Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ausbildung einer thermischen Trennstelle, bestehend aus einem Abtrennstreifen, welcher mit einer

Vorspannkraft beaufschlagbar ist, einem therm ische Energie erzeugenden, elektrischen Mittel mit ei ner Kontaktfläche, i nsbesondere ausgebildet als Überspa nnungssch utzelement oder a ls Bestandtei l eines solchen Elements sowie einem, sich bei definierter Erwä rm ung im Aggregatzustand ändernden stofffl üssigen Verbindungsmittel, insbesondere einem Lot gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 20 2007 006 934 U l ist ein steckbarer Überspannungsabieiter mit einem Gehä use zur Aufnahme ei nes Ableiterelements vorbekannt. Zwischen einem Anschlüsse bleiterelement und dem zugehörigen Verbinder ist eine thermische, unter Federvorspannung stehende Lot-Trennstelle ausgebildet. Weiterhin ist ei n auf die Lottrennstelle einwirkender, die Vorspannkraft übertragender Abtrennbock mit einer Zustandsanzeige vorhanden .

Eine der leitfähigen Verbindungen umfasst eine Schaltzunge, deren

Zungenende i n die Lotkontaktstelle übergeht. Die Schaltzunge weist eine stromsensitive Soll-Trennstelle auf, und besitzt selbst stromsensitive

Eigenschaften .

Bei dieser Lösung des Standes der Technik steht der Verbinder, der quasi einen Abtrennstreifen darstel lt, unmittelbar über der Lötverbindung, d . h. stoffschlüssig mit einem Außenanschl uss einer vorgegebenen Strecke in Verbindung . Der Lötvorgang kann daher erst nach Montage des eigentl ichen Überspannungsabieiters im jeweiligen Steckteil ausgebildet werden und zwar u na bhängig davon, dass zwischen der Lotkontaktstelle und dem

Überspannungsableiterelement noch eine wä rmeleitfä hige Koppelplatte befi ndlich ist, welche den erwähnten Lotfortsatz a ufweist. Es geli ngt zwar bei dieser Lösung des Standes der Technik die Lötverbindung mit einer nur geringen Lotmenge a uszuführen, jedoch ist eine in einem getrennten Vorab- Arbeitsgang auszuführende Lotverbindung zwischen Schaitzunge u nd

Koppelpiatte nicht möglich . Darüber hinaus besitzt die Koppelpiatte ei ne recht große Wärmekapazität, die insofern nach-tei lig ist, als dass es beim

Lötvorgang zu einer Überhitzung des Lotes kommt mit der Folge einer

Verschlechterung der elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Lotes selbst bzw. der mit dem Lot realisierten stoffschlüssigen Verbi ndung.

Bei dem Überspannungsschutzgerät mit thermischer Abgrenzvorrichtung nach DE 10 2008 026 555 AI werden als Überspannungsschutzelemente

scheibenförmige Varistoren eingesetzt, wobei jedem Ableitpfad mindestens ein Varistor zugeordnet ist und die thermischen Trennstel len in Reihe zum jeweiligen Varistor liegen.

Die thermischen Trennstellen umfassen jeweils einen federvorgespannten Bügel, welcher mit ei nem niedrigschmelzenden Lot elektrisch und mechanisch mit dem jeweiligen Varistor verbunden ist. Die federvorgespannten Bügel sind durch ein Stant- Biegeteil gebildet, welches, ausgehend von einem

gemeinsamen Verbindungsschenkel, fingerartige Fortsätze aufweist. Am

Verbindu ngsschenke! ist mindestens ein Steckanschluss vorgesehen. Die fingerartigen Fortsätze besitzen im Bereich ihres freien Endes eine

schlitzförmige Ausnehmung, in welche jeweils unmittelbar ein Anschl ussdraht und ein Anschiussbein eines Varistors verlötet werden kan n .

