WO2010079015A1 - Überspannungsableiter mit einem optischen fehlerindikator - Google Patents

Überspannungsableiter mit einem optischen fehlerindikator Download PDF

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WO2010079015A1
WO2010079015A1 PCT/EP2009/066112 EP2009066112W WO2010079015A1 WO 2010079015 A1 WO2010079015 A1 WO 2010079015A1 EP 2009066112 W EP2009066112 W EP 2009066112W WO 2010079015 A1 WO2010079015 A1 WO 2010079015A1
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WO
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slide
spring
thermal
surge arrester
housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/066112
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English (en)
French (fr)
Inventor
Richard Daum
Original Assignee
Dehn + Söhne Gmbh + Co. Kg
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Publication date
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Priority to US13/138,090 priority patent/US8705221B2/en
Priority to SI200930401T priority patent/SI2386108T1/sl
Priority to EP09760893A priority patent/EP2386108B1/de
Priority to PL09760893T priority patent/PL2386108T3/pl
Publication of WO2010079015A1 publication Critical patent/WO2010079015A1/de

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    • 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

Definitions

  • the invention relates to an overvoltage absorber which has at least one diverting element, in particular a varistor, a solder-fixed thermal separation point which is connected to the diverting element, and a damage indicator device for displaying the fault state, wherein the damage indicator device additionally displays the state of a thermal shutdown device, in particular Sicheru ng, interrogated and the possible error conditions of the diverter and the shutdown mechanically presented in an OR operation in a suitable optical manner, further the thermal shutdown comprises a movable member which is fixed by a detector wire and released after melting or destroying this wire, according to the preamble of claim 1.
  • DE 195 45 505 C1 shows a surge arrester with varistor and thermal shutdown devices, where there is a shock-resistant fuse strip arranged in a fuse housing with metallic end caps and is electrically and mechanically connected to the end caps.
  • the damage indicator is a separate, releasably secured to the fuse housing and after releasing this attachment by a spring movable relative to the fuse housing component. The arrangement is designed such that upon melting of the fuse strip, the attachment of the damage indicator is released and released within the fuse housing.
  • the thermal release is according to DE 195 45 505 outside of the fuse housing and communicates with the varistor in a thermally conductive connection.
  • the thermal release and the heat-conducting connection are designed in such a way that, if the varistor is heated excessively, the thermal tripping is separated and thus a damage indication is displayed.
  • a reduced space requirement results from the fact that the same damage indicator is actuated both when melting the fuse indicator and in the case of thermal tripping.
  • the tree space reduction is the measure that in the case of thermal release, a displacement of the fuse housing is made by spring force, preferably the same spring is used, which is already provided for moving the display after melting the fuse strip and the indicator wire.
  • the fuse strip of the fuse is dimensioned such that it melts and triggers only in the event of a defective arrester or overload due to the resulting, correspondingly high short-circuit current. According to the prior art teaching causes this trigger that the attachment of the damage indicator is removed or released on the fuse box.
  • the thermal release in the form of a eutectic solder joint according to DE 195 45 505 Cl serves to interrupt the flow of current through the device when the varistor is heated excessively.
  • the previous firm hold of the fuse housing in a corresponding position alsgru nd the melting of the solder of the thermal release canceled.
  • springs move the complete fuse box to a new position, which also causes the damage indicator to change position accepts. It must therefore be moved in any case, the complete fuse box, which naturally requires quite high spring forces.
  • a surge arrester has at least one diverting element, in particular a varistor, a solder-fixed thermal separation point, which is connected to the diverting element, and a damage indicator device for displaying the fault state.
  • the Huran Adjusteeinrichtu ng queries the condition of a thermal shutdown device, in particular a fuse from and mechanically presents the possible fault conditions of the diverter and the shutdown in an OR operation in an appropriate manner, at least visually or additionally via a telecommunications function.
  • the thermal shutdown device comprises a movable component which is fixed by a detector wire and released after melting or destroying this wire.
  • a guide member for a compression spring or the like power storage is provided on or in the housing.
  • a first spring end acts directly or indirectly on a separating ram or separating cylinder on the thermal separation point and a second, the first end opposite the spring end of the force accumulator acts directly or indirectly via a guide ring on a slider.
  • the slider is acted upon at a first side directly by another spring in the direction of displacement or indirectly via the damage indicator device with a force.
  • the first side opposite the second side of the slide is in operative connection with the movable component of the thermal shutdown device, that under the action of force of the compression spring of the release movement of the movable member can be followed.
  • the second side of the slide is designed such that a slide longitudinal movement by the force of the other spring at triggered thermal separation point and fixed component of the thermal shutdown device and unchanged position between slide and guide part and also a lifting movement relative to the guide member with subsequent slide longitudinal movement with released detector wire together with the movable component of the thermal shutdown device can take place.
  • the second end of the spring or at least a part of the guide ring engages in a recess or a recess in the slide to lock it and the damage indicator in the proper state of the arrester.
  • the guide part has an inner cylindrical area for receiving the compression spring and at least one section of the separating punch or separating cylinder.
  • the guide member may be an integral part of the housing, the z. B. can be manufactured as a plastic injection molded part.
  • the slider is disposed with its flat side transverse to the longitudinal axis of the cylindrical portion of the guide member at the top thereof, wherein the guide ring has an extension which engages in the recess corresponding thereto in the slider and the above-mentioned locking is used.
  • the compression spring is supported as a first abutment against the slide and as a second abutment against a Abtrennzunge the thermal separation point.
  • the second spring may preferably be formed as a leaf spring whose fixed end is held by a mold portion in the housing.
  • the housing may be part of a plug-in insert and be covered by a housing cap.
