WO2010012565A1 - Überspannungsschutzgerät mit einem oder mehreren parallel geschalteten, in einer baulichen einheit befindlichen überspannungsbegrenzenden elementen - Google Patents

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WO2010012565A1
WO2010012565A1 PCT/EP2009/058486 EP2009058486W WO2010012565A1 WO 2010012565 A1 WO2010012565 A1 WO 2010012565A1 EP 2009058486 W EP2009058486 W EP 2009058486W WO 2010012565 A1 WO2010012565 A1 WO 2010012565A1
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overvoltage
protection device
overvoltage protection
limiting elements
fork
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Edmund ZÄUNER
Richard Daum
Helmut Hirschmann
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Dehn SE and Co KG
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Dehn and Soehne GmbH and Co KG
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/12—Means structurally associated with spark gap for recording operation thereof
    • 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; Arresters
    • H01C7/126—Means for protecting against excessive pressure or for disconnecting in case of failure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/14—Means structurally associated with spark gap for protecting it against overload or for disconnecting it in case of failure

Definitions

  • Overvoltage protection device with one or more parallel-connected, located in a structural unit overvoltage limiting elements
  • the invention relates to an overvoltage protection device with one or more parallel connected, located in a structural unit overvoltage limiting elements, such as varistors, diodes or the like disk-shaped configured means comprising a switching device to electrically isolate the thermal overload of the overvoltage limiting elements, and means for display and / or reporting the then given fault condition, wherein the switching device via a thermally releasable means, such as adhesive or solder, with a terminal contact of the at least one overvoltage limiting element and / or an outer terminal or plug contact is in communication, and the at least one terminal contact itself is located on one of the side surfaces of the disk-shaped over-voltage limiting element, according to the preamble of patent claim 1.
  • a thermally releasable means such as adhesive or solder
  • German Utility Model 90 17 577 U l an overvoltage protection device with parallel varistors of the same size and the same surge current is already known.
  • the local varistors are arranged electrically parallel to each other.
  • the necessary electrical connections between the varistors are realized via a bridge in the form of a copper strand and by means of a contact rail. It has been found, however, that splicing of such copper strands during surge current loads, which represents a considerable disadvantage.
  • overvoltage limiting elements such as varistors, diodes or the like
  • a switching device is present there to thermal overload of the or the overvoltage limiting Elements electrically separate them.
  • the switching device between the varistor disks is arranged on a partition wall within the structural unit of two varistor disks, which are parallel and spaced apart, and there are journals michsscalen or Kunststoff michsbleche for connecting the varistors in thermal contact with the respective switching device.
  • the Kunststoff Industriessscalen or Kunststoffmaschinesbleche are laid so that cancel electromagnetic forces at surge load.
  • the plug-in surge arrester according to EP 0 905 839 A1 likewise uses at least one varistor in the form of a disk, wherein a solder joint which melts under thermal stress is arranged in the supply line to the overvoltage discharge element. Furthermore, a spring-biased supply line is provided in the form of a bridge, whose two ends are connected via a solder connection with other supply line parts. If the temperature at the respective solder joints is so high that the melting point of the solder is reached, the bridge is pulled out and thus an electrical disconnection of the varistor. However, in this embodiment, there is a very insufficient thermal coupling between the aforesaid bridge and the varistor. Furthermore, the surge current through the bridge soldered on both sides and the positioning of the actual separation device is insufficient.
  • an object of the invention to provide a further developed surge protection device with one or more parallel connected, located in a structural unit overvoltage limiting elements, such as varistors, diodes or the like disk-shaped configured means, which is a total, higher surge current values up into a range of 100 kA, which is not possible with the solutions of the prior art.
  • the proposed embodiment of an overvoltage protection device with separating device should consist of as few parts as possible, so that an automated and therefore more cost-effective production is given.
  • an overvoltage protection device with one or more parallel connected, located in a structural unit overvoltage limiting elements, such as varistors, diodes or the like disk-shaped configured means.
  • the overvoltage protection device comprises a switching device, in order to electrically isolate the thermal overload of the overvoltage limiting elements, in particular varistors. Furthermore, there are means for displaying and / or reporting the fault condition given in the event of disconnection.
  • the switching device is connected via a thermally releasable means such.
  • a thermally releasable means such.
  • As an adhesive, a wax or a solder with one of the terminal contacts of the at least one overvoltage limiting element and / or also with such a thermally releasable means with an external clamping or plug contact standing in connection.
  • the at least one connection contact is in this case on one of the side surfaces of the disk-shaped, overvoltage limiting element.
  • the switching device is designed as a U-shaped, consisting of a solid material shift fork, the fork tines substantially parallel to the side surfaces of the overvoltage limiting element, this in the tine gap receiving.
  • the section connecting the forks is in electrical connection with one of the outer clamping or plug contacts and rests on a separating slide, which comprises at least one claw-like section which engages around the end of the shift fork located there.
  • the separation carriage is under bias, in particular under spring force bias, wherein the relevant force vector of the connection point between the shift fork and outer terminal or plug contact is technological oriented.
  • At least one of the forks is applied to the at least one terminal contact of the particular varistor and is there fixed on the aforementioned thermally releasable means, wherein in Abtrennfall the separating slide moves along with the shift fork and in this case the junction between the forks and terminal contact a pivot point with respect to the shift fork movement represents.