Auch bei dieser Ausführungsform des Sta ndes der Technik müssen zum

Ausführen der stoffschlüssigen Verbindungen zwischen dem Varistor und dem Schenkel zunächst die scheibenförmigen Varistoren in die entsprechenden Aufnahmekam mern eingesteckt werden, die sich im Gerätegehäuse befinden.

Bei der Abtrennvorrichtung für steckba re Überspannungsabieiter nach DE 10 2006 042 028 B3 ist die Abtrennstelle ebenfalls als thermisch auslösbare Lotverbindung ausgeführt und zwar zwischen einem äußeren Anschlusskontakt des Abieiters und einem Anschiusspunkt des mindestens einem

Ableiterelements. Weiter wirkt auf die Lotverbindung eine Vorspan nkraft in Trennrichtung. Nach der dortigen Lösung ist ein äußerer Anschlusskontakt als metallisches Formteil ausgeführt, welches einen integralen Verlängerungsschenkel aufweist, dessen zur Lotverbindung weisendes Ende ei ne U-Form besitzt. Weiterhin ist der Anschlusspunkt des Ableiterelements als Fiächenstück ausgeführt, welches in Anlage mit einem Abschnitt des U-förmigen Endes des Formteiles stehend, mit diesem durch ein Lot gesichert ist. Das metallische Formtei! steht unter Eigenfedervorspannung und g reift in einen, in den von der U-Form des

Formteilabschnättes geschlossenen gebildeten Raum, an der Führung

gelagerten, unter Federvorspannkraft stehenden Finger ei n, um beim Auslösen ein schnelles, sicheres elektrisches Trennen der Lotverbindung sowohl d urch Unterstützung der Trennbewegung des Formteils als auch Verdrängen des Lotmateriafs zu bewirken.

Bei diesem Stand der Technik ist die notwendige Lotverbindung ebenfal ls erst nach kompletter Montage der funktionswesentlichen Elemente des steckbaren Überspannungsabieiters möglich . Hierbei besteht die Gefahr, dass für den Lötvorgang notwendige F!ussmittel auf diesbezüglich sensitive Bereiche des Abieiters gelangen oder dass es beim Lotvorgang zu Ablagerungen des Lotes an unerwünschten Stellen oder Bereichen kommt.

Bei dem Gebrauchsm uster DE 295 19 313 U l wi rd von ei nem

Überspannungsabieiter mit ei nem Unterteil ausgegangen, das mit den Zu- und Ableitungen der zu schützenden Anlage elektrisch verbunden ist. Weiterhin ist ein Steckteil vorhanden, dass m indestens einen Varistor aufweist, der durch eine mechanische Steckverbi ndung mit dem Unterteil lösbar und dabei elektrisch verbindbar ist.

Am Steckteil ist eine thermische Auslösung für den Fall einer unzulässigen Erwärmung des Varistors vorgesehen. Das Steckteii ist mit einer Tragwand versehen, derart, dass der Varistor an einer Seitenfläche der Tragwand und die thermische Auslösung sowie zugehörige Schaltmittel an der anderen

Seitenfläche der Tragwand befindlich sind, wobei die thermische Auslösung dem Varistor gegenüberliegt. Insbesondere ist das Steckteil wannenförmig ausgebildet, wobei der Boden der Wanne die vorherige Tragwand bildet. Bei diesem Stand der Technik ist die thermische Abtrennvorrichtung nur nach Bestückung des Trägerteils verlötbar. Außerdem ist ein hoher Energieeintrag erforderlich, da der Varistor mit seiner Anschlussfahne beim Lotvorgang ebenfalls ausreichend erwärmt werden m uss.

Aus dem Vorgenannten ist nach Aufgabe der Erfindung eine weiterentwickelte Anordnung zur Ausbi ldung einer thermischen Trennstelie anzugeben, wobei eine sehr hohe und reproduzierbare Qualität der stoffschlüssigen,

insbesondere Lötverbindung zu gewährleisten ist. Weiterhin soll eine

Möglichkeit geschaffen werden, die stoffschlüssige, insbesondere

Lötverbindung in einem getrennten Arbeitsgang auszuführen, welcher nicht voraussetzt, dass die Abtrennstelle bereits innerhalb eines z, B. Steckteiis eines Überspannungsabieiters befindlich ist.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch die Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Untera nsprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen beinhalten .

