Basisteil zur elektrischen und mechanischen Aufnahme mindestens eines in das Basisteil einsteckbaren Uberspannungsableiters
Die Erfindung betrifft ein Basisteil zur elektrischen und mechanischen Aufnahme mindestens eines in das Basisteil einsteckbaren Uberspannungsableiters, wobei das Basisteil ein U-förmiges Gehäuse mit einem Boden- oder Sockelteil aufweist, in welchem eine Schalteinrichtung zur Anzeige oder zur Fernmeldung von Fehlerzuständen angeordnet ist, weiterhin das Gehäuse mindestens einen Durchbruch aufweist, der mindestens einen federvorgespannten Taststößel aufnimmt, der in Wirkverbindung mit der Schalteinrichtung steht, wobei der Taststößel bei eingestecktem Überspannungsabieiter in mechanischen Kontakt mit diesem oder mit einem im Ableiter befindlichen Auslöseelement gelangt, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 20 2004 006 227 ist ein Überspannungsabieiter mit Fernmeldekontakt zur Fehlersignalisierung vorbekannt. Die Auslösung der potentialfreien Mechanik erfolgt bei dieser Lehre mittels thermischer Überwachung eingesetzter Varistoren bzw. der Triggereinheit verwendeter Netzfunkstrecken in den entsprechenden Steckteilen, welche über vorgespannte Federn mittels Schieber bzw. flexibler Platine weitergeleitet wird.
Im Basisteil des vorbekannten Überspannungsschutzgeräts wird diese mechanische Bewegung mittels Betätigungsstößel und einer drehbar gelagerten Schaltwippe auf einen Mikroschalter übertragen, der an seinen Ausgängen einen potentialfreien Wechselkontakt zur Verfügung stellt.
Aus der DE 100 01 667 Cl ist ein mehrpoliger Überspannungsabieiter zum Einsatz in Niederspannungs-Stromversorgungssystemen vorbekannt, umfassend ein einziges, im wesentlichen U-förmiges Basisteil mit Anschlussklemmen im Grundkörper für die aktiven Leitungen und PE- oder Erdpotential, wobei in der Abdeckhaube des Basisteils Führungsmittel zur lösbaren Aufnahme von elektrisch mit den Anschlussklemmen kontaktierbaren Steckteilen mit Varistor- oder Funkenstreckenelementen vorgesehen sind.
In Ausgestaltung der Lehre nach DE 100 01 667 Cl ist im Grundträger des Basisteils eine Aussparung zur Aufnahme eines Mikrotasters für eine FernD meldeanzeige vorgesehen.
Für die Fernmeldeanzeige ist weiterhin im Grundträger ein in Längsrichtung oder
horizontal verlaufender Schlitz eingebracht und im Schlitz eine durchgehende flächige Schaltwippe angeordnet. Die Schaltwippe steht mit dem vorerwähnten Mikrotaster in Wirkverbindung. Der Grundträger umfasst im Bereich jedes einzusteckenden Schutzelements eine in Querrichtung oder vertikal verlaufende Öffnung mit Zugang zur Schaltwippe. In die Öffnungen ist jeweils ein Wippenbetätigungsteil eingesetzt, dessen vertikal hervorstehender Nocken in eine zugehörige Öffnung in der Abdeckhaube eingreift und mit einem Auslösestift zur Funktionsüberwachung in dem jeweiligen Schutzelement wechselwirkt. Die Wippenbetätigungsteile weisen einen zur Schaltwippe gerichteten weiteren Nocken sowie einen angeformten Stift zur führenden Aufnahme einer Schraubendruckfeder auf, welche sich gegen die Schaltwippe abstützt.
[0007] Mit Hilfe der Schaltwippe und den Wippenbetätigungsteilen können die Funktionen der eingesteckten Schutzelemente mit einem einzigen Mikrotaster überwacht werden, wobei auch eine Bestückungskontrolle möglich ist.
