DE29519313U1

DE29519313U1 - Überspannungsableiter

Info

Publication number: DE29519313U1
Application number: DE29519313U
Authority: DE
Original assignee: Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Dehn SE and Co KG
Priority date: 1995-12-06
Filing date: 1995-12-06
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2005-12-07

Description

"Überspannungsableiter"

Die Erfindung geht aus von einem Überspannungsableiter mit einem Unterteil, das mit den Zu- und Ableitungen der zu schützenden Anlage oder des zu schützenden Gerätes elektrisch verbunden wird und erforderlichenfalls elektrische Bauelemente aufweist, sowie mit einem einen Varistor aufweisenden Steckteil, der durch eine mechanische Steckverbindung mit dem Unterteil lösbar und dabei elektrisch verbindbar ist, wobei am Steckteil eine thermische Auslösung für den Fall einer unzulässigen Erwärmung des Varistors vorgesehen ist (Oberbegriff des Anspruches 1). Ein solcher Überspannungsableiter ist aus DE-OS 40 00 717 bekannt. Der Unterteil besteht aus einem Grundabschnitt und zwei Seitenabschnitten, die miteinander etwa die Form eines ¹¹U" bilden. Diese Gestaltung des Grundteils ist bevorzugt auch bei der Erfindung vorgesehen. Innerhalb des im wesentlichen nach außen geschlossenen Steckteiles befindet sich in einem gesonderten Raum der Varistor und in einem weiteren gesonderten Raum sind die Schaltmittel vorgesehen. EJeide vorgenannten Räume sind durch eine Zwischenwand voneinander getrennt, wobei sich der Varistor im Abstand von dieser Zwischenwand befindet. Die beiden o.g. Räume erstrecken sich über einen Teil

der Länge des Steckteiles. Dieser hat einen weiteren Abschnitt oder Raum, der sich an den Raum anschließt, in dem der Varistor untergebracht ist. In diesem weiteren Raum befinden sich die Ableitung des Varistors und ferner, in entsprechendem Abstand vom Varistor, die thermische Auslösung. Die Anschlußkontakte des Varistors sind in dessen Längsrichtung aus dem Steckteil herausgeführt. Nachteilig ist bei dieser Anordnung, daß ein relativ großer Raum benötigt wird und daß sich die thermische Auslösung in einem Abstand vom Varistor befindet, so daß die vom Varistor entwickelte Wärme ungenügend und mit einer relativ großen Ungenauigkeit (Streuung) auf die thermische Auslösung übertragen wird.

Aus der DE-OS 42 41 311 ist ein auswechselbares Modul für einen Überspannungsableiter bekannt, dessen Aufbau etwa dem Oberbegriff des Anspruches 1 entspricht. Hierin sind an einem sich u. U. erwärmenden Funktionsbauteil in Form eines Varistors Anschlußelemente in Form von störanfälligen Kupferseilen vorgesehen, die zu Anschlußkontakten des Steckteiles geführt sind. Disse Anschlußkontakte befinden sich etwa in der Mitte der betreffenden schmalen Stirnseite des Steckteiles. Die zu den Anschlußkontakten führenden Kupferseile verlaufen bogenförmig. Die hiermit bei höheren Stoßströmen auftretenden mechanischen Stromkräfte sind erheblich und können zur Beschädigung oder sogar Zerstörung dieser Anschlüsse führen. Dieer Defektfall wird am Gerät nicht angezeigt. Die Schaltmittel, einschl. sie betätigenden Federn sind neben dem Varistor vorgesehen. Dies bedingt einen zusätzlichen Platzbedarf neben der gegenüberliegenden Seitenkante des Varistors. Somit wird die vom Varistor und den Schaltmitteln insgesamt benötigte Grundfläche relativ groß. Dies ist in manchen Einsatzfällen störend oder wegen Platzmangel nicht zu verwirklichen.

Demgegenüber besteht die Aufgaben- bzw. die Problemstellung der Erfindung darin, ausgehend von einem zweiteiligen Über-

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spannungsschutzableiter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 für eine möglichst direkte Übertragung der am Varistor im Schadensfall entstehenden unzulässigen Wärme auf die Thermoauslösung und zugleich für eine bauliche Vereinfachung und Verbesserung des Steckteiles zu sorgen.

