WO2015185447A1 - Vorrichtung zum thermischen auslösen oder abtrennen eines überspannungsschutzgerätes - Google Patents

Vorrichtung zum thermischen auslösen oder abtrennen eines überspannungsschutzgerätes Download PDF

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WO2015185447A1
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slide
jaws
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Uwe Strangfeld
Stephan Hierl
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Dehn + Söhne Gmbh + Co. Kg
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Definitions

  • the invention relates to a device for thermally triggering or separating an overvoltage protection device with a blocking element, on which a first force acts and which is fixed so that it dissolves when a limit temperature is exceeded; a slider which is locked in a first state by the fixed locking element and on which a second force acts to convert it to a second state when the locking element is released, according to the preamble of claim 1.
  • DE 10 2006 037 551 B4 shows a locked separating device, wherein a movable solder preform is set by ei ne preloaded spring under force, but this can not escape as long as a bolt blocks the path of movement. If the soldering bolt melts due to a thermal overload caused, for example, by a high current, the solder preform moves, and thus a slide, so that a circuit is closed which, for example, emits a warning signal.
  • DE 10 2010 061 110 AI also discloses a thermal separation device, wherein a first conductor portion is galvanically coupled to a second conductor portion via a thermally detachable contact. If the temperature is too high, the contact point is released and the first conductor section is conveyed by an always acting on him force in an insulating, so that between the two conductor sections no electrical connection is possible.
  • DE 102005045778 AI relates to a thermal fuse. Two conductor sections are connected via a third conductor section. If too high a temperature, this conductor section is moved by an actuated bolt so that it no longer acts as a connecting element between the other two conductor sections and interrupts a closed circuit over the conductor sections.
  • a controller compares a sensor detected temperature with a predetermined limit temperature and triggers a movement of the bolt when the limit temperature is exceeded.
  • an active solution with a controller and a sensor can also be a passive solution realized by a biased spring or flexure, in which a relaxation movement is blocked by a mechanical fuse.
  • the mechanical fuse dissolves when a limit temperature is exceeded, whereby the relaxation movement of the spring or bending element conveys the connecting element from the conductor section and thus interrupts the circuit.
  • the object of the present invention is to provide a further developed device for the thermal release or disconnection of an overvoltage protection device, which provides sufficient mechanical forces for actuating a display, a switching contact or the like.
  • This object is achieved by a device for thermal release of a slide of a surge protection device according to claim 1.
  • the dependent claims relate to at least preferred developments.
  • the blocking element is fixed to the device.
  • the fixation has up to a limit temperature to a sufficient function, whereby the blocking element remains firmly up to this Grenztem temperature at its position. If this limit temperature is exceeded, the fixation loses its function, so that the blocking element can be released from its previously assumed position.
  • a first force acts on the blocking element in the fixed state. This force merely indicates that the blocking element is moving out of its original position after the fixation has become inoperative because of too high a temperature.
  • the device according to the invention comprises a slide, which in a first state is indirectly blocked by the fixed blocking element.
  • a second force is added to the shifter. The second force transfers the slider to a second state, when the locking element is released.
  • the device according to the invention has a holding device. This is connected to the slide, in particular detachable or fixed. By t he holding device, the blocking element blocked by the bar bar medium.
  • the Halteein direction is designed so that the second force acting on the slider acts essentially only frictionally and not in the direction of movement of the first force on the locking element.
  • the blocking element ka nn z. B. an electric current circle is closed n. This can be done in particular by the fact that the blocking element is designed electrically conductive. Additionally or alternatively, a circuit may be closed by the slider when it is in the first state. This circuit is preferably interrupted when the slider moves to the second state. In particular, this circuit may be interrupted in the second state.
  • the blocking element can also be an electrical component, for. B. a varistor or a Gasabieiter, which is fixed by soldering on a circuit board.
  • the basic idea of the invention is to decouple the blocking element from the second, larger force required to move the slider and initiate an action. This takes place in that essentially no positive-locking forces which have their origin in the second force act on the blocking element. Only the first force acts form-fitting, that is directly on the blocking element. The second force acts essentially all by friction, a lso iirectly on the blocking element.
  • Dad has a negative impact of the second force on the fastener, e.g. B. Lot reduced for the blocking element.
  • the second force e.g. B. Lot reduced for the blocking element.
  • ka nn as a second force, which is necessary to Beweg ung the slide, a high force can be realized without thereby the blocking element long a us its fixation ged is moved and thereby the device egg ner
  • the first force is generated by a preloaded spring.
  • This can be in particular ei ne compression spring, which provides only the force necessary for Verschiebu of the blocking element force and kei n unnecessary excess force is present.
  • the first force kan n ana log to be effected by a tension spring.
  • the first force can also be generated by a mass, whereby a gravitational force acts on the blocking element.
  • the second force may also be provided by a spring pre-tensioned, a tension spring or a pressure spring. can be produced. Additionally or alternatively, this force can also be effected by a mass, in particular by the mass of the slider.
  • the holding device comprises at least two forceps-like, resilient jaws, which are supported in the first state against the fixed locking element and against egg ne environment of the slider.
  • An environment in the sense of the invention can be in particular a housing or a housing intermediate wall of the device, or a device which is connected to the device according to the invention.
