DE9105206U1

DE9105206U1 - Gerätesteckeinheit

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Publication number: DE9105206U1
Application number: DE9105206U
Authority: DE
Original assignee: Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Dehn SE and Co KG
Priority date: 1991-04-27
Filing date: 1991-04-27
Publication date: 1991-06-13
Anticipated expiration: 2001-04-28
Also published as: CH683732A5

Description

DIPL-INQ. BERNHARD RICHTER 8500 NüRNBERQ 20, den

Beethovenstraße 10

PATENTANWALT Telefon Sa-Nr. (0911) 595015

, , , , , . _ _ . . Telegramm: Patri

zügel. Vertreter beim Europ. Patentamt _{Tdex: M 23 268} ^ _d

European Patent Attorney

Firma DEHN * SÖHNE GmbH + Co. KG 25.04.91

Rennweg 11 - 15, 8500 Nürnberg R/sa/vo

'Gerätesteckeinheit'

Die Erfindung betrifft eine Gerätesteckeinheit mit einer anschlußkabelseitigen Steckdose und einem Überspannungsschutz, der z.B. einen oder mehrere Varistoren aufweist und geräteseitig vorgesehen ist (Oberbegriff des Anspruches IJ. Hierbei ist insbesondere an Gerätesteckeinheiten nach der Ausführung IEC 320 gedacht. Gerätesteckeinheiten nach dem vorstehend zitierten Oberbegriff des Anspruches 1 werden als geräteseitige Adaption für fertigkonfektionierte Netzanschlußkabel verwendet. Der Anwender kann somit vorteilhafterweise ohne Eingriff in das Gerät selber das Netzanschlußkabel bei Bedarf auswechseln. Somit bietet sich eine Gerätesteckeinheit nach dem Oberbegriff als Schnittstelle dafür an, um das damit ausgerüstete Gerät vom Netz gewissermaßen abzukoppeln. Es sind IEC-Steckdosen bekannt, die geräteseitig mit einem Filter versehen sind, der hochfrequente Störspannungen, die der Netzspannung überlagert sein können, vom Gerät fernzuhalten hat. Dabei gibt es Ausführungen, bei denen der mit der Gerätesteckeinheit gekoppelte Filter zusätzlich mit Varistoren zum Überspannungsschutz ausgerüstet ist. Hierbei bestehen mehrere Mängel und Nachteile. Der Varistor ist üblicherweise nur zwischen den Phasen L und

N geschaltet, aber nicht, wie erforderlich, zusätzlich zum PE. Außerdem ist er gegen eine mögliche Überlastung im Defektfall und die dadurch bedingte Brandgefahr nicht überwacht. Dies aber entspricht nicht mehr dem heutigen Stand der Technik. Außerdem ist zu berücksichtigen, daß in der Regel das Filtergehäuse bestimmte Abmessungen nicht überschreiten darf bzw. kann. Dann ergibt sich beim Einbau eines Varistors entweder, daß dieser relativ klein zu bemessen ist, wodurch die Leistungsfähigkeit des Überspannungsschut-IQ zes reduziert wird, oder daß man den Filter selber verkleinern muß, wodurch nur geringere Nennströme als an sich angestrebt erreicht werden können.

Die Aufgaben- bzw. Problemstellung der Erfindung zielt ic darauf ab, eine Gerätesteckeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 unter Vermeidung der eingangs zum Stand der Technik beschriebenen Nachteile raumsparend mit einem Überspannungsschutz zu versehen.

&ldquor;_ Die Lösung dieser Aufgabe besteht zunächst, ausgehend von dem o.g. Oberbegriff des Anspruches 1, darin, daß der Überspannungsschutz auf oder in einer Platine angebracht ist, die mit der Geräteseite der Gerätesteckeinheit verbunden ist und daß elektrische Verbindungen der anschlußkabelseitigen

-c und der geräteseitigen Anschlüsse der Gerätesteckeinheit mit den Überspannungsmitteln vorgesehen sind. Eine solche Platine als Träger des Überspannungsschutzes bringt zunächst den Vorteil, daß hierfür nicht unbedingt ein Filtergehäuse vorgesehen sein muß. Die Platine ist geräteseitig ohne nennenswerten Raumbedarf mit der Steckdose der Gerätesteckeinheit verbindbar. Da an dieser Stelle sowieso zur Geräteseite hin Anschlüsse der Steckdose vorstehen, können dort die Überspannugsmittel mit diesen Anschlüssen ohne zusätzlichen Fertigungsaufwand und auch ohne einen Mehrbedarf an

