweitem Arm 400 Mittel 402 zur Führung ausgebildet sind.
  • Bei diesem Mittel 402 kann es sich um einen Vorsprung handeln, der in Verbindung mit der Nut 403 im Schieber 4 die gewünschte Führung realisiert. Der erste Arm 200 greift mit seinem freien Ende 5 in eine Aussparung in der Bodenseite 160 des Tragkörpers 16 ein, wie dies in der Fig. 2 erkennbar ist.
  • Aus den Darstellungen nach den Fig. 1 bis 4b ist der Montagevorgang des Überspannungsschutzgeräts nachvollziehbar.
  • Der bevorzugt als Kunststoffspritzteil gefertigte Tragkörper 16 nimmt in seinem Inneren die Überspannungsschutzeinheit 11 auf, die quasi über die Öffnungsseite 170 nach Wegschwenken der Teile 26 und 12 eingeschoben werden kann. Nach Einbringen und Fixieren der Kontakte 13 und 14 sowie Verlöten mit den Anschlüssen 17, 18 und 19 der Überspannungsschutzeinheit 11 und im Vorfeld positioniertem Schieber bezogen auf den Freiraum zwischen den metallischen Bügeln des Kontakts 14 ist der primäre Montagevorgang beendet. Im Anschluss muss lediglich die Gehäusekapselung 10 übergestülpt werden, wobei diesbezüglich entsprechende Mittel zur Verrastung in an sich bekannter Weise vorgesehen sind.
  • Die Fig. 5 macht durch die gestrichelte Linie 29 den Stromfluss durch das Überspannungsschutzgerät deutlich, wobei die Steckkontakte einen in der Fig. 5 linksseitigen Kontakt 22 mit einem längeren Schenkel 13 und einen rechtsseitigen Kontakt 28 mit einem kürzeren Schenkel darstellen, wobei die kürzeren Schenkel in die metallischen Bügel 14 übergehen bzw. mit einem derartigen metallischen Bügel verbunden sind. Zum Kontakt 17 der Überspannungsschutzeinheit 11 wird dann im Bereich 23 die notwendige, sich bei thermischer Belastung auftrennende bzw. schmelzende Lötverbindung realisiert.
  • Die thermische Abtrennvorrichtung 9 (siehe Fig. 6b) befindet sich in der Darstellung nach Fig. 5 in unmittelbarer Nähe der Kontakte 22 und 28 mit der Folge reduzierter elektromotorischer Kräfte im Stoßstrombelastungsfall.
  • Mit dem Bezugszeichen 30 ist der lichte Abstand zwischen den Kontakten 22 und 28 symbolisiert.
  • Unter Bezugnahme auf die Fig. 6a und 6b soll das Funktionsprinzip der thermischen Abtrennvorrichtung näher erläutert werden.
  • Die thermische Abtrennvorrichtung 9 umfasst als wesentliche Funktionskomponenten die metallischen Bügel 25, die bevorzugt Bestandteile des Kontakts 14 sind. Im Abtrennfall bzw. im Ursprungszustand streben die Bügel 25 auseinander, wie dies in der Fig. 6b dargestellt ist.
  • Die Vorspannfeder 27 ist in einer Ausnehmung des M-Schiebers geführt. Im Normalzustand sind die Bügel 25 geschlossen und mit der Kontaktfahne 24 verlötet. Dabei befindet sich der Schieber 20 im Zustand gemäß Fig. 6a.
  • Bei entsprechender Temperaturerhöhung, wobei das Kontaktteil 17 als Wärmeleiter dient, löst sich mit Erreichen der Schmelztemperatur die Lötverbindung 23. Infolge dessen spreizen sich die Bügel 25 auf, wie in der Fig. 6b gezeigt. Dieses Aufspreizen erfolgt unter Nutzung der Vorspannkraft der Feder 27 und der diesbezüglich eingeleiteten Bewegung des Schiebers 20 gemäß Pfeilrichtung, gezeigt in Fig. 6b.
  • Mit seiner mittigen Kerbung gelangt der Schieber 20 in Anschlag mit der Kontaktfahne 24, wobei sich die Keilseiten des Schiebers 20 in den Raum zwischen dem jeweiligen vorderen Ende des Bügels 25 und der Kontaktfahne 24 schieben, so dass der gewünschte Trennungsabstand erreichbar ist.
  • Infolge der Bewegung des Schiebers 20 ergibt sich auch eine Verschiebebewegung des Teiles 7, welches im Abtrennfall die Oberfläche, respektive den Fortsatz 12, der andersfarbig gestaltet ist, freigibt. Über das Fenster 8 in der Gehäusekapselung 10 kann dieser geänderte Zustand nachvollzogen werden.
  • Diesbezüglich sei auch auf die Darstellungen nach den Fig. 7a und 7b aufmerksam gemacht, wobei in den Fig. 7a und 7b noch ein Sockelteil 3 gezeigt ist, welches zwei Steckteile 2 aufnimmt.
  • In der Darstellung nach Fig. 7a blockiert der Abschnitt 5 des Arms 400 einen Stift 6 zur Fehlerfernmeldung. Mit Lageveränderung des Schiebers 4 wird der Stift 6 freigegeben und über eine nicht gezeigte Kontaktanordnung ein Signal zur elektrischen Fernmeldung erzeugt.

