Beschreibung

Abtrennvorrichtung für insbesondere steckbare überspannungsabieiter

[0001] Die Erfindung betrifft eine Abtrenn Vorrichtung für insbesondere steckbare überspannungsabieiter, wobei die Abtrennstelle als thermisch auslösbare Lotverbindung zwischen einem äußeren Anschlusskontakt des Ableiters und einem Anschlusspunkt des mindestens einen Ableiterelements, beispielsweise einer Varistorscheibe ausgeführt ist und wobei weiterhin auf die Lotverbindung eine Vorspannkraft in Trennrichtung einwirkt, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] überspannungsabieiter mit Abtrennstellen, die als thermisch beeinflussbare

Lotverbindung ausgebildet sind, gehören beispielsweise nach der DE 295 19 313 Ul zum Stand der Technik.

[0003] Unter dem Einfluss einer Erwärmung, deren Wärmequelle vorzugsweise ein zu überwachendes überspannungsschutzbauteil, z.B. einen Varistor bildet, wird das Lot verflüssigt und infolge einer dadurch ausgelösten Schaltbewegung eines speziell vorgesehenen Teils der Abtrennvorrichtung eine elektrische Verbindung aufgetrennt.

[0004] Das Teil der Ab trenn Vorrichtung, welches die Schaltbewegung ausführt, ist nach dem Stand der Technik mittels einer in Schaltrichtung ausgerichteten Federkraft vorgespannt. Die Schaltbewegung erreicht ihren absoluten Endpunkt, sobald die Vorspannkraft der Feder aufgebraucht ist.

[0005] Die EP 0 716 493 Al offenbart eine Parallelschaltung von mehreren Varistoren mit je einer Ab trenn Vorrichtung, wobei der Zαstand jedes der Varistoren mit Hilfe einer Anzeigevorrichtung darstellbar ist. Bei dieser Lösung des Standes der Technik sind mehrere Lötverbindungen möglichst gleichzeitig zu trennen, um die elektrische Verbindung aufzuheben. Mehrere Lötverbindungen erfordern naturgemäß eine größere Menge Lotmaterials mit der Folge, dass die Wärmeenergie zum Erreichen des Schmelzpunkts dieser größeren Materialmenge einen größeren Wert besitzt. Hierdurch ist ein verzögertes Ansprechen der Abtrennvorrichtung möglich.

[0006] Gemäß der DE 40 42 237 Al ist es ebenso bekannt, ein Paket aus parallel geschalteten Varistoren vorzusehen, die über Kupferlitzen mit den jeweiligen Anschlüssen in Verbindung stehen. Die Kupferlitzen werden unter Federvorspannung gehalten und weisen Lötverbindungen auf, so dass auch bei diesem Stand der Technik eine Abtrennvorrichtung gegeben ist. Die Verwendung von Kupferlitzen ist jedoch insofern von Nachteil, als dass durch die

Stromkraftwirkungen ein Aufspleißen der Litze eintritt mit der Folge, dass die überspannungsschutzeinrichtung ausfallen kann.

[0007] Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Abtrennvorrichtung für insbesondere steckbare überspannungsabieiter anzugeben, wobei die Abtrennstelle als thermisch auslösbare Lotverbindung zwischen einem äußeren Anschlusskontakt des Ableiters und einem Anschlusspunkt des mindestens einen Ableiterelements, beispielsweise einer Varistorscheibe ausgeführt ist und wobei ein sicheres, schnelles Abtrennen realisiert werden kann und wobei weiterhin eine erhöhte thermische Sensibilität für ein sicheres Auslösen der Ableiter im Störungsoder überlastfall gegeben ist.

[0008] Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch eine Abtrennvorrichtung für insbesondere steckbare überspannungsabieiter gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.

[0009] Die erfindungsgemäße Abtrennvorrichtung kann auch für die Parallelschaltung von mehreren Ableitern, d.h. Schutzelementen als gemeinsame Abtrennvorrichtung ausgeführt werden, die quasi im kraftfreien Raum zwischen den Ableitern angeordnet ist. Hierdurch kann die Abtrennvorrichtung mit sehr hohen Stoßströmen belastet werden und durch den engen Kontakt zu den Ableitern ergibt sich das gewünschte sensible Ansprech verhalten.

