LU505813B1 - Überspannungsschutzelement - Google Patents

Abstract

Dargestellt ist ein Überspannungsschutzelement (1) mit einem Gehäuse (2), einem Überspannungsbauelement (3), einer Zustandsanzeige (4), einem Aus- löseelement (5) und einem Betätigungselement, wobei die Zustandsanzeige (4) und das Betätigungselement miteinander in Verbindung stehen, sodass die Zustandsanzeige (4) bei einer Bewegung des Betätigungselements aus einer ersten Position in eine zweite Position bewegt wird. Das mechanische Betätigungselement ist als Federelement (6) ausgebildet, das einen Lagerabschnitt (61), einen Federabschnitt (62), einen Mitnahmeab- schnitt (63) und einen Kraftaufnahmeabschnitt (64) aufweist, wobei der Fe- derabschnitt (62) in der ersten Position des Federelements (6) aus seiner Ru- helage ausgelenkt und das Federelement (6) in seiner ersten Position gehal- ten ist, und wobei der Kraftaufnahmeabschnitt (64) bei einer Zustands- änderung des Überspannungsschutzelements (1) durch das Auslöseelement (5) mit einer Kraft (FA) beaufschlagt wird, sodass das Federelement (6) nicht mehr in seiner ersten Position gehalten ist und sich in seine zweite Position bewegt.

Description

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Überspannungsschutzelement

Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzelement mit einem Gehäuse, mit einem Überspannungsbauelement, mit einer optischen Zustandsanzeige, mit einem Auslôseelement und mit einem mechanischen Betätigungselement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Daneben betrifft die Erfin- dung noch ein mechanisches Betätigungselement zur Betätigung einer opti- schen Zustandsanzeige eines elektronischen Geräts, insbesondere eines

Überspannungsschutzelements.

Überspannungsschutzelemente und Überspannungsschutzgeräte sind seit

Jahrzehnten in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Sie dienen dem Schutz von Anlagen, Verbrauchern und Endgeräten vor Uberspannun- gen oder zu hohen Spannungsspitzen, die beispielsweise durch Blitzein- schläge oder Schalthandlungen verursacht werden können. Je nach Installati- onsort und Anforderung weisen Überspannungsschutzelemente unterschied- liche Überspannungsbauelement auf. Als Uberspannungsbauelemente kôn- nen sowohl überspannungsbegrenzende Bauelemente wie Varistoren als auch überspannungsschaltende Bauelemente wie Funkenstrecken, Gasableiter oder auch Dioden sowie Kombinationen dieser Bauelemente eingesetzt wer- den.

Überspannungsschutzelemente sind häufig als "Schutzstecker” ausgebildet, die zusammen mit einem Geräteunterteil ein Überspannungsschutzgerät bil- den. Zur Installation eines derartigen Überspannungsschutzgeräts sind bei derartigen Überspannungsschutzgeräten am Geräteunterteil Anschlussklem- men für die einzelnen Leiter, beispielsweise die phasenführenden Leiter L1,

L2, L3 sowie den Neutralleiter N und gegebenenfalls den Erdleiter PE vor- gesehen. Zur einfachen mechanischen und elektrischen Kontaktierung des

Geräteunterteils mit dem jeweiligen Überspannungsschutzelement weisen die Uberspannungsschutzelemente als Steckerstifte ausgebildete Anschluss- kontakte auf, zu denen im Geräteunterteil mit den Anschlussklemmen ver- bundene Steckerbuchsen als Gegenkontakte angeordnet sind, so dass das

Überspannungsschutzelement einfach auf das Geräteunterteil aufsteckbar ist.

Bei derartigen Überspannungsschutzgeräten ist die Installation und Montage durch die Steckbarkeit der Überspannungsschutzelemente sehr einfach durchführbar. Zusätzlich weisen derartige Uberspannungsschutzgerite häufig optische Zustandsanzeigen zur Anzeige des Zustands der Überspannungs-

2 LU505813 schutzelemente in den einzelnen Überspannungsschutzelementen auf. Über die Zustandsanzeige wird angezeigt, ob das in dem Überspannungsschutze- lement angeordnete Überspannungsbauelement noch funktionstüchtig ist oder nicht.

Aus der DE 20 2004 006 227 Ul ist ein Überspannungsschutzelement be- kannt, bei dem die Überwachung des Zustands eines Varistors als Überspan- nungsbauelement dadurch erfolgt, dass bei Überhitzung des Varistors eine zwischen dem Varistor und einer federnden Metallzunge vorgesehene Lôt- verbindung aufgetrennt wird, was zu einem elektrischen Abtrennen des Vari- stors führt. Beim Auftrennen der Lôtverbindung wird außerdem ein Kunst- stoffelement durch die Kraft einer Feder aus einer ersten Position in eine zweite Position verschoben, in der die federnde Metallzunge durch das

Kunststoffelement thermisch und elektrisch vom Varistor getrennt ist. Fin zwischen der Metallzunge und der Kontaktstelle des Varistors aufgrund des

Offnens der Kontaktstelle anstehender Lichtbogen wird dadurch gelôscht.

Das Kunststoffelement weist zwei nebeneinander angeordnete farbige Mar- kierungen auf, sodass es auch als optische Zustandsanzeige fungiert und der

Zustand des Überspannungsschutzelements direkt vor Ort abgelesen werden kann.

