DE3721837A1 - Ueberspannungsschutzgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzgerät bestehend aus mehreren Unterteilen und mehreren auf die Unterteile aufsteckbaren Oberteilen, wobei in den Unterteilen Eingangsanschlüsse und Ausgangsanschlüsse, zwischen einan­ der zugeordneten Eingangs- und Ausgangsanschlüssen durchgehend verlaufende Leitungszüge, in die ansonsten durchgehenden Leitungszüge eingesetzte An­ sprechimpedanzen sowie Kontaktelemente zur elektrischen Verbindung der An­ sprechimpedanzen mit den Oberteilen vorgesehen sind, wobei in den Oberteilen Gegenkontaktelemente zur elektrischen Verbindung mit den Unterteilen und je­ weils zwischen zwei Gegenkontaktelemente geschaltete Überspannungsschutzele­ mente vorgesehen sind und wobei die Überspannungsschutzelemente durch Auf­ stecken der Oberteile auf die Unterteile mit den Ansprechimpedanzen elek­ trisch verbindbar sind.

Das bekannte Überspannungsschutzgerät, von dem die Erfindung ausgeht (DE-PS 33 46 753), zeichnet sich dadurch aus, daß die Leitungszüge in den Unterteilen ohne Trennkontakte durchgehend verlaufen, was dadurch möglich geworden ist, daß die Ansprechimpedanzen für die Überspannungsfeinschutzele­ mente in den Leitungszügen fest eingesetzt sind. In den aufsteckbaren Ober­ teilen sind nur noch die Überspannungsfeinschutzelemente als solche und ggf. Überspannungsgrobschutzelemente angeordnet. (Die Überspannungsgrobschutzele­ mente könnten allerdings auch in den Unterteilen angeordnet sein.) Durch Aufstecken der Oberteile auf die Unterteile erfolgt jeweils die elektrische Verbindung der Überspannungsschutzelemente in den Oberteilen mit den Lei­ tungszügen in den Unterteilen, und zwar an den unter Berücksichtigung der Anordnung der Ansprechimpedanzen passenden Stellen, an denen die Leitungs­ züge mit entsprechenden Kontaktelementen verbunden bzw. versehen sind.

Das bekannte, zuvor erläuterte Überspannungsschutzgerät erfüllt höchste elek­ trische Sicherheitsanforderungen, da die durchgehenden Leitungszüge in den Unterteilen nicht aufgetrennt werden müssen, sondern unabhängig davon be­ stehen bleiben, ob nun entsprechende Oberteile auf die Unterteile aufge­ steckt sind oder nicht. Dadurch ist gleichzeitig gewährleistet, daß das Fließen von Kommutierungsströmen systematisch ausgeschlossen ist.

Das bekannte Überspannungsschutzgerät ist streng modular aufgebaut, besteht also aus jeweils einem Unterteil und zugeordneten, aufsteckbaren Oberteil. Damit entspricht das bekannte Überspannungsschutzgerät Anforderungen der Praxis an eine optimale Flexibilität, es kann nämlich jeweils eine aus Un­ terteil und Oberteil bestehende Einheit dem Überspannungsschutzgerät hinzu­ gefügt oder vom Überspannungsschutzgerät entfernt werden, wenn das insge­ samt mehrteilige Überspannungsschutzgerät hinsichtlich der Anschlußmög­ lichkeiten erweitert oder verkleinert werden soll. Das so streng modu­ lar aufgebaute Überspannungsschutzgerät ist aber wegen der erforder­ lichen Einzelmontage der Ansprechimpedanzen in jedem der Unterteile ziemlich teuer, baut insbesondere wegen des in jedem Unterteil erforder­ lichen eigenen Leitungszug mit Erdanschluß oder Erdanschlüssen relativ groß und ist auch wegen der Notwendigkeit der Einzelmontage der Teile beispiels­ weise auf einer Tragschiene in einem Schaltschrank od. dgl. montagetech­ nisch aufwendig.

