Beschreibung

Die Erfindung geht aus von einer Uberspannungsschutzanordnung, bestehend aus einer in einem isolierenden Gehäuse befindlichen Hörnerfunkenstrecke mit Deionkammer zur Lichtbogenlöschung, wobei die Deionkammer eine

Vielzahl von beabstandeten Löschblechen aufweist und im Zündbereich der Hörnerfunkenstrecke eine Triggerelektrode befindlich ist, weiterhin mit einem Varistor, welcher mit der Hörnerfunkenstrecke elektrisch in Reihe geschalten ist, gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Hörnerfunkenstrecken-Blitzstromableiter mit Deionkammer zur Lichtbogen- löschung sind beispielsweise aus der DE 10 2011 051 738 Al vorbekannt.

Eine entsprechende Hörnerfunkenstrecke befindet sich in einem Gehäuse und weist Mittel zur Steuerung der internen Gasströmung zur Einstellung eines unterschiedlichen Verhaltens des bei einer Impulsstrombelastung entstehenden Lichtbogens einerseits sowie des Netzfolgestrom-bedingten Lichtbogens andererseits auf.

Bei einer derartigen Hörnerfunkenstrecke ist im Zündbereich eine

Triggerelektrode anordenbar. Diese Triggerelektrode kann ein leitfähiges Element umfassen, welches von einer Gleitstrecke umgeben ist. Ebenso können benachbarte Gleitstrecken aus einem isolierenden oder halbleitenden Material bestehen. Die bekannte Triggerelektrode ist entweder an einer der beiden Elektroden im Zündbereich eingesetzt oder zwischen den beiden Elektroden der Hörnerfunkenstrecke bevorzugt im unteren Bereich des Zündbereiches angeordnet. Die DE 195 45 505 CI zeigt einen Überspannungsableiter mit mindestens einem spannungsabhängigen Widerstand, zu m Beispiel einem Varistor, und thermischen Abschaltvorrichtungen.

Diese Abschaltvorrichtungen bestehen einerseits aus einem Sicherungsstreifen sowie andererseits aus einer Thermoauslösung mit eutektischer Schmelz- legierung.

Mit dem Auftrennen des Sicherungsstreifens oder der Thermosicherung wird mit Hilfe einer Federkraft ein Schadensanzeiger betätigt. Ein Schadensfall ist damit sichtbar.

Um sowohl im Falle eines durch Alterung entstehenden unzulässigen

Leckstromes des Varistors als auch im Falle eines zu hohen, einen Kurzschluss im Varistor erzeugenden Stoßstromes mit einfachen Mitteln in raumsparender Bauweise für eine Anzeige des eingetretenen Fehlerfalles zu sorgen, ist ein Gehäuse vorgesehen, in dem sich ein stoßstromfester Sicherungsstreifen befindet. Der Schadensanzeiger ist ein gesonderter, am Gehäuse lösbar befestigter und nach Lösung einer Feder relativ zum Sicherungsgehäuse bewegbarer Bauteil .

Die Thermoauslösung ist außerhalb des Gehäuses angeordnet und steht mit dem Varistor in einer wärmeleitenden Verbindung, derart, dass eine unzulässige Erwärmung des Varistors die Auftrennung der Thermoauslösung bewirkt und die Schadensanzeige erfolgt.

Aus der DE 10 2014 215 282 B3 ist ein kombiniertes Überspannungsschutz- gerät mit einer integrierten Funkenstrecke vorbekannt. Die Funkenstrecke weist eine in Reihe geschaltete Schmelzsicherung auf, wobei die Reihen - schaltung an ein Versorgungsnetz mit einem ersten Potential und einem hiervon verschiedenen zweiten Potential anschließbar ist. Die Funken strecke weist zwei Hauptelektroden auf. Weiterhin ist ein Gehäuse vorhanden.

Der Schmelzleiter verbindet einen ersten Anschluss mit der zweiten

Hauptelektrode der Funkenstrecke, wobei die Schmelzsicherung weiterhin einen weiteren Kontakt aufweist, wobei der weitere Kontakt isoliert zum ersten Kontakt und isoliert zur zweiten Hauptelektrode der Funkenstrecke angeordnet ist. Das Überspannungsschutzgerät weist einen Plasmakanal auf, der aus dem Brennraum der Funkenstrecke so in die Nachbarschaft des Schmelzleiters führt, dass Plasma auf den Schmelzdraht gezielt degradierend einwirken kann. Infolgedessen kann der Schmelzdraht einer Zerstörung unterliegen.

