LU93090B1

LU93090B1 - Bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung

Info

Publication number: LU93090B1
Application number: LU93090A
Authority: LU
Inventors: Jürgen Ahlemeyer; Peter Berg; Thorsten Heil; Ralf Lange; Steffen Pförtner; Andrei Siegel; Oliver Thoren
Original assignee: Phoenix Contact Gmbh & Co Kg Intellectual Property Licenses & Standards
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2017-12-20
Also published as: EP3252794B1; EP3252794A1; SI3252794T1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung (1), aufweisend • für zumindest zwei zu überwachende elektronische Bauelemente (EB1 EB2), • wobei die zu überwachenden elektronischen Bauelemente auf einem Träger (P) mit einer thermisch erweichbaren Fixierung befestigt sind, • wobei an jedem der elektronischen Bauelemente ein Kraftspeicher (D1, D2) angeordnet ist, der - wenn eine thermisch erweichbare Fixierung erweicht - das zugehörige elektronische Bauelement im Wesentlichen parallel zum Träger (P) verschiebt und dabei das zugehörige elektronische Bauelement abtrennt, • weiterhin ein mechanisches verschiebbares Anzeigemittel (ANZ) aufweisend, wobei das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel anzeigt, dass ein oder mehrere der zu überwachenden elektronischen Bauelemente abgetrennt wurden, wobei das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel (ANZ) durch ein abtrennendes elektronisches Bauelement verschoben wird. (Fig. 1) 93090

Description

Bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung

Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg

Die Erfindung betrifft eine bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung.

Hintergrund der Erfindung

Elektrische Geräte sind auf elektrische Energie angewiesen. Elektrische Energie wird dabei häufig über ein Leitungsnetz zur Verfügung gestellt. Dabei kann es auf Grund von Fehlschaltungen, Netzstörungen, Blitzeinschlägen oder anderen Phänomenen zu Überspannungen kommen.

Solche Überspannungen sind für angeschlossene elektrische Geräte (als auch für das Leitungsnetz) gefährlich. Sie können zu einer Funktionsstörung oderzu einer Schâdigung bis hin zu einer totalen Zerstörung führen.

Daher werden viele elektrische Geräte (bzw. auch deren Leitungsnetz), sei es zum Schutz der Investition, sei es auf Grund normativer Anforderungen, mit einem Überspannungsschutz ausgestattet.

Dieser Überspannungsschutz ist jedoch auch fehleranfällig, sei es durch ein Übermaß an abzuleitender Energie, sei es durch häufiges Ansprechen in Folge einer Überspannung. Solche Fehler können zu einer Zerstörung des Überspannungsschutzelementes, zu starker thermischer Erwärmung bis hin zu Brand als auch zu Rauchgasentwicklung führen, die potentiell gefährlich für Geräte und Personen in der Umgebung hiervon sind.

Tritt ein Fehler auf, so wird das entsprechende Überspannungsschutzelement mittels geeigneter Einrichtungen entweder abgetrennt und somit der Energiezufuhr unterbrochen, oder kurzgeschlossen, um eine zuvor angeordnete Leistungssicherung zum Abtrennen zu veranlassen.

Ein Beispiel einer Abtrenneinrichtung ist z.B. die aus DE 90 102 46 U1 bekannte Temperatursicherung, die einem Bauelement zugeordnet ist, um eine Abschaltung bei Erwärmung zu ermöglichen.

Allerdings ist aufgrund der begrenzten thermischen Ankopplungsmöglichkeit diese Anordnung für sehr schnelle Erwärmungsvorgänge nicht geeignet.

Weitere Einrichtungen zum Abtrennen bzw. Kurzschließen sind aus den Patenten DE 42 41 311 der Anmelderin sowie der DE 699 04 274 T2 sowie dem US Patent US 6,430,019 beschrieben.

Die in den genannten Schriften beschrieben Lösungen basieren auf dem Prinzip, dass das zu überwachende Bauteil über ein Kontaktelement thermosensitiv - im Allgemeinen über eine Lötverbindung - angebunden wird. Das Kontaktelement ist vorgespannt montiert oder auf das Kontaktelement wirkt eine Kraft eines zweiten vorgespannten Elementes, z.B. einer Feder. Überschreitet die Federkraft die Haltekraft der thermosensitiven Kontaktstelle, z.B. Lötstelle, öffnet der Kontakt und das überwachte Bauteil wird abgeschaltet. AJJerdings sind die bisherigen Anordnungen äußerst raumgreifend und aufwandig in der Herstellung.

Es ware daher wünschenswert auch Lösungen angeben zu können, die bei geringen Baugrößen Verwendung finden können und/oder die kostengünstig hergestellt werden können.