  • the switching device Since, in contrast to various solutions of the prior art, a bending movement of the switching device is not required, it can be made of a particularly massive material, so that a high surge current carrying capacity can be achieved. Also, the massive design of the shift fork results in excellent thermal conductivity, resulting in very good thermal contact from the heat source, i. H. the surge limiting element towards the heat sink, d. H. gives the corresponding joints, which are provided with the thermally releasable means.
  • the overvoltage limiting elements consist of at least two varistor disks arranged in parallel, each of which has a first connection contact on one of its side surfaces, wherein the further second connection contacts are electrically connected to the further one of the outer clamping or plug contacts.
  • the respective forks of the shift fork are fixed in this embodiment, each with one of the first connection contacts on the thermally releasable means, wherein occurring currents can now flow in a parallel direction through the forks.
  • the separation slide is mounted in a guide, which is part of the bottom of a protective device housing receiving.
  • the separation slide moves parallel to the housing bottom between there openings for receiving the clamping or plug contacts.
  • the claw-like portions of the severance slide extend upwardly from the housing bottom, preferably having two claw-like portions at the respective outer end portions of the severance carriage to securely grasp the shift fork without causing tilting in the severing operation.
  • the disk-shaped overvoltage limiting elements extend substantially perpendicularly from the housing bottom upwards, wherein an insulating support member is provided between the separating slide and the disk-shaped overvoltage limiting elements.
  • the movable display plate comprises at least one, preferably two lateral projections with groove, wherein one end or both ends of the fork tine of the shift fork engage in the respective groove in order to change the position of the display plate during the separation process.
  • the housing base is ausgestaltend an opening for receiving a pin, in particular pressure pin, which actuates or triggers a remote fault remotely depending on the position of the separation slide.
  • the terminal contacts on the side surfaces of the overvoltage limiting element, in particular of the varistor, are formed as strip-shaped, projecting from the side surface plane stop edges.
  • the thermally releasable means can connect both the forks with the terminals on the overvoltage limiting elements as well as the connecting the forks section with the outer clamping or plug contact.
  • the housing bottom of the arrangement facing ends of the stop edges then form the fulcrum for the movement of the shift fork during the separation process.
  • the shift fork can be manufactured as a stamped part in solid design, resulting in the already mentioned large contact surfaces and the desired high mechanical strength in terms of maximum surge current capability.
  • the force effect of the parallel current-carrying forks supports the strength of the intended solder joints, which in turn is for the surge current strength of advantage.
  • the size of the soldering surface can be minimized by this entering effect.
  • the width of the overvoltage protection device is only slightly increased by the shift fork, so that can be found by the dimensions standard housing for the complete overvoltage protection device application.
  • Fig. 1 is a side view of the overvoltage protection device (without housing cap);
  • FIG. 2 is a front view of the overvoltage protection device as shown in FIG. 1, also without housing cap;
  • Fig. 3 is a perspective view of the overvoltage protection device with indicated pivot point of the separating device, which includes a massive shift fork, as well as
  • Fig. 4 is an exploded view of essential elements of the surge protective device (again without housing cap or outer housing).
  • the overvoltage protection device is based on two varistors connected in parallel to a varistor unit 1.
  • a housing bottom 3 there are inserted external terminal or plug contacts 4, from which it follows that the surge protection device shown is designed as a plug-in part that can be used in a base part not shown.
  • the plug-in contact 4 shown on the right in FIG. 1 is contacted to a common connection terminal 5 of the varistor unit 1, in particular soldered.
  • the actual switching device is designed as a U-shaped, massive shift fork 6, which has two spaced forks 7.
  • the forks 7 are connected via a section 8.
  • This section 8 also represents the contact surface for clamping or plug-in contact 4 (in Fig. 1 to recognize left side).
  • the forks 7 extend substantially parallel to the side surfaces of the varistor unit 1 and the varistor unit is received in its tine gap.
  • the fork connecting portion 8 is encompassed by two claw-like portions 9 at its lateral ends, wherein the claw-like portions are part of a separating slide 10.
  • the separation slide 10 is displaceably mounted on the housing bottom 3 and consists for example of a plastic injection-molded part.
  • the separating slide 10 is under bias, which is generated by a compression spring 11.
  • the relevant force vector shows from the junction between the shift fork 6 and the in FIG. 1 on the left recognizable clamping or plug contact 4 in a pioneering direction.
  • the forks 7 abut against the stop edges 2 and are fixed there by means of a solder.
  • the separating slide 10 moves with the driving fork 6.
  • the connection point between the forks 7 and stop edge 2 in this case represents a pivot point 12 with respect to the shift fork movement.
  • the shift fork 6 consists of a solid, metallic component and thus has a sufficient surge current carrying capacity.
  • FIG. 4 shows the guide 13 for the separating slide 10, which has a groove-shaped recess adapted to the dimensions of the guide 13.
  • the guide 13 is part of the housing bottom 3. Between the separating slide 10 and the varistor unit 1 is still an insulating cover 14 is present. The claw-like portions 9 of the separating slide 10 extend as shown from the housing bottom 3 upwards.
  • the varistor unit 1 in turn, extends perpendicularly to the bottom 3, the varistor unit 1 being partially encompassed by a fastening leg 15 via a longitudinal outer edge.