  • Ausgestaltend the second side of the slider on a fork shape, wherein the fork tines engage behind a reduced diameter portion of the movable member.
  • the movable component can be designed here as a hat-shaped bolt.
  • the damage indicator device can be designed to be pivotable and is guided on a bearing journal associated with the housing.
  • the damage indicator further comprises a surface portion provided with a signal color. By a movement of the damage indicator device within a window portion of the housing cap can then visually detected a color change and a possible error condition of z. B. green to red.
  • the damage indicator device can have at one of its pivoting ends an extension or lever arm, which serves to trigger a telecommunications display.
  • the housing may have in one embodiment of the invention, a partition wall, wherein on one side of the partition, the at least one diverter and on the other, opposite partition wall side d the thermal separation point with guide part for the compression spring, the slide and the other spring are located.
  • the thermal shutdown device can be designed as a cylindrical fuse with two opposite caps, wherein the fixed to the detector wire, the movable member is arranged on one of the caps.
  • the functional separation of the power storage function for the thermal separation point and for the moving component of the shutdown on the one hand and the movement of the damage indicator on the other hand is possible.
  • FIG. 1 to 3 simplified representations of the basic principle of the arrangement of slide with compression spring and the arrangement of fuse and varistor
  • Figs. 1 the proper condition
  • Fig. FIG. 2 shows the state when the thermal separation point is triggered
  • FIG. 3 shows the state when the fuse is triggered;
  • Fig. 4a is a representation of a more concrete embodiment of the
  • Fig. 4b is a representation similar to that of Figure 4a, but with the damage detection device removed to better detect the thermal separation point and the leaf spring.
  • Fig. 5a is a presen- tation similar to that of Figure 4a, but with triggered thermal separation point due to the achievement of the overload state of the varistor and thereby resulting changed position of the damage indicator.
  • Fig. FIG. 5b shows a representation similar to that according to FIG. 5a, but with a damage display device removed for better recognition of the opened thermal separation point; FIG.
  • Fig. 6a is a presen- tation similar to that of FIGS. 4a and 5a, but with triggered fuse and thus raised bolt-like component at the top of the fuse and resulting “red” position by the change in position of the damage indicator;
  • Fig. Fig. 6b is a view similar to Fig. 6a, but with the damage indicator removed, to show the position of the slider;
  • Fig. 7 shows an exploded view of a complete overvoltage arrester plug-in part with housing and housing cap as well as the components according to the invention for indicating damage and thus fault detection and
  • Fig. 8 is a detailed view of the separating cylinder with extension
  • FIG. 1 to 3 show the functional assemblies in a simplified manner explained.
  • a thermal shutdown device in the form of a fuse 1.
  • This fuse 1 is connected via a Abtrennzunge 2 with a diverter, in particular a varistor 3, in connection.
  • a terminal 4 of the varistor 3 forms together with one end of the Abtrennzunge a solder fixed thermal separation point. 5
  • a detector wire (not shown) which communicates with a movable pin 6 located at the top.
  • the bolt 6 can a movement in the illustration according to FIGS. 1 to 3 upwards. In the proper condition of the fuse 1, the movement of the bolt 6 is blocked.
  • the aforementioned components are located in a housing 7, which is only indicated in the illustrations according to FIGS. 1 to 3.
  • a slider 8 is present according to the invention.
  • the compression spring generates a force that acts between the slider 8 and the separation tongue 2.
  • the varistor 3 has an inadmissible heating, it comes to a melting process.
  • the guide member 9 moves together with the separation tongue 2 downwardly, that is, the guide member 9 moves downwardly.
  • H. the separation point 5 is opened.
  • the slider 8 in the direction of the arrow, d. H. to the left according to FIG. 2 move.
  • the display in the viewing window 13 changes towards the color "red.”
  • the error state which results from the opened thermal separation point 5, is clearly signaled.
  • the display switches to "red", which can be seen in the viewing window 13.
  • the Fig. 4a and 4b show the proper state of the surge arrester with a functional fuse and closed thermal separation point 5.
  • the fuse 1 is formed as a cylindrical part with two opposite caps 14. At a lower end of one of the caps 14, a plug contact 15 is located, which forms an external connection of the surge arrester, designed as a plug-in part. Another plug connection 15 is in electrical connection with a mating contact of the varistor (not shown in the following figures).
  • the damage display device comprises a pivotable lever 16, which is held on a housing 7 associated bearing pin 17.
  • the housing 7 has a partition wall 18, which extends substantially horizontally in the example shown.
  • a guide 19 is integrally formed on the housing.
  • This guide 19 takes in its interior the in Figs. 1 to 3 symbolically illustrated spring 10 (compression spring) on.
  • a lower end of the compression spring 10th is received by a Abtrennzylinder 20, wherein an upper end of the compression spring inserted in a guide ring 21.
  • the guide ring 21 receives an extension 22 which engages in a corresponding recess 23 in the slider 8.
  • the extension 22 is part of the Abtrennzylinders 20th
  • the slider 8 is fork-shaped at its left-hand end in the figures, the tines 24 engage around a recess portion of the bolt 6.
  • the slider 8 can move in the longitudinal direction, so that a blocking function of the pivotable lever 16 is releasable.
  • the pivotable lever 16 is acted upon by a leaf spring 25 with a biasing force.
  • This leaf spring 25 corresponds to the further spring 12 according to FIGS. 1 to 3.
  • a lower end of the pivotable lever 16, provided with the reference numeral 26, can actuate via an opening portion 27 in the housing 7 a telecommunications contact (not shown).
  • the subassembly fuse 1 with plug contact 15 can be prefabricated outside the housing 7 in a separate device and then used to complete the surge arrester.
