Suche in nationalen und internationalen Patentsammlungen
Einige Inhalte dieser Anwendung sind momentan nicht verfügbar.
Wenn diese Situation weiterhin besteht, kontaktieren Sie uns bitte unterFeedback&Kontakt
1. (WO2009147043) ÜBERSPANNUNGSSCHUTZGERÄT MIT THERMISCHER ABTRENNVORRICHTUNG
Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

Überspannungsschutzgerät mit thermischer Abtrennvorrichtung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzgerät mit thermischer Abtrennvorrichtung und Fehleranzeige sowie mehreren, insbesondere scheibenförmigen Varistoren, wobei jedem Ableitpfad mindestens ein Varistor zugeordnet ist und die thermischen Trennstellen in Reihe zum jeweiligen Varistor liegen, einem Gerätegehäuse mit Kammern zur Aufnahme der Varistoren und einem schwenkbeweglich gelagerten Hebel mit einer Anzeigefläche, die im Bereich eines Gehäusefensters befindlich ist, durch den Gehäuseboden reichende Steckanschlüsse, um eine elektrische Verbindung zu einem Basisteil herzustellen, wobei weiterhin die thermischen Trennstellen jeweils einen federvorgespannten Bügel umfassen, welcher mit einem niedrigschmelzenden Lot elektrisch und mechanisch mit dem jeweiligen Varistor verbunden ist, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 295 19 313 ist eine Überspannungsschutzvorrichtung mit thermischer Abtrenneinrichtung vorbekannt.

Der dortige Überspannu ngsabieiter weist ein Unterteil auf, das mit Zu- und Ableitungen der zu schützenden Anlage oder des zu schützenden Geräts elektrisch verbunden wird. Weiterhin ist ein Steckteil vorhanden, das mindestens einen Varistor aufweist. Das Steckteil ist durch eine mechanische Steckverbindung mit dem Unterteil lösbar und dabei elektrisch verbindbar, wobei am Steckteil eine thermische Auslösung für den Fall einer unzulässigen Erwärmung des Varistors vorgesehen ist.

Im Steckteil ist eine Tragwand vorgesehen, wobei der Varistor an einer Seitenfläche der Tragwand und die thermische Abtrennvorrichtung sowie entsprechende Schaltmittel an der anderen Seitenfläche der Tragwand angebracht sind. Die thermische Auslösung liegt damit dem Varistor gegenüber.

Das vorbekannte Steckteil ist wannenförmig ausgebildet, wobei der Boden der Wanne die vorerwähnte Tragwand bildet und der Wannenrand den Bereich ne- ben der Tragwand umgibt, in dem sich der an der Tragwand angebrachte Varistor befindet. Der Varistor selbst ist mit zwei Anschlussfahnen ausgestattet, die dem elektrischen Anschluss dienen, wobei eine Anschlussfahne mit dem thermischen Auslöseelement in Verbindung steht.

Bei der Überspannungsschutzvorrichtung nach EP 0 727 091 Bl sind zwei oder mehrere in einem Gehäuse untergebrachte Varistoren als Schutzelemente vorhanden, deren erdleitungsseitige Elektroden durch eine Leiste mit einem Kontaktstück elektrisch leitend miteinander verbunden sind . Die netzseitigen Elektroden sind über in Serie zu Schutzelementen geschaltete Abtrennvorrichtungen mit Kontaktstücken in Verbindung stehend .

Gemäß der EP 0 727 091 soll die Aufgabe gelöst werden, die Abtrennvorrichtung konstruktiv zu vereinfachen, ohne dass die Schutzeigenschaften nachteilig beeinträchtigt werden .

Hierfür sind alle Abtrennvorrichtungen im Schwenkbereich des Steges eines im Gehäuse verschwenkbar gelagerten, im Wesentlichen U-förmigen, als Wippe ausgebildeten Bügels angeordnet. Am Steg ist ein im Gehäuse verschiebbar gelagerter Betätigungsstift anliegend und weiterhin ist am Bügel eine Anzeigevorrichtung angeordnet. Dadurch, dass allen Abtrennvorrichtungen, die im Überspannungsschutz eingebauten Schutzelementen zugeordnet sind, eine gemeinsame Wippe zugeordnet ist, wird die Konstruktion aufgabengemäß vereinfacht. Außerdem ist gewährleistet, dass beim Öffnen, d. h. beim Auslösen der Abtrennvorrichtung, d . h. auch beim Auslösen nur einer Abtrennvorrichtung, der Betätigungsstift verschoben und die Auslöseanzeigevorrichtung in eine Stellung gelangt, die deutlich macht, dass ein Austauch der Überspannungsschutzeinrichtung notwendig wird .