Auch aus der DE 10 2009 036 125 A1 ist ein Überspannungsschutzelement mit einem Gehäuse und einem im Gehäuse angeordneten Varistor als Uber- spannungsbauelement bekannt, bei dem eine Lôtstelle und ein leitfähiges

Verbindungselement als Auslôseelement vorgesehen sind. Bei diesem Über- spannungsschutzelement ist das leitfähige Verbindungselement derart mit ei- nem isolierenden Trennelement verbunden, dass bei aufgetrennter Lôtstelle das isolierende Trennelement mittels Federkraft zwischen einen Anschluss des Varistors und dem zugehôrigen Anschlusskontakt bewegt wird. Das Ver- bindungselement ist dabei vorzugsweise als Metallstück ausgebildet und im von einer starren Isolierstoffplatte gebildeten Trennelement angeordnet.

Die Bewegung des Trennelements erfolgt mit Hilfe eines Auslöseschlittens, an dem ein Federsystem derart angreift, dass bei aufgetrennter Lötstelle der

Auslöseschlitten durch die Kraft des Federsystems aus einer ersten Position in eine zweite Position bewegt wird. Dabei ist in der ersten Position des Aus- löseschlittens das elektrisch leitfähige Verbindungselement und in der zwei- ten Position des Auslöseschlittens das isolierendem Trennelement zwischen dem Anschlusskontakt und dem zugehörigen Pol des Varistors angeordnet.

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Zusätzlich ist auch bei dem aus der DE 10 2009 036 125 Al bekannten

Überspannungsschutzelement eine optischen Zustandsanzeige vorgesehen, die von einer farbigen Anzeigefläche an einer Lasche des Auslôseschlittens gebildet wird.

Beiden Überspannungsschutzelementen ist gemeinsam, dass sie jeweils eine thermische Trennstelle bestehend aus einem Verbindungselement und einer

Lôtstelle als Auslôseelement aufweisen, wodurch bei einer unzulässigen Er- wärmung des Varistors aufgrund des Auftrennens der Lôtverbindung eine

Bewegung des mechanischen Betitigungselements aus einer ersten Position in eine zweite Position initiiert wird. Zur Bewegung des mechanischen Betä- tigungselements, das bei den beiden Überspannungsschutzelementen von dem Kunststoffelement bzw. dem Auslôseschlitten gebildet wird, muss zu- sätzlich mindestens ein Federelement im Gehäuse angeordnet werden, durch dessen Federkraft das Betätigungselements aus seiner ersten Position in seine zweite Position verschoben wird. Die Notwendigkeit, mehrere Bauteile, die zusammen die optische Zustandsanzeige betätigen, im Gehäuse montieren und zueinander ausrichten zu müssen, führt zu einem erhöhten Aufwand bei der Montage des Überspannungsschutzelements. Außerdem ist bei beiden

Überspannungsschutzelementen die optische Zustandsanzeige direkt an dem

Kunststoffelement bzw. dem Auslöseschlitten vorgesehen, was zu konstruk- tiven Einschränkungen hinsichtlich der Form und/oder der Position der opti- schen Zustandsanzeige führen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Über- spannungsschutzelement zur Verfügung zu stellen, bei dem die Betätigung der optischen Zustandsanzeige möglichst einfach erfolgt, sodass sich die

Montage des Überspannungsschutzelements vereinfacht.

Diese Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Überspannungsschutze- lement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Bei dem erfin- dungsgemäße Überspannungsschutzelement ist das mechanische Betätigungs- element als Federelement ausgebildet, das einen Lagerabschnitt, einen Feder- abschnitt, einen Mitnahmeabschnitt und einen Kraftaufnahmeabschnitt auf- weist. Dabei ist in der ersten Position des Federelements der Federabschnitt aus seiner Ruhelage ausgelenkt und das Federelement entgegen der Rück- stellkraft Fr des Federabschnitts in seiner ersten Position im Gehäuse gehal- ten. Dazu kann das Federelement direkt beispielsweise durch Verrasten an einem Halteelement in seiner ersten Position im Gehäuse gehalten werden.

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Alternativ dazu kann das Federelement auch indirekt entgegen der Rück- stellkraft Fr des Federabschnitts in seiner ersten Position im Gehäuse gehal- ten werden, indem die optische Zustandsanzeige, die mit dem Federelement in Verbindung steht, in ihrer ersten Position an einem Halteelement gehalten wird.

Dadurch, dass das mechanische Betitigungselement selbst als Federelement ausgebildet ist, sind keine zusätzlichen Federelemente erforderlich, um das mechanische Betätigungselement aus seiner ersten Position in seine zweite

Position zu bewegen. Bei dem erfindungsgemäBen Überspannungsschutzele- ment wird vielmehr die Rückstellkraft Fr des Federelements bzw. des Feder- abschnitts genutzt, um das Federelement aus seiner aus der Ruhelage ausge- lenkten ersten Position in seine zweite Position zu bewegen.

Der Kraftaufnahmeabschnitt des Federelements ist dabei derart ausgebildet und dem Auslôseelement zugeordnet, dass das Auslôseelement bei einer Zu- standsänderung des Überspannungsschutzelements den Kraftaufnahmeab- schnitt mit einer Kraft FA beaufschlagt, wodurch das Federelement nicht mehr in seiner ersten Position gehalten wird, sodass sich das Federelement dann aufgrund der Rückstellkraft Fr des Federabschnitts in seine zweite Po- sition bewegt. Ist das Federelement selber durch Verrasten an einem Hal- teelement in seiner ersten Position im Gehäuse gehalten, so führt die Beauf- schlagung des Kraftaufnahmeabschnitts mit einer Kraft FA dazu, dass das

Federelement außer Eingriff mit dem Halteelement gelangt.