  • the Fig. 7 shows an exploded view of all essential parts of the surge arrester again.
  • the pivotable lever 16 has on its upper side a color-designed surface, which serves as a green indicator 31.
  • a coding pin 32 can be fixed in a known manner in the carrier insert 33 on the underside thereof to allow a reliable assignment of the male part to a base part, not shown.
  • the carrier insert 33 which is part of the housing 7, has the necessary formations for the individual elements for fixing them, in which case reference should additionally be made here to a shaped portion 34 for the fuse 1 and the guide 19 for receiving the spring with the separating cylinder 20 ,
  • the leaf spring 25 is held in a slot-shaped mold portion 35 in the carrier insert 33, which is advantageous for the purpose of simple assembly.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter, welcher in einem Gehäuse (7) mindestens ein Ableitelement (3), insbesondere Varistor, eine lotfixierte thermische Trennstelle (5), die mit dem Ableitelement in Verbindung steht, und eine Schadensanzeigeeinrichtung (11) zur Darstellung des Fehlerzustands aufweist, wobei die Schadensanzeigeeinrichtung ergänzend den Zustand einer thermischen Abschaltvorrichtung, insbesondere Sicherung, abfragt und die möglichen Fehlerzustände des Ableitelements und der Abschaltvorrichtung mechanisch in einer ODER-Verknüpfung in geeigneter Weise präsentiert, weiterhin die thermische Abschaltvorrichtung ein bewegliches Bauteil umfasst, welches von einem Kennmelderdraht fixiert und nach Schmelzen bzw. Zerstören dieses Drahtes freigegeben wird. Erfindungsgemäß ist am oder im Gehäuse ein Führungsteil (9) für eine Druckfeder (10) oder dergleichen Kraftspeicher vorgesehen ist, wobei ein erstes Federende unmittelbar oder mittelbar über einen Abtrennstempel oder Abtrennzylinder auf die thermische Trennstelle und ein zweites, dem ersten Ende gegenüberliegendes Ende der Druckfeder unmittelbar oder mittelbar über einen Führungsring auf einen Schieber (8) einwirkt. Weiterhin ist der Schieber an einer ersten Seite unmittelbar von einer weiteren Feder (12) in Verschieberichtung oder mittelbar über die Schadensanzeigeeinrichtung mit einer Kraft beaufschlagt. Die der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite des Schiebers steht mit dem beweglichen Bauteil der thermischen Abschaltvorrichtung derart in Wirkverbindung, um unter Krafteinwirkung der Druckfeder der Freigabebewegung des beweglichen Bolzens zu folgen. Die zweite Seite des Schiebers ist derart ausgebildet, dass eine Schieberlängsbewegung durch die Kraft der weiteren Feder bei ausgelöster thermischer Trennstelle und fixiertem Bauteil der thermischen Abschaltvorrichtung sowie unveränderter Position zwischen Schieber und Führungsteil und weiterhin eine Hubbewegung bezogen auf das Führungsteil mit anschliessender Schieberlängsbewegung bei freigegebenem Kennmelderdraht nebst dem beweglichen Bauteil der thermischen Abschaltvorrichtung erfolgen kann. Das zweite Ende der Feder oder mindestens ein Teil des Führungsring greift in eine Aussparung oder Vertiefung im Schieber ein, um diesen und die Schadensanzeigeeinrichtung im ordnungsgemässen Zustand des Ableiters zu verriegeln.

Description

ÜBERSPANNUNGSABLEITER MIT EINEM OPTISCHEN FEHLERINDIKATOR
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Überspannungsabieiter, welcher in einem Gehäuse mindestens ein Ableitelement, insbesondere Varistor, eine lotfixierte thermische Trennstelle, die mit dem Ableitelement in Verbindung steht, und eine Schadensanzeigeeinrichtung zur Darstellung des Fehlerzustands aufweist, wobei die Schadensanzeigeeinrichtung ergänzend den Zustand einer thermischen Abschaltvorrichtung, insbesondere Sicheru ng, abfragt und die möglichen Fehlerzustände des Ableitelements und der Abschaltvorrichtung mechanisch in einer ODER-Verknüpfung in geeigneter optischer Weise präsentiert, weiterhin die thermische Abschaltvorrichtung ein bewegliches Bauteil umfasst, welches von einem Kennmelderdraht fixiert und nach Schmelzen bzw. Zerstören dieses Drahtes freigegeben wird, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Überspannungsabieiter mit zumindest einem spannungsabhängigen Widerstand und thermischen Abschaltvorrichtungen, die aus einem Sicherungsstreifen und einer Thermoauslösung mit eutektischer Schmelzlegierung bestehen, wobei mit Auftrennen des Sicheru ngsstreifens oder der Thermoauslösung durch Federkraft ein Schadensanzeiger verschoben und damit sichtbar gemacht wird, sind z. B. aus der DE 77 19 678 U l bekannt. Bei einer solchen Lösung sind eine den Schadensanzeiger tragende Platte, der Sicherungsstreifen, die Thermoauslösung und ein daran angrenzender spannungsabhängiger Widerstand elektrisch und mechanisch in Reihe geschaltet bzw. aneinander befestigt. Die vorgenannten Bauteile, einschließlich einer zusätzlich in der Reihenanordnung vorgesehene Funkenstrecke sind in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Eine Auslösefeder stützt sich zwischen einer Grundplatte und der Platte des Schadensanzeigers ab. Zwischen beiden vorgenannten Platten ist der Sicherungsstreifen einschließlich der Lotstelle fest eingespannt und steht damit ständig unter einer von der Auslösefeder herrührenden Zugspannung . H ierbei besteht die Gefahr, dass bei mechanischer Beanspruchu ng der unter Zugspannung stehende Sicherungsstreifen aufreißt. Die DE 195 45 505 Cl zeigt einen Überspannungsabieiter mit Varistor und thermischen Abschaltvorrichtungen, wobei dort ein stoßstromfester Sicherungsstreifen in einem Sicherungsgehäuse mit metallischen Endkappen angeordnet u nd elektrisch und mechanisch mit den Endkappen verbunden ist. Der Schadensanzeiger ist ein gesonderter, am Sicherungsgehäuse lösbar befestigter und nach Lösen dieser Befestigung durch eine Feder relativ vom Sicherungsgehäuse bewegbares Bauteil. Die Anordnung ist derart ausgebildet, dass bei Schmelzen des Sicherungsstreifens die Befestigung des Schadensanzeigers innerhalb des Sicherungsgehäuses aufgehoben und freigegeben wird . Die Thermoauslösung befindet sich nach DE 195 45 505 außerhalb des Sicherungsgehäuses und steht mit dem Varistor in einer wärmeleitenden Verbindung . Die Thermoauslösung und die wärmeleitende Verbindung sind so ausgelegt, dass bei einer unzulässigen Erwärmung des Varistors die Auftrennung der Thermoauslösung und damit eine Schadensanzeige erfolgt.