Für sich ist es bei Überspannungsschutzgeräten bekannt (CITEL-Prospekt "Printed board für E-280"), bei einem mehrteiligen Überspannungsschutzge­ rät eine durchgehende Leiterplatine für alle Teile zu verwenden, auf der die unterbrochenen Leitungszüge in Form von Leiterbahnen verwirklicht sind. Hier befinden sich auf der Leiterplatine ausschließlich die Leiterbahnen und die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse, alle sonstigen elektrischen und elektronischen Bauelemente sind in steckbaren Oberteilen enthalten.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung der we­ sentlichen elektrischen Eigenschaften des bekannten, eingangs erläuterten Überspannungsschutzgerätes ein besonders kompaktes, schnell und leicht mon­ tierbares und dadurch besonders preiswertes mehrteiliges Überspannungs­ schutzgerät zu realisieren.

Das erfindungsgemäße Überspannungsschutzgerät, bei dem die zuvor aufgezeig­ te Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteile in einer durchgehenden Leiterplatine zusammengefaßt und die Leitungszüge als Leiterbahnen auf der Leiterplatine ausgeführt sind, daß auf der Leiterpla­ tine in einer der Anzahl von Oberteilen entsprechenden Anzahl mit den Kon­ taktelementen versehene Aufsteckbereiche für die Oberteile vorgesehen sind und daß auf der Leiterplatine eine mit jeweils einem Bahnabschnitt in jeden der Aufsteckbereiche geführte, gemeinsame Leiterbahn als Erdungssammellei­ tung vorgesehen, mit einem Erdungsanschluß verbunden und in jedem Bahnab­ schnitt mit einem elektrischen Kontaktelement versehen ist.

Erfindungsgemäß wird ein Teil der Flexibilität des streng modular aufgebau­ ten Überspannungsschutzgerätes, von dem die Erfindung ausgeht, dadurch be­ wußt aufgegeben, daß die Unterteile in einer durchgehenden Leiterplatine zu­ sammengefaßt sind. Die maximale Anzahl von Unterteilen ist also bei dem er­ findungsgemäßen Überspannungsschutzgerät fest vorgegeben. Durch Nichtbe­ setzung verschiedener Aufsteckbereiche auf der Leiterplatine mit Oberteilen läßt sich aber jede beliebige Anzahl von Oberteil/Unterteil-Kombinationen unter der maximalen Anzahl verwirklichen. Der gegenüber dem bekannten Über­ spannungsschutzgerät erhebliche Vorteil des erfindungsgemäßen Überspannungs­ schutzgerätes ist nun aber, daß die Anordnung der Leitungszüge als Leiter­ bahnen auf der Leiterplatine für mehrere Unterteile gemeinsam platzsparend und preisgünstig ist, daß gleichzeitig anstelle der Mehrzahl von Erdungsan­ schlüssen nur eine Erdungssammelleitung mit nur einem notwendigen Erdungs­ anschluß vorhanden ist, was den Platzbedarf weiter verringert, daß für alle Unterteile des Überspannungsschutzgerätes gemeinsam nur ein einziger Monta­ gevorgang auf einer Tragschiene od. dgl. erforderlich ist und daß die An­ sprechimpedanzen auf der Leiterplatine sehr einfach und schnell für alle Leitungszüge des gesamten Überspannungsschutzgerätes gemeinsam, insbesondere vollautomatisch, bestückt werden können.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der Erfindung auszugestal­ ten und weiterzubilden, wozu einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordne­ ten Ansprüche 2 ff, andererseits auf die nachfolgende Beschreibung eines be­ vorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung verwiesen wird. Die ein­ zige Figur der Zeichnung zeigt in schematischer, perspektivischer Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgerätes.