Da das mechanische Betätigungselement bzw. das Federelement mit der opti- schen Zustandsanzeige gekoppelt ist, wird die optische Zustandsanzeige bei der Bewegung des Federelements aus seiner ersten Position in seine zweite

Position ebenfalls aus ihrer ersten Position in ihre zweite Position bewegt.

Eine von dem Auslöseelement detektierte Zustandsänderung des Überspan- nungsschutzelements führt somit zu einer Betätigung der optischen Zu- standsanzeige, sodass die Zustandsänderung des Überspannungsschutz- elements vor Ort angezeigt wird.

Die Ausbildung des mechanischen Betätigungselements als Federelement weist dabei auch den Vorteil auf, dass das Federelement mit dem Lagerab- schnitt, dem Federabschnitt, dem Mitnahmeabschnitt und dem Kraftaufnah- meabschnitt zwar verschiedene Funktionsabschnitte aufweist, in seiner kon-

> LU505813 kreten Form jedoch weitestgehend an den im Gehäuse des Uberspannungs- schutzelements vorhandenen Bauraum angepasst werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Federelement als Drahtfeder ausgebildet, die eine relativ geringe Dicke bzw. Breite aufweist. Vorzugswei- se weist die Drahtfeder einen kreisfôrmigen oder näherungsweise kreisfôr- migen Querschnitt auf, wobei der Durchmesser bzw. der Umfang der Draht- feder wesentlich geringer als deren Länge ist. Auch dies ist hinsichtlich eines platzsparenden Einbaus der Drahtfeder im Gehäuse des Überspannungs- schutzelements vorteilhaft.

Der funktionale Aufbau des Federelements bzw. der Drahtfeder ist dabei der- art, dass sich der Federabschnitt an den Lagerabschnitt, der Mitnahmeab- schnitt an den Federabschnitt und der Kraftaufnahmeabschnitt an den Mit- nahmeabschnitt anschließt. An dem einen Ende der Drahtfeder ist somit der

Lagerabschnitt und an dem anderen Ende der Drahtfeder der Kraftaufnahme- abschnitt, der von dem Auslöseelement mit einer Kraft Fa beaufschlagt wird, ausgebildet. Zwischen diesen beiden Abschnitten befinden sich der Federab- schnitt und der Mitnahmeabschnitt, wobei der Federabschnitt zwischen dem

Lagerabschnitt und dem Mitnahmeabschnitt und der Mitnahmeabschnitt zwi- schen dem Federabschnitt und dem Kraftaufnahmeabschnitt angeordnet ist.

Die einzelnen Abschnitte des Federelements unterscheiden sich nicht nur in ihrer Funktion und ihrer Anordnung innerhalb des Federelements bzw. im

Gehäuse voneinander, sondern auch dadurch, dass sie zumindest teilweise unterschiedliche Längserstreckungen aufweisen. Die Längserstreckung des

Kraftaufnahmeabschnitts verläuft dabei vorzugsweise im Wesentlichen senk- recht zur Längserstreckung des Federabschnitts. Diese Ausrichtung des

Kraftaufnahmeabschnitts relativ zum Federabschnitt kann dazu genutzt wer- den, dass die Bewegung, die das Federelement ausführt, um außer Eingriff mit dem Halteelement zu gelangen, eine andere Richtung aufweist, als die

Bewegung des Federelements aus seiner ersten Position in seine zweite Posi- tion. Vorzugsweise handelt es sich bei beiden Bewegungen um eine

Schwenkbewegung des Federelements, wobei die Drehachsen der beiden

Schwenkbewegungen im Wesentlichen senkrecht zueinander verlaufen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Auslöseelement derart aus- gebildet und angeordnet, dass die Kraft Fa des Auslöseelements im Wesent- lichen senkrecht zur Längserstreckung des Kraftaufnahmeabschnitts gerich-

6 LU505813 tet ist. Die Beaufschlagung des Kraftaufnahmeabschnitts des Federelements mit der Kraft FA des Auslôseelements führt dann zu einem Verschwenken des Federelements um eine erste Drehachse, die senkrecht zur Längserstre- ckung des Kraftaufnahmeabschnitts und senkrecht zur Längserstreckung des

Federabschnitts verläuft. Das Federelement kann so dadurch einfach außer

Eingriff mit einem Halteelement gelangen, dass das Federelement um die erste Drehachse verschwenkt wird, wenn das Auslôseelement den Kraftauf- nahmeabschnitt mit einer im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung des Kraftaufnahmeabschnitts gerichteten Kraft Fa beaufschlagt.

Das Halteelement, dass das Federelement gemäß einer bevorzugten Ausge- staltung entgegen der Rückstellkraft Fr des Federabschnitts in seiner ersten

Position hält, ist vorzugsweise als Vorsprung oder Kante ausgebildet, dessen

Ende das Federelement im Bereich des Mitnahmeabschnitts übergreift. Wenn das Federelement als Drahtfeder ausgebildet ist und nur eine relativ geringe

Breite aufweist, so muss auch der Vorsprung bzw. die Kante nur eine relativ geringe Erstreckung aufweisen, um das Federelement entgegen der Rück- stellkraft des Federabschnitts in seiner ersten Position zu halten. Damit 1st zum Lôsen des Federelements aus der ersten Position auch nur ein geringes

