Reihenklemmenanordnung mit Überspannungsschutzorganen

Abstract

 Bei dieser Reihenklemmenanordnung mit zwei oder mehr nebeneinander angeordneten Reihenklemmen (1) werden Überspannungsschutzorgane (2) eingesetzt, deren Kontaktelemente (8) einerseits mit der Stromschiene (4) der Reihenklemme und andererseits mit einer die Reihenklemmenanordnung durchlaufenden Sammelschiene (5) kontaktieren. Für diese Kontaktierung sind nunmehr dierekt kontaktierende Federelemente (6) vorgesehen, die im Bedarfsfall separat im Isolierstoffgehäuse der Reihenklemmen angeordnet werden können.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Reihenklemmenanordnung, bestehend aus 2 oder mehr Reihenklemmen mit eingesetzten Überspannungsschutzorganen und einer querverlaufenden Sammelschiene, wobei eine elektrische Verbindung der Kontaktelemente des Überspannungsschutzorgans einerseits mit der Stromschiene der jeweiligen Reihenklemme und andererseits mit der Sammelschiene besteht.

[0002] Reihenklemmenanordnungen der gattungsgemäßen Art werden beispielsweise in Schaltschränken eingesetzt, um empfindliche elektronische Bauteile vor einer Zerstörung durch im elektrischen Leitungsnetz auftretende Überspannungsimpulse zu schützen. Beim Auftreten solcher Überspannungen werden diese mit Hilfe des Überspannungsschutzorgans einem vorhandenen Erdungspotential zugeführt, wobei das Schutzorgang unbrauchbar wird, so daß ein schädlicher Einfluß auf die an der Reihenklemme angeschlossenen elektrischen Bauteile ausgeschlossen wird. Nach Auftreten von Überspannungen verfärben sich üblicherweise die Gehäuse der Überspannungsschutzorgane und werden dann gegen intakte Organe ausgetauscht. Aus dem Katalog der Firma Fudji Electric sind Reihenklemmen mit Überspannungsschutzorganen bekannt, bei denen die Kontaktelemente der Überspannungsorgane in Halteelemente eingreifen, die elektrisch leitend sein müssen und die mit der Strom- bzw. Sammelschiene verbunden sind. Diese Halteelemente vereinigen folglich eine mechanische Haltefunktion sowie eine elektrische Übertragungfunktion in einem Bauteil. Dies hat den Nachteil, daß beispielsweise bei der Materialwahl für diese Bauteile funktionsbedingte Kompromisse eingegangen werden müssen. Darüber hinaus treten bei den Reihenklemmen gemäß dem Stand der Technik mehrere elektrische Kontaktübergänge auf, wobei bei jedem Kontaktübergang ein nachteiliger Übergangswiderstand vorhanden ist.

[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Reihenklemmenanordnung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die bei niedrigen Herstellkosten durch ihren Aufbau besonders günstige elektrische Eigenschaften besitzt.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur elektrischen Verbindung der Kontaktelemente des Überspannungsschutzes direkt kontaktierende Federelemente vorgesehen sind.

[0005] Der direkte Kontakt der Kontaktelemente zur Stromschiene bzw. zur Sammelschiene spart je nach Bauart herkömmlicher Reihenklemmenanordnungen der gattungsgemäßen Art mindestens zwei Stromübergangsstellen ein, d.h. es entfallen zwei Stromübergangswiderstände. Die für die elektrische Kontaktierung verwendeten Federelemente haben nur noch die rein mechanische Funktion, die für einen guten Stromübergang zwischen den Kontaktelementen und der Sammel- bzw. Stromschiene notwendige Kontaktkraft bereitzustellen. Bei der Materialauswahl für diese Federelemente kann man sich folglich ganz auf die optimalen Federeigenschaften für die verwendeten Federelemente konzentrieren. Zusätzlich trägt der nicht vorhandene Stromdurchfluß durch die Federelemente dazu bei, Alterungserscheinungen des Werkstoffmaterials, die sich infolge der durch den Stromdurchfluß hervorgerufenen Erwärmung ergeben können, auszuschließen. Dies ist insbesondere dort von Bedeutung, wo die Zeitintervalle, die zwischen dem Austausch von Überspannungsschutzorganen liegen, relativ lang sind.

[0006] Der erfindungsgemäße Aufbau der Reihenklemmen ist ferner unter dem Gesichtspunkt der Herstellung und der Montage als besonders kostengünstig anzusehen, da nur noch zwei einfach herzustellenden Federelemente notwendig sind, die im Rahmen der Reihenklemmenmontage nur ohne zusätzliche Anschlußarbeiten in das Gehäuse eingelegt werden. Hieraus ergibt sich zusätzlich der Vorteil, daß durch Nachrüsten von Reihenklemmen mit zwei Federelementen, einer Sammelschiene und einem Überspannungsschutzorgan auf einfache Weise die Funktion der Reihenklemme verändert bzw. erweitert werden kann. Das Einlegen der Federelemente kann in flexibler Weise grundsätzlich aus beliebiger Richtung geschehen.