  • the jaws are elastically yielding, so that they return to their original state after forced deformation. As a result, the holding element i loom be reused.
  • the jaws are arranged so that substantially compensates for the normal forces acting on the blocking element. This can be realized in particular by two opposing jaws.
  • Denkba r is also a Varia nte with three jaws which are each offset by 60 degrees si nd, so that here substantially no resultant force on the blocking element wi rkt.
  • Denkba r is also a Varia nte with three jaws which are each offset by 60 degrees si nd, so that here substantially no resultant force on the blocking element wi rkt.
  • nzi p may also be arranged meh r cheeks, the even closer zusa mmenforce.
  • one or more cheeks ei ne have a beveled grading, the ng against the environment, in particular a housing or ei ne housing partition, so supported that the second force ei n yielding one or more jaws causes who n this no longer the loosened locking element are blocked.
  • a yielding of one or more jaws is blocked, as a result of the fact that they are pressed against the blocking element as a result of the gradation and there is essentially no space for yielding. Effect gradation and blocking element, that the larger, second force is dissipated to the environment and does not affect the fixation of the blocking element,
  • Vorzugswesse can be a grading part of a groove, which is supported against a corresponding cam of the environment.
  • a grading may be part of a cam that is supported against a corresponding groove of the circumference.
  • the temperature-dependent fixation of the barrier element is realized by a solder joint.
  • this circuit can be interrupted if the fixation is released due to a thermal overload.
  • this current circuit can not be interrupted by fixing the fixing, but preferably only after the blocking element has been moved by the first force.
  • the fixation can be realized by a temperature sensitive adhesive.
  • the fixation in particular, be realized by a wax compound.
  • the device has a wedge surface which lifts the blocking element relative to its surroundings, to which it is fixed in the first state, when it is pressed against the wedge during the transition to the second state.
  • the wedge colli nea r is the first force which displaces the blocking element.
  • an electrical connection is more safely disconnected, when an electrical circuit is closed in the first state via the blocking element, in particular by a soldering fixation.
  • the wedge can counteract arcing when the blocking element is quickly removed from the existing electrical potential.
  • the element which generates the first force that is to say in particular a spring used for this purpose, is supported on the slide.
  • the force-generating elements may be arranged so that the first force and the second force are parallel, in particular col linear, to each other.
  • the device has a display surface on the respective state (first state, second state) of the slider sig na larra.
  • the display surface ka nn in particular fixed or releasably disposed on the slide is n.
  • the device has a telecommunication device which signals the respective state (first state, further state) of the device.
  • the telecommunication device is directly connected to the slider and / or triggered thereby.
  • the telecommunication device is preferably designed to close or interrupt a circuit, so that, after a variation, the circuit is interrupted in the first state and is disconnected in the second state. Because of this, it is not possible to actively switch over to a second state. Additionally or alternatively, it is also possible, please include, that a circuit is closed by the Fernmeldeeinrichtu ng in a first state and in a second state u ter interrupted.
  • the blocking element and / or the holding device is friction-coated.
  • the holding device are reduced via the blocking element generated by the second force frictional forces.
  • an even more extensive decoupling of the second force from the blocking element is possible, so that essentially only the first force acts on the blocking element and rapid removal of the blocking element from the jaws is provided.
  • the contact area between the blocking element and holding device is small.
  • one or more jaws of the holding device can be designed such that it essentially rests on the blocking element only at one point.
  • the blocking element may be designed so that the holding device can essentially rest only at one point.
  • the blocking element may be wedge-shaped or cone-shaped, so that the transition to the second state, after a first dislocation, the blocking element snaps out of its fixation.
  • the holding device, in particular one or more jaws be chamfered so that after a first dislocation in the transition to the second state, the power decoupling is canceled and the blocking element is additionally accelerated by the second force.
  • Fig. 1 an embodiment of the invention in a first
  • Locking element shows an embodiment according to the invention during the transition to the second state
  • FIG. 1 shows a device for thermal triggering or disconnection of an overvoltage protection device with a display surface and slide (Sl) in the first state (ZI), on which a force (F2) is applied by a spiral spring.
  • the coil spring is supported on a housing (G), in which the slide (Sl) is mounted.
  • the coil spring serves as a force storage, wherein the force (F2) is correspondingly high to move the slider (Sl).
  • the slider (Sl) has a holding device, which is realized by two opposing jaws (B).
  • a blocking element (AI), z. B. in the form of a varistor fixed.
  • the fixing takes place via solder joints, not shown, on two metal conductor tracks (R), which hold and contact the blocking element (AI) at the front and at the back.
  • the jaws (B) of the holding device (H l) are made resilient, in particular consisting of a flexible plastic material. Furthermore, the jaws (B) each have an outwardly oriented groove. These are there to take in each case a cam (H2), which are realized as part of the housing (G). By the second force (F2), the slider (Sl) is pressed in the direction of the locking element (AI). By the cams (H2), which engage in the groove of the jaws (B), this force is redirected to the jaws (B) so that they are pressed inwards. However, an inward deflection of the jaws (B) is prevented by the locking element (AI) which is arranged between the ends of the jaws (B).
  • the opposing jaws (B) compensate for the normal forces which are applied via the jaws (B) by the second force (F2) on the holding device (H l).
  • the resulting normal force on the blocking element (AI) disappears.
