LU505812B1 - Überspannungsschutzelement - Google Patents

Abstract

Dargestellt ist ein Überspannungsschutzelement mit einem Gehäuse (2), ei- nem Überspannungsbauelement (3), einem Überstromschutzelement (4) und einer Anzeigeeinrichtung (5, 6), wobei die Anzeigeeinrichtung einen Kraft- aufnahmeabschnitt (51) und einen Anzeigeabschnitt (61) aufweist und wobei sich beim Auslösen des Überstromschutzelements ein Betätigungselement (7) in eine zweite Position bewegt, in der es den Kraftaufnahmeabschnitt mit einer Kraft beaufschlagt, wodurch eine Bewegung des Anzeigeabschnitts ini- tiiert wird. Im Gehäuse des Überspannungsschutzelements eine Aufnahme (8) für das das Überstromschutzelement ausgebildet, wobei die Aufnahme eine Öffnung (81) aufweist, durch die das bewegliche Betätigungselement herausragt, und wobei in der Aufnahme ein Anschlag (82) ausgebildet und am Überstrom- schutzelement eine Kante (91) vorgesehen ist, mit der das Überstromschutz- element am Anschlag anliegt, wobei der Anschlag einen Abstand a zum Kraftaufnahmeabschnitt und die Kante einen Abstand b zur Stirnseite des Betätigungselements aufweist, sodass die Stirnseite des Betätigungselements in der ersten Position einem vorgegebenen Abstand x vom Kraftaufnahmeab- schnitt der Anzeigeeinrichtung aufweist.

Description

1 LU505812

Überspannungsschutzelement

Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzelement mit einem Gehäuse, mit einem Überspannungsbauelement, mit einem Überstromschutzelement und mit einer Anzeigeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentan- spruchs 1. Daneben betrifft die Erfindung noch ein Überstromschutzelement zur Betätigung einer Anzeigeeinrichtung eines Überspannungsschutzele- ments gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.

Das Überstromschutzelement weist ein bewegliches Betätigungselement auf, das sich beim Auslösen des Überstromschutzelements aus einer ersten Posi- tion in eine zweite Position bewegt. Das bewegliche Betätigungselements des Überstromschutzelements ist dazu ausgebildet, in seiner zweiten Position einen Kraftaufnahmeabschnitt der Anzeigeeinrichtung mit einer Kraft zu be- aufschlagen, um die Anzeigeeinrichtung zu betätigen, indem eine Bewegung des Anzeigeabschnitts der Anzeigeeinrichtung aus einer ersten Position in ei- ne zweite Position initiiert wird.

Überspannungsschutzelemente und Überspannungsschutzgeräte sind seit

Jahrzehnten in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Sie dienen dem Schutz von Anlagen, Verbrauchern und Endgeräten vor Überspannun- gen oder zu hohen Spannungsspitzen, die beispielsweise durch Blitzein- schläge oder Schalthandlungen verursacht werden können. Je nach Installati- onsort und Anforderung weisen Überspannungsschutzelemente unterschied- liche Überspannungsbauelement auf. Als Überspannungsbauelemente kön- nen sowohl überspannungsbegrenzende Bauelemente wie Varistoren als auch überspannungsschaltende Bauelemente wie Funkenstrecken, Gasableiter oder Dioden sowie Kombinationen dieser Bauelemente eingesetzt werden.

Überspannungsschutzelemente sind häufig als "Schutzstecker" ausgebildet, die zusammen mit einem Geräteunterteil ein Überspannungsschutzgerät bil- den. Zur Installation eines derartigen Überspannungsschutzgeräts sind bei derartigen Überspannungsschutzgeräten am Geräteunterteil Anschlussklem- men für die einzelnen Leiter, beispielsweise die phasenführenden Leiter L1,

L2, L3 sowie den Neutralleiter N und gegebenenfalls den Erdleiter PE vor- gesehen. Zur einfachen mechanischen und elektrischen Kontaktierung des

Geräteunterteils mit dem jeweiligen Überspannungsschutzelement weisen die Überspannungsschutzelemente als Steckerstifte ausgebildete Anschluss- kontakte auf, zu denen im Geräteunterteil mit den Anschlussklemmen ver-

2 LU505812 bundene Steckerbuchsen als Gegenkontakte angeordnet sind, so dass das

Überspannungsschutzelement einfach auf das Geräteunterteil aufsteckbar ist.

Bei derartigen Überspannungsschutzgeräten ist die Installation und Montage durch die Steckbarkeit der Überspannungsschutzelemente sehr einfach durchführbar. Zusätzlich weisen derartige Überspannungsschutzgeräte häufig optische Zustandsanzeigen zur Anzeige des Zustands der Überspannungs- bauelemente auf. Über die Zustandsanzeige wird angezeigt, ob das in dem

Überspannungsschutzelement angeordnete Überspannungsbauelement noch funktionstüchtig ist oder nicht. Die Überwachung des Zustands des Über- spannungsschutzelements erfolgt in der Praxis häufig mittels thermischer

Abtrennvorrichtungen, die das Überspannungsschutzelement bei einer zu starken Erwärmung, die beispielsweise aufgrund von Leckströmen auftreten kann, elektrisch abtrennen.

Aus der DE 10 2009 036 125 A1 ist ein Überspannungsschutzelement mit einer thermischen Abtrennvorrichtung bekannt, bei dem eine Überwachung des Zustands eines Varistors erfolgt. Dazu sind eine Lötstelle und ein leitfä- higes Verbindungselement als Auslöseelement vorgesehen, wobei das leitfä- hige Verbindungselement derart mit einem isolierenden Trennelement ver- bunden ist, dass bei aufgetrennter Lötstelle das isolierende Trennelement mittels Federkraft zwischen einen Anschluss des Varistors und dem zugehô- rigen Anschlusskontakt bewegt wird. Das Verbindungselement ist dabei vor- zugsweise als Metallstiick ausgebildet und im von einer starren Isolierstoff- platte gebildeten Trennelement angeordnet.