Die Schutzelemente nach EP 0 727 091 sind in in einem Gehäuseteil der Überspannungsschutzvorrichtung vorgesehene, nach oben hin offenen Kammern eingesetzt und in diesen Kammern mit einer Vergussmasse umgeben. Die Abtrennvorrichtung wird mit Hilfe einer Druckfeder unter Vorspannung gehalten.

Bei der Vorrichtung zum Schutz gegen Auftreten von transienten elektrischen Überspannungen gemäß EP 0 716 493 Bl sind wenigstens zwei Varistoren vorhanden und es sind darüber hinaus Trennmittel vorgesehen, die gegen den Zu- stand der Varistoren, insbesondere in thermischer Hinsicht empfindlich sind. Jeder der Varistoren kann einzeln abgetrennt werden.

Ergänzend sind mechanische Mittel zum Visualisieren des Zustands der Varistoren vorhanden, die funktionell mit den Trennmitteln verbunden sind, um durch diese betätigt zu werden. Die mechanischen Visualisierungsmittel umfasen einen Läufer, der von Trennzungen zweier parallel montierter Varistoren betätigt wird, wobei der Läufer zwei Stufen mit Mitnahmefingern aufweist, von denen einer starr und weitere Finger flexibel ausgeführt sind.

Allen vorbekannten Lösungen des Standes der Technik ist gemein, dass die Abtrennvorrichtungen mehr oder weniger aufwendige, zusätzliche mechanische und elektrisch wirksame Mittel aufweisen müssen. Damit erhöht sich die Teilezahl und insgesamt der konstruktive Aufwand bei der Herstellung von Überspannungsschutzgeräten. Eine Vielzahl von Teilen führt zwangsläufig auch zu einem höheren Montageaufwand, den es grundsätzlich zu vermeiden gilt.

Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein weiterentwickeltes Überspannungsschutzgerät mit thermischer Abtrennvorrichtung und Fehleranzeige anzugeben, welches mehrere Varistoren aufweist und wobei in jedem Varistorpfad die Möglichkeit der Abtrennung im Überlastfall geschaffen ist und auch eine Visualisierung des betreffenden Zustands erfolgen kann.

Die Abtrennvorrichtung für das Überspannungsschutzgerät soll so ausgebildet werden, dass in besonders vorteilhafter Weise handelsüblich bedrahtete Scheibenvaristoren zum Einsatz kommen können.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch das Überspannungsschutzgerät gemäß Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.

Es wird demnach von einem Überspannungsschutzgerät mit thermischer Abtrennvorrichtung u nd Fehleranzeige ausgegangen, welches mehrere, insbesondere scheibenförmige Varistoren aufweist. Jedem Ableitpfad ist mindestens ein Varistor zugeordnet und es liegen die thermischen Trennstellen jeweils in Rei- he zum betreffenden Varistor. Weiterhin ist ein Gerätegehäuse mit Kammern zur Aufnahme der Varistoren vorhanden. Ein schwenkbeweglich gelagerter Bügel weist eine Anzeigefläche auf, die im Bereich eines Gehäusefensters befindlich ist, um einen Fehler oder einen o. k-Zustand zu visualisieren. Durch den Gehäuseboden reichen Steckanschlüsse, um eine elektrische Verbindung zu einem Basisteil herzustellen. Weiterhin umfassen die thermischen Trennstellen jeweils einen federvorgespannten Bügel, welcher mit einem niedrigschmelzenden Lot elektrisch und mechanisch mit dem jeweiligen Varistor verbunden ist.

Erfindungsgemäß sind die federvorgespannten Bügel durch ein einziges Stanz-Biegeteil gebildet, welches ausgehend von einem gemeinsamen Verbindungsschenkel fingerartige Fortsätze entsprechend der Anzahl der Trennstellen aufweist.

Am Verbindungsschenkel ist mindestens ein Steckanschluss vorgesehen, der durch den Gehäuseboden hindurch führt und einen Außenanschl uss zum vorerwähnten Basisteil bildet.

Die fingerartigen Fortsätze besitzen im Bereich ihres freien Endes eine schlitzförmige Ausnehmung, in welche jeweils unmittelbar ein Anschlussdraht oder ein Anschlussbein eines Varistors verlötet wird . Im Bereich hinter der Lötstelle in Richtung Verbindungsschenkel ist eine Wärmefalle befindlich, wobei jeder fingerartige Fortsatz mit einer separaten Federkraft beaufschlagt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Anschlussbein bzw. ein Anschlussdraht des betreffenden Varistors U-förmig gebogen und mit dem U-Schenkel in der schlitzförmigen Ausnehmung verlötet. Dabei zeigt der geschlossene Schenkel zum fingerartigen Fortsatz und das Beinende nach oben.