  • the second force (F2) is thus decoupled from a direct effect on the blocking element (AI) in the first state.
  • FIG. 2 shows the device for thermal triggering of an overvoltage protection device from FIG. 1.
  • the fixation of the blocking element (AI) has been achieved by exceeding a Grenztem temperature and the device is in the second state (Z2) on.
  • FIG. 3 shows the device according to FIGS. 1 and 2, wherein the state transition is in a second phase.
  • the first force (Fl) the blocking element (AI) was pushed out of the jaws (B).
  • the jaws (B) of the holding devices can move inwards.
  • the jaws (B) Due to the second force (F2), the jaws (B) are pressed inwards by the locking means, in particular by the cams of the housing, so that the right side of the groove of the jaws (B) no longer blocks movement of the slide (S1).
  • the latching connection (H l) is thus overcome.
  • the second force (F2) accelerates the slider (Sl) and thus also moves the display surface
  • Figürlich left next to the fixation of the locking element (AI) is a web (S), which serves to lift the locking element (AI) of its fixation and in particular completely separate. This is done by the blocking element (AI) is pushed by the first force (Fl) on the web (S). This complete separation ensures that the electrical connection that takes place through the fixation is also completely interrupted and thus the closed circuit is also interrupted. In particular, this also excludes arcing.
  • FIG. 4 shows the device according to FIGS. 1, 2 and 3 in the second state (Z2).
  • the slider (Sl) is fully moved to the left.
  • FIG. 5 shows a view of a practically realized embodiment of the invention with partially broken housing (G).
  • it is a device for overvoltage protection, wherein at least one varistor (V) is used as the overvoltage protection element.
  • This varistor (V) is located inside the housing (G).
  • the actual device for thermally triggering and separating the varistor (V) is also integrated in the housing (G).
  • the blocking element (AI) is also located in this embodiment on a printed circuit board (L) and Is contacted there existing (not shown in the figure) conductor tracks or pads, in particular by soldering.
  • the slider (Sl) is under the biasing force (F2).
  • a biasing force (Fl) er Straendes means, in particular also a spring. This spring presses with its left-side end on an end face of the blocking element (AI). The force (Fl) is less than the force (F2).
  • the elastic jaws (B) are prevented from moving toward each other by clamping on the blocking element (AI), at least as long as the blocking element (AI) is firmly connected to the printed circuit board (L).
  • this particular solder joint dissolves, and the blocking element is moved by means of the force (Fl) from its original position in the direction of the wedge-like web (S) and lifted.
  • the jaws (B) can now change to such a position that the latching connection (H 1; H2) is canceled and the larger force (F2) on the slider (Sl) allows it to move rapidly.

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Abstract

Vorrichtung zum thermischen Abtrennen oder Auslösen eines Überspannungsschutzgerätes mit einem Sperrelement (A1), auf welches eine erste Kraft (F1) wirkt und welches so fixiert ist, dass es sich bei Überschreiten einer Grenztemperatur löst und mit einem Schieber (S1), der in einem ersten Zustand (Z1) durch das fixierte Sperrelement (A1) blockiert ist und auf den eine zweite Kraft wirkt (F2), um diesen in einen zweiten Zustand (Z2) zu überführen, wenn das Sperrelement (A1) gelöst ist.

Description

Vorrichtung zum thermischen Auslösen oder Abtrennen eines
Überspannungsschutzgerätes
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum thermischen Auslösen oder Abtrennen eines Überspannungsschutzgerätes mit einem Sperrelement, auf welches eine erste Kraft wirkt und welches so fixiert ist, dass es sich bei Überschreiten einer Grenztemperatur löst; einem Schieber, der in einem ersten Zustand durch das fixierte Sperrelement blockiert ist und auf den eine zweite Kraft wirkt, um diesen in einen zweiten Zustand zu überführen, wenn das Sperrelement gelöst ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Die DE 10 2006 037 551 B4 zeigt eine arretierte Abtrenneinrichtung, wobei ein bewegliches Lotformteil durch ei ne vorgespannte Feder unter Kraft gesetzt wird, dieser aber nicht ausweichen kann, solange ein Lotbolzen den Bewegungsweg blockiert. Schmilzt der Lotbolzen durch eine thermische Überlastung, die beispielsweise von einem hohen Strom verursacht wird, bewegt sich das Lotformteil und damit ein Schieber, so dass ein Stromkreis geschlossen wird, der beispielsweise ein Warnsignal ausgibt.
