DE19620340C1 - Überspannungs - Schutzstecker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Überspannungs-Schutz­ stecker nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der üblicherweise auch als Fail-Safe-Kontakt bezeichnet und der insbesondere in Telekommunikationsanlagen einsetzbar ist.

Ein solcher Überspannungs-Schutzstecker ist beispielsweise bereits in der DE 40 26 004 C2 beschrieben.

Dabei steht ein Blechteil mit dem Überspannungsableiter in Verbindung und an dem Blechteil ist eine Lötstelle mit einem Schieber verbunden, gegen den eine Feder wirkt. Er­ wärmt sich der Überspannungsableiter in unzulässiger Weise und damit auch das Blechteil, schmilzt die Löt­ stelle ab und der Schieber wird durch die Kraft der Feder bewegt und der Überspannungsableiter wird kurz­ geschlossen. Ein so ausgebildeter Thermoschutz benö­ tigt relativ viele Einzelteile, die einen hohen Fer­ tigungs- und Montageaufwand bedingen. Außerdem ist der erforderliche Raumbedarf verhältnismäßig groß. Insbesondere die Verwendung von Federn ist in bezug auf eine automatisierte Montage kritisch zu sehen, da hierfür besondere Anforderungen auftreten.

Bei der in der DE 40 26 004 C2 beschriebenen Lösung sind zusätzliche Elemente für die Herstellung einer Verbindung zum Erdpotential erforderlich.

Weiterhin ist aus der DE 33 23 687 C2 ein Überspan­ nungsableitermagazin für Anschlußleisten der Fernmel­ detechnik bekannt, bei welchem für den thermischen Schutz für jede Gasfunkenstrecke eines Zweiwegeablei­ ters von oben eine S-förmige Bügelfeder einsteckbar ist, die an ihrem einen Schenkel eine Lotpille sowie einen Schaltkontakt und an ihrem anderen Schenkel eine Rasteinrichtung aufweist. Auch dieser thermische Schutz ist durch Verwendung der zusätzlichen Bügelfe­ der in der Herstellung aufwendig und störanfällig.

In DE G 90 12 951 U1 ist ein Schutzstecker für Lei­ tungen in einem Verteiler einer Telekommunikations­ anlage, z. B. für Fernsprechvermittlungsanlagen, be­ schrieben, der bei Erwärmung infolge einer länger anhaltenden Überspannung geerdet werden kann. Hierfür werden am Überspannungsableiter zumindest ein Schmelzstück, ein Kontaktteil und ein Thermistor an­ geordnet und bei entsprechender Erwärmung des Thermi­ stors das Schmelzstück zum Schmelzen gebracht und mit Hilfe von zusätzlichen Federn der bzw. mehrere Kon­ taktteile in Erdkontakt gebracht werden. Auch dieser Schutzstecker verfügt über mehrere einzelne Elemente, die entsprechen montageaufwendig sind. Außerdem müs­ sen die Kontaktteile und das Schmelzstück relativ genau zueinander dimensioniert sein.

Der Nachteil trifft im verstärktem Maße auch auf den in DE 44 37 122 A1 beschriebenen Schutzstecker zu, dessen Einzelteile sehr kompliziert ausgebildet sind und das dort als sogenannter Schieber bezeichnete Element außerdem im Bedarfsfall eine Relativbewegung ausüben muß, um einen zuverlässigen Schutz vor Über­ spannung zu gewährleisten. Besondere Erfordernisse werden dabei an verschiedene Elemente in bezug auf die Geometrie und Federkräften gestellt.

In DE 42 25 484 C1 ist ein Schutzstecker beschrieben, bei dem ein Überspannungsableiter mit zwei Elektroden verwendet werden soll, der in einer der Elektroden ein Schmelzelement verwendet, das beim Auslösen einen Kurzschlußzustand herstellen kann.