Das in der einzigen Figur schematisch dargestellte Überspannungsschutzgerät besteht zunächst aus mehreren Unterteilen 1, die hier durch strichpunktierte Trennungslinien angedeutet sind, und mehreren auf die Unterteile 1 aufsteck­ baren Oberteilen 2, von denen im hier dargestellten Ausführungsbeispiel nur eines beispielhaft angedeutet ist. In den Unterteilen 1 sind Eingangsan­ schlüsse 3 und Ausgangsanschlüsse 4 vorgesehen, die als Schraubanschlußklem­ men, Federkraftanschlußklemmen, Lötpunkte usw. ausgeführt sein können und im vorliegenden Ausführungsbeispiel lediglich als Anschlußpunkte dargestellt sind. Zwischen einander zugeordneten Eingangs- und Ausgangsanschlüssen 3, 4 sind durchgehend verlaufende Leitungszüge 5 vorgesehen. In die ansonsten durchgehenden Leitungszüge 5 sind Ansprechimpedanzen 6 eingesetzt. Kontakt­ elemente 7, hier dargestellt in Form von Anschlußpunkten, dienen zur elek­ trischen Verbindung der Ansprechimpedanzen 6 mit den Oberteilen 2. In den Oberteilen 2 sind Gegenkontaktelemente 8 zur elektrischen Verbindung mit den Unterteilen 1 und jeweils zwischen zwei Gegenkontaktelementen 8 geschaltete Überspannungsschutzelemente 9 vorgesehen. Die Überspannungsschutzelemente 9 sind im hier dargestellten Ausführungsbeispiel nur schematisch gestrichelt angedeutet. Es handelt sich dabei üblicherweise um Überspannungsgrobschutz­ elemente und Überspannungsfeinschutzelemente, wie sie für sich aus dem ein­ gangs erläuterten Stand der Technik bekannt sind.

Durch Aufstecken der Oberteile 2 auf die Unterteile 1 sind die Überspannungs­ schutzelemente 9 mit den Ansprechimpedanzen 6 elektrisch verbindbar.

Die einzige Figur der Zeichnung macht nun deutlich, daß erfindungsgemäß die Unterteile 1 in einer durchgehenden Leiterplatine 10 zusammengefaßt und die Leitungszüge 5 als Leiterbahnen auf der Leiterplatine 10 ausgeführt sind, daß auf der Leiterplatine 10 in einer der Anzahl von Oberteilen entsprechen­ den Anzahl mit den Kontaktelementen 7 versehene Aufsteckbereiche 11 für die Oberteile 2 vorgesehen sind und daß auf der Leiterplatine 10 eine mit je­ weils einem Bahnabschnitt 12 in jeden der Aufsteckbereiche 11 geführte, ge­ meinsame Leiterbahn als Erdungssammelleitung 13 vorgesehen, mit einem Er­ dungsanschluß 14 verbunden und in jedem Bahnabschnitt 12 mit einem elektrischen Kontaktelement versehen ist. Die Unterteile 1 sind folglich in der Leiter­ platine 10 nur funktional, nicht mehr körperlich ausgebildet. Das führt zu den eingangs in dem allgemeinen Teil der Beschreibung erläuterten Effekten.

Wie die einzige Figur der Zeichnung deutlich macht, sind im hier dargestell­ ten und bevorzugten Ausführungsbeispiel in jedem Aufsteckbereich 11 parallel zueinander zwei Leitungszüge 5 und dazwischen ein Bahnabschnitt 12 der Er­ dungssammelleitung 13 angeordnet.

Die einzelnen Aufsteckbereiche 11 zeigen unterschiedlich ausgeführte und an­ gebrachte Ansprechimpedanzen 6. Im ersten, in der einzigen Figur links vorne angeordneten Aufsteckbereich 11 sind die Ansprechimpedenzen 6 als in Kontakt­ öffnungen 7 der als Leiterbahnen ausgeführten Leitungszüge 5 verlötbare Bau­ elemente ausgeführt. Entsprechend könnten die Ansprechimpedanzen auch als auf SMD-Anschlußflächen der Leitungszüge kontaktierbare SMD-Bauelemente aus­ geführt sein. Auch die Verwendung von Dickschichtbauelementen in entsprechen­ der Kontaktierungstechnik wäre hier denkbar.

Wie der von links vorne aus gesehen dritte Aufsteckbereich 11 zeigt, können die Ansprechimpedanzen 6 auch direkt als Leiterbahnen auf der Leiterplatine 10 aufgebracht, insbesondere geätzt sein. Dort sind die als Induktivitäten aus­ geführten Ansprechimpedanzen 6 auf der in der Figur unten liegenden Rücksei­ te der Leiterplatine 10 in Form von Leiterbahnen angeordnet.