Die Bewegung des Trennelements erfolgt mit Hilfe eines Auslôseschlittens, an dem ein Federsystem angreift, sodass bei aufgetrennter Lotstelle der Aus- lôseschlitten durch die Kraft des Federsystems aus einer ersten Position in eine zweite Position bewegt wird. Dabei ist in der ersten Position des Auslö- seschlittens das elektrisch leitfähige Verbindungselement und in der zweiten

Position das isolierendem Trennelement zwischen dem Anschlusskontakt und dem zugehôrigen Pol des Varistors angeordnet. Zusätzlich ist bei dem aus der DE 10 2009 036 125 A1 bekannten Überspannungsschutzelement ei- ne optischen Zustandsanzeige vorgesehen, die von einer farbigen Anzeige- fläche an einer Lasche des Auslôseschlittens gebildet wird.

Da die Ansprechzeit von thermischen Abtrennvorrichtungen relativ hoch ist, eignen sich diese nicht zum Schutz von Überspannungsbauelementen vor

3 LU505812 länger andauernden netzfrequenten Überspannungen, die zu einem Durch- schlagen von Varistoren führen können. Aus diesem Grund werden neben thermischen Abtrennvorrichtungen in der Praxis auch Schmelzsicherungen als Überstromschutzelemente eingesetzt, die in Reihe zu dem zu schützenden

Überspannungsbauelement geschaltet werden.

Aus der Praxis sind Überstromschutzelemente in unterschiedlichen Ausfüh- rungsformen bekannt, die zusätzlich einen Kennmelder aufweisen. Beim

Auslösen eines derartigen Überstromschutzelements wird nicht nur der

Strompfad über den Schmelzleiter des Überstromschutzelements unterbro- chen, sondern es erfolgt auch eine Bewegung eines mit dem Schmelzleiter verbundenen Betätigungselements, bei dem es sich beispielsweise um einen an einer Seite aus dem Gehäuse des Überstromschutzelements herausragen- den federbelasteten Bolzen oder um eine federbelastete Kappe des Über- stromschutzelements handeln kann. Der Vorteil der Verwendung einer derar- tigen Sicherung mit Kennmelder besteht darin, dass die Sicherung bei einem auftretenden Überstrom nicht nur den Strompfad unterbricht, sondern das

Auslösen der Sicherung durch die Bewegung des Betätigungselements ange- zeigt werden kann.

Aus der DE 10 2006 034 404 Al ist eine Sicherung mit einem feder- belasteten Schlagbolzen als Kennmelder bekannt, die in einer Überspan- nungsschutzeinrichtung zum Schutz eines Überspannungsbauelement in

Reihe zu diesem angeordnet ist. Ein Aufschmelzen des Schmelzleiters der

Sicherung führt zur Unterbrechung des Strompfades über die Sicherung und zusätzlich dazu, dass der Schlagbolzen aus einer ersten Position in eine zwei- te Position bewegt wird. Der Schlagbolzen kann dabei als optische Anzeige genutzt werden, um den Zustand der Überspannungsschutzeinrichtung vor

Ort anzuzeigen.

Bei einem aus der Praxis bekannten Überspannungsschutzelement mit einem

Überspannungsbauelement, einem Überstromschutzelement und einer An- zeigeeinrichtung initiiert die Bewegung des Betätigungselements des Über- stromschutzelements die Bewegung der optischen Zustandsanzeige aus ihrer ersten Position in ihre zweite Position. Dazu beaufschlagt das Betätigungs- element ein Sperrelement mit einer Kraft, wodurch das Sperrelement in eine

Position verschwenkt wird, in der es die Bewegung der federbelasteten opti- schen Zustandsanzeige aus ihrer ersten Position in ihre zweite Position nicht mehr blockiert. Das als Schmelzsicherung ausgebildete Überstromschutz-

4 LU505812 element ist dazu in einem Sicherungshalter aufgenommen und verklebt oder verlötet, damit es in der zur Beaufschlagung des Sperrelements erforderli- chen Position fixiert ist.

Die Notwendigkeit, die Schmelzsicherung im Sicherungshalter montieren und zum Sperrelement ausrichten sowie anschließend durch Löten oder Kle- ben fixieren zu müssen, führt zu einem erhöhten Aufwand bei der Montage des Überspannungsschutzelements. Bei einer falschen Positionierung des Si- cherungshalters kann es außerdem dazu kommen, dass die optische Zu- standsanzeige nicht richtig aus ihrer ersten Position in ihre zweite Position verschoben wird, sodass der Zustand des Uberspannungsschutzelement falsch angezeigt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Über- spannungsschutzelement zur Verfügung zu stellen, bei dem die zuvor ge- nannten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll die Montage des

Überstromschutzelements erleichtert werden, sodass die Anzeigeeinrichtung zuverlässig betätigt wird.

Diese Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Überspannungsschutze- lement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bei dem erfin- dungsgemäße Überspannungsschutzelement ist im Gehäuse eine Aufnahme ausgebildet ist, in der das Überstromschutzelement zumindest teilweise an- geordnet ist. Die Aufnahme weist auf der dem Kraftaufnahmeabschnitt der

Anzeigeeinrichtung zugewandten Seite eine Öffnung auf, durch die zumin- dest das bewegliche Betätigungselement des Überstromschutzelements her- ausragt, sodass das Betätigungselement in seiner zweiten Position den Kraft- aufnahmeabschnitt der Anzeigeeinrichtung mit einer Kraft beaufschlagen kann.

