-
ERFINDUNGSGEBIET
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft das allgemeine technische Gebiet
von Einrichtungen zum Schützen
elektrischer Anlagen oder Apparate, wie elektrischer Geräte, Schaltkreise
oder Verteilungsnetzwerke, vor Störungen, möglicherweise vorübergehenden
Störungen,
in ihrer Stromversorgung.
-
Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung eine Einrichtung zum Schützen elektrischer
Apparate vor Spannungsstörungen,
wie beispielsweise elektrischen Überspannungen,
insbesondere aufgrund von Blitzeinschlägen.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schützen elektrischer
Apparate vor elektrischen Überspannungen,
wobei die Einrichtung Folgendes umfasst:
- – eine Schutzeinheit,
die mindestens einen ersten und einen zweiten Pol aufweist, wobei
die Pole über
ein Verbindungsmittel elektrisch mit den Apparaten verbunden sind;
- – funktionelles
Koppelmittel zum Koppeln der Schutzeinheit mit dem Verbindungsmittel;
und
- – thermisches
Trennschaltermittel, das mit der Einheit funktionell verbunden ist,
um die elektrische Verbindung zwischen der Einheit und den Apparaten
zu trennen, wenn die Temperatur der Einheit einen vorbestimmten
kritischen Wert erreicht.
-
STAND DER
TECHNIK
-
Einrichtungen
zum Schützen
elektrischer Apparate vor elektrischen Überspannungen sind bekannt
und finden allgemeine Anwendung.
-
Solche
Einrichtungen, die manchmal auch „Überspannungsableiter" oder „Überspannungsunterdrücker" genannt werden,
ermöglichen
es blitzbedingten Strömen,
in die Erde abzufließen,
und begrenzen die hervorgerufenen Überspannungen auf einen Spitzenwert,
so dass sie Grenzen nicht überschreiten,
die mit den stromabwärts
der Schutzeinrichtungen angeschlossenen Apparaten kompatibel sind.
-
Bekannte Überspannungsableiter
können sich
je nach Art des verwendeten aktiven Schutzelements auf verschiedene
Technologien stützen.
-
Insbesondere
sind Überspannungsableiter bekannt,
die eine Funkenstrecke verwenden, d.h. in denen das aktive Schutzelement
eine Einrichtung verwendet, die zwei gegenüberliegende Elektroden aufweist,
zwischen denen ein Bogen gebildet wird und dadurch ein Kurzschluss
zustande kommt, sobald eine Überspannung
ein vorbestimmtes kritisches Niveau erreicht.
-
Solche
Funkenstrecken-Überspannungsableiter
unterliegen zwei Hauptarten von ihre Lebensdauer beendendem Versagen.
-
Bei
einer ersten die Lebensdauer beendenden Situation, die im Allgemeinen
dann vorliegt, wenn der Überspannungsableiter
an eine der zu schützenden
Phasen und an Masse angeschlossen ist, kann die Funkenstrecke Kurzschlussströmen sehr
hoher Größe (mehrere
Hunderte oder Tausende Ampere) ausgesetzt sein, die zu ihrer Zerstörung führen können. Um
vor einem solchen Ereignis zu schützen, verfügt der Überspannungsableiter über ein
in ihm integriertes oder mit ihm verbundenes Schaltglied (in der
Art einer Sicherung oder eines Überlastschalters),
das, wenn es in Aktion tritt, den Kurzschlussstrom unterbricht und
somit die Unversehrtheit der Einrichtung aufrechterhält.
-
In
einer zweiten die Lebensdauer beendenden Situation, die insbesondere
dann angetroffen wird, wenn der Überspannungsableiter
zwischen der neutralen Leitung und Masse geschaltet ist, kann der Überspannungsableiter
relativ niedrigen Kurzschlussströmen
unterliegen (d.h. in einem Größenbereich
von einigen Ampere bis zu 200 Ampere), die zu seiner Zerstörung führen können. Eine
solche Situation kann zum Beispiel auftreten, wenn ein Blitzeinschlag
die Bildung eines Bogens in der Funkenstrecke verursacht, wobei
dies von einer Störung
im Stromversorgungsnetz (Verlust einer Phase, Netzwerkungleichgewicht)
gefolgt oder begleitet wird, was dazu führt, dass ein Kurzschlussstrom
auf kontinuierlicher Basis eingerichtet wird, der auch wenn er gering
ist, zerstörerisch
wirkt, da er schließlich
zur Erhitzung der Funkenstrecke führt.