Raum elektrisch verbunden und zugleich mechanisch gehalten 35

werden. Eine solche Platine mit den kompletten Mitteln einer Überspannungsschutzschaltung kann somit flanschartig an bzw.

zwischen den vorragenden Anschlüssen der Gerätesteckeinheit untergebracht, fest gehalten und elektrisch verbunden werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 2. Hiermit wird der Platzbedarf quer zur Ebene der Platine und damit auch quer zur Ebene der flachen Überspannungsmittel weiter verringert. Dies ist besonders deswegen wichtig, weil in der vorgenannten Richtung quer zur Ebene der Platine, d.h. in Verlängerung der Steckanschlüsse der Geräteeinheit, in der Regel nur sehr wenig Platz zur Verfügung steht. Hierzu bietet es sich besonders an, als Überspannungsmittel Varistoren vorzusehen, die eine flache Bauart haben. Das gleiche gilt für die Thermosicherungenen, um zwischen ihnen und den Varistoren eine gute Wärmekontaktierung zu erzielen.

Die Ansprüche 3 und 4 beinhalten Möglichkeiten der mechanisch und elektrischen Verbindung der Platine mit Überspan-2Q nungsmitteln einerseits und der geräteseitig vorstehenden Anschlüsse der Gerätesteckdose andererseits. Hierzu kann die Platine gemäß den Merkmalen des Anspruches 5 ausgebildet sein .

Die Merkmale der Ansprüche 6, 7 und 8 betreffen vorteilhafte Möglichkeiten der Anordnung der Überspannungsmittel in Form von Varistoren und zugehöriger Thermosicherungen. Dabei hat die Anordnung nach Anspruch 6 den Vorteil einer besonders großen mechanischen Festigkeit sowohl der Platine, als auch

&ldquor;Q der Anbringung der Varistoren und der Thermosicherungen auf der Platine, während die Anordnung nach Anspruch 7 einen besonders innigen, nämlich unmittelbaren Wärmekontakt zwischen Thermosicherungen und Varistoren ermöglicht.

-c Oie Ansprüche 9 und 10 beinhalten Ausführungsformen der mit der Erfindung möglichen Schaltungen.

Anspruch 11 zeigt eine baulich einfache und dabei verschiedene Anschlußmöglichkeiten beinhaltende Ausführung der geräteseitigen Anschlüsse.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der nachstehenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung von erfindungsgemäßen Ausführungsmöglichkeiten zu entnehmen. Die im wesentlichen schematische Zeichnung zeigt:

Fi. 1: einen Längsschnitt durch einen Teil des

Gerätechassis mit einer nach der Erfindung ausgebildeten Gerätesteckeinheit,

Fig. 2: eine Unteransicht gemäß dem Pfeil II in
^Fi9· ¹'

Fig. 3: eine Ansicht gemäß dem Schnitt III - III
in Fig. 1,

Fig. 4: eine erste, bevorzugte Schaltungsausführung,

Fig. 5: eine weitere Schaltungsausführung der Erfindung, bei der eine Anzeige für einen Defekt vorgesehen ist,

Fig. 6: eine weitere Ausbildung der Gerätesteckeinheit in einem Filtergehäuse.

Fig. 1 zeigt die Gerätesteckeinheit 1 mit einer Steckdose

2, der noch näher zu erläuternden Platine 3, dem Gerätechas-30

sis 4 und den verschiedenen Anschlüssen. Zur Erläuterung der Anschlüsse und zugehörigen Schaltungen wird zunächst näher auf die Fig. 4 und 5 eingegangen:

Die Schaltung nach Fig. 4 zeigt die anschlußkabelseitigen 35

Anschlüsse L, N und PE der Steckdose der Einheit. Hiermit ist das Netzanschlußkabel durch Stecken mit der Gerätesteck-

einheit 1 verbindbar. Die vorgenannten Anschlüsse sind aus der Gerätesteckeinheit 1 als Fortführung der Steckdose 2 unter Bildung von Kontaktstellen L¹, PE¹ und N' herausgeführt, wobei sie an der oder durch die Platine 3 in deren

Montagelage geräteseitig und bevorzugt gerade verlaufend weitergeführt sind und dort entweder Anschlüsse L", PE" und N" oder L"¹, PE"¹ und N"' bilden. Oer letztgenannte Unterschied und nach der Erfindung bevorzugte Schaltungen werden nachstehend näher erläutert.