Bei dem Überspannungsableiter mit mindestens einem Varistorelement sowie einer Abtrennvorrichtung nach DE 10 2011 011 254 Al dient die

Abtrenneinrichtung dazu, das Varistorableitelement vom Netz zu trennen, wobei die Abtrennvorrichtung in den elektrischen Anschlusspfad der

Ableiteranordnung eingebunden ist.

Die Abtrennvorrichtung umfasst eine Einrichtung, wel che im thermischen Überlastfall des Varistorableitelementes eine Sicherung in den elektrischen Anschlusspfad schaltet. Damit ist die Überspannungsableiteranordnung in der Lage, im Überlastungs-Kurzschlusszustand im Inneren des Varistorableit- elementes den Kurzschlussstrom der angeschlossenen Stromversorgung bzw. des angeschlossenen Netzes zu reduzieren. Folgeschäden angeschlossener Geräte und/oder interner Verbindungen können reduziert werden.

Ausgehend vom geschilderten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Überspannungsschutzanordnung, bestehend aus einer in einem isolierenden Gehäuse befindlichen Hörnerfunkenstrecke mit

Deionkammer zur Lichtbogenlöschung anzugeben, welche die Möglichkeit schafft, bei allen denkbaren auftretenden Fehlerfällen, das heißt bei zu hoher thermischer Belastung des eingesetzten Varistors aber auch bei auftretenden grenzwertigen Lichtbögen innerhalb der Deionkammer ein Abschalten zu bewirken, wobei jeder eingetretene Fehlerzustand unabhängig von seiner Ursache oder Art mit einer einzigen Anzeigeeinrichtung symbolisiert und gegebenenfalls ferngemeldet werden kann.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit der Merkmalskombination nach der Lehre des Patentanspruches 1, wobei die Unteransprüche m indestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.

Es wird demnach von einer Überspannungsschutzanordnung bestehend aus einer in einem isolierenden Gehäuse befindlichen Hörnerfunkenstrecke mit Deionkammer zur Lichtbogenlöschung ausgegangen . Die Deionkammer weist eine Vielzahl von beabstandeten Löschblechen auf, wie dies beispielsweise in der DE 10 2011 051 738 Al gezeigt ist.

Im Zündbereich der Hörnerfunkenstrecke ist eine Triggerelektrode befindlich, um das Ansprechverhalten der Funkenstrecke einstellbar zu gestalten.

Weiterhin umfasst die Überspannungsschutzanordnung einen Varistor, welcher mit der Hörnerfunkenstrecke elektrisch in Reihe geschalten ist.

Erfindungsgemäß ist ein Gehäuse zur Aufnahme der Überspannungsschutz - anordnung ausgebildet, das eine erste und eine zweite Abtrennvorrichtung aufnimmt.

Die erste Abtrennvorrichtung steht in wärmeleitender Verbindung mit dem Varistor. Beim Erreichen oder Überschreiten einer Grenztemperatur wird ein federkraftunterstützter Schieber freigegeben, welcher die Reihenschaltung zwischen Varistor und Hörnerfunkenstrecke unterbricht. Diese thermische Abtrennvorrichtung kann beispielsweise eine Lötstelle umfassen, welche mit Erreichen der Schmelztemperatur ihren Aggregatzustand ändert, so dass der erwähnte Schieber unter Zuhilfenahme der Federkraftunterstützung in der Lage ist, die gewünschte Bewegung auszuführen.

Weiterhin ist eine zweite Abtrennvorrichtung vorhanden, die einen

Schmelzleiter aufweist, welcher im Bereich der Deionkammer befindlich und dort einem entstehenden Lichtbogen ausgesetzt sein kann . In einer Ausführungsform ist der Schmelzleiter mit Löschblechen der Deionkammer kontaktiert und schmilzt bei Belastung, insbesondere bei einer

Netzfolgestrom belastung.