[0010] Erfindungsgemäß ist der äußere Anschlußkontakt des insbesondere steckbaren

überspannungsabieiters als metallisches Formteil ausgeführt, welches einen integralen Verlängerungsschenkel aufweist.

[0011] Dieser Verlängerungsschenkel weist ein zur Lotverbindung, d.h. zur Trennstelle führendes Ende auf, das eine U-Form besitzt.

[0012] Der Anschlusspunkt des Ableiterelements, z.B. einer Varistorscheibe, ist als

Flächenstück ausgebildet, welches, in Anlage mit einem Abschnitt des U-förmigen Endes des Formteils stehend, mit diesem durch das Lot gesichert ist.

[0013] Weiterhin steht erfindungsgemäß das metallische Formteil unter

Eigenfedervorspannung, wobei die Vorspannrichtung mit der Trennbewegung übereinstimmt.

[0014] In den von der U-Form des Formteilabschnitts umschlossenen und gebildeten Raum greift ein in einer Führung gelagerter, unter Federvorspannung stehender Finger ein, um beim Auslösen ein schnelles und sicheres elektrisches Trennen der Lotverbindung sowohl durch Unterstützung der Trennbewegung des Formteils als auch ein

Verdrängen des Lotmaterials zu bewirken.

[0015] Die Breite und die Länge des Fingers ist dabei so ausgeführt, dass sich ein schaufelartiges Mitziehen und Wegdrücken des geschmolzenen Lotes im Abtrennfall ergibt. Unerwünschte Lotspratzer oder Lotbrücken werden durch diese konstruktive Lösung vermieden.

[0016] Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Lotverbindung als Stift oder Niet aus einem schmelzenden Material ausgeführt werden, wobei der Stift und der Niet sowohl eine Ausnehmung im Flächenstück als auch im U-förmigen Ende des Formteils durchdringt. Man kann diese Funktion quasi mit einem Sicherungssplint umschreiben, der aus einem schmelzenden Material besteht, d.h. als Verbindungslot wirkt.

[0017] Selbstverständlich können auch mehrere beabstandete Stifte oder Nieten aus einem schmelzenden Material ausgeführt werden, wenn dies unter Beachtung der zu führenden Stoßströme sich als notwendig erweist.

[0018] Bei einer bevorzugten Ausführungsform verläuft das jeweilige Flächenstück des Ableiterelements parallel zu dem jeweiligen Schenkel des U-förmigen Endes des Formteils und liegt an diesem an.

[0019] In einer Ausgestaltung wirkt der Finger auf den Verbindungsabschnitt zwischen dem U-förmigen Schenkel des Formteils ein und zieht diesen Abschnitt durch Federkraftwirkung in Trennrichtung mit, wobei sich die Federvorspannkraft des Formteils mit derjenigen Federkraft vektoriell addiert, die auf den Finger, beispielsweise durch eine Schraubendruckfeder realisiert, einwirkt.

[0020] Die Lotverbindung ist nach Möglichkeit als einzige Lötstelle insbesondere in Form einer Lotpille ausgeführt, d.h. es sind nicht mehrere Lötverbindungen erforderlich, wie dies beim Stand der Technik notwendig ist.

[0021] Der Finger kann mit einer optischen Anzeige zur Darstellung des

Funktionszustands des Ableiters in Verbindung stehen. Diese optische Anzeige kann ein Schiebeelement mit entsprechend farblicher Gestaltung umfassen, welches vor ein Fenster bewegt oder aus einem Fensterbereich entfernt wird.