[0008] Den vorstehend geschilderten Lösungen ist gemeinsam, dass diese jeweils eine Betätigungswippe benötigen, wobei über eine Drehbewegung ein Mikroschalter betätigt wird. Aufgrund bestehender Toleranzen und einer sich bildenden Toleranzkette, die sich durch die einzelnen Elemente ergibt, ist der Endpunkt des Mikrotasters problematisch einstellbar, so dass die Gefahr eines fehlerhaften Auslösens besteht. Bei den notwendigen Drehbewegungen kommt neben den Toleranzen erschwerend noch das funktionsbedingte Lagerspiel der Drehachse hinzu.
[0009] Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes Basisteil zur elektrischen und mechanischen Aufnahme mindestens eines in das Basisteil einsteckbaren Überspannungsabieiters anzugeben, wobei das Basisteil ein U- förmiges Gehäuse mit einem Boden- oder Sockelteil aufweist und eine Schalteinrichtung zur Anzeige oder zur Fernmeldung von Fehlerzuständen umfasst.
[0010] Aufgabengemäß soll auch mit geringen Relativbewegungen eine Auslösung der Schalteinrichtung möglich werden, wobei sich durch einfache Bewegungsrichtungsumformung nicht vermeidbare Toleranzen in keiner Weise nachteilig auf das Schalt- und Auslöseverhalten auswirken. Weiterhin soll die gesamte notwendige Einheit zur Betätigung der Schalteinrichtung im Basisteil angeordnet werden, so dass sich die Kosten für die Herstellung bezüglich der einsteckbaren Überspannungsschutzableiter bzw. derartiger Module reduzieren lassen.
[0011] Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch ein Basisteil zur elektrischen und mechanischen Aufnahme mindestens eines in das Basisteil einsteckbaren Überspannungsabieiters gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1,
wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
[0012] Das Gehäuse des Basisteils weist mindestens einen Durchbruch auf, um mindestens einen federvorgespannten Taststößel aufzunehmen. Der Taststößel durchdringt hierbei den Durchbruch und kann mit seinem freien Stößelende mit der Unterseite des Überspannungsabieiters oder einem dort befindlichen Auslöseelement in Wechselwirkung treten.
[0013] Bei eingestecktem Überspannungsabieiter steht demnach der Taststößel in mechanischem Kontakt mit dem Überspannungsabieiter oder dem vorerwähnten Auslöseelement, welches wiederum mit einer thermischen Abtrennvorrichtung in Verbindung steht oder von einer solchen betätigbar ist.
[0014] Der mindestens eine federvorgespannte Taststößel ist in einer Kulisse des Bodenoder Sockelteils beweglich geführt.
[0015] Ein unterer, zur Bewegungsrichtung des Taststößels senkrecht orientierter Fortsatz weist eine Schrägfläche auf, welche mit einer komplementären Schrägfläche eines Schiebers korrespondiert.
[0016] Der Schieber ist senkrecht zur Bewegung des Taststößels verschieblich im Bodenoder Sockelteil angeordnet, um eine Bewegung des Taststößels in eine hierzu im wesentlichen senkrecht verlaufende Verschiebebewegung umzuformen, so dass der Schieber von einer ersten Position in eine zweite Position zum Betätigen der Schalteinrichtung überführbar ist.
[0017] Weiterhin steht der Schieber derart mittels eines Federelements unter Vorspannung, dass die Schrägflächen des Fortsatzes des Taststößels und des Schiebers kraftschlüssig in Verbindung gelangen.
[0018] Der Taststößel kann bei einer bevorzugten Ausführungsform zwei beabstandete
Fortsätze aufweisen, die jeweils mit einer Schrägfläche versehen sind, wobei zwischen den Fortsätzen ein Stift zur führenden Aufnahme einer Vorspannfeder in Form einer Schraubendruckfeder befindlich ist.
[0019] Im Boden- oder Sockelteil ist mindestens eine langgestreckte, im Querschnitt rechteckförmige Kammer zur Aufnahme der Fortsätze des Taststößels und des Schiebers vorgesehen.