Zudem wäre es wünschenswert eine Vorrichtung angeben zu können, die auch für eine Vielzahl von zu überwachenden Bauelementen Verwendung finden könnte und/oder die kostengünstig hergestellt werden kann

Die Aufgabe wird gelost durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere Gegenstand der abhângigen Ansprüche.

Nachfolgend wird die Erfindung nâher unter Bezug auf die Figuren erläutert. In diesen zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Abtrennvorrichtung in einem beispielhaften ersten Zustand in einem schematischen Querschnitt,

Fig. 2 die erfindungsgemäße Abtrennvorrichtung in einem beispielhaften zweiten Zustand in einem schematischen Querschnitt, und

Fig. 3 die erfindungsgemäße Abtrennvorrichtung in einem beispielhaften dritten Zustand in einem schematischen Querschnitt.

In den Figuren ist eine beispielhafte bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung 1 gemäß Ausführungsformen der Erfindung gezeigt. Dabei wird in den Darstellungen eine Anordnung mit zwei zu überwachenden Bauelementen EB! und EB2 gezeigt, die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. D.h. die Funktionsprinzipien können auch mit nur einem zu überwachenden elektronischen Bauelement ΕΒΊ ais auch mit mehr als zwei zu überwachenden Bauelementen EBi, EB2 verwirklicht werden.

Die zu überwachenden elektronischen Bauelemente EBi, EB2 sind auf einem Trager P -beispielsweise eine Platine - mit einer thermisch erweichbaren Fixierung befestigt. Die thermische Fixierung kann dabei auch noch andere Funktionen übernehmen, wie z.B. die Bereitsteilung einer elektrischen Verbindung.

An jedem der elektronischen Bauelement EB!, EB2 ist ein Kraftspeicher Di, D2 angeordnet. D.h. an dem elektronischen Bauelement EBi ist Kraftspeicher Di angeordnet wâhrend an dem elektronischen Bauelement EB2 Kraftspeicher D2 angeordnet ist.

Wenn nun eine thermisch erweichbare Fixierung an einem elektronischen Bauelement erweicht, wird unter Freiwerden der gespeicherten Kraft aus dem zugehörigen Kraftspeicher das zugehörige elektronische Bauelement im Wesentlichen parallel zum Träger P verschoben und dabei das zugehörige elektronische Bauelement abgetrennt. Wâhrend in Figur 1 hierzu der Anfangszustand, d.h. der nicht ausgelöste Zustand gezeigt ist, ist in Figur 2 das zu überwachende elektronische Bauelement EBi ausgelöst. D.h. die thermische Fixierung zum Trager P ist erweicht und das zu überwachende elektronische Bauelement EBi wurde mittels der Kraft aus dem Kraftspeicher D1 parallel zum Träger verschoben. Dabei wurde das zu überwachende elektronische Bauelement EBi zugleich von seinen elektrischen Anschlüssen (nicht dargestellt) abgetrennt. In Figur 3 wiederum ist wohl das zu überwachende elektronische Bauelement EBi als auch das zu überwachende elektronische Bauelement EB2 ausgelöst. Dabei wurde das zu überwachende elektronische Bauelement EBi zugleich von seinen elektrischen Anschlüssen (nicht dargestellt) abgetrennt. Ebenso wurde das zu überwachende elektronische Bauelement EB2 zugleich von seinen elektrischen Anschlüssen (nicht dargestellt) abgetrennt.

Weiterhin weist die beispielhafte bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung 1 noch ein mechanisches verschiebbares Anzeigemittel ANZ auf, wobei das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel anzeigt, mindestens eines der zu überwachenden elektronischen Bauelemente abgetrennt wurde, wobei das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel ANZ durch ein abtrennendes elektronisches Bauelement verschoben wird.

Mit der oben beschriebenen Ausgestaltung ist es möglich eine bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung bereitzustellen, die zudem kostengünstig realisiert werden kann. Die bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung 1 zeigt z.B. in einem Sichtfenster S eines Gehäuses G einen Farb- und/oder Transparenzwechsel. Dieser dient einer lokalen Anzeige der Funktionsfähigkeit/Funktionsunfähigkeit.