Die DE 10 2010 061 110 AI offenbart ebenfalls eine thermische Abtrennvorrichtung, wobei ein erster Leiterabschnitt mit einem zweiten Leiterabschnitt über einen thermisch lösbaren Kontakt galvanisch gekoppelt ist. Bei zu hoher Temperatur löst sich die Kontaktstelle und der erste Leiterabschnitt wird durch eine ständig auf ihn wirkende Kraft in einen Isolierabschnitt befördert, so dass zwischen den beiden Leiterabschnitten keine elektrische Verbindung mehr möglich ist. Die DE 102005045778 AI betrifft eine Temperatursicherung. Zwei Leiterabschnitte werden über einen dritten Leiterabschnitt verbunden. Wenn eine zu hohe Temperatur vorliegt, wird dieser Leiterabschnitt durch einen aktuierten Bolzen so bewegt, dass er nicht mehr als Verbindungselement zwischen den beiden anderen Leiterabschnitten wirkt und einen über die Leiterabschnitte geschlossenen Stromkreis unterbricht. Eine Steuerung vergleicht eine sensorisch erfasste Temperatur mit einer vorgegebenen Grenztemperatur und löst eine Bewegung des Bolzens aus, wenn die Grenztemperatur überschritten ist. Anstelle einer aktiven Lösung mit einer Steuerung und einem Sensor kann auch eine passive Lösung durch ein vorgespanntes Feder- oder Biegeelement realisiert sein, bei dem eine Entspannungsbewegung durch eine mechanische Sicherung blockiert ist. Die mechanische Sicherung löst sich bei Überschreiten einer Grenztemperatur, wodurch die Entspannungsbewegung des Feder- oder Biegeelementes das Verbindungselement aus dem Leiterabschnitt befördert und somit den Stromkreis unterbricht.
Nachteilig im Stand der Technik sind dabei insbesondere hohe Kosten, Wartungsanfälligkeit sowie mangelnde Robustheit aktiver Lösungen. Passive Lösungen dagegen sind dadurch beeinträchtigt, dass auf die Sperrelemente unnötig hohe Kräfte wirken, weil gleichzeitig zur Unterbrechung durch die Kräfte auch eine weitere Wirkung, z.B. eine Bewegung eines Schiebers, eines Schaltkontaktes oder dergleichen, durchgeführt werden soll. Dadurch kann es zu einer„schleichenden Auslösung" der Trennvorrichtung kommen bevor überhaupt eine relevante thermische Überlastung aufgetreten ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine weiterentwickelte Vorrichtung zum thermischen Auslösen oder Abtrennen eines Überspannungsschutzgerätes anzugeben, welche ausreichende mechanische Kräfte zur Betätigung einer Anzeige, eines Schaltkontaktes oder dergleichen bereitstellt. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum thermischen Auslösen eines Schiebers eines Überspannungsschutzgerätes gemäß Anspruch 1 gelöst, Die Unteransprüche betreffen mindestens bevorzugte Weiterbildungen .
Eine erfind ungsgemäße Vorrichtung zum therm ischen Auslösen eines Überspa nnungsschutzgerätes umfasst ein Sperrelement. Das Sperrelement ist an der Vorrichtung fixiert. Die Fixierung weist bis zu einer Grenztemperatur eine hinreichende Funktion auf, wodurch das Sperrelement bis zu dieser Grenztem peratur fest an seiner Position verbleibt. Bei Überschreiten dieser Grenztem peratur verliert die Fixierung i h re Funktion, so dass sich das Sperrelement von sei ner zuvor eingenommenen Position lösen kan n . Auf das Sperrelement wirkt i m fixierten Zusta nd eine erste Kraft. Diese Kraft bewi rkt lediglich, dass das Sperrelement sich aus seiner ursprü nglichen Position bewegt, nachdem d ie Fixierung wegen einer zu hohen Temperatur funktionslos geworden ist.
Des Weiteren umfasst die erfi ndungsgemäße Vorrichtung einen Schieber, der in einem ersten Zustand durch das fixierte Sperrelement mittelbar blockiert ist. Auf den Sch ieber wi rkt ei ne zweite Kraft. Die zweite Kraft überführt den Schieber in einen zweiten Zusta nd, wen n das Sperrelement gelöst ist.
Außerdem weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Halteeinrichtung a uf. Diese ist mit dem Sch ieber, i nsbesondere lösbar oder fest, verbunden . Durch d ie Halteeinrichtung blockiert das Sperrelement mittel bar den Schieber. Die Halteein richtung ist so gestaltet, dass die zweite Kraft, die a uf den Schieber wirkt, im Wesentl ichen nur reibschlüssig u nd nicht In Beweg u ngsrichtung der ersten Kraft auf das Sperrelement wirkt.
Durch das Sperrelement ka nn z. B. ein elektrischer Strom kreis geschlossen sei n. Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass das Sperrelement elektrisch leitend ausgestaltet ist. Zusätzlich oder alternativ kann durch den Schieber ein Stromkreis geschlossen sein, wenn dieser sich im ersten Zustand befindet. Dieser Stromkreis wird vorzugsweise unterbrochen, wenn der Schieber sich in den zweiten Zustand bewegt. Insbesondere kann dieser Stromkreis im zweiten Zustand unterbrochen sein . Das Sperrelement kann auch ein elektrisches Bauteil, z. B. ein Varistor oder ein Gasabieiter sein, das durch Löten auf einer Leiterplatte fixiert ist.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht dari n, das Sperrelement von der zweiten, größeren Kraft, die erforderlich ist, um den Schieber zu bewegen und eine Aktion auszulösen, zu entkoppeln. Dies erfolgt dadurch, dass im Wesentlichen kei ne formschlüssigen Kräfte, die ih ren Urspru ng in der zweiten Kraft haben, auf das Sperrelement wirken . Nur die erste Kraft, wirkt formschlüssig, also direkt auf das Sperrelement. Die zweite Kraft wirkt im Wesentlichen al lein reibschlüssig, a lso i ndirekt auf das Sperrelement.
