B e s c h r e i b u n g

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz eines Überspannungsabieiter gegen ther¬ mische Überlastung nach dem jeweiligen Oberbegriff der Ansprüche 1, 3 und 6.

Überspannungsabieiter, die im Bereich der Fernmelde¬ technik Anwendung finden, sind in der Regel als soge¬ nannte Zweistrecken-Überspannungsableiter ausge- staltet, die eine raittig angeordnete, im wesentlichen ringförmige Masseelektrode und jeweils eine von der Masseelektrode beabstandete Spannungselektrode auf¬ weisen. Zum Ableiten der Überspannung dienen Gas¬ funkenstrecken zwischen den Spannungselektroden und der Masseelektorde. Im Überspannungsfall ent¬ steht in der jeweils beanspruchten Gasfunkenstrecke ein Lichtbogen, der zu einem Aufheizen des über- spannungsableiters und letzlich zu einer thermischen Zerstörung des Überspannungsabieiters und des ihn aufnehmenden überspannungsableitermagazines führen kann.

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Zum Schutz derartiger Überspannungsabieiter gegen thermische Überlastung ist es bereits aus der DE-PS 33 23 687 bekannt, ein federnd über den Überspannungs¬ abieiter anliegendes Kontaktelement bzw. eine federnd an dem Überspannungsabieiter anliegende Klammer vor¬ zusehen, deren einer Schenkel an einer Spannungselek¬ trode des uberspannungsableiters anliegt, während der andere Schenkel von der Masseelektrode über eine Lotpille beabstandet gehalten wird. Bei einer unzu¬ lässigen Erwärmung des Uberspannungsableiters weicht die Lotpille auf, so daß der gegen die Masseelektrode vorgespannte andere Schenkel der Klammer bzw. des Kontaktelementes mit der Massseelektrode Eingriff nimmt. Die Kontaktelemente der bekannten Vorrichtung zum Schutz des uberspannungsableiters gegen thermische Überlastung können zwar als nachträglicheSchutzelemente in bereits vorhandene Magazine mit uberspannungsab¬ leitern zu deren thermischen Schutz eingesetzt wer¬ den, haben jedoch den Nachteil, daß die S- oder L- förmige Struktur der Kontaktelemente relativ sperrig ist, um den nötigen Kontaktdruck nach Schmelzen der Lotpille und Durchlaufen des Kontaktweges zu gewähr¬ leisten. Ferner liegen die S- oder L-förmigen Kon¬ taktelemente der bekannten Vorrichtung zum thermischen Schutz von uberspannungsableitern eingespannt zwischen den uberspannungsableitern und deren Magazinen, woraus sich eine relativ aufwendige Montage der Kontaktele¬ mente ergibt. Darüber hinaus ist die Montage der Kontaktelemente in den Magazinen an den uberspannungs¬ ableitern wegen der bereits im kalten Zustand stark vorgespannten Kontaktelemente relativ aufwendig.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorlie¬ genden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vor-

richtung zum Schutz eines Uberspannungsableiters der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß bei kompakter Bauweise der Vorrichtung zum Schutz des uberspannungsableiters eine einfache Montage der Vorrichtung erzielt wird..

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 , 3 und 6 durch die im kennzeichnenden Teil dieser Ansprüche angegebenen Merkmale gelöst.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art zum Schutz eines uberspannungsableiters gegen thermische Überlastung die Klammer aus zwei aus einem Thermobimetall bestehenden, übereinander liegend angeordneten und zumindest teilweise am Überspannungs¬ abieiter anliegenden Lagen, die derart bezüglich des uberspannungsableiters angeordnet sind, daß die innere Lage sich bei Erwärmung des Uberspannungsab¬ leiters von diesem abzuheben strebt und die äußere Lage sich an diesen anzulegen strebt, wobei die Lagen der Klammer an ihrem freien Ende mit einem monostabilen Schnappelement miteinander in Eingriff stehen, das bei einer bestimmten Erwärmung der Lagen außer Eingriff kommt und das auch bei Abkühlung der Lagen nicht wieder Eingriff nimmt, wobei die Klammer die Elektroden überbrückt, wenn das Schnappelement in Eingriff steht.

Diese erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, daß auch nach einem Ansprechen der Vorrichtung zum ther¬ mischen Schutz diese wieder in einen betriebsbereiten

Zustand gebracht werden kann, in dem das monostabile Schnappelement wiederum von Hand oder mittels eines Werkzeuges in Eingriff gebracht wird.