Claims (11)

  1. Überspannungsschutzgerät mit im thermischen Überlastfall aktivierter mechanischer Abtrennvorrichtung (9), diese umfassend Anschlusselemente (14), welche mittels federkraftbelastetem oder vorgespanntem Schieber (4; 20) von einer geschlossenen in eine stromunterbrechende oder potentialtrennende Lage bewegbar sind, wobei die geschlossene Position der Anschlusselemente von einem Lot oder thermisch lösbarem Kleber gesichert ist, weiterhin die Anschlusselemente aus einem Paar metallischer Bügel (25) bestehen, deren Enden parallel verlaufen und die jeweilige Kontaktfahne (24) der Überspannungsschutzeinheit (11) aufnehmen, die der Überspannungsschutzeinheit (11) abgewandten Enden der Bügel (25), einen Freiraum einschließend, miteinander verbindbar sind und einen Abschnitt für Anschlussteile besitzen, im Freiraum der Schieber (20) mit Vorspannfeder (27) eingesetzt ist, wobei die Federvorspannung in Richtung Kontaktfahne (24) der Überspannungsschutzeinheit (11) orientiert ist, weiterhin der Schieber (20) eine Keilform und/oder Abschnitte des jeweiligen Bügels (25) eine Schrägfläche aufweisen, um bei Schieberbewegung eine Kraftkomponente auf die parallel verlaufenden Enden der Bügel (25) zu erzeugen, so dass diese von der Kontaktfahne (24) weg bewegbar sind, wobei im Bereich der parallel verlaufenden Enden der Bügel (25) und der Kontaktfahne (24) die Löt- oder Kleberverbindung (23) ausgebildet ist, sowie weiterhin der Schieber (4; 20) einen Abschnitt (7) zur optischen Signalisierung der jeweiligen Schieberposition aufweist und unterhalb dieses Abschnitts des beweglichen Schiebers (4) eine vom Schieber freigebbare weitere Fläche zur optischen Signalisierung des Abtrennzustands vorgesehen ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Tragkörper (16) vorgesehen ist, an dessen Bodenseite (160) Durchbrüche für die äußeren Anschlussteile (13; 14; 22; 28) ausgebildet sind, wobei der der Bodenseite (160) gegenüberliegend der Tragkörper (16) eine Öffnung (170) zum Einbringen der Überspannungsschutzeinheit (11) aufweist, weiterhin oberhalb der Bodenseite (160) eine Kammer (180) befindlich ist, welche das Paar metallische Bügel (25), den Schieber (20) und die Vorspannfeder (27) aufnimmt, wobei die jeweilige Kontaktfahne (24) der Überspannungsschutzeinheit (11) in die Kammer (180) eindringt sowie der Schieber (4) einen ersten Arm (200), gerichtet zur Bodenseite (160), und einen zweiten Arm (400), gerichtet zur Öffnung (170) und damit zur Oberseite des Tragkörpers (16) aufweist, wobei der zweite Arm (400) in den Abschnitt (7) zur optischen Signalisierung und der erste Arm (200) in einen Abschnitt (5) zum Auslösen einer Störungsfernmeldeeinrichtung (6) übergeht, weiterhin die vom Schieber (4; 7) freigebbare weitere Fläche zur optischen Signalisierung des Abtrennzustands als Fortsatz (12) eines die Öffnung (170) des Tragkörpers (16) teilweise bedeckenden Seitenwandabschnitts (26) ausgebildet ist, Fortsatz (12) mit Seitenwandabschnitt (26) elastisch beweglich ausgebildet sind und der Fortsatz (12) mit Seitenwandabschnitt (26) über ein Foliengelenk mit dem Tragkörper (16) verbunden ist.
  2. Überspannungsschutzgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der zweite Arm (400) in einem flächigen Rücksprung (401) des Tragkörpers (16) verläuft und zwischen Rücksprung (401) und zweitem Arm (400) Mittel (402) zur Führung ausgebildet sind.
  3. Überspannungsschutzgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Überspannungsschutzeinheit (11) aus einer elektrischen und mechanischen Parallelschaltung von mehreren Varistoren (21) besteht.
  4. Überspannungsschutzgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Arm (200) mit seinem freien Ende in eine Aussparung in der Bodenseite (160) des Tragkörpers (16) eintaucht.
  5. Überspannungsschutzgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Tragkörper (16) unter Freilassung der Bodenseite (160) von einer Gehäusekapsel (10) umgeben ist, wobei die Oberseite der Gehäusekapsel (10) ein Fenster (8) zur Erkennung des Zustands der Abtrennvorrichtung aufweist.
  6. Überspannungsschutzgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kammer (180) durch Wände vom übrigen Tragkörper (16) und der Überspannungsschutzeinheit (11) thermisch entkoppelt ist.
  7. Überspannungsschutzgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im beweglichen Schieber (20) ein Hohlraum zur Aufnahme eines Endes der Vorspannfeder (27) befindlich ist.
  8. Überspannungsschutzgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die parallel verlaufenden Enden der Bügel (25) durch das Lot oder den Kleber lagefixiert sind, beim Abtrennvorgang jedoch durch eine mechanische Eigenspannung auseinanderstreben.
  9. Überspannungsschutzgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Bügel (25) symmetrisch ausgeführt sind.
  10. Überspannungsschutzgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    im Abtrennfall der Schieber (20) in den Lot- oder Kleberverbindungsbereich hineinfährt und diesen Bereich zur Vermeidung von insbesondere Lötfäden durchdringt.
  11. Überspannungsschutzgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Schieber (20) aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.
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