Der schwenkbeweglich gelagerte Hebel für die Fehleranzeige weist einen Hebelarm auf, welcher in einen Raum unterhalb der fingerartigen Fortsätze eingreift, um beim Abtrennvorgang durch den sich jeweils bewegenden Fortsatz mitgenommen, d . h. betätigt zu werden.

Der schwenkbeweglich gelagerte Hebel ist durch ein Federelement in einer Sollposition gehalten, wobei die Federvorspannkraft der betreffenden thermischen Trennstellen größer ist als die Haltekraft des Federelements des Hebels. Diese Haltekraft dient lediglich dazu, die Anzeigefläche in ihrer Ausgangsposition zu halten, solange ein fehlerfreier Zustand vorliegt.

Jeder fingerartige Fortsatz besitzt eine Bohrung zur Aufnahme eines Führungsstifts, wobei auf dem Führungsstift eine Schraubenfeder angeordnet ist, welche sich einerseits gegen eine Spannvorrichtung abstützt und andererseits die gewü nschte Federkraft auf den fingerartigen Fortsatz ausübt.

Die Spannvorrichtung ist lösbar mit dem Gehäuse verbunden.

Hierdurch kann zunächst das Verlöten der Varistoren mit den fingerartigen Fortsätzen erfolgen und anschließend die Spannvorrichtung mit den Federn eingesetzt werden, was eine erhebliche Montageerleichterung darstellt.

Die Spannvorrichtung umfasst die vorerwähnten Führungsstifte, wobei eine Kante der Spannvorrichtung in klauenartige Vorsprünge der Kammern, die Bestandteil des Gehäuses sind, einrastet. Durch dieses Einrasten ist ein sicheres Fixieren der Spannvorrichtung gewährleistet.

Ausgestaltend kann am Verbindungsschenkel eine Kontaktstelle für das Anbringen eines weiteren Ableiters, insbesondere eines Gasabieiters angeformt sein.

Der schwenkbewegliche Hebel umfasst bei einer bevorzugten Ausgestaltung einen Stift, welcher in eine Ausnehmung des Gehäusebodens eingreift, um im Fehler- bzw. Abtrennfall einen im Basisteil befindlichen Fernmeldeschalter zu betätigen.

Das Federelement für das Positionieren des schwenkbeweglich gelagerten Hebels ist bevorzugt eine Biegefeder, welche sich mit einem Ende am Gehäuse abstützt und die mit ihrem anderen Ende in eine Ausnehmung im Hebel eingesetzt ist.

Der schwenkbewegliche Hebel ist an einer Gehäuseseite und die Kammern zur gegenüberliegenden Gehäuseseite orientiert bzw. angeordnet, so dass eine separate Montage des Hebels nach dem Einsetzen und dem Verlöten der Varistoren erfolgen kann. Auch hierdurch ist eine Montageerleichterung gegeben.

Die jeweilige Wärmefalle, die sich an den fingerartigen Fortsätzen befindet, ist bevorzugt als quer zur Längsausdehnung des betreffenden fingerartigen Fortsatzes realisierte Ausnehmung ausgebildet.

Die fingerartigen Fortsätze besitzen eine Prägestelle zum gezielten Abwinkein, und zwar im Übergangsbereich Verbindungsschenkel / jeweiliger fingerartiger Fortsatz.

Vom Gehäuseboden erstrecken sich in Richtung des Gehäuseinnenraums schlitzförmige Klemmen oder Klauen, wobei in die Schlitze der Verbindungsschenkel eingesetzt und fixiert wird. Auch diese Maßnahme dient der einfachen Montage des Überspannungsschutzgeräts.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.

Hierbei zeigen :

Fig . 1 eine Seitenansicht des Überspannungsschutzgeräts (Steckteils) mit abgenommener Gehäusekappe und erkennbarer Kammer mit Varistorscheibe;

Fig . 2 eine weitere Seitenansicht, die derjenigen nach Fig . 1 gegenüberliegt, mit dem schwenkbeweglich gelagerten Hebel, dessen Hebelarm in den Raum unterhalb der fingerartigen Fortsätze eingreift;

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Überspannungsschutzgerät ohne Gehäusekappe mit den erkennbaren Kammern und darin aufgenommenen, bereits verlöteten Varistoren;

Fig. 4 eine Detaildarstellung des schwenkbeweglich gelagerten Hebels mit Hebelarm u nd Anzeigefläche und

Fig. 5 das noch nicht an den Prägestellen abgewinkelte Stanzteil, welches aus einem Verbindungsschenkel und im gezeigten Beispiel drei fingerartigen Fortsätzen, einer Kontaktstelle für einen Gasabieiter und einem Kontakt für elektrischen Anschluss zum Unterteil (Basisteil) besteht.