Desweiteren ist in DE 44 03 053 C1 eine Luftfunken­ strecke zum Festlegen der Höchstspannung an einem gealterten Überspannungsableiter, der eine Elektro­ denanordnung in einer mit Edelgas gefüllten Kapsel aufweist, beschrieben. Durch das Auftreten einer Überspannung in einer Fernmeldeanlage zündet der entsprechend mit Edelgas gefüllte Überspannungsablei­ ter, so daß die Überspannung durch die niederohmige Verbindung über diesen Überspannungsableiter abgelei­ tet werden kann. Für den Fall, daß infolge der Zün­ dung der Überspannungsleiter entsprechend erwärmt wird, schmilzt eine Schmelzpille durch die erzeugte Wärme, so daß vorgespannte Steckzungen durch Feder­ kraft in Berührung mit einem Deckel gelangen und der Überspannungsableiter kurz geschlossen werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Überspannungs-Schutzstecker für Anschlußleisten der Fernmel­ detechnik aus einem steckbaren Isolierstoffgehäuse mit einem Überspannungsableiter mit zwei jeweils mit einer Fernmeldeader verbundenen Außenelektrode und einer mit der Erdschiene verbundenen Mittelelektrode, und mit einem thermischen Überlastschutz, durch den bei einer übermäßigen Erwärmung des Überspannungsab­ leiters die Fernmeldeadern mit der Erdschiene verbun­ den werden, vorzuschlagen, der einfacher und daher sicherer aufgebaut und montage- und herstellungs­ freundlicher ausgebildet ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im An­ spruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfin­ dung ergeben sich bei Verwendung der in den unterge­ ordneten Ansprüchen genannten Merkmale.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Überspannungs-Schutzstecker vereinigt die beiden Funktionen "Erd­ kontakt" und "Fail-Safe-Kontakt" in einem Teil, das durch Stanzen und im Anschluß daran durch Biegen ent­ sprechend ausgebildet werden kann. Diese Ausführung hat den Vorteil, daß der Montageaufwand wesentlich verringert wird und für das Einsetzen in das Gehäuse nur noch lineare Fügebewegungen, die für den Einsatz von Montageautomaten besonders günstig sind, durch­ geführt werden müssen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Anzahl der Übergangsstellen, die mit Stoßstrom belastet wer­ den, reduziert werden kann.

Der zweite Kontaktbügel hat im montierten Zustand eine ständige Vorspannkraft gegen die an dem Über­ spannungsableiter vorhandenen Außenelektroden. Wäh­ rend des normalen Betriebszustandes wirkt das Thermo­ element gegen die Vorspannkraft des zweiten Kontakt­ bügels oder isoliert den zweiten Kontaktbügel gegen­ über den Außenelektroden und verhindert damit, daß eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kon­ taktelement und den Außenelektroden des Überspan­ nungsableiters vorhanden ist. Das Thermoelement kann als am zweiten Kontaktbügel befestigte Lotpille aus­ gebildet sein oder in eine entsprechend in den Kon­ taktbügel eingearbeitete Ausnehmung einrasten. Bei dieser letztgenannten Lösung wird das Kontaktelement zunächst ohne das Thermoelement im Gehäuse des Schutzsteckers fixiert. Nach der Verbindung des Ge­ häuses mit der Leiterplatte des Schutzsteckers wird das Thermoelement nachträglich im zweiten Kontaktbü­ gel eingerastet und der Fail-Safe-Kontakt vollständig vorgespannt und funktionsfähig gemacht.

Das Thermoelement kann als Formteil aus einem Materi­ al beispielsweise einem Metall bestehen, das bei Er­ wärmung schmilzt und so die Bewegung des zweiten Kon­ taktbügels in Richtung auf die Außenelektroden des Überspannungsleiters freigibt, so daß eine leitende Verbindung zwischen den Fernmeldeadern und der Erd­ schiene hergestellt wird. Das Material wird mit sei­ ner Schmelztemperatur so ausgewählt, daß Beschädigun­ gen der Anlage oder gar eine Brandgefahr ausgeschlos­ sen werden können.

Das Thermoelement kann aber auch aus einem Material bestehen, das bei einer entsprechenden Erwärmung des Überspannungsableiters lediglich erweicht und so un­ ter der Vorspannkraft des zweiten Kontaktbügels nachgibt, daß dieser mit den Außenelektroden in Kon­ takt treten und die leitende Verbindung zu diesen herstellen kann.

Weitere Möglichkeiten bestehen in der Verwendung von Bimetallen oder bekannter Memorylegierungen, die in der Lage sind, bei Erwärmung den zweiten Kontaktbügel des Kontaktelementes für die Verbindung mit den Au­ ßenelektroden des Überspannungsableiters freizugeben.