Als besonders vorteilhaft wird nach DE 195 45 505 Cl herausgestellt, dass sich ein reduzierter Platzbedarf dadurch ergibt, indem die gleiche Schadensanzeige sowohl beim Schmelzen des Sicherungsanzeigers als auch im Fall der Thermoauslösung betätigt wird . Ebenfalls der Baumraumreduzierung dient die Maßnahme, dass im Fall der Thermoauslösung ein Verschieben des Sicherungsgehäuses mittels Federkraft vorgenommen wird, wobei bevorzugt die gleiche Feder Verwendung findet, die bereits zur Bewegung der Anzeige nach einem Aufschmelzen des Sicherungsstreifens und des Kennmelderdrahts vorgesehen ist. Der Sicherungsstreifen der Sicherung ist so bemessen, dass er erst bei einem defekten Ableiter oder bei Überbelastung aufgrund des hieraus resultierenden, entsprechend hohen Kurzschlussstroms schmilzt und damit auslöst. Gemäß der vorbekannten Lehre bewirkt dieses Auslösen, dass die Befestigung des Schadensanzeigers am Sicherungsgehäuse beseitigt oder freigegeben wird. Die Thermoauslösung in Form einer eutektischen Lötstelle nach DE 195 45 505 Cl dient dazu, bei einem unzulässig hohen Erwärmen des Varistors den Stromfluss durch das Gerät zu unterbrechen. Hierfür wird der bisherige feste Halt des Sicherungsgehäuses in einer entsprechenden Position aufgru nd des Schmelzen des Lotes der Thermoauslösung aufgehoben. Infolgedessen verschieben Federn das komplette Sicherungsgehäuse in eine neue Lage, wodurch auch der Schadensanzeiger diese geänderte Position annimmt. Es muss also in jedem Fall das komplette Sicherungsgehäuse verschoben werden, was naturgemäß recht hohe Federkräfte erfordert.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, einen weiterentwickelten Überspannungsabieiter mit Ableitelement, insbesondere Varistor, und zusätzlicher thermischer Abschaltvorrichtung, insbesondere Sicherung, anzugeben, welcher mit möglichst wenig Bauteilen eine Schadensanzeige für alle möglichen Fehlerzustände bereitstellt.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch einen Überspannungsabieiter gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
Erfindungsgemäß wird demnach von einem Überspannungsabieiter ausgegangen, welcher in einem Gehäuse mindestens ein Ableitelement, insbesondere Varistor, eine lotfixierte thermische Trennstelle, die mit dem Ableitelement in Verbindung steht, und eine Schadensanzeigeeinrichtung zur Darstellung des Fehlerzustands aufweist. Die Schadensanzeigeeinrichtu ng fragt ergänzend den Zustand einer thermischen Abschaltvorrichtung, insbesondere einer Sicherung ab und präsentiert die möglichen Fehlerzustände des Ableitelement und der Abschaltvorrichtung mechanisch in einer ODER-Verknüpfung in geeigneter Weise, und zwar mindestens optisch oder ergänzend über eine Fernmeldefunktion. Die thermische Abschaltvorrichtung umfasst ein bewegliches Bauteil, welches von einem Kennmelderdraht fixiert und nach Schmelzen bzw. Zerstören dieses Drahtes freigegeben wird .
Erfindungsgemäß ist am oder im Gehäuse ein Führungsteil für eine Druckfeder oder dergleichen Kraftspeicher vorgesehen. Ein erstes Federende wirkt unmittelbar oder mittelbar über einen Abtrennstempel oder Abtrennzylinder auf die thermische Trennstelle und ein zweites, dem ersten Ende gegenüberliegendes Federende des Kraftspeichers wirkt unmittelbar oder mittelbar über einen Führungsring auf einen Schieber ein. Der Schieber ist an einer ersten Seite unmittelbar von einer weiteren Feder in Verschieberichtung oder mittelbar über die Schadensanzeigeeinrichtung mit einer Kraft beaufschlagt.
Die der ersten Seite gegenüberliegenden zweite Seite des Schiebers steht mit dem beweglichen Bauteil der thermischen Abschaltvorrichtung derart in Wirkverbindung, dass unter Krafteinwirkung der Druckfeder der Freigabebewegung des beweglichen Bauteils gefolgt werden kann.