Verschwenken des Federelements erforderlich. Dies führt vorteilhafterweise dazu, dass zum Verschwenken des Federelements, mit dem dieses außer Ein- griff mit dem Halteelement gelangt, nur ein relativ geringer Bauraum zur

Verfügung gestellt werden muss. Außerdem muss der Kraftaufnahmeab- schnitt des Federelements von dem Auslöseelement auch nur mit einer rela- tiv geringen Kraft beaufschlagt werden, damit das Federelement die

Schwenkbewegung ausführt, die erforderlich ist, damit das Federelement nicht mehr mit dem Halteelement in Eingriff ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen

Überspannungsschutzelements ist das Federelement derart ausgebildet und im Gehäuse angeordnet, dass das Federelement durch die Rückstellkraft des

Federabschnitts um eine zweite Drehachse aus seiner ersten Position in seine zweite Position verschwenkbar ist. Die zweite Drehachse verläuft dabei im

Wesentlichen parallel zur Längserstreckung des Kraftaufnahmeabschnitts und damit im Wesentlichen senkrecht zur ersten Drehachse.

Da die Rückstellkraft des Federabschnitts auch von der Länge des Federab- schnitts abhängt, ist der Federabschnitt vorzugsweise als der mit Abstand längste Abschnitt des Federelements ausgebildet. Der Federabschnitt ist da-

7 LU505813 bei insbesondere mindestens doppelt so lang wie der Kraftaufnahmeab- schnitt. Fine relativ große Länge des Federabschnitts führt vorteilhafterweise dazu, dass auch bei einer relativ geringen Auslenkung des Federabschnitts aus seiner Ruhelage eine relativ große Rückstellkraft erzeugt wird, die für die Bewegung des Federelements aus seiner ersten Position in seine zweite

Position und damit auch für die Bewegung der optischen Zustandsanzeige aus ihrer ersten Position in ihre zweite Position verantwortlich ist.

Der Lagerabschnitt des Federelements weist vorzugsweise zumindest einen ersten Abschnitt auf, der an den Federabschnitt anschließt und im Wesentli- chen senkrecht zur Längserstreckung des Federabschnitts verläuft. Die

Längsachse dieses Abschnitts des Lagerabschnitts bildet dann gleichzeitig die erste Drehachse, um die das Federelement verschwenkt wird, wenn der

Kraftaufnahmeabschnitt mit der Kraft des Auslöseabschnitts beaufschlagt wird. Gemäß einer weiteren vorläufigen Ausgestaltung ist der Lagerabschnitt

L-förmig ausgebildet, wobei der Lagerabschnitt einen zweiten Abschnitt aufweist, der im Wesentlichen senkrecht zum ersten Abschnitt und damit pa- rallel zur Längserstreckung des Kraftaufnahmeabschnitts verläuft. Der zwei- te Abschnitt des Lagerabschnitts bildet dann die zweite Drehachse, um die das Federelement aus seiner ersten Position in seine zweite Position ver- schwenkt wird.

Korrespondierend zum Lagerabschnitt des Federelements ist im Gehäuse ein

Aufnahmebereich ausgebildet, in dem der Lagerabschnitt aufgenommen ist, wenn das Federelement im Gehäuse montiert ist. Der Aufnahmebereich ist dabei so ausgebildet, dass er ein Verschwenken des Federelements sowohl um die erste Drehachse als auch um die zweite Drehachse ermöglicht. Au-

Berdem ist der Aufnahmebereich so ausgebildet, dass der Lagerabschnitt des

Federelements durch den Aufnahmebereich in seiner Position gehalten wird, wenn der Federabschnitt des Federelements aus seiner Ruhelage ausgelenkt wird.

Der Mitnahmeabschnitt des Federelements dient dazu, das Federelement mit der optischen Zustandsanzeige derart zu verbinden, dass die optische Zu- standsanzeige bei einer Bewegung des Federelements aus seiner ersten Posi- tion in seine zweite Position ebenfalls aus ihrer ersten Position in ihre zweite

Position bewegt wird. Hierzu ist der Mitnahmeabschnitt vorzugsweise U- förmig oder V-förmig ausgebildet, so dass er einen schlaufenförmigen Be-

8 LU505813 reich aufweist, in den ein vorzugsweise stift- oder nasenfôrmige Abschnitt der optischen Zustandsanzeige eingreift.

Fingangs ist ausgeführt, dass das Auslôseelement bei einer Zustandsände- rung des Uberspannungsschutzelements eine Bewegung des mechanischen

Betätigungselements aus seiner ersten Position in seine zweite Position initi- iert. Bei dem erfindungsgemiBen Überspannungsschutzelement ist das Aus- lôseelement dabei so ausgebildet, dass es den Kraftaufnahmeabschnitt des

Federelements mit einer Kraft beaufschlagt, wenn das Auslôseelement eine

Zustandsänderung des Uberspannungsschutzelements detektiert hat.

Das Auslôseelement kann beispielsweise von einem Federelement, insbe- sondere eine Druckfeder gebildet sein, die zunächst aus ihrer Ruhelage aus- gelenkt ist, bis sie bei einer Zustandsänderung des Überspannungsschutze- lements freigegeben wird. Das Halten eines solchen Federelements in seiner aus der Ruhelage ausgelenkten Position kann beispielsweise mit Hilfe einer thermischen Trennstelle realisiert sein.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspan- nungsschutzelements ist als Auslöseelement ein Überstromschutzelement vorgesehen, dass ein bewegliches Betätigungselement aufweist, wobei das

Betätigungselement beim Auslösen des Überstromschutzelements den Kraft- aufnahmeabschnitt des Federelements mit einer Kraft beaufschlagt.