Auch kann das Thermoelement aus einem isolierenden Lack oder einer isolierenden Folie bestehen, die zwi­ schen den Außenelektroden des Überspannungsableiters und dem federnd an diesen anliegenden zweiten Kon­ taktbügel angeordnet ist und diese elektrisch gegen­ einander isoliert. Der Lack bzw. die Folie schmilzt bei Erwärmung, wodurch die leitende Verbindung herge­ stellt wird.

Am Kontaktelement ist bevorzugt mindestens ein als Widerlager dienendes Haltebein auf der dem ersten Haltebügel gegenüberliegenden Seite des Überspan­ nungsableiters an dessen isolierender Oberfläche fe­ dernd anliegend ausgebildet. Hierdurch wird eine ein­ seitige Belastung der Lötverbindung zwischen dem Überspannungsableiter und der diesen tragenden Lei­ terplatte vermieden.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausfüh­ rungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Kontaktelement nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 das auf einen Überspannungsableiter aufgesetzte Kontaktelement nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schutzstecker für die Verwendung in Telekommunikationsanlagen unter Einsatz des Kontaktelementes nach Fig. 1, und

Fig. 4 ein Kontaktelement nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Das in Fig. 1 gezeigte Kontaktelement 1 verfügt über einen federnden ersten Kontaktbügel 2, der in Rich­ tung auf eine in dieser Darstellung nicht erkennbare Mittelelektrode 3 eines Überspannungsableiters 4 ab­ gewinkelt ist. Dabei berührt der Kontaktbügel 2 die Mittelelektrode 3, die im Überspannungsfall innerhalb des Überspannungsableiters 4 mit dessen Außenelektro­ den 5 und 6 verbunden wird. Die Außenelektroden 5 und 6 ihrerseits sind im eingesteckten Zustand des Schutzsteckers mit jeweils einer Fernmeldeader ver­ bunden. Das Kontaktelement 1 weist eine Steckaufnahme in Form von zwei umgebogenen federnden Laschen 7 auf, in die eine mit einer Erdschiene verbundene Kontakt­ fahne 8 eingesteckt ist. Somit wird im Falle einer Überspannung eine Erdverbindung von den Fernmeldea­ dern a bzw. b über die Außenelektroden 5 bzw. 6, den Überspannungsableiter 4, die Mittelelektrode 3, den Kontaktbügel 2 und die Laschen 7 des Kontaktelements 1 sowie die Kontaktfahne 8 zur Erdschiene herge­ stellt.

Das einstückige Kontaktelement 1 weist einen zweiten federnden Kontaktbügel 9 auf, der an seinem freien Ende in einen Quersteg 10 übergeht. Die beiden Enden des Quersteges 10 liegen den Außenelektroden 5 bzw. 6 des Überspannungsableiters 4 gegenüber. Zwischen den Enden des Quersteges 10 ist auf der dem Überspan­ nungsableiter 4 zugewandten Seite des Kontaktbügels 9 eine Lotpille 11 befestigt, die unter der Federkraft des Kontaktbügels 9 an der isolierenden Außenfläche oder der Mittelelektrode 3 des Überspannungsableiters 4 anliegt und hierdurch die Enden des Quersteges 10 des Kontaktbügels 9 im Abstand von den Außenelektro­ den 5 bzw. 6 hält. Bei einer übermäßigen Erwärmung des Überspannungsableiters 4, die beispielsweise auftreten kann, wenn über eine längere Zeit eine er­ höhte Spannung zwischen den beiden Fernmeldeadern liegt, die jedoch noch nicht zum Ansprechen des Über­ spannungsableiters 4 führt, schmilzt die Lotpille 11. Diese kann somit nicht mehr verhindern, daß sich der Quersteg 10 durch die Federkraft des Kontaktbügels 9 an die Außenelektroden 5 und 6 des Überspannungsab­ leiters 4 anlegt, so daß nunmehr eine Erdverbindung zwischen diesen und der Erdschiene über das Kontakt­ element 1 mit dem Quersteg 10, dem Kontaktbügel 9 und den Laschen 7 sowie die Kontaktfahne 8 besteht.

In Fig. 1 sind weiterhin zwei Haltebeine 12 des Kon­ taktelementes 1 in bezug auf den Kontaktbügel 2 auf der anderen Seite des Überspannungsableiters 4 ange­ ordnet, so daß sie als Widerlager dienen und eine einseitige Belastung der Lötverbindung zwischen dem Überspannungsableiter 4 und der diesen tragenden Lei­ terplatte verhindern.