Gemäß der in Anspruch 2 angegebenen vorteilhaften Weiterbildung ist der Überspannungsabieiter ein Zweistreckenabieiter, der aus zwei gegeneinander ge¬ schalteten uberspannungsableitern mit einer gemein¬ samen Masseelektrode und zwei beabstandeten Spannungs¬ elektroden besteht, bei dem die Vorrichtung zum ther¬ mischen Schutz so ausgestaltet ist, daß die Klammer auf dem Zweistreckenabieiter in Höhe der Masseelek¬ trode und nur mit dieser elektrisch leitend verbunden angeordnet ist und aus einem bis zu 180° gebogenen und um die Überspannungsabieiter angelegten Thermobi- metallstreifen besteht, daß die innere, den über- spannungableitern benachbarte Lage an ihrem freien Ende eine gegen die äußere Lage ausgebogehe Nase auf¬ weist, daß die äußere Lage an ihrem freien Ende sowohl eine längliche Ausnehmung aufweist, die zu¬ sammen mit der Nase das Schnappelement bildet, deren gegen das freie Ende gerichteter Rand nach außen eine Aufwölbung aufweist, die derart dimensioniert ist, daß bei einer bestimmten Erwärmung der Lagen das freie Ende der inneren Lage durch diese Ausnehmung treten kann, als auch beiderseits mit Verbreiterungen versehen ist, die beim Durchtritt des freien Endes der inneren Lage durch die Ausnehmung der äußeren Lage mit den beiden Spannungselektroden in Berührung kommt. DieseAusgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum thermischen Schutz des Zweistrecken- Überspannungsabieiters läßt sich mit niedrigem Auf¬ wand aus einem geeignet gestanzten und gebogenen Ther-

mobimetallstreifen herstellen und kann ohne weitere Haltevorrichtungen auf den Zweistrecken-Überspannungs¬ abieiter aufgeschoben werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, mit dem sich der Anspruch 3 befaßt , ist bei einer Vorrich¬ tung zum thermischen Schutz eines Zweistrecken-Über- spannungsableiters der eingangs genannten Art vorge¬ sehen, daß das Kontaktelement aus einem Thermobimetall- streifen besteht, und daß das Kontaktelement derart ausgebildet ist, daß es im wesentlichen einer den im wesentlichen zylinderförmigen Zweistrecken-Über- spannungsableiter umschließenden Mantelfläche folgt, daß das Kontaktelement zwei sich um die Masseelektrode in Umfangsrichtung erstreckende Arme und einen sich in axialer Richtung von der einen Spannungselektrode zu der anderen Spannungselektrode erstreckenden Längs¬ abschnitt aufweist, und daß der Längsabschnitt des Kontaktelementes von dem Zweistrecken-Überspannungs¬ abieiter durch das sich bei einer unzulässigen Er¬ wärmung des Zweistrecken-Überspannungsableiters auf¬ weichende Distanzteil beabstandet ist. Diese Vor¬ richtung zum Schutz des uberspannungsableiters gegen thermische Überlastung hält sich mittels der Arme an dem Überspannungsabieiter fest und zieht sich durch die Wirkung des Thermobimetalles bei dessen Erwärmung gegen den Überspannungsabieiter an, wodurch die Abflachung des sich bei Erwärmung aufweichenden Distanzteiles verstärkt wird. Hierdurch wird eine sichere Anlage des Längsabschnittes des Kontaktele¬ mentes gegen die Spannungselektroden erreicht. Trotz¬ dem ist keine Abstützung des Kontaktelementes gegen ein Gehäuse erforderlich.

Gemäß der in Anspruch 4 angegebenen Weiterbildung be¬ steht das Distanzteil aus einem thermoplastischen Kunststoff oder einer bei relativ niedriger Temperatur schmelzenden Metallegierung.