-
Um
für die
mit dieser zweiten Situation verbundenen Sicherheitsprobleme Abhilfe
zu schaffen, ist es bekannt, Überspannungsableiter
und insbesondere Funkenstrecken-Überspannungsableiter, die
für den
Schutz der neutralen Leitung bestimmt sind, mit einem thermischen
Trennschaltersystem zu versehen.
-
Solche
mit einem thermischen Trennschaltersystem versehene Funkenstrecken-Überspannungsableiter
haben im Allgemeinen die Form einer aus dielektrischem Material
bestehenden Baugruppe mit einer darin an einen Schaltkreis angelöteten Funkenstrecke,
wobei der Schaltkreis nicht nur den Trennschalter, sondern auch
ein Verbindungsmittel enthält,
mit dem der Anschluss des Überspannungsableiters
an die zu schützende
Anlage ermöglicht
wird. Der thermische Trennschalter selbst enthält ein Lötmittel, das bei Erreichen
einer vorbestimmten kritischen Temperatur in der Funkenstrecke schmilzt
und den Schaltkreis öffnet.
-
Obwohl
diese bekannten Einrichtungen im Allgemeinen zufrieden stellend
sind, haben sie doch eine Reihe von Nachteilen.
-
Der
erste Nachteil entsteht durch das Erfordernis, verschiedene Lötmaterialien
einerseits für
die Bereitstellung von Lötmaterial
in dem thermischen Trennschaltermittel und andererseits für das Bereitstellen
der anderen Lötverbindungen
zu verwenden. Wenn die kritische Sicherheitstemperatur erreicht
ist, sollte nur das Lötmaterial
in dem thermischen Trennschalter schmelzen, was bedeutet, dass der Schmelzpunkt
dieses Lötmaterials
niedriger sein muss als der Schmelzpunkt jedes anderen für Montagezwecke
in der Einrichtung verwendeten Lötmaterials.
-
Diese
Anforderung, bei der Herstellung zwei unterschiedliche Lötmaterialien
einzusetzen, führt
zu der nicht zu vernachlässigenden
Gefahr, dass die Lötmaterialien
verwechselt werden, was bei der Verwendung zu Sicherheitsproblemen
führen
kann. Zur Vermeidung solcher Probleme während der Herstellung sind
die Hersteller solcher bekannter Schutzeinrichtungen im Allgemeinen
zur Umsetzung von Überwachungs-
und Prüfverfahren
während
des Herstellungsprozesses gezwungen, die den Preis von Überspannungsableitern
erhöhen,
aber das Risiko, dass der Trennschalter unter Verwendung von Montagelötmittel
statt des Speziallötmittels
für den
Trennschalter gefertigt wird, nicht vollkommen ausschließen.
-
Des
Weiteren machen es die Konstruktion und die Herstellung dieser bekannten Überspannungsableiter
sehr schwierig oder sogar unmöglich, einen Überspannungsableiter,
im Fall, dass seine Funkenstrecke das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat,
zu reparieren.
-
Das
kann dazu führen,
dass Einrichtungen weggeworfen werden, in denen nur das aktive Element
zerstört
ist.
-
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Die
der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe ist es folglich, eine Abhilfe
für die
verschiedenen oben genannten Nachteile des Stands der Technik zu schaffen
und eine neuartige Einrichtung zum Schützen elektrischer Apparate
vor elektrischen Überspannungen,
die in Aufbau und Herstellung besonders einfach und kostengünstig ist,
vorzuschlagen.