[0020] Der Schieber kann zur maximalen räumlichen Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraums bzw. des Kammervolumens einen abgewinkelten Schenkel umfassen, welcher ein Formstück aufweist, das wiederum in eine Keilfläche übergeht, um einen Nocken, insbesondere Schaltnocken der Schalteinrichtung bzw. eines
Mikrotasters zu betätigen.
[0021] Die Schalteinrichtung, insbesondere ein Mikrotaster, ist in einem Erweiterungsraum der vorerwähnten Kammer innerhalb des Boden- oder Sockelteils angeordnet.
[0022] Innerhalb der Kammer befindet sich eine Schiene, und zwar orientiert parallel zur Bewegungsrichtung des Schiebers.
[0023] Der Schieber weist eine hierzu korrespondierende Nut auf, so dass der Schieber entlang der Schiene geführt verschieblich ist.
[0024] In der Nut des Schiebers kann ein Federelement eingesetzt werden. Dieses
Federelement ist bevorzugt unverlierbar im Bereich der Nut angeordnet, wobei hierfür zwei gegenüberliegende Bolzen oder Stiftteile vorhanden sind, die die Feder, insbesondere wiederum eine Schraubendruckfeder fixieren.
[0025] Am Schieber kann eine Vielzahl von beabstandeten Schrägflächen ausgebildet werden, um mit mehreren zugehörigen Taststößel-Fortsätzen in eine jeweilige Wirkverbindung zu treten, so dass auch die Überwachung mehrpoliger Ableiter, die vom jeweiligen Basisteil aufgenommen werden, möglich ist.
[0026] Der oder die Taststößel sind in Richtung des einsteckbaren oder der einsteckbaren Überspannungsabieiter vorgespannt, wobei mit korrektem Ausführen des Einsteckvorgangs die Vorspannfeder weiter gespannt und der Schieber unter Wirkung seines Federelements in eine erste Endlage gelangt.
[0027] Beim Ziehen des steckbaren Überspannungsabieiters oder bei aktiviertem
Auslöseelement bewegt sich der jeweilige Taststößel unter Nutzung der erhöhten Vorspannkraft der Vorspannfeder entgegen der Steckrichtung. Unter Wirkung der Schrägflächen gelangt der Schieber in eine zweite Endlage, wobei eine Spannung des Schieber-Federelements erfolgt.
[0028] Von der Grundkonstruktion her benötigt also die Fernmeldebetätigung im erfindungsgemäßen Basisteil nur zwei, bevorzugt als Kunststoffspritz- oder -pressteil ausgeführte Elemente, nämlich den Taststößel mit mindestens einer ersten Schrägfläche und den Schieber mit mindestens einer zweiten, komplementär geformten Schrägfläche. Wenn die beiden Schrägflächen in Formschluss stehen und eine Bewegung erfolgt, wird diese unter der sich ergebenden Keilwirkung auf das zweite Element übertragen, allerdings mit der gewünschten Umkehr der Bewegungsrichtung, und zwar vom Auf- und Abbewegen des Taststößels hin zu einer Längs Verschiebebewegung des Schiebers. Am Schieber wird über die dortige Keilfläche ein Mikrotaster oder dessen Stößel betätigt, um die notwendigen Fernmeldefunktionen zu übertragen.