Außerdem ist in der Aufnahme ein Anschlag ausgebildet, zu dem am Über- stromschutzelement eine Kante als Gegenanschlag angeordnet oder aus- gebildet ist, mit der das Überstromschutzelement am Anschlag in der Auf- nahme anliegt. Durch die Ausbildung des Anschlags und der Kante kann das

Überstromschutzelement einfach in einer vorgegebenen Position in der Auf- nahme positioniert werden. Der Anschlag in der Aufnahme weist einen Ab- stand a zum Kraftaufnahmeabschnitt der Anzeigeeinrichtung und die Kante des Überstromschutzelement einen Abstand b zur Stirnseite des Betätigungs- elements auf, wobei der Abstand a und der Abstand b derart aufeinander ab-

> LU505812 gestimmt sind, dass die Stirnseite des Betätigungselements in der ersten Po- sition einem vorgegebenen Abstand x vom Kraftaufnahmeabschnitt der An- zeigeeinrichtung aufweist.

Durch eine entsprechende Anordnung bzw. Positionierung des Anschlags und der Kante kann somit der Abstand der Stirnseite des Betätigungsele- ments vom Kraftaufnahmeabschnitt der Anzeigeeinrichtung festgelegt wer- den, wenn sich die Anzeigeeinrichtung bzw. deren Kraftaufnahmeabschnitt in einer vorgegebenen Position im Gehäuse befindet. Da der Abstand x des

Betätigungselements zum Kraftaufnahmeabschnitt einen Einfluss darauf hat, wie schnell und stark der Kraftaufnahmeabschnitt nach dem Auslösen des

Überstromschutzelements mit der Kraft F, beaufschlagt wird, hat der Ab- stand x auch einen Einfluss darauf, wie schnell der Anzeigeabschnitt aus ei- ner ersten Position in eine zweite Position bewegt wird. Durch eine entspre- chende Positionierung des Anschlags und der Kante kann somit die ge- wünschte Betätigung der Anzeigeeinrichtung sichergestellt werden.

Vorzugsweise sind der Abstand a und der Abstand b so gewählt, dass der Ab- stand x möglichst gering ist. Idealerweise ist der Abstand x dabei null, sodass die Stirnseite des Betätigungselements in der ersten Position ohne Luftspalt am Kraftaufnahmeabschnitt der Anzeigeeinrichtung anliegt. Da eine dauer- hafte Beaufschlagung des Kraftaufnahmeabschnitts der Anzeigeeinrichtung mit einer Kraft möglichst vermieden werden soll, werden der Abstand a und der Abstand b vorzugsweise so gewählt, dass der Abstand x auch unter Be- rücksichtigung von Fertigungstoleranzen nicht negativ ist, damit der Kraft- aufnahmeabschnitt in der ersten Position des Betätigungselements nicht aus- gelenkt wird. Dies kann dazu führen, dass ein geringer Abstand x zwischen dem Betätigungselement und dem Kraftaufnahmeabschnitt besteht, auch wenn eigentlich eine direkte Anlage der Stirnseite des Betätigungselements am Kraftaufnahmeabschnitt der Anzeigeeinrichtung gewollt ist.

Die am Überstromschutzelements vorgesehene Kante kann entweder von der

Mantelfläche des Überstromschutzelements nach außen vorstehen oder von der Mantelfläche aus nach innen gerichtet sein, also beispielsweise durch ei- ne Nut gebildet sein. Korrespondierend dazu ist dann der Anschlag in der

Aufnahme ausgebildet, sodass die Kante am Anschlag anliegt, wenn das

Überstromschutzelement in der Aufnahme angeordnet ist.

6 LU505812

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspan- nungsschutzelements wird der Anschlag in der Aufnahme vom Rand der

Öffnung gebildet, die auf der dem Kraftaufnahmeabschnitt der Anzeigeein- richtung zugewandten Seite der Aufnahme vorgesehen ist. Dies hat den Vor- teil, dass dann kein separater Anschlag in der Aufnahme ausgebildet werden muss, was die Herstellung der Aufnahme vereinfacht.

Die am Überstromschutzelement vorgesehene Kante wird vorzugsweise von der zum Betätigungselement weisenden Stirnseite eines ringförmigen Ele- ments gebildet, dass am Überstromschutzelement angeordnet oder ausgebil- det ist. Das ringförmige Element kann einstückig mit einer Kappe oder dem

Gehäuse des Überstromschutzelements ausgebildet sein, oder als separates

Element auf das Überstromschutzelement aufgesteckt und an einer Kappe oder der Mantelfläche des Überstromschutzelements befestigt sein. Bei dem ringförmigen Element kann es sich insbesondere um einen umlaufenden, ge- schlossenen Ring handeln. Ein solcher geschlossener Ring kann besonders einfach auch nachträglich noch an einem bestehenden Überstromschutzele- ment befestigt werden.

Durch die Ausbildung des Anschlags in der Aufnahme und der Kante am

Überstromschutzelement ist eine genaue Positionierung des Überstromschut- zelements relativ zum Kraftaufnahmeabschnitt sehr einfach möglich. Damit das Überstromschutzelement nach dem Einsetzen in die Aufnahme dauerhaft mit seiner Kante am Anschlag der Aufnahme anliegt, ist das Überstromschutz- element vorzugsweise mit einer Kraft beaufschlagt, durch die die Kante ge- gen den Anschlag gedrückt wird. Dadurch kann ein mit einem zusätzlichen

Fertigungsschritt verbundenes Verkleben oder Verlöten des Überstromschutz- elements entfallen.