Dad u rch wi rd eine negative Auswirkung der zweiten Kraft auf das Befestigu ngsmittel, z. B. Lot für das Sperrelement vermindert. Insbesondere ka nn als zweite Kraft, die zur Beweg ung des Schiebers notwendig ist, eine hohe Kraft realisiert werden, ohne dass dadurch das Sperrelement langfristig a us seiner Fixierung ged rückt wird und dadurch die Vorrichtung ei ner
„schleichenden Auslösung" unterl iegt.
In einer Ausfü hrungsform wi rd nach ei nem ersten Aspekt die erste Kraft durch eine vorgespannte Feder erzeugt. Diese kann insbesondere ei ne Druckfeder sein, welche nur die zur Verschiebu ng des Sperrelements notwendige Kraft bereitstellt und kei n unnötiger Kraftüberschuss vorliegt. Die erste Kraft kan n ana log dazu auch durch eine Zugfeder bewirkt werden . Zusätzlich oder a lternativ ka nn die erste Kraft auch durch ei ne Masse erzeugt werden, wodurch eine Gravitationskraft auf das Sperrelement wirkt. Nach einem zweiten Aspekt dieser Ausfüh ru ngsform kann auch die zweite Kraft durch ei ne vorgespan nte Feder, die ei ne Zugfeder oder eine Druck- feder sein kann, erzeugt werden . Zusätzlich oder alternativ kann diese Kraft auch durch eine Masse bewirkt werden, insbesondere durch die Masse des Schiebers.
In einer Ausführungsform umfasst die Halteeinrichtung wenigstens zwei zangenartige, nachgiebige Backen, die sich im ersten Zustand gegen das fixierte Sperrelement und gegen ei ne Umgebung des Schiebers abstützen . Eine Umgebung im Sinn der Erfindung kann da bei insbesondere ein Gehäuse oder eine Gehäusezwischenwa nd der Vorrichtung sein, oder einer Einrichtung, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden ist. Insbesondere sind die Backen elastisch nachgiebig ausgebildet, so dass diese nach einer erzwungen Verform ung wieder in i hren u rsprü nglichen Zusta nd gelangen . Dadurch kann das Halteelement i nsbesondere wiederverwendet werden .
Vorzugsweise sind d ie Backen so angeordnet sind, dass sich a uf das Sperrelement wi rkende Normalkräfte im Wesentlichen kompensieren . Dies kann insbesondere durch zwei gegenüberliegende Backen realisiert werden .
Denkba r ist auch eine Varia nte mit drei Backen die jeweils um 60 Grad versetzt si nd, so dass auch hier im Wesentlichen keine resultierende Kraft auf das Sperrelement wi rkt. Nach dem gleichen Pri nzi p können vorzugsweise auch meh r Backen angeordnet sein, die noch enger zusa mmenliegen .
Vorzugsweise können eine oder meh rere Backen ei ne abgeschrägte Stufung aufweisen, die sich gegen die Umgebu ng, insbesondere ein Gehäuse oder ei ne Gehäusetrennwand, so abstützen, dass die zweite Kraft ei n Nachgeben einer oder mehrerer Backen bewirkt, wen n diese nicht mehr durch das gelöste Sperrelement blockiert sind . Insbesondere ist im ersten Zustand ein Nachgeben einer oder mehrerer Backen blockiert, dadurch dass diese durch die Stufung gegen das Sperrelement gedrückt werden u nd im Wesentlichen kein Raum zum Nachgeben besteht. Stufung und Sperrelement bewirken, dass die größere, zweite Kraft zur Umgebung abgeleitet wird und nicht die Fixierung des Sperrelementes beeinträchtigt,
Vorzugswesse kann eine Stufung Teil einer Nut sein, die sich gegen eine entsprechende Nocke der Umgebung abstützt. Alternativ kann eine Stufung Teil einer Nocke sein, d ie sich gegen eine entsprechende Nut der U mgebung abstützt. Insbesondere kann du rch eine Nut-Nocken-Verbindung die Halteeinrichtung und/oder der Schieber bei m Einba u einfach und genau positioniert werden, insbesondere, ohne dass eine nachträgliche Verschiebung stattfindet.
In einer Ausführungsform ist die temperatura bhängige Fixieru ng des Sperrelements d urch eine Lötverbindung real isiert. Dadurch ka nn direkt über die Fixierung des Sperrelements ei n elektrisches Bauelement angeschlossen werden . Insbesondere ka n n dieser Strom kreis unterbrochen werden, wenn die Fixierung sich wegen einer thermischen Überlastung löst. Alternativ kann d ieser Strom kreis du rch Lösung der Fixierung nicht unterbrochen sei n, sondern vorzugsweise erst, nachdem das Sperrelement d urch die erste Kraft bewegt wi rd . Zusätzlich oder alternativ kann die Fixierung durch ei n temperatura bhängiges Klebemittel real isiert werden. In ei ner Variante ka n n die Fixierung, insbesondere zusätzlich, durch eine Wachsverbindung realisiert sein .
In einer Ausführu ngsform weist die Vorrichtung ei ne Keilfläche auf, welche das Sperrelement relativ zu seiner Umgebung, an der dieses im ersten Zusta nd fixiert ist, a nhebt, wenn es beim Übergang in den zweiten Zustand gegen den Keil gedrückt wird . Insbesondere befi ndet sich der Keil kolli nea r zur ersten Kraft, welche das Sperrelement verschiebt. Dadurch kann insbesondere das Sperrelement schneller und/oder effektiver von der Fixierung gelöst werden, wenn eine therm ische Überlastung vorausgegangen ist.