Derartige Überstromschutzelement sind als (Schmelz-)Sicherungen mit

Kennmeldern in unterschiedlichen Ausführungsformen aus der Praxis be- kannt. Beim Auslösen eines derartigen Überstromschutzelements wird nicht nur der Strompfad über das Überstromschutzelement unterbrochen, sondern es erfolgt auch eine Bewegung des Betätigungselements, bei dem es sich beispielsweise um einen an einer Seite aus dem Gehäuse des Überstrom- schutzelements herausragenden federbelasteten Bolzen oder um eine feder- belastete Kappe des Überstromschutzelements handeln kann. Der Vorteil der

Verwendung einer derartigen Sicherung mit Kennmelder besteht darin, dass die Sicherung bei einem auftretenden Überstrom nicht nur den Strompfad unterbricht, sondern das Auslösen der Sicherung durch die Bewegung des

Betätigungselements angezeigt werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement initiiert die Be- wegung des Betätigungselements des Überstromschutzelements die Bewe- gung der optischen Zustandsanzeige aus ihrer ersten Position in ihre zweite

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Position, indem das Betitigungselement den Kraftaufnahmeabschnitt des

Federelements mit einer Kraft beaufschlagt. Dadurch gelangt das Federele- ment außer Eingriff mit dem Halteelement, sodass das Federelement auf- grund der Rückstellkraft des Federabschnitts aus seiner ersten Position in seine zweite Position verschwenkt.

Die eingangs genannte Aufgabe ist bei einem mechanischen Betätigungs- element zur Betätigung einer optischen Zustandsanzeige eines elektronischen

Geräts, insbesondere eines Überspannungsschutzelements mit den Merkma- len des Patentanspruchs 12 gelöst. Das mechanische Betätigungselement ist erfindungsgemäß als Druckfeder ausgebildet, die einen Lagerabschnitt, einen

Federabschnitt, einen Mitnahmeabschnitt und einen Kraftaufnahmeabschnitt aufweist. Dabei schließt sich der Federabschnitt an den Lagerabschnitt, der

Mitnahmeabschnitt an den Federabschnitt und der Kraftaufnahmeabschnitt an den Mitnahmeabschnitt an, wobei die Längserstreckung des Kraftauf- nahmeabschnitts im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung des Fe- derabschnitts verläuft. Bezüglich der Vorteile eines derartigen als Drahtfeder ausgebildete mechanischen Betätigungselements kann auf die vorstehenden entsprechenden Ausführungen zum Überspannungsschutzelement verwiesen werden.

Die Drahtfeder weist vorzugsweise einen runden Querschnitt auf, dessen

Durchmesser wesentlich geringer als die Länge der Drahtfeder bzw. dessen

Federabschnitt ist. Der Federabschnitt ist dabei vorzugsweise mindestens doppelt, insbesondere drei oder vier Mal so lang wie der Kraftaufnahmeab- schnitt. Dadurch kann mit einer relativ geringen Kraft eines Auslöseelements eine relativ große Kraft zur Bewegung des Federelements aus seiner ersten

Position in seine zweite Position erzeugt werden.

Außerdem weist der Lagerabschnitt vorzugsweise zumindest einen ersten

Abschnitt auf, der an den Federabschnitt anschließt und im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung des Federabschnitts verläuft. Die Drahtfeder weist dann mit dem Lagerabschnitt, dem Federabschnitt und dem Kraftauf- nahmeabschnitt drei Abschnitte auf, die jeweils im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet sind.

Im Einzelnen gibt es mehrere Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Über- spannungsschutzelement und das mechanische Betätigungselement weiter- zubilden und auszugestalten. Dazu wird verwiesen sowohl auf die nachge-

10 LU505813 ordneten Patentansprüche als auch auf die Beschreibung eines Ausführungs- beispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Überspannungsschutzelement, mit dem

Federelement in seiner ersten Position, von der Seite,

Fig. 2 das Überspannungsschutzelement gemäß Fig. 1, mit dem Feder- element in seiner zweiten Position,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Federelements,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines vergrößerten Ausschnitts des Überspannungsschutzelements gemäß Fig. 1, mit dem Fe- derelement in seiner ersten Position,

Fig. 5 der vergrößerte Ausschnitt des Überspannungsschutzelements gemäß Fig. 4, von der Seite, mit dem Federelement in seiner ersten Position,

Fig. 6 der vergrößerte Ausschnitt des Überspannungsschutzelements gemäß Fig. 5, mit dem Federelement in seiner zweiten Position,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des Überspannungsschutzele- ment, mit dem Federelement in Eingriff mit dem Halteelement,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung des Überspannungsschutzele- ment, mit dem Federelement außer Eingriff mit dem Halteele- ment,

Fig. 9 das Überspannungsschutzelement mit dem Federelement in

Eingriff mit dem Halteelement, von vorne, und

Fig. 10 das Überspannungsschutzelement mit dem Federelement außer

Eingriff mit dem Halteelement, von vorne.