Das in den Fig. 1 bis 3 ohne Gehäusekappe gezeigte Überspannungsschutzgerät besteht aus einem Gehäuse 1, welches mehrere Kammern mit Kammerwänden 2 aufweist.

Die zwischen den Kammerwänden 2 gegebenen Räume nehmen scheibenförmige Varistoren 3 auf. Beim dargestellten Beispiel ist ein Überspannungsschutzgerät mit drei Varistoren 3 und einem zusätzlichen Gasabieiter 4 dargestellt, wobei der Gasabieiter den parallel geschalteten Varistoren für die Phasen Ll, L2 und L3 in Reihe geschaltet ist und auf PE geklemmt wird .

Den Gehäuseboden 5 durchdringen verschiedene Steckanschlüsse 6, um eine elektrische Verbindung zum (nicht gezeigten) Basisteil herzustellen.

Die Varistoren 3 weisen übliche Drahtanschlüsse auf. Einer der Drahtanschlüsse 7 ist U-förmig gebogen und greift mit seinem U-Verbindungsschenkel in eine Ausnehmung 8 jeweils eines fingerartigen Fortsatzes 9 ein.

In dem Bereich der Ausnehmung 8 findet ein Verlöten mit dem fingerartigen Fortsatz 9 statt. Diese Lotstelle bildet die thermische Trennstelle der Abtrennvorrichtung .

Im Gerätegehäuse ist noch ein schwenkbeweglich gelagerter Hebel 10 befindlich, welcher eine Anzeigefläche 11 aufweist, die einem Sichtfenster in der nicht dargestellten Gehäusekappe zugeordnet ist.

Der schwenkbeweglich gelagerte Hebel 10 ist von einem Achsstummel 12 geführt. Hierfür ist im Hebel 10 eine Bohrung 13 vorhanden.

Federn 14 sorgen für die notwendige Vorspannung des fingerartigen Fortsatzes 9 und damit für eine Kraft auf die Lot-Trennstelle im Bereich der Ausnehmung 8.

Die federvorgespannten Fortsätze oder Bügel 9 werden durch Stanz-Biegeteile (siehe Fig . 5) gebildet, welche ausgehend von einem gemeinsamen Verbindungsschenkel 15 die fingerartigen Fortsätze 9 aufweisen. Am Verbindungsschenkel 15 kann einer der Steckanschlüsse 6 angeformt sein.

Die fingerartigen Fortsätze 9 weisen im Bereich ihres freien Endes die bereits erwähnte schlitzförmige Ausnehmung 8 auf, in welche jeweils unmittelbar ein Anschlussdraht oder ein Anschlussbein eines Varistors 3 verlötet wird.

Im Bereich hinter der Lötstelle in Richtung Verbindungsschenkel 15 ist eine Wärmefalle 16 in Form einer Querausstanzung befindlich. Prägestellen 17 dienen dem gezielten Abwinkein des Stanzteils, damit es die in der Fig . 1 und 3 erkennbare Form erhält.

Das Stanz-Biegeteil kann noch eine spezielle Kontaktstelle 18 aufweisen, u m den Gasabieiter 4 durch Verlöten zu kontaktieren.

Der schwenkbeweglich gelagerte Hebel 10 weist einen Hebelarm 19 auf (siehe Fig . 4), welcher in einen Raum unterhalb der fingerartigen Fortsätze 9 (siehe Fig . 2) eingreift, um beim Abtrennvorgang durch den sich jeweils bewegenden Fortsatz mitgenommen zu werden und in der Darstellung gemäß Fig . 2 ein Verschwenken des Hebels nach rechts zu bewirken. Bei diesem Verschwenken nach rechts verlässt die Anzeigefläche 11 ihre Position und es wird ein darunter befindliches, farblich anders dargestelltes Feld freigegeben, um den Fehlerzustand optisch zu signalisieren.

Der schwenkbeweglich gelagerte Hebel 10 ist durch ein Federelement 20 in Form einer Biegefeder in einer Sollposition gehalten, wobei die Federvorspannkraft dieser Biegefeder kleiner ist als die Federvorspannkraft der betreffenden thermischen Trennstellen.

Jeder der fingerartigen Fortsätze 9 weist eine Bohrung 21 auf, die der Aufnahme eines Führungsstifts 22 dient.

