[0001] Die Erfindung betrifft eine steckbare Gerätekombination zum Schutz vor Überspannungen,
umfassend ein sockelartiges U-förmiges Unterteil zur Aufnahme mindestens eines, ein
Überspannungsschutzelement aufnehmendes Steckmodul, wobei zwischen dem Steckmodul
und dem sockelartigen Unterteil wirkende Rastmittel vorgesehen sind, die an gegenüberliegenden
Stirnseiten des Steckmoduls an einem unter Vorspannung stehenden Scharniergelenk ausgebildete
Rastnasen umfassen, welche jeweils in eine zugehörige Rastausnehmung am Sockelteil
eingreifen, wobei die Rastverbindung durch Druck auf das Scharniergelenk an den Stirnseiten
des Steckmoduls aufhebbar ist, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0002] Überspannungsschutzgeräte des Standes der Technik werden in vielen Fällen als steckbare
Gerätekombinationen, umfassend ein Unterteil und ein Steckmodul, ausgeführt.
[0003] Im Unterteil sind Anschlussklemmen zur Kontaktierung der elektrischen Leiter angeordnet
sowie entsprechende Aufnahmen für das einzusetzende Steckmodul vorhanden. Weiterhin
nimmt das Unterteil Elemente auf, die einen oder mehrere Steckkontakte des Steckmoduls
umgreifen, so dass der gewünschte mechanische und elektrische Kontakt sowie der entsprechende
Halt des Steckmoduls im Unterteil gegeben ist.
[0004] Im Steckmodul befinden sich die eigentlichen Überspannungsschutzelemente, z.B. Funkenstrecken,
Varistoren, Gasableiter oder Ähnliche. Die Unterteile sind in vielen Fällen als U-förmiger
Körper ausgebildet, wobei die offenen Schenkel des U-förmigen Körpers das Steckmodul
seitlich umgreifen und wobei das Steckmodul auf dem Verbindungsschenkel des U-förmigen
Teils aufliegt. Weiterhin besitzt das Unterteil an seiner Montageseite Aufnahmeelemente,
die eine so genannte Hutschienenmontage ermöglichen.
[0005] Der Vorteil der kurz erläuterten Funktionstrennung zwischen Unterteil und Steckmodul
besteht darin, dass bei Revisions- bzw. Wartungsarbeiten das Steckmodul entfernt werden
kann, ohne dass dazu die Anschlussklemmen geöffnet bzw. die entsprechende Anlage spannungsfrei
geschaltet werden muss.
[0006] Das entnommene Steckmodul kann dann außerhalb der elektrischen Anlage unter Zuhilfenahme
spezieller Prüfgeräte untersucht und gegebenenfalls ausgetauscht oder wieder eingesetzt
werden.
[0008] Als Problem bei der Gestaltung der Steckkontakt-Anordnung zwischen Unterteil und
Steckmodul ist zu beachten, dass diese für den im Ableitfall über sie fließenden Stoßstrom
der Wellenform 10/350 µs und 8/20 µs bzw. netzfrequente Kurzschlußströme konstruktiv
auszulegen ist.
[0009] Insbesondere bei Überspannungs-Blitzstromableitern, wie sie der Markt erfordert,
müssen erhebliche Stoßströme von bis zum 100 kA mehrfach über die entsprechenden Kontakte
nahezu abbrand- und verschleißfrei geführt werden. Entsprechende Prüfungen sind in
den Produktnormen zu Überspannungsschutzgeräten verankert.
[0010] Je nach der Kontaktkraft zwischen den Kontaktelementen können die Steckmodule werkzeugfrei
oder nur mit Hilfe eines Werkzeugs entfernt werden. Wenn keine zusätzlichen Maßnahmen
vorgesehen werden, besteht die Gefahr, dass unter dem Einfluss der elektrodynamischen
Kraftwirkungen während des Stoßstromvorgangs es zu einem ungewollten Herausspringen
des Steckmoduls aus dem Unterteil kommen kann, so dass eine ordnungsgemäße Gesamtfunktion
des Gerätes ohne weitere Schutzmaßnahmen nicht gegeben ist.
