Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzelement mit einem Gehäuse, mit mindestens einem in dem Gehäuse angeordneten Überspannungsbegrenzenden Bau- element, insbesondere einem Varistor oder einem gasgefüllten Überspannungsablei- ter, und mit mindestens zwei Anschlusselementen zum elektrischen Anschluss des Überspannungsschutzelements an den zu schützenden Strom- oder Signalpfad, wobei im Normalzustand des Überspannungsschutzelements die Anschlusselemente jeweils mit einem Pol des Überspannungsbegrenzenden Bauelements in elektrisch leitendem Kontakt stehen.

Aus der DE 42 41 31 1 AI ist ein Überspannungsschutzelement bekannt, das zur Überwachung des Zustands eines Varistors eine thermische Abtrennvorrichtung aufweist. Bei diesem Überspannungsschutzelement ist das erste Anschlusselement über einen flexiblen Leiter mit einem starren Trennelement verbunden, dessen dem flexiblen Leiter abgewandtes Ende über eine Lötstelle mit einer am Varistor vorgesehenen Anschlussfahne verbunden ist. Das andere Anschlusselement ist über einen flexiblen Leiter fest mit dem Varistor bzw. einer Anschlussfahne am Varistor verbunden. Das Trennelement wird von einem Federsystem mit einer Kraft beauf- schlagt, die dazu führt, dass das Trennelement beim Auftrennen der Lötverbindung von der Anschlussfahne linear wegbewegt wird, so dass der Varistor bei thermischer Überlastung elektrisch abgetrennt wird. Über das Federsystem wird beim Auftrennen der Lötverbindung gleichzeitig ein Fernmeldekontakt betätigt, wodurch eine Fernüberwachung des Zustandes des Überspannungsschutzelements möglich ist.

Auch aus der DE 20 2004 006 227 Ul ist ein Überspannungsschutzelement bekannt, bei dem die Überwachung des Zustands eines Varistors nach dem Prinzip eines Temperaturschalters erfolgt, so dass bei Überhitzung des Varistors eine zwischen dem Varistor und einem Trennelement vorgesehene Lötverbindung aufgetrennt wird, was zu einem elektrischen Abtrennen des Varistors führt. Außerdem wird beim Auftrennen der Lötverbindung ein Kunststoffelement durch die Rückstellkraft einer Feder aus einer ersten Position in eine zweite Position geschoben, in der das als federnde Metallzunge ausgebildete Trennelement durch das Kunststoffelement thermisch und elektrisch vom Varistor getrennt ist, so dass ein eventuell zwischen der Metallzunge und der Kontaktstelle des Varistors anstehender Lichtbogen gelöscht wird. Da das Kunststoffelement zwei nebeneinander angeordnete farbige Markierun-

BE3TÄT.QUMGSKOP.E gen aufweist, fungiert es zusätzlich als optische Zustandsanzeige, wodurch der Zustand des Überspannungsschutzelements direkt vor Ort abgelesen werden kann.

Aus der DE 699 04 274 T2 ist ebenfalls ein Überspannungsschutzelement mit einem thermischen Abtrennmechanismus bekannt. Bei diesem Überspannungsschutzelement ist ein Ende eines starren federbelasteten Schiebers im Normalzustand des Überspannungsschutzelements sowohl mit dem ersten Anschlusselement als auch mit einer mit dem Varistor verbundenen Anschlussfahne verlötet. Eine unzulässige Erwärmung des Varistors führt auch hier zu einer Erwärmung der Lötstelle, so dass der Schieber aufgrund der an ihm angreifenden Kraft einer Feder aus der Verbindungsstelle zwischen dem ersten Anschlusselement und der Anschlussfahne gezogen wird, was zu einer elektrischen Abtrennung des Varistors führt.

Die DE 695 03 743 T2 offenbart ein Überspannungsschutzelement mit zwei Varisto- ren, das zwei Trennmittel aufweist, die die Varistoren jeweils an ihrem Lebensende einzeln abtrennen können. Die Trennmittel weisen jeweils eine federnde Trennzunge auf, wobei das erste Ende der Trennzunge mit dem ersten Anschluss fest verbunden und das zweite Ende der Trennzunge im Normalzustand des Überspannungsschutzelements über eine Lötstelle an einer Verbindungszunge am Varistor befestigt ist. Kommt es zu einer unzulässigen Erwärmung des Varistors, so führt dies zu einem Aufschmelzen der Lötverbindung. Da die Trennzunge im angelöteten Zustand (Normalzustand des Überspannungsschutzelements) aus ihrer Ruhelage ausgelenkt und somit vorgespannt ist, federt das freie Ende der Trennzunge beim Erweichen der Lötverbindung von der Verbindungszunge des Varistors weg, wodurch der Varistor elektrisch abgetrennt wird. Um die geforderte Isolations- und Kriechstromfestigkeit zu gewährleisten und einen beim Öffnen der Trennstelle entstehenden Lichtbogen zu löschen, ist es erforderlich, dass beim Verschwenken der Trennzunge ein möglichst großer Abstand zwischen dem zweiten Ende der Trennzunge und der Verbindungszunge des Überspannungsbegrenzenden Bauelement erzielt wird.