Dem benachbarten Aufsteckbereich 11, dem von links vorne gesehen vierten Auf­ steckbereich 11 ist zu entnehmen, daß die Ansprechimpedanzen 6 jeweils in einem eigenen, mit den Leitungszügen 5 durch Steckverbindungen elektrisch verbindbaren Stecksockel 15, insbesondere die einem Aufsteckbereich 11 zu­ geordneten Ansprechimpedanzen 6 in einem gemeinsamen Stecksockel 15 angeord­ net sein können. Dadurch bedürfte die Leiterplatine 10 selbst tatsächlich nur der Anbringung der Leiterbahnen zur Bildung der Leitungszüge 5 und der Erdungssammelleitung 13, wohingegen die Ansprechimpedanzen 6 ortsfest auf der Leiterplatine 10 in den Stecksockeln 15 angeordnet wären, die ihrerseits als Steckträger für die Oberteile 2 dienen können. Im zuletzt genannten Fall empfiehlt es sich, daß die Stecksockel 15 vorzugsweise federnd ausgeführte Kontaktelemente 7 für die Oberteile 2 aufnehmen.

Zuvor ist schon angedeutet worden, daß die Ansprechimpedanzen 6 bei der hier erläuterten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgerä­ tes durchaus auch auf der der Aufsteckseite für die Oberteile 2 gegenüberlie­ genden Unterseite der Leiterplatine 10 angeordnet sein können. Das trägt der Tatsache Rechnung, daß die Unterseite der Leiterplatine 10 natürlich viel Platz bietet, um darauf entsprechende Ansprechimpedanzen 6 unterbringen zu können.

Die Verwendung einer Leiterplatine 10 zur Zusammenfassung der Unterteile 1 eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzgerätes gibt die hervorragende Möglichkeit, anstelle besonders konstruierter, steckerartiger Kontaktele­ mente für die Oberteile eine sehr einfache Konstruktion zu wählen, nämlich daß die Kontaktelemente 7 für die Oberteile 2 als einfache, in den Leitungs­ zügen 5 angeordnete Durchsteckbohrungen in der Leiterplatine 10 und die Ge­ genkontaktelemente 8 der Oberteile 2 als dazu korrespondierende Federstecker ausgeführt sind.

Erfindungsgemäß ist lediglich eine einzige gemeinsame Erdungssammelleitung 13 vorgesehen, die mit einem, - mindestens einem - Erdungsanschluß 14 elek­ trisch verbunden ist. Wie die einzige Figur der Zeichnung zeigt, ist es nun besonders zweckmäßig, wenn die Erdungssammelleitung 13 mittels des Erdungs­ anschlusses 14 direkt mit einem elektrisch leitenden Klemmfuß 16 für eine Tragschiene 17 od. dgl. verbunden ist. Die Verbindung der Erdungssammellei­ tung 13 mit dem Klemmfuß 16 erfolgt durch eine Kontakt- und Verbindungs­ schraube, die am aus Metall bestehenden Klemmfuß 16 verankert ist. Nicht dargestellt ist hier nebenbei das den Klemmfuß selbstverständlich umgebende Gehäuse aus isolierendem Material. Nicht dargestellt ist auch, daß die Lei­ terplatine in einem Gehäuse angeordnet ist, daß das Gehäuse einen Klemmfuß oder mehrere Klemmfüße zum Aufklemmen auf eine Tragschiene od. dgl. aufweist und daß auf der Oberseite des Gehäuses zumindest an den Aufsteckbereichen Öffnungen zum Aufstecken der Oberteile vorgesehen sind. Das ist eine ent­ sprechend zweckmäßige, elektrotechnisch sichere Gestaltung eines erfindungs­ gemäßen Überspannungsschutzgerätes.