Vorzugsweise wird die Kraft, mit der Überstromschutzelement bzw. dessen

Kante gegen den Anschlag gedrückt wird, von einem Federelement aufge- bracht, beispielsweise einer Schraubenfeder oder einer Tellerfeder. Vorteil- hafterweise ist dazu auf der dem Betätigungselement abgewandten Seite des

Überstromschutzelements ein Federelement in der Aufnahme angeordnet.

Das Überstromschutzelement wird dabei durch das Federelement mit einer

Kraft Fr beaufschlagt, durch die die Kante gegen den Anschlag in der Auf- nahme gedrückt wird. Dabei muss das Federelement nicht direkt an der dem

Betätigungselement abgewandten Stirnseite des Überstromschutzelements anliegen, sondern es können auch ein oder mehrere andere Bauteile zwischen

7 LU505812 dem Federelement und dem Überstromschutzelement angeordnet sein, über die die Kraft des Federelements auf das Überstromschutzelement übertragen wird. Bei dem weiteren Bauteil kann es sich insbesondere um ein Bauteil ei- nes Zündschaltkreises handeln, beispielsweise einen gasgefüllten Überspan- nungsableiter, der auch elektrisch mit dem Überstromschutzelement verbun- den ist.

Die Anzeigeeinrichtung besteht vorzugsweise aus einem Federelement als mechanisches Betätigungselement und einer optischen Zustandsanzeige, die mechanisch miteinander gekoppelt sind. Der Kraftaufnahmeabschnitt ist da- bei an dem Federelement und der Anzeigeabschnitt an der optischen Zu- standsanzeige ausgebildet. Dabei wird die Rückstellkraft Fr des Federele- ments genutzt, um das Federelement aus seiner aus der Ruhelage ausgelenkten ersten Position in seine zweite Position zu bewegen. Über die mechanische

Kopplung des Federelements mit der optischen Zustandsanzeige erfolgt da- bei auch eine Bewegung der optischen Zustandsanzeige und insbesondere des Anzeigeabschnitts aus ihrer ersten Position in ihre zweite Position.

Das Federelement ist vorzugsweise derart ausgebildet und im Gehäuse ange- ordnet, dass es aus einer ersten Position in eine zweite Position bewegbar ist, wobei das Federelement in der ersten Position aus seiner Ruhelage ausge- lenkt ist. In der ersten Position ist das Federelement durch ein Halteelement entgegen der Rückstellkraft des Federelements in seiner ersten Position ge- halten. Wenn das bewegliche Betätigungselements in seiner zweiten Position den Kraftaufnahmeabschnitt am Federelement mit einer Kraft F, beauf- schlagt, gelangt das Federelement außer Eingriff mit dem Halteelement, so- dass sich das Federelement aufgrund seiner Rückstellkraft in eine zweite Po- sition bewegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Federelement als Drahtfeder ausgebildet, die eine relativ geringe Dicke bzw. Breite aufweist. Vorzugswei- se weist die Drahtfeder einen kreisförmigen oder näherungsweise kreisför- migen Querschnitt auf, wobei der Durchmesser bzw. der Umfang der Draht- feder wesentlich geringer als deren Länge ist. Dies ist hinsichtlich eines platzsparenden Einbaus der Drahtfeder im Gehäuse des Überspannungs- schutzelements vorteilhaft.

Das Halteelement, dass das Federelement entgegen der Rückstellkraft des

Federabschnitts in seiner ersten Position hält, ist vorzugsweise als Vorsprung

8 LU505812 oder Kante ausgebildet, dessen Ende das Federelement zumindest teilweise übergreift. Wenn das Federelement als Drahtfeder ausgebildet ist und nur ei- ne geringe Breite aufweist, so muss auch der Vorsprung bzw. die Kante nur eine relativ geringe Erstreckung aufweisen, um das Federelement entgegen der Rückstellkraft des Federabschnitts in seiner ersten Position zu halten.

Damit ist zum Lösen des Federelements aus der ersten Position auch nur ein geringes Verschwenken des Federelements erforderlich, sodass das Feder- element nur einen geringen Bauraum benötigt.

Die genannte Aufgabe ist bei einem Überstromschutzelement zur Betätigung einer Anzeigeeinrichtung eines Uberspannungsschutzelements mit den

Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Am Überstromschutzelement ist eine Kante angeordnet oder ausgebildet, die dazu vorgesehen ist, an einem

Anschlag in der Aufnahme des Gehäuses des Überspannungsschutzelements anzuliegen. Die Kante weist einen Abstand b zur Stirnseite des Betätigungs- elements des Überstromschutzelements auf, der so gewählt ist, dass die

Stirnseite des Betätigungselements in der ersten Position einem vorgegebe- nen möglichst geringen Abstand x vom Kraftaufnahmeabschnitt der Anzei- geeinrichtung aufweist. Bezüglich der Vorteile eines derartigen Überstrom- schutzelements kann auf die entsprechenden Ausführungen zum erfindungs- gemäßen Überspannungsschutzelements verwiesen werden.

Das Überstromschutzelement ist vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet, wobei an einer Kappe oder der Mantelfläche des Überstromschutzelements ein ringförmiges Element angeordnet oder ausgebildet ist, dessen zum Betä- tigungselement weisende Stirnseite die vorstehende Kante bildet. Das ring- förmige Element kann ganz oder auch nur teilweise umlaufend ausgebildet sein. Alternativ kann das ringförmige Element auch aus mehreren Abschnit- ten bestehen, die dann vorzugsweise symmetrisch um den Umfang des Über- stromschutzelements verteilt angeordnet sind. Anstelle einer durch ein ring- förmiges Element gebildeten, nach außen vorstehenden Kante kann am

Überstromschutzelement auch eine Nut ausgebildet sein, sodass die Kante von der Mantelfläche des Überstromschutzelements nach innen gerichtet ist.