Außerdem wird vorzugsweise ei ne elektrische Verbindung sicherer getrennt, wenn über das Sperrelement, insbesondere durch eine Lötfixierung, im ersten Zustand ein elektrischer Stromkreis geschlossen ist. Insbesondere kann der Keil einer Lichtbogenbildung entgegen wirken, wenn das Sperrelement schnell vom vorhandenen elektrischen Potential entfernt wird.
In einer Ausführungsform stützt sich das Element, welches die erste Kraft erzeugt, also insbesondere eine dafür verwendete Feder, am Schieber ab. Zusätzlich oder alternativ können die krafterzeugenden Elemente so angeordnet sei n, das die erste Kraft und die zweite Kraft parallel, insbesondere kol linear, zu einander sind . Dadurch kann eine kompakte und/oder modulare Bauweise der Vorrichtung rea lisiert werden .
In ei ner Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Anzeigefläche auf, die den jeweiligen Zustand (erster Zustand, zweiter Zustand) des Schiebers sig na lisiert. Die Anzeigefläche ka nn insbesondere fest oder lösbar am Schieber angeordnet sei n .
In einer Ausführungsform weist die Vorrichtung ei ne Fernmeldeein richtung auf, die den jeweiligen Zusta nd (erster Zustand, weiter Zustand) der Vorrichtung sig nalisiert. Insbesondere ist die Fernmeldeeinrichtu ng direkt m it dem Schieber verbu nden und/oder wird d u rch diesen ausgelöst. Vorzugsweise ist die Fernmeldeeinrichtung zu m Schließen oder Unterbrechen eines Stromkreises ei ngerichtet, so dass nach einer Varia nte der Strom kreis im ersten Zustand unterbrochen ist u nd i m zweiten Zustand gesch lossen ist. Dad urch ka nn aktiv ein Umschalten in ei nen zweiten Zustand realisiert werden. Zusätzlich oder alternativ ist es auch mög lich, dass durch die Fernmeldeeinrichtu ng in einem ersten Zustand ein Stromkreis geschlossen ist und in einem zweiten Zustand u nterbrochen .
In einer Ausfü hrungsform ist das Sperrelement und/oder die Halteeinrichtung reibungsm indernd beschichtet. Dadurch können insbesondere die durch die Halteeinrichtung, über das Sperrelement durch die zweite Kraft erzeugten Reibungskräfte gemindert werden. Insbesondere ist damit eine noch umfassendere Entkopplung der zweiten Kraft vom Sperrelement möglich, so dass im Wesentlichen nur die erste Kraft auf das Sperrelement wirkt und ein schnelles Herausbewegen des Sperrelementes aus den Backen gegeben ist.
Nach einer Ausführungsform ist die Kontaktfläche zwischen Sperrelement und Halteeinrichtung klein. Insbesondere kann eine oder mehrere Backen der Halteeinrichtung so gestaltet sein, dass sie im Wesentlichen nur in einem Punkt auf dem Sperrelement aufliegt. Zusätzlich oder alternativ kann auch das Sperrelement so gestaltet sein, dass die Halteeinrichtung im Wesentlichen nur an einem Punkt aufliegen kann. Bevorzugt kann das Sperrelement keil- oder kegelförmig geformt sein, so dass beim Übergang in den zweiten Zustand, nach einer ersten Verrückung, das Sperrelement aus seiner Fixierung herausschnellt. Insbesondere kann auch die Halteeinrichtung, insbesondere eine oder mehrere Backen, so angefast sein, dass nach einer ersten Verrückung beim Übergang in den zweiten Zustand, die Kraftentkopplung aufgehoben wird und das Sperrelement durch die zweite Kraft zusätzlich beschleunigt wird.
Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele können in weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen vorteilhaft miteinander kombiniert werden. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Ausführungsbeispielen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:
Fig. 1: eine erfindungsgemäße Ausführungsform in einem ersten
Zustand;
Fig.2: eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit einem gelösten
Sperrelement; Fig. 3: eine erfindungsgemäße Ausführungsform beim Übergang in den zweiten Zustand;
Fig. 4: eine erfindungsgemäße Ausführungsform in einem zweiten
Zustand und
Fig. 5; eine praktisch realisierte Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum thermischen Auslösen oder Abtrennen eines Überspannungsschutzgerätes mit einer Anzeigefläche und Schieber (Sl) im ersten Zustand (ZI), Auf diesen wird durch eine Spiralfeder eine Kraft (F2) aufgebracht. Die Spiralfeder stützt sich dazu an einem Gehäuse (G) ab, in dem der Schieber (Sl) gelagert ist. Die Spiralfeder dient dabei als Kraftspeicher, wobei die Kraft (F2) entsprechend hoch ist, um den Schieber (Sl) zu bewegen . Der Schieber (Sl) weist eine Halteeinrichtung auf, welche durch zwei gegenüberliegende Backen (B) realisiert ist.
An einer Leiterplatte (L) ist des Weiteren ein Sperrelement (AI), z. B. in Form eines Varistors, fixiert. Die Fixierung erfolgt über nicht dargestellte Lötverbindungen an zwei metall ischen Leiterzügen (R), die das Sperrelement (AI) vorne und hinten halten und kontaktieren.