[0011] Aus der
WO 95/12905 ist eine Lösung vorbekannt, die ebenfalls ein U-förmiges Unterteil zur Aufnahme mindestens
eines, ein Überspannungsschutzelement aufnehmendes Steckmodul umfasst und wobei zwischen
dem Steckmodul und dem sockelartigen Unterteil wirkende Rastmittel vorgesehen sind.
An den gegenüberliegenden Stirnseiten des Steckmoduls sind an einem Scharniergelenk
ausgebildete Rastnasen vorhanden, welche jeweils in eine zugehörige Rastausnehmung
am Steckmodul eingreifen, wobei die Rastverbindung durch Druck auf das Scharniergelenk,
welcher auf die Stirnseiten des Steckmoduls wirkt, aufhebbar ist.
[0012] Das Scharniergelenk der vorbekannten Lösung befindet sich am Unterteil des Steckmoduls
und die Druckfläche liegt um einen geringen Betrag oberhalb der Rastnasen an den Stirnseiten
des Moduls. Um die Rastnasen bzw. die Druckflächen mit einer Druckkraft beaufschlagen
zu können, ist es notwendig, im Bereich des U-förmigen Unterteils Ausnehmungen vorzusehen.
Die Druckflächen dieses Standes der Technik sind sehr klein und durch die notwendigen
Ausnehmungen bzw. Mulden im Unterteil ist ein sehr nachteiliges, schweres Greifen
des Steckmoduls erforderlich. Durch die Anordnung des eigentlichen Scharniers an der
unteren Seite des Steckmoduls ist ein sehr großer Druckweg erforderlich, um die Verrastung
aufzuheben. Weiterhin verlaufen die Rastfläche der Rastnase am Steckmodul und der
Rücksprung im Unterteil parallel, so dass bei Erschütterung oder Vibration die Möglichkeit
einer unerwünschten Aufhebung der Verrastung besteht.
[0013] Aus dem Vorgenannten ist es Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte steckbare
Gerätekombination zum Schutz vor Überspannungen, umfassend ein sockelartiges U-förmiges
Unterteil zur Aufnahme mindestens eines, ein Überspannungsschutzelement aufnehmendes
Steckmodul anzugeben, wobei eine konstruktive und wirkungsseitige Verbesserung der
zwischen dem Steckmodul und dem sockelartigen Unterteil wirkenden Rastmittel geschaffen
werden soll.
[0014] Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch die Merkmalskombination gemäß
der Lehre nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen
und Weiterbildungen darstellen.
[0015] Die steckbare Gerätekombination zum Schutz vor Überspannungen, umfassend ein sockelartiges
U-förmiges Unterteil zur Aufnahme mindestens eines, ein Überspannungsschutzelement
aufnehmendes Steckmodul besitzt eine spezielle Rastmittelausgestaltung, bei der sich
das jeweilige Scharniergelenk im Übergangsbereich zwischen der Oberseite und der jeweiligen
Stirnseite des Steckmoduls befindet.
[0016] Das Scharniergelenk geht jeweils in eine zum sockelartigen Unterteil gerichtete Betätigungsfläche
über, welche im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich größer gestaltet ist.
[0017] Am unteren Ende der Betätigungsfläche ist eine hakenförmige Rastnase ausgebildet,
deren Rastfläche einen Winkel von kleiner 90° mit der Betätigungsfläche einschließt.
[0018] Letztendlich weisen die U-Schenkel des Unterteils jeweils eine hakenförmige, hinterschnittene
Rastausnehmung auf, welche zur Rastnase komplementär ausgebildet ist.
[0019] Durch die Lage des Scharniergelenks mit einem Dreh- oder Gelenkpunkt im oberen Bereich
des Steckmoduls ist beim Betätigen der seitlichen Betätigungsflächen in sehr leichter
Weise die notwendige Druckkraft zum Aufheben der Rastverbindung erzeugbar. Darüber
hinaus kann durch die sehr große Ausdehnung der Betätigungsfläche das entrastete Steckmodul
leicht nach oben aus dem U-förmigen Unterteil herausgezogen werden.