  • the fastening leg 15 serves to receive a movable optical display plate 16.
  • the movable display plate 16 has two downwardly extending lateral extensions 17 which enclose a groove 18.
  • one end of the fork tine 7 of the shift fork 6 engages in the groove 18 in order to change the position of the display plate 16 by moving and pulling during the separation process.
  • an upper portion of the mounting leg 15 is released, which serves as a so-called red indicator 19 (error display).
  • the optical display plate 16 is preferably made of a green-colored plastic material and thus symbolizes the "green display", that is to say the correct state
  • the change in the color position green / red can be recognized by a window (not shown) of an outer housing (not shown).
  • a known coding pin 20 can be used to prevent erroneous placement of a (not shown) base part.
  • the presented separating device thus consists essentially of a U-shaped shift fork, which establishes the electrical contact between the VaristoranMitfahen and the outer plug contact.
  • the connection of the varistor terminal lugs to the shift fork and the shift fork to the plug contact together with a low-melting solder the separation points.
  • the separating carriage which is located in the space between see caseback and varistor unit is placed, engages by means of claws the outer ends of the shift fork.
  • the separation takes place after melting of the solder joints by the spring biasing force whose force vector acts between the separation slide and the housing bottom.
  • the shift fork When the separation point is opened by the separation slide, the shift fork performs a rotary movement in which the lower edges of the varistor connection lugs virtually act as axes of rotation.
  • the over the Varistoran gleichfahnen out projecting upper forks 7 serve as a driver for the optical display plate 16 by the corresponding fork tines engage in the groove 18.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Uberspannungs schutzgerät mit einem oder mehreren parallel geschalteten, in einer baulichen Einheit befindlichen überspannungsbegrenzenden Elementen, wie Varistoren, Dioden oder dergleichen scheibenförmig konfigurierten Mitteln, umfassend eine Schalvorrichtung, um bei thermischer Überlastung der überspannungsbegrenzenden Elemente diese elektrisch abzutrennen, sowie Mittel zur Anzeige und/oder Meldung des dann gegebenen Fehlerzustands, wobei die Schaltvorrichtung über ein thermisch lösbares Mittel, wie Kleber oder ein Lot, mit einem Anschlusskontakt des mindestens einen Überspannungsbegrenzenden Elements und/oder einem äusseren Klemm- oder Steckkontakt in Verbindung steht. Erfindungsgemäss ist die Schaltvorrichtung als U-förmige massive Schaltgabel ausgebildet, deren Gabelzinken im Wesentlichen parallel zu den Seitenflächen des überspannungsbegrenzenden Elements, dieses im Zinkenzwischenraum aufnehmend, verlaufen. Mindenstens einer der Gabelzinken liegt an dem mindestens einen Anschlusskontakt an und ist dort über das thermisch lösbare Mittel fixiert, wobei im Abtrennfall sich der Abtrennschlitten unter Mitnahme der Schaltgabel bewegt und hierbei die Verbindungsstellen zwischen Gabelzinken und Anschlusskontakt einen Drehpunkt bezüglich der Schaltgabelbewegung darstellt.

Description

Überspannungsschutzgerät mit einem oder mehreren parallel geschalteten, in einer baulichen Einheit befindlichen überspannungsbegrenzenden Elementen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzgerät mit einem oder mehreren parallel geschalteten, in einer baulichen Einheit befindlichen überspannungsbegrenzenden Elementen, wie Varistoren, Dioden oder dergleichen scheibenförmig konfigurierten Mitteln, umfassend eine Schaltvorrichtung, um bei thermischer Überlastung der überspannungsbegrenzenden Elemente diese elektrisch abzutrennen, sowie Mittel zur Anzeige und/oder Meldung des dann gegebenen Fehlerzustands, wobei die Schaltvorrichtung über ein thermisch lösbares Mittel, wie Kleber oder ein Lot, mit einem Anschlusskontakt des mindestens einen überspannungsbegrenzenden Elements und/oder einem äußeren Klemm- oder Steckkontakt in Verbindung steht, sowie der mindestens eine Anschlusskontakt sich an einer der Seitenflächen des scheibenförmig konfigurierten überspannungsbegrenzenden Elements befindet, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der EP 0 867 896 Al ist eine Anordnung mehrerer scheibenförmiger Varistoren als Überspannungsbegrenzende Elemente für ein Überspannungsschutzgerät vorbekannt. Bei der dortigen Lösung besteht die Möglichkeit, jeden der parallel geschalteten Varistoren separat abzutrennen und eine entsprechende Fehleranzeige auszulösen. Elektrische Verbindungen bestehen dort aus einem litzenförmigen Leiter, der jedoch nur begrenzt stoßstromfest ist.
Aus der EP 0 716 493 Bl ist eine weitere Vorrichtung zum Schutz gegen das Auftreten von transienten elektrischen Überspannungen mit wenigstens zwei Varistoren und Trennmitteln vorbekannt, wobei dort ebenfalls jeder der Varistoren einzeln abtrennbar ist. Auch ist für jede Abtrenneinrichtung eine Anzeige zur Meldung des dann vorliegenden Fehlerzustands vorgesehen. Die Abtrennung erfolgt über vorgespannte, sich an den schmalen Längskanten der scheibenförmigen Varistoren befindlichen Bügeln, die mit einem niedrig- schmelzenden Lot mit einer entsprechenden Gegenkontaktstelle in Verbindung stehen.