Die zweite Seite des Schiebers ist derart ausgebildet, dass eine Schieberlängsbewegung durch die Kraft der weiteren Feder bei ausgelöster thermischer Trennstelle und fixiertem Bauteil der thermischen Abschaltvorrichtung sowie unveränderter Position zwischen Schieber u nd Führungsteil und weiterhin eine Hubbewegung bezogen auf das Führungsteil mit anschließender Schieberlängsbewegung bei freigegebenem Kennmelderdraht nebst dem beweglichen Bauteil der thermischen Abschaltvorrichtung erfolgen kann.
Das zweite Ende der Feder oder mindestens ein Teil des Führungsrings greift in eine Aussparung oder eine Vertiefung im Schieber ein, um diesen und die Schadensanzeigeeinrichtung im ordnungsgemäßen Zustand des Ableiters zu verriegeln.
Ausgestaltend weist das Führungsteil einen inneren zylindrischen Bereich zu r Aufnahme der Druckfeder und mindestens eines Abschnitts des Abtrennstempels oder Abtrennzylinders auf. Das Führungsteil kann integraler Bestandteil des Gehäuses sein, das z. B. als Kunststoff-Spritzteil fertigbar ist.
Der Schieber ist mit seiner Flachseite quer zur Längsachse des zylindrischen Bereichs des Führungsteils an dessen Oberseite angeordnet, wobei der Führungsring einen Fortsatz aufweist, welcher in die hierzu korrespondierende Ausnehmung im Schieber eingreift und der vorerwähnten Verriegelung dient. Die Druckfeder ist als erstes Widerlager gegenüber dem Schieber und als zweites Widerlager gegenüber einer Abtrennzunge der thermischen Trennstelle abgestützt.
Die zweite Feder kann bevorzugt als Blattfeder ausgebildet werden, deren festes Ende von einem Formabschnitt im Gehäuse gehalten wird .
Das Gehäuse kann im Übrigen Teil eines Steckeinsatzes sein und von einer Gehäusekappe abgedeckt werden.
Ausgestaltend weist die zweite Seite des Schiebers eine Gabelform auf, wobei die Gabelzinken einen durchmesserreduzierten Abschnitt des beweglichen Bauteils hintergreifen. Das bewegliche Bauteil kann hier als hutförmiger Bolzen ausgebildet sein.
Wiederum ausgestaltend ist die Abtrennzunge Bestandteil der thermischen Abschaltvorrichtung und steht mit dieser in elektrischer und mechanischer Verbindung .
Die Schadensanzeigeeinrichtung kann verschwenkbeweglich ausgebildet sein und wird an einem dem Gehäuse zugehörigen Lagerzapfen geführt. Die Schadensanzeige umfasst weiterhin einen Flächenabschnitt, der mit einer Signalfarbe versehen ist. Durch eine Bewegung der Schadensanzeigeeinrichtung innerhalb eines Fensterabschnitts der Gehäusekappe kann dann visuell eine Farbveränderung festgestellt und ein möglicher Fehlerzustand von z. B. grün auf rot ermittelt werden. Ergänzend kann die Schadensanzeigeeinrichtung an einem ihrer schwenkbeweglichen Enden einen Fortsatz oder Hebelarm aufweisen, der dem Auslösen einer Fernmeldeanzeige dient.
Das Gehäuse kann bei einer Ausführungsform der Erfindung eine Trennwand aufweisen, wobei auf einer Seite der Trennwand das mindestens eine Ableitelement und auf der anderen, gegenüberliegenden Trennwandseite d ie thermische Trennstelle mit Führungsteil für die Druckfeder, der Schieber und die weitere Feder befindlich sind. Die thermische Abschaltvorrichtung kann als zylinderförmige Sicherung mit zwei gegenüberliegenden Kappen ausgebildet sein, wobei an einer der Kappen das mit dem Kennmelderdraht fixierte, bewegliche Bauteil angeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist weiterhin die funktionale Trennung der Kraftspeicherfunktion für die thermische Trennstelle und für das bewegl iche Bauteil der Abschaltvorrichtung einerseits und die Bewegung der Schadensanzeigeeinrichtung andererseits.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen :
Fig . 1 bis 3 vereinfachte Darstellungen des Grundprinzips der Anordnung aus Schieber mit Druckfeder und der Anordnung aus Sicherung und Varistor, wobei die Fig . 1 den ordnungsgemäßen Zustand, die Fig . 2 den Zustand bei ausgelöster thermischer Trennstelle und die Fig. 3 den Zustand bei ausgelöster Sicherung umfasst;
Fig . 4a eine Darstel lung einer konkretisierten Ausführungsform der
Erfindung mit teilweggebrochenem Gehäuse ohne Gehäusekappe und erkennbarer Position der Schadensanzeigeeinrichtung;
Fig. 4b eine Darstellung ähnlicher derjenigen nach Fig. 4a, jedoch mit entfernter Schadensanzeigeeinrichtung zur besseren Erkennbarkeit der thermischen Trennstelle und der Blattfeder;
Fig. 5a eine Darstel lung ähnlich derjenigen nach Fig. 4a, jedoch mit ausgelöster thermischer Trennstelle aufgrund des Erreichens des Überlastungszustands des Varistors und sich hierdurch ergebender geänderter Position der Schadensanzeigeeinrichtung; Fig . 5b eine Darstellung ähnlich derjenigen nach Fig. 5a, jedoch mit entfernter Schadensanzeigeeinrichtung zur besseren Erkennbarkeit der geöffneten thermischen Trennstelle;
Fig. 6a eine Darstel lung ähnlich derjenigen nach den Fig . 4a und 5a, jedoch mit ausgelöster Sicherung und hierdurch angehobenem bolzenartigen Bauteil an der Oberseite der Sicherung sowie sich ergebender „Rot"-Position durch die Lageveränderung der Schadensanzeigeeinrichtung;
Fig . 6b eine Darstellung ähnlich derjenigen nach Fig. 6a, jedoch mit entfernter Schadensanzeigeeinrichtung, um die Position des Schiebers deutlicher werden zu lassen;
Fig . 7 eine Explosionsdarstellung eines kompletten Überspannungs- ableiter-Steckteils mit Gehäuse und Gehäusekappe sowie den erfindungsgemäßen Bauteilen zur Schadensanzeige und damit Fehlererkennung u nd
Fig. 8 eine Detaildarstellung des Abtrennzylinders mit Fortsatz und
Führungsring.
