BAURAUMOPTIMIERTE ABTRENNVORRICHTUNG

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung (1), aufweisend
• für zumindest zwei zu überwachende elektronische Bauelemente (EB₁, EB₂),
• wobei die zu überwachenden elektronischen Bauelemente auf einem Träger (P) mit einer thermisch erweichbaren Fixierung befestigt sind,
• wobei an jedem der elektronischen Bauelemente ein Kraftspeicher (D₁,D₂) angeordnet ist, der - wenn eine thermisch erweichbare Fixierung erweicht - das zugehörige elektronische Bauelement im Wesentlichen parallel zum Träger (P) verschiebt und dabei das zugehörige elektronische Bauelement abtrennt,
• weiterhin ein mechanisches verschiebbares Anzeigemittel (ANZ) aufweisend, wobei das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel anzeigt, dass ein oder mehrere der zu überwachenden elektronischen Bauelemente abgetrennt wurden, wobei das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel (ANZ) durch ein abtrennendes elektronisches Bauelement verschoben wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung.

Hintergrund der Erfindung

[0002] Elektrische Geräte sind auf elektrische Energie angewiesen. Elektrische Energie wird dabei häufig über ein Leitungsnetz zur Verfügung gestellt. Dabei kann es auf Grund von Fehlschaltungen, Netzstörungen, Blitzeinschlägen oder anderen Phänomenen zu Überspannungen kommen.

[0003] Solche Überspannungen sind für angeschlossene elektrische Geräte (als auch für das Leitungsnetz) gefährlich. Sie können zu einer Funktionsstörung oder zu einer Schädigung bis hin zu einer totalen Zerstörung führen.

[0004] Daher werden viele elektrische Geräte (bzw. auch deren Leitungsnetz), sei es zum Schutz der Investition, sei es auf Grund normativer Anforderungen, mit einem Überspannungsschutz ausgestattet.

[0005] Dieser Überspannungsschutz ist jedoch auch fehleranfällig, sei es durch ein Übermaß an abzuleitender Energie, sei es durch häufiges Ansprechen in Folge einer Überspannung. Solche Fehler können zu einer Zerstörung des Überspannungsschutzelementes, zu starker thermischer Erwärmung bis hin zu Brand als auch zu Rauchgasentwicklung führen, die potentiell gefährlich für Geräte und Personen in der Umgebung hiervon sind.

[0006] Tritt ein Fehler auf, so wird das entsprechende Überspannungsschutzelement mittels geeigneter Einrichtungen entweder abgetrennt und somit der Energiezufuhr unterbrochen, oder kurzgeschlossen, um eine zuvor angeordnete Leistungssicherung zum Abtrennen zu veranlassen.

[0007] Ein Beispiel einer Abtrenneinrichtung ist z.B. die aus DE 90 102 46 U1 bekannte Temperatursicherung, die einem Bauelement zugeordnet ist, um eine Abschaltung bei Erwärmung zu ermöglichen.

[0008] Allerdings ist aufgrund der begrenzten thermischen Ankopplungsmöglichkeit diese Anordnung für sehr schnelle Erwärmungsvorgänge nicht geeignet.

[0009] Weitere Einrichtungen zum Abtrennen bzw. Kurzschließen sind aus den Patenten DE 42 41 311 der Anmelderin sowie der DE 699 04 274 T2 sowie dem US Patent US 6,430,019 beschrieben.

[0010] Die in den genannten Schriften beschrieben Lösungen basieren auf dem Prinzip, dass das zu überwachende Bauteil über ein Kontaktelement thermosensitiv - im Allgemeinen über eine Lötverbindung - angebunden wird. Das Kontaktelement ist vorgespannt montiert oder auf das Kontaktelement wirkt eine Kraft eines zweiten vorgespannten Elementes, z.B. einer Feder. Überschreitet die Federkraft die Haltekraft der thermosensitiven Kontaktstelle, z.B. Lötstelle, öffnet der Kontakt und das überwachte Bauteil wird abgeschaltet.

[0011] Allerdings sind die bisherigen Anordnungen äußerst raumgreifend und aufwändig in der Herstellung.

[0012] Es wäre daher wünschenswert auch Lösungen angeben zu können, die bei geringen Baugrößen Verwendung finden können und/oder die kostengünstig hergestellt werden können.

[0013] Zudem wäre es wünschenswert eine Vorrichtung angeben zu können, die auch für eine Vielzahl von zu überwachenden Bauelementen Verwendung finden könnte und/oder die kostengünstig hergestellt werden kann

[0014] Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0015] Nachfolgend wird die Erfindung näher unter Bezug auf die Figuren erläutert. In diesen zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Abtrennvorrichtung in einem beispielhaften ersten Zustand in einem schematischen Querschnitt,

Fig. 2 die erfindungsgemäße Abtrennvorrichtung in einem beispielhaften zweiten Zustand in einem schematischen Querschnitt, und

Fig. 3 die erfindungsgemäße Abtrennvorrichtung in einem beispielhaften dritten Zustand in einem schematischen Querschnitt.