Der Schmelzleiter ist in der Lage, ein federkraftunterstütztes Abtrennelement in einer ersten Position zu halten, aber auch dieses Abtrennelement bei lichtbogeneinwirkungsbedingtem Schmelzen freizugeben, derart, dass das Abtrennelement eine zweite Position einnimmt. Wenn die zweite Position erreicht wurde, wird eine elektrische Verbindung zur Triggerelektrode unterbrochen. Ein erneutes Zünden der Funkenstrecke ist infolge der eingetretenen Überlastung nicht mehr möglich. Weiterhin ist im Gehäuse ein dreizackiger, drehbar gelagerter Stern oder eine Kreisscheibe mit Nasen so ausgebildet, dass eine erste Sternzacke oder Nase mit einem Sternzackenende vom Schieber bei dessen Bewegung zum

Unterbrechen der Reihenschaltung mitgenommen wird .

In gleicher Weise ist eine zweite Sternzacke oder Nase mit ihrem

Sternzackenende bei Bewegung des Abtrennelementes von der ersten in die zweite Position mitnehmbar, wobei im Ergebnis der jeweiligen

Mitnahmebewegung der Stern oder die Scheibe einer Verdrehung um seine Drehachse unterliegt. Die Folge ist, dass eine dritte Sternzacke oder Nase mit ihrem Sternzackenende einen federkraftunterstützten, verschwenkbaren Hebel freigibt, welcher einen Fernmeldekontakt und/oder eine optische

Fehlerzustandsanzeige betätigt.

Die jeweilige Einwirkung entweder des Schiebers oder des Abtrennelementes auf den drehbar gelagerten Stern mit der Folge der dann eintretenden

Verdrehung des Sterns nebst Auslösen des verschwenkbaren Hebels entspricht einer quasi mechanischen„ODER"-Verknüpfung hinsichtlich der Abtrenn- vorrichtungen.

Erfindungsgemäß kann durch Einsatz des drehbar gelagerten Sterns oder der Kreisscheibe auf engstem Raum das Abtasten des jeweiligen Zustandes der betreffenden Abtrennvorrichtung erfolgen nebst Weitergabe einer

mechanischen Bewegung derart, dass der vorerwähnte Hebel aus seiner durch die dritte Sternzacke fixierten Position freigegeben wird.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Triggerelektrode über ein spannungs - begrenzendes Element mit einer der Hauptelektroden der Hörnerfunkenstrecke in Verbindung stehend. Diese vorgenannte Verbindung ist mittels des

Abtrennschiebers elektrisch unterbrechbar.

Das Gehäuse weist in einer ersten Gehäuseebene die Hörnerfunkenstrecke und den Varistor auf, wobei in einer zweiten Gehäuseebene mindestens das Abtrennelement, der Stern und der Hebel sowie ein Betätigungsfortsatz des Schiebers ausgebildet sind . Der Schieber gelangt im Ergebnis der Abtrennbewegung in eine solche

Position, dass zwei metallische Kontakte getrennt werden, wobei der Schieber in den Trennungszwischenraum eindringt und hierdurch möglicherweise entstehende Lichtbögen verhindert werden.

Das Abtrennelement hebt mit dem Erreichen der zweiten Position einen

Federkontaktbügel von einer Kontaktfläche des spannungsschaltenden

Elementes ab, so dass hierdurch die gewünschte Unterbrechung der

elektrischen Verbindung realisierbar ist.

Sowohl der Schieber als auch das Abtrennelement bestehen aus einem elektrisch isolierenden Material .

Der Hebel zur Zustandsanzeige ist verschwenkbar im Gehäuse gelag ert und weist an einem ersten Hebelende eine Abwinkelung auf, welche eine Anzeigefläche freigibt oder abdeckt, wobei an einem zweiten Hebelende eine Betätigungsnase für den Fernmeldekontakt ausgebildet ist.

Die Anzeigefläche kann hierbei bevorzugt eine Gehäusefläche oder ein Fenster im Gehäuse sein.

Die Drehachse des Sterns oder der Scheibe und die Schwenkachse des Hebels liegen bevorzugt parallel zueinander und weisen einen solchen Abstand auf, dass die dritte Zacke des Sterns bei Verdrehung des Sterns von einer

Anschlagposition bezogen auf den Hebel in eine Freigabeposition überführbar ist.