Die bekannten Überspannungsschutzelemente sind in der Regel als "Schutzstecker" ausgebildet, die zusammen mit einem Geräteunterteil ein Überspannungsschutzgerät bilden. Zur Installation eines derartigen Überspannungsschutzgeräts, welches beispielsweise die phasenführenden Leiter L1, L2, L3 sowie den Neutralleiter N und gegebenenfalls auch den Erdleiter PE schützen soll, sind bei den bekannten Überspannungsschutzgeräten am Geräteunterteil entsprechende Anschlussklemmen für die einzelnen Leiter vorgesehen. Zur einfachen mechanischen und elektrischen die einzelnen Leiter vorgesehen. Zur einfachen mechanischen und elektrischen Kon- taktierung des Geräteunterteils mit dem jeweiligen Überspannungsschutzelement sind bei dem Überspannungsschutzelement die Anschlusselemente als Steckerstifte ausgebildet, zu denen im Geräteunterteil korrespondierende, mit den Anschluss- klemmen verbundene Steckerbuchsen 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 und zeitsparend durchführbar. Zusätzlich weisen derartige Überspannungsschutzgeräte teilweise noch einen Wechselkontakt als Signalgeber zur Fernmeldung des Zustands mindestens eines Überspannungsschutzelements sowie eine optische Zustandsanzeige in den einzelnen Überspannungsschutzelementen auf. Über die Zustandsanzeige wird angezeigt, ob das in dem Überspannungsschutzelement angeordnete überspannungs- begrenzende Bauelement noch funktionstüchtig ist oder nicht. Als Überspannungsbegrenzendes Bauelement werden dabei insbesondere Varistoren verwendet, wobei jedoch je nach Einsatzzweck des Überspannungsschutzelements auch gasgefüllte Überspannungsabieiter, Funkenstrecken oder Dioden eingesetzt werden können. Die zuvor beschriebenen, bei den bekannten Überspannungsschutzelementen verwendeten, thermische Abtrennvorrichtungen, die auf dem Aufschmelzen einer Lötverbindung beruhen, haben mehrere Aufgaben zu erfüllen. Im Normalzustand des Überspannungsschutzelements, d. h. im nicht getrennten Zustand, muss eine sichere und gute elektrische Verbindung zwischen dem ersten Anschlusselement und dem Überspannungsbegrenzenden Bauelement gewährleistet sein. Beim Überschreiten einer bestimmten Grenztemperatur muss die Trennstelle eine sichere Abtrennung des Überspannungsbegrenzenden Bauelements sowie eine dauerhafte Isolationsfestigkeit und Kriechstromfestigkeit gewährleisten. Problematisch ist dabei jedoch, dass die Lötverbindung aufgrund der Federkraft des Federelements oder der aus ihrer Ruhe- läge ausgelenkten Trennzunge im Normalzustand des Überspannungsschutzelements dauerhaft mit einer Scherspannung belastet wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein eingangs beschriebenes Überspannungsschutzelement zur Verfügung zu stellen, bei welchem die zuvor genannten Nachteile vermieden werden. Dabei soll sowohl eine sichere und gute elektrische Verbindung im Normalzustand als auch eine sichere Abtrennung eines defekten Überspannungsbegrenzenden Bauelements gewährleistet sein.

Diese Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Überspannungsschutzelement dadurch gelöst, dass innerhalb des Gehäuses ein wärmeausdehnbares Material derart angeordnet ist, dass bei thermischer Überlastung des Überspannungsbegrenzenden Bauelements die Position des Überspannungsbegrenzenden Bauelements aufgrund einer Ausdehnung des wärmeausdehnbaren Materials relativ zur Position der Anschlusselemente so veränderbar ist, dass mindestens ein Pol des überspannungsbe- grenzenden Bauelements nicht mehr mit dem korrespondierenden Anschlusselement in elektrisch leitendem Kontakt steht.

Das wärmeausdehnbare Material, welches sich vorzugsweise aus einem niedrig schmelzenden Kunststoff, beispielsweise Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP), und einem Treibmittel zusammensetzt, befindet sich im Normalzustand des Überspannungsschutzelements in einem festen Zustand. Erhöht sich die Temperatur des wärmeausdehnbaren Materials aufgrund einer erhöhten Eigenerwärmung des Überspannungsbegrenzenden Bauelements, so ändert das wärmeausdehnbare Material seinen Aggregatzustand und wird flüssig. Nach Überschreiten einer bestimmten Grenztemperatur reagiert das wärmeausdehnbare Material mit einer starken Volumenzunahme; das wärmeausdehnbare Material schäumt auf. Diese durch den Temperaturanstieg hervorgerufene starke Volumenzunahme des wärmeausdehnbare Materials wird bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement dazu genutzt, das Überspannungsbegrenzende Bauelement von den Anschlusselementen wegzube- wegen, so dass das Überspannungsbegrenzende Bauelement elektrisch abgetrennt wird.

Da das wärmeausdehnbare Material erst bei einer entsprechenden Erwärmung, d. h. bei thermischer Überlastung des Überspannungsbegrenzenden Bauelements, aktiviert wird, wird der elektrische Kontakt zwischen den Anschlusselementen und den Polen des Überspannungsbegrenzenden Bauelements im Normalzustand durch das wärmeausdehnbare Material mechanisch nicht beansprucht.

Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements wird der elektrische Kontakt zwischen den Anschlusselementen und den Polen des Überspannungsbegrenzenden Bauelements - wie grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt - über eine Lötverbindung realisiert. Hierzu sind im Normalzustand des Überspannungsschutzelements die Pole des Überspannungsbegrenzenden Bauelements jeweils über eine Lötstelle mit den Anschlusselementen verbunden. Dabei trennt die Lötverbindung dann auf, wenn die Temperatur des überspannungsbegren- zenden Bauelements eine vorgegebene Grenztemperatur überschreitet, bei der die durch das sich ausdehnende Material auf das Überspannungsbegrenzende Bauelement wirkende Kraft größer ist als die noch verbleibende Haltekraft der Lötstellen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungs- schutzelements ist jedoch anstelle einer Lötverbindung eine stoßstromtragfähige Steckverbindung vorgesehen. Hierzu sind im Normalzustand des Überspannungsschutzelements beide Pole des Überspannungsbegrenzenden Bauelements über jeweils eine Steckverbindung mit einem Anschlusselement verbunden. Hierbei übernimmt das innerhalb des Gehäuses angeordnete wärmeausdehnbare Material sowohl die Funktion eines Sensors, der eine unzulässigen Eigenerwärmung des Überspannungsbegrenzenden Bauelements detektiert, als auch die Funktion eines Aktors, der das Überspannungsbegrenzenden Bauelement bei thermischer Überlastung von den Anschlusselementen wegbewegt. Im Unterschied dazu wird bei den bekannten Überspannungsschutzelementen, die auf dem Aufschmelzen einer Lötverbindung beru- hen, die Funktion des Sensors von der Lötstelle und die Funktion des Aktors von der Feder oder dem aus seiner Ruhrlage ausgelenkten Trennmittel übernommen.

