DE3709875A1 - Schutzstecker fuer schalt- oder trennleisten der fernmeldetechnik - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schutzstecker für Schalt- oder Trennleisten der Fernmeldetechnik gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein solcher Schutzstecker ist aus den Fig. 8 und 9 des "Technical Practices Bulletin" der Cook Electric aus September 1980 bekannt. Der hier in Fig. 8 dargestellte Schutzstecker weist ein mit dem Gehäuse verrastbares Basisteil auf, das vier Steckerstifte als Leiterkontakte trägt. Über einen schirmartig ausgebildeten Erdkontakt mit Kontakt­ stift und mit zwei Druckfedern sowie mit zwei Auf­ nahmekappen werden zwei Schmelzpillen und zwei Über­ spannungsableiter zwischen Gehäuse und Basis federnd eingespannt. Durch die bei einem dauerhaften Zünden der Überspannungsableiter entstehende Wärme schmel­ zen die Schmelzpillen, und die Aufnahmekappen werden unter Wirkung-der Druckfedern gegen den an der Basis anliegenden Erdkontakt gedrückt, so daß die Leiter unmittelbar mit dem Erdkontakt verbunden werden. Bei dem hier in Fig. 9 dargestellten Schutzstecker sind in die Leiter Wärmespulen eingeschaltet, wobei Shunts den Stromkreis zum Erdkontakt unter Wirkung der Wärmespulen schließen. Diese arbeiten unter Wirkung von Kriechströmen und Überspannungen.

Nachteilig ist hierbei, daß bei dem Schutzstecker mit Schmelzpillen-Wärmeschutz ein Stromschutz fehlt und daß bei dem Schutzstecker mit Stromschutz die Induktivität der Wärmespule störend auf die Signal­ übertragung wirkt, insbesondere bei hochfrequenten Anlagen. Darüber hinaus erfordern die Ausbildung mit Druckfedern und Aufnahmekappen einerseits und die Ausbildung mit Druckfedern und Wärmespulen an­ dererseits jeweils ein großes Bauvolumen, insbe­ sondere eine große Dicke des Schutzsteckers, so daß die bekannten Schutzstecker nicht auf Schalt­ oder Trennleisten mit relativ eng stehenden An­ schlußkontakten aufsteckbar sind.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, einen Schutzstecker der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der bei geringer Dicke seines Gehäuses sowohl einen Wärme- als auch einen Stromschutz auf­ weist und insbesondere ohne störende Induktivität einer Wärmespule ausgebildet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Das erfin­ dungsgemäße Schutzhybrid aus Keramiksubstrat und dieses aufnehmendem Erdblech hat eine geringe Dicke und kann somit in ein raumsparendes Gehäuse eingesetzt werden. Das Schutzhybrid bildet sowohl einen Wärme- als auch einen Stromschutz und arbeitet nur mit ohmschen Widerständen, das heißt ohne störende Induktivität. Die Überspannungsableiter sind derart angeordnet, daß durch die bei einem dauerhaften Zünden entstehende Wärme die isolierende Schmelzpille schmilzt und der federnde Schenkel des Erdbleches beide Leiterbahnen auf den Erdkontakt schaltet (Fail-Safe-Verhalten). Ebenso schmilzt die isolierende Schmelzpille, wenn sich durch Über­ ströme eine Widerstandsschicht erwärmt. Auch in die­ sem Falle werden beide Leiterbahnen durch den federnden Schenkel des Erdbleches auf den Erdkon­ takt geschaltet (Heat-Coil-Funktion).

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Insbesondere wird auf das innerhalb des Gehäuses angeordnete Signalblech hingewiesen, das im Sichtfenster an­ zeigt, ob der Schutzstecker auf Erdkontakt geschal­ tet ist oder voll funktionstüchtig ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 unter 90° zueinander stehende Längs­ schnitte durch den Schutzstecker,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Stirnseite des Schutzsteckers,

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Schutzhybrid,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch das Schutz­ hybrid,

Fig. 6 einen Querschnitt durch das Schutz­ hybrid gemäß der Linie VI-VI in Fig. 4,

Fig. 7 eine Draufsicht auf das Keramiksubstrat des Schutzhybrides mit aufgebrachten Leiter- und Widerstandsbahnen und

Fig. 8 einen Querschnitt durch das Kera­ miksubstrat.

Der Schutzstecker für Schalt- und Trennleisten der Fernmeldetechnik besteht aus einem Gehäuse 1 aus zwei Gehäusehalbschalen 2, 3, die miteinander verrastbar sind und im Innenraum des Gehäuses 1 ein Schutzhybrid 4 einschließen. Der Schutzstecker ist mit zwei Paaren von Leiterkontakten 5, 6 und mit einem Erdkontakt 7 versehen und in eine Schalt­ oder Trennleiste 8 einsteckbar (Fig. 1). Die zwei Paare von Leiterkontakten 5, 6 und der Erdkontakt 7 sind in später noch beschriebener Weise mit den einzelnen Bauelementen des Schutzhybrides 4 elek­ trisch leitend verbunden.