[0007] Spezielle Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

[0008] Da Reihenklemmen üblicherweise innerhalb von Schaltschränken auf genormten Tragschienen festgelegt sind, läßt sich für den Anwendungsfall, daß diese Tragschienen auch als die das Erdungspotential führende Sammelschienen verwendet wird, die Kontaktierung mittels eines Federlementes mit dem dann in der Reihenklemme vorhandenen, mit der Sammelschiene elektrisch leitend verbundenen Kontaktfuß durchführen. Die Bauweise der Federelemente in Gestalt eines U-förmigen Grundkörpers mit zwei sich gegenüberliegenden einseitig verlängerten Federschenkeln, die an ihrem dem Grundkörper abgewandten freien Ende konvex zueinander gewölbt sind, erfüllt auf besonders einfache und preiswerte Weise den Zweck des Federelementes, eine ausreichende Kontaktkraft bereitzustellen.

[0009] Im folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnungen einige Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1

einen Querschnitt durch eine Reihenklemme einer erfindungsgemäßen Reihenklemmenanordnung

Fig. 2

vergrößerte perspektivische Darstellung eines Stromschienenstücks der Reihenklemme aus Fig. 1 mit eingelegtem Federelement

Fig. 3

Beispiel einer erfindungsgemäßen Reihenklemmenanordnung mit direkter Kontaktierung der Tragschiene

Fig. 4

eine erfindungsgemäße Reihenklemmenanordnung mit Schutzleiteranschluß

Die erfindungsgemäße Reihenklemmenanordnung besteht aus mehreren nebeneinander mit Hilfe von Rastfüßen 18 und 19 auf einer Tragschiene 3 festgelegten Reihenklemmen 1. In dem aus Kunststoff gefertigten Reihenklemmengehäuse 10 ist eine Stromschiene 4 angeordnet, die an beiden Enden mit Schraubanschlüssen 12 versehen ist, an die beidseitig je ein durch die Einführöffnung 11 zugeführter Leiter angeschlossen werden kann. An der Oberseite des Reihenklemmengehäuses 10 befindet sich eine Ausnehmung, die Platz für ein Überspannungsorgan 2 bietet. Das Überspannungsorgan 2, z.B. ein Varistor, besitzt eine runde plättchenförmige Gestalt, an seiner Unterseite stehen zwei im parallelen Abstand zueinander angeordnete Kontaktelemente 8 hervor. Unterhalb des Überspannungsschutzorgans 2 befindet sich im Innern des Reihenklemmengehäuses 10 eine Sammelschiene 5, die üblicherweise sich senkrecht zur Zeichenebene durch mehrere auf der Tragschiene 3 nebeneinander angeordnete Reihenklemmen 1 erstreckt. Durch die Anordnung der Sammelschiene 5 über der Stromschiene 4 ist es möglich, diese nach Montage der Reihenklemmen z.B auf der Tragschiene 3 von oben in die Reihenklemmen einsetzen und bei Bedarf entfernen zu können. Die Sammelschiene 5 ist durch eine Kappe 15 von oben abgedeckt, die mit dem Reihenklemmengehäuse 10 durch eine Nase 16 verrastet ist.

[0010] Die beiden Kontaktelemente 8 des Überspannungsschutzorgans 2 sind durch Gehäuseöffnungen 17 so in das Reihenklemmengehäuse 10 eingesteckt, daß ein Kontaktelement 8 die Sammelschiene 5 seitlich berührt und das andere Kontaktelement einen Schenkel der im Gehäuse U-förmig verlaufenden Stromschiene 4 berührt. Die mechanische Kontaktkraft zwischen Stromschiene 4, Sammelschiene 5 und den jeweiligen Kontaktelementen 8 wird durch Federelemente 6 erzeugt. Aus Figur 2 ist durch die vergrößerte perspektivische Darstellung eines Teils der Stromschiene 4, des Kontaktelementes 8 sowie des Federelementes 6 der Aufbau dieses Federelementes verdeutlicht.

[0011] Das Federelement 6 besitzt einen U-förmig gestalteten Grund körper 20, der die Stromschiene 4 einseitig umgreift. Die beiden Schenkel des U-förmigen Grundkörpers 20 sind einseitig nach oben verlängert und bilden die Federschenkel 21 und 22. Die dem Grundkörper abgewandten, nach oben gerichteten freien Enden der Federschenkel 21 und 22 sind an ihrem Ende konvex zueinander gewölbt, so daß sich zwischen den einander zugewandten Flächen der Federschenkel 21 und 22 aufgrund der Wölbung ein geringerer Abstand ergibt als der der beiden Schenkel im Bereich des Grundkörpers 20. Die Außenwölbungen der Federschenkel 21 und 22 bilden somit zwei Kontaktflächen 23 und 24, zwischen denen die nebeneinander angeordnete Stromschiene 4 und ein Kontaktelement 8 des Überspannungsschutzorgans 2 gegeneinander gedrückt werden. Durch die Tatsache, daß das äußerste freie Ende des Federschenkels 22, der sich in direktem Kontakt mit dem Kontaktelement 8 befindet, von der Stromschiene 4 weg nach außen gewölbt ist, wird bei einem eventuell notwendigen Auswechseln des Überspannungsschutzorgans 2 ein Einschieben des Kontaktelementes 8 zwischen die Kontaktfläche 23 und die Stromschiene 4 erleichtert. Die Federlemente 6 können aus Metall hergestellt werden, es ist jedoch ebenso gut denkbar, die besonderen elastischen Eigenschaften bestimmter Kunststoffe für die Bereitstellung der notwendigen Kontaktkraft zu nutzen.