Aus der DE 10 2006 036 598 Al ist ein Verfahren zur Dimensionierung einer Abtrennvorrichtung für einen Überspannungsabieiter vorbekannt, wobei die dortige Abtrennbewegung über eine Schaltzunge vollzogen wird, die über eine permanent wirkende Federkraft in Gegenrichtung zu der über ein Schutzlot hergestellten Haltekraft ausgerichtet ist. Dabei wird über die Schaltzunge, welche biegefähig sein muss, der gesamte Strom geführt, mit der Folge, dass nur geringe Stoßströme aufgrund der geringen Querschnitte und der Biegefähigkeit der Anschlussbleche geführt werden können.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 90 17 577 U l ist ein Überspannungsschutzgerät mit parallel geschalteten Varistoren gleicher Abmessung und gleicher Stoßstromfestigkeit vorbekannt. Die dortigen Varistoren sind elektrisch parallel zueinander angeordnet. Die notwendigen elektrischen Verbindungen zwischen den Varistoren werden über eine Brücke in Form einer Kupferlitze sowie mittels einer Kontaktschiene realisiert. Es hat sich jedoch gezeigt, dass bei Stoßstrombelastungen derartige Kupferlitzen aufspleißen, was einen erheblichen Nachteil darstellt.
Bei der Anordnung zum Ableiten von Überspannungen mit einem oder mehreren parallel geschalteten, in einer baulichen Einheit befindlichen Überspannungsbegrenzenden Elementen, wie Varistoren, Dioden oder dergleichen nach DE 10 2004 024 657 Al ist auch dort eine Schaltvorrichtung vorhanden, um bei thermischer Überlastung des oder der Überspannungsbegrenzenden Elemente diese elektrisch abzutrennen. Hierfür wird innerhalb der baulichen Einheit von zwei Varistorscheiben, die parallel und beabstandet nebeneinander befindlich sind, die Schaltvorrichtung zwischen den Varistorscheiben an einer Trennwand angeordnet und es stehen Kontaktierungsscheiben oder Kontaktierungsbleche zum Anschluss der Varistoren in thermischem Kontakt mit der jeweiligen Schaltvorrichtung. Dabei sind die Kontaktierungsscheiben oder Kontaktierungsbleche so verlegt, dass sich elektromagnetische Kräfte bei Stoßstrombelastung aufheben. Mit einer solchen Lösung ist zwar die Stoßstromtragfähigkeit verbessert, jedoch ist die thermische Kopplung der parallel geschalteten spannungsbegrenzenden Elemente an die thermisch reagierende Schaltvorrichtung unzureichend.
Bei dem steckbaren Überspannungsabieiter nach EP 0 905 839 Al kommt ebenfalls mindestens ein Varistor in Scheibenform zum Einsatz, wobei in der Zuleitung zum Überspannungsableitelement eine Lötstelle angeordnet ist, welche bei thermischer Belastung schmilzt. Weiterhin ist ein federvorgespannter Zuleitungsteil in Form einer Brücke vorgesehen, deren beide Enden über eine Lötverbindung mit weiteren Zuleitungsteilen verbunden sind. Wird die Temperatur an den betreffenden Lötstellen so hoch, dass der Schmelzpunkt des Lotes erreicht wird, erfolgt ein Herausziehen der Brücke und damit ein elektrisches Abtrennen des Varistors. Es ist jedoch bei dieser Ausführungsform eine sehr unzureichende thermische Kopplung zwischen der vorerwähnten Brücke und dem Varistor vorhanden. Weiterhin ist die Stoßstromfestigkeit durch die beidseitig gelötete Brücke und die Positionierung der eigentlichen Abtrennvorrichtung unzureichend .
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes Überspannungsschutzgerät mit einem oder insbesondere mehreren parallel geschalteten, in einer baulichen Einheit befindlichen Überspannungsbegrenzenden Elementen, wie Varistoren, Dioden oder dergleichen scheibenförmig konfigurierten Mitteln anzugeben, welches insgesamt in der Lage ist, höhere Stoßstromwerte bis hinein in einen Bereich von 100 kA zu führen, was mit den Lösungen des Standes der Technik bisher nicht möglich ist. Weiterhin soll die vorgeschlagene Ausgestaltung eines Überspannungsschutzgeräts mit Abtrennvorrichtung aus möglichst wenigen Teilen bestehen, so dass eine automatisierte und damit kostengünstigere Fertigung gegeben ist. Auch ist sicherzustellen, dass eine gesicherte synchrone Abtrennung bei zwei oder mehr parallel geschalteten Überspannungsbegrenzenden Elementen erfolgt, wofür es ebenso notwendig ist, eine Konstruktion zu finden, die für eine ausreichende thermische Kopplung zwischen den überspannungsbegrenzen- den Elementen und der Schalt- bzw. Abtrennvorrichtung sorgt. Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.