[0022] Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zwei scheibenförmige

Ableiterelemente parallel und beabstandet voneinander angeordnet, wobei sich die jeweiligen Flächenstücke auf einander zugewandten Seiten gegenüberliegen derart, dass ein U-Schenkel des Formteils mit einem ersten Flächenstück und der weitere U- Schenkel mit einem zweiten Flächenstück zur Anlage kommt, wobei die Trennrichtung und die Trennbewegung in den Abstandsraum der Ableiterelemente

hinein vorgegeben sind bzw. verlaufen.

[0023] Das metallische Formteil kann an seinem von der Lotverbindung weg weisenden Ende eine V-förmige Steckkontaktabwinklung aufweisen.

[0024] Bei einer Ausgestaltung kann das Flächenstück eine Abwinklung, z.B. ausgeführt in einem Winkel um 90°, besitzen, welche den Verbindungsabschnitt zwischen den Schenkel des U-förmigen Endes des Formteils außen, d.h. an einer von der Trennrichtung abgewandten Seite mindestens teilweise umgreift. Auch bei dieser konstruktiven Variante ist der Abstand der mechanischen Berührung zwischen Flächenstück und Formteil mindestens über einen Abschnitt durch ein Lotmaterial gesichert.

[0025] Zar Erhöhung der Stabilität kann der Verlängerungsschenkel des metallischen Formteils mindestens eine einseitige oder aber auch eine zweiseitige Abkantung aufweisen. Diese Abkantung kann bis zum U-förmigen Ende des Formteils geführt werden bzw. über eine Verlängerung der Abkantungsschenkel in das U-förmige Ende übergehen.

[0026] Wie bereits dargelegt, wird die Abtrennvorrichtung und der Anschluss des

überspannungsabieiters aus einem einzigen Teil, vorzugsweise bestehend aus einem metallischen, federnden Material, ausgeführt, das zu einer U-Form gebogen und mit dem jeweiligen Flächenstück oder mehreren Flächenstücken bei der Parallelschaltung von Ableitern verlötet ist. Es unterstützt damit die Federwirkung des Materials des Formteils die gewünschte Abtrennbewegung insbesondere auch dann, wenn bei mehreren parallel geschalteten Ableitern eine ungleichmäßige Erwärmung der Lotverbindung auftritt.

[0027] Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen sowie unter Zαhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.

[0028] Hierbei zeigen:

[0029] Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Moduls für einen steckbaren

überspannungsabieiters mit Abtrennvorrichtung und abgenommenem Außengehäuse;

[0030] Fig. 2 eine analoge Darstellung derjenigen nach Fig. 1, jedoch in Seitenansicht;

[0031] Fig. 3 eine Darstellung des überspannungsabieiters gemäß derjenigen nach Fig. 2, jedoch mit entfernter Tragplatte;

[0032] Fig. 4 und 5 Darstellungen des überspannungsabieiters im abgetrennten Zαstand;

[0033] Fig. 6 und 7 Draufsicht und perspektivische Darstellung eines ersten

Ausführungsbeispiels der Ausbildung der Abtrennvorrichtung bei der Verwendung von zwei parallel geschalteten scheibenförmigen Ableitern, insbesondere Varistoren;

[0034] Fig. 8 ein zweites Ausführungsbeispiel der Abtrenn Vorrichtung mit einem Niet oder einem Stift aus einem schmelzenden Material;

[0035] Fig. 9 eine Darstellung der einzigen Lotverbindung als Lotpille ausgeführt; [0036] Fig. 10 ein drittes Ausführungsbeispiel der Ab trenn Vorrichtung, wobei die

Flächenstücke der Ableiter eine Abwinklung aufweisen und das metallische Formteil außenseitig umgreifen; [0037] Fig. 11 eine Darstellung einer Ausführungsform ähnlich derjenigen nach Fig. 9, jedoch mit nur einem Varistor; [0038] Fig. 12 eine Darstellung derjenigen ähnlich Fig. 8, jedoch nur mit einem Ableiter und [0039] Fig. 13 eine Darstellung der Abtrennvorrichtung nach Fig. 11 mit Finger und optischer Anzeige zur Signalisierung des Funktionszustands der Abtrennvorrichtung bzw. des eingesetzten Ableiters. [0040] Bei den Darstellungen gemäß Figuren wird von einer Abtrennvorrichtung für insbesondere steckbare überspannungsabieiter ausgegangen, welche als Steckmodul 1, umfassend einen oder mehrere Ableiter, z.B. in Form von Varistoren, ausgeführt werden können. [0041] Das beispielsweise in Fig. 1 gezeigte Steckmodul 1 weist ein mechanisches