Im Einzelnen gibt es mehrere Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Über- spannungsschutzelement und das Überstromschutzelement weiterzubilden und auszugestalten. Dazu wird verwiesen sowohl auf die nachgeordneten Pa- tentansprüche als auch auf die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in

Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen

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Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Überspannungsschutzelement, mit opti- schen Zustandsanzeige in der ersten Position, von der Seite,

Fig. 2 das Überspannungsschutzelement gemäß Fig. 1, mit optischen

Zustandsanzeige in der zweiten Position,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung des Überspannungsschutzelemente ge- mäß Fig. 1,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Überstromschutzelements mit Betätigungselement in der ersten Position und in der zweiten

Position,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung des Überstromschutzelements mit Betä- tigungselement in der ersten Position und in der zweiten Positi- on,

Fig. 6 der Ausschnitt des Überspannungsschutzelements gemäß Fig. 1, mit noch nicht montiertem Überstromschutzelement, von der

Seite und im Längsschnitt,

Fig. 7 das Überspannungsschutzelement gemäß Fig. 1, mit optischen

Zustandsanzeige in der ersten Position, von der zweiten Seite, und

Fig. 8 das Überspannungsschutzelement gemäß Fig. 1, mit optischen

Zustandsanzeige in der zweiten Position, von der zweiten Seite.

Die Figuren zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Überspannungs- schutzelements 1 mit einem Gehäuse 2, wobei in dem Gehäuse 2 mehrere

Überspannungsbauelemente 3 in Form von Funkenstrecken angeordnet sind.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die einzelnen Funkenstre- cken 3 zusammen eine Stapelfunkenstrecke, bei der die einzelnen Funken- strecken 3 in Reihe geschaltet sind. Anstelle der in dem Ausführungsbeispiel dargestellten Funkenstrecken 3 können auch ein Varistor, ein Gasableiter oder andere überspannungsschaltende oder überspannungsbegrenzende Bau- elemente sowie deren Kombination als Überspannungsbauelemente im Ge- häuse 2 angeordnet sein. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es nicht entscheiden, welche Art von Überspannungsbauelement oder wie viele Über- spannungsbauelemente das Überspannungsschutzelements 1 aufweist.

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Das Überspannungsschutzelement 1 weist außerdem ein Überstromschutze- lement 4 und eine Anzeigeeinrichtung auf, die aus einem Federelement 5 als mechanisches Betätigungselement und einer optischen Zustandsanzeige 6 besteht. Bei dem Überstromschutzelement 4, das in Fig. 4 und 5 separat dar- gestellt ist, handelt es sich um eine Sicherung mit einem federbelasteten Be- tätigungselement 7. Im Inneren des Gehäuses der Sicherung ist ein Schmelz- leiter 44 angeordnet, der beim Auslösen der Sicherung aufbrennt. Das eine

Ende des Schmelzleiters 44 ist im nicht ausgelösten Zustand der Sicherung mit dem Betätigungselement 7 verbunden, wodurch das Betätigungselement 7 entgegen der Kraft der Feder 45 in seiner ersten Position verbleibt, wie aus

Fig. 5a ersichtlich ist. Beim Auslösen der Sicherung, also bei Aufbrennen des

Schmelzleiters 44, bewegt sich das Betätigungselement 7 durch die Kraft der

Feder 44 aus einer ersten Position gemäß Fig. 4a, 5a in eine zweite Position gemäß Fig. 4b, 5b.

Zur Verschiebung der optischen Zustandsanzeige 4 aus ihrer ersten Position (Fig. 1 und 7) in ihre zweite Position (Fig. 2 und 8) ist im Gehäuse 2 des

Überspanungsschutzelements 1 das als Drahtfeder ausgebildetes Federele- ment 5 angeordnet. Das Federelement 5 weist an seinem einen Ende einen

Kraftaufnahmeabschnitt 51 auf, der beim Auslösen des Überstromschutze- lements 4 vom Betätigungselement 7 mit einer Kraft Fa beaufschlagt wird.

Das in den Figuren dargestellte Überspannungsschutzelement 1 ist als

Schutzstecker ausgebildet, der zwei als Messerkontakte ausgebildete An- schlusskontakte 10, 11 aufweist, die in korrespondierende Steckerbuchsen eines hier nicht dargestellten Geräteunterteils einsteckbar sind. Das erfin- dungsgemäße Überspannungsschutzelement muss aber nicht als Schutzste- cker ausgebildet sein, sondern es kann sich bei dem Überspannungsschutze- lement auch um ein einteiliges Überspannungsschutzgerät handeln, das somit kein separates Geräteunterteil aufweist. Das dargestellte Überspannungs- schutzelement 1 ist im fertig montierten Zustand außerdem noch in einem — hier nicht dargestellten — Außengehäuse angeordnet, wobei aus der Untersei- te des vorzugsweise haubenartigen Außengehäuses die Anschlusskontakte 10, 11 herausragen. In der gegenüberliegenden Oberseite des Außengehäuses ist ein Sichtfenster angeordnet, durch das je nach Zustand des Überspan- nungsschutzelements 1 der Anzeigeabschnitt 61 der Zustandsanzeige 6 oder eine Markierung 21 auf der Oberseite des Gehäuses 2 sichtbar ist.