Es wird demnach von einem Überspannungsschutzgerät mit einem oder mehreren parallel geschalteten, in einer baulichen Einheit befindlichen über- spannungsbegrenzenden Elementen, wie Varistoren, Dioden oder dergleichen scheibenförmig konfigurierten Mitteln ausgegangen. Das Überspannungsschutzgerät umfasst eine Schaltvorrichtung, um bei thermischer Überlastung der überspannungsbegrenzenden Elemente, insbesondere Varistoren, diese elektrisch abzutrennen. Weiterhin sind Mittel zur Anzeige und/oder Meldung des im Abtrennfall gegebenen Fehlerzustands vorhanden. Die Schaltvorrichtung ist über ein thermisch lösbares Mittel, wie z. B. einen Kleber, ein Wachs oder ein Lot, mit einem der Anschlusskontakte des mindestens einen überspannungsbegrenzenden Elements und/oder ebenfalls mit einem solchen thermisch lösbaren Mittel mit einem äußeren Klemm- oder Steckkontakt in Verbindung stehend. Der mindestens eine Anschlusskontakt befindet sich hierbei an einer der Seitenflächen des scheibenförmig konfigurierten, überspannungsbegrenzenden Elements.
Erfindungsgemäß ist die Schaltvorrichtung als U-förmige, aus einem massiven Material bestehende Schaltgabel ausgebildet, deren Gabelzinken im Wesentlichen parallel zu den Seitenflächen des überspannungsbegrenzenden Elements, dieses im Zinkenzwischenraum aufnehmend, verlaufen.
Der die Gabelzinken verbindende Abschnitt steht mit einem der äußeren Klemm- oder Steckkontakte in elektrischer Verbindung und ruht auf einem Abtrennschlitten, welcher mindestens einen klauenartigen Abschnitt umfasst, der das dort befindliche Ende der Schaltgabel umgreift.
Der Abtrennschlitten steht unter Vorspannung, insbesondere unter Federkraftvorspannung, wobei der diesbezügliche Kraftvektor von der Verbindungsstelle zwischen Schaltgabel und äußerem Klemm- oder Steckkontakt wegweisend orientiert ist. Mindestens einer der Gabelzinken liegt an dem mindestens einen Anschlusskontakt des insbesondere Varistors an und ist dort über das bereits erwähnte thermisch lösbare Mittel fixiert, wobei im Abtrennfall sich der Abtrennschlitten unter Mitnahme der Schaltgabel bewegt und hierbei die Verbindungsstelle zwischen Gabelzinken und Anschlusskontakt einen Drehpunkt bezüglich der Schaltgabelbewegung darstellt.
Da im Gegensatz zu verschiedenen Lösungen des Standes der Technik eine Biegebewegung der Schaltvorrichtung nicht erforderlich wird, kann diese aus einem besonders massiven Material bestehen, so dass eine hohe Stoßstromtragfähigkeit erreichbar ist. Auch führt die massive Ausführung der Schaltgabel zu einer ausgezeichneten Wärmeleitfähigkeit, so dass sich ein sehr guter thermischer Kontakt von der Wärmequelle, d . h. dem Überspannungsbegrenzenden Element hin zur Wärmesenke, d. h. den entsprechenden Verbindungsstellen ergibt, die mit dem thermisch lösbaren Mittel versehen sind .
Bei einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Überspannungsbegrenzenden Elemente aus mindestens zwei parallel angeordneten Varistorscheiben, die jeweils auf einer ihrer Seitenflächen einen ersten Anschlusskontakt besitzen, wobei die weiteren zweiten Anschlusskontakte mit dem weiteren der äußeren Klemm- oder Steckkontakte elektrisch verbunden sind . Die jeweiligen Gabelzinken der Schaltgabel sind bei dieser Ausführungsform mit jeweils einem der ersten Anschlusskontakte über das thermisch lösbare Mittel fixiert, wobei auftretende Ströme nun in paralleler Richtung durch die Gabelzinken fließen können.
Der Abtrennschlitten ist in einer Führung gelagert, welche Bestandteil des Bodens eines das Schutzgerät aufnehmenden Gehäuses ist.
Dabei bewegt sich der Abtrennschlitten parallel zum Gehäuseboden zwischen dort befindlichen Durchbrüchen zur Aufnahme der Klemm- oder Steckkontakte. Die klauenartigen Abschnitte des Abtrennschlittens erstrecken sich vom Gehäuseboden aus nach oben, wobei bevorzugt zwei klauenartige Abschnitte an den jeweilig äußeren Endabschnitten des Abtrennschlittens vorhanden sind, um die Schaltgabel sicher zu greifen, ohne dass ein Verkanten bei dem Abtrennvorgang auftritt. Die scheibenförmigen überspannungsbegrenzenden Elemente erstrecken sich im Wesentlichen senkrecht vom Gehäuseboden nach oben, wobei zwischen Abtrennschlitten und den scheibenförmigen überspannungsbegrenzenden Elementen ein isolierendes Tragteil vorgesehen ist.
Über die Längsaußenkante der scheibenförmigen überspannungsbegrenzenden Mittel, diese teilweise umgreifend, ist ein Befestigungsschenkel zur Aufnahme einer beweglichen optischen Anzeigeplatte vorhanden. Die bewegliche Anzeigeplatte umfasst mindestens einen, vorzugsweise zwei seitliche Fortsätze mit Nut, wobei ein Ende bzw. beide Enden des Gabelzinkens der Schaltgabel in die betreffende Nut eingreifen, um beim Abtrennvorgang die Position der Anzeigeplatte zu verändern.