Stützteil 2 auf, welches zur Befestigung und zur Aufnahme von Varistorscheiben 3

(siehe Fig. 6) dient. [0042] Eine Tragplatte 4 dient unter anderem der Aufnahme einer Anzeigevorrichtung 5, die z.B. als Schieber realisiert werden kann. [0043] Durch eine Lageveränderung der Anzeigevorrichtung 5 kann ein farbiges Feld, das auf der Tragplatte 4 vorhanden ist, bezogen auf ein im Außengehäuse enthaltenes

Fenster (nicht gezeigt) geöffnet oder geschlossen werden. [0044] Das Steckmodul 1 weist darüber hinaus äußere Anschlusskontakte 6 auf, die zur elektrischen Kontaktierung in Verbindung mit einem Gegenkontaktstück eines

Sockelteils (nicht gezeigt) dienen. [0045] Der für die erfindungsgemäße Abtrennvorrichtung maßgebliche Anschlusskontakt 6

(in Fig. 1 im rechten Bildteil erkennbar) ist als metallisches Formteil ausgebildet, welches einen integralen Verlängerungsschenkel 7 aufweist. Unter dieser integralen

Ausführungsform wird verstanden, dass der betreffende Anschlusskontakt mit dem

Verlängerungsschenkel 7 einstückig gefertigt ist. [0046] Das zur Lotverbindung 8 (siehe Fig. 9) weisende Ende des Verlängerungsschenkels

7 besitzt eine U-Form 9.

[0047] Der Anschlusspunkt des Ableiterelements, z.B. einer Varistorscheibe 3, ist als

Flächenstück 10 ausgebildet, welches, in Anlage mit einem Abschnitt des U-förmigen Endes 9 des Formteils stehend, mit diesem durch die Lotverbindung 8 gesichert ist.

[0048] Das metallische Formteil, d.h. der Verlängerungsschenkel 7, steht unter einer Eigenfedervorspannung .

[0049] In den von der U-Form 9 des Formteilabschnitts umschlossenen und gebildeten

Raum ist ein in einer Führung gelagerter unter Federvorspannkraft stehender Finger 11 eingreifend, um beim Auslösen ein schnelles und sicheres elektrisches Trennen der Lotverbindung 8 sowohl durch Unterstützung der Trennbewegung des Formteils als auch durch Verdrängen des Lotmaterials zu bewirken.

[0050] Anhand der Fig. 3 ist dargestellt, wie der Finger 11 über ein Führungsteil 12 beweglich gelagert ist, wobei das Führungsteil 12 eine Schraubendruckfeder 13 aufnimmt.

[0051] Die Schraubendruckfeder 13 sorgt dafür, dass der Finger 11 unter Vorspannung im Bild Richtung nach links steht. Diese Vorspannrichtung weist also den gleichen Vektor wie derjenige auf, welcher durch die Eigenfederkraft des Verlängerungsschenkels 7 geprägt ist.

[0052] Die Fig. 3 macht auch deutlich, dass die Abtrenn Vorrichtung gemäß der Erfindung auch mit einer weiteren thermisch auslösbaren Anzeige 14 kombiniert werden kann, um beispielsweise das Erreichen einer ersten Grenztemperatur zu signalisieren, die noch nicht zu einer relevanten Beeinträchtigung der Lotverbindung 8 führt.

[0053] Während die Fig. 3 den Zαstand der in Funktion befindlichen Verbindung zwischen Anschlusskontakt 6 und Flächenstück 10 darstellt, ist mit den Fig. 4 und 5 der abgetrennte Zαstand deutlich gemacht, wobei auch ersichtlich ist, dass sich die Anzeigevorrichtung 5 im Bild nach links verschoben hat.