Die Backen (B) der Halteeinrichtung (H l) sind nachgiebig ausgestaltet, insbesondere aus einem flexiblen Kunststoffmaterial bestehend. Weiterhin weisen die Backen (B) jeweils eine nach außen orientierte Nut auf. Diese sind dazu da, jeweils einen Nocken (H2) aufzunehmen, die als Teil des Gehäuses (G) realisiert sind. Durch die zweite Kraft (F2) wird der Schieber (Sl) in Richtung des Sperrelements (AI) gedrückt. Durch die Nocken (H2), welche in die Nut der Backen (B) eingreifen, wird diese Kraft auf die Backen (B) so umgeleitet, dass diese nach innen gedrückt werden. Ein Ausweichen der Backen (B) nach innen wird allerdings durch das Sperrelement (AI) verhindert, welches zwischen den Enden der Backen (B) angeordnet ist. Dadurch wird eine Bewegung der Backen (B) zueinander verhindert und damit auch eine Bewegung des Schiebers (Sl). In diesem ersten Zustand, in dem das Sperrelement (AI) fest am Verdrahtungsträger fixiert ist, verhindert das Sperrelement (AI) eine Bewegung der Backen (B) des Schiebers zueinander, Die Zangen der Backen können also nicht zusammengedrückt werden. Eine Bewegung des Schiebers ist durch die Rastverbindung (H 1; H2) ausgeschlossen.
Durch die gegenüber angeordneten Backen (B) kompensieren sich die Normalkräfte, die über die Backen (B) durch die zweite Kraft (F2) auf die Halteeinrichtung (H l) aufgebracht werden. Dadurch ergibt sich, dass die resultierende Normalkraft auf das Sperrelement (AI) verschwindet. Die zweite Kraft (F2) ist somit von einer direkten Wirkung auf das Sperrelement (AI) im ersten Zustand entkoppelt.
Fig. 2 zeigt die Vorrichtung zum thermischen Auslösen eines Überspannungsschutzgerätes aus Fig . 1. Dabei hat sich die Fixierung des Sperrelements (AI) durch Überschreiten einer Grenztem peratur gelöst und die Vorrichtung geht in den zweiten Zustand (Z2) über.
Zwischen den Backen (B) befindet sich eine Feder, die sich am Schieber (Sl) abstützt und in einem vorgespannten Zustand direkt eine erste Kraft (Fl) auf das Sperrelement (AI) ausübt. Diese Kraft führt zu einer
Beschleunigung des Sperrelements (AI), wenn dieses von der Fixierung gelöst ist. Die Feder ist so dimensioniert und die erste Kraft (Fl) auf das Sperrelement (AI) gerade so zu bemessen, dass die beabsichtigte Wirkung, nämlich die Beschleunigung des Sperrelements (AI) nach dem Lösen der Fixierung, eintritt. Fig. 3 zeigt die Vorrichtung nach Fig. l und 2, wobei der Zustandsübergang in einer zweiten Phase ist. Durch die erste Kraft (Fl) wurde das Sperrelement (AI) aus den Backen (B) herausgedrückt. Dadurch können sich die Backen (B) der Halteeinrichtungen nach innen bewegen. Durch die zweite Kraft (F2) werden die Backen (B) über die Rastmittel» insbesondere durch die Nocken des Gehäuses nach Innen gedrückt, so dass die rechte Seite der Nut der Backen (B) eine Bewegung des Schiebers (Sl) nicht mehr blockiert. Die Rastverbindung (H l) ist somit überwunden . Die zweite Kraft (F2) beschleunigt den Schieber (Sl) und bewegt somit auch die Anzeigefläche
(A) nach links. Dies signalisiert z. B. ein Auslösen des Überspannungs- schutzgerätes.
Figürlich links neben der Fixierung des Sperrelements (AI) befindet sich ein Steg (S), der dazu dient das Sperrelement (AI) von seiner Fixierung abzuheben und insbesondere vollständig zu trennen. Dies erfolgt dadurch, dass das Sperrelement (AI) durch die erste Kraft (Fl) auf den Steg (S) geschoben wird . Durch diese vollständige Trennung wird sichergestellt, dass die elektrische Verbindung, die durch die Fixierung erfolgt, auch vollständig unterbrochen ist und somit der dadurch geschlossene Stromkreis ebenfalls unterbrochen ist. Insbesondere ist damit auch eine Lichtbogenbildung ausgeschlossen.
Fig. 4 zeigt die Vorrichtung nach Fig. l, 2 und 3 im zweiten Zustand (Z2). Der Schieber (Sl) ist vollständig nach links bewegt. Die flexiblen Backen
(B) der Halteeinrichtung (Hl) sind wieder in ihrer Ausgangsform. Das Sperrelement (AI) wird über den Steg (S) von der Fixierung und dem Verdrahtungsträger, insbesondere den unter Spannung stehenden Leiterbahnen (R), wegbeschleunigt. Die Kraft (F2) wirkt hierbei unterstützend . Fig. 5 zeigt eine Ansicht einer praktisch realisierten Ausführungsform der Erfindung mit teilweggebrochenem Gehäuse (G) . Bei dieser Ausführungsform handelt es sich um eine Vorrichtung zum Überspannungsschutz, wobei als Überspannungsschutzelement mindestens ein Varistor (V) eingesetzt ist. Dieser Varistor (V) befindet sich innerhalb des Gehäuses (G). Die eigentliche Vorrichtung zum thermischen Auslösen und Abtrennen des Varistors (V) ist ebenfalls im Gehäuse (G) integriert.