Grundsätzlich ist es auch möglich, dass ein Pol des Überspannungsbegrenzungen Bauelements über eine Lötstelle mit einem Anschlusselement verbunden ist, wäh- rend der andere Pol beispielsweise über eine Steckverbindung oder einen flexiblen Leiter mit dem zweiten Anschlusselement verbunden ist. Ebenso ist es auch möglich, dass im Normalzustand des Überspannungsschutzelements ein Pol des überspan- nungsbegrenzenden Bauelements über ein Steckverbindung mit einem Anschlusselement verbunden ist, während der andere Pol über einen flexiblen Leiter mit dem anderen Anschlusselement verbunden ist. Ist ein Pol des Überspannungsbegrenzenden Bauelements über einen flexiblen Leiter mit einem Anschlusselement verbunden, so führt dies dazu, dass bei der Positionsveränderung des Überspannungsbegrenzenden Bauelements aufgrund der Ausdehnung des wärmeausdehnbaren Materials nur ein Pol nicht mehr mit dem korrespondierenden Anschlusselement in elekt- risch leitendem Kontakt steht, was jedoch gleichwohl dazu führt, dass das über- spannngsbegrenzende Bauelement elektrisch abgetrennt wird. Vorteilhafterweise ist das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement jedoch so ausgebildet, dass bei thermischer Überlastung des Überspannungsbegrenzenden Bauelements beide Pole von den Anschlusselementen getrennt werden, so dass nach erfolgter Abtrennung beide Pole des Überspannungsbegrenzenden Bauelements mit den Anschlusselementen nicht mehr in elektrischem Kontakt stehen. Durch die Ausbildung von zwei Trennstellen wird das Verlöschen eines evtl. auftretenden Lichtbogens begünstigt, da die beiden Trennstellen eine Reihenschaltung bilden, so dass sich durch die Reihenschaltung der beiden Trennstellen die gesamte Lichtbogenlänge und damit auch die Lichtbogenbrennspannung vergrößert. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn - wie zuvor bereits ausgeführt - beide Pole des überspannungsbgerenzenden Bauelements über jeweils eine Steckverbindung mit einem Anschlusselement verbunden sind, da dann das Auftrennen der elektrischen Verbindung in erster Linie von dem Temperaturverhalten des wärmeausdehnbaren Materials und nicht (auch) von dem Auftrennverhalten einer Lötstelle abhängt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements sind die beiden Pole des Überspannungsbegrenzenden Bauelements jeweils mit einer Anschlusslasche oder einem Anschlussstift elektrisch leitend verbunden. Durch die Ausbildung der Anschlusslaschen bzw. Anschlussstifte lassen sich sowohl die Lötverbindungen als auch die Steckverbindungen zwischen den Polen des Überspannungsbegrenzenden Bauelements und den Anschlusselements einfach realisieren. Im ersten Fall sind die Lötstellen jeweils zwischen einer Anschlusslasche bzw. einem Anschlussstift und einem Anschlusselement vorgesehen während bei einer Steckverbindung die Anschlusselemente auf der den Anschlussla- sehen oder den Anschlussstiften zugewandten Seite Steckerbuchsen aufweisen.

Gemäß einer vorteilhaften konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse ein Außengehäuse und ein im Außengehäuse angeordnetes, einseitig offenes Innengehäuse auf, wobei das Innengehäuse relativ zum Außengehäuse verschiebbar ist. Die Anschlusselemente sind dabei ortsfest mit dem Außengehäuse verbunden, während das Überspannungsbegrenzende Bauelement innerhalb des Innengehäuses angeordnet ist. Im Normalzustand des Überspannungsschutzelements umschließt dabei das haubenförmige Innengehäuse das wärmeausdehnbare Material derart, dass das Innengehäuse mit dem Überspannungsbegrenzenden Bauelements bei einer Aus- dehnung des wärmeausdehnbaren Materials relativ zum Außengehäuse - und damit auch zu den beiden Anschlusselemente - verschoben wird. Durch das sich aufgrund einer Erwärmung des Überspannungsbegrenzenden Bauelements aktivierte wärmeausdehnbare Material wird somit das Innengehäuse zusammen mit dem darin angeordneten Überspannungsbegrenzenden Bauelements von den Anschlusselementen weggedrückt, so dass die Pole des Überspannungsbegrenzenden Bauelements nicht mehr mit den Anschlusselementen in elektrisch leitendem Kontakt stehen.

Um sicherzustellen, dass bei einer Verschiebung des Innengehäuses auch das über- spannungsbegrenzende Bauelement mit verschoben wird, ist dieses vorzugsweise über ein Halteelement mit dem Innengehäuse verbunden. Das Halteelement kann da- bei beispielsweise stegartig ausgebildet und mit seinen beiden Enden an der Innenwand des Gehäuses befestigt sein, so dass es sich in Querrichtung des Überspannungsbegrenzenden Bauelements erstreckt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Überspannungs- schutzelements mit einem Außengehäuse und einem in dem Außengehäuse verschiebbar angeordneten Innengehäuse, wird die Positionveränderung des Innengehäuses zur optischen Anzeige des Zustandes des Überspannungsbegrenzenden Bauelements genutzt. Hierzu ist das Innengehäuse im Normalzustand des Überspannungsschutzelements in seiner ersten Position innerhalb des Außengehäuses so an- geordnet, dass die Oberseite des Innengehäuses nicht über die Oberseite des Außengehäuses hinausragt. Bei thermischer Überlastung des Überspannungsschutzelements wird das Innengehäuse dagegen aufgrund des sich ausdehnenden Materials in eine zweite Position verschoben, in der die Oberseite des Innengehäuses über die Oberseite des Außengehäuses hinausragt. Die Verschiebungen des Innengehäuses bei thermischer Überlastung des Überspannungsschutzelements wird somit zur Anzeige des Funktionsstatus des Überspannungsschutzelements genutzt.

Gemäß einer alternativen konstruktiven Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements weist das Gehäuse zwei voneinander isolierte, elektrisch leitende Halteelemente auf, wobei im Normalzustand des Überspannungsschutzelements die Halteelemente jeweils mit einem Pol bzw. einem Anschlussstift oder einer Anschlusslasche des Überspannungsbegrenzenden Bauelements in elektrisch leitendem Kontakt stehen. Dabei umschließen die Halteelemente das wärmeausdehnbare Material, so dass das Überspannungsbegrenzende Bauelement bei einer unzulässigen Erwärmung durch das sich ausdehnende Material relativ zu den Halteelementen verschoben wird. Das Überspannungsbegrenzende Bauelement steht dann nicht mehr mit den Halteelementen in elektrisch leitendem Kontakt und ist elektrisch abgetrennt. Bei dieser Ausfuhrungsvariante dienen die elektrisch leitenden Halteelemente sowohl als Gehäuse zur Aufnahme des Überspannungsbegrenzenden Bauelements und des wärmeausdehnbaren Materials als auch als Anschlusselemente zum elektri- sehen Anschluss der Pole des Überspannungsbegrenzenden Bauelements.