-
Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Einrichtung
zum Versehen elektrischer Apparate mit Schutz vor elektrischen Überspannungen
vorzuschlagen, wobei die Einrichtung sehr einfach und schnell repariert
werden kann.
-
Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Einrichtung
zum Versehen elektrischer Apparate mit Schutz vor elektrischen Überspannungen
vorzuschlagen, wobei die Einrichtung besonders schnell montiert
werden kann.
-
Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Einrichtung
zum Versehen elektrischer Apparate mit Schutz vor elektrischen Überspannungen
vorzuschlagen, wobei die Einrichtung von besonders kompakten Aufbau
ist.
-
Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Einrichtung
zum Versehen elektrischer Apparate mit Schutz vor elektrischen Überspannungen
vorzuschlagen, wobei die Einrichtung im Gebrauch ein verbessertes
Sicherheitsniveau darstellt.
-
Diese
der Erfindung zugewiesenen Aufgaben werden mit Hilfe einer Einrichtung
zum Schützen elektrischer
Apparate vor elektrischen Überspannungen
erzielt, wobei die Einrichtung Folgendes umfasst:
- – eine Schutzeinheit,
die mindestens einen ersten und einen zweiten Pol aufweist, wobei
die Pole über
ein Verbindungsmittel elektrisch mit den Apparaten verbunden sind;
- – funktionelles
Koppelmittel zum Koppeln der Schutzeinheit mit dem Verbindungsmittel;
und
- – thermisches
Trennschaltermittel, das mit der Einheit funktionell verbunden ist,
um die elektrische Verbindung zwischen der Einheit und den Apparaten
zu trennen, wenn die Temperatur der Einheit einen vorbestimmten
kritischen Wert erreicht;
wobei die Einrichtung dadurch
gekennzeichnet ist, dass das Koppelmittel dafür ausgelegt ist, auf die Schutzeinheit
eine Klemmkraft dergestalt auszuüben,
dass eine elektrische Verbindung zwischen den Polen und dem Verbindungsmittel
sichergestellt wird.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Andere
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden eingehender beim Lesen
der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die angefügte Zeichnung
ersichtlich, die als nichteinschränkende Veranschaulichung gegeben
wird und in der:
-
1 eine
schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung ist;
-
2 eine
schematische Querschnittansicht ist, die eine Montageoperation an
der in 1 gezeigten Einrichtung zeigt; und
-
3 eine
schematische Teilansicht im Längsschnitt
ist, die das Prinzip des an der in 1 und 2 angebrachten
thermischen Trennschalters zeigt.
-
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
-
1 zeigt
eine Einrichtung 1 zum Schützen elektrischer
Apparate vor elektrischen Überspannungen,
insbesondere vorübergehenden Überspannungen.
-
Der
Begriff „elektrische
Apparate" soll sich hierin
auf alle Arten von Geräten,
Instrumenten, Anlagen, Netzwerken, elektrischen Schaltkreisen oder Telekommunikationsschaltkreisen
beziehen, die hinsichtlich Spannung Unsicherheiten in der elektrischen
Stromversorgung unterliegen können,
insbesondere infolge Blitzeinschlags.
-
Die
Einrichtung 1 gemäß der Erfindung
zum Schützen
vor Überspannungen
stellt daher vorteilhafterweise einen Überspannungsableiter dar.
-
Gemäß der Erfindung
umfasst die Einrichtung 1 eine Ableiterzelle oder eine
Schutzeinheit 2.
-
Auf
herkömmliche
Weise umfasst die Schutzeinheit 2 mindestens einen ersten
Pol 2A und einen zweiten Pol 2B, wobei die Pole über ein
Verbindungsmittel 3 elektrisch mit den zu schützenden
Apparaten verbunden sind (nicht gezeigt).
-
Die
Schutzeinheit 2 umfasst mindestens ein nichtlineares Element,
beispielsweise einen Varistor, eine Zenerdiode oder eine Funkenstrecke
(beispielsweise mit Luft oder einem Gas). Die Erfindung ist nicht
auf eine bestimmte Komponentenart beschränkt.