Das in den beiden aus Kunststoff gebildeten Ge­ häusehalbschalen 2, 3 des Gehäuses 1 aufgenommene Schutzhybrid 4 besteht aus einem Keramiksubstrat 10 mit in Dickschichttechnik aufgebrachten Leiter­ bahnen 11, 11′ und 12, 12′, die durch in gleicher Weise aufgebrachte Widerstandsschichten 13 bzw. 14 voneinander getrennt sind, und aus einem das Kera­ miksubstrat 10 aufnehmenden Erdblech 9, das mit dem Erdkontakt 7 leitend verbunden ist.

Das Erdblech 9 erstreckt sich gemäß Fig. 5 unter­ halb des rechteck- und plattenförmigen Keramik­ substrats 10 und weist zwei Blechlappen 15 auf, die zur Bildung von U-förmigen Klammern quer zu den Längsseiten den Erdbleches 9 abgewinkelt sind, und ferner einen weiteren, mehrschenkligen und federnden Blechlappen 16, der oberhalb der einen Schmalseite des Erdbleches 9 zweifach abge­ winkelt ist. Die Blechlappen 15 und 16 erstrecken sich somit oberhalb des Keramiksubstrats 10 mit den auf dessen Oberseite aufgebrachten Leiterbah­ nen 11, 11′; 12, 12′ und Widerstandsschichten 13, 14.

Die klammerartig und U-förmig abgewinkelten Blech­ lappen 15 spannen jeweils federnd einen Überspan­ nungsableiter 17 zwischen einer Leiterbahn 11, 12 und dem Erdblech 9 ein, wie es insbesondere in Fig. 6 dargestellt ist. Der mehrschenklige, federnde Blechlappen 16 stützt sich mit einem Schenkel 18 auf einer Schmelzpille 19 ab, die zwischen den beiden Widerstandsschichten 13, 14 in eine Aufnahme­ öffnung 20 des Keramiksubstrats 10 eingesetzt ist. Die beiden weiteren Schenkel 21, des federnden Blechlappens 16 werden mit ihren freien Enden in einem bestimmten Abstand zu den Leiterbahnen 11, 12 gehalten, wie es insbesondere in Fig. 5 darge­ stellt ist.

Auf die beiden Leiterbahnen 11′, 12′ sind Schutz­ elemente 22 in Form von Dioden, Varistoren oder dergleichen aufgesetzt, insbesondere aufgelötet, die von weiteren Blechlappen 23 des Erdbleches 9 kontaktiert sind. Diese Blechlappen 23 sind ähnlich wie die Blechlappen 15 über die Längsseiten der Basisplatte des Erdbleches 9 doppelt abgewinkelt und insbesondere unabhängig von dem mehrschenkligen, federnden Blechlappen 16 ange­ ordnet (Fig. 4, 5).

Das derart ausgebildete Schutzhybrid 4 ist gemäß Fig. 1 in die eine Gehäusehalbschale 2 eingesetzt, welche beim Schließen des Gehäuses 1 mittels Rast­ haken 24 und Rastnuten 24 mit der anderen Gehäuse­ halbschale 3 verbunden ist. Aus dem Kunststoffmaterial der Gehäusehalbschale 2 ausgeformte Haltestege 25, 25′ fixieren das Schutzhybrid. Die Leiterbahnen 11, 11′ und 12, 12′ sind über Anschlußdrähte 26 bis 29 mit den Leiterkontakten 5, 5′; 6, 6′ auf beiden Seiten eines 4-Pol-Steckereinsatzes 30 verbunden, der mittels eines angeformten Einsatzteiles 31 in den Gehäusehalbschalen 2, 3 fixiert ist. Somit können die Leiterkontakte 5, 5′; 6, 6′ des Schutz­ hybrides 4 die Punkte a, a′; b, b′ der Trenn- oder Schaltleiste 8 kontaktieren. Zusätzlich kontaktiert der Erdkontakt 7 die Sammelerde 32 der Schalt­ oder Trennleiste 8.

Zwischen der Innenwandung der Gehäusehalbschale 3 und der Oberseite des federnden Blechlappens 16 des Schutzhybrides 4 ist gemäß Fig. 2 ein federndes Signalblech 33, das auch aus Kunststoff ausgebildet sein kann, mittels eines federnden Schenkels 34 eingespannt. Das Signalblech 33 weist einen abge­ winkelten, kurzen Schenkel 35 auf, der in einem Sichtfenster 36 angeordnet ist, das in der Stirn­ seite (Fig. 3) des Gehäuses 1 ausgebildet ist.