Das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Lösung sei zunächst anhand der Fig . 1 bis 3, die in vereinfachter Weise die Funktionsbaugruppen zeigen, erläutert.
Gemäß den Abbildungen nach den Fig . 1 bis 3 wird zunächst von einer thermischen Abschaltvorrichtung in Form einer Sicherung 1 ausgegangen. Diese Sicherung 1 steht über eine Abtrennzunge 2 mit einem Ableitelement, insbesondere einem Varistor 3, in Verbindung. Ein Anschluss 4 des Varistors 3 bildet zusammen mit einem Ende der Abtrennzunge eine lotfixierte thermische Trennstelle 5.
Im Inneren der Sicheru ng befindet sich ein Kennmelderdraht (nicht gezeigt), der mit einem am oberen Ende befindlichen beweglichen Bolzen 6 in Verbindung steht. Wenn der Kennmelderdraht schmilzt, kann der Bolzen 6 eine Bewegung in der Darstellung gemäß den Fig . 1 bis 3 nach oben ausführen. Im ordnungsgemäßen Zustand der Sicherung 1 ist die Bewegung des Bolzens 6 blockiert.
Die vorgenannten Bauteile befinden sich in einem Gehäuse 7, das in den Darstellungen nach den Fig 1 bis 3 nur angedeutet ist.
Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Schieber 8 vorhanden.
Zwischen einer Unterseite des Schiebers 8 und einer Oberseite der Abtrennzunge 2 befindet sich ein Führungsteil 9 mit einer Druckfeder 10.
Die Druckfeder erzeugt eine Kraft, die zwischen dem Schieber 8 und der Abtrennzunge 2 wirkt.
Im Schieber ist noch eine Ausnehmung vorhanden, in die ein oberes Ende 9.1 des Führungsteils 9 eingreifen kann, um den Schieber im ordnungsgemäßen Zustand des Überspannungsabieiters nach Fig . 1 mitsamt der Anzeige 11 mit Blick auf die Kraft der weiteren Feder 12 zu verriegeln.
Im Zustand nach Fig . 1 kann in einem Sichtfenster 13 durch die grün gehaltene Anzeige 11 der „o. k. "-Zustand erkannt werden.
Wenn, wie in der Fig . 2 dargestellt, die Temperatur an der Abtrennstelle z. B. 138°C übersteigt, d . h. der Varistor 3 eine unzulässige Erwärmung aufweist, kommt es zu einem Schmelzvorgang . Infolgedessen bewegt sich mit Blick auf die Kraft der Feder 10 das Führungsteil 9 zusammen mit der Abtrennzunge 2 nach unten, d. h. die Trennstelle 5 wird geöffnet. Gleichzeitig verlässt das obere Ende 9.1 die entsprechende Ausnehmung im Schieber 8. Es kann dann die Kraft der Feder 12 den Schieber 8 in Richtung der Pfeildarstellung, d . h. nach links gemäß Fig . 2 bewegen. Die Anzeige im Sichtfenster 13 verändert sich hin zur Farbe „Rot". Der Fehlerzustand, der sich also durch die geöffnete thermische Trennstelle 5 ergibt, wird eindeutig signalisiert.
Tritt ein Fehlerzustand gemäß Fig . 3 ein, bei welchem die Sicherung 1 sich öffnet, kommt es zu einem Schmelzen des Kennmelderdrahts. Infolgedessen kann sich der Bolzen 6 vom Sicherungskörper weg nach oben bewegen. Auch hierdurch wird das obere Ende 9.1 des Führungsteils 9 freigegeben und es kann der Schieber eine Bewegung in Pfeilrichtung nach links unter Einwirkung der Kraft der Feder 12 ausführen.
Auch in diesem Fall schaltet die Anzeige auf „rot", was im Sichtfenster 13 erkennbar ist.
Eine konstruktive Umsetzung der oben geschilderten prinzipiellen Lösung sei anhand der Fig . 4a bis 6b erläutert.
Die Fig . 4a und 4b zeigen den ordnungsgemäßen Zustand des Überspannungsabieiters mit funktionsfähiger Sicherung und geschlossener thermischer Trennstelle 5. Die Sicherung 1 ist als zylindrisches Teil mit zwei gegenüberliegenden Kappen 14 ausgebildet. An einem unteren Ende einer der Kappen 14 ist ein Steckkontakt 15 befindlich, der einen Außenanschluss des Überspannungsabieiters, ausgebildet als Steckteil bildet. Ein weiterer Steckanschluss 15 steht mit einem Gegenkontakt des Varistors (in den folgenden Figuren nicht gezeigt) in elektrischer Verbindung .
An der oberen Kappe 14 der Sicherung 1 befindet sich der bereits erwähnte Bolzen 6, der im Inneren der Sicherung 1 von einem Kennmelderdraht lagefixiert ist.