[0020] Durch die konstruktive Anordnung des Scharniers ist außerdem nur ein geringerer Druckweg
erforderlich, um, wie vorerwähnt, die Verrastung für das Ziehen des Moduls aufzuheben.
[0021] Die Rastfläche am Steckteil und die Fläche am Rücksprung im Unterteil weisen gegensinnig
schräg verlaufende Flächen auf, so dass sich die Rastnase und der Rücksprung gegenseitig
verhaken und hierdurch eine Selbstsicherung der Rastverbindung gegeben ist. Zur Verbesserung
der Handhabung beim Ziehen des Steckmoduls weisen die Oberflächen der jeweiligen Betätigungsfläche
eine Strukturierung auf.
[0022] Die unterseitigen Enden des Steckmoduls besitzen aufeinander zu laufende, konische
Stirnseitenabschnitte, so dass ein leichteres Einführen des Moduls auch unter ungünstigen
Einbaubedingungen erfolgen kann.
[0023] Die Innenseiten der Schenkel des U-förmigen sockelartigen Unterteils besitzen eine
den konischen Stirnseitenabschnitten komplementäre Form.
[0024] Das Scharniergelenk weist im Bereich seines Gelenkpunkts einen die Betätigbarkeit
verbessernden Schwächungsabschnitt auf, welcher als gelenkinnenseitige Nut ausgebildet
werden kann.
[0025] Zum Zweck der leichteren Einführung des Steckmoduls in das Unterteil insbesondere
im Bereich der sich ergebenden Verrastung, weist die hakenförmige Rastnase eine keilförmige
Gleitfläche auf.
[0026] Der Keilwinkel der Gleitfläche ist dabei kleiner oder gleich als der Rastflächenwinkel,
d.h. der Winkel zwischen der Rastfläche und der Betätigungsfläche.
[0027] An dem jeweils zum Steckmodul gerichteten, einen Teil der Rastausnehmung bildenden
Schenkel des Unterteils ist darüber hinaus ein Rundungsradius angeformt, um das Einstecken
des Moduls in das Unterteil zu erleichtern.
[0028] Die Betätigungsflächen sind auch im gesteckten, verrasteten Zustand des Steckmoduls
frei zugänglich. Das Vorsehen von irgendwelchen Mulden oder Ausnehmungen am Unterteil
ist nicht erforderlich.
[0029] Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme
von Figuren näher erläutert werden.
[0031] Fig. 1 eine Seitenansicht eines Steckmoduls mit teilweggebrochener Darstellung im
Bereich der Betätigungsfläche und der Rastnase;
[0032] Fig. 2 eine Detaildarstellung des Scharniergelenks und der Rastnase sowie der Rastausnehmung
im verrasteten Zustand, d.h. dann, wenn das Steckmodul sich vollständig und korrekt
im Unterteil befindet, und
[0033] Fig. 3 eine Gesamtdarstellung des im Unterteil befindlichen, vollständig eingesteckten
und verrasteten Steckmoduls.
[0034] Das Steckmodul 14 gemäß den figürlichen Darstellungen besteht aus einem Gehäuse,
wobei das Gehäuse im Inneren Überspannungsschutzelemente, z.B. Varistoren aufnimmt.
Im unteren Bereich sind an sich bekannte Steckkontakte und ein Führungs- bzw. Kodierstift
ausgebildet.
[0035] Die Stirnseiten 3 des Steckmoduls 14 weisen Betätigungsflächen 5 auf, die in ein
Scharniergelenk 1 übergehen. Das jeweilige Scharniergelenk befindet sich im Bereich
der Oberseite 2 des Steckmoduls 14.
[0036] Am unteren Ende der Betätigungsfläche, die einen verlängerten Abschnitt des Scharniergelenks
1 darstellt, ist eine hakenförmige Rastnase 6 vorhanden.
[0037] Die Rastfläche 7 der Rastnase 6 schließt mit der Oberfläche der Betätigungsfläche
einen Winkel von bevorzugt kleiner 90° ein.