[0054] Beim Abtrenn Vorgang wirkt die Kraft der Schraubendruckfeder 13 auf den Finger 11 und damit auf das schmelzende Lot der Lotverbindung 8 ein. Die Federvorspannung des metallischen Formteils erzeugt ebenfalls eine Kraft in Abtrennrichtung (Pfeildarstellung) .

[0055] Die Detaildarstellung nach Fig. 6 zeigt zwei beabstandete Varistorscheiben mit jeweils einem Flächenstück 10 zum elektrischen Anschluss.

[0056] Das U-förmige Ende 9 des metallischen Formteils kommt mit seinen Außenseiten der U-Schenkel mit einer Außenseite des jeweiligen Flächenstücks 10 in Berührung (siehe auch perspektivische Darstellung nach Fig. 7).

[0057] über Ausnehmungen 15 bzw. Bohrungen sowohl im jeweiligen Flächenstück 10 als

auch im entsprechenden Schenkel des U-förmigen Teils 9 kann gemäß der Darstellung nach Fig. 8 ein Stift oder ein Niet 16 aus einem schmelzenden Material fixiert werden, welcher die Trennstelle bis zum Erreichen des Schmelzpunkts des Niet- oder

Stiftmaterials sichert. [0058] Gemäß der Darstellung nach Fig. 9 kann auch eine Lotverbindung 8 als Lotpille realisiert werden. Selbstverständlich ist auch eine Kombination Niet / Stift 16 und

Lotverbindung 8 als Lotpille realisierbar. [0059] Bei dem dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 weist der Verlängerungsschenkel

7 eine Gestalt auf, wonach zwei Abkantungen in Richtung des Raums orientiert sind, welcher von den beiden beabstandeten Varistorscheiben 3 gebildet wird. [0060] In diesem Fall besitzen die Flächenstücke 10 jeweils eine Abkantung 17, die den

Verlängerungsschenkel 7 außenseitig, d.h. von der Trennrichtung abgewandt umgreifen. [0061] Auch bei dieser Ausführungsform sichert eine Lotverbindung die Position des

Verlängerungsschenkels 7 bezüglich der Lage der mit einer Abkantung 17 versehenen

Flächenstücke 10. [0062] Die Darstellungen nach den Fig. 11 und 12 zeigen eine Variante der

Abtrennvorrichtung jeweils teilkomplettiert, jedoch noch ohne Anzeigevorrichtung 5 und dem geführten Finger 11. Letztere Elemente sind in der Darstellung nach Fig. 13 erkennbar. [0063] Hier wird auch ersichtlich, wie der Finger 11 mindestens teilweise in die

Lotverbindung 8 eintaucht, so dass beim Schmelzen des Lotes durch den Finger 11 ein

Mitreißen und Wegbewegen des Lotmaterials von der Trennstelle erfolgen kann. [0064] Das metallische Formteil mit dem Verlängerungsschenkel 7 besitzt bevorzugt

Stabilitätserhöhende Konturen 18, die als Sicke oder Abwinklung ausführbar sind. [0065] Außerdem weist das metallische Formteil an seinem von der Lotverbindung 8 weg weisenden Ende eine V-förmige Steckkontaktabwinklung auf. [0066] Bezugszeichenliste [0067] 1 Steckmodul [0068] 2 mechanisches Stützteil [0069] 3 Varistorscheibe [0070] 4 Tragplatte [0071] 5 Anzeigevorrichtung [0072] 6 Anschlusskontakt [0073] 7 Verlängerungsschenkel

[0074] 8 Lotverbindung

[0075] 9 U-Form

[0076] 10 Flächenstück

[0077] 11 Finger

[0078] 12 Führungsteil

[0079] 13 Schraubendruckfeder

[0080] 14 thermisch auslösbare weitere Anzeige

[0081] 15 Ausnehmung

[0082] 16 Niet / Stift

[0083] 17 Abkantung

[0084] 18 Kontur

[0085] 19 Steckkontaktabwinklung