Zur Lösung dieser Aufgaben- bzw. Problemstellung ist mit der Erfindung, ausgehend vom Oberbegriff des Anspruches 1, zunächst gemäß dessen Kennzeichen vorgesehen, daß der Steckteil mit einer Tragwand versehen ist, daß der Varistor an einer Seitenfläche der Tragwand und die thermische Auslösung sowie dazugehörige Schaltmittel an der anderen Seitenfläche der Tragwand angebracht sind, wobei die thermische Auslösung dem Varistor gegenüber liegt. Das Vorsehen nur eines einzigen Haltemittels, nämlich der Tragwand, für das Anbringen sowohl des Varistors als auch der thermischen Auslösung und der dazugehörigen Schaltmittel ergibt zunächst eine konstruktive und damit auch fertigungstechnische Vereinfachung. Es wird an Raum gespart, da die Bauteile raumsparend aneinandergefügt sind im Vergleich zum Gegenstand der vorstehend erläuterten OS-40 OO 717. Gegenüber dem Gegenstand von DE-OS 42 41 311 wird der Bedarf eines zusätzlichen Raumes an einer der schmalen Seitenkanten des Varistors vermieden und hierdurch die von dem Überspannungsableiter benötigte Grundfläche entsprechend klein gehalten. Zugleich wird mit der Erfindung der weitere Vorteil erreicht, daß beim sich Gegenüberliegen des Varistors und der thermischen Auslösung die vom Varistor erzeugte Wärme direkt durch die Tragwand hindurch an die auf der anderen Seite der Tragwand befindliche thermische Auslösung übertragen wird. Die thermische Auslösung kann also sehr rasch auf eine unzulässige Erwärmung des Varistors reagieren und im Fall einer unzulässigen Erwärmung auslösen. Diese Auslösung kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung sehr genau erfolgen, da im Gegensatz zum Gegen-

QQ stand von DE-OS 40 00 717 unkontrollierbare Wärmeverluste auf dem Wege der Wärme vom Varistor zur thermischen Auslösung praktisch nicht auftreten können.

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^ Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 2. Diese "wannenförmige" Ausbildung erlaubt die Unterbringung und zugleich Halterung eines Varistors innerhalb dieser Wanne. Hierzu wird auch auf die weiteren

c Ausführungen, insbesondere die Erläuterung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele und der zugehörigen Zeichnungen verwiesen.

Eine weitere, bevorzugte Ausführung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 6 und zwar insbesondere in Verbindung mit der vorstehend erläuterten wannenförmigen Ausbildung der Tragwand. Somit befindet sich die Tragwand wie ein "Schubkasten" innerhalb der Hülle. Hieraus ergibt sich die fertigungstechnische Erleichterung, daß zunächst die Tragwand

bzw. "Wanne" mit den erläuterten Bauteilen versehen wird. 15

Danach kann man die Hülle über diesen "Schubkasten" überschieben, wodurch sämtliche vorgenannten elektrischen Bauteile und Schaltmittel gegen Beschädigung oder Berührung geschützt sind.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen, sowie der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung von erfindungsgemäßen Ausführungsmöglichkeiten zu entnehmen. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1: schematisch eine Seitenansicht des aus

Steckteil und Unterteil zusammengesetzten Überspannungsabieiters,

Fig. 2: in der Fig. 2 zeigen die Zeichnungen a-e in 30

perspektivischer Ansicht und die Zeichnungen

f und g Einzelheiten der Erfindung, nämlich:

a eine Hülle

b Steckteil in einer Seitenansicht
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c Steckteil in der anderen Seitenansicht