Vorzugsweise sind, wie in Anspruch 5 angegebenen ist, die Enden der Arme mit Sicken versehen, die nach dem Aufweichen des Distanzteiles mit den Spannungselek¬ troden Kontakt nehmen. Hierdurch wird Kontaktgabe auch dann erreicht, wenn sich das Distanzteil nicht völlig flachdrücken läßt.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist bei einer Vorrichtung zum Schutz eines uberspannungs¬ ableiters gegen thermische Überlastung der eingangs genannten Art vorgesehen, daß das Kontaktelement aus einem Thermobimetall besteht, daß es ferner gegen eine Führungskulisse anliegt, die derart ausgestaltet ist, daß sich das Kontaktelement bei seiner Defor¬ mation aufgrund der Erwärmung des Kontaktelementes in Reaktion auf die Erwärmung des uberspannungsab¬ leiters auf der Führungskulisse von einer ersten in eine zweite Lage bewegt, aus der das Kontaktele¬ ment auch nach Abkühlen nicht in die erste Lage zurückkehren kann, wobei das Kontaktelement in der zweiten Lage die Elektroden miteinander verbindet. Das Kontaktelement bildet zusammen mit der Führungs¬ kulisse ein monostabiles Schaltelement , das nach einem Ansprechen auf eine zu starke Erwärmung des uberspannungsableiters ebenfalls mit einem Werk¬ zeug oder von Hand wieder in die betriebsbereite Lage gebracht werden kann.

Gemäß der in Anspruch 7 angegebenen Weiterbildung weist die Führungskulisse eine Stufe auf, über die sich das Kontaktelement bei seinem Weg von der ersten Lage in die zweite Lage bewegt.

Bei der in Anspruch 8 beschriebenen Ausgestaltung in Anwendung auf einen Zweistrecken-Überspannungsableiter weist das Kontaktelement sich in Umfangsrichtung er¬ streckende Arme und einen sich in axialer Richtung des uberspannungsableiters erstreckenden Längsabschnitt auf, der gegen die Führungskulisse anliegt, wobei dieser in der ersten Lage von den Spannungselektroden beabstandet ist und in der zweiten Lage an diese an¬ liegt.

Gemäß der in Anspruch 9 beschriebenen Ausgestaltung umgreifen die Arme die Masseelektrode jeweils um etwa 180°, wobei die dem Längsabschnitt abgewandten Enden der Arme verjüngt zulaufen. Durch diese Aus¬ gestaltung der Enden der Arme wird eine besonders geeignete Federcharakteristik der Arme erreicht, mit der sich die Arme des Kontaktelementes auch leicht über den Überspannungsabieiter stülpen lassen.

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beilie¬ genden Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Überspannungsabieiter;

Fig. 2 eine Klammer zum thermischen Schutz des uberspannungsableiters gemäß Fig. 1 ;

Fig. 3 und Fig. 4 Seitenansichten des uberspannungs¬ ableiters mit einer Klammer in einer ersten oder zweiten

Schaltlage;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des mit der Klammer versehenen überspannungsab- leiters gemäß den Fig. 1 bis 4;

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines

Uberspannungsableiters und eines Kontakt¬ elementes;

Fig. 7 eine Seitenansicht des in Fig. 6 gezeigten Uberspannungsableiters mit einer Quer¬ schnittsdarstellung des Kontaktelementes in dessen unbetätigter Lage;

Fig. 8 eine d'er Fig. 7 entsprechende Darstellung, bei der das Kontaktelement seine betätigte Lage angenommen hat;

Fig. 9 eine Seitendarstellung eines uberspannungs¬ ableiters mit einer Querschnittsdarstellun eines weiteren Kontaktelementes in dessen unbetätigter Lage; und

Fig. 10 eine der Fig. 9 entsprechende Darstellung, bei der das weitere Kontaktelement seine betätigte Lage eingenommen hat.

Fig. 1 zeigt einen Zweistreckenabieiter 1 , der aus zwei gegeneinander geschalteten uberspannungsableitern 2, 3 besteht. Zwischen den uberspannungsableitern 2, 3 liegt eine für beide uberspannungsableiter ge¬ meinsame, im wesentlichen ringförmige Masseelektrode

4. Jedem Uberspannungsableiter 2, 3 ist eine Spannungs¬ elektrode 5, 6 zugeordnet. Eine aus einem Thermobi- metallstreifen bestehende Klammer 7 ist an ihrem Scheitel 8 um 180° abgebogen. Der Thermobimetall- streifen weist eine Bohrung 9 auf, durch die sich ein Anschluß der Masseelektrode 4 erstreckt. Aufgrund der mechanischen Spannung des Thermobimetallstreifens steht dieser mit dem Anschluß der Masseelektrode 4 im Bereich der Bohrung 9 in Verbindung. Der wenigstens zweischichtige Thermobimetallstreifen weist eine innere Lage 10 und eine äußere Lage 12 auf. Die innere, den uberspannungsableiter 2, 3 benachbarte Lage 10 der Klammer 7 strebt durch die Materialauswahl des Thermobimetallstreifens und dessen Dimensionierung dahin, sich bei Erwärmung von den uberspannungsab¬ leitern 2, 3 abzuheben. Die innere Lage hat an ihrem vom Scheitel .8 abgewandten freien Ende eine gegen die äußere Lage 12 ausgebogene Nase 11. Die äußere Lage 12 strebt bei Erwärmung danach, sich gegen die uberspannungsableiter 2, 3 anzulegen. Sie weist an ihrem dem Scheitel 8 abgewandten, freien Ende eine Ausnehmung 13 auf, deren gegen das freie Ende ge¬ richteter Rand nach außen eine Aufwölbung 14 zeigt. Ferner hat das freie Ende der äußeren Lage 12 Ver¬ breiterungen 15, 16 , die mit den Spannungselektroden