Im Gehäuseboden befindet sich ausgestaltend eine Öffnung zur Aufnahme eines Stiftes, insbesondere Druckstifts, welcher in Abhängigkeit von der Position des Abtrennschlittens eine Fehlerfernmeldeeinrichtung betätigt oder auslöst.
Die Anschlusskontakte an den Seitenflächen des überspannungsbegrenzenden Elements, insbesondere des Varistors, sind als streifenförmige, aus der Seitenflächenebene hervorspringende Anschlagkanten ausgebildet.
Die thermisch lösbaren Mittel können sowohl die Gabelzinken mit den Anschlusskontakten an den überspannungsbegrenzenden Elementen als auch den die Gabelzinken verbindenden Abschnitt mit dem äußeren Klemm- oder Steckkontakt verbinden.
Die zum Gehäuseboden der Anordnung weisenden Enden der Anschlagkanten bilden dann den Drehpunkt für die Bewegung der Schaltgabel beim Abtrennvorgang. Die Schaltgabel kann als ein Stanzteil in massiver Ausführung gefertigt werden, wodurch sich die bereits erwähnten großen Kontaktflächen und die gewünschte hohe mechanische Festigkeit im Sinne einer maximalen Stoßstrombelastbarkeit ergeben.
Die Kraftwirkung der parallel stromdurchflossenen Gabelzinken unterstützt die Festigkeit der vorgesehenen Lötstellen, was wiederum für die Stoßstromfestigkeit von Vorteil ist. Außerdem kann durch diese eintretende Wirkung die Größe der Lötfläche minimiert werden.
Durch die Ausführung der U-förmigen Schaltgabel aus einem massiven Material, welches sich bestimmungsgemäß nicht verbiegt, und das Bewegen der Abtrennvorrichtung über den Abtrennschlitten ist eine gesicherte synchrone Abtrennung mehrerer parallel geschalteter Varistoren realisierbar. Es ist darüber hinaus eine ausgezeichnete thermische Kopplung der Varistoren durch die gemeinsame direkte Verlötung sowie die äußere Verbindung durch den gemeinsamen massiven Abtrennbügel, d . h. die Schaltgabel gegeben.
Die Baubreite des Überspannungsschutzgeräts wird durch die Schaltgabel nur unwesentlich erhöht, so dass von den Abmessungen her normgerechte Gehäuse für das komplette Überspannungsschutzgerät Anwendung finden können.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen :
Fig. 1 eine Seitenansicht des Überspannungsschutzgeräts (ohne Gehäusekappe);
Fig. 2 eine Vorderansicht des Überspannungsschutzgeräts wie in Fig . 1 gezeigt, ebenfalls ohne Gehäusekappe; Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Überspannungsschutzgeräts mit angedeutetem Drehpunkt der Abtrennvorrichtung, die eine massive Schaltgabel umfasst, sowie
Fig. 4 eine Explosivdarstellung wesentlicher Elemente des Überspannungsschutzgeräts (wiederum ohne Gehäusekappe oder Außengehäuse).
Das Überspannungsschutzgerät gemäß Ausführungsbeispiel geht von zwei zu einer Varistoreinheit 1 verbundenen, parallel geschalteten Varistoren aus.
Auf jeder der Seitenflächen der Varistoreinheit 1 sind streifenförmige, aus der Seitenflächenebene hervorspringende Anschlagkanten 2 als Anschlusskontakt vorhanden.
In einem Gehäuseboden 3 befinden sich dort eingesetzte äußere Klemm- oder Steckkontakte 4, woraus sich ergibt, dass das gezeigte Überspannungsschutzgerät als Steckteil ausgeführt ist, das in ein nicht gezeigtes Basisteil einsetzbar ist.
Der in der Fig. 1 rechtsseitig gezeigte Steckkontakt 4 ist mit einem gemeinsamen Verbindungsanschluss 5 der Varistoreinheit 1 kontaktiert, insbesondere verlötet.
Die eigentliche Schaltvorrichtung ist als U-förmige, massive Schaltgabel 6 ausgebildet, die zwei beabstandete Gabelzinken 7 aufweist.
Die Gabelzinken 7 sind über einen Abschnitt 8 verbunden. Dieser Abschnitt 8 stellt auch die Kontaktierungsfläche zum Klemm- oder Steckkontakt 4 (in Fig . 1 linksseitig zu erkennen) dar.
Aus den Fig . 2 und 3 ist ersichtlich, dass sich die Gabelzinken 7 im Wesentlichen parallel zu den Seitenflächen der Varistoreinheit 1 erstrecken und die Varistoreinheit in ihrem Zinkenzwischenraum aufgenommen ist. Der die Gabelzinken verbindende Abschnitt 8 wird von zwei klauenartigen Abschnitten 9 an seinen seitlichen Enden umgriffen, wobei die klauenartigen Abschnitte Bestandteil eines Abtrennschlittens 10 sind .
Der Abtrennschlitten 10 ist verschiebebeweglich auf dem Gehäuseboden 3 gelagert und besteht beispielsweise aus einem Kunststoff-Spritzgussteil .
Weiterhin steht der Abtrennschlitten 10 unter Vorspannung, die durch eine Druckfeder 11 erzeugt wird . Der diesbezügliche Kraftvektor zeigt von der Verbindungsstelle zwischen Schaltgabel 6 und dem in der Fig . 1 linksseitig erkennbaren Klemm- oder Steckkontakt 4 in eine wegweisende Richtung.