[0016] In den Figuren ist eine beispielhafte bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung 1 gemäß Ausführungsformen der Erfindung gezeigt. Dabei wird in den Darstellungen eine Anordnung mit zwei zu überwachenden Bauelementen EB₁ und EB₂ gezeigt, die Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. D.h. die Funktionsprinzipien können auch mit nur einem zu überwachenden elektronischen Bauelement EB₁ als auch mit mehr als zwei zu überwachenden Bauelementen EB₁, EB₂ verwirklicht werden.

[0017] Die zu überwachenden elektronischen Bauelemente EB₁, EB₂ sind auf einem Träger P - beispielsweise eine Platine - mit einer thermisch erweichbaren Fixierung befestigt. Die thermische Fixierung kann dabei auch noch andere Funktionen übernehmen, wie z.B. die Bereitstellung einer elektrischen Verbindung.

[0018] An jedem der elektronischen Bauelement EB₁, EB₂ ist ein Kraftspeicher D₁, D₂ angeordnet. D.h. an dem elektronischen Bauelement EB₁ ist Kraftspeicher D₁ angeordnet während an dem elektronischen Bauelement EB₂ Kraftspeicher D₂ angeordnet ist.

[0019] Wenn nun eine thermisch erweichbare Fixierung an einem elektronischen Bauelement erweicht, wird unter Freiwerden der gespeicherten Kraft aus dem zugehörigen Kraftspeicher das zugehörige elektronische Bauelement im Wesentlichen parallel zum Träger P verschoben und dabei das zugehörige elektronische Bauelement abgetrennt.

[0020] Während in Figur 1 hierzu der Anfangszustand, d.h. der nicht ausgelöste Zustand gezeigt ist, ist in Figur 2 das zu überwachende elektronische Bauelement EB₁ ausgelöst. D.h. die thermische Fixierung zum Träger P ist erweicht und das zu überwachende elektronische Bauelement EB₁ wurde mittels der Kraft aus dem Kraftspeicher D1 parallel zum Träger verschoben. Dabei wurde das zu überwachende elektronische Bauelement EB₁ zugleich von seinen elektrischen Anschlüssen (nicht dargestellt) abgetrennt. In Figur 3 wiederum ist wohl das zu überwachende elektronische Bauelement EB₁ als auch das zu überwachende elektronische Bauelement EB₂ ausgelöst. Dabei wurde das zu überwachende elektronische Bauelement EB₁ zugleich von seinen elektrischen Anschlüssen (nicht dargestellt) abgetrennt. Ebenso wurde das zu überwachende elektronische Bauelement EB₂ zugleich von seinen elektrischen Anschlüssen (nicht dargestellt) abgetrennt.

[0021] Weiterhin weist die beispielhafte bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung 1 noch ein mechanisches verschiebbares Anzeigemittel ANZ auf, wobei das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel anzeigt, mindestens eines der zu überwachenden elektronischen Bauelemente abgetrennt wurde, wobei das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel ANZ durch ein abtrennendes elektronisches Bauelement verschoben wird.

[0022] Mit der oben beschriebenen Ausgestaltung ist es möglich eine bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung bereitzustellen, die zudem kostengünstig realisiert werden kann. Die bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung 1 zeigt z.B. in einem Sichtfenster S eines Gehäuses G einen Farb- und/oder Transparenzwechsel. Dieser dient einer lokalen Anzeige der Funktionsfähigkeit/Funktionsunfähigkeit.

[0023] Damit ist es nun möglich, bei unzulässiger Erwärmung mindestens eines der elektronischen Bauelemente, eine Abtrennung des jeweiligen elektronischen Bauelements durchführen, wobei der erforderliche Bauraum gering ist. Die Vorrichtung kann auch bei großen Temperaturanstiegen sicher abschalten. Die Vorrichtung ist zudem kostengünstig herstellbar. Zudem kann die Abtrennung eines elektronischen Bauelements oder mehrerer elektronischer Bauelemente signalisiert werden.

elektronisches Bauelement EB1	elektronisches Bauelement EB2	Sichtfenster S
nicht abgetrennt	nicht abgetrennt	OK
abgetrennt	nicht abgetrennt	defekt
nicht abgetrennt	abgetrennt	defekt
abgetrennt	abgetrennt	defekt

[0024] In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel ANZ eine Einrichtung zur Fixierung F des mechanisch verschiebbaren Anzeigemittels ANZ in Ausgangsposition auf. D.h. in Figur 1 bewirkt die Einrichtung zur Fixierung F, dass das mechanische Anzeigemittel von dem am Träger P fixierten elektronischen Bauelement EB₁ (und ebenso auch von dem am Träger P fixierten elektronischen Bauelement EB₂) gehalten wird.