-
Nachstehend
wird besonders auf eine Schutzeinheit 2 Bezug genommen,
die eine Funkenstrecke 2C umfasst und insbesondere eine
Funkenstrecke 2C, die besonders zum Schützen der neutralen Leitung
ausgelegt ist, d.h. zum Verbinden zwischen der neutralen Leitung
und Masse.
-
Eine
solche Funkenstrecke 2C ist vorzugsweise in Form einer
einzigen zylindrischen Baugruppe ausgebildet, die zwei parallele
ebene Flächen 20A, 20B aufweist,
die jeweils den ersten und den zweiten Pol 2A, 2B unterstützen, wobei
sich zwischen den ebenen Flächen
ein seitliches Gehäuse erstreckt.
-
Das
Verbindungsmittel 3 wird durch Verbinderelemente gebildet,
die es der durch die Funkenstrecke 2C gebildeten Ableiterzelle 2 ermöglicht, elektrisch
an die zu schützende
Anlage angeschlossen zu werden.
-
Gemäß der Erfindung
enthält
die Schutzeinrichtung 1 auch ein thermisches Trennschaltermittel 4,
das funktionell mit der Einheit 2 verbunden ist, um die
elektrische Verbindung zwischen der Einheit 2 und den zu
schützenden
Apparaten zu unterbrechen, wenn die Temperatur der Einheit 2 einen
vorbestimmten kritischen Wert erreicht, oberhalb dessen von der Schutzeinheit 2 abgegebene
Wärme die
Gefahr darstellt, die umgebenden Elemente zu beschädigen oder
in Brand zu setzen.
-
Das
thermische Trennschaltermittel 4 ist somit bezüglich der
Schutzeinheit 2 so angeordnet, dass es gegenüber der
von ihr abgegebenen Wärme empfindlich
ist, so dass es im Fall einer Überhitzung in
der Lage ist, auszulösen
und den Stromfluss zu unterbrechen.
-
Die
Einrichtung 1 enthält
auch ein funktionelles Koppelmittel zum Koppeln der Schutzeinheit 2 mit dem
Verbindungsmittel 3. Das funktionelle Koppelmittel 5 dient
dem Bereitstellen einer elektrischen Verbindung zwischen jedem der
Pole 2A und 2B und dem Verbindungsmittel 3,
wobei das Mittel 3 zum Einstecken in die elektrische Anlage
ausgelegt ist, z.B. zwischen neutraler Leitung und Masse.
-
Alle
der oben erwähnten
Elemente, d.h. die Schutzeinheit 2, das Verbindungsmittel,
das thermische Trennschaltermittel 4 und das funktionelle
Koppelmittel 5 werden vorzugsweise in einer Baugruppe 1A montiert
(in 1 gezeigt), die aus Isoliermaterial besteht, um
eine einheitliche Unterbaugruppe zu bilden.
-
Vorzugsweise
dient das funktionelle Koppelmittel 5 nicht nur zum Bereitstellen
der thermischen Verbindung zwischen der Einheit 2 und dem
Verbindungsmittel 3, sondern auch dazu, die Einheit 2 in
der Baugruppe 1A in Position zu halten.
-
Gemäß einem
wichtigen Merkmal der Erfindung ist das Koppelmittel 3 dazu
ausgelegt, eine Klemmkraft auf die Schutzeinheit 2 auszuüben, so dass
eine elektrische Verbindung zwischen den Polen 2A und 2B und
dem Verbindungsmittel 3 sichergestellt wird.
-
Im
Gegensatz zu Einrichtungen aus dem Stand der Technik, die zum Koppeln
der Schutzeinheit 2 mit dem Verbindungsmittel 3 Lötmittel
einsetzen, erreicht die Einrichtung 1 gemäß der Erfindung dieses
Koppeln also einzig durch das Ausüben einer geeigneten Klemmkraft
auf die Schutzeinheit 2, ohne den Einsatz von Lötmitteln.