[0038] Zur Verbesserung der Handhabung weist die Betätigungsfläche 5 eine Oberflächenstrukturierung
9 auf.
[0039] Um die Druckkräfte, die auf die Betätigungsfläche 5 auszuüben sind, um die Rastverbindung
zu lösen, zu reduzieren, ist im Bereich des Scharniergelenks 1 eine gelenkinnenseitige
Nut als gezielte Schwächung eingeformt.
[0040] Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, rastet die hakenförmige Rastnase 6 in eine Rastausnehmung
8 des Unterteils 4 ein, wenn sich das Steckmodul 14 im korrekten, eingesteckten Zustand
befindet.
[0041] Um das Einrasten zu erleichtern, weist die hakenförmige Rastnase 6 eine keilförmige
Gleitfläche 11 auf. Ebenso ist im Bereich der Rastausnehmung 8 ein Rundungsradius
12 ausgebildet.
[0042] Beim Einschieben des Steckmoduls 14 kommt die keilförmige Gleitfläche 11 mit der
Oberfläche des Rundungsradius 12 in Kontakt. Infolge dessen verschiebt sich die hakenförmige
Rastnase 6 unter Beanspruchung der Betätigungsfläche 5 und des Scharniergelenks 1
ausgehend von der Darstellung gemäß Fig. 2 nach links. Dann, wenn die Rastausnehmung
8 erreicht wird, springt die hakenförmige Rastnase zurück und es findet ein gegenseitiges
Verhaken der sich gegenüberliegenden Flächen, d.h. der Rastfläche 7 und der entsprechenden
Fläche der Rastausnehmung 8 statt.
[0043] Aus diesen Ausführungen wird deutlich, dass das Scharniergelenk 1 unter Vorspannung
steht, und zwar beispielsweise bedingt durch geeignete Auswahl eines Kunststoffmaterials
des entsprechenden Gehäuseteils oder einer Gehäusekappe, welche das Scharniergelenk
1, die Rastfläche 5 und die Rastnase 6 als integrales Element umfasst.
[0044] Gemäß der Darstellung nach Fig. 3 weist das Steckmodul 14 an seiner Unterseite konische
Stirnseitenabschnitte auf, um ein leichtes Einführen und einen sicheren Halt in das
entsprechend komplementär ausgebildete U-förmige Unterteil 4 zu bewirken. Die Darstellung
nach Fig. 3 macht insbesondere deutlich, dass die jeweiligen Betätigungsflächen 5
auch im gesteckten und verrasteten Zustand des Steckmoduls 14 frei zugänglich sind,
um nach Aufheben der Rastverbindung durch seitlichen Druck auch genügend Kräfte übertragen
zu können, um das Steckmodul 14 aus dem U-förmigen sockelartigen Unterteil herauszuziehen.
[0045] Bezugszeichenliste
[0047] 2 Oberseite Steckmodul
[0048] 3 Stirnseite Steckmodul
[0049] 4 sockelartiges Unterteil
[0050] 5 Betätigungsfläche
[0051] 6 hakenförmige Rastnase
[0055] 10 gelenkinnenseitige Nut
[0056] 11 keilförmige Gleitfläche
[0058] 13 konische Stirnseitenabschnitte
1. Steckbare Gerätekombination zum Schutz vor Überspannungen, umfassend ein sockelartiges
U-förmiges Unterteil (4) zur Aufnahme mindestens eines, ein Überspannungsschutzelement
aufnehmendes Steckmodul (14), wobei zwischen dem Steckmodul (14) und dem sockelartigen
Unterteil (4) wirkende Rastmittel vorgesehen sind, die an gegenüberliegenden Stirnseiten
(3) des Steckmoduls (14) an einem unter Vorspannung stehenden Scharniergelenk (1)
ausgebildete Rastnasen (6) umfassen, welche jeweils in eine zugehörige Rastausnehmung
(8) am Steckmodul (14) eingreifen, wobei die Rastverbindung durch Druck auf das Scharniergelenk
(1) an den Stirnseiten des Steckmoduls (14) aufhebbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich das jeweilige Scharniergelenk (1) im Übergangsbereich zwischen der Oberseite
(2) und der jeweiligen Stirnseite (3) des Steckmoduls (14) befindet, wobei das Scharniergelenk
(1) in eine zum sockelartigen Unterteil (4) gerichtete Betätigungsfläche (5) übergeht,
am unteren Ende der Betätigungsfläche (5) eine hakenförmige Rastnase (6) ausgebildet
ist, deren Rastfläche (7) einen Winkel von kleiner 90° mit der Betätigungsfläche (5)
einschließt und
die U-Schenkel des Unterteils (4) jeweils eine hakenförmige, hinterschnittene Rastausnehmung
(8) aufweisen, welche zur Rastnase (6) komplementär ausgebildet ist.