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Aus der Darstellung des Überspannungsschutzelements 1 gemäß Fig. 1 ist ersichtlich, dass die Stirnseite 71 des beweglichen Betätigungselements 7 in seiner ersten Position dem Kraftaufnahmeabschnitt 51 des Federelements 5 gegeniiberliegt bzw. am Kraftaufnahmeabschnitt 51 direkt anliegt. Beim

Auslösen des Uberstromschutzelements 4 bewegt sich das Betätigungsele- ment 7 aus seiner ersten Position (Fig. 1) in seine zweite Position (Fig. 2), sodass der Kraftaufnahmeabschnitt 51 des Federelements 5 mit einer Kraft

Fa beaufschlagt wird. Dies führt dazu, dass das Federelement 5 zunächst ausgelenkt wird und sich anschließend aufgrund seiner Rückstellkraft aus seiner ersten Position (Fig. 7) in seine zweite Position (Fig. 8) bewegt.

Wie insbesondere aus der Schnittdarstellung gemäB Fig. 3 sowie aus den beiden Darstellungen in Fig. 6 ersichtlich ist, ist im Gehäuse 2 eine Aufnah- me 8 ausgebildet, in der das Uberstromschutzelement 4 angeordnet ist bzw. angeordnet werden kann. Die Aufnahme 8 weist auf der dem Kraftaufnah- meabschnitt 51 des Federelements 5 zugewandten Seite eine Offnung 81 auf, durch die das Ende des Überstromschutzelements 4 mit dem Betätigungs- element 7 herausragt. Das Überstromschutzelement 4 ist somit nicht voll- ständig, sondern nur teilweise in der Aufnahme 8 angeordnet.

In der Aufnahme 8 ist darüber hinaus ein Anschlag 82 ausgebildet, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vom Rand der Öffnung 81 gebildet ist. Korrespondierend zum Anschlag 82 ist am Überstromschutzelement 4 eine Kante 91 vorgesehen, mit der das Überstromschutzelement 4 im mon- tierten Zustand am Anschlag 82 in der Aufnahme 8 anliegt. Wie insbesonde- re aus der separaten Darstellung des Überstromschutzelements 4 in Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, wird die Kante 91 von der zum Betätigungselement 7 weisenden Stirnseite eines am Überstromschutzelement 4 vorgesehenen ring- förmigen Elements 9 gebildet. Das ringförmige Element 9 kann dabei einstü- ckig mit einer Kappe 42 oder dem Gehäuse des Überstromschutzelements 4 ausgebildet sein. Alternativ dazu kann das ringförmige Element 9 auch als separates Element auf das Überstromschutzelement 4 aufgeschoben und dann an einer Kappe 42 oder der Mantelfläche 43 des Überstromschutzele- ments 4 befestigt werden.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass der Anschlag 82 in der Aufnahme 8 einen Ab- stand a zum Kraftaufnahmeabschnitt 51 des Federelements 5 aufweist. Aus

Fig. 4a und 5a ist ersichtlich, dass die Kante 91 am Überstromschutzelement 4 einen Abstand b zur Stirnseite 71 des Betätigungselements 7 aufweist,

12 LU505812 wenn sich das Betätigungselement 7 in seiner ersten Position befindet. Bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement 1 sind der Abstand a und der Abstand b so gewählt, dass die Stirnseite 71 des Betätigungsele- ments 7 in der ersten Position des Betätigungselements 7 direkt am Kraftauf- nahmeabschnitt 51 des Federelements 5 anliegt (Fig. 1). Der Abstand x zwi- schen der Stirnseite 71 des Betätigungselements 7 und dem Kraftaufnahme- abschnitt 51 ist somit idealerweise null (Fig. 7).

Die als Überstromschutzelement 4 eingesetzte Sicherung ist insgesamt zy- linderförmig ausgebildet, sodass die Aufnahme 8 dazu korrespondierend röh- renförmig ausgebildet ist. Auf der einen Seite der Aufnahme 8 ist die Öff- nung 81 ausgebildet, durch die das Ende des Überstromschutzelements 4 mit dem Betätigungselement 7 hindurchragt. Auf der der Öffnung 81 gegenüber- liegenden Seite weist die Aufnahme 8 eine Einstecköffnung 83 auf, durch die das Überstromschutzelement 4 in die Aufnahme 8 einsteckbar ist, wie sich insbesondere aus den beiden Darstellungen gemäß Fig. 6a und 6b ergibt.

Damit das Überstromschutzelement 4 nach dem Einsetzen in die Aufnahme 8 dauerhaft mit der Kante 91 am Anschlag 82 anliegt, ist auf der dem Betäti- gungselement 7 abgewandten Seite des Überstromschutzelements 4 ein Fe- derelement 12 in der Aufnahme 8 angeordnet. Durch das Federelement 12 wird das Überstromschutzelement 4 mit einer Kraft Fr beaufschlagt, durch die die Kante 91 gegen den Anschlag 82 gedrückt wird. Dabei muss das Fe- derelement 12 nicht direkt an der dem Betätigungselement 7 abgewandten

Stirnseite 41 des Überstromschutzelements 4 anliegen, sondern es können auch noch andere Bauteile zwischen dem Federelement 12 und dem Über- stromschutzelement 4 angeordnet sein.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Überspannungsschutzele- ments 1 ist beispielsweise ein gasgefüllter Überspannungsableiter 13 zwi- schen der Stirnseite 41 des Überstromschutzelements 4 und dem Federele- ment 12 angeordnet. Auf der dem Überstromschutzelement 4 abgewandten

Seite ist der gasgefüllte Überspannungsableiter 13 elektrisch mit einem Vari- stor 14 verbunden, der über ein Zündelement mit einer der Elektroden 3 des

Überspannungsschutzelements 1 verbunden ist. Das Zündelement, der Varis- tor 14, der gasgefüllte Überspannungsableiter 13 und das Überstromschutze- lement 4 bilden dabei zusammen einen Zündkreis für die Funkenstrecken der in den Figuren dargestellten Stapelfunkenstrecke.