[0012] In Figur 3 ist eine Bauvariante einer Reihenklemme mit Überspannungsschutzorgan dargestellt, bei der das Überspannungsschutzorgan 2 nicht in einer Ausnehmung an der Oberseite des Reihenklemmengehäuses 10 angeordnet ist, sondern sich seitlich neben dem Gehäuse befindet. Die Stromschiene 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls mit zwei Klemmenanschlüssen 12 versehen und geradlinig von einer Seite zur andern Seite des Reihenklemmengehäuses 10 geführt. Die Stromschiene 4 besitzt einen U-förmig in Richtung der Tragschiene nach unten gebogenen Teil 9, wobei ein Schenkel des U-förmigen Teils parallel zu waagerechten Umkantungen 33 der Tragschiene 3 ausgerichtet ist. Der Abstand der Umkantung 33 und des parallelen Schenkels des Teils 9 ist so bemessen, daß er im wesentlichen dem Abstand der beiden Kontaktelemente 8 des Überspannungsschutzorganes 2 entspricht. Die Kontaktelemente 8 sind durch seitliche Öffnungen 35 in das Reihenklemmengehäuse 10 eingeschoben, berühren mit ihren Enden die Oberseite der Abkantung 33 sowie die Unterseite des Schenkels des Teiles 9, wobei an jeder Berührungsstelle je ein Federelement 6 so angeordnet ist, daß die notwendigen Kontaktkräfte durch die Federschenkel 21 und 22 aufgebracht werden können. Diese Anordnung des Überspannungsschutzorganes 2 hat insbesondere den Vorteil, daß die im Ausführungsbeispiel der Figur 1 notwendige Sammelschiene zur Führung des Erdungspotentials bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 entfallen kann, falls die Tragschiene 3 an das Erdungs-potential angeschlossen ist.

[0013] In Figur 4 ist eine Reihenklemme dargestellt, bei der ein Kontaktelement 8 des Überspannungschutzorganes 2 mit einem Kontaktfuß 30 elektrisch verbunden ist. Der Kontaktfuß 30 erfüllt üblicherweise sowohl die mechanische Funktion der Festklemmung der Reihenklemme auf der Tragschiene 3 wie auch die einer elektrischen Verbindung mit der Tragschiene 3, die in diesem Anwendungsfall als die das Erdpotential führende Sammelschiene dient. Wie die Figur 4 zeigt, besitzt der Kontaktfuß 30 eine im Winkel von 90 Grad zur Oberseite des Reihenklemmengehäuses hochstehende Kontaktlasche 32, die in einfacher Weise von einem der Kontaktelemente 8 des Überspannungsschutzorganes 2 seitlich berührt wird. Das andere Kontaktelement 8 berührt seitlich einen im Winkel von auch hier an den Kontaktstellen je ein Federelement 6 zur Bereitstellung der Kontaktkraft angeordnet.

Ansprüche

1. Reihenklemmenanordnung, bestehend aus zwei oder mehr Reihenklemmen mit eingesetzten Überspannungsschutzorganen und einer querverlaufenden Sammelschiene, wobei eine elektrische Verbindung der Kontaktelemente des Überspannungsschutzorganes einerseits mit der Stromschiene der jeweiligen Reihenklemme und andererseits mit der Sammelschiene besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zur elektrischen Verbindung der Kontaktelemente (8) des Überspannungsschutzorganes (2) direkt kontaktierende Federelemente (6) vorgesehen sind.

2. Reihenklemmenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (6) im Bereich der Strom- und Sammelschienen seperat im Isolierstoffgehäuse der Reihenklemmen angeordnet sind.

3. Reihenklemmenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (6) einen U-förmigen Grundkörper (20) mit zwei sich gegenüberliegenden, einseitig verlängerten Federschenkeln (21,22) aufweisen, die an ihrem dem Grundkörper (20) abgewandten freien Enden konvex zueinander gewölbt sind.

4. Reihenklemmenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tragschiene 3 die das Erdungspotential führende Sammelschiene bildet, darauf ein Kontaktfuß (30) festgelegt ist und ein Kontaktelement (8) mittels eines Federelementes (6) den Kontaktfuß (30) direkt kontaktiert.

5. Reihenklemmenanordnung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (6) zur direkten Kontaktierung von Überspannungsschutzorgan (2) und Sammelschiene (5) in der Anschlußebene der Reihenklemme (1) angeordnet ist.

Zeichnung