Der elektrisch leitende Kontakt zwischen den Polen bzw. den mit den Polen verbundenen Anschlusslaschen oder Anschlussstiften des Überspannungsabieiters und den als Anschlusselemente dienenden Halteelementen kann dabei sowohl über eine Löt- Verbindung als auch über eine Steckverbindung realisiert sein, wobei bei der Realisierung einer Steckverbindung im Anschlussbereich der Halteelemente zu den Anschlusslaschen oder den Anschlussstiften korrespondierende Steckerbuchsen angeordnet sein können. Ein derartiges Überspannungsschutzelement eignet sich insbesondere bei der Verwendung eines gasgefüllten Überspannungsabieiters als über- spannungsbegrenzendes Bauelement, wobei der Überspannungsabieiter über die beiden Halteelemente beispielsweise mit einer Leiterplatte verbunden werden kann.

Je nach Ausgestaltung der Halteelemente und je nach Anordnung des überspan- nungsbegrenzenden Bauelements sowie des wärmeausdehnbaren Materials zwischen den Halteelementen wird das Überspannungsbegrenzende Bauelement bei thermischer Überlastung durch das sich ausdehnende Material entweder nach oben - senkrecht zu seiner Längserstreckung - oder horizontal zur Seite gedrückt. Selbstverständlich ist auch eine Ausgestaltung möglich, bei der das überspannungsbegrenzen- de Bauelement durch das sich ausdehnende Material sowohl nach oben als zur Seite gedrückt wird. In jedem Fällen wird durch die Ausdehnung des wärmeausdehnbaren Materials und die sich daraus ergebende Positionsveränderung des Überspannungsbegrenzenden Bauelements dafür gesorgt, dass die Pole des überspannungsbegren- zenden Bauelements nicht mehr mit den Haltelementen in elektrisch leitendem Kontakt stehen.

Um eine hohe Isolations- und Kriechstromfestigkeit zu gewährleisten und einen beim Öffnen der Kontakte zwischen den Polen des Überspannungsbegrenzenden Bauelements und den Anschlusselementen entstehenden Lichtbogen zu löschen, muss im Stande der Technik ein möglichst großer Abstand zwischen den Polen bzw. den Anschlusslaschen des Überspannungsbegrenzenden Bauelements und den Anschlusselementen erzielt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Überspannungs- schutzelement ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass das wärmeausdehnbare Material bei thermischer Überlastung des Überspannungsbegrenzenden Bauelements in den sich bildenden Zwischenraum zwischen dem mindestens einen Pol bzw. der einen Anschlusslasche oder dem einen Anschlussstift des Überspannungsbegrenzenden Bauelements und dem mindestens einen Anschlusselement eindringt, so dass ein beim Auftrennen des elektrischen Kontakts entstehender Lichtbogen durch das isolierende wärmeausdehnbare Material unterbunden bzw. gelöscht wird. Alternativ oder zusätzlich dazu kann im Bereich der Anschlusselemente mindestens ein Kunststoffteil, beispielsweise aus POM, angeordnet sein, das bei Erwärmung gasend ist. Tritt in der Nähe des Kunststoffteils ein Lichtbogen auf, so wird dieser durch Beblasen mit einem Löschgas gelöscht, welches über die Dissoziation des Kunststoffteils erzeugt wird.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Über- spannungsschutzelements, die hier noch kurz erwähnt werden soll, ist alternativ oder zusätzlich zu der zuvor beschriebenen optischen Zustandsanzeige eine fernübertragbare Zustandsanzeige vorgesehen, wozu innerhalb des Gehäuses ein Fernmeldekontakt angeordnet ist, der betätigt wird, wenn sich die Position des Überspannungsbegrenzenden Bauelements durch das sich ausdehnende Material verändert.

Das bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement verwendete wärmeausdehnbare Material weist vorzugsweise eine Aktivierungstemperatur auf, die mehr als 80°C beträgt. Vorzugsweise liegt die Aktivierungstemperatur des wärmeausdehnbaren Materials, d. h. die Temperatur, bei der sich das Material ausdehnt, zwi- sehen 120° C und 150° C. Damit ist die Aktivierungstemperatur des wärmeausdehnbaren Materials optimal an die maximal zulässige Betriebstemperatur des Überspannungsschutzelements, die häufig bei etwa 80° C liegt, angepasst.

Wie zuvor bereits ausgeführt, soll das Überspannungsbegrenzende Bauelement durch das wärmeausdehnbare Material aus seiner ersten Position weg bewegt werden. Erwünscht ist somit eine deutliche Ausdehnung des Materials, wenn dieses seine Aktivierungstemperatur erreicht hat. Die Volumenzunahme des wärmeausdehnbaren Materials beträgt dabei vorzugsweise mindestens 200 %, d. h. mindestens das zweifache des Volumens des wärmeausdehnbaren Materials vor dessen Aktivierung. Da im Überlastfall eine schnelle Abtrennung des Überspannungsbegrenzenden Bauelements erforderlich ist, ist das wärmeausdehnbare Material vorzugsweise so ausgebildet, dass es eine Reaktionszeit von weniger als einer Sekunde für die Aktivierung aufweist.

Um die zuvor genannten Randbedingungen, d. h. die gewünschte Aktivierungstem- peratur, die Volumenzunahme und die Reaktionszeit zu erreichen, besteht das wärmeausdehnbare Material vorzugsweise aus einem Trägermaterial und einem Treibmittel. Als Trägermittel kann dabei insbesondere ein thermoplastisches Polymer verwendet werden, welches vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe aufweisend: Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyamide (PA), Polylacetat (PLA), Poly- methylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Po- lyolefine, wie z.B. Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyisobutylen (PIB), Po- lybutylen (PB), Polystyrol (PS), Polyetheretherketon (PEEK), Polyvinylchlorid (PVC), Polybutylenterephtalat (PBT) und Celluloid. Alternativ dazu kann auch ein Elastomer mit einer geringen Shore-A Härte als Trägermaterial verwendet werden, wobei die Shore-A Härte vorzugsweise kleiner als 20 ist.