2. Steckbare Gerätekombination nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Oberfläche der Betätigungsfläche (5) eine Strukturierung (9) aufweist.
3. Steckbare Gerätekombination nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die unterseitigen Enden des Steckmoduls (14) aufeinander zu laufende, konische Stirnseitenabschnitte
(13) besitzen.
4. Steckbare Gerätekombination nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Innenseiten der Schenkel des U-förmigen sockelartigen Unterteils (4) eine den
konischen Stirnseitenabschnitten (13) komplementäre Form besitzen.
5. Steckbare Gerätekombination nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Scharniergelenk (1) einen die Betätigbarkeit verbessernden Schwächungsabschnitt
aufweist, welcher als gelenkinnenseitige Nut (10) ausgebildet ist.
6. Steckbare Gerätekombination nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die hakenförmige Rastnase (6) eine keilförmige Gleitfläche (11) aufweist.
7. Steckbare Gerätekombination nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Keilwinkel der Gleitfläche (11) kleiner oder gleich dem Rastflächenwinkel ist.
8. Steckbare Gerätekombination nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
an dem jeweils zum Steckmodul (14) gerichteten, einen Teil der Rastausnehmung (8)
bildenden Schenkel des Unterteils (4) ein Rundungsradius (12) geformt ist.
9. Steckbare Gerätekombination nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die jeweiligen Betätigungsflächen (5) auch im gesteckten, verrasteten Zustand des
Steckmoduls frei zugänglich sind.
1. Plug-in combination of appliances for protection against overvoltages, comprising
a socket-type U-shaped lower part (4) for accommodating at least one plug-in module
(14) accommodating an overvoltage protection element, wherein locking means acting
between the plug-in module (14) and the socket-type lower part (4) are provided which
comprise, on opposite front sides (3) of the plug-in module (14), locking projections
(6) which are formed on a prestressed hinge joint (1) and each engage in an associated
locking recess (8) on the plug-in module (14), wherein the locking connection can
be released by pressure being applied to the hinge joint (1) on the front sides (3)
of the plug-in module (14),
characterized in that
the respective hinge joint (1) is located in the transition region between the upper
side (2) and the respective front side (3) of the plug-in module (14), wherein the
hinge joint (1) merges with an actuating face (5) directed towards the socket-type
lower part (4),
a hook-shaped locking projection (6) is formed on the lower end of the actuating face
(5), whose locking surface (7) encloses an angle of less than 90° with the actuating
face (5), and
the U-legs of the lower part (4) each have a hook-shaped, recessed locking recess
(8), which is designed to be complementary to the locking projection (6).
2. Plug-in combination of appliances according to claim 1,
characterized in that
the surface of the actuating face (5) is patterned (9).
3. Plug-in combination of appliances according to claim 1 or 2,
characterized in that
the lower side ends of the plug-in module (14) have conical front side sections (13)
extending towards each other.
4. Plug-in combination of appliances according to claim 3,
characterized in that
the inner sides of the legs of the U-shaped socket-type lower part (4) have a shape
complementary to the conical front side sections (13).
5. Plug-in combination of appliances according to one of the preceding claims,
characterized in that
the hinge joint (1) comprises a weakening section which improves the operability and
is formed as a groove (10) on the inner side of the joint.
6. Plug-in combination of appliances according to one of the preceding claims,
characterized in that
the hook-shaped locking projection (6) has a wedge-shaped sliding surface (11).
7. Plug-in combination of appliances according to claim 6,
characterized in that
the wedge angle of the sliding surface (11) is smaller than or equal to the locking
surface angle.
8. Plug-in combination of appliances according to one of the preceding claims,
characterized in that
a round radius (12) is formed on the leg of the lower part (4) which is directed towards
the plug-in module (14) and forms a part of the locking recess (8).
9. Plug-in combination of appliances according to one of the preceding claims,
characterized in that
the respective actuating faces (5) are freely accessible also in the plugged-in, locked
condition of the plug-in module.
1. Combinaison d'appareils enfichable pour la protection contre les surtensions, comprenant
une partie inférieure en forme de U (4) semblable à un socle pour la réception d'au
moins un module enfichable (14) qui reçoit un élément protecteur contre les surtensions,
dans laquelle sont prévues des moyens d'enclenchement qui agissent entre le module
enfichable (14) et la partie inférieure (4) semblable à un socle, ces moyens comprenant,
au niveau des faces frontales opposées (3) du module enfichable (14), des ergots d'enclenchement
(6) réalisés sur une articulation à charnière (1) sous précontrainte, lesdits ergots
s'engageant respectivement dans un évidement d'enclenchement associé (8) sur le module
enfichable (14), et la liaison à enclenchement peut être annulée par une pression
sur l'articulation à charnière (1) au niveau des faces frontales du module enfichable
(14),
caractérisée en ce que
l'articulation à charnière respective (11) se trouve dans la zone de transition entre
la face supérieure (2) et la face frontale respective (3) du module enfichable (14),
l'articulation à charnière (1) se transforme en une surface d'actionnement (5) dirigée
vers la partie inférieure (4) semblable à un socle,
à l'extrémité inférieure de la surface d'actionnement (5) est réalisé un ergot d'enclenchement
(6) en forme de crochet, dont la surface d'enclenchement (7) définit avec la surface
d'actionnement (5) un angle inférieur à 90°, et
les branches du U de la partie inférieure (4) présentent chacune un évidement d'enclenchement
(8) en forme de crochet, en contre-dépouille, réalisé de façon complémentaire à l'ergot
d'enclenchement (6).
2. Combinaison d'appareils enfichable selon la revendication 1,
caractérisée en ce que la surface de la surface d'actionnement (5) présente une structuration (9).
3. Combinaison d'appareils enfichable selon la revendication 1 ou 2,
caractérisée en ce que les extrémités inférieures du module enfichable (14) possèdent des tronçons frontaux
(13) coniques convergeant l'un vers l'autre.
4. Combinaison d'appareils enfichable selon la revendication 3,
caractérisée en ce que les côtés intérieurs des branches de la partie inférieure (4) en forme de U et semblable
à un socle possèdent une forme complémentaire à celle des tronçons frontaux coniques
(13).
5. Combinaison d'appareils enfichable selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que l'articulation à charnière (1) comprend un tronçon affaibli améliorant la capacité
d'actionnement, réalisé sous la forme d'une rainure (10) sur le côté intérieur de
l'articulation.
6. Combinaison d'appareils enfichable selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que l'ergot d'enclenchement (6) en forme de crochet comporte une surface de coulissement
(11) en forme de coin.
7. Combinaison d'appareils enfichable selon la revendication 6,
caractérisée en ce que l'angle du coin de la surface de coulissement (11) est inférieur ou égal à l'angle
de la surface d'enclenchement.
8. Combinaison d'appareils enfichable selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'un rayon d'arrondi (12) est formé sur la branche de la partie inférieure (4) qui est
dirigée respectivement vers le module enfichable (14) et forme une partie de l'évidement
d'enclenchement (8).
9. Combinaison d'appareils enfichable selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce que les surfaces d'actionnement respectives sont également librement accessibles dans
l'état enfiché et enclenché du module enfichable.