Das Sperrelement (AI) befindet sich auch bei dieser Ausführungsform auf einer Leiterplatte (L) und Ist mit dort vorhandenen (in der Figur nicht gezeigten) Leiterzügen bzw. Anschlussflächen, insbesondere durch Löten kontaktiert. Der Schieber (Sl) steht unter der Vorspannungskraft (F2). Innerhalb des Schiebers (Sl) befindet sich ein weiteres, eine Vorspannkraft (Fl) erzeigendes Mittel, insbesondere ebenfalls eine Feder. Diese Feder drückt mit ihrem linksseitigen Ende auf eine Stirnseite des Sperrelementes (AI) . Die Kraft (Fl ) ist kleiner als die Kraft (F2).
Die elastischen Backen (B) sind an einer zueinander gerichteten Bewegung durch Klemmung am Sperrelement (AI) gehindert, zumindest solange, wie das Sperrelement (AI) fest mit der Leiterplatte (L) verbunden ist. Beim Erreichen einer Grenztemperatur löst sich diese insbesondere Lötverbindung, und das Sperrelement wird mit Hilfe der Kraft (Fl) aus seiner ursprünglichen Lage in Richtung des keilartigen Steges (S) bewegt und abgehoben. Infolgedessen können sich die Backen (B) nun in eine solche Position verändern, dass die Rastverbindung (H 1;H2) aufgehoben wird und die größere Kraft (F2) auf den Schieber (Sl) ein zügiges Bewegen dieses ermöglicht. Bezugszeichen :
Si Schieber
AI Sperrelement
H 1; H2 - Rastverbindung
Fl erste Kraft
F2 zweite Kraft
A Anzeigefläche
R Leiterbahn; Anschl ussfläche
G Gehäuse
B Backen
S Steg
ZI erster Zustand
Z2 zweiter Zustand
V Varistor

Claims

Patentansprüche
1 , Vorrichtung zum thermischen Auslösen oder Abtrennen eines Überspannu ngsschutzgerätes mit:
- einem Sperrelement (AI), auf welches eine erste Kraft (Fl) wirkt und welches an der Vorrichtung so fixiert ist, dass es sich bei Überschreiten einer Grenztemperatur löst;
- einem Schieber (Sl), der in einem ersten Zustand (ZI) durch das fixierte Sperrelement (AI) blockiert ist und auf den eine zweite Kraft wirkt (F2), um diesen in einen zweiten Zustand (Z2) zu überführen, wenn das Sperrelement (AI) gelöst ist;
gekennzeichnet durch,
eine mit dem Schieber (Sl) verbundene Rast-Halteeinrichtung (H l), durch die das Sperrelement (AI) den Schieber mittelbar blockiert und durch welche die zweite Kraft (F2) nur als Teilkraftkomponente klemmend auf das Sperrelement (AI) wirkt, wobei die Rast- Halteeinrichtung (H l) wenigstens zwei elastische, nachgiebige Backen aufweist, die sich im ersten Zustand (Z I) gegen das fixierte Sperrelement (AI) und gegen eine Umgebung (G) des Schiebers (Sl) abstützen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Kraft (Fl) und/oder die zweite Kraft (F2) durch eine vorgespannte Feder und/oder durch eine Masse bewirkt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Backen (B) so angeordnet sind, dass sich auf das Sperrelement (AI) wirkende Normalkräfte kompensieren .
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Backe eine Stufung aufweist, die sich gegen einen Fixpunkt, so abdrücken kann, dass die zweite Kraft (F2) ein Nachgeben der Backe bewirkt, wenn diese nicht durch das gelöste Sperrelement (AI) blockiert ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stufung Teil einer Nut ist, die sich gegen eine entsprechende Nocke der Umgebung abstützt und/oder dass die Stufung Teil einer Nocke ist, die sich gegen eine entsprechende Nut der Umgebung abstützt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die temperaturabhängige Fixierung des Sperrelements (AI) durch eine Lötverbindung, ein Klebemittel und/oder durch eine Wachsverbindung realisiert ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch einen Keilsteg (S), welcher das Sperrelement (AI) relativ zu seiner Umgebung (G), an der dieses im ersten Zustand (ZI) fixiert ist, anhebt, wenn es beim Übergang in den zweiten Zustand (Z2) gegen den Keilsteg (S) gedrückt wird .
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die krafterzeugenden Elemente so angeordnet sind, das die erste Kraft (Fl) und die zweite Kraft (F2) parallel zu einander gerichtet sind und Fl < F2 ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine mit dem Schieber (Sl) verbundene Anzeigefläche, die den jeweil igen Zustand (ZI, 12) der Vorrichtung signalisiert.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine Fernmeldeeinrichtu ng, die den jeweiligen Zustand (ZI, 12) der Vorrichtung signalisiert.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontaktfläche zwischen Sperrelement (Äl) und Halteeinrichtung (H l) punktförmig ausgestaltet ist.
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