Als Treibmittel kann entweder ein chemisch wirkendes Treibmittel oder ein physikalisch wirkendes Treibmittel eingesetzt werden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird ein physikalisch wirkendes Treibmittel eingesetzt, das aus kleinsten Hohl- körpern besteht, die mit Gasen gefüllt sind, die in Flüssigphase vorliegen. Ein derartiges Treibmittel wird auch als Mikrosphäre bezeichnet. Die Größe der Hohlkörper liegt dabei im ein- bis zweistelligen Mikrometerbereich. Die Hülle der Körper ist diffusionsdicht und unterhalb der Aktivierungstemperatur starr, bei Erreichung der Aktivierungstemperatur jedoch elastisch. Ein Temperaturanstieg verursacht einen Pha- senwechsel der Flüssigkeit innerhalb der Hohlkörper von flüssig nach gasförmig, was zu einer sehr starken Volumenzunahme führt. Durch geeignete Wahl der Flüssigkeit bzw. des Gases ist dabei die Aktivierungstemperatur einstellbar, so dass das Treibmittel an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden kann. Der Anteil des Treibmittels beträgt vorzugsweise etwa 5 bis 15 % im Verhältnis zum Trägermaterial. Bei einem derartigen Mischungsverhältnis wird eine hinreichend gute und praxisgerechte Volumenzunahme des wärmeausdehnbaren Materials, bestehend aus dem Trägermaterial und dem Treibmittel, erreicht. Insgesamt ist so eine Volumenvervielfachung um den Faktor 5 erreichbar. Das Trägermaterial ist so ausgewählt, dass dessen Erweichungstemperatur in der Größenordnung der Aktivierungstemperatur des Treibmittels liegt. Auch unter diesem Gesichtspunkt eignen sich Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) besonders gut als Trägermaterial. Je nach Anwendungsfall wird das Trägermaterial bzw. das Treibmittel dabei so gewählt, dass die Aktivierungstemperatur des Treibmittels größer oder kleiner als die Erweichungstemperatur des Trägermaterials ist. Für Anwendungen, die ein möglichst schnelles Abtrennen eines Bauteils oder das Betätigen eines Schalters erfordern, ist es vorteilhaft, wenn die Aktivierungstemperatur des Treibmittels etwas geringer als die Erweichungstemperatur des Trägermaterials ist. Dies führt dann dazu, dass das Treibmittel bereits mit seiner Reaktion beginnt, bevor die Erweichungstemperatur des Trägermaterials erreicht ist. Dadurch wird in dem wärmeausdehnbaren Material eine Vorspannung aufgebaut, was bei Erreichung der Erweichungstemperatur zu einer sehr schnellen Volumenzunahme führt. Wird ein Trägermaterial und ein Treibmittel gewählt, bei denen die Aktivierungstemperatur des Treibmittels größer als die Erweichungstemperatur des Trägermaterials ist, so führt dies dazu, dass das Trägermaterial bereits erweicht, bevor das Treibmittel reagiert, so dass die Volumenzunahme des Materials mit Erreichung der Aktivierungstemperatur beginnt und dann endet, wenn die maximale Volumenzunahme erreicht ist oder die Aktivierungstemperatur wieder unterschritten wird. Der Prozess verläuft dabei deutlich langsamer als bei dem Fall, wenn die Aktivierungstemperatur geringer als die Erweichungstemperatur ist. Ein solcher langsamerer Verlauf des Prozesses eignet sich beispielsweise zur Veränderung einer optischen Zustandsan- zeige. Zur Änderung einer optischen Zustandsanzeige durch die Volumenzunahme eines wärmeausdehnbaren Materials kann eine Materialkombination aus Treibmitteln mit verschiedenen Aktivierungstemperaturen verwendet werden, wodurch eine stufenweise Änderung der Zustandsanzeige in Abhängigkeit von der jeweils aufgetretenen Temperatur möglich ist. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung besteht das wärmeausdehnbare Material aus zwei Komponenten, die im nicht aktivierten Zustand voneinander getrennt sind, wobei die Komponenten miteinander unter Volumenzunahme reagieren, wenn die Trennung aufgehoben ist. Bei den beiden Komponenten kann es sich beispielsweise um Natriumhydrogencarbonat einerseits und eine Säure, z. B. Zitronensäure, ande- rerseits handeln, die zunächst voneinander durch eine Trennschicht getrennt sind. Wird die Trennung aufgehoben, beispielsweise durch mechanische oder thermische Einwirkung, so reagieren die beiden Komponenten miteinander, wobei Gas frei wird, was zu einer Volumenzunahme führt. Ähnliche Reaktionen sind auch mit Mehr- Komponenten Polyurethanen oder mittels schnell ablaufender Oxidationen, beispielsweise bei Zündung eines Verbrennungsprozesses, erreichbar.

In der Regel ist das wärmeausdehnbare Material so ausgebildet, dass die Volumenzunahme irreversibel ist. Durch eine geeignete Auswahl und Anordnung des Treibmittels und des Trägermaterials kann jedoch auch erreicht werden, dass das Trägermaterial bei einer Abkühlung das Treibmittel wieder in seinen Ausgangszustand überführt wird, so dass die Volumenzunahme des Materials rückgängig gemacht werden kann.

Da die Aktivierung des wärmeausdehnbaren Materials und insbesondere des Treibmittels von der Wärmeeinbringung in das wärmeausdehnbare Material abhängig ist, ist eine gute Wärmeankopplung an das zu überwachende Überspannungsbegrenzende Bauelement erforderlich. Um die Wärmeeinbringung in das wärmeausdehnbare Material zu erhöhen bzw. zu verbessern kann eine aktive Erwärmung durch zusätzlichen Energieeintrag von außen in das Material vorgesehen sein. Hierzu kann in dem wärmeausdehnbaren Material beispielsweise ein Heizwiderstand eingebettet sein, dessen eigene Verlustleistungsabgabe zu einer zusätzlichen Erwärmung des Materials führt. Alternativ dazu kann auch eine Heatpipe oder ein Leiter mit großer Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus Kupfer, in dem Material eingebettet sein. Schließlich kann eine zusätzliche Erwärmung des wärmeausdehnbaren Ma- terials auch dadurch erreicht werden, dass dem Material leitfähige Bestandteile, wie beispielsweise Graphitpulver oder Kupferpulver beigemischt sind. Dadurch wird eine Eigenleitfähigkeit des Materials erreicht, so dass das Material bei Anliegen einer Spannung durch den durch das Material fließenden Strom vollvolumig aufgeheizt wird. Mit der bei Erreichen der Aktivierungstemperatur beginnenden Volumenzu- nähme des Materials erhöht sich dabei der Widerstand, da sich die Anzahl der leitfähigen Komponenten pro Volumeneinheit reduziert. Vorzugsweise kommt es dadurch zu einem vollständigen Erliegen des Stromflusses, wodurch die zusätzliche Wärmeeinbringung abgeschaltet wird. Neben dem zuvor beschriebenen Überspannungsschutzelement betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines wärmeausdehnbaren Materials als Funkti- onswerkstoff zur Detektierung einer unzulässigen Erwärmung eines elektrischen oder elektronischen Bauelements, aufgrund einer Überlastung oder einer Alterung des Bauelements, wobei sich das wärmeausdehnbare Material bei einer Erwärmung oberhalb einer bestimmten Aktivierungstemperatur ausdehnt und durch die Ausdehnung des wärmeausdehnbaren Materials die elektrische Energiezufuhr des Bauelements unterbrochen wird. Bei dem Bauelement handelt es sich vorzugsweise um ein Überspannungsbegrenzendes Bauelement in einem zuvor beschriebenen Überspannungsschutzelement.

Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche als auch auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Überspannungsschutzelements, im Normalzustand,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Überspannungsschutzelements gemäß Fig.

1 , mit einem abgetrennten Varistor,

Fig. 3 eine weitere Schnittdarstellung eines Überspannungsschutzelements gemäß Fig. 1 , mit einem abgetrennten Varistor,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Überspannungsschutzelements, im Normalzustand,

Fig. 5 eine Draufsicht des Überspannungsschutzelements gemäß Fig. 4, im

Normalzustand,

Fig. 6 eine Schnittdarstellung des Überspannungsschutzelements gemäß Fig.

4, mit einem abgetrennten Überspannungsabieiter,

Fig. 7 eine Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Überspannungsschutzelements, im Normalzustand,

Fig. 8 das Überspannungsschutzelement gemäß Fig. 7, in der Draufsicht, Fig. 9 das Überspannungsschutzelement gemäß Fig. 8, mit einem abgetrennten Überspannungsabieiter, in der Draufsicht,

Fig. 10 - 12 drei Varianten des Überspannungsschutzelements gemäß Fig. 6, mit ei- nem abgetrennten Überspannungsabieiter

Die Figuren zeigen ein Überspannungsschutzelement 1 mit einem Gehäuse 2, wobei in dem Gehäuse 2 ein Überspannungsbegrenzendes Bauelement angeordnet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 bis 3 handelt sich es bei dem überspan- nungsbegrenzenden Bauelement um einen Varistor 3, während es sich bei dem Überspannungsschutzelement 1 gemäß den Fig. 4 bis 12 um einen gasgefüllten Über- spannungsableiter 3' handelt.

Das Uberspannungsschutzelement 1 gemäß den Fig. 1 bis 3, das als Schutzstecker ausgebildet sein kann, weist zwei Anschlusselemente 4, 5 auf, die in korrespondierende Anschlussbuchsen eines hier nicht dargestellten Geräteunterteils einsteckbar sind. Die Anschlusselemente 4, 5 sind im Normalzustand des Überspannungsschutzelements 1 jeweils mit einem Pol des Varistors 3 verbunden, so dass der Varistor 3 über die beiden Anschlusselemente 4, 5 mit dem zu schützenden Strom- oder Sig- nalpfad verbunden werden kann.

Wie aus den Fig. 1, 4 und 7 ersichtlich ist, ist im Normalzustand des Überspannungsschutzelements 1 ein wärmeausdehnbares Material 6, bei dem es sich beispielsweise um ein intumeszentes Material handeln kann, im Gehäuse 2 angeordnet, das zunächst fest ist, bei ansteigender Temperatur jedoch seinen Aggregatzustand ändert und flüssig wird. Bei Überschreiten einer Aktivierungstemperatur reagiert das wärmeausdehnbare Material 6 mit einer starken Volumenzunahme, d.h. das Material 6 schäumt auf und dehnt sich aus. Dies führt dann dazu, dass sich die Position des Varistors 3 bzw. des Überspannungsabieiters 3' relativ zur Position der Anschluss- demente 4, 5 verändert, da das wärmeausdehnbare Material 6 den Varistor 3 bzw. den Überspannungsabieiter 3' aus seiner ersten Position wegdrückt. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 2 und 6 ist der Varistor 3 bzw. der Überspannungsabieiter 3' dabei nach oben und bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 zur Seite weggedrückt worden.

Das Überspannungsschutzelement 1 gemäß den Fig. 1 bis 3 einerseits und die Überspannungsschutzelemente 1 gemäß den Fig. 4 bis 12 andererseits unterscheiden sich zunächst dadurch voneinander, dass bei dem ersten Ausführungsbeispiel als Überspannungsbegrenzendes Bauelement ein Varistor 3 verwendet wird, während bei den anderen Ausfuhrungsbeispielen ein gasgefüllter Überspannungsabieiter 3' eingesetzt ist. Darüber hinaus unterscheiden sich die Überspannungsschutzelemente 1 noch durch die Art der elektrischen Kontaktierung zwischen dem Varistor 3 und den Anschlusselementen 4, 5 einerseits und dem Überspannungsabieiter 3' und den Anschlusselementen 4, 5 andererseits.