Es wird demnach von ei ner Anordnung zur Ausbildung ei ner thermischen Trennstelle, bestehend aus einem Abtrennstreifen ausgegangen, weiche mit einer Vorspannkraft beaufschlagbar ist. Weiterhin ist ein thermische Energie erzeugendes, elektrisches Mittel mit einer Kontaktfläche, insbesondere ausgebildet a ls Überspannungsschutzelement oder als Bestandteil eines solchen Elements vorhanden . Funkttonswesentlich ist darüber hinaus ein sich bei definierter Erwärm ung im Aggregatzustand änderndes, stoffschlüssiges Verbindungsmittel, i nsbesondere ein Lot, Erfindungsgemäß ist zwischen dem Abtrennstreifen und der Kontaktfläche des elektrischen Mittels ein Adapterteil vorhanden, wobei das Adapterteil einerseits mit der Kontaktfläche rein form- und/oder kraftschlüssig verbindbar ist, sowie andererseits stoffschl üssig mit dem Abtrennstreifen in thermisch wiederum trennbarer Verbindung steht.

Ausgestaltend ist das Adapterteil aus einem hoch wärmeleitfähigen Material bestehend . Das Adapterteil ist bevorzugt durch Löten mit dem Abtrennstreifen verbunden und weist eine hierfür optimierte Materialzusammensetzung und/oder Lötfläche auf. Erfindungsgemäß ist der Abtrennstreifen mit Adapterteil in einem ersten Arbeitsschritt gefertigt. Nach Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung wird die form- und/oder kraftschiüssige Verbindung auf rein mechanische Weise in einem zweiten, getrennten Schritt realisiert.

Durch diese Maßnahme gelingt es, eine Abtrennvorrichtung für zwei eng benachbarte Varistoren zu schaffen und an diese Varistoren therm isch optimal anzukoppeln, ohne dass in dem sonst zur Verfügung stehenden engen Raum ein Lötschritt erfolgt.

Damit kann die geschaffene Abtrennvorrichtung auch innerhalb eines

Überspannungsschutzmoduls positioniert werden, d. h. dort angewendet werden, wo kein Zugang für Werkzeuge, z. B. einen Lötkolben geschaffen ist. Es kann also eine optimale Positionierung im Überspannungsschutzmodul in Bezug auf das Ansprechverhalten vorgenommen werden, ohne dass auf fertigungstechnische Maßnahmen Rücksicht zu nehmen ist.

Es kann demzufolge die sowohl unter dem Aspekt der notwendigen

aufzubringenden Wärmeenergie als auch entstehender Dämpfe, die

flussmittelbedingt si nd, kritische Behandlung an einem getrennten Ort stattfinden. Das dabei entstehende Zwischenprodukt, umfassend mindestens den erwähnten Abtrennstreifen und das Adapterteil, kann gereinigt,

gegebenenfalls oberfiächenbehandelt und bezogen auf die Lotverbi ndung geprüft für die weitere Verarbeitung vorgehalten werden.

Das Adapterteil weist erfindungsgemäß mindestens einen Crimp- oder

Biegeabschnitt auf, welcher mindestens eine Anschlussfahne oder

Anschlusszunge des elektrischen M ittels mechanisch aufnimmt. Das Adapterteil kann z. B, als Ein- oder Mehrfach-Flachsteckhülse ausgebildet werden.

In Weiterbildung der Erfind ung weist das Adapterteil einen Stapel elektrisch verbundener Crimp- oder Biegeabschnitte auf, wobei auf einer Stapelfläche der stoffschlüssige Verbindungsbereich ausgebildet ist.