Die Figuren zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Überspannungs- schutzelements 1 mit einem Gehäuse 2, wobei in dem Gehäuse 2 mehrere

Überspannungsbauelemente 3 in Form von Funkenstrecken angeordnet sind.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die einzelnen Funkenstre- cken 3 zusammen eine Stapelfunkenstrecke, bei der die einzelnen Funken- strecken 3 in Reihe geschaltet sind. Anstelle der in dem Ausführungsbeispiel dargestellten Funkenstrecken können auch ein Varistor, ein Gasableiter oder

1 LU505813 andere überspannungsschaltende oder iiberspannungsbegrenzende Bauele- mente sowie deren Kombination als Uberspannungsbauelemente im Gehäuse 2 angeordnet sein. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es somit nicht entscheiden, welche Art von Überspannungsbauelement oder wie viele Über- spannungsbauelemente das Überspannungsschutzelements 1 aufweist.

Das dargestellte Überspannungsschutzelement 1 ist als Schutzstecker ausge- bildet, der zwei als Messerkontakte ausgebildete Anschlusskontakte 9, 10 aufweist, die in korrespondierende Steckerbuchsen eines hier nicht darge- stellten Geräteunterteils einsteckbar sind. Das erfindungsgemäße Überspan- nungsschutzelement muss jedoch nicht als Schutzstecker ausgebildet sein, sondern es kann sich bei dem Überspannungsschutzelement auch um ein ein- teiliges Überspannungsschutzgerät handeln, das somit kein separates Geräte- unterteil aufweist.

Das Überspannungsschutzelement 1 weist außerdem eine optische Zustands- anzeige 4 und ein Auslöseelement 5 auf, bei dem es sich vorliegend um eine

Sicherung mit einem federbelasteten Betätigungselement 51 handelt. Zur Be- tätigung der optischen Zustandsanzeige 4 ist im Gehäuse 2 des Über- spanungsschutzelements 1 ein als Drahtfeder ausgebildetes Federelement 6 angeordnet, durch das die optische Zustandsanzeige 4 aus einer ersten Posi- tion (Fig. 1) in eine zweite Position (Fig. 2) verbracht werden kann.

Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Überspannungsschutzelement 1 ist im fertig montierten Zustand noch in einem — hier nicht dargestellten — Au-

Bengehäuse angeordnet, wobei aus der Unterseite des vorzugsweise hauben- artigen Außengehäuses die Anschlusskontakte 9, 10 herausragen. In der ge- geniiberliegenden Oberseite des Außengehäuses ist ein Sichtfenster angeord- net, durch das je nach Zustand des Uberspannungsschutzelements 1 die opti- sche Zustandsanzeige 4 oder eine Markierung 21 auf der Oberseite des Ge- häuses 2 sichtbar ist.

Wie insbesondere aus der separaten Darstellung des Federelements 6 gemäß

Figur 3 ersichtlich ist, weist das Federelement 6 einen Lagerabschnitt 61, ei- nen Federabschnitt 62, einen Mitnahmeabschnitt 63 und einen Kraftaufnah- meabschnitt 64 auf. Der längliche Federabschnitt 62 ist dabei zwischen dem

Lagerabschnitt 61 und dem U-fôrmigen Mitnahmeabschnitt 63 und der Mit- nahmeabschnitt 63 zwischen dem Federabschnitt 62 und dem Kraftaufnah- meabschnitt 64 angeordnet. Aus Figur 3 ist auch ersichtlich, dass der Lager-

12 LU505813 abschnitt 61 einen ersten Abschnitt 611 aufweist, der an den Federabschnitt 62 anschließt und senkrecht zur Längserstreckung des Federabschnitts 62 verläuft. Außerdem weist der Lagerabschnitt 61 noch einen zweiten Ab- schnitt 612 auf, so dass der Lagerabschnitt 61 insgesamt L-fôrmig ausgebil- det ist. Der zweite Abschnitt 612 ist dabei senkrecht vom ersten Abschnitt 611 des Lagerabschnitts 61 abgebogen. Neben dem ersten Abschnitt 611 des

Lagerabschnitts 61 ist auch der Kraftaufnahmeabschnitt 64 senkrecht zur

Längserstreckung des Federabschnitts 62 angeordnet. Dabei ist der Kraftauf- nahmeabschnitt 64 auch senkrecht zur Längserstreckung des ersten Ab- schnitts 611 des Lagerabschnitts 61 und parallel zu dessen zweiten Abschnitt 612 angeordnet.

Befindet sich das Federelement 6 in der in Fig. 1 und 5 dargestellten ersten

Position, so ist der Federabschnitt 62 aus seiner Ruhelage ausgelenkt. Bei der

Montage des Federelements 6 wird dazu der Federabschnitt 62 aus der in

Fig. 6 dargestellten Position nach unten ausgelenkt. Damit das Federelement 6 trotz der Auslenkung des Federabschnitts 62 aus einer Ruhelage in der ers- ten Position verbleibt, ist am Gehäuse 2 ein als Vorsprung ausgebildetes Hal- teelement 7 ausgebildet, dessen Ende 71 das Federelement 6 im Bereich des

Mitnahmeabschnitts 63 übergreift, wie insbesondere auf Fig. 4 ersichtlich ist.

Bei einer Zustandsänderung des Überspanungsschutzelements 1 wird der

Kraftaufnahmeabschnitt 64 des Federelements 6 durch das Auslöseelement 5 bzw. dessen Betätigungselement 51 mit einer Kraft Fa beaufschlagt, die senkrecht zur Längserstreckung des Kraftaufnahmeabschnitts 64 gerichtet ist. Dies führt dazu, dass das Federelement 6 um eine erste Drehachse z ver- schwenkt wird, die mit dem ersten Abschnitt 611 des Lagerabschnitts 61 zu- sammenfällt. Durch das Verschwenken des Federelements 6 um die Dreh- achse z wird der Mitnahmeabschnitt 63 des Federelements 6 unter dem Ende 71 des Halteelements 7 weggeschwenkt, sodass der Mitnahmeabschnitt 63 nicht mehr mit dem Halteelement 7 in Eingriff steht. Dieses Verschwenken des Federelements 6 um die erste Drehachse z ist aus einem Vergleich der

Figur 7 mit der Figur 8 und aus einem Vergleich der Figur 9 mit der Figur 10 ersichtlich.