Während bei den beiden Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 4 und 7 im Normal- zustand des Überspannungsschutzelements 1 die beiden Pole des Überspannungsabieiters 3' über jeweils eine Lötstelle 7, 8 mit den beiden Anschlusselementen 4, 5 verbunden sind, stehen die beiden Pole des Varistors 3 über eine Steckverbindung 9, 10 mit den beiden Anschlusselementen 4, 5 in elektrisch leitendem Kontakt. Dabei sind die beiden Pole des Varistors 3 über zwei Anschlusslaschen 11, 12 mit den An- Schlusselementen 4, 5 verbunden, wobei die Anschlusselemente 4, 5 auf der den Anschlusslaschen 11, 12 zugewandten Seiten jeweils eine Steckerbuchse 13, 14 aufweist. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des Überspannungsschutzelements 1 sind die beiden Pole des Überspannungsabieiters 3' jeweils mit einem Anschlussstift 15, 16 verbunden, so dass die Lötstellen 7, 8 zwischen den An- schlussstiften 15, 16 und den Anschlusselementen 4, 5 ausgebildet sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements 1 gemäß den Fig. 1 bis 3 weist das Gehäuse 2 ein Außengehäuse 17 und ein im Außengehäuse 17 verschiebbar angeordnetes Innengehäuse 18 auf. Wie aus den Figuren ersichtlich ist, ist die Unterseite des Innengehäuses 18 offen, so dass das Innengehäuse 18 den Varistor 3 und das wärmeausdehnbare Material 6 haubenförmig umschließt. Kommt es aufgrund einer Überlastung oder aufgrund von Alterung des Varistors 3 zu einer Verringerung der Impedanz des Varistors 3, so fließt ein unzulässiger Leckstrom durch den Varistor 3, was zu einer Erwärmung des Varistors 3 führt. Da der Varistor 3 zumindest teilweise von dem wärmeausdehnbaren Material 6 umgeben ist, führt eine Eigenerwärmung des Varistors 3 auch zu einer Erwärmung des Materials 6, so dass sich dieses bei Überschreiten einer bestimmten Aktivierungstemperatur stark ausdehnt. Dies führt zu einer Druckerhöhung innerhalb des von dem Außengehäuse 17 und dem Innengehäuse 18 umschlossenen Raumes, so dass das Innengehäuse 18 durch das sich ausdehnende Material 6 nach oben gedrückt wird, wenn die Haltekraft des Innengehäuses 18 innerhalb des Außengehäu- ses 17 und die Kontaktkraft zwischen den Anschlusslaschen 11, 12 und den Steckerbuchsen 13, 14 durch die Kraft des sich ausdehnenden Materials 6 überschritten wird. Damit sich mit dem Innengehäuse 18 auch der Varistor 3 nach oben bewegt, ist der Varistor 3 über ein Halteelement 19 mit dem Innengehäuse 18 verbunden, wobei das Haltelement 19 unterhalb des Varistors 3 angeordnet ist und sich bei der Darstellung gemäß den Fig. 1 bis 3 senkrecht zur Zeichenebene, d.h. in Querrichtung des Varistors 3 erstreckt. Das Innengehäuse 18 ist somit ähnlich wie ein Kolben im Außen- gehäuse 17 gefuhrt, wobei ein in den Figuren nicht dargestellter Anschlag dafür sorgt, dass die Hubbewegung des Innengehäuses 18 nach oben begrenzt ist.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, befindet sich das Innengehäuse 18 im Normalzustand des Überspannungsschutzelements 1 in einer ersten Position innerhalb des Außenge- häuses 17, in der die Oberseite 20 des Innengehäuses 18 im wesentlichen bündig mit der Oberseite 21 des Außengehäuses 17 abschließt, so dass die Oberseite 20 des Innengehäuses 18 nicht über das Außengehäuse 17 hinausragt. Im Unterschied dazu befindet sich das Innengehäuse 18 bei thermischer Überlastung des Überspannungsschutzelements 1 nach der elektrischen Abtrennung des Varistors 3 in einer - in Fig. 2 dargestellten - zweiten Position, in der die Oberseite 20 des Innengehäuses 18 über die Oberseite 21 des Außengehäuses 17 hinausragt. Die Position des Innengehäuses 18 dient somit als optische Statusanzeige zur Anzeige des Zustands des Überspannungsschutzelements 1. Zuvor ist ausgeführt worden, dass als wärmeausdehnbares Material 6 vorzugsweise ein intumeszentes Material verwendet wird, das im Normalzustand des Überspannungsschutzelements 1 fest ist und bei einem Temperaturanstieg zunächst flüssig wird. Um ein Austreten des flüssigen intumeszenten Materials 6 sicher zu verhindern, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel oberhalb der Anschlusselemente 4, 5, d.h. gegenüber der offenen Unterseite des Innengehäuses 18, eine Dichtfolie 22 im Außengehäuse 17 angeordnet. Dabei erstrecken sich die Anschlusslaschen 11, 12 im Normalzustand des Überspannungsschutzelements 1 durch in der Dichtfolie 22 vorgesehene Schlitze, so dass die Anschlusslaschen 11, 12 von den Steckerbuchsen 13, 14 kontaktiert und somit mit den Anschlusselementen 4, 5 in elektrisch leiten- dem Kontakt stehen. Fig. 3 zeigt das Überspannungsschutzelement 1 gemäß Fig. 1, bei dem das Innengehäuse 18 sich in der zweiten Position befindet, so dass der Varistor 3 abgetrennt ist. Im Unterschied zu der Darstellung gemäß Fig. 2 ist bei der Darstellung gemäß Fig. 3 der Varistor 3 bzw. das Innengehäuse 18 jedoch nicht durch eine Ausdehnung des wärmeausdehnbaren Materials 6 nach oben geschoben worden, sondern aufgrund eines Überdrucks, der durch ein Bersten des Varistors 3 aufgrund einer extremen Überlastung hervorgerufen worden ist. Eine extreme Überlastung kann einen Varistor 3 schlagartig in einen niederimpedantes Zustand versetzen, so dass in diesem Extremfall ein netzgetriebener Strom in der Größe des Kurzschlussstromes durch den Varistor 3 fließen kann. Ein in diesem Fall durch den Varistor 3 fließender Strom kann zu einer Zerstörung und damit zu einem Bersten des Varistors 3 fuhren. Der dabei entstehende Druck wird über eine in dem unter dem Varistor 3 angeordneten Haltelement 19 ausgebildete Öffnung 23 in den durch das Außengehäuse 17, das Innengehäuse 18 und die Dichtfolie 22 gebildeten Raum 24 geleitet. Der in diesem Raum 24 entstehende Druck führt dann dazu, dass das Innengehäuse 18 aus seiner ersten Position in seine zweite Position nach oben gedrückt wird, wodurch auch der Varistor 3 von den Anschlusselementen 4, 5 wegbewegt wird, so dass die Anschlusslaschen 11, 12 nicht mehr mit den Steckerbuchsen 13, 14 in elektrisch leitendem Kontakt sind. Der überlastete Varistor 3 wird somit zuverlässig und schnell abge- trennt.