&Igr; d den Unterteil, z.T. aufgeschnitten

e eine im Unterteil unterbringbare

Fernanzeige

f + g weitere Ausführungsmöglichkeiten der
Erfindung

Fig. 3: einen Schnitt durch den Steckteil gemäß der
Linie HI-III in Fig. 2c

Fig. 4: einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV durch

Fig. 2c

Fig. 5, 6: Überspannungsableiter in einer Ansicht gemäß

Fig. 1, wobei verschiedene Schaltungsmöglichkeiten prinzipiell mit dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines solchen Überspannungsableiters mit dem Steckteil 1 und dem Unterteil 2. Das Unterteil 2 besteht aus einem unteren Abschnitt 3 und zwei sich daran im rechten Winkel anschließenden Seitenteilen 4, die zusammen in dieser Ansicht etwa ein "U" bilden. Das Steckteil 1 kann in der Pfeilrichtung 5 in das Unterteil eingesteckt bzw. aus diesem herausgezogen werden. Der Aufbau des Steckteiles ist im einzelnen den Fig. 2a, b und c, sowie Fig. 3 und 4 zu entnehmen. Unter Bezugnahme auf diese Figuren wird der Aufbau des Steckteiles einschließlich mehrerer Ausführungsmöglichkeiten, nachstehend erläutert:

Das Steckteil besitzt eine Tragwand 6 (siehe insbesondere

QQ Fig. 3 und 4). An der einen in Fig. 2b sichtbaren Fläche 6' (siehe auch Fig. 3, 4) ist ein Varistor 7 befestigt. An der anderen in Fig. 2c sichtbaren Fläche 6" (siehe ebenfalls Fig. 3 und 4) ist die Thermoauslösung 8, einschließlich der zugehörigen, allgemein mit 9 bezifferten Schaltmittel angebracht. Das Prinzip solcher Schaltmittel ist dem DE-GM 93 05 796 zu entnehmen, auf dessen Offenbarungsinhalt hiermit Bezug genommen wird. Insbesondere die Fig. 3 und 4 zeigen,

daß die Thermoauslösung , dabei ist insbesondere an eine eutektische Auslösung mit einer entsprechenden Lötmasse gedacht, und der Varistor 7 sich nur durch die Tragwand 6 getrennt einander gegenüberliegen. Die Position der Thermoauslösung liegt also im Bereich des Varistors 7 und damit im Bereich der Entstehung einer unzulässigen Erwärmung. Hiermit ergeben sich die eingangs geschilderten Vorteile.

Die Tragwand 6 ist mit einem umlaufenden Rand 10 versehen, wobei bevorzugt Tragwand 6 und Rand 10 einstückig aus einem Kunststoff hergestellt sind. Sie bilden somit miteinander eine "Wanne", in die der Varistor 7 eingelegt ist. Die Abmessungen dieser Wanne (Grundfläche und auch Höhe des Randes 10) sind so bemessen, daß die für unterschiedliche Spannungen vorgesehenen Varistoren in sie passen. Der "Boden" dieser "Wanne" ist die Tragwand 6, durch den ein Anschluß 11 des Varistors zu den Schaltmitteln oder zur thermischen Auslösung hindurchgeführt ist. Diese Durchführung ist bevorzugt mit Paßsitz gehalten, so daß die später zu erläuternde Vergußmasse nicht aus dem "Wannen"-Bereich auf die Seite der Schaltmittel hindurchtreten kann.

Der Innenraum 12 der Wanne, der sich im wesentlichen zwischen dem Rand 10 und dem Varistor 7 befindet, sowie auch der oberhalb des Varistors 7 befindliche Raum 12' (siehe Fig. 3) können mit einer Vergußmasse ausgefüllt sein, die sowohl den Varistor in dieser Lage festhält als auch ihn überzieht und damit berührungssicher macht. Stattdessen könnte zum Halt des Varistors 7 auch eine Masse aus Kunststoffschaum oder auch ein Deckel 13 dienen, der in Fig. 4 strichpunktiert angedeutet ist und sich am Innern des Randes 10 abstützen kann.