Fig. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführung der Erfindung mit den Anschlüssen L, N und PE für das Anstecken des Kabels und den zuvor bereits erläuterten Kontaktstellen L¹, N' und PE¹. Die letztgenannten Kontakte sind die Eingangsseite der Überspannungsschutzmittel, welche in diesem Ausführungsbeispiel aus drei Varistoren Vl, V2 und V3 bestehen. Der Varistor Vl ist zwischen der L-Phase und PE geschaltet, wobei eine Thermosicherung 6 mit ihm in Reihe geschaltet sein kann. Fließt im Defektfall über den Varistor Vl ein zu großer Strom, so löst dies die Thermosicherung aus und unterbricht den Stromfluß im Längspfad L-L"'. Analog befindet sich zwischen der N-Phase und PE der Varistor V2 mit einer entsprechenden Thermosicherung 7. Hiermit wird der Strom im Längspfad von N-N"' durch 7 unterbrochen, wenn der Varistor V2 sich unzulässig überhitzt hat. Durch die vorstehend beschriebene Anordnung sind die Varistoren, bevorzugt SMD-Varistoren mit einer kombinierten Strom- und Wärmeüberwachung versehen. Anhand der Figuren 2 und 3 wird unten erläutert, daß hier eine optimale Wärmekopplung zwischen dem

OQ jeweiligen Varistor und der zugehörigen Thermosicherung gegeben ist, wodurch die entsprechenden Norm-Anforderungen erfüllt werden. Die elektrisch nachgeordneten, d.h. zu
schützenden Betriebsmittel des Gerätes (z.B. Filter) werden an die Anschlüsse L"', N"' und PE"¹ angeschlossen. Im Fall

gc des Einsatzes eines Filters 16 besitzt dieser geräteseitig Anschlüsse L"", N"" und PE"" zum Anschluß der (nicht dargestellten) weiteren Betriebsmittel des Gerätes. Im Falle des

Defektes eines der Varistoren Vl, V2, V3 werden die nachgeschalteten Betriebsmittel abgeschaltet, d.h. bei defektem Überspannungsschutz ist ein Betreiben des Gerätes nicht mehr möglich, da die Energiezuführung unterbrochen ist.
5

Fig. 5 zeigt eine weitere Anschlußvariante, bei der die nachgeschalteten Betriebsmittel des Gerätes (z.B. der Filter) an die Anschlüsse L", N" und PE" angeschlossen sind. Bei dieser Anschlußart wird im Defektfall der Varistoren Vl bis V3 keine Abschaltung der nachgeschalteten Betriebsmittel vorgenommen, weil sich hier die Thermosicherungen 6, 7 in den Querpfaden befinden und nicht mehr in den Längspfaden. Die Anzeige 17 liegt zwischen den Anschlußstellen N"¹ und L"¹. Durch die Überwachung der Betriebsspannung an den Anschlüssen N"' und L"¹ mit einer Anzeige 17 kann der Defektzustand signalisiert werden.

Der Varistor V3 ist die an sich übliche Sicherung zwischen den Phasen L und N. Hiermit wird erreicht, daß der Schutzpegel des Gerätes bzw. der Betriebsmittel des Gerätes entsprechend verringert wird. Mit der Erfindung ist nun, wie aus den späteren Ausführungen hervorgeht, eine sowohl Platz sparende räumliche Anordnung dieses dritten Vatistors V3 als auch erreicht, daß dabei der Varistor V3 in einem Wärmekontakt mit den beiden Thermosicherungen 6, 7 steht. Wird der dritte Varistor V3 durch Überhitzung zerstört, dann wird eine der Thermosicherungen 6 oder 7 ausgelöst und die Anzeige 17 erlischt. Wie bereits erwähnt, erlischt die Anzeige 17 auch dann, wenn einer der ersten Varistoren Vl oder V2 die

oQ zugehörige Thermosicherung 6 oder 7 zum Auslösen bringt.