Solange die Schmelzpille 19 (Fig. 5) des Schutzhy­ brides 4 physisch konsistent ist, drückt der federnde Blechlappen 16 des Erdbleches 9 über den federnden Schenkel 34 auf das Signalblech 33, das somit die in Fig. 2 dargestellt Position einnimmt und am Sichtfenster 36 anzeigt, daß der Schutz­ stecker funktionstüchtig ist, das heißt daß die Schmelzpille 19 nicht weggeschmolzen ist. Nach dem Wegschmelzen der Schmelzpille 19 wird der federnde Blechlappen 16 des Schutzhybrides 4 gegen das Keramiksubstrat 10 gedrückt, wobei die freien Enden der beiden Schenkel 21 die Leiterbahnen 11, 12 kontaktieren. Damit werden die Leiterbahnen 11, 11′; 12, 12′ über die Leiterkontakte 5, 5′ bzw. 6, 6′ auf Erde geschaltet und der Schenkel 35 des Signalbleches 33 kommt aus der Ebene des Sichtfen­ sters 36 heraus, wodurch angezeigt wird, daß der Schutzstecker auf Erde geschaltet ist.

Die beiden Gehäusehalbschalen 2, 3 beinhalten neben den Haltestegen 25, 25′ für das Schutzhybrid 4 und dem Sichtfenster 36 für das Signalblech 33 in der Stirnseite des Gehäuses 1 weitere Öffnungen 37 zum Einsetzen von nicht dargestellten Prüf­ spitzen für die Adern. Gleichzeitig dienen die Öffnungen 37 zum Ansetzen eines Ziehwerkzeuges, um den Schutzstecker von einer Schalt- oder Trennlei­ ste abziehen zu können.

Die beiden nebeneinanderliegenden Leiterbahnen 11, 11′; 12, 12′ des Keramiksubstrates 10 sind durch je einen Dickschichtwiderstand 13, 14 unterbrochen. Vor den Dickschichtwiderständen 13, 14 liegen die Anschlußmöglichkeiten für die a- und b-Adern an den Leiterbahnen 11, 12 mittels der Verbindungs­ drähte 26, 27. Hinter den beiden Widerständen 13, 14 liegen die Anschlußmöglichkeiten für die a′­ und b′-Adern an den Leiterbahnen 11′, 12′ über die Anschlußdrähte 28, 29. Vor den Widerständen 13, 14 befinden sich die flächigen Leiterbahnen 11, 12 zur Kontaktierung der Überspannungsableiter 17. Hinter den Widerständen 13, 14 befinden sich die flächigen Leiterbahnen 11′, 12′ zur Kontaktierung der Schutzelemente 22 in Form von Dioden oder Vari­ storen. Zwischen den beiden Widerständen 13, 14 liegt die isolierende Schmelzpille 19, auf welcher der federnde Schenkel 18 des federnden Blechlappens 16 des Erdbleches 9 aufliegt und beim Schmelzen der Schmelzpille 19 einen Federweg ermöglicht. Das einstückige Erdblech 9 verfügt mittels der Schenkel 21 des federnden Blechlappens 16 über Kontaktfedern zur Erdkontaktierung der beiden Überspannungsablei­ ter 17 und der beiden Schutzelemente 22 in Form von Dioden oder Varistoren sowie über eine Kontak­ tierungsmöglichkeit zur Sammelerde 32 über den am Erdblech 9 angesetzten Erdkontakt 7. Die Überspan­ nungsableiter 17 sind so angeordnet, daß durch die Wärme, die bei einem dauerhaften Zünden der Über­ spannungsableiter 17 entsteht, die isolierende Schmelzpille 19 schmilzt und die federnden Schenkel 21 des federnden Blechlappens 16 des Erd­ bleches 9 beide Adern, das heißt beide Leiterkon­ takte 5, 5′; 6, 6′ auf Erde schaltet (Fail-Safe- Verhalten). Ebenso schmilzt die Schmelzpille 19, wenn ein Widerstand 13, 14 sich durch Überströme erwärmt. Auch dann werden beide Adern über den federnden Blechlappen 16 des Erdbleches 9 auf Erde geschaltet (Funktion einer Heat-Coil). Die Wider­ stände 13, 14 liegen jeweils zwischen den Über­ spannungsableitern 17 und den Schutzelementen 22 in Form der Dioden oder Varistoren. Dadurch wird eine elektrische Entkoppelung zwischen den Überspan­ nungsableitern 17 und den Schutzelementen 22 erreicht, die ein Zünden der Überspannungsab­ leiter 17 ermöglichen. Bei impulsartigen Beein­ flussungen mit steilem Spannungsanstieg übernehmen dann die Schutzelemente 22 das Ableiten der Span­ nungsspitzen gegen die Erde, bevor die Überspan­ nungsableiter 17 in Funktion treten.