Die Schadensanzeigeeinrichtung umfasst einen verschwenkbeweglichen Hebel 16, der an einem dem Gehäuse 7 zugehörigen Lagerzapfen 17 gehalten ist.
Das Gehäuse 7 weist eine Trennwand 18 auf, die im gezeigten Beispiel im Wesentlichen horizontal verläuft.
Auf der einen Seite der Trennwand befindet sich der Varistor 3 (siehe Fig. 7). Auf der anderen Seite der Trennwand 18 ist am Gehäuse eine Führung 19 angeformt.
Diese Führung 19 nimmt in ihrem Inneren die in den Fig . 1 bis 3 symbolisch dargestellte Feder 10 (Druckfeder) auf. Ein unteres Ende der Druckfeder 10 ist von einem Abtrennzylinder 20 aufgenommen, wobei ein oberes Ende der Druckfeder in einem Führungsring 21 steckt.
Der Führungsring 21 nimmt einen Fortsatz 22 auf, der in eine entsprechende Ausnehmung 23 im Schieber 8 eingreift. Der Fortsatz 22 ist Bestandteil des Abtrennzylinders 20.
Verwiesen sei diesbezüglich auch auf die Fig . 7.
Der Schieber 8 ist an seinem in den Figuren linksseitigen Ende gabelförmig ausgebildet, wobei die Zinken 24 einen Rücksprungabschnitt des Bolzens 6 umgreifen. Wenn somit der Schieber 8 vom Fortsatz 22 freigegeben ist, kann sich der Schieber 8 in Längsrichtung bewegen, so dass eine Blockierfunktion des verschwenkbeweglichen Hebels 16 freigebbar ist.
Der verschwenkbewegliche Hebel 16 wird von einer Blattfeder 25 mit einer Vorspannkraft beaufschlagt. Diese Blattfeder 25 entspricht der weiteren Feder 12 gemäß den Fig. 1 bis 3.
Wie in den Fig . 5a und 5b gezeigt, fand ein Öffnen der thermischen Trennstelle 5 durch eine entsprechende thermische Belastung und dem Erreichen der Schmelztemperatur des Verbindungslots statt. H ierbei bewegt sich der Abtrennzylinder 20 nach unten unter Mitnahme der Abtrennzunge 2, die mit der Sicherung 1 in Verbindung steht. Infolge dieser Bewegung des Abtrennzylinders 20 nach unten gelangt der Führungsring 21 mit Fortsatz 22 in eine veränderte Position, d. h. es wird die Ausnehmung 23 im Schieber 8 freigegeben. Die Blattfeder 25 kann nunmehr eine Druckkraft über den verschwenkbeweglichen Hebel 16 auf den Schieber ausüben und dieser bewegt sich mit seinen Zinken 24 entlang des Rücksprungabschnitts des Bolzens 6. Im (nicht gezeigten) Fenster wird durch die Lageveränderung des verschwenkbeweglichen Hebels 16 nun die Farbe „Rot" erkennbar, was auf einen Fehlerzustand hinweist.
Wenn hingegen die Sicherung geöffnet wird und der Kennmelderdraht in der Sicherung 1 schmilzt (siehe Fig. 6a und 6b), kann die Kraft der Druckfeder 10 den Schieber 8 anheben, und zwar unter Mitnahme des nunmehr freigege- benen Bolzens 6. Die jetzt eintretende Längsbewegung des Schiebers 8 unter Wirkung der Blattfeder 25 in Verbindung mit dem verschwenkbeweglichen Hebel 16 gibt wiederum das rote Anzeigefeld mit Signalisierung „Fehlfunktion" frei.
Ein unteres Ende des verschwenkbeweglichen Hebels 16, mit dem Bezugszeichen 26 versehen, kann über einen Öffnungsabschnitt 27 im Gehäuse 7 einen Fernmeldekontakt (nicht gezeigt) betätigen.
Die Unterbaugruppe Sicherung 1 mit Steckkontakt 15 kann außerhalb des Gehäuses 7 in einer separaten Vorrichtung vorgefertigt und dann zur Komplettierung des Überspannungsabieiters herangezogen werden.
Die Fig . 7 lässt als Explosionsdarstellung alle wesentlichen Teile des Überspannungsabieiters nochmals erkennen.
Verwiesen sei hier noch ergänzend auf die Abdeckkappe oder Abdeckhaube 28 mit Öffnung 29 zur Aufnahme eines transparenten Einsatzes 30, der als Fenster für die Schadensanzeige dient. Der verschwenkbewegliche Hebel 16 weist an seiner Oberseite eine farblich gestaltete Fläche auf, die als Grünanzeige 31 dient. Ein Kodierstift 32 kann in bekannter Weise in den Trägereinsatz 33 an dessen Unterseite fixiert werden, um eine sichere Zuordnung des Steckteils zu einem nicht gezeigten Basisteil zu ermöglichen.
Der Trägereinsatz 33, der Bestandteil des Gehäuses 7 ist, weist die notwendigen Ausformungen für die einzelnen Elemente zu deren Fixieren auf, wobei hier noch ergänzend auf eine Ausformung 34 für die Sicherung 1 sowie die Führung 19 zur Aufnahme der Feder mit Abtrennzylinder 20 verwiesen werden soll . Die Blattfeder 25 wird in einem schlitzförmigen Formabschnitt 35 im Trägereinsatz 33 gehalten, was zum Zweck der einfachen Montage vorteilhaft ist.