-
Auf
diese Weise entspricht das einzige Lötmittel, das in der Einrichtung 1 vorliegen
kann, dem thermischen Trennschaltermittel. Die Gegenwart von Lötmittel
einer einzigen Sorte ermöglicht
also, jedwedes Risiko der Verwechslung während des Herstellungsprozesses
zu begrenzen, wodurch sichergestellt wird, dass die erfindungsgemäße Einrichtung von
guter Qualität
ist, und dies auf kostengünstigere Weise
geschieht.
-
Das
allgemeine Prinzip der Erfindung stützt sich also darauf, eine
gelötete
Verbindung durch eine „kalte" Montage zu ersetzen,
welche durch Realisieren einer Klemmkraft, die vorzugsweise direkt
auf die Einheit 2 ausgeübt
wird, erzielt wird.
-
Das
Koppelmittel 5 ist somit so ausgelegt, dass es eine Kneif-
oder Klemmspannung auf die Schutzeinheit 2 selbst ausübt, wobei
dieses Klemmen dazu dient, die Schutzeinheit 2 in elektrischen Kontakt
mit dem Verbindungsmittel 3 zu bringen. Vorteilhafterweise
ermöglicht
dieses Klemmen auch, dass die Schutzeinheit 2 in Bezug
auf das Verbindungsmittel 3 und die Baugruppe 1A in
Position gehalten wird.
-
Folglich
und vorteilhafterweise führt
das Koppelmittel 5 durch seine Klemmwirkung gleichzeitig
sowohl eine elektrische Verbindungsfunktion zwischen den Polen 2A, 2B und
dem Verbindungsmittel 3, als auch eine Funktion des in
Position Haltens (Immobilisation) an der Schutzeinheit in der Baugruppe 1A aus.
-
Das
Koppelmittel 5 ist vorzugsweise auch so ausgelegt, dass
es der Schutzgruppe 2 das lösbare Koppeln mit dem Verbindungsmittel 3 ermöglicht.
Anders ausgedrückt
ermöglicht
es das Koppelmittel 5 einem Benutzer, die Schutzeinheit 2 und
das Verbindungsmittel 3 nach Belieben und auf einfache
und schnelle Weise miteinander zu verbinden und voneinander zu trennen.
-
Eine
solche technische Disposition vereinfacht die Reparatur einer Einrichtung 1 im
Fall des Versagens der Schutzeinheit 2 selbst, da es durch die
Erfindung möglich
ist, die Schutzeinheit 2 im Wesentlichen sofort und ohne
dass Spezialwerkzeuge (beispielsweise Lötmetall oder Entlötgeflecht)
benötigt
werden, zu ersetzen.
-
Vorzugsweise
umfasst das Koppelmittel 5 ein erstes Halteglied 5A,
das so angeordnet ist, dass es an dem ersten Pol 2A anliegt,
und ein zweites Halteglied 5B, das so angeordnet ist, dass
es am zweiten Pol 2B anliegt, wobei die Glieder 5A, 5B zusammenwirken,
um Kompression auf die Schutzeinheit 2 auszuüben, vorzugsweise
entlang der Achse X-X', die
durch die Pole 2A, 2B verläuft.
-
In
der in den Figuren gezeigten Ausführungsform wirken das erste
und das zweite Halteglied 5A, 5B zusammen, um
Kräfte
gleicher Größen, aber
entgegengesetzter Richtungen auf die jeweiligen die Pole 2A, 2B tragenden
Flächen 20A, 20B der
Funkenstrecke 2C auszuüben,
so dass die Funkenstrecke in Position und in elektrischem Kontakt
mit dem Verbindungsmittel 3 gehalten wird.
-
Die
Halteglieder 5A, 5B üben somit entlang der Achse
X-X' ein Kneifen
auf die Einheit 2 aus, wobei das Kneifen gleichzeitig zum
Bereitstellen einer elektrischen Verbindung und eines mechanischen Haltens
dient.