Die Anschlußkontakte 14 des Steckteiles 1 befinden sich an gg der in Fig. 5, 6 unteren schmalen Stirnseite 15 und zwar nahe der in der Fig. 5 senkrecht gelegenen schmalen Längsseiten 16 des Steckteiles 1. Die zu den Anschlußkontakten 14

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passenden Gegensteckteile 17 des Unterteiles 2 sind nicht nur in den Fig. 5, 6, sondern auch der Fig. 2d zu entnehmen. Zur Schaffung der Anschlüsse 14 sind entsprechende Kontaktbleche 14' vom Varistor 7 her durch den Rand 10 nach außen und an der betreffenden schmalen Längsseite 16 des Steckteiles 1 nach unten geführt, bis sie in den Kontaktzungen 14 enden. Wenn vorstehend die Begriffe "oben" und "unten" genannt sind, so ist dies stets auf die Darstellung in der Zeichnung bezogen. Die vorstehend beschriebene Ausbildung der Anschlußkontakte 14, 14' ist konstruktiv und fertigungstechnisch einfacher, sowie auch im Eietrieb sicherer als die Seilverbindungen beim Stand der Technik gemäß DE-OS 42 41 311. Durch den geraden Verlauf der Anschlußkontakte 14' treten im Fall größerer Stoßströme geringere mechanische Stromkräfte auf als bei dem Stand der Technik. Darüber hinaus werden die noch auftretenden mechanischen Stromkräfte von dem Rand 10 abgefangen, an dem die jeweiligen Anschlußkontakte 14' anliegen. Die Steckkontakte 14 des Steckteiles 1 sind schlaufenförmig abgebogen, so daß beide Teile der Schlaufe so entgegengesetzt von einem Stoßstrom durchflossen werden, daß die daraus resultierende Kraftwirkung beide Teile dieser bügelartigen Steckkontakte auseinander drückt und somit deren Kontaktdruck in der Gegenstecköffnung 17 im Unterteil 2 erhöht. Hinzu kommen als weitere Vorteile, daß ein Schweißen der Kontakte 14/17 vermieden wird. Ein etwaiger Kontaktabbrand ist sehr gering.

Fig. 2a zeigt eine Hülle 18, welche in der Pfeilrichtung 5 über das Steckteil 1 geschoben werden kann, so daß in dieser Ausführung der Erfindung der Steckteil 1 gewissermaßen eine "Schublade" bildet, welche mit der Hülle 18 eine Einheit bildet, wobei die Hülle 18 das Steckteil 1 berührungssicher abdeckt und mit ihm zusammen in die Position der Fig. 1, 5 oder &dgr; gebracht wird. Die Hülle 18 ist dazu an der in Fig.

2a unten gelegenen schmalen Stirnseite 19 offen und liegt damit bei in den Unterteil 2 eingestecktem Steckteil mit ihren unteren Kanten 20 auf dem Unterteil 2 auf.

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Die Zeichnungen zeigen, daß der Grundriß der Wanne, d.h. der Tragwand bevorzugt rechteckig, ggfls. quadratisch ist, so daß der Steckteil 1 etwa einen Quader bildet, dessen Dicke

von der Höhe des Randes 10 bestimmt ist.
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Die aus der Tragwand 6 und dem Rand 10 gebildete "Wanne" oder "Schublade" kann so gestaltet bzw. bemessen werden, daß man Varistoren für verschiedene Bemessungsspannungen ohne zusätzliche Hilfsmittel darin unterbringen und vergießen kann. Es ist also eine Vorfertigung der Unterbringung der Varistoreinheit in der "Wanne" möglich und damit Schaffung eines Steckermoduls bei einem optimalen Fertigungsdurchlauf.

In Ergänzung zu Fig. 2 wird noch darauf hingewiesen, daß Fig. a, Fig. c und Fig. d miteinander eine sogenannte Explosionszeichnung eines Überspannungsabieiters nach der Erfindung bestehend aus Hülle 18, Steckteil 1 und Unterteil 2 darstellen.

Fig. 2f zeigt für den mit Pfeil angegebenen Bereich des Unterteiles 2 den Einbau eines zusätzlichen Gasabieiters 21.

Fig. 2g und der hierzu mit einem Pfeil gekennzeichnete Bereich des Unterteiles 2 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, bei der im Unterteil kein weiterer Ableiter vorgesehen ist.

Fig. 2e zeigt eine Vorrichtung 22 mit Kontaktanschlußmöglichkeiten für eine Fernanzeige. Diese wird wie mit Pfeil angedeutet im Unterteil 2 montiert. Die Fernanzeige weist einen Mikroschalter 23 (siehe Fig. 5) auf, der von der Thermoauslösung 8 her mit betätigt wird. Die Anschlüsse 24 der Fernanzeige sind ebenfalls in Fig. 5 dargestellt. In der Lage des Mikroschalters in Fig. 5 hat die Thermoauslösung 8 noch nicht ausgelöst. Nach erfolgter Auslösung nimmt dann der Mikroschalter die gestrichelte Position 23' ein.