Auf den Führungsstift 22 ist jeweils eine der Schraubenfedern 14 aufgesteckt, welche sich gegen eine Spannvorrichtung 23 abstützt, die lösbar mit dem Gehäuse 1 verbunden ist.

Im gezeigten Beispiel nach den Fig. 1 und 2 weist die Spannvorrichtung 23 drei Führungsstifte für drei fingerartige Fortsätze 9 auf, wobei jeder Führungsstift 22 eine Schraubenfeder 14 aufnimmt.

Eine Kante 24 der Spannvorrichtung 23 greift in klauenartige Vorsprünge 25 ein, die an den Kammern bzw. Kammerwänden 2 angeformt sind .

Der schwenkbewegliche Hebel 10 weist einen Stift 26 auf, welcher in eine Ausnehmung 27 im Gehäuseboden 5 eingreift, um im Fehler- bzw. Abtrennfall einen im Basisteil (nicht gezeigt) befindlichen Fernmeldeschalter zu betätigen.

Das Biegefederelement 20 ist mit seinem einen Ende am Gehäuse bzw. wie dargestellt an der Spannvorrichtung 23 abgestützt und ist mit seinem anderen Ende in eine Ausnehmung im Hebel 10 eingesetzt und dadurch sicher geführt.

Aus den Seitenansichten nach den Fig. 1 und 2 wird deutlich, dass der schwenkbewegliche Hebel 10 an einer der Gehäuseseiten und die Kammern an der anderen Gehäuseseite angeordnet sind, so dass eine separate Montage des Hebels 10 nach dem Einsetzen und Verlöten der Varistoren 3 erfolgen kann.

Aus den Erläuterungen zum Ausführungsbeispiel wird deutlich, dass drei (aber auch mehrere) Abtrennvorrichtungen durch ein einziges Stanz-Biegeteil realisiert werden können. Das Stanzteil bietet zusätzlich zur Funktion des Abtrennens auch den elektrischen Anschluss zum Unterteil und kann eine Kontaktstelle für einen weiteren Ableiter, insbesondere einen Gasabieiter umfassen.

Die Ausgestaltung des fingerartigen Fortsatzes ermöglicht in Verbindung mit einem auf die Anwendung geformten Varistoranschlussdraht und unter Verwend ung eines Niedrigtemperaturlots eine sehr sensible Abtrennstelle. Ein besonderer Vorteil liegt darin, dass eine Verwendung handelsüblicher bedrah-teter Scheibenvaristoren möglich ist.

Auch die Anzeige ist mit einem geringen mechanischen Aufwand realisiert und spricht auf die unabhängig agierenden Abtrennvorrichtungen im Sinne einer ODER-Verknüpfung an. Der Anzeigebock bzw. der Hebel erfüllt neben der Anzeigefunktion auch die Möglichkeit der Ansteuerung eines Fernmeldekontakts. Die eigentliche Abtrennvorrichtung besteht wie erläutert aus einem Blechteil mit mindestens drei fingerartigen Fortsätzen (Abtrennstreifen), einem Fortsatz für einen elektrischen Anschluss zum Unterteil in Form eines Gabelkontakts und fakultativ eine Kontaktstelle für einen Gasabieiter.

Jeder Abtrennstreifen bildet den elektrischen Kontakt zu je einem Varistor und ist mit einer Prägestelle für die Biegsamkeit ausgestattet. Der Abtrennstreifen weist auch ein Führungsloch für die Spannvorrichtung und einen Querschlitz als Wärmefalle sowie einen Längsschlitz zur Aufnahme des Varistoranschlussdrahts auf.

Der Längsschlitz bildet eine Verbindung mit einem schlaufenförmig ausgebildeten Varistoranschlussdraht und einem niedrigschmelzenden Lot die Abtrennstelle. Die Vorspannung durch die Spannvorrichtung bewirkt beim Schmelzen des Lotes die Trennung des Varistors vom Abtrennstreifen, der wiederum den Anzeigebock über den Hebel betätigt.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse

2 Kammerwand

3 Varistor

4 Gasabieiter

5 Gehäuseboden

6 Steckanschluss

7 Drahtanschl uss

8 Ausnehmung

9 fingerartiger Fortsatz

10 Hebel

11 Anzeigefläche

12 Achsstummel Bohrung im Hebel

Feder

Verbindungsschenkel

Wärmefalle

Prägestelle

Kontaktstelle

Hebelarm

Federelement

Bohrung

Führungsstift

Spannvorrichtung

Kante klauenartige Vorsprünge

Stift

Ausnehmung