Damit ist es nun möglich, bei unzulässiger Erwärmung mindestens eines der elektronischen Bauelemente, eine Abtrennung des jeweiligen elektronischen Bauelements durchführen, wobei der erforderliche Bauraum gering ist. Die Vorrichtung kann auch bei großen Temperaturanstiegen sicher abschalten. Die Vorrichtung ist zudem kostengünstig herstelibar. Zudem kann die Abtrennung eines elektronischen Bauelements oder mehrerer elektronischer Bauelemente signalisiert werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel ANZ eine Einrichtung zur Fixierung F des mechanisch verschiebbaren Anzeigemittels ANZ in Ausgangsposition auf. D.h. in Figur 1 bewirkt die Einrichtung zur Fixierung F, dass das mechanische Anzeigemittel von dem am Trager P fixierten elektronischen Bauelement ΕΒί (und ebenso auch von dem am Trager P fixierten elektronischen Bauelement EB2) gehalten wird. D.h. das Anzeigemittel kann im Herstellungsprozess einfach nach der Montage des Trägers P mit den zu überwachenden elektronischen Bauelementen eingelegt werden. Hierdurch können die Herstellungskosten gering gehalten werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Abtrennvorrichtung 1 für ein abgetrenntes zu überwachendes elektronisches Bauelement eine Einrichtung zur Fixierung F in einem abgetrennten Zustand auf.

Beispielsweise ist in Figur 2 die Einrichtung zur Fixierung F so gestaltet, dass das abgetrennte elektronische Bauelement EB-ι im (geschlossenen) Gehäuse mittels der Einrichtung zur Fixierung F gehalten wird, sodass es keinen Kontakt zu seinen elektrischen Anschlüssen aufweist. In Figur 3 ist aufgezeigt, dass die Einrichtung zur Fixierung F so gestaltet sein kann, dass jedes abgetrennte elektronische Bauelement EB-ι ,EB2 im (geschlossenen) Gehäuse mittels der Einrichtung zur Fixierung F gehalten wird, sodass es keinen Kontakt zu seinen jeweiligen elektrischen Anschlüssen aufweist. Dabei ist anzumerken, dass die Ausgestaltung wie in den Figuren dargestellt es auch erlaubt, dass nachdem z.B. das erste elektronische Bauelement EB-ι abgetrennt wurde auch noch das zweite elektronische Bauelement EB2 abgetrennt wird und dieses dennoch sicher durch die Einrichtung zur Fixierung F gehalten wird (wie in Figur 3 dargestellt).

Durch die Einrichtung zur Fixierung F wird verhindert, dass geloste abgetrennte elektronische Bauelemente an anderer Stelle Kurzschlüsse herstellen.

Alternativ oder zusötzlich kann auch ein „fangendes“ Lötpad auf dem Trager P vorgesehen sein, sodass z.B. ein noch vorhandener flüssiger Lotrest an den Anschlüssen des ausgelösten elektronischen Bauelements dort erkaltet und so das abgetrennte elektronische Bauelement fixiert.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Einrichtung zur Fixierung F und das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel ANZ einstückig ausgeführt, wobei die Einrichtung zur Fixierung F Fixierung flexibel relativ zum mechanisch verschiebbaren Anzeigemittel ANZ ist. Hierdurch können - wie aus dem Vergleich der Figur 2 und Figur 3 ersichtlich ist - die Herstellungskosten gering gehalten werden.

Zum Zwecke der Fixierung im Anfangszustand bzw. Endzustand sind die Einrichtungen zur Fixierung F als Schragen ausgestaltet, sodass ein „ausgelöstes“ elektronisches Bauelement zusammen mit dem mechanisch verschiebbaren Anzeigemittel ANZ an einem nicht-„ausgelösten“ elektronisches Bauelement vorbeigleiten kann - siehe Figur 2.

Weiterhin können in einer Ausgestaltung der Erfindung auch im Gehâuse G erste Führungseinrichtungen FG vorgesehen sein, um das mechanische Anzeigemittel zu fuhren. Beispielsweise können diese in einem Spritzgussverfahren kostengünstig angeformt sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können im Gehâuse auch zweite Führungseinrichtungen vorgesehen sein, um ein abzutrennendes elektronisches Bauelement zu führen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Kraftspeicher Di D2 Federn. Diese können nach Fixierung der elektronischen Bauelemente EB! und EB2 kostengünstig eingebracht werden, sodass es z.B. keiner aufwändigen Befestigung der elektronischen Bauelemente EB-ι und EB2 wâhrend des Fixierens auf dem Träger P bedarf.

Ohne Weiteres kann die bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung Einrichtungen zur Montage auf eine Tragschiene aufweisen.

Die Erfindung ist für jegliche Art von zu überwachenden elektronischen Bauelementen geeignet. Insbesondere sind die elektronischen Bauelemente ausgewählt aus einer Gruppe aufweisend Halbleiter, insbesondere Varistoren, TVS-Dioden oder Gasableiter.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die thermisch erweichbare Fixierung ein Lot oder einen Kleber auf. D.h. das elektronische Bauelement kann mittels eines thermisch erweichbaren Lotes, das zudem eine elektrische Verbindung bereitstellt, auf dem Trager P fixiert sein. Alternativ oder zusatzlich kann auch ein thermisch erweichbarer Kleber das elektronische Bauelement auf dem Trager P fixieren.