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¹ Die Fig. 5 und 6 zeigen im übrigen prinzipielle Ansichten eines Überspannungsabieiters entsprechend Fig. 1. Zusätzlich sind noch die Überspannungsableiter, hier ein Varistor 7 eingetragen und dessen Wärmekontakt '-<7^> Thermoelement 8.

° Fig. 5 zeigt zusätzlich noch drei Anschlüsse 24 für eine Fernanzeige.

Alle beschriebenen und dargestellten Merkmale, sowie ihre

Kombinationen miteinander, sind erfindungswesentlich. IO

- Ansprüche -

Claims

1. Überspannungsableiter mit einem Unterteil, das mit den
Zu- und Ableitungen der zu schützenden Anlage oder des zu schützenden Gerätes elektrisch verbunden wird und erforderlichenfalls elektrische Bauelemente aufweist, sowie mit einem einen Varistor aufweisenden Steckteil, der durch eine mechanische Steckverbindung mit dem Unterteil lösbar und dabei elektrisch verbindbar ist, wobei am Steckteil eine thermische Auslösung für den Fall einer unzulässigen Erwärmung des Varistors vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckteil mit einer Tragwand versehen ist, daß der Varistor an einer Seitenfläche der Tragwand und die thermische Auslösung sowie dazugehörige Schaltmittel an der anderen Seitenfläche der Tragwand angebracht sind, wobei die thermische Auslösung dem Varistor gegenüber liegt.

2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Steckteil (1) wannenförmig ausgebildet ist, wobei der Boden der "Wanne" die Tragwand (6) bildet und daß der Rand (10) der "Wanne" den Bereich neben der Tragwand (6) umgibt, in dem sich der an der Tragwand angebrachte Varistor (7) befindet.

3. Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Anschlußfahnen

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(11) des Varistors durch die Tragwand (6) hindurch zu dem Bereich geführt ist, in dem sich die thermische Auslösung (8) und die Schaltmittel (9) befinden.

4. Überspannungsableiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchtrittsstellen oder Schlitze der Anschlußfahne oder der Anschlußfahnen (11) durch die Tragwand (6) abgedichtet sind.

5. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere der "Wanne" (6, 10) mit einer Vergußmasse oder einem geschäumten Schaumstoff ausgefüllt ist, wobei diese Ausfüllung den Varistor (7) überdeckt.

6. Überspannungsableiter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der in der Wanne befindliche Varistor von einem Deckel (13) nach außen abgedeckt ist.

7. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragwand (&dgr;) oder die "Wanne" (6, 10) mit Varistor (7), Schaltmittel (9) und thermischer Auslösung (8) in eine Hülle (18) eingeschoben sind, die an einer ihrer schmalen Stirnseiten (19) offen ist.

8. Überspannungsableiter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß bei über die Steckeinheit (1) übergeschobener Hülle (18) deren offene schmale Stirnseite (19) mit ihren Kanten (20) entweder auf dem unteren Abschnitt (3) des Unterteiles (2) aufliegt oder im geringen Abstand davon sich befindet.

9. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 2 bis 8, gc dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des Randes (10) und/oder die Größe der Grundfläche (6) der "Wanne" so

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bemessen sind, daß Varistoren für verschiedene Bemessungsspannungen unterbringbar und bevorzugt auch zu vergießen sind.

10. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (14) des Steckteiles (1) im Bereich der schmalen Seitenflächen liegen und in entsprechend positionierte Gegenanschluß-Öffnungen (17) des Unterteiles passen.
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11. Überspannungsableiter nach einem der Anspüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einsteckteil mit einer zusätzlichen Funkenstrecke, bevorzugt einem Gasabieiter (20) zur Einbringung in einer Öffnung des Unterteils vorgsehen ist.

12. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bauteil mit Anschlußöffnungen für eine Fernanzeige vorgesehen und in eine Öffnung oder Ausnehmung des Unterteils einbringbar ist.