In der in Fig. 3 dargestellten Position des Innengehäuses 18 kann der in dem Raum 24 bestehende erhöhte Druck durch die im Außengehäuse 17 ausgebildeten Öffnungen 25 entweichen. Die Öffnungen 25 sind derart im Außengehäuse 17 angeordnet, dass sie durch das Innengehäuse 18 verschlossen sind, solange sich das Innengehäuse 18 noch nicht in seiner zweiten Position befindet.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des Überspannungsschutzelements 1 besteht das Gehäuse 2 nicht aus einem Außengehäuse und einem Innenge- häuse, sondern aus zwei im Querschnitt U-förmigen Halteelementen 26, 27 die neben der Aufnahme des wärmeausdehnbaren Materials 6 auch zur Halterung und Kontaktierung der Anschlussstifte 15, 16 des Überspannungsabieiters 3' im Normalzustand des Überspannungsschutzelements 1 dienen. Bei den in den Fig. 4 bis 12 dargestellten Ausführungsbeispielen des Überspannungsschutzelement 1 dienen die beiden voneinander isolierten, elektrisch leitenden Halteelemente 26, 27 somit gleichzeitig als Anschlusselemente 4, 5 für den gasgefüllten Überspannungsabieiter 3'. Aus Fig. 4 ist dabei ersichtlich, dass im Normalzustand des Überspannungsschutzelements 1 jeweils eine Lötstelle 7, 8 zwischen den beiden Anschlussstiften 15, 16 und den Halteelementen 26, 27 ausgebildet ist. Kommt es bei diesem Übergangsschutzelement 1 zu einer Erwärmung des Über- spannungsableiters 3', so fuhrt dies auch zu einer Erwärmung des unterhalb des Ü- berspannungsableiters 3' angeordneten wärmeausdehnbaren Materials 6, so dass sich dieses bei Erreichen seiner Aktivierungstemperatur ausdehnt. Der Überspannungsabieiter 3' wird dann nach oben gedrückt, wenn die von dem wärmeausdehnbaren Ma- terial 6 ausgeübte Kraft größer als die Haltekraft der sich erweichenden Lötstellen 7, 8 ist. In dieser in Fig. 6 dargestellten zweiten Position des Überspannungsabieiters 3' sind die beiden Anschlussstifte 15, 16 nicht mehr in elektrisch leitendem Kontakt mit den Halteelementen 26, 27, so dass der Überspannungsabieiter 3' über die Halteelemente 26, 27 auch nicht mehr an den zu schützenden Signalpfad angeschlossen ist. Die elektrische Verbindung der Halteelemente 26, 27 mit dem zu schützenden Signalpfad erfolgt bei den Ausfuhrungsbeispielen gemäß den Fig. 4 bis 12 dadurch, dass die Halteelemente 26, 27 mit einer Leiterplatte 28 verbunden sind.

Anstelle der in den Figuren dargestellten Lötverbindung zwischen den Anschlussstif- ten 15, 16 und den Halteelementen 26, 27 kann grundsätzlich auch eine Steckverbindung entsprechend den Fig. 1 bis 3 vorgesehen sein. In diesem Fall würden die Halteelemente 26, 27 auf der den Anschlussstiften 15, 16 zugewandten Seiten entsprechende Steckerbuchsen aufweisen. Während bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4 bis 6 die Halteelemente 26, 27 so ausgebildet und das wärmeausdehnbare Material 6 derart zwischen den Halteelementen 26, 27 angeordnet ist, dass bei thermischer Überlastung des Überspannungsabieiters 3' dieser durch das sich ausdehnende Material 6 nach oben gedrückt wird, wird der Überspannungsabieiter 3' bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 7 bis 9 durch das sich ausdehnende Material 6 horizontal zur Seite weggedrückt.

Grundsätzlich kann es beim Öffnen eines elektrischen Kontakts, über den ein Strom fließt, zu einem Lichtbogen kommen, was bei einem Überspannungsschutzelement 1 dazu führen kann, dass auch im eigentlich abgetrennten Zustand des überspannungs- begrenzenden Bauelements über den Lichtbogen noch ein unzulässiger Strom fließt. Ein derartiger Lichtbogen wird bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel des Überspannungsschutzelements 1 dadurch verhindert, dass das sich ausdehnende wärmeausdehnbare Material 6 bei thermischer Überlastung des Varistors 3 in den sich bildenden Zwischenraum zwischen den Anschlusslaschen 1 1, 12 und den Steckerbuchsen 13, 14 eindringt. Mögliche Schaltlichtbögen werden durch das Um- schäumen der Anschlusslaschen 1 1, 12 gelöscht. Dies gilt entsprechend auch für den in Fig. 9 dargestellten linken Anschlussstift 15 des Überspannungsabieiters 3'.

Um darüber hinaus auch bei der in Fig. 3 dargestellten Situation des Überspannungsschutzelements 1 einen beim Auftrennen der elektrischen Verbindung zwischen den Anschlusslaschen 11, 12 und den Steckerbuchsen 13, 14 anstehenden Lichtbogen zu löschen, sind die beiden Anschlusselemente 4, 5 von einem Kunststoffteil 29 umgeben, dass bei einem anstehenden Lichtbogen gasend ist. Bei einem anstehenden Lichtbogen wird durch die Dissoziation der Kunststoffteile 29 somit eine Beblasung des Lichtbogens erzeugt, wodurch der Lichtbogen gelöscht wird.

Die Fig. 10 - 12 zeigen drei verschiedene Varianten eines Überspannungsschutzelements 1, die sich jeweils nur durch die Ausbildung des wärmeausdehnbaren Materials 6 voneinander und von der Ausführung gemäß Fig. 6 unterscheiden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 sind in dem wärmeausdehnbaren Materials 6 leitfähige Partikel 30 angeordnet, bei denen es sich beispielsweise um Graphitpulver oder Kupferpulver handeln kann. Durch die Beimischung der leitfähigen Partikel 30 wird eine Eigenleitfähigkeit des Materials 6 erreicht, so dass bei Anliegen einer Spannung ein Strom durch das wärmeausdehnbare Material 6 fließt, durch den das Material 6 vollvolumig aufgeheizt wird. Erreicht das Material 6 seine Aktivierungstemperatur, so kommt es zu einer Volumenzunahme, was auch dazu führt, dass sich die Anzahl der leitfähigen Komponenten pro Volumeneinheit reduziert, so dass sich mit der Volumenzunahme die Leitfähigkeit des Materials 6 verringert, vorzugsweise so weit, dass bei maximaler Volumenzunahme kein Strom mehr durch das Material 6 fließt.

Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 11 und 12 ist eine Heatpipe 31 bzw. ein Widerstandsdraht 32 in dem wärmeausdehnbaren Material 6 eingebettet, wodurch es ebenfalls zu einer zusätzlichen Erwärmung des Materials 6 kommt, wenn durch die Heatpipe 31 bzw. den Widerstandsdraht 32 ein Strom fließt. Die Anschlüsse der Heatpipe 31 und des Widerstandsdrahts 32 können dabei entweder - wie in den Fig. 11 und 12 dargestellt - separat herausgeführt sein oder mit den Anschlusselementen 4, 5 verbunden sein. Im zweiten Fall wird der Strom über den Überspannungsabieiter 3' auch zur zusätzlichen Erwärmung des wärmeausdehnbaren Materials 6 durch die Heatpipe 31 bzw. den Widerstandsdraht 32 genutzt.

Es ist ersichtlich, dass die zuvor beschriebenen Varianten bzw. Ausgestaltungen des wärmeausdehnbaren Materials 6 nicht nur bei einem Überspannungsschutzelement 1 mit einem gasgefüllten Überspannungsabieiter 3' gemäß Fig. 6 sondern auch bei einem Überspannungsschutzelement 1 mit einem Varistor 3 gemäß Fig. 1 eingesetzt werden können.