In einer nochmaligen Weiterbildung der Erfindung sind mindestens zwei in einer Ebene gegenüberl iegende Crimp- oder Biegeabschnitte zur beidseitigen Aufnahme je mindestens einer Anschlussfahne oder Anschlusszunge des elektrischen Mittels vorgesehen.

Ausgestaltend kann das Adapterteil eine bezüglich der Ausbildung der stoffschiüssigen Verbindung mit dem Abtrennstreifen eine sehr geringe

Wärmekapazität besitzen, so dass keine unverhältnismäßig hohe Wärmeenergie zum Schmelzen und zur Ausführung des Lötvorganges erforderlich wi rd .

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

Hierbei zeigen :

Fig . 1 eine prinzipielle Ausbildung eines Abtrennstreifens sowie ein

beispielhaftes Adapterteil noch voneinander getrennt, d. h . nicht stoffschlüssig verbunden;

Fig . 2 eine Darstel lung der ausgeführten, stoffschl üssigen, insbesondere

Lötverbindung zwischen dem Abtrennstreifen und der entsprechenden Lötfläche des Adapterteils;

Fig. 3 eine Darstel lung des durch Löten verbu ndenen Abtrennstreifens mit Adapterteil, wobei das Adapterteil als Flachsteckhülse geformt ist, um eine Ansch lussfahne eines scheibenförmigen Va ristors aufzunehmen;

Fig. 4 den Zustand nach vollständigem Aufschieben der Anschl ussfahne oder Anschlusszunge des Varistors bezogen auf das

flachsteckhülsenartige Adapterteil ;

Fig. 5 eine Darstellung eines Adapterteils, bereits stoffschlüssig mit dem

Abtrennstreifen verbunden, wobei das Adapterteii so ausgeführt wurde, dass aus der gegenüberliegenden Seite jeweils eine

Anschlussfahne oder Anschlusszunge eines jeweiligen scheibenförmigen Varistors durch Aufstecken mechanisch

verbunden und damit elektrisch kontaktiert werden kann; Fig. 6 eine Darstellung, die das Ergebnis des mechanischen Verbindungsvorgangs ausgehend von Fig . 5 zeigt;

Fig. 7 eine Ausfüh rungsform mit einem Mehrfach-Adapterteii, weiches in der Lage äst, drei Anschlussfahnen von drei scheibenförm igen Varistoren mechanisch und damit elektrisch aufzunehmen;

Fig. 8 eine Darstellung des mechanischen Verbindungsvorgangs

ausgehend von Fig. 7;

Fig. 9 eine weitere Darstellung ä hnlich derjenigen nach Fig. 8, wobei jedoch hier eine vierte Anschlussfahne oder Anschlusszunge eines vierten Varistors in einen entsprechenden Crimp- bzw, Flachsteckhülsenbereich des Adapters eingeschoben ist.

Die Darstellung nach Fig. 1 geht von einem Abtrennstreifen 1 aus, der z. B. abgewinkelt ausgeführt ist und entweder selbst federelastische Eigenschaften aufweist oder m it einer Vorspannfeder (nicht gezeigt) in Verbindung bringbar ist.

Ein Abwinklungsabschnitt 5 bildet eine Fläche zum Ausführen einer

stoffschiüssigen, insbesondere Lötverbindung, die beim späteren Einsatz eine thermische Trennstelle darstellt.

Ein erfindungsgemäßes Adapterteil 2 weist ebenfalls eine stoffschlüssige Verbindungsfläche 6 auf, die zum Zweck des Ausführens der Lötverbi ndung zur Fläche 5 des Abtrennstreifens 1 hin gerichtet ist.

Der Fläche 6 gegenüberliegend sind zwei Crimp- oder Biegeabschnitte 7 ausgeführt, die der Aufnahme einer Kontaktzunge 8 eines z. B.

scheibenförmiger Varistors 9 (s. Fig . 3) dienen.