Nachstehend wird anhand der Fig. 1 bis 3 der räumliche Aufbau der Anordnung nach der Erfindung näher erläutert:

Die Kontakte L - L¹ - L", N - N¹ - N" und PE - PE' - PE" (PE"¹) laufen von der Kabelanschlußseite der Steckdose 2 her über die Platine 3 bis zum Geräteanschluß L" usw. bzw.

Filteranschluß gradlinig durch. Sie ragen geräteseitig aus der Unterseite 2' der Steckdose in Form von Steckanschlüssen oder Lötanschlüssen vor. Sie passen in seitliche Aussparungen 8, 9 und 10 im Rand der Platine 3, die mit den Überspannungsmitteln daran befestigt und elektrisch kontaktiert wird. Die elektrische Verbindung wird bevorzugt durch Verlöten dieser Anschlüsse mit der Platine vorgenommen. Ferner sind in Fig. 2 und 3, die plattenförmigen Varistoren Vl, V2 und V3, sowie die ebenfalls plattenförmigen Thermosicherungen 6, 7 eingezeichnet, wobei aber aus Gründen der zeichnerischen Vereinfachung deren Verbindungsleitungen zu den Anschlüssen L¹, L", N', N", PE¹ und PE" nicht dargestellt sind .

Die Fig. 1 bis 3 (und auch die später zu erläuternde Fig. 6) zeigen, daß die Platine 3 mit den sehr flach ausführbaren Überspannungsmitteln, hier in Form von flachen Varistoren und mit dem ebenfalls flach zu haltenden Thermosicherungen in der Tiefe so wenig aufträgt, daß sie mit diesen Über-Spannungsmittel äußerst raumsparend, und zwar in Form einer kompletten Schutzschaltung flanschartig an der Geräteseite 2' der Steckdose 2 zwischen den Anschlüssen L - L", N - N" und PE - PE" untergebracht werden kann. Das gleiche gilt auch für den dritten Varistor V3 . Erwähnt sei, daß anstelle von Varistoren auch andere raumsparende Überspannungsschutzmittel vorgesehen sein können, z.B. Suppressordioden.

Die Varistoren und auch die Thermosicherungen können entweder auf den beiden flächigen Seiten 3', 3" der Platine 3

3Q aufgebracht werden. Man kann aber auch gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zumindest die einander gegenüberliegenden Einheiten aus Varistor Vl und Thermosicherung 6, sowie Varistor V2 und Thermosicherung 7 in eine gemeinsamen Ausnehmung 13 bzw. 14 der Platine einsetzen.

3g Durch diese Unterbringung der vorgenannten Überspannungsschutzmittel und Thermosicherungen wird der Platzbedarf der Anordnung in der Tiefe weiter reduziert. Hinzu kommt der

-&dgr;-Vorteil, daß somit die Thermosicherungen 6 und 7 unmittelbar auf den Varistoren Vl, V2 aufliegen, d.h. eine direkte Wärmeleitung zwischen Varistor und zugehöriger Thermosicherung besteht. Sofern ein Varistor V3 vorgesehen ist, befindet er sich auf der die Thermosicherung 6, 7 aufnehmenden flächigen Seite der Platine 3 zwischen diesen Thermosicherungen und nimmt daher in Richtung der Tiefe keinen zusätzlichen Platz in Anspruch. Außerdem gewährleistet dies bei einer unzulässigen Überhitzung des Varistors V3 eine entsprechende Erwärmung der beiden Thermosicherungen 6 und 7 und deren Abschaltung.

Die mechanische Adaption des Überspannungsschutzes mit der Gerätesteckeinheit erfolgt außerdem so, daß der Überspannungsschutz dem Filter bzw. den nachfolgenden Betriebmitteln des zu schützenden Gerätes mechanisch und elektrisch vorgeordnet ist. Hierzu wird zum einen auf die vorstehenden Erläuterungen von Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung und ferner auf Fig. 6 verwiesen.

Fig. 6 zeigt schematisch die Gerätesteckeinheit 1, die Platine 3 und das für einen Filter 15 verfügbare Volumen, dargestellt an einem Filtergehäuse 16, wobei das Filtergehäuse 16 den Flansch 4 zur Anbringung des Gegenflansches I¹ der Gerätesteckeinheit bildet.

Alle dargestellten und beschriebenen Merkmale, sowie ihre Kombinationen untereinander, sind erfindungswesentlich, sofern sie nicht ausdrücklich als bekannt bezeichnet sind.