Aufgrund der relativ geringen Dicke des Schutz­ hybrides 4 kann das Gehäuse 1 des Schutzsteckers mit relativ geringer Dicke D (Fig. 3) ausgebildet werden, so daß der Schutzstecker auf Schalt- oder Trennleisten 8 mit relativ eng stehenden Anschluß­ kontakten aufsteckbar ist.

• Bezugszeichenliste  1Gehäuse 2, 3Gehäusehalbschalen4Schutzhybrid 5, 6Leiterkontakte 7Erdkontakt 7′Gabelkontakt 8Schalt- oder Trennleisten 9Erdblech10Keramiksubstrat11, 11′Leiterbahnen12, 12′Leiterbahnen13, 14Widerstandsschicht15, 16Blechlappen17Überspannungsableiter18Schenkel19Schmelzpille20Aufnahmeöffnung21Schenkel22Schutzelement23Blechlappen24, 25Halterippen26-29Anschlußdrähte304-Pol-Steckerelement31Einsatzteil32Sammelerde33Signalblech34, 35Schenkel36Sichtfenster37Einstecköffnung

Claims (7)

1. Schutzstecker für Schalt- oder Trennleisten der Fernmeldetechnik, mit in einem Gehäuse angeordne­ ten, mit einem Schmelzpillen-Wärmeschutz versehenen und zwischen zwei Leiter und einem Erdleiter ge­ schalteten Überspannungsableitern, wobei die Leiter beim Schmelzen des Schmelzpillen-Wärme­ schutzes unter Federwirkung direkt auf den Erd­ kontakt schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) ein Schutzhybrid (4) aus einem Keramiksubstrat (10) mit in Dickschichttechnik aufgebrachten Leiterbahnen (11, 11′; 12, 12′) und aus einem das Keramiksubstrat (10) aufnehmenden Erdblech (9) gelagert ist, daß das Erdblech (9) zwei Blechlappen (15) zur Halterung der Überspan­ nungsableiter (17) auf den Leiterbahnen (11, 12) und einen weiteren, mehrschenkligen, federnden Blechlappen (16) aufweist, dessen einer Schenkel (18) die Schmelzpille (19) auf dem Keramiksubstrat (10) klemmend hält und dessen andere Schenkel (21) mit ihren freien Enden im Abstand zu den Leiterbah­ nen (11, 12) zur Kontaktierung der Leiterbahnen (11, 12) beim Schmelzen der Schmelzpille (19) angeordnet sind.

2. Schutzstecker nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Keramiksubstrat (10) zwei durch je eine Widerstandsschicht (13, 14) verbundene, getrennte Leiterbahnen (11, 11′; 12, 12′) und eine Aufnahmeöffnung (20) für die Schmelzpille (19) zwischen den beiden Widerstandsschichten (13, 14) aufweist.

3. Schutzstecker nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die in die Aufnahmeöffnung (20) im Keramiksubstrat (10) eingesetzte Schmelzpille (19) zwischen dem unterhalb des Keramiksubstrats (10) gelegenen Erdblechteil (9′) und dem oberhalb des Keramiksubstrats (10) gelegenen, federnden Blechlap­ pen (16; Schenkel 18) angeordnet ist.

4. Schutzstecker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Leiterbahnen (11′, 12′) auf der einen Seite der Widerstands­ schichten (13, 14) Schutzelemente (22) in Form von Dioden, Varistoren oder dergleichen aufgesetzt, insbesondere aufgelötet, und von weiteren Blechlap­ pen (23) des Erdbleches (9) kontaktiert sind.

5. Schutzstecker nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) zwischen dem mehrschenkligen, federnden Blechlappen (16) des Erdbleches (9) und der diesem gegenüberliegen­ den Innenwandung der Gehäusehalbschale (3) ein federndes Signalblech (33) eingespannt und in der Stirnseite des Gehäuses (1) ein Sichtfenster (36) zur Anzeige der Lage des Signalbleches (33; Schen­ kel 35) angeordnet ist.

6. Schutzstecker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdkontakt (7) aus einem innerhalb des Gehäuses (1) angeordneten Gabelkontakt (7′) gebildet ist, der in eine Sammel­ schiene (32) einer in die Schalt- oder Trennleiste eingesetzten Erdschiene (32′) eingreift.

7. Schutzstecker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stirnseite des Gehäuses (1) Öffnungen (37) zum Einsetzen von Prüf­ spitzen vorgesehen sind, die auf die Leiterbahnen (12, 12′) greifen.