[0025] D.h. das Anzeigemittel kann im Herstellungsprozess einfach nach der Montage des Trägers P mit den zu überwachenden elektronischen Bauelementen eingelegt werden. Hierdurch können die Herstellungskosten gering gehalten werden.

[0026] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Abtrennvorrichtung 1 für ein abgetrenntes zu überwachendes elektronisches Bauelement eine Einrichtung zur Fixierung F in einem abgetrennten Zustand auf.

[0027] Beispielsweise ist in Figur 2 die Einrichtung zur Fixierung F so gestaltet, dass das abgetrennte elektronische Bauelement EB₁ im (geschlossenen) Gehäuse mittels der Einrichtung zur Fixierung F gehalten wird, sodass es keinen Kontakt zu seinen elektrischen Anschlüssen aufweist. In Figur 3 ist aufgezeigt, dass die Einrichtung zur Fixierung F so gestaltet sein kann, dass jedes abgetrennte elektronische Bauelement EB₁ ,EB₂ im (geschlossenen) Gehäuse mittels der Einrichtung zur Fixierung F gehalten wird, sodass es keinen Kontakt zu seinen jeweiligen elektrischen Anschlüssen aufweist. Dabei ist anzumerken, dass die Ausgestaltung wie in den Figuren dargestellt es auch erlaubt, dass nachdem z.B. das erste elektronische Bauelement EB₁ abgetrennt wurde auch noch das zweite elektronische Bauelement EB₂ abgetrennt wird und dieses dennoch sicher durch die Einrichtung zur Fixierung F gehalten wird (wie in Figur 3 dargestellt).

[0028] Durch die Einrichtung zur Fixierung F wird verhindert, dass gelöste abgetrennte elektronische Bauelemente an anderer Stelle Kurzschlüsse herstellen.

[0029] Alternativ oder zusätzlich kann auch ein "fangendes" Lötpad auf dem Träger P vorgesehen sein, sodass z.B. ein noch vorhandener flüssiger Lotrest an den Anschlüssen des ausgelösten elektronischen Bauelements dort erkaltet und so das abgetrennte elektronische Bauelement fixiert.

[0030] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Einrichtung zur Fixierung F und das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel ANZ einstückig ausgeführt, wobei die Einrichtung zur Fixierung F Fixierung flexibel relativ zum mechanisch verschiebbaren Anzeigemittel ANZ ist. Hierdurch können - wie aus dem Vergleich der Figur 2 und Figur 3 ersichtlich ist - die Herstellungskosten gering gehalten werden.

[0031] Zum Zwecke der Fixierung im Anfangszustand bzw. Endzustand sind die Einrichtungen zur Fixierung F als Schrägen ausgestaltet, sodass ein "ausgelöstes" elektronisches Bauelement zusammen mit dem mechanisch verschiebbaren Anzeigemittel ANZ an einem nicht-"ausgelösten" elektronisches Bauelement vorbeigleiten kann - siehe Figur 2.

[0032] Weiterhin können in einer Ausgestaltung der Erfindung auch im Gehäuse G erste Führungseinrichtungen FG vorgesehen sein, um das mechanische Anzeigemittel zu führen. Beispielsweise können diese in einem Spritzgussverfahren kostengünstig angeformt sein.

[0033] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können im Gehäuse auch zweite Führungseinrichtungen vorgesehen sein, um ein abzutrennendes elektronisches Bauelement zu führen.

[0034] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Kraftspeicher D₁ D₂ Federn. Diese können nach Fixierung der elektronischen Bauelemente EB₁ und EB₂ kostengünstig eingebracht werden, sodass es z.B. keiner aufwändigen Befestigung der elektronischen Bauelemente EB₁ und EB₂ während des Fixierens auf dem Träger P bedarf.

[0035] Ohne Weiteres kann die bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung Einrichtungen zur Montage auf eine Tragschiene aufweisen.

[0036] Die Erfindung ist für jegliche Art von zu überwachenden elektronischen Bauelementen geeignet. Insbesondere sind die elektronischen Bauelemente ausgewählt aus einer Gruppe aufweisend Halbleiter, insbesondere Varistoren, TVS-Dioden oder Gasableiter.

[0037] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die thermisch erweichbare Fixierung ein Lot oder einen Kleber auf. D.h. das elektronische Bauelement kann mittels eines thermisch erweichbaren Lotes, das zudem eine elektrische Verbindung bereitstellt, auf dem Träger P fixiert sein. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein thermisch erweichbarer Kleber das elektronische Bauelement auf dem Träger P fixieren.