-
Vorteilhafterweise
umfassen die Verbindungsmittel 3 erstens einen ersten Verbinder 3A,
der elektrisch mit dem ersten Halteglied 5A, das zumindest
teilweise aus einem ersten elektrisch leitenden Material besteht,
verbunden ist, und zweitens einen zweiten Verbinder 3B,
der elektrisch mit dem zweiten Halteglied 5B, das zumindest
teilweise aus einem zweiten elektrisch leitenden Material besteht.
-
Vorzugsweise
sind das zweite Halteglied 5B und der zweite Verbinder 3B als
ein einziges Teil 50B gebildet, wie in 1 bis 3 gezeigt.
-
Es
ist auch vorstellbar, dass das erste Halteglied 5A und
der erste Verbinder 3A durch ein einziges Teil gebildet
werden.
-
Vorteilhafterweise
ist das thermische Trennschaltermittel 4 mit dem ersten
Verbinder 3B und/oder mit dem zweiten Halteglied 5B thermisch, und
insbesondere leitend, verbunden. Mit anderen Worten dient der zweite
Verbinder 3B und/oder das zweite Halteglied 5B dazu,
Temperaturinformationen von der Einheit 2 an das thermische
Trennschaltermittel 4 zu leiten.
-
Vorteilhafterweise
unterscheidet sich das erste Halteglied 5A funktionell
und strukturell von dem zweiten Halteglied 5B.
-
Insbesondere
ist das erste Halteglied 5A spezifisch dafür bestimmt,
eine positive Klemmwirkung auf die Einheit 2 auszuüben, während das
zweite Halteglied 5B spezifisch dafür bestimmt ist, die Übertragung
etwaiger Wärme,
die von der Einheit 2 erzeugt werden könnte, an den thermischen Trennschalter 4 zu
optimieren.
-
Vorzugsweise
umfasst das erste Halteglied 5A also ein klammerartiges
Drückerteil 50A in
Form eines elastischen Gliedes mit Deformierungsfähigkeit,
das bei Spannung dazu dient, eine druckausübende Reaktionskraft zu erzeugen.
-
Vorzugsweise
hat das Drückerteil 50A die Form
eines Federblatts von U-förmigem
Querschnitt, wobei einer der Schenkel 6 der U-Form an dem
ersten Verbinder 3A anliegt, während der andere Schenkel 7 an
dem ersten Pol 2A anliegt, wobei beide Schenkel durch einen
Steg 51 verbunden sind.
-
Das
erste zur Herstellung des Drückerteils 50A verwendete
Material wird vorteilhafterweise so ausgewählt, dass es gute elastische
Eigenschaften bereitstellt. Beispielsweise könnte dieses erste Material
auf einer Kupferlegierung basieren.
-
Das
zweite Halteglied 5B umfasst vorzugsweise ein Wärme übertragungsteil 50B zur
Kommunikation durch Leitung der von der Schutzeinheit 2 abgegebenen
Wärme an
das thermische Trennschaltermittel 4.
-
Vorteilhafterweise
bildet das Wärmeübertragungsteil 50B auch
ein Anstoßteil
für die
Einheit 2, d.h. die Einheit wird von dem Drückerteil 50A in Längsrichtung
entlang der Achse X-X' gegen
das Anstoßteil 50B gedrückt, wobei
das Anstoßteil
vorzugsweise von starrer Beschaffenheit ist.
-
Vorteilhafterweise
ist das Anstoßteil 50B so geformt,
dass die Kontaktfläche
zwischen der Schutzeinheit 2 und dem Anstoßteil 50B unter
den Größenbeschränkungen
für die
Ausbildung der Einrichtung 1 eine möglichst große Fläche darstellt, so dass die Wärmeübertragung
durch Leiten zwischen der Einheit 2 und dem Anstoßteil 50B optimiert
wird.
-
Zu
diesem Zweck kann das Anstoßteil 50B vorteilhafterweise
eine ebene Anlagefläche 8 darstellen,
deren Ausmaße
ausreichen, um die Fläche 20B der
Einheit 2, die den zweiten Pol 2B trägt, vollkommen
zu bedecken und dadurch eine ebene Anlagefläche wie in 1 und 2 gezeigt
bereitzustellen.