Die Gabelzinken 7 liegen an den Anschlagkanten 2 an und sind dort mit Hilfe eines Lotes fixiert.
Im Abtrennfall bewegt sich der Abtrennschlitten 10 unter Mitnahme der Schaltgabel 6. Die Verbindungsstelle zwischen Gabelzinken 7 und Anschlagkante 2 stellt dabei einen Drehpunkt 12 bezüglich der Schaltgabelbewegung dar.
Aus der zeichnerischen Darstellung, welche nicht maßstäblich ist, wird deutlich, dass die Schaltgabel 6 aus einem massiven, metallischen Bestandteil besteht und damit über einen ausreichende Stoßstromtragfähigkeit verfügt.
Fig. 4 lässt die Führung 13 für den Abtrennschlitten 10 erkennen, der eine an die Abmessungen der Führung 13 angepasste nutförmige Ausnehmung besitzt.
Die Führung 13 ist Bestandteil des Gehäusebodens 3. Zwischen dem Abtrennschlitten 10 und der Varistoreinheit 1 ist noch eine Isolierabdeckung 14 vorhanden. Die klauenartigen Abschnitte 9 des Abtrennschlittens 10 erstrecken sich wie ersichtlich vom Gehäuseboden 3 aus nach oben.
Die Varistoreinheit 1 wiederum erstreckt sich senkrecht zum Boden 3, wobei über eine Längsaußenkante die Varistoreinheit 1 von einem Befestigungsschenkel 15 teilweise umgriffen wird .
Der Befestigungsschenkel 15 dient der Aufnahme einer beweglichen optischen Anzeigeplatte 16.
Die bewegliche Anzeigeplatte 16 weist zwei sich nach unten erstreckende seitliche Fortsätze 17 auf, die eine Nut 18 einschließen. Jeweils ein Ende des Gabelzinkens 7 der Schaltgabel 6 greift in die Nut 18 ein, um beim Abtrennvorgang die Position der Anzeigeplatte 16 durch Verschieben und Mitziehen zu verändern. Hierbei ist ein oberer Abschnitt des Befestigungsschenkels 15 frei werdend, der als sogenannte Rotanzeige 19 (Fehleranzeige) dient.
Die optische Anzeigeplatte 16 besteht bevorzugt aus einem grün eingefärbten Kunststoffmaterial und symbolisiert somit die „Grünanzeige", d. h. den ordnungsgemäßen Zustand . Die Veränderung der Farbposition Grün / Rot ist durch ein nicht gezeigtes Fenster eines nicht dargestellten Außengehäuses erkennbar.
Im Gehäuseboden 3 ist noch ein an sich bekannter Kodierstift 20 einsetzbar, um eine fehlerhafte Bestückung eines (nicht gezeigten) Basisteils zu verhindern.
Die vorgestellte Abtrennvorrichtung besteht somit im Wesentlichen aus einer U-förmigen Schaltgabel, die den elektrischen Kontakt zwischen den Varistoranschlussfahnen und dem äußeren Steckkontakt herstellt.
Die Verbindung der Varistoranschlussfahnen zur Schaltgabel sowie der Schaltgabel zum Steckkontakt bilden zusammen mit einem niedrigschmelzenden Lot die Abtrennstellen. Der Abtrennschlitten, der im Zwischenraum zwi- sehen Gehäuseboden und Varistoreinheit platziert ist, greift mittels Klauen die äußeren Enden der Schaltgabel . Die Abtrennung erfolgt nach Schmelzen der Lötstellen durch die Federvorspannkraft, deren Kraftvektor zwischen dem Abtrennschlitten und dem Gehäuseboden wirkt. Durch das Auslösen des Abtrennschlittens wird eine Aussparung an der Unterseite des Steckteils freigesetzt, die zur Anhebung eines Druckstifts (nicht gezeigt) und zum Schalten einer Fernmeldeeinrichtung im Unterteil führt. Bei der Öffnung der Abtrennstelle durch den Abtrennschlitten führt die Schaltgabel eine Drehbewegung aus, bei der die unteren Kanten der Varistoranschlussfahnen quasi als Drehachsen wirken. Die über die Varistoranschlussfahnen hinaus ragenden oberen Gabelzinken 7 dienen als Mitnehmer für die optische Anzeigeplatte 16, indem die entsprechenden Gabelzinkenabschnitte in die Nut 18 eingreifen.