Mindestens die Drehachse, die Schwenkachse, der Stern und der Hebel sind Bestandteile eines Gehäuseeinsatzteiles, welches in der zweiten Gehäuseebene befindlich ist. Dieses Gehäuseeinsatzteil bildet eine Zwischenwand bezogen auf eine darunterliegende Gehäuseebene, in der sich die Hörnerfunkenstrecke und der Varistor befindet.

Die Überspannungsschutzanordnung kann als Steckteil mit Steckkontakten zur Aufnahme in einem Basisteil ausgebildet werden. Die Steckkontakte befinden sich dabei bevorzugt an einer Unterseite des Steckteiles. Seitenflächen des Steckteiles können Rastelemente zum Fixieren des Steckteiles im Basisteil aber auch Mittel zum Arretieren bzw. Entarretieren dieser Rastelemente sowie zum leichteren Ziehen des Steckteiles aus dem Basisteil aufweisen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Schmelzleiter der zweiten Abtrennvorrichtung mit ausgewählten zwei beabstandeten

Löschblechen kontaktiert.

Das spannungsbegrenzende Element ist bevorzugt als Gasableiter ausgebildet.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.

Hierbei zeigen :

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Überspannungsschutzanordnung mit dargestellter erster und zweiter Abtrennvorrichtung nebst Drehstern und Hebelfunktionsanzeige in einem Zustand der vollständigen Funktion der eingesetzten Überspannungsableiter, insbesondere einer Hörnerfunkenstrecke und einem Varistor;

Fig. 2 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach Fig . 1, jedoch im

Zustand der ausgelösten ersten Abtrennvorrichtung mit Schieber und hierdurch resultierender Drehbewegung des Sterns nebst Freigabe des Hebels für die Federanzeige;

Fig. 3 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach Fig. 2, jedoch hier mit ausgelöster zweiter Abtrennvorrichtung, wobei das Abtrenn - element den Drehstern mitnimmt, so dass dieser wiederum den Hebel zur Zustandsanzeige freigeben kann; und

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Überspannungs- schutzanordnung ausgebildet als Steckteil mit teilweise weggebrochenem Gehäuse und erkennbarem Gehäuseeinsatzteil (oberes Teil) nebst Drehstern, Hebel und dem Abtrennelement der zweiten Abtrennvorrichtung mit dem Detail eines Feder- kontaktbügels, der im ordnungsgemäßen Zustand mit einer Kontaktfläche eines Gasableiters in Verbindung steht. Die in den Figuren gezeigte Überspannungsschutzanordnung geht aus von einem Gehäuse 1.

In diesem Gehäuse befindet sich eine nicht gezeigte Hörnerfunkenstrecke mit Deionkammer zur Lichtbogenlöschung.

Die Deionkammer weist in an sich bekannter Weise eine Vielzahl von beabstandeten Löschblechen auf.

Im Zündbereich der Hörnerfunkenstrecke ist eine nicht dargestellte

Triggerelektrode befindlich.

Weiterhin ist ein Varistor (nicht gezeigt) im Gehäuse 1 befindlich, welcher mit der Hörnerfunkenstrecke elektrisch in Reihe geschalten ist.

Innerhalb des Gehäuses 1 befindet sich eine erste und eine zweite

Abtrennvorrichtung.

Die erste Abtrennvorrichtung 2 steht in wärmeleitender Verbindung mit dem nicht dargestellten Varistor. Beim Erreichen oder Überschreiten einer Grenztemperatur wird der Schieber 3 freigegeben, welcher durch eine Feder 4 federkraftunterstützt auf einer Führung (siehe Figur 2) gelagert ist. Im ordnungsgemäßen Betriebszustand ist die elektrische Verbindung zwischen den Kontakten 5 und 6 geschlossen.

Im Überlastungsfall des nicht gezeigten Varistors (siehe Figur 2) findet eine Bewegung des Schiebers in Pfeilrichtung statt. Infolgedessen gelangt der Schieber 3 mit seinem vorderen Ende in den Raum zwischen den Kontakten 5 und 6 mit der gewünschten Unterbrechung des betreffenden Stromkreises.

Der Schieber nimmt dabei mit einer seiner vorderen Kanten eine erste Zacke 7 eines drehbar gelagerten Sterns mit.