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Bei dem in den Figuren dargestellten Überspannungsschutzelement 1 wird die optische Zustandsanzeige 6 durch das Federelement 5 aus seiner ersten

Position in seine zweite Position bewegt. Befindet sich das Federelement 5 in der in Fig. 7 dargestellten ersten Position, so ist der Federabschnitt 52 aus seiner Ruhelage ausgelenkt. Bei der Montage des Federelements 5 wird dazu der Federabschnitt 52 aus der in Fig. 8 dargestellten Position nach unten aus- gelenkt. Damit das Federelement 5 trotz der Auslenkung des Federabschnitts 52 aus der Ruhelage in der ersten Position verbleibt, ist am Gehäuse 2 ein als

Vorsprung ausgebildetes Halteelement 15 ausgebildet, dessen Ende das Fe- derelement 5 übergreift.

Beim Auslôsen des Überstromschutzelements 5 wird der Kraftaufnahmeab- schnitt 51 des Federelements 5 durch das Betätigungselement 7 mit einer

Kraft FA beaufschlagt, die senkrecht zur Längserstreckung des Kraftaufnah- meabschnitts 51 gerichtet ist. Dies führt dazu, dass das Federelement 5 um eine erste Drehachse verschwenkt wird, die senkrecht zur Richtung der Kraft

Fa und senkrecht zur Längserstreckung des Kraftaufnahmeabschnitts 51 an- geordnet ist. Durch das Verschwenken des Federelements 5 wird der Feder- abschnitt 52 des Federelements 5 unter dem Ende des Halteelements 15 weg- geschwenkt, sodass das Federelement 5 nicht mehr durch das Halteelement 15 entgegen der eigenen Rückstellkraft in seiner ersten Position gehalten wird.

Sobald das Federelement 5 nicht mehr durch das Halteelement 15 in seiner ersten Position gehalten wird, wird das Federelement 5 aufgrund der Rück- stellkraft des Federabschnitts 52 um eine zweite Drehachse aus seiner ersten

Position in seine zweite Position, nach oben, verschwenkt. Die zweite Dreh- achse verläuft dabei senkrecht zur ersten Drehachse und parallel zur

Längserstreckung des Kraftaufnahmeabschnitts 51. Die erste Position des

Federelements 5 1st in Fig. 7 dargestellt, während in Fig. 8 das Federelement 5 in seiner zweiten Position dargestellt ist.

Aus den Figuren 7 und 8 ist erkennbar, dass an der optischen Zustandsanzei- ge 6 ein stiftfôrmiger Abschnitt 62 ausgebildet ist, der in den U-fôrmigen

Mitnahmeabschnitt 53 des Federelements 5 eingreift, sodass ein Verschwenken des Federelements 5 aus seiner ersten Position in seine zweite Position zu ei- ner entsprechenden Bewegung der optischen Zustandsanzeige 6 führt. Befin- det sich das Uberspannungsschutzelement 1 in dem in den Figuren nicht dar- gestellten AuBengehäuse, so wird der eine Markierung aufweisen Anzeigeab-

14 LU505812 schnitt 61 der optischen Zustandsanzeige 6 durch die Bewegung des Fe- derelements 5 nicht nur nach oben geschoben, sondern durch die Oberseite des Außengehäuses auch etwas nach rechts unten — bei der Darstellung ge- mäß Figur 8 — gedrückt.

Diese Position des Anzeigeabschnitts 61 der opti-

schen Zustandsanzeige 6 ist in Fig. 8 gestrichelt dargestellt.

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Bezugszeichen 1 Überspannungsschutzelement 2 Gehäuse 21 Markierung 3 Überspannungsbauelement 4 Überstromschutzelement 41 Stirnseite 42 Kappe 43 Mantelfläche 44 Schmelzleiter 45 Feder 5 Federelement 51 Kraftaufnahmeabschnitt 52 Federabschnitt 53 Mitnahmeabschnitt 6 optischen Zustandsanzeige 61 Anzeigeabschnitt 62 stiftfôrmiger Abschnitt 7 Betätigungselement 71 Stirnseite 8 Aufnahme 81 Öffnung 82 Anschlag 83 Einstecköffnung 9 ringförmiges Element 91 Kante 10 Anschlusskontakt 11 Anschlusskontakt 12 Federelement 13 Überspannungsableiter 14 Varistor 15 Halteelement

Fa Kraft des Betätigungselements

Fr Kraft des Federelements a Abstand b Abstand x Abstand

Claims (11)