Bevorzugt sind das Gehâuse G und/oder das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel ANZ aus einem Kunststoffmaterial gefertigt.

Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann zudem vorgesehen sein, dass jede der Abtrennvorrichtungen 1 über eine eigene Fernmeldeeinrichtung verfügt. Hierdurch können Fehler zusatzlich an einen entfernten Nutzer signalisiert werden.

Alternativ oder zusatzlich kann auch eine passive optische Summenfernmeldung für mehrere nebeneinanderliegende erfindungsgemäße Abtrennvorrichtungen 1 bereitgestellt werden. Dies wird aus Figur 1 ersichtlich, in der in den Gehäusen G ein im Ausgangzustand freie Fernmeldeöffnung FM vorgesehen ist, die im Fehlerfall (Figur 2 und 3) überdeckt ist. Werden nun die nebeneinanderliegenden erfindungsgemäßen Abtrennvorrichtungen 1 (auf einer

Schiene) so nebeneinander angeordnet, dass ein Lichtstrahl alle Fernmeldeöffnungen passieren kann, so kann die Rückstrahlung bzw. die fehlende Durchstrahlung mittels eines lichtempfindlichen Elements als Summenalarm ausgewertet werden und somit eine kostengünstige Summenalarmierung zur Verfügung stellen. D.h. mehrere bauraumoptimierte Abtrennvorrichtungen 1 stellen in einer nebeneinanderliegenden Anordnung eine Summenfehlermeldung in normaler Richtung zum Trager P zur Verfügung.

Bezeichnungsliste

Abtrennvorrichtung 1 elektronische Bauelemente EB^ EB2

T räger P

Kraftspeicher D!,D2

mechanisch verschiebbares Anzeigemittel ANZ

Einrichtung zur Fixierung F

Sichtfenster S

Gehâuse G

Führungseinrichtungen im Gehâuse FG

Fernmeldefenster FM

Claims

1. Bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung (1), aufweisend • für zumindest zwei zu überwachende elektronische Bauelemente (EB^ EB2), • wobei die zu überwachenden elektronischen Bauelemente auf einem Trager (P) mit einer thermisch erweichbaren Fixierung befestigt sind, • wobei an jedem der elektronischen Bauelemente ein Kraftspeicher (D^Dz) angeordnet ist, der - wenn eine thermisch erweichbare Fixierung erweicht - das zugehörige elektronische Bauelement im Wesentlichen parallel zum Trager (P) verschiebt und dabei das zugehörige elektronische Bauelement abtrennt, • weiterhin ein mechanisches verschiebbares Anzeigemittel (ANZ) aufweisend, wobei das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel anzeigt, dass ein oder mehrere der zu überwachenden elektronischen Bauelemente abgetrennt wurden, wobei das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel (ANZ) durch ein abtrennendes elektronisches Bauelement verschoben wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel (ANZ) eine Einrichtung zur Fixierung (F) des mechanisch verschiebbaren Anzeigemittels (ANZ) in Ausgangsposition aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennvorrichtung für ein abgetrenntes zu überwachende elektronische Bauelement eine Einrichtung zur Fixierung (F) in einem abgetrenntem Zustand aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Fixierung (F) und das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel (ANZ) einstückig ausgeführt sind, wobei die Einrichtung zur Fixierung (F) Fixierung flexibel relativ zum mechanisch verschiebbaren Anzeigemittel (ANZ) ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung ein Gehäuse (G) aufweist, wobei im Gehâuse (G) erste Führungseinrichtungen (FG) vorgesehen sind, um das mechanische Anzeigemittel (ANZ) zu führen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung ein Gehâuse (G) aufweist, wobei im Gehâuse zweite Führungseinrichtungen vorgesehen sind, um ein abzutrennendes elektronisches Bauelement zu führen.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftspeicher (D^Dz) Federn sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel (ANZ) einen Farbwechsel und/oder eine Transmissionsânderung zur Verfügung stellt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung Einrichtungen zur Montage auf eine Tragschiene aufweisen.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauelemente ausgewählt sind aus einer Gruppe aufweisend Varistoren, TVS-Dioden oder gasgefüllte Überspannungsableiter.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch erweichbare Fixierung ein Lot und/oder einen Kleber aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehâuse (G) und/oder das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel (ANZ) aus einem Kunststoffmaterial gefertigt ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere bauraumoptimierte Abtrennvorrichtungen in einer nebeneinanderliegenden Anordnung eine Summenfehlermeldung (FM) in normaler Richtung zum Trager zur Verfügung stellen.