DE19823446B4

DE19823446B4 - Baugruppe zum Schutz von Telekommunikationseinrichtungen gegen Überspannungen

Info

Publication number: DE19823446B4
Application number: DE19823446A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Boy; Winfried VÖLKNER; Norbert Krost
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 1998-05-18
Filing date: 1998-05-18
Publication date: 2009-08-27
Anticipated expiration: 2018-05-19
Also published as: US6172865B1; DE19823446A1

Abstract

Baugruppe zum Schutz von Telekommunikationseinrichtungen gegen Überspannungen,
bestehend aus zwei gasgefüllten Zwei-Elektroden-Überspannungsableitern, die nebeneinander in einem mit einem Deckel versehenen isolierenden Gehäuse angeordnet sind und denen jeweils eine parallel geschaltete Hilfsentladungsstrecke und eine im Überlastfall ansprechende Kurzschlußeinrichtung zugeordnet sind,
wobei die jeweilige Kurzschlußeinrichtung eine axial bewegbare Elektrode aufweist, die unter der Einwirkung eines Federelementes steht und mittels eines schmelzbaren Abstandhalters auf Abstand zu einer Gegenelektrode gehalten wird,
und wobei der ersten Elektrode jedes Überspannungsableiters ein durch das Gehäuse nach außen geführtes steckbares Kontaktteil und den zweiten Elektroden der beiden Überspannungsableiter eine gemeinsame, durch das Gehäuse nach außen geführte Kontakteinrichtung zugeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die gemeinsame Kontakteinrichtung eine Platine (16) aufweist, an deren einer Seite die beiden Überspannungsableiter (10) mit ihrer zweiten Elektrode (11) unmittelbar anliegen,
daß die beiden Hilfsentladungsstrecken von jeweils einem mit zwei Kontaktflächen versehenen Varistor (17) gebildet werden,
wobei die...

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Überspannungsschutzes von Telekommunikationseinrichtungen und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung einer Baugruppe anzuwenden, die aus zwei in einem isolierenden Gehäuse angeordneten gasgefüllten Überspannungsableitern besteht, wobei jedem Überspannungsableiter eine Hilfsentladungsstrecke und eine im Überlastfall ansprechende Kurzschlußeinrichtung zugeordnet ist.
Bei einer bekannten, auf dem US-Markt gebräuchlichen Baugruppe dieser Art (s. 1) sind die beiden Überspannungsableiter, die jeweils zwei Elektroden aufweisen und jeweils unter Bildung der zugehörigen Hilfsfunkenstrecke von einer Metallhülse 1 umgeben sind, nebeneinander in Kammern eines isolierenden Gehäuses 2 angeordnet. Die eine Elektrode jedes Überspannungsableiters kontaktiert dabei ein durch das Gehäuse 2 nach außen geführtes steckbares Kontaktteil 3, während die andere Elektrode über einen aus einem niedrig schmelzenden Lot bestehenden Abstandhalter 4 und eine spiralförmige Blattfeder 5 mit dem aus Metall bestehenden Deckel 6 des isolierenden Gehäuses 2 verbunden ist. Dieser Deckel dient als Erdungsanschluß und hat einen nach außen geführten Anschlußkontakt. – Bei dieser bekannten Baugruppe besteht die Hilfsfunkenstrecke jedes Überspannungsableiters aus einer parallel geschalteten Luftfunkenstrecke, die mittels einer gelochten Isolierfolie realisiert ist ("vent-safe"-Verhalten; siehe US 5,142,434 A ). Überspannungsableiter und Luftfunkenstrecke sind dabei in der Metallhülse 1 angeordnet. – Bei der bekannten Baugruppe sind diese Metallhülse 1 und der Abstandhalter 4 zusätzlich in einem Becher 7 angeