Title:
Überspannungsschutzelement
Kind Code:
U1


Abstract:

Überspannungsschutzelement für den Einsatz zwischen einem Neutralleiter N und einem Potentialausgleich PE in der Stromversorgung eines Niederspannungsnetzes, mit einem Gehäuse (2), mit einem im Gehäuse (2) angeordneten überspannungsbegrenzenden Bauelement (3), mit zwei Anschlusskontakten (4, 5) zum elektrischen Anschluss des Überspannungsschutzelements (1) an den zu schützenden Strompfad, mit einem elektrisch leitfähigen Verbindungselement (6), mit einem isolierenden Trennelement (7) und mit mindestens einem Federelement,
wobei als überspannungsbegrenzendes Bauelement ein gasgefüllter Überspannungsableiter (3) verwendet wird,
wobei das isolierende Trennelement (7) verschiebbar am Gehäuse (2) angeordnet und durch die Kraft des mindestens einen Federelements aus einer ersten Position in eine zweite Position verbringbar ist,
wobei der erste Anschlusskontakt (4) mit der ersten Elektrode (9) des Überspannungsableiters (3) elektrisch leitend verbunden ist, wobei der zweite Anschlusskontakt (5) mit dem ersten Ende (10) des elektrisch leitfähigen Verbindungselements (6) elektrisch leitend verbunden ist,
wobei im Normalzustand des Überspannungsschutzelements (1) das zweite Ende (11) des elektrisch leitfähigen Verbindungselements (6) über eine thermisch auftrennende Verbindung (12) mit der zweiten Elektrode (13) des Überspannungsableiters (3) elektrisch leitend verbunden ist und das isolierende Trennelement (7) in seiner ersten Position gehalten ist, und
wobei bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur des Überspannungsableiters (3) die thermisch Verbindung (12) zwischen dem zweiten Ende (11) des elektrisch leitfähigen Verbindungselements (6) und der zweiten Elektrode (13) des Überspannungsableiters (3) auftrennt und das isolierende Trennelement (7) durch die Kraft des mindestens einen Federelements in seine zweite Position bewegt wird, in der ein Abschnitt des Trennelements (7) zwischen dem zweiten Ende (11) des elektrisch leitfähigen Verbindungselements (6) und der zweiten Elektrode (13) des Überspannungsableiters (3) angeordnet ist.




Application Number:
DE202014103262U
Publication Date:
07/30/2014
Filing Date:
07/15/2014
Assignee:
Phoenix Contact GmbH & Co. KG, 32825 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE69503743T2N/A1999-03-25
DE4241311C2N/A1995-06-08



Attorney, Agent or Firm:
Gesthuysen Patent- und Rechtsanwälte, 45128, Essen, DE
Claims:
1. Überspannungsschutzelement für den Einsatz zwischen einem Neutralleiter N und einem Potentialausgleich PE in der Stromversorgung eines Niederspannungsnetzes, mit einem Gehäuse (2), mit einem im Gehäuse (2) angeordneten überspannungsbegrenzenden Bauelement (3), mit zwei Anschlusskontakten (4, 5) zum elektrischen Anschluss des Überspannungsschutzelements (1) an den zu schützenden Strompfad, mit einem elektrisch leitfähigen Verbindungselement (6), mit einem isolierenden Trennelement (7) und mit mindestens einem Federelement,
wobei als überspannungsbegrenzendes Bauelement ein gasgefüllter Überspannungsableiter (3) verwendet wird,
wobei das isolierende Trennelement (7) verschiebbar am Gehäuse (2) angeordnet und durch die Kraft des mindestens einen Federelements aus einer ersten Position in eine zweite Position verbringbar ist,
wobei der erste Anschlusskontakt (4) mit der ersten Elektrode (9) des Überspannungsableiters (3) elektrisch leitend verbunden ist, wobei der zweite Anschlusskontakt (5) mit dem ersten Ende (10) des elektrisch leitfähigen Verbindungselements (6) elektrisch leitend verbunden ist,
wobei im Normalzustand des Überspannungsschutzelements (1) das zweite Ende (11) des elektrisch leitfähigen Verbindungselements (6) über eine thermisch auftrennende Verbindung (12) mit der zweiten Elektrode (13) des Überspannungsableiters (3) elektrisch leitend verbunden ist und das isolierende Trennelement (7) in seiner ersten Position gehalten ist, und
wobei bei Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur des Überspannungsableiters (3) die thermisch Verbindung (12) zwischen dem zweiten Ende (11) des elektrisch leitfähigen Verbindungselements (6) und der zweiten Elektrode (13) des Überspannungsableiters (3) auftrennt und das isolierende Trennelement (7) durch die Kraft des mindestens einen Federelements in seine zweite Position bewegt wird, in der ein Abschnitt des Trennelements (7) zwischen dem zweiten Ende (11) des elektrisch leitfähigen Verbindungselements (6) und der zweiten Elektrode (13) des Überspannungsableiters (3) angeordnet ist.

2. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das isolierende Trennelement (7) eine Öffnung (15) aufweist, durch die im Normalzustand des Überspannungsschutzelements (1) das zweite Ende (11) des elektrisch leitfähigen Verbindungselements (6) über die thermisch auftrennende Verbindung (12) mit der zweiten Elektrode (13) des Überspannungsableiters (3) elektrisch leitend verbunden ist.

3. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das isolierende Trennelement (7) einen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Trennelements (7) verlaufenden Abtrennabschnitt (16) und einen parallel zur Bewegungsrichtung des Trennelements (7) verlaufenden Isolationsabschnitt (17) aufweist.

4. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der gasgefüllte Überspannungsableiter (3) scheibenförmig ausgebildet und derart im Gehäuse (2) angeordnet ist, dass die Erstreckung des Überspannungsableiters (3) von der ersten Elektrode (9) zur zweiten Elektrode (13) senkrecht zur Längserstreckung (L) des Überspannungsschutzelements (1) verläuft.

5. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elektroden (9, 13) des gasgefüllten Überspannungsableiters (3) jeweils mit einem Anschlusselement (18, 19) elektrisch leitend verbunden sind.

6. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektrode (9) des gasgefüllten Überspannungsableiters (3) und das erste Anschlusselement (18) einstückig ausgebildet sind.

7. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der zweiten Elektrode (13) des gasgefüllten Überspannungsableiters (3) verbundene Anschlusselement (19) einen Verbindungsbereich (20) aufweist, der derart von der Oberfläche des Überspannungsableiters (3) beabstandet ist, dass im Normalzustand des Überspannungsschutzelements (1) das zweite Ende (11) des elektrisch leitfähigen Verbindungselements (6) über die thermisch auftrennende Verbindung (12) mit dem Verbindungsbereich (20) verbunden ist, ohne dass das Verbindungselements (6) wesentlich aus seiner Ruhelage ausgelenkt ist.

8. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das isolierende Trennelement (7) zwei nebeneinander angeordnete Markierungen (21, 22) in unterschiedlichen Farben aufweist, die als optische Zustandsanzeige für das Überspannungsschutzelement (1) dienen.

9. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein haubenartiges Außengehäuse (23) vorgesehen ist, das mit dem Gehäuse (2) verrastet ist.

10. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Außengehäuse (23) eine Sichtöffnung (24) ausgebildet ist, die derart bemessen ist, dass je nach Position des isolierenden Trennelements (7) nur die eine oder die andere farbige Markierung (21, 22) durch die Sichtöffnung (24) von außen sichtbar ist.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzelement für den Einsatz zwischen einem Neutralleiter N und einem Potentialausgleich PE in der Stromversorgung eines Niederspannungsnetzes, mit einem Gehäuse, mit einem im Gehäuse angeordneten überspannungsbegrenzenden Bauelement, mit zwei Anschlusskontakten zum elektrischen Anschluss des Überspannungsschutzelements an den zu schützenden Strompfad, mit einem elektrisch leitfähigen Verbindungselement und mit einer thermisch auftrennenden Verbindung.

Aus der DE 42 41 311 C2 ist ein Überspannungsschutzelement bekannt, das zur Überwachung des Zustands eines Varistors eine thermische Abtrennvorrichtung aufweist. Bei diesem Überspannungsschutzelement ist der erste Anschlusskontakt über einen flexiblen Leiter mit einem leitfähigen Verbindungselement verbunden, dessen dem flexiblen Leiter abgewandtes Ende über eine Lötstelle mit einer am Varistor vorgesehenen Anschlussfahne verbunden ist. Der andere Anschlusskontakt ist über einen flexiblen Leiter fest mit dem Varistor bzw. einer Anschlussfahne am Varistor verbunden. Das leitfähige Verbindungselement wird von einem Federsystem mit einer Kraft beaufschlagt, die dazu führt, dass das Verbindungselement beim Auftrennen der Lötverbindung von der Anschlussfahne linear wegbewegt wird, so dass der Varistor bei thermischer Überlastung elektrisch abgetrennt wird. Durch die Verwendung der flexiblen Leiter zum Anschluss des Varistors ist die Höhe des maximal zulässigen Impulsstromes, der von dem Überspannungsschutzelement abgeleitet werden kann, begrenzt.

Die DE 695 03 743 T2 offenbart ein Überspannungsschutzelement mit zwei Varistoren, das zwei leitfähige Verbindungselemente aufweist, durch die die Varistoren jeweils an ihrem Lebensende einzeln abgetrennt werden können. Die Verbindungselemente sind jeweils als federnde Trennzungen ausgebildet, wobei das erste Ende der Trennzunge mit dem ersten Anschlusskontakt fest verbunden und das zweite Ende der Trennzunge im Normalzustand des Überspannungsschutzelements über eine Lötstelle an einer Anschlusszunge am Varistor befestigt ist. Kommt es zu einer unzulässigen Erwärmung des Varistors, so führt dies zu einem Aufschmelzen der Lötverbindung. Da die Trennzunge im angelöteten Zustand (Normalzustand des Überspannungsschutzelements) aus ihrer Ruhelage ausgelenkt und somit vorgespannt ist, federt das freie Ende der Trennzunge beim Erweichen der Lötverbindung von der Anschlusszunge des Varistors weg, wodurch der Varistor elektrisch abgetrennt wird. Um die geforderte Isolations- und Kriechstromfestigkeit zu gewährleisten, und einen beim Öffnen der Trennstelle entstehenden Lichtbogen zu löschen, ist es erforderlich, dass beim Verschwenken der Trennzunge ein möglichst großer Abstand zwischen dem zweiten Ende der Trennzunge und der Anschlusszunge des Varistors erzielt wird. Darüber hinaus darf der Querschnitt der Trennzunge nicht zu große sein, damit dieses eine ausreichende Federeigenschaft hat. Dies führt jedoch ebenfalls zu einer Begrenzung des maximal zulässigen Impulsstromes.

Die bekannten Überspannungsschutzelemente sind in der Regel als "Schutzstecker" ausgebildet, die zusammen mit einem Geräteunterteil ein Überspannungsschutzgerät bilden. Zur Installation eines derartigen Überspannungsschutzgeräts, welches einzelnen Strompfade bzw. Leitungen eines Niederspannungsnetzes schützen soll, sind bei den bekannten Überspannungsschutzgeräten am Geräteunterteil entsprechende Anschlussklemmen für die einzelnen Leiter L1, L2, L3 sowie den Neutralleiter N und den Erdleiter PE vorgesehen. Zur einfachen mechanischen und elektrischen Kontaktierung des Geräteunterteils mit dem jeweiligen Überspannungsschutzelement sind bei dem Überspannungsschutzelement die Anschlusskontakte als Steckerstifte ausgebildet, zu denen im Geräteunterteil korrespondierende, mit den Anschlussklemmen verbundene Steckerbuchsen angeordnet sind, so dass das Überspannungsschutzelement einfach auf das Geräteunterteil aufgesteckt werden kann.

Die bei den bekannten Überspannungsschutzelementen verwendeten thermischen Abtrennvorrichtungen, die auf dem Aufschmelzen einer Lötverbindung beruhen, haben mehrere Aufgaben zu erfüllen. Im Normalzustand des Überspannungsschutzelements, d. h. im nicht abgetrennten Zustand, muss eine sichere und gute elektrische Verbindung zwischen dem zugeordneten Anschlusskontakt und dem überspannungsbegrenzenden Bauelement gewährleistet sein. Beim Überschreiten einer bestimmten Grenztemperatur muss die Trennstelle eine sichere Abtrennung des überspannungsbegrenzenden Bauelements sowie eine dauerhafte Isolationsfestigkeit und Kriechstromfestigkeit gewährleisten. Sollen die Überspannungsschutzelemente darüber hinaus möglichst kleine Abmessungen aufweisen, damit die Überspannungsschutzgeräte die für Tragschienengeräte vorgegebenen Abmessungen nicht überschreiten, so führt dies dazu, dass die bekannten Überspannungsschutzgeräte nur in den unteren und mittleren Leistungsklassen eingesetzt werden können. Daher sind die bekannten Überspannungsschutzelemente bisher in erster Linie für den Einsatz zwischen einem Phasenleiter L1, L2, L3 und dem Neutralleiter N vorgesehen und ausgelegt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs beschriebenes Überspannungsschutzelement zur Verfügung zu stellen, bei dem die zuvor genannten Nachteile vermieden werden, so dass das Überspannungsschutzelement auch für den Einsatz zwischen einem Neutralleiter N und einem Potentialausgleich PE verwendet werden kann.

Diese Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Überspannungsschutzschutzelement mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst. Im Unterschied zu den bekannten Überspannungsschutzelementen, die ebenfalls eine thermische Abtrennvorrichtung aufweisen, weist das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement zunächst einen gasgefüllten Überspannungsableiter anstelle eines Varistors als überspannungsbegrenzendes Bauelement aufweist. Dadurch können auch größere Impulsströme bis zu 100 kA abgeleitet werden.

Das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement weist darüber hinaus ein isolierendes Trennelement auf, das verschiebbar am Gehäuse angeordnet ist und durch die Kraft mindestens eines Federelements aus einer ersten Position in eine zweite Position verbracht werden kann. Bei dem Überspannungsschutzelement ist der erste Anschlusskontakt dauerhaft mit der ersten Elektrode des Überspannungsableiters elektrisch leitend verbunden. Der zweite Anschlusskontakt ist – ebenfalls dauerhaft – mit dem ersten Ende des elektrisch leitfähigen Verbindungselements elektrisch leitend verbunden.

Im Normalzustand des Überspannungsschutzelements, d.h. wenn der Überspannungsableiter nicht unzulässig erwärmt ist, ist das zweite Ende des elektrisch leitfähigen Verbindungselements über eine thermisch auftrennende Verbindung mit der zweiten Elektrode des gasgefüllten Überspannungsableiters elektrisch leitend verbunden ist. Im Normalzustand des Überspannungsschutzelements ist darüber hinaus das isolierende Trennelement durch die zwischen dem zweiten Ende des leitfähigen Verbindungselements und der zweiten Elektrode des Überspannungsableiters realisierte Verbindung, bei der es sich vorzugsweise um eine Lötverbindung handelt, in seiner ersten Position gehalten.

Hat sich der Überspannungsableiter aufgrund einer dauerhaften Überlastung des Überspannungsschutzelements so stark erwärmt, dass eine vorgegebene Grenztemperatur überschritten wird, so kommt es zu einem Auftrennen der thermischen Verbindung zwischen dem zweiten Ende des elektrisch leitfähigen Verbindungselements und der zweiten Elektrode des Überspannungsableiters, wobei das isolierende Trennelement durch die Kraft des mindestens einen Federelements in seine zweite Position bewegt wird. In der zweiten Position des Trennelements ist ein Abschnitt des Trennelements zwischen dem zweiten Ende des elektrisch leitfähigen Verbindungselements und der zweiten Elektrode des Überspannungsableiters angeordnet, so dass das Überspannungsschutzelement elektrisch abgetrennt ist.

Im Normalzustand des Überspannungsschutzelements wird das isolierende Trennelement durch die an der thermisch auftrennenden Verbindung bestehende Lötverbindung entgegen der Federkraft des mindestens einen Federelements in seiner ersten Position gehalten. Kommt es zu einer unzulässigen Erwärmung des Überspannungsableiters, so führt dies auch zu einer Erwärmung der Lötverbindung, wobei diese ab einer bestimmten Grenztemperatur das Trennelement nicht mehr entgegen der Federkraft in der ersten Position halten kann. Dadurch, dass dann das Trennelement in seine zweite Position bewegt wird, wird die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem leitfähigen Verbindungselement und der zweiten Elektrode des Überspannungsableiters getrennt, wobei ein beim Öffnen der Trennstelle evtl. entstehender Lichtbogen zuverlässig durch das in die Trennstelle einfahrende isolierende Trennelement gelöscht wird.

Darüber hinaus ist das zweite Ende des leitfähigen Verbindungselements auch nach dem Öffnen der Trennstelle durch das Trennelement sicher gegenüber der zweiten Elektrode des Überspannungsableiters isoliert, so dass eine dauerhafte Isolationsfestigkeit und Kriechstromfestigkeit gewährleistet ist. Die elektrische Verbindung zwischen dem Verbindungselement und der zweiten Elektrode des Überspannungsableiters wird dabei primär durch das in die Trennstelle einfahrende isolierende Trennelement unterbrochen und nicht (nur) durch ein Wegfedern des Verbindungselements. Dadurch kann das Verbindungselement einen größeren Querschnitt aufweisen, so dass auch große Impulsströme über das Verbindungselement geführt werden können.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das isolierende Trennelement eine Öffnung auf, durch die im Normalzustand des Überspannungsschutzelements das zweite Ende des elektrisch leitfähigen Verbindungselements über die thermisch auftrennende Verbindung mit der zweiten Elektrode des Überspannungsableiters elektrisch leitend verbunden ist. Vorzugsweise grenzt dabei der Abschnitt des isolierenden Trennelements, der in zweiten Position des Trennelements zwischen dem zweiten Ende des Verbindungselements und der zweiten Elektrode des Überspannungsableiters angeordnet ist, an die Öffnung an und weist einen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Trennelements verlaufenden Abtrennabschnitt und einen parallel zur Bewegungsrichtung des Trennelements verlaufenden Isolationsabschnitt auf. Der senkrecht verlaufende Abtrennabschnitt sorgt dabei für ein sicheres Auftrennen der erwärmten Lötverbindung, während der parallel zur Bewegungsrichtung des Trennelements verlaufende Isolationsabschnitt die Isolationsfestigkeit und Kriechstromfestigkeit gewährleistet. Der Isolationsabschnitt ist dabei so dimensioniert, dass auch in der zweiten Position des Trennelements ein ausreichender Isolationsabstand zwischen dem zweiten Ende des Verbindungselements und der zweiten Elektrode des Überspannungsableiters sichergestellt ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der gasgefüllte Überspannungsableiter scheibenförmig ausgebildet und derart im Gehäuse angeordnet, dass die Erstreckung des Überspannungsableiters von der ersten Elektrode zur zweiten Elektrode senkrecht zur Längserstreckung des Überspannungsschutzelements verläuft. Hierdurch wird ein Überspannungsschutzelement mit einer sehr geringen Baubreite ermöglicht.

Um den elektrischen Anschluss der beiden Elektroden des gasgefüllten Überspannungsableiters weiter zu erleichtern, ist vorteilhafter Weise vorgesehen, dass die beiden Elektroden jeweils mit einem Anschlusselement elektrisch leitend verbunden sind. Im Normalzustand des Überspannungsschutzelements ist dann das zweite Ende des elektrisch leitfähigen Verbindungselements über die als thermisch auftrennende Verbindung dienende Lötverbindung an dem mit der zweiten Elektrode des Überspannungsableiters verbundenen Anschlusselement verbunden.

Der Aufbau und die Montage des Überspannungsschutzelements kann dadurch weiter vereinfacht werden, dass die erste Elektrode des gasgefüllten Überspannungsableiters und das erste Anschlusselement einstückig, d. h. als ein Bauteil ausgebildet sind. Um dabei eine sichere und gleichzeitig platzsparende Kontaktierung der beiden Elektroden des gasgefüllten Überspannungsableiters zu ermöglichen, weist das erste Anschlusselement einen Abschnitt auf, der ebenso wie das leitfähige Verbindungselemente parallel zur Längserstreckung des Überspannungsschutzelements und senkrecht zur Längserstreckung der beiden Anschlusskontakte verläuft. Außerdem weist das erste Anschlusselement eine zweiten Abschnitt auf, der senkrecht zur Längserstreckung des Überspannungsschutzelements und parallel zur Längserstreckung der beiden Anschlusskontakte verläuft, die jeweils im Bereich einer Stirnseite des Überspannungsschutzelements angeordnet sind und eine Breite aufweisen, die im Wesentlichen der Breite des Überspannungsschutzelements entspricht. Der zweite Abschnitt des ersten Anschlusselements kann so einfach und großflächig mit dem ersten Anschlusskontakt verlötet oder verschweißt sein, so dass ein guter und dauerhafter elektrischer Kontakt zwischen dem ersten Anschlusskontakt und der ersten Elektrode der Überspannungsableiters gegeben ist.

Gemäß einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das mit der zweiten Elektrode des gasgefüllten Überspannungsableiters verbundene Anschlusselement einen Verbindungsbereich aufweist, der etwas von der Oberfläche des Überspannungsableiters beabstandet ist. Im Normalzustand des Überspannungsschutzelements kann dann das zweite Ende des elektrisch leitfähigen Verbindungselement mit dem innerhalb der Öffnung im Trennelement angeordneten Verbindungsbereich des Anschlusselements über die Lötstelle verbunden sein, wobei das Verbindungselement nicht oder nur geringfügig aus seiner Ruhelage ausgelenkt ist.

Der Abstand des Verbindungsbereichs des Anschlusselements von der Oberfläche des Überspannungsableiters ist dabei an die Materialstärke des isolierenden Trennelements angepasst, so dass das Trennelement bei aufgetrennter Lötverbindung an dem Verbindungsbereich des Anschlusselements vorbeibewegt werden kann. Da dann das leitfähige Verbindungselement keine besonderen Fehlereigenschaften aufweisen muss, sondern relativ starr ausgebildet sein kann, kann der Querschnitt des leitfähigen Verbindungselements besser an die Höhe des maximal zulässigen Impulsstromes angepasst werden. Darüber hinaus kann durch die Wahl des Abstandes des Verbindungsbereichs des Anschlusselements von der Oberfläche des Überspannungsableiters die Wärmeeinkopplung vom Überspannungsableiter in die Lötverbindung beeinflusst werden, so dass über die Wahl des Abstandes eine definierte Wärmeeinkopplung erreicht werden kann.

Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die dem Schutzanspruch 1 nachgeordneten Schutzansprüche als auch auf die nachfolgende Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements im Normalzustand,

2 das Überspannungsschutzelement gemäß 1 mit elektrisch abgetrenntem Überspannungsableiter,

3 eine Explosionsdarstellung des Überspannungsschutzelements gemäß 1,

4 eine vergrößerte Darstellung des Überspannungsableiters, und

5 das Überspannungsschutzelement gemäß 1 mit separatem Außengehäuse.

Die Figuren zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Überspannungsschutzelement 1 mit einem Gehäuse 2, wobei in dem Gehäuse 2 ein gasgefüllter Überspannungsableiter 3 als überspannungsbegrenzendes Bauelement angeordnet ist. Das als Schutzstecker ausgebildete Überspannungsschutzelement 1 weist zwei als Messerkontakte ausgebildete Anschlusskontakte 4, 5 auf, die zum Anschluss des Überspannungsschutzelements an den zu schützenden Strompfad in korrespondierende Steckerbuchsen eines hier nicht dargestellten Geräteunterteils einsteckbar sind.

Wie insbesondere aus der Explosionsdarstellung gemäß 2 ersichtlich ist, weist das Überspannungschutzelement 1 ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement 6 und ein verschiebbar im Gehäuse 2 angeordnetes isolierendes Trennelement 7 auf, der als eine Art Trennschieber ausgebildet ist. In zwei am Gehäuse 2 ausgebildeten Führungen 8 ist jeweils ein Federelement angeordnet, durch die das isolierende Trennelement 7 aus einer ersten Position (1) in eine zweite Position (2) verschoben werden kann. Durch die Federelemente wird das Trennelement 7 somit mit einer Kraft beaufschlagt, die das Trennelement 7 parallel zur Seitenfläche des Gehäuses 2 – bei der Ausrichtung gemäß 1 – von rechts nach links aus der ersten Position in die zweite Position verschiebt, wenn das Trennelement 7 nicht in der ersten Position gehalten wird.

Aus der Explosionsdarstellung gemäß 1 ist darüber hinaus erkennbar, dass der erste Anschlusskontakt 4 über ein erstes Anschlusselement 18 elektrisch leitend mit der – in 3 hinteren – ersten Elektrode 9 des Überspannungsableiters 3 verbunden ist. Dabei ist das Anschlusselement 18 gemäß 4 einstückig mit der ersten Elektrode 9 des Überspannungsableiters 3 ausgebildet. Das andere, dem Überspannungsableiter 3 abgewandte Ende des Anschlusselements 18 ist mit dem ersten Anschlusskontakt 4 verlötet oder verschweißt.

Der zweite Anschlusskontakt 5 ist mit dem ersten Ende 10 des elektrisch leitfähigen Verbindungselement 6 dauerhaft elektrisch leitend verbunden, nämlich insbesondere verlötet oder verschweißt. Darüber hinaus ist gemäß 1 das zweite Ende 11 des elektrisch leitfähigen Verbindungselements 6 im Normalzustand des Überspannungsschutzelements 1 über eine Lötstelle 12 als thermisch auftrennende Verbindung mit der zweiten Elektrode 13 des Überspannungsableiters 3 elektrisch leitend verbunden. Durch die im Normalzustand des Überspannungsschutzelements 1 vorhandene Lötverbindung 12 wird das isolierende Trennelement 7 entgegen der Kraft der Federelemente in seiner ersten Position gehalten.

Kommt es zu einer unzulässigen Erwärmung des Überspannungsableiters 3, so führt dies zu einem Erweichen der Lötverbindung 12, was dann dazu führt, dass das isolierende Trennelement 7 aufgrund der Federkraft der Federelemente in seine – in 2 dargestellte – zweite Position bewegt wird. In der zweiten Position des Trennelements 7 befindet sich das Trennelement 7 zwischen dem zweiten Ende 11 des leitfähigen Verbindungselements 6 und der zweiten Elektrode 13 des Überspannungsableiters 3, so dass das Überspannungsschutzelement 1 elektrisch abgetrennt ist, da die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem zweiten Anschlusskontakt 5 und der zweiten Elektrode 13 des Überspannungsableiters 3 unterbrochen ist. Ein beim Öffnen der Trennstelle eventuell entstehender Lichtbogen wird dabei zuverlässig durch das in die Trennstelle einfahrende isolierende Trennelement 7 gelöscht.

Wie aus den 1 bis 3 ersichtlich ist, weist das isolierende Trennelement 7 eine vordere Stirnseite 14 auf, an die sich eine Öffnung 15 anschließt. Außerdem weist das isolierende Trennelement 7 einen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Trennelements 7 verlaufenden Abtrennabschnitt 16 und einen parallel zur Bewegungsrichtung des Trennelements 7 verlaufenden Isolationsabschnitt 17 auf. Die Öffnung 15 wird somit auf der einen Seite von der Stirnseite 14 und auf der anderen Seite von dem Abtrennabschnitt 16 begrenzt. Im Normalzustand des Überspannungsschutzelements 1 ist das zweite Ende 11 des elektrisch leitfähigen Verbindungselements 6 durch die Öffnung 15 im Trennelement 7 mit der Lötverbindung 12 verbunden.

Bei dem in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements 1 ist die Lötverbindung 12 nicht unmittelbar zwischen dem zweiten Ende 11 des Verbindungselements 6 und der zweiten Elektrode 13 des gasgefüllten Überspannungsableiters 3 sondern zwischen dem zweiten Ende 11 des Verbindungslements 6 und dem Verbindungsbereich 20 eines zweiten Anschlusselements 19 vorgesehen. Das zweite Anschlusselement 19 ist dabei, wie insbesondere aus den 3 und 4 ersichtlich ist, mit der zweiten Elektrode 13 des gasgefüllten Überspannungsableiters 3 elektrisch leitend verbunden, nämlich verlötet oder verschweißt. Außerdem weist das zweite Anschlusselement 19 einen von der Oberfläche des Überspannungsableiters 3 bzw. von der Elektrode 13 beabstandeten Verbindungsbereich 20 auf, der im Normalzustand des Überspannungsschutzelements 1 innerhalb der Öffnung 15 im isolierenden Trennelement 7 angeordnet ist.

Durch den in Richtung des zweiten Endes 11 des Verbindungselements 6 vorstehenden Verbindungsbereich 20 kann das zweite Ende 11 des Verbindungselements 6 über die Lötverbindung 12 mit dem Anschlusselement 19 und damit auch mit der zweiten Elektrode 13 des Überspannungsableiters 3 elektrisch leitend verbunden sein, ohne dass das Verbindungselement 6 wesentlich aus seiner Ruhelage ausgelenkt sein muss. Das Verbindungselement 6 muss daher keine besonderen Federeigenschaften aufweisen. Der Querschnitt des leitfähigen Verbindungselements 6 kann so gewählt werden, dass auch relativ hohe Impulsströme über das Verbindungselement 6 abgeleitet werden können. Gleichwohl ist es vorteilhaft, wenn das Verbindungselement 6 federnd ausgebildet ist, so dass es während des Abtrennvorgangs etwas von dem Verbindungsbereich 20 des Anschlusselements 19 abhebt bzw. durch das sich in seine zweite Position bewegende isolierende Trennelement 6 von dem Verbindungsbereich 20 weggedrückt wird.

Bei Erweichen der Lötverbindung 12 aufgrund einer zu hohen Temperatur des Überspannungsableiters 3 erfolgt die Auftrennung der Verbindung zwischen dem zweiten Ende 11 des Verbindungselements 6 und dem Verbindungsbereich 20 des zweiten Anschlusselements 19 somit primär dadurch, dass sich das isolierende Trennelement 7 zwischen das zweite Ende 11 des Verbindungselements 6 und den Verbindungsbereich 20 schiebt und nicht dadurch, dass das zweite Ende 11 des Verbindungselements 6 von dem Verbindungsbereich 20 wegfedert. Das Verbindungselement 6 ist dabei jedoch ausreichend federnd ausgebildet, so dass sein zweites Ende 11 soweit von dem Verbindungsbereich 20 wegbewegt werden kann, dass die Bewegung des Trennelements 7 aus seiner ersten Position in seine zweite Position nicht behindert wird, d. h. das Trennelement 7 wird nicht zwischen dem zweiten Ende 12 des Verbindungselements 6 und dem Verbindungsbereich 20 eingeklemmt.

Aus 4 ist erkennbar, dass der gasgefüllte Überspannungsableiter 3 scheibenförmig ausgebildet ist, so dass das Überspannungsschutzelements 1 bei der dargestellten Anordnung des Überspannungsableiters 3 im Gehäuse 2 – Erstreckung des Überspannungsableiters 3 von der ersten Elektrode 9 zur zweiten Elektrode 13 senkrecht zur Längserstreckung L des Überspannungsschutzelements 1 – eine sehr geringe Baubreite aufweist. Darüber hinaus ist erkennbar, dass das einstückig mit der ersten Elektrode 9 ausgebildete erste Anschlusselement 18 einen ersten Abschnitt aufweist, der parallel zur Elektrode 9 verläuft. An den ersten Abschnitt schließt sich ein zweiter Abschnitt an, der senkrecht abgebogen ist, so dass der zweite Abschnitt – wie aus 3 erkennbar – einfach mit dem ersten Anschlusskontakt 4 verlötet oder verschweißt werden kann.

Zur optischen Anzeige des Zustandes des Überspannungsschutzelements 1 weist das isolierende Trennelement 7 zwei nebeneinander angeordnete Markierungen 21, 22 in unterschiedlichen Farben, beispielsweise Grün und Rot auf, die als optische Zustandsanzeige für das Überspannungsschutzelement 1 dienen. Hierzu ist in dem in 5 dargestellten haubenartigen Außengehäuse 23 des Überspannungsschutzelements 1, das mit dem Gehäuse 2 verrastbar ist, eine Sichtöffnung 24 ausgebildet, die derart bemessen ist, dass je nach Position des isolierenden Trennelements 7 nur die eine oder die andere farbige Markierung 21, 22 durch die Sichtöffnung 24 von außen sichtbar ist. Die erste, grüne Markierung 21 ist dabei in der ersten Position des Trennelements 7 durch die Sichtöffnung 24 sichtbar, während die zweite, rote Markierung 22 in der zweiten Position des isolierenden Trennelements 7 unter der Sichtöffnung 24 angeordnet ist.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • DE 4241311 C2 [0002]
  • DE 69503743 T2 [0003]