Infolgedessen rotiert der Stern in Pfeilrichtung, so dass der Hebel 8

freigegeben wird (siehe Figur 2). Hierbei wird die Bewegung des Hebels 8 durch eine weitere Feder 9 unterstützt. Es gibt also die dritte Sternzacke 10 den Hebel 8 frei.

Hierdurch kann ein Fernmeldekontakt 11 ausgelöst werden bzw. eine

Statusanzeige bezogen auf die Positionsveränderung des Hebels 8 im Hinblick auf ein Anzeigefenster 12 im Gehäuse 1 erfolgen.

Weiterhin ist eine zweite Abtrennvorrichtung 13 vorhanden, die einen nicht gezeigten Schmelzleiter aufweist. Dieser Schmelzleiter ist im Bereich der nicht gezeigten Deionkammer befindlich und kann dort einem entstehenden

Lichtbogen ausgesetzt sein.

Der Schmelzleiter der zweiten Abtrennvorrichtung 13 hält ein

federkraftunterstütztes Abtrennelement 14 in einer ersten Position. Die

Federkraftunterstützung erfolgt durch eine dritte Feder 15.

Nach Schmelzen des Schmelzleiters durch Lichtbogeneinwirkung oder durch Netzfolgestrombelastung wird das Abtrennelement 14 freigegeben. Die Folge ist, dass das Abtrennelement 14 wie in der Figur 3 gezeigt, seine zweite Position einnimmt.

Mit Erreichen der zweiten Position wirkt ein diesbezügliches Ende des Abtrenn - elementes 14 auf eine zweite Zacke 16 des drehbar gelagerten Sternes ein.

Dies ist in der Figur 3 dargestellt.

Die Folge ist auch hier, dass der drehbar gelagerte Stern eine Drehbewegung ausführt, wobei die dritte Zacke 10 des Sterns eine Positionsverlagerung ausführt und den Hebel 8 in gleicher Weise freigibt, wie dies anhand der Figur 2 erläutert wurde.

Die Drehachsen 17 und 18 einerseits des Sterns und andererseits des Hebels 8 weisen einen Abstand zueinander auf und liegen parallel zueinander.

Bei der perspektivischen Darstellung nach Figur 4 wird deutlich, dass die Überspannungsschutzanordnung als Steckteil mit Steckanschlüssen 20 und 21 ausgebildet werden kann. Anhand dieser Darstell ung nach Figur 4 mit teilweggebrochenem Gehäuse ist ein Gasableiter 22 erkennbar, der eine Kontaktfläche auf einer seiner Stirnflächen aufweist.

Ein entsprechender Federkontakt 24 liegt mit einem bügelseitigen Ende auf der Kontaktfläche des Gasableiters auf.

Mit Bewegung des Abtrennelementes 14 in Richtung des Federbügels 24 schiebt sich ein Ende des Abtrennelementes in den Raum zwischen Federbügel und Kontaktoberfläche des Gasableiters 22, so dass der Stromfluss der

Triggerschaltung unterbrochen wird. Gleichzeitig nimmt wie bereits anhand der Figur 3 erläutert, das Abtrennelement 14 die Zacke 16 des drehbar gelagerten Sternes mit, um den Hebel 8 der Anzeige- und Fehlermeldeeinrichtung freizugeben.

Aus der Darstellung nach Figur 4 ist auch ersichtlich, dass das Gehäuse eine erste, untere Ebene 26 aufweist, welche die Hörnerfunkenstrecke und den Varistor aufnimmt. Eine zweite, darüber liegende Gehäuseebene 27 nimmt mindestens das Abtrennelement 14, den Stern mit seinen Sternzacken, den Hebel 8 sowie einen Betätigungsfortsatz des Schiebers 3 auf.

Aus den Darstellungen wird ersichtlich, dass der Hebel 8 verschwenkbar mittels der Achse 18 gelagert ist.

Der Hebel 8 weist an einem ersten Hebelende 81 eine Abwinkelung auf, welche eine Anzeigefläche freigibt oder abdeckt, wobei an einem zweiten Hebelende 82 eine Betätigungsnase für den Fernmeldekontakt 11 ausgebildet ist.