[0029] Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter
Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden. [0030] Hierbei zeigen: [0031] Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Moduls, umfassend zwei gesteckte
Überspannungsabieiter, die sich im Basisteil befinden, mit teilweggeschnittener
Ansicht im Basisteil und dort befindlicher Fernmelde- Auslöseeinrichtung; [0032] Fig. 2 eine ähnliche Darstellung wie diejenige nach Fig. 1, wobei jedoch der im
Bild vordere Überspannungsabieiter teilweise aus dem Basisteil herausgezogen ist mit der Folge, dass der Stößel der FernmeldeeinDrichtung in seine obere Position gelangt und eine Fehlerfunktion angezeigt wird; [0033] Fig. 3 eine Seitenansicht eines Überspannungsschutzmoduls mit vollständig gestecktem Überspannungsabieiter und korrekter Funktion; [0034] Fig. 4 eine Darstellung analog derjenigen wie in Fig. 3 gezeigt, jedoch mit aktiviertem Auslöseelement und freigegebenem Taststößel, repräsentierend einen
Defekt des eingesteckten Überspannungsabieiters; [0035] Fig. 5 eine Darstellung analog derjenigen nach Fig. 3, jedoch mit teilweise gezogenem Überspannungsabieiter und entsprechend aktivierter
Fernmeldeeinrichtung ; [0036] Fig. 6 eine Draufsicht auf das Boden- oder Sockelteil des Basisteils mit weggeschnittener Gehäuseabdeckung und erkennbarem Schieber sowie erkennbaren
Taststößeln in der Darstellung Normalzustand, d.h. Fernmeldeschalter betätigt; [0037] Fig. 7 eine Darstellung analog derjenigen gemäß Fig. 6, jedoch im Zustand einer aufgehobenen Fernmeldebetätigung, d.h. beim Defekt oder dem Fehlen des eingesteckten Überspannungsabieiters ; [0038] Fig. 8 eine perspektivische Darstellung des Boden- oder Sockelteils mit Taststößeln und Schieber im Zustand betätigter Fernmeldeschalter; [0039] Fig. 9 eine Darstellung analog derjenigen nach Fig. 8, jedoch im Zustand aufgehobener Fernmeldebetätigung ; [0040] Fig. 10 eine Detaildarstellung der Konstruktion zur Fehlermeldung im Zustand betätigter Fernmeldeschalter; [0041] Fig. 11 eine Detaildarstellung analog derjenigen nach Fig. 10, jedoch im Zustand aufgehobener Fernmeldebetätigung . [0042] Eine Überspannungsabieiter- Ausführungsform, z.B. mehrpolig für den Einsatz in einer TN-Schaltung mit L- und N-Eingangsklemmen auf der einen Seite sowie PE- und Erdanschluss auf der gegenüberliegenden Seite umfasst zwei steckbare
Überspannungsabieiter 20, die sich in einem Basisteil 21 befinden. Dieses gemeinsame Basisteil 21 ist durch entsprechende Gestaltung seiner Unterseite 22 zur Hutschienenbefestigung geeignet (Fig. 1).
[0043] Im Basisteil befindet sich eine Fernmeldeeinrichtung, um Fehlerzustände des oder der steckbaren Überspannungsabieiter 20 zu erkennen bzw. zu signalisieren, wenn einer oder beide Überspannungsabieiter 20 nicht korrekt gesteckt wurden. Ein entsprechender Fernmeldekontakt ist potentialfrei über eine Anschlussklemme 23 elektrisch kontaktierbar.
[0044] Weiterhin sind am Basisteil 21 an sich bekannte Leiterklemmen 24 vorhanden.
[0045] Gemäß der Darstellung nach Fig. 2 wurde der vordere steckbare
Überspannungsabieiter 20 gezogen mit der Folge, dass der Taststößel 1 nicht mehr in Kontakt mit der Unterseite des steckbaren Überspannungsabieiters 20 bzw. einem dort befindlichen Auslöseelement steht. Infolgedessen verschiebt sich die Höhenposition des Taststößels 1 nach oben und es ist die Schalteinrichtung 8, z.B. ein Mikrotaster aktivierbar.
[0046] Nach der Darstellung gemäß Fig. 3 ist im dortigen Teilschnitt erkennbar, wie der Taststößel 1 mit einem Auslöseelement 25 im Überspannungsabieiter 20 in mechanischem Kontakt steht. Dieses Auslöseelement 25 steht mit einer im steckbaren Überspannungsabieiter 20 befindlichen, nicht gezeigten thermischen Abtrennvorrichtung in Verbindung, wobei das Auslöseelement 25 seine Lage dann verändert, wenn die thermische Abtrennvorrichtung aktiviert ist.