Sobald das Federelement 6 nicht mehr durch das Halteelement 7 in seiner ersten Position gehalten wird, wird das Federelement 6 aufgrund der Rück- stellkraft Fr des Federabschnitts 62 um eine zweite Drehachse y aus seiner ersten Position in seine zweite Position, nach oben, verschwenkt. Die erste

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Position des Federelements 6 1st in den Figuren 1, 4 und 5 sowie den Figuren 7 und 9 dargestellt, während die Figuren 2 und 6 das Federelement 6 in sei- ner zweiten Position zeigen.

Aus den Figuren 1 und 2, bei denen auch die optische Zustandsanzeige 4 dargestellt ist, ist erkennbar, dass an der optischen Zustandsanzeige 4 ein stiftformiger Abschnitt 41 ausgebildet ist, der in den U-fôrmigen Mitnahme- abschnitt 63 des Federelements 6 eingreift, sodass ein Verschwenken des Feder- elements 6 aus seiner ersten Position in seine zweite Position auch zu einer entsprechenden Bewegung der optischen Zustandsanzeige 4 führt. Befindet sich das Überspannungsschutzelement 1 in dem in den Figuren nicht darge- stellten AuBengehäuse, so wird der die Markierung 42 aufweisen Abschnitt der optischen Zustandsanzeige 4 durch die Bewegung des Federelements 6 nicht nur nach oben geschoben, sondern durch die Oberseite des AuBenge- häuses auch etwas nach rechts unten — bei der Darstellung gemäB Figur 2 — gedrückt. Diese Position des die Markierung 42 aufweisen Abschnitts der op- tischen Zustandsanzeige 4 ist in Fig. 2 gestrichelt dargestellt.

Insbesondere aus dem vergrößerten Ausschnitt der Darstellungen gemäß den

Figuren 4 bis 6 ist ersichtlich, dass im Gehäuse 2 ein Aufnahmebereich 8 zur

Aufnahme des Lagerabschnitts 61 des Federelements 6 ausgebildet ist. Der

Aufnahmebereich 8 ist dabei an die L-förmige Ausgestaltung des Lagerab- schnitts 61 angepasst, so dass er einen entsprechenden Aufnahmeabschnitt für den ersten Abschnitt 611 und einen zweiten Aufnahmeabschnitt zur Auf- nahme des zweiten Abschnitts 612 des Lagerabschnitts aufweist. Insgesamt ist der Aufnahmebereich 8 dabei so ausgebildet, dass er sowohl ein Ver- schwenken des Federelements 6 um die erste Drehachse z als auch ein Ver- schwenken des Federelements 6 um die zweite Drehachse y ermöglicht.

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Bezugszeichen 1 Überspannungsschutzelement 2 Gehäuse 21 Markierung 3 Überspannungsbauelement 4 optischen Zustandsanzeige 41 stiftfôrmiger Abschnitt 42 Markierung 5 Auslôseelement 51 Betätigungselement 6 Federelement 61 Lagerabschnitt 611 erster Abschnitt 612 zweiter Abschnitt 62 Federabschnitt 63 Mitnahmeabschnitt 64 Kraftaufnahmeabschnitt 7 Halteelement 71 Ende 8 Aufnahmebereich 9 Anschlusskontakt 10 Anschlusskontakt

Fr Rückstellkraft

Fa Kraft des Auslôseelements zZ erste Drehachse y zweite Drehachse

Claims (15)

15 LU505813 Patentansprüche

1. Uberspannungsschutzelement (1) mit einem Gehäuse (2), mit einem Uberspannungsbauelement (3), mit einer optischen Zustandsanzeige (4), mit einem Auslôseelement (5) und mit einem mechanischen Betätigungselement, wobei das Auslôseelement (5) bei einer Zustandsänderung des Uberspan- nungsschutzelements (1) eine Bewegung des mechanischen Betätigungsele- ments aus einer ersten Position in eine zweite Position initiiert, und wobei die optische Zustandsanzeige (4) und das mechanische Betätigungs- element derart miteinander in Verbindung stehen, dass die optische Zu- standsanzeige (4) bei einer Bewegung des mechanischen Betätigungesele- ments aus seiner ersten Position in seine zweite Position auch aus einer ers- ten Position in eine zweite Position bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Betitigungselement als Federelement (6) ausgebildet ist, wobei das Federelement (6) einen Lagerabschnitt (61), einen Federab- schnitt (62), einen Mitnahmeabschnitt (63) und einen Kraftaufnahmeab- schnitt (64) aufweist, dass der Federabschnitt (62) in der ersten Position des Federelements (6) aus seiner Ruhelage ausgelenkt ist, dass das Federelement (6) entgegen der Riickstellkraft (Fr) des Federab- schnitts (62) in seiner ersten Position gehalten ist, und dass der Kraftaufnahmeabschnitt (64) des Federelements (6) bei einer Zu- standsänderung des Uberspannungsschutzelements (1) durch das Auslôsee- lement (5) derart mit einer Kraft (F,) beaufschlagt wird, dass das Federele- ment (6) nicht mehr in seiner ersten Position gehalten ist, sodass sich das Fe- derelement (6) aufgrund der Rückstellkraft des Federabschnitts (62) in seine zweite Position bewegt.

2. Überspannungsschutzelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Federelement (6) als Drahtfeder ausgebildet ist, wobei sich der Federabschnitt (62) an den Lagerabschnitt (61), der Mitnahmeab- schnitt (63) an den Federabschnitt (62) und der Kraftaufnahmeabschnitt (64) an den Mitnahmeabschnitt (63) anschließt.

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3. Überspannungsschutzelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längserstreckung des Kraftaufnahmeabschnitts (64) im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung des Federabschnitts (62) verläuft.

4. Überspannungsschutzelement (1) nach Anspruch 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kraft (F,) des Auslôseelements (5) im Wesentlichen senk- recht zur Längserstreckung des Kraftaufnahmeabschnitts (64) gerichtet ist, und dass die Beaufschlagung des Kraftaufnahmeabschnitts (64) des Fe- derelements (6) mit der Kraft (F,) des Auslôseelements (5) ein Verschwen- ken des Federelements (6) um eine erste Drehachse (z) bewirkt, wobei die erste Drehachse (z) senkrecht zur Längserstreckung des Kraftaufnahmeab- schnitts (64) und senkrecht zur Längserstreckung des Federabschnitts (62) verläuft.

5. Uberspannungsschutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (6) durch die Rückstellkraft (Fr) des Federabschnitts (62) um eine zweite Drehachse (y) aus seiner ersten Position in seine zweite Position verschwenkbar ist, wobei die zweite Dreh- achse (y) im Wesentlichen parallel zur Längserstreckung des Kraftaufnah- meabschnitts (64) verläuft.

6. Überspannungsschutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerabschnitt (61) zumindest einen ersten Abschnitt (611) aufweist, der an den Federabschnitt (62) anschließt und im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung des Federabschnitts (62) ver- läuft.

7. Uberspannungsschutzelement (1) nach Anspruch 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Lagerabschnitt (61) L-förmig ausgebildet ist und einen zweiten Abschnitt (612) aufweist, der im Wesentlichen parallel zur Längser- streckung des Kraftaufnahmeabschnitts (64) verläuft.

8. Uberspannungsschutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (2) ein Aufnahmebereich (8) aus- gebildet ist, in dem der Lagerabschnitt (61) des Federelements (6) aufge- nommen ist.

9. Überspannungsschutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnahmeabschnitt (63) des Federele-

17 LU505813 ments (6) derart mit der optischen Zustandsanzeige (4) zusammenwirkt, dass durch die Bewegung des Federelements (6) aus seiner ersten Position in sei- ne zweite Position die optische Zustandsanzeige (4) aus ihrer ersten Position in ihre zweite Position verbracht wird, wozu der Mitnahmeabschnitt (63) vorzugsweise U-fôrmig oder V-fôrmig ausgebildet ist und die optische Zu- standsanzeige (4) vorzugsweise einen stift- oder nasenfôrmigen Abschnitt (41) aufweist, der in den Mitnahmeabschnitt (63) eingreift.

10. Uberspannungsschutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (6) durch ein Halteelement (7) entgegen der Rückstellkraft (Fg) des Federabschnitts (62) in seiner ersten Position gehalten ist, wobei das Halteelement (7) vorzugsweise als Vor- sprung oder Kante ausgebildet ist, dessen Ende (71) das Federelement (6) im Bereich des Mitnahmeabschnitts (63) übergreift.

11. Uberspannungsschutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslôseelement (5) als Überstromschutz- element ausgebildet ist, wobei das Uberstromschutzelement ein bewegliches Betätigungselement (51) aufweist, das beim Auslösen des Uberstromschutze- lements den Kraftaufnahmeabschnitt (64) des Federelements (6) mit der Kraft (F,) beaufschlagt.

12. Mechanisches Betitigungselement zur Betätigung einer optischen Zu- standsanzeige (4) eines elektronischen Geräts, insbesondere eines Überspan- nungsschutzelements (1), dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Betätigungselement als Drahtfeder (6) ausgebildet ist, die einen Lagerabschnitt (61), einen Federabschnitt (62), einen Mitnahmeab- schnitt (63) und einen Kraftaufnahmeabschnitt (64) aufweist, dass sich der Federabschnitt (62) an den Lagerabschnitt (61), der Mitnahme- abschnitt (63) an den Federabschnitt (62) und der Kraftaufnahmeabschnitt (64) an den Mitnahmeabschnitt (63) anschließt, und dass die Längserstreckung des Kraftaufnahmeabschnitts (64) im Wesentli- chen senkrecht zur Längserstreckung des Federabschnitts (62) verläuft.

13. Mechanisches Betätigungselement nach Anspruch 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Lagerabschnitt (61) zumindest einen ersten Abschnitt

18 LU505813 (611) aufweist, der an den Federabschnitt (62) anschließt und im Wesentli- chen senkrecht zur Längserstreckung des Federabschnitts (62) verläuft.

14. Mechanisches Betätigungselement nach Anspruch 13, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Lagerabschnitt (61) L-fôrmig ausgebildet ist und einen zweiten Abschnitt (612) aufweist, der im Wesentlichen senkrecht zum ersten Abschnitt (611) abgebogen ist.

15. Mechanisches Betätigungselement nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Federabschnitt (62) mindestens dop- pelt so lang wie der Kraftaufnahmeabschnitt (64) ist.