-
Um
die oben erwähnte
Wärmeübertragung zu
optimieren, wird das zweite Material, das zur Bildung des Anstoßteils 50B verwendet
wird, so ausgewählt,
dass es hervorragende Wärmeleitfähigkeit
bietet. Beispielsweise könnte
dieses zweite Material im Wesentlichen reines Kupfer sein.
-
Vorteilhafterweise
enthält
das Verbindungsmittel 3 auch einen dritten Verbinder 3C,
wobei der erste und dritte Verbinder 3B so ausgelegt sind,
dass sie elektrisch mit den zu schützenden Apparaten verbunden
werden.
-
Vorteilhafterweise
ist das thermische Trennschaltermittel 4 so ausgelegt,
dass es von einer geschlossenen Konfiguration (in den Figuren gezeigt), in
der es elektrischen Kontakt zwischen dem zweiten und dritten Verbinder 3B, 3C bereitstellt,
zu einer offenen Konfiguration, in der der Kontakt zwischen dem zweiten
und dem dritten Verbinder 3B, 3C unterbrochen
wird, übergehen
kann.
-
Vorzugsweise
enthält
das thermische Trennschaltermittel 4 einen Gleiter 4A,
der vorzugsweise von starrer Beschaffenheit ist und so montiert
wird, dass er in einer axialen Richtung zwischen einer ersten oder
Rückschlagposition,
die dem Unterbrechen der elektrischen Verbindung zwischen der Einheit 2 und
den zu schützenden
Apparaten entspricht, und einer zweiten Position, in der der Gleiter 4A einen elektrischen
Kontakt zwischen dem zweiten und dritten Verbinder 3B, 3C herstellt,
elastisch gleiten kann, wobei der Gleiter durch Schmelzmittel 4B in
Lötmittelart
in der zweiten Position festgehalten wird.
-
Wie
schematisch in 3 gezeigt, ist der Gleiter 4A vorzugsweise
so montiert, dass er unter Antrieb durch die Feder 9, d.h.
einer Kompressionsfeder, elastisch in einer Axialrichtung gleitet.
-
Vorzugsweise
weist der Gleiter 4A auch einen Nockenrand 4C auf,
um das Lötmittel 4B wegzukratzen,
wenn der Gleiter von seiner zweiten Position in seine erste Position
zurückkehrt,
um so Reste von flüssigem
Lötmittel
zu entfernen, die eine unerwünschte
Verbindung zwischen dem zweiten und dritten Verbinder 3B und 3C herstellen
könnten.
-
Das
thermische Trennschaltermittel 4 ermöglicht es also, dass der Kontakt
gleichzeitig an zwei Stellen geöffnet
wird, d.h. bezüglich
des zweiten Verbinders 3B und der zweiten Verbindung 3C.
Der Unterbrechungsabstand wird verstärkt, da er das Doppelte des
Abstands darstellt, den der Gleiter 4A von seiner zweiten
Position in seine erste Position zurücklegt. Diese technische Disposition
ist besonders vorteilhaft, wenn die Größenordnung des zu unterbrechenden
Stroms in einem hohen Bereich (z.B. bei einem Überspannungsleiter zum Schutz
der neutralen Leitung in dem Bereich von 100 Ampere (A) bis 200
A) liegt.
-
Dennoch
ist die Erfindung nicht auf das spezifische oben beschriebene thermische
Trennschaltermittel beschränkt.
Als Alternative könnte
das thermische Trennschaltermittel einen starren Gleiter ersetzen,
in dem ein System mit einem flexiblen leitenden Geflecht, oder indem
tatsächlich
nur ein Schmelzmittel verwendet wird. Es ist auch vorstellbar, thermische
Trennschaltermittel zu verwenden, die exakt die in den Figuren gezeigte
Form aufweisen, aber anstelle der Verwendung von Schmelzmitteln
zum Halten des Gleiters 4A in der zweiten Position einen
Bimetallstreifen einzusetzen, der so angeordnet ist, dass er abgelenkt
wird, wenn seine Temperatur einen bestimmten kritischen Wert erreicht, und durch
diese Ablenkung der Gleiter 4A freigegeben wird.