5, 6 bei Ansprechen der Vorrichtung zum thermischen Schutz des uberspannungsableiters Kontakt geben, wie

dies in Fig. 5 zu sehen ist.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des uberspannungsab¬ leiters mit aufgesteckter Klammer 7 in deren Ruhelage, die beispielsweise bis zu einer Temperatur von 140° C eingehalten wird. Die auf den Zweistreckenabieiter 1 aufgesteckte Klammer 7 ist in der Ruhelage lediglich mit der Masseelektrode leitend verbunden. Bei der Er¬ wärmung strebt die innere Lage 10 danach, sich von den uberspannungsableitern 2, 3 abzuheben, während die äußere Lage 12 danach strebt, sich an die uber¬ spannungsableiter 2, 3 anzulegen. Bei einer Erwärmung bewegt sich daher die Nase 11 unter der Aufwölbung 14 in Richtung auf die Ausnehmung 13- Bei einer Tempera¬ tur von etwa 140° C tritt die Nase 11 mit dem freien Ende der inneren Lage 10 durch die Ausnehmung 13 hindurch. Die äußere Lage 12 kann sich daher an die uberspannungsableiter 2, 3 anlegen, indem die Ver¬ breiterungen 15, 16 in elektrischen Kontakt mit den Spannungselektroden 5, 6 treten und somit die uber¬ spannungsableiter 2, 3 kurzschließen. Diese Schalt¬ lage ergibt sich aus den Fig. 4 und 5.

Wenn der Zweistreckenabieiter 1 abgekühlt ist, kann die Klammer 7 mit einem zwischen der Aufwölbung 14 und der Nase 11 geführten Werkzeug wieder aus der Stellung gemäß Fig. 4 in die Stellung gemäß Fig. 3 zurückgeführt werden und in ihren Betriebszustand gebracht werden, ohne daß hierfür die Klammer 7 von dem Zweistreckenabieiter 1 abgenommen werden muß.

Bei den in den Fig. 6 bis 10 gezeigten Ausführungs¬ beispielen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile.

Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung des Zweistreckenabieiters 1 , der in seiner Struktur dem in Fig. 1 gezeigten Zweistreckenableiter entspricht, mit einer perspektivischen Darstellung eines Kontakt¬ elementes 17- Das Kontaktelement 17 liegt in seiner Arbeitslage über dem Zweistreckenableiter 1 und ist nur aus Gründen der Anschaulichkeit von diesem getrennt . dargestellt. Das Kontaktelement 17 besteht aus einem Thermobimetallstreifen, der im wesentlichen die Form einer den zylindrischen Zweistreckenableiter 1 um¬ hüllenden Mantelfläche aufweist. Das Kontaktelement 17 hat zwei sich um die Masseelektrode 4 im Umfangs- richtung erstreckende Arme 18, 19 sowie einen sich in axialer Richtung von der einen Spannungselektrode 5 zu der anderen Spannungselektrode 6 erstreckenden Längsabschnitt 20. Der Längsabschnitt verschmälert sich von den Armen 18, 19 ausgehend zu seinen sicken- förmigen Enden 21, 22, die zur Kontaktgabe mit den Spannungselektroden 5, 6 vorgesehen sind. Die Arme 18, 19 des im wesentlichen mantelförmigen Kontakt¬ elementes 17 haben sich verjüngende Armendabschnitte 23, 24. Jeder Arm 18, 19 umschließt den Zweistrecken¬ ableiter 1 mit einem Umschlingungswinkel von mehr als 180° im Bereich der Armendabschnitte 23, 24.

Wie insbesondere aus der Darstellung gemäß Fig. 7 zu ersehen ist, ist das Kontaktelement 17 in.der Mitte seines Längsabschnittes 20 durch ein Distanz¬ teil gegenüber dem Zweistreckenableiter 1 beabstandet.