[0047] Den diesbezüglichen Fehlerzustand, d.h. freigegebenen Taststößel 1, zeigt die Darstellung nach Fig. 4.
[0048] Analog wird der Taststößel 1 freigegeben, wenn der Überspannungsabieiter 20 aus dem Basisteil 21 herausgezogen wird (siehe Fig. 5).
[0049] Der oder die Taststößel 1 bewirken bei ihrer Veränderung der Höhenlage eine Lageveränderung des Schiebers 7, so dass ein dort befindliches Formstück 13 mit Keilfläche 14 in der Lage ist, die Schalteinrichtung jeweils auszulösen bzw. einen Ein- oder Ausschaltvorgang zu realisieren.
[0050] Diese Betätigungsfunktion der Schalteinrichtung 8 ist nochmals anhand der perspektivischen Darstellungen nach den Fig. 8 und 9 illustriert.
[0051] Fig. 8 zeigt den Zustand des betätigten Tasters der Schalteinrichtung 8, d.h. hier befinden sich die Taststößel 1 in ihrer tiefsten Position unter Spannung der dortigen Federn 10.
[0052] Im Zustand der Fig. 9 haben sich die Federn 10 entspannt und es gelangen die
Taststößel 1 in ihre obere Position. Entsprechende Schrägflächen (siehe Fig. 10 und
11) bewirken eine Umkehr der Bewegungsrichtung (Auf- und Abbewegung der
Taststößel) in eine Verschiebebewegung des Schiebers 7. [0053] Einzelheiten der mechanischen Konstruktion zur Bewegungsrichtungsumkehr und zur Übertragung der Auslösebewegung sei anhand der Fig. 10 und 11 wie folgt erläutert.
[0054] Die Taststößel 1 sind in einer Kulisse 2 des Boden- oder Sockelteils 3 geführt. [0055] Ein unterer, zur Bewegungsrichtung des Taststößels 1 senkrecht orientierter
Fortsatz 4 weist eine Schrägfläche 5 auf, wobei bei den figürlichen Darstellungen zwei beabstandete Fortsätze 4 mit jeweils einer Schrägfläche 5 vorhanden sind. [0056] Diese Schrägfläche 5 korrespondiert mit einer Schrägfläche 6 des Schiebers 7.
Dieser Schieber 7 ist senkrecht zur Bewegungsrichtung des Taststößels 1 verschieblich im Boden- oder Sockelteil 3 angeordnet, um eine Bewegung des Taststößels 1 in eine hierzu im wesentlichen senkrecht verlaufende Verschiebebewegung gemäß einem
Keilschubgetriebe umzuformen. [0057] Hierdurch ist der Schieber von einer ersten Position in eine zweite Position zum entsprechenden Betätigen der Schalteinrichtung 8 überführbar ist. [0058] Der Schieber 7 steht mittels eines Federelements 9 unter Vorspannung, und zwar derart, dass die Schrägflächen 5 und 6 kraftschlüssig in Verbindung gelangen. [0059] Zwischen den Fortsätzen 4 des jeweiligen Taststößels 1 befindet sich ein Stift zur führenden Aufnahme einer Vorspannfeder 10. [0060] Im Boden- oder Sockelteil 3 ist eine Kammer 11 (siehe z.B. Fig. 2) zur Aufnahme der Fortsätze 4 des Taststößels 1 und des Schiebers 7 vorgesehen. [0061] Der Schieber 7 umfasst einen abgewinkelten Schenkel 12, welcher in das
Formstück 13 mit der dortigen Keilfläche 14 übergeht, um den Nocken 15 der
Schalteinrichtung 8 zu betätigen (siehe Fig. 11). [0062] Die Schalteinrichtung 8 befindet sich, wie z.B. in den Fig. 8 und 9 ersichtlich, in einem Erweiterungsraum der Kammer 11 innerhalb des Boden- oder Sockelteils 3. [0063] Innerhalb der Kammer 11 ist darüber hinaus eine Schiene 16 vorhanden, die parallel zur Bewegungsrichtung des Schiebers verläuft. Der Schieber 7 weist eine zur
Schiene 16 korrespondierende Nut 17 auf. Damit ist der Schieber mit seiner Nut bezüglich der Schiene 16 führend gelagert. [0064] In der Nut 17 des Schiebers 7 sitzt das Federelement 9, welches zur Vorspannung des Schiebers 7 dient. [0065] Dieses Federelement 9 ist unverlierbar im Bereich der Nut 17 angeordnet, wobei
hierfür zwei gegenüberliegende Bolzen 18 vorgesehen sind.