16 LU505812 Patentansprüche

1. Uberspannungsschutzelement (1) mit einem Gehäuse (2), mit einem Überspannungsbauelement (3), mit einem Überstromschutzelement (4) und mit einer Anzeigeeinrichtung (5, 6), wobei die Anzeigeeinrichtung (5, 6) einen Kraftaufnahmeabschnitt (51) und einen Anzeigeabschnitt (61) aufweist, wobei das Überstromschutzelement (4) ein bewegliches Betätigungselement (7) aufweist, das sich beim Auslösen des Überstromschutzelements (4) aus einer ersten Position in eine zweite Position bewegt, wobei die Stirnseite (71) des beweglichen Betätigungselements (7) dem Kraftaufnahmeabschnitt (51) der Anzeigeeinrichtung (5, 6) gegenüberliegt und wobei das bewegliche Betätigungselements (7) in seiner zweiten Position den Kraftaufnahmeab- schnitt (51) mit einer Kraft (F,) beaufschlagt, wodurch eine Bewegung des Anzeigeabschnitts (61) der Anzeigeeinrichtung (5, 6) aus einer ersten Positi- on in eine zweite Position initiiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (2) eine Aufnahme (8) ausgebildet ist, in der das Über- stromschutzelement (4) zumindest teilweise angeordnet ist, wobei die Auf- nahme (8) auf der dem Kraftaufnahmeabschnitt (51) der Anzeigeeinrichtung (5, 6) zugewandten Seite eine Öffnung (81) aufweist, durch die zumindest das bewegliche Betätigungselement (7) des Überstromschutzelements (4) herausragt, und wobei in der Aufnahme (8) ein Anschlag (82) ausgebildet ist, dass am Überstromschutzelement (4) eine Kante (91) vorgesehen ist, mit der das Überstromschutzelement (4) am Anschlag (82) in der Aufnahme (8) an- liegt, dass der Anschlag (82) in der Aufnahme (8) einen Abstand a zum Kraftauf- nahmeabschnitt (51) der Anzeigeeinrichtung (5, 6) und die Kante (91) des Überstromschutzelements (4) einen Abstand b zur Stirnseite (71) des Betäti- gungselements (7) aufweist, und dass der Abstand a und der Abstand b derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Stirnseite (71) des Betätigungsele- ments (7) in der ersten Position einem vorgegebenen Abstand x vom Kraft- aufnahmeabschnitt (51) der Anzeigeeinrichtung (5, 6) aufweist.

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2. Überspannungsschutzelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Abstand a und der Abstand b so gewählt sind, dass der Ab- stand x möglichst gering ist.

3. Uberspannungsschutzelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- kennzeichnet, dass am Überstromschutzelement (4) ein ringförmiges Ele- ment (9) angeordnet oder ausgebildet ist, dessen zum Betätigungselement (7) weisende Stirnseite die Kante (91) bildet.

4. Uberspannungsschutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (82) in der Aufnahme (8) vom Rand der Öffnung (81) gebildet ist.

5. Uberspannungsschutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Überstromschutzelement (4) mit einer Kraft (Fr) beaufschlagt ist, durch die die Kante (91) gegen den Anschlag (82) gedrückt wird.

6. Uberspannungsschutzelement (1) nach Anspruch 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass auf der dem Betätigungselement (7) abgewandten Seite des Überstromschutzelements (4) ein Federelement (12) in der Aufnahme (8) an- geordnet ist, wobei das Federelement (12) das Überstromschutzelement (4) mit der Kraft (Fr) beaufschlagt.

7. Uberspannungsschutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Überstromschutzelement (4) zylinderfôr- mig und die Aufnahme (8) rôhrenfôrmig ausgebildet ist, wobei die Aufnah- me (8) auf der der Offnung (81) gegenüberliegenden Seite eine Einsteckôff- nung (83) zum Einstecken des Überstromschutzelements (4) aufweist.

8. Überspannungsschutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (5, 6) ein Federele- ment (5) und eine optische Zustandsanzeige (6) aufweist, die mechanisch miteinander gekoppelt sind, wobei der Kraftaufnahmeabschnitt (51) an dem Federelement (5) und der Anzeigeabschnitt (61) an der optischen Zustands- anzeige (6) ausgebildet ist.

9. Uberspannungsschutzelement (1) nach Anspruch 8, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Federelement (5) aus einer ersten Position in eine zweite Position bewegbar ist, dass das Federelement (5) in der ersten Position aus

18 LU505812 seiner Ruhelage ausgelenkt und durch ein Halteelement (13) entgegen der Rückstellkraft des Federelements (5) in seiner ersten Position gehalten ist, und dass das Federelement (5) außer Eingriff mit dem Halteelement (15) ge- langt, wenn das bewegliche Betätigungselements (7) in seiner zweiten Posi- tion den Kraftaufnahmeabschnitt (51) mit einer Kraft (F 5) beaufschlagt.

10. Überstromschutzelement (4) zur Betätigung einer Anzeigeeinrichtung (5, 6) eines Überspannungsschutzelements (1), wobei das Überstromschutz- element (4) ein bewegliches Betätigungselement (7) aufweist, das sich beim Auslösen des Überstromschutzelements (4) aus einer ersten Position in eine zweite Position bewegt, wobei das bewegliche Betätigungselements (7) dazu ausgebildet ist, in seiner zweiten Position einen Kraftaufnahmeabschnitt (51) der Anzeigeeinrichtung (5, 6) mit einer Kraft (Fa) zu beaufschlagen, und wobei das Überspannungsschutzelement (1) ein Gehäuse (2) mit einer Auf- nahme (8) für das Überstromschutzelement (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass am Überstromschutzelement (4) eine Kante (91) angeordnet oder aus- gebildet ist, die dazu ausgebildet ist an einem Anschlag (82) in der Aufnah- me (8) des Gehäuses (2) des Überspannungsschutzelements (1) anzuliegen, und dass die Kante (91) des Überstromschutzelement (4) eine Abstand b zur Stirnseite (71) des Betätigungselements (7) aufweist, der so gewählt ist, dass die Stirnseite (71) des Betätigungselements (7) in der ersten Position einem vorgegebenen Abstand x vom Kraftaufnahmeabschnitt (51) der Anzeigeein- richtung (5, 6) aufweist.

11. Überstromschutzelement (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass das Überstromschutzelement (4) zylinderförmig ausgebildet ist und dass an einer Kappe (42) oder der Mantelfläche (43) des Überstromschutz- elements (4) ein ringförmiges Element (9) angeordnet oder ausgebildet ist, dessen zum Betätigungselement (7) weisende Stirnseite die vorstehende Kante (91) bildet.