-
Es
folgt eine kurze Beschreibung der Herstellungsweise und Verwendung
der erfindungsgemäßen Einrichtung,
basierend auf der den 1 bis 3 entsprechenden
Ausführungsform.
-
Während der
Herstellung des Überspannungsableiters 1,
wird die Schutzeinheit 2, die in diesem Fall durch eine
Funkenstrecke 2 gebildet wird, unter Kraftanwendung zwischen
der Drückerklammer 50A und
das Anstoßteil 50B eingeführt. Während dieser
Einführungsstufe
drückt
die erste ebene Fläche 20A der
Funkenstrecke 2C den Schenkel 7 des Drückerteils
auf den anderen Schenkel 6 zu. Als Reaktion übt der Schenkel 7 eine
gegen die Fläche 20A gerichtete
Kraft auf, die in im Wesentlichen linearer oder pseudolinearer Art
und Weise ausgeübt wird,
wobei die ausgeübte
Kraft ausreicht, um eine geeignete elektrische Verbindung zwischen
der Funkenstrecke 2C und dem Drückerteil 50A sicherzustellen.
Während
der Einführungsstufe
kommt die zweite ebene Fläche
auf ebene Weise an der Anlagefläche 8 des
Anstoßteils 50B zu
liegen. Dieses Anliegen über
eine große
Fläche
dient dazu, dass die Wärmeübertragung
zwischen der Einheit 2 und dem Anstoßteil 50B verstärkt wird.
Am Ende der Einführungsstufe
wird die Funkenstrecke 2C also in Position geklemmt. Diese
Klemmwirkung führt
gleichzeitig dazu, dass die elektrische Verbindung zu der Funkenstrecke 2C hergestellt
wird, sie in Position gehalten und eine thermische Verbindung dazu
hergestellt wird.
-
Die
Baugruppe 1A wird dann geschlossen, um eine einzige Kartusche
zu bilden, die mit zwei aus dem zweiten und dritten Verbinder geformten
Anschlussstiften versehen ist. Diese Kartusche wird dann mit der
Elektroplatte der zu schützenden
Anlage verbunden, z.B. zwischen neutraler Leitung und einer Phase.
-
Falls
sich die Funkenstrecke 2C anormal aufheizt, wird diese
Wärme durch
Leiten über
das speziell für
diesen Zweck bereitgestellte Anstoßteil 50A zu dem Lötmittel übertragen.
Das Lötmittel 4B schmilzt und
gibt dadurch den Gleiter 4A frei, der unter Antrieb von
der Feder 9 in seine Rückschlagposition
zurückkehrt.
Der elektrische Kontakt zwischen der Anlage und der Funkenstrecke 2C wird
somit unterbrochen, wodurch auch die Erhitzung der Funkenstrecke
gestoppt und so jedes Risiko, in Brand zu geraten, verhindert wird.
-
Eine
nicht betriebsbereite Funkenstrecke 2C kann sehr einfach
durch eine neue Funkenstrecke ersetzt werden, da dies lediglich
das Öffnen
der Baugruppe 1A, das manuelle Entfernen der alten Funkenstrecke 2C und
das Einsetzen einer neuen Funkenstrecke zwischen dem Drückerteil 50A und
dem Anstoßteil 50B erfordert.
-
Die
Erfindung ermöglicht
somit, von einem modularen Überspannungsableiter
zu profitieren, der ohne Lötmittel
für die
Montage zu verwenden exzellente elektrische und thermische Verbindungen
zwischen seiner Schutzeinheit 2 und der übrigen Einrichtung 1 bereitstellt.
-
EIGNUNG FÜR INDUSTRIELLE
ANWENDUNGEN
-
Die
Erfindung findet industrielle Anwendung beim Aufbau, der Herstellung
und der Verwendung von überspannungsableiterartigen
Einrichtungen, um vor Überspannungen
zu schützen.