[0066] Diese Bolzen nehmen jeweils ein Ende des als Schraubendruckfeder ausgebildeten Federelements 9 auf.
[0067] Am Schieber 7 können mehrere Schrägflächen 6 ausgebildet werden, um mit mehreren zugehörigen Taststößel-Fortsätzen in eine jeweilige Wirkverbindung zu treten, und zwar zum Zweck der Überwachung einer mehrpoligen Ausführungsform, bei der in einem Basisteil mehrere Überspannungsabieiter an entsprechenden Steckplätzen befindlich sind.
[0068] Der oder die Taststößel 1 sind in Richtung des jeweiligen steckbaren
Überspannungsabieiters 20 federvorgespannt, wobei mit korrektem Ausführen der Einsteckbewegung die Vorspannfeder 10 weiter gespannt wird und der Schieber 7 unter Wirkung seines Federelements 9 in eine erste Endlage gelangt.
[0069] Beim Ziehen des steckbaren Überspannungsabieiters 20 oder bei aktiviertem
Auslöseelement 25 bewegt sich der jeweilige Taststößel unter Nutzung der erhöhten Vorspannkraft der Vorspannfeder 10 entgegen der Steckrichtung. Unter Wirkung der Schrägflächen 5 und 6 gelangt der Schieber 7 in eine zweite Endlage, wobei hier eine Spannung des Federelements 9, welches dem Schieber 7 zugehörig ist, erfolgt.
[0070] Die Bewegungsenergie des Taststößels wird zusammenfassend über die Paarung der Schrägflächen auf den Schieber übertragen, der seine Position innerhalb der Kammer ändert, wobei infolge dieses Vorgangs der jeweilige Nocken der jeweiligen Schalteinrichtung betätigt werden kann.
[0071] Alles in allem gelingt es mit der vorstehend erläuterten Erfindung, in konstruktiv einfacher Weise eine auch mehrpolige Überwachung von Überspannungsableitern vorzunehmen, die sich in einem zugehörigen Basisteil befinden. Die Vorrichtung ist dabei so ausgebildet, dass sowohl nicht gesteckte oder teilgezogene Überspannungsabieiter erkannt, aber auch eine Fehlfunktion über ein Auslöseelement, das sich im Überspannungsabieiter befindet, ermittelbar ist.
[0072] Bezugszeichenliste
[0073] 1 Taststößel
[0074] 2 Kulisse
[0075] 3 Boden- oder Sockelteil
[0076] 4 Fortsatz
[0077] 5;6 Schrägfläche
[0078] 7 Schieber
[0079] 8 Schalteinrichtung
[0080] 9 Federelement
[0081] 10 Vorspannfeder
[0082] 11 Kammer
[0083] 12 abgewinkelter Schenkel
[0084] 13 Formstück
[0085] 14 Keilfläche
[0086] 15 Nocken
[0087] 16 Schiene
[0088] 17 Nut
[0089] 18 Bolzen
[0090] 20 steckbarer Überspannungsabieiter
[0091] 21 Basisteil
[0092] 22 Unterseite des Basisteils
[0093] 23 Anschlussklemme
[0094] 24 Leiterklemme
[0095] 25 Auslöseelement