In Fig. 2 ist das Kontaktelement nach Fig. 1 auf den Überspannungsableiter 4 aufgesetzt dargestellt und es ist außerdem erkennbar, daß die Haltebeine 12 an der isolierten Außenfläche des Überspannungsableiters 4 zu beiden Seiten der Mittelelektrode 4 anliegen.

In Fig. 3 ist der Schutzstecker im eingesteckten Zu­ stand dargestellt, wobei auf eine Leiterplatte 13 innerhalb eines Gehäuses 14 mehrere elektronische Bauelemente, wie beispielsweise PTCs 15, sowie der Überspannungsableiter 4 aufgesetzt sind. Das Kontakt­ element 4 ist hierbei wie bereits in der Darstellung in Fig. 2 auf den Überspannungsableiter 4 aufgesetzt. Gleichzeitig wird es auch vom Gehäuse 14 gehalten.

In Fig. 4 ist eine andere Ausführungsform eines Kon­ taktelementes 1 dargestellt. Der zweite Kontaktbügel 9 liegt dem ersten Kontaktbügel 2 so gegenüber und das Thermoelement 1 ist dem Außenumfang des Über­ spannungsableiters 4 so angepaßt, daß diese das Widerlager zum Kontaktbügel 2 bildet und daher die Haltebeine 12 nicht erforderlich sind. Das Thermoele­ ment 11 hat eine innere Anlagefläche 16 in Form eines Kreisbogenabschnitts, dessen Radius gleich dem Radius des zylindrischen Überspannungsableiters 4 ist. In den mittleren Abschnitt des Quersteges 10 ist eine Ausnehmung eingearbeitet, in die das Thermoelement 11 einsetzbar und in dieser einrastbar ist.

Claims (9)

1. Überspannungs-Schutzstecker für Anschlußleisten der Fernmeldetechnik aus einem steckbaren Iso­ lierstoffgehäuse mit einem Überspannungsableiter (4) mit zwei jeweils mit einer Fernmeldeader verbundenen Außenelektroden (5, 6) und einer mit der Erdschiene verbundenen Mittelelektrode (3), bei dem bei einer übermäßigen Erwärmung des Überspannungsableiters (4) die Fernmeldeadern mit der Erdschiene verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein in das Gehäuse einsteckbares einteiliges Kontaktelement (1) vorgesehen ist, das einen im eingesteckten Zustand mit der Mittelelektrode (3) des montierten Überspannungsableiters (4) in Berührung stehenden ersten Kontaktbügel (2), eine Steckaufnahme (7) für eine mit der Erd­ schiene fest verbundene Kontaktfahne (8) und einen federnden zweiten Kontaktbügel (9) mit einem an seinem freien Ende ausgebildeten Quer­ steg (10), der durch ein Thermoelement (11) im Abstand von den Außenelektroden (5, 6) gehalten ist und bei übermäßiger Erwärmung durch eine Formänderung des Thermoelementes (11) aufgrund seiner federnden Eigenschaft in Anlage an beide Außenelektroden (5, 6) bringbar ist, aufweist.

2. Schutzstecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kontakt­ bügel (9) mit den Enden des Quersteges (10) je­ weils mit einer der Außenelektroden (5,6) in Kontakt bringbar ist und zwischen dessen Enden sich das Thermoelement (11) befindet.

3. Schutzstecker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement (11) ein bei Erwärmung schmelzendes Formteil ist.

4. Schutzstecker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement (11) aus einem bei Erwärmung erweichenden Material be­ steht.

5. Schutzstecker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement (11) ein Bimetall ist.

6. Schutzstecker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement (11) aus einer Memorylegierung gebildet ist.

7. Schutzstecker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement (11) fest mit dem zweiten Kontaktbügel (9) ver­ bunden ist.

8. Schutzstecker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelement (11) in dem zweiten Kontaktbügel (9) eingerastet ist.

9. Schutzstecker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement (1) auf der dem ersten Haltebügel (2) gegenüber­ liegenden Seite des Überspannungsableiters (4) mindestens ein an dessen isolierender Oberfläche federnd anliegendes Haltebein (12) aufweist.