[0038] Bevorzugt sind das Gehäuse G und/oder das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel ANZ aus einem Kunststoffmaterial gefertigt.

[0039] Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann zudem vorgesehen sein, dass jede der Abtrennvorrichtungen 1 über eine eigene Fernmeldeeinrichtung verfügt. Hierdurch können Fehler zusätzlich an einen entfernten Nutzer signalisiert werden.

[0040] Alternativ oder zusätzlich kann auch eine passive optische Summenfernmeldung für mehrere nebeneinanderliegende erfindungsgemäße Abtrennvorrichtungen 1 bereitgestellt werden. Dies wird aus Figur 1 ersichtlich, in der in den Gehäusen G ein im Ausgangzustand freie Fernmeldeöffnung FM vorgesehen ist, die im Fehlerfall (Figur 2 und 3) überdeckt ist. Werden nun die nebeneinanderliegenden erfindungsgemäßen Abtrennvorrichtungen 1 (auf einer Schiene) so nebeneinander angeordnet, dass ein Lichtstrahl alle Fernmeldeöffnungen passieren kann, so kann die Rückstrahlung bzw. die fehlende Durchstrahlung mittels eines lichtempfindlichen Elements als Summenalarm ausgewertet werden und somit eine kostengünstige Summenalarmierung zur Verfügung stellen. D.h. mehrere bauraumoptimierte Abtrennvorrichtungen 1 stellen in einer nebeneinanderliegenden Anordnung eine Summenfehlermeldung in normaler Richtung zum Träger P zur Verfügung.

Bezeichnungsliste

[0041] 

Abtrennvorrichtung

1

elektronische Bauelemente

EB₁, EB₂

Träger

P

Kraftspeicher

D₁,D₂

mechanisch verschiebbares Anzeigemittel

ANZ

Einrichtung zur Fixierung

F

Sichtfenster

S

Gehäuse

G

Führungseinrichtungen im Gehäuse

FG

Fernmeldefenster

FM

Ansprüche

1. Bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung (1), aufweisend

• für zumindest zwei zu überwachende elektronische Bauelemente (EB₁, EB₂),

• wobei die zu überwachenden elektronischen Bauelemente auf einem Träger (P) mit einer thermisch erweichbaren Fixierung befestigt sind,

• wobei an jedem der elektronischen Bauelemente ein Kraftspeicher (D₁,D₂) angeordnet ist, der - wenn eine thermisch erweichbare Fixierung erweicht - das zugehörige elektronische Bauelement im Wesentlichen parallel zum Träger (P) verschiebt und dabei das zugehörige elektronische Bauelement abtrennt,

• weiterhin ein mechanisches verschiebbares Anzeigemittel (ANZ) aufweisend, wobei das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel anzeigt, dass ein oder mehrere der zu überwachenden elektronischen Bauelemente abgetrennt wurden, wobei das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel (ANZ) durch ein abtrennendes elektronisches Bauelement verschoben wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel (ANZ) eine Einrichtung zur Fixierung (F) des mechanisch verschiebbaren Anzeigemittels (ANZ) in Ausgangsposition aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennvorrichtung für ein abgetrenntes zu überwachende elektronische Bauelement eine Einrichtung zur Fixierung (F) in einem abgetrenntem Zustand aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Fixierung (F) und das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel (ANZ) einstückig ausgeführt sind, wobei die Einrichtung zur Fixierung (F) Fixierung flexibel relativ zum mechanisch verschiebbaren Anzeigemittel (ANZ) ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung ein Gehäuse (G) aufweist, wobei im Gehäuse (G) erste Führungseinrichtungen (FG) vorgesehen sind, um das mechanische Anzeigemittel (ANZ) zu führen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung ein Gehäuse (G) aufweist, wobei im Gehäuse zweite Führungseinrichtungen vorgesehen sind, um ein abzutrennendes elektronisches Bauelement zu führen.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftspeicher (D₁,D₂) Federn sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel (ANZ) einen Farbwechsel und/oder eine Transmissionsänderung zur Verfügung stellt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bauraumoptimierte Abtrennvorrichtung Einrichtungen zur Montage auf eine Tragschiene aufweisen.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauelemente ausgewählt sind aus einer Gruppe aufweisend Varistoren, TVS-Dioden oder gasgefüllte Überspannungsableiter.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die thermisch erweichbare Fixierung ein Lot und/oder einen Kleber aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (G) und/oder das mechanisch verschiebbare Anzeigemittel (ANZ) aus einem Kunststoffmaterial gefertigt ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere bauraumoptimierte Abtrennvorrichtungen in einer nebeneinanderliegenden Anordnung eine Summenfehlermeldung (FM) in normaler Richtung zum Träger zur Verfügung stellen.

Zeichnung