- Ansprüche -

Claims

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Schutzansprüche.

1. Gerätesteckeinheit mit einer anschlußkabelseitigen Steckdose und einem Überspannungsschutz, der bevorzugt aus mindestens einem Varistor besteht und geräteseitig vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Überspannungsschutz (Vl, V2, V3) auf oder in einer Platine (3) angebracht ist, daß die Platine auf der Geräteseite (2') der Geräteeinheit flanschartig an dieser angebracht ist und daß elektrische Verbindungen der anschlußkabelseitigen und der geräteseitigen Anschlüsse (L - L", N - N" und PE - PE") der Geräteeinheit mit den Überspannungselementen im Platinenbereich vorgesehen sind.
2. Gerätesteckeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß flache, plattenförmige Überspannungsschutzmittel, insbesondere entsprechende Varistoren (Vl, V2, V3), sowie bevorzugt vorgesehene ebenfalls plattenförmige Thermosicherungen (6, 7) des Überspannungsschutzes mit ihren flächigen Seiten in der Ebene der Platine (3) verlaufen, welche von den flächigen Seiten (3¹, 3") der Platine gebildet sind.
3. Geräteeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platine (3) mit geräteseitigen Kontaktoder Steckanschlüssen (L'-L", N'-N" und PE'-PE") der Gerätesteckdose durch Aufstecken unter Federspannung verbunden ist, wobei die Federspannung durch entsprechen-

-&igr;&ogr;&iacgr; de Elastizität der vorgenannten Anschlüsse gegeben ist.
4. Gerätesteckeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Platine (3) mit geräteseitigen Kontakt- oder Steckanschlüssen (L'-L", N'-N" und PE'-PE") an Gerätesteckdosen verlötet ist.
5. Gerätesteckeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platine (3) Öffnungen

IQ oder am Rand seitliche Aussparungen (8, 9, 10) zum Hindurchführen der Kontakt- oder Steckanschlüsse (L-L", N-N" und PE-PE") aufweist und daran gehalten ist.
6. Gerätesteckeinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 5, ^c dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Varistoren (Vl, V2) auf einer flächigen Seite (3") und die dazugehörigen, ebenfalls plattenförmigen Thermosicherungen (6, 7) auf der anderen flächigen Seite (3V) der Platine angebracht sind, wobei sich der jeweilige Va-

&ldquor;-. ristor und die dazugehörige Thermosicherung (Vl, 6; V2, 7) etwa einander gegenüber liegen.
7. Gerätesteckeinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige plattenförmige

_ Varistor und die zugehörige, ebenfalls plattenförmige Thermosicherung (Vl, 6; V2, 7) zum Zwecke der Wärmekopplung direkt aufeinanderliegend in einer sie aufnehmenden Ausnehmung (13, bzw. 14) der Platine (3) untergebracht sind .
8. Gerätesteckeinheit nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Thermosicherungen (6, 7) auf der entsprechend flächigen Seite (3') der Platine (3) ein weiterer, dritter plattenförmiger Varistor (V3)

untergebracht und befestigt ist.
35
9. Gerätesteckeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß je ein Varistor (Vl bzw. V2) zwischen einer Phase (L-L", bzw. N-N") und Erde (PE-PE") geschaltet ist.
10. Gerätesteckeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein dritter Varistor (V3) zwischen die Querstrompfade geschaltet ist, die jeweils von einem der beiden ersten Varistoren (Vl, V2) und der zugehörigen Thermosicherung (6, 7) gebildet sind, wobei die Anschlüsse des dritten Varistors (V3) jeweils zwischen Thermosicherung und dem zugehörigen Varistor so angeordnet ist, daß eine thermische Kopplung mit den Thermosicherungen der beiden ersten Varistoren (Vl, V2) für den Fall gegeben ist, daß über den dritten Varistor (V3) ein zu großer Strom
fließen würde.
11. Gerätesteckeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die geräteseitigen Anschlüsse (L-L", N-N" und PE-PE"; bzw. L-L¹", N-N"¹ und PE-PE"') der Gerätesteckeinheit durch die Platine (3) hindurch oder an der Platine anliegend über deren Bereich hinaus gradlinig weitergeführt und als Geräteanschluß oder als Anschluß für einen Filter (15) ausgebildet sind .