Bezugszeichenliste
1 Varistoreinheit
2 Anschlagkanten / Anschlusskontakt
3 Gehäuseboden
4 Klemm- oder Steckkontakt
5 Verbindungsanschi u ss
6 Schaltgabel
7 Gabelzinken
8 Abschnitt
9 klauenartiger Abschnitt
10 Abtrennschlitten
11 Druckfeder
12 Drehpunkt
13 Führung
14 Isolierabdeckung
15 Befestigungsschenkel
16 optische Anzeigeplatte
17 Fortsatz
18 N ut
19 Rotanzeige
20 Kodierstift

Claims

Patentansprüche
1. Überspannungsschutzgerät mit einem oder mehreren parallel geschalteten, in einer baulichen Einheit befindlichen überspannungsbegrenzenden Elementen, wie Varistoren, Dioden oder dergleichen scheibenförmig konfigurierten Mitteln, umfassend eine Schaltvorrichtung, um bei thermischer Überlastung der überspannungsbegrenzenden Elemente diese elektrisch abzutrennen, sowie Mittel zur Anzeige und/oder Meldung des dann gegebenen Fehlerzustands, wobei die Schaltvorrichtung über ein thermisch lösbares Mittel, wie Kleber oder ein Lot, mit einem Anschlusskontakt des mindestens einen überspannungsbegrenzenden Elements und/oder einem äußeren Klemm- oder Steckkontakt in Verbindung steht, sowie der mindestens eine Anschlusskontakt sich an einer der Seitenflächen des scheibenförmig konfigurierten überspannungsbegrenzenden Elements befindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung als U-förmige, massive Schaltgabel (6) ausgebildet ist, deren Gabelzinken (7) im Wesentlichen parallel zu den Seitenflächen des überspannungsbegrenzenden Elements (1), dieses im Zinkenzwischenraum aufnehmend, verlaufen, weiterhin der die Gabelzinken (7) verbindende Abschnitt (5) mit einem der äußeren Klemm- oder Steckkontakte (4) in elektrischer Verbindung steht sowie auf einem Abtrennschlitten (10) ruht, welcher mindestens einen klauenartigen Abschnitt (9) umfasst, der das dort befindliche Ende der Schaltgabel (6) umgreift, der Abtrennschlitten (10) unter Federkraftvorspannung steht, wobei der diesbezügliche Kraftvektor von der Verbindungsstelle zwischen Schaltgabel (6) und äußerem Klemm- oder Steckkontakt (4) wegweisend orientiert ist, mindestens einer der Gabelzinken (7) an dem mindestens einen Anschlusskontakt (2) anliegt und dort über das thermisch lösbare Mittel fixiert ist, wobei im Abtrennfall sich der Abtrennschlitten (10) unter Mitnahme der Schaltgabel (6) bewegt und hierbei die Verbindungsstelle zwischen Gabelzinken (7) und Anschlusskontakt (2) einen Drehpunkt (12) bezüglich der Schaltgabelbewegung darstellt.
2. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die überspannungsbegrenzenden Elemente aus mindestens zwei parallel angeordneten Varistorscheiben bestehen und jeweils auf einer dieser Seitenflächen ein erster Anschlusskontakt (2) befindlich ist, wobei die weiteren zweiten Anschlusskontakte (5) mit den weiteren der äußeren Klemm- oder Steckkontakte (4) verbunden sind und die jeweiligen Gabelzinken (7) der Schaltgabel (6) mit jeweils einem der ersten Anschlusskontakte (2) über das thermisch lösbare Mittel fixiert sind, wobei auftretende Ströme in paralleler Richtung durch die Gabelzinken (7) fließen.
3. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrennschlitten (10) in einer Führung (13) gelagert ist, welcher Bestandteil des Bodens (3) eines das Schutzgerät aufnehmenden Gehäuses ist.
4. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrennschlitten (10) sich parallel zum Gehäuseboden (3) zwischen dort befindlichen Durchbrüchen zur Aufnahme der Klemm- oder Steckkontakte (4) beweglich geführt ist.
5. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die klauenartigen Abschnitte (9) des Abtrennschlittens (10) vom Gehäuseboden (3) aus nach oben erstrecken.
6. Überspannungsschutzgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich das oder die scheibenförmigen überspannungsbegrenzenden Elemente im Wesentlichen senkrecht zum Gehäuseboden (3) nach oben erstrecken.
7. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Abtrennschlitten (10) und den scheibenförmigen Überspannungsbegrenzenden Elementen (1) ein isolierendes Tragteil oder eine Isolierabdeckung (14) vorgesehen ist.
8. Überspannungsschutzgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich über eine Längsaußenkante der scheibenförmigen Überspannungsbegrenzenden Elemente (1), diese teilweise umgreifend, ein Befestigungsschenkel (15) zur Aufnahme einer beweglichen optischen Anzeigeplatte (16) erstreckt.
9. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Anzeigeplatte (16) mindestens einen seitlichen Fortsatz (17) mit Nut (18) aufweist, wobei ein Ende des Gabelzinkens (7) der Schaltgabel (6) in die Nut (18) eingreift, um beim Abtrennvorgang die Position der Anzeigeplatte (16) zu verändern.
10. Überspannungsschutzgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuseboden (3) eine Öffnung zur Aufnahme eines Stiftes befindlich ist, welcher in Abhängigkeit von der Position des Abtrennschlittens (10) eine Fehlerfernmeldeeinrichtung betätigt oder auslöst.
11. Überspannungsschutzgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskontakte (2) an den Seitenflächen der Überspannungsbegrenzenden Elemente (1) als streifenförmige, aus der Seitenflächenebene hervorspringende Anschlagkanten ausgeführt sind .
12. Überspannungsschutzgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch lösbaren Mittel sowohl die Gabelzinken (7) mit den Anschlusskontakten (2) an den überspannungsbegrenzenden Elementen (1) als auch den die Gabelzinken (7) verbindenden Abschnitt (8) mit dem entsprechenden äußeren Klemm- oder Steckkontakt (4) verbinden.
13. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Gehäuseboden (3) der Anordnung weisenden Enden der Anschlagkanten den Drehpunkt (12) für die Bewegung der Schaltgabel (6) beim Abtrennvorgang bilden.
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