Das Adapterteil 2 ka nn hinsichtlich der für den Lötprozess optimalen

Oberfläche gefertigt und diesbezüglich ausgelegt werden . Fig. 2 zeigt, wie sich das Ergebnis der Lötverbindung zwischen dem Ada pterteil 2 und dem Abtrennstreifen 1 darstellt. Das Lot ist hier mit dem Bezugszeichen 10 symbolisch gezeigt.

Die verlötete Einheit 3 kann nun als vorgefertigtes Teil gereinigt werden, um Flussmittelreste zu entfernen und steht zur weiteren Verarbeitung zur

Verfügung .

Die Figuren 3 und 4 lassen in ihrer Zusammenschau den mechanischen

Kontaktierungs- und Verbindungsschritt zwischen der verlöteten Einheit 3 und der Anschl usszunge 8 des Varistors 9 erkennen . Es entsteht in diesem Schritt eine weitere vormontierte Ein heit, die nun bereits den Abtrennstreifen, die thermische Trennstelle und den Varistor umfasst.

Bei den folgenden Figuren 5 bis 9 wird das voranstehend geschilderte Prinzip der Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen Abtrennstreifen 1 und Adaptertei l 2 wiederum genutzt, wobei jedoch im Unterschied zu den Darstel lungen nach den Figuren 1 bis 4 das Adapterteil über ehrfachcrimp- oder -biegeabschnitte 7 verfügt, so dass eine Aufnahme mehrerer

Anschlussfahnen oder Anschlusszungen 8 entsprechend angeordneter

Varistoren 9 erfolgen kann .

Wie a us der Fig . 5 erkennbar, wird links- und rechtsseitig in die mittig angeordnete verlötete Ein heit 3 jeweils eine Anschlusszunge 8 als jeweils Varistor 9 eingeschoben und hierdurch mechanisch verbunden und elektrisch kontaktiert. Im Endzustand ergibt sich eine Anordnung gemäß der Darstell ung nach Fig. 6.

Wenn das Adapterteil entsprechend ausgelegt ist, können wie in den Figuren 7 bis 9 gezeigt, weitere Varistoren mit diesbezüglichen verlängerten

Anschlussfa hnen oder Anschlusszungen 8 aufgenommen werden, ohne dabei das Grundprinzip der Erfind ung zu verlassen .

Dadurch, dass die Einheit 3 separat im Vorfeld der Herstell ung eines

kompletten Überspannungsabieiters nebst Gehäuse ferttgstelibar äst, können Löttechniken wie z. 8. ein induktives Löten zur Anwendung kommen, die nicht nur hochproduktiv sind, sondern darüber hinaus die Langzeiteigenschaften des Lotmateriais nicht nachteilig beeinflussen.

Zusammenfassend ergeben sich erfind ungsgemäß folgende Vorteile.

Das Adapterteil kann von seiner Ausgestaltung her optimal an den jeweiligen Lötprozess angepasst und dementsprechend ausgestaltet werden. Es ergibt sich die Möglichkeit, die eigentliche thermische Abtrennvorrichtung in einem separaten Arbeitsschritt vorzufertigen, wobei ein bezogen auf den Stand der Technik geringerer und immer gleicher, reproduzierbarer Energieeintrag für den Lötprozess gegeben ist. Hierdurch ergibt sich eine weitgehende

Automatisierbarkeit des Lötprozesses.

Wie insbesondere aus den Ausführungsbeispielen leicht nachvollziehbar, kann ein hoher Sta ndardisierungsgrad bezogen auf die vorgefertigte

Abtrennvorrichtung erreicht werden, was die Lagerhalterung vereinfacht.

Verunreinigungen du rch Flussmittel, Lotpastenreste oder dergleichen, die sich ansonsten im Finalprodukt, d. h . im endgefertigten Überspannungsschutzmodul und dessen Gehäuse befinden, sind ausgeschlossen, da der Lötprozess außerhal b der Endapplikation realisiert wird.