Claims (10)

1. Überspannungsschutzgerät bestehend aus mehreren Unterteilen und mehreren auf die Unterteile aufsteckbaren Oberteilen, wobei in den Unterteilen Ein­ gangsanschlüsse und Ausgangsanschlüsse, zwischen einander zugeordneten Ein­ gangs- und Ausgangsanschlüssen durchgehend verlaufende Leitungszüge, in die ansonsten durchgehenden Leitungszüge eingesetzte Ansprechimpedanzen sowie Kontaktelemente zur elektrischen Verbindung der Ansprechimpedanzen mit den Oberteilen vorgesehen sind, wobei in den Oberteilen Gegenkontaktelemente zur elektrischen Verbindung mit den Unterteilen und jeweils zwischen zwei Gegen­ kontaktelemente geschaltete Überspannungsschutzelemente vorgesehen sind und wobei die Überspannungsschutzelemente durch Aufstecken der Oberteile auf die Unterteile mit den Ansprechimpedanzen elektrisch verbindbar sind, da­ durch gekennzeichnet, daß die Unterteile (1) in einer durchgehenden Leiterplatine (10) zusammengefaßt und die Leitungszüge (5) als Leiterbahnen auf der Leiterplatine (10) ausgeführt sind, daß auf der Lei­ terplatine (10) in einer der Anzahl von Oberteilen (2) entsprechenden An­ zahl mit den Kontaktelementen (7) versehene Aufsteckbereiche (11) für die Oberteile (2) vorgesehen sind und daß auf der Leiterplatine (10) eine mit je­ weils einem Bahnabschnitt (12) in jeden der Aufsteckbereiche (11) geführte, gemeinsame Leiterbahn als Erdungssammelleitung (13) vorgesehen, mit einem Erdungsanschluß (14) verbunden und in jedem Bahnabschnitt (12) mit einem elektrischen Kontaktelement (7) versehen ist.

2. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Aufsteckbereich (11) parallel zueinander zwei Leitungszüge (5) und da­ zwischen ein Bahnabschnitt (12) der Erdungssammelleitung (13) angeordnet sind.

3. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechimpedanzen (6) als in Kontaktöffnungen (7) der Leitungszü­ ge (5) verlötbare Bauelemente oder als auf SMD-Anschlußflächen der Leitungs­ züge kontaktierbare SMD-Bauelemente ausgeführt sind.

4. Überspannungsschutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ansprechimpedanzen (6) direkt als Leiterbahnen auf der Lei­ terplatine (10) angebracht, insbesondere geätzt, sind.

5. Überspannungsschutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ansprechimpedanzen (6) jeweils in einem eigenen, mit den Leitungszügen (5) durch Steckverbindungen elektrisch verbindbaren Steck­ sockel (15), insbesondere die einem Aufsteckbereich (11) zugeordneten An­ sprechimpedanzen (6) in einem gemeinsamen Stecksockel (15) angeordnet sind.

6. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stecksockel (15) vorzugsweise federnd ausgeführte Kontaktelemente (7) für die Oberteile (2) aufnehmen.

7. Überspannungsschutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ansprechimpedanzen (6) auf der der Aufsteckseite für die Oberteile (2) gegenüberliegenden Unterseite der Leiterplatine (10) ange­ ordnet sind.

8. Überspannungsschutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kontaktelemente (7) für die Oberteile (2) als einfache, in den Leitungszügen (5) angeordnete Durchsteckbohrungen in der Leiterpla­ tine (10) und die Gegenkontaktelemente (8) der Oberteile (2) als dazu korres­ pondierende Federstecker ausgeführt sind.

9. Überspannungsschutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Erdungssammelleitung (13) mittels des Erdungsanschlus­ ses (14) direkt mit einem elektrisch leitenden Klemmfuß (16) für eine Trag­ schiene (17) od. dgl. verbunden ist.

10. Überspannungsschutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Leiterplatine in einem Gehäuse angeordnet ist, daß das Gehäuse einen Klemmfuß oder mehrere Klemmfüße zum Aufklemmen auf eine Trag­ schiene od. dgl. aufweist und daß auf der Oberseite des Gehäuses zumindest an den Aufsteckbereichen Öffnungen zum Aufstecken der Oberteile vorgesehen sind.