Das Distanzteil 25 besteht aus thermoplastischem Kunststoff oder aus einer bei relativ niedriger Temperatur schmelzenden Metallegierung. In dieser . durch das Distanzteil 25 vom Zweistreckenableiter 1 beabstandenen Lage des Kontaktelementes 17 sind dessen Armendabschnitte 23, 24 von den Spannungselektroden 5, 6 beabstandet.

Wenn nun eine unzulässige Erwärmung des Zweistrecken¬ abieiters 1 auftritt, wie dies in Fig. 8 gezeitgt ist, weicht das Distanzteil auf und flacht sich unter der Wirkung der Kraft ab, die der Thermobimetallstreifen bei Erwärmung auf das Distanzteil 25 ausübt. Die Schichtfolge des Thermobimetallstreifens des Kontakt¬ elementes 17 ist so gewählt, daß sich das Kontakt¬ element 17 bei Erwärmung mit seinen Armen 18, 19 an den Zweistreckenableiter 1 heranzieht. Das abge¬ flachte, aufgeweichte Distanzteil 25' ermöglicht die Kontaktgabe des Kontaktelementes 17 mit den Arm¬ endabschnitten 23, 24 an den Spannungselektroden 5, 6, um diese mit der Masseelektrode 4 über die Arme 18, 19 zu verbinden.

Bei der abgewandelten Ausführungsform gemäß den Fig. 9 und 10 wird kein Distanzteil 25 benötigt, wie dies bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 7 und 8 der Fall ist. Das Kontaktelement 17' hat zwei relativ lange Stützteile 27, 28, die auf einer stufenförmigen Führungskulisse aufliegen.

Das Kontaktelement 17 ^f besteht gleichfalls aus Thermo¬ bimetall und weist ebenso wie das in dem Fig. 7 und 8 gezeigte Kontaktelement 17 einen Längsab¬ schnitt 20' sowie zwei Arme 18', 19' auf. Die Arme

streben auch im Ruhezustand dazu, den Längsabschnitt 20' gegen den Zweistreckenableiter 1 anzuziehen, wobei das Kontaktelement 17' jedoch in seiner vom Zweistrecken¬ ableiter 1 beabstandeten Lage durch die Stützteile 27, 28 gehalten wird.

Bei einer unzulässigen Erwärmung des Zweistreckenab- leiters 1 erwärmt sich über die durch die Arme 18', 19' bewirkte Wärmeleitung auch das Kontaktelement 17', das sich aufgrund seiner Thermobimetall-Struktur der¬ art verformt, daß sich die Stützteile 27, 28 aufein- anderzubewegen. Gleichzeitig ziehen die Arme 18', 19' das Kontaktelement 17' verstärkt gegen den Zweistrecken¬ ableiter 1. Hierbei schnappen die Stützteile 27, 28 über die Stufe 29 in der Kulisse 26, woraufhin die Stützteile 27, 28 oder der Längsabschnitt 20' mit den Spannungselektroden 5, 6 Kontakt nehmen. In diesem Zustand sind die Spannungselektroden 5, 6 mit der Masseelektrode 4 leitend verbunden.

Nach einem Abkühlen des Zweistreckenabieiters 1 und somit des Kontaktelementes 17' streben zwar die Stütz¬ teile 27, 28 wieder dazu, sich auseinanderzubewegen, jedoch bleiben die Stützteile 27, 28 an der Stufe 29 der Führungskulisse 26 in ihrer Lage hängen. Damit bleibt das Kontaktelement 17' in Verbindung mit den Spannungselektroden 5, 6 und der Masseelektrode 4. Mittels eines Werkzeuges können jedoch die Stütz¬ teile 27, 28 wieder aufdie Stufe 29 der Führungsku¬ lisse 26 gehoben werden, um den Zweistreckenableiter 1 wieder in Betriebsbereitschaft zu versetzen.

Die beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung zum Schutz eines Uberspannungsableiters gegen ther¬ mische Überlastung sind symmetrisch ausgestaltet, da die gezeigten Ausführungsformen des uberspannungs¬ ableiters als Zweistrecken-Überspannungsableiter aus¬ gestaltet sind. Jedoch können auch asymmetrische Ausgestaltungen der Vorrichtungen zum Schutz eines uberspannungsableiters vor allem dann verwendet werden, wenn es sich bei dem uberspannungsableiter lediglich um einen Einstrecken-Überspannungsableiter handelt.