Bezugszeichenliste
1 Sicherung
2 Abtrennzunge 3 Varistor
4 Anschluss des Varistors
5 thermische Trennstelle
6 Bolzen
7 Gehäuse
8 Schieber
9 Führungsteil
9. 1 oberes Ende des Fü hrungsteils
10 Druckfeder
11 Anzeige
12 weitere Feder
13 Sichtfenster
14 Kappe
15 Steckanschluss
16 verschwenkbeweglicher Hebel
17 Lagerzapfen
18 Trennwand
19 Führung
20 Abtrennzylinder
21 Führungsring
22 Fortsatz
23 Ausnehmung
24 Zinken
25 Blattfeder
26 unteres Ende des verschwenkbeweglichen Hebels
27 Öffnungsabschnitt
28 Abdeckkappe
29 Öffnung
30 transparenter Einsatz
31 Grünanzeige
32 Kodierstift
33 Trägereinsatz
34 Ausformung
35 schlitzförmiger Abschnitt

Claims

Patentansprüche
1. Überspannungsabieiter, welcher in einem Gehäuse mindestens ein Ableitelement, insbesondere Varistor, eine lotfixierte thermische Trennstelle, die mit dem Ableitelement in Verbindung steht, und eine Schadensanzeigeeinrichtung zur Darstellung von Fehlerzuständen aufweist, wobei die Schadensanzeigeeinrichtung ergänzend den Zustand einer thermischen Abschaltvorrichtung, insbesondere Sicherung, abfragt u nd die möglichen Fehlerzustände des Ableitelements und der Abschaltvorrichtung mechanisch in einer ODER-Verknüpfung in geeigneter Weise präsentiert, weiterhin die thermische Abschaltvorrichtung ein bewegliches Bauteil umfasst, welches von einem Kennmelderdraht fixiert und nach Schmelzen bzw. Zerstören dieses Drahtes freigegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- am oder im Gehäuse ein Führungsteil für eine Druckfeder oder dergleichen Kraftspeicher vorgesehen ist, wobei ein erstes Federende u nmittelbar oder mittelbar über einen Abtrennstempel oder Abtrennzylinder auf die thermische Trennstelle u nd ein zweites, dem ersten Ende gegenüberliegendes Ende der Druckfeder unmittelbar oder mittelbar über einen Führungsring auf einen Schieber einwirkt,
- der Schieber an einer ersten Seite unmittelbar von einer weiteren Feder in Verschieberichtung oder mittelbar über die Schadensanzeigeeinrichtung mit einer Kraft beaufschlagt ist,
- wobei die der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite des Schiebers mit dem beweglichen Bauteil der thermischen Abschaltvorrichtung derart in Wirkverbindung steht, um unter Krafteinwirkung der Druckfeder der Freigabebewegung des beweglichen Bolzens zu folgen,
- die zweite Seite des Schiebers derart ausgebildet ist, dass eine Schieberlängsbewegung durch die Kraft der weiteren Feder bei ausgelöster thermischer Trennstelle und fixiertem Bauteil der thermischen Abschaltvorrichtung sowie unveränderter Position zwischen Schieber und Führungsteil und weiterhin eine H ubbewegung bezogen auf das Führungsteil mit anschließender Schieberlängsbewegung bei freigegebenem Kennmelderdraht nebst dem beweglichen Bauteil der thermischen Abschaltvorrichtung erfolgen kann, und - dass das zweite Ende der Feder oder mindestens ein Teil des
Führungsrings in eine Aussparung oder Vertiefung im Schieber eingreift, um diesen und die Schadensanzeigeeinrichtung im ordnungsgemäßen Zustand des Ableiters zu verriegeln.
2. Überspannungsabieiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fü hrungsteil einen inneren zylindrischen Bereich zur Aufnahme der Druckfeder und mindestens eines Abschnitts des Abtrennstempels oder Abtrennzylinders aufweist.
3. Überspannungsabieiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber mit seiner Flachseite quer zur Längsachse des zylindrischen Bereichs des Führungsteils an dessen Oberseite angeordnet ist, wobei der Führungsring einen Fortsatz aufnimmt, welcher in die hierzu korrespondierende Ausnehmung im Schieber eingreift.
4. Überspannungsabieiter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfeder als erstes Widerlager gegenüber dem Schieber und als zweites Widerlager gegenüber einer Abtrennzunge der thermischen Trennstelle abgestützt ist.
5. Überspannungsabieiter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Feder als Blattfeder ausgebildet ist, deren festes Ende von einem Formabschnitt im Gehäuse gehalten wird .
6. Überspannungsabieiter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Seite des Schiebers eine Gabelform aufweist, wobei die Gabelzinken einen durchmesserreduzierten Abschnitt des beweglichen Bolzens hintergreifen.
7. Überspannungsabieiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennzunge Bestandteil der thermischen Abschaltvorrichtung ist und mit dieser in elektrischer und mechanischer Verbindung steht.
8. Überspannungsabieiter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schadensanzeigeeinrichtung verschwenkbeweglich ausgebildet und an einem dem Gehäuse zugehörigen Lagerzapfen geführt ist.
9. Überspannungsabieiter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine Trennwand aufweist, wobei auf der einen Seite der Trennwand das mindestens eine Ableitelement und auf der anderen Trennwandseite die thermische Trennstelle mit Führungsteil für die Druckfeder, der Schieber und die weitere Feder befindlich sind .
10. Überspannungsabieiter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Abschaltvorrichtung als zylinderförmige Sicherung mit zwei gegenüberliegenden Kappen ausgebildet und an einer der Kappen das mit dem Kennmelderdraht fixierte, bewegliche Bauteil angeordnet ist.
11. Überspannungsabieiter nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine funktionale Trennung der Kraftspeicherfunktion für die thermische Trennstelle u nd für das bewegliche Bauteil der Abschaltvorrichtung einerseits und für die Bewegung der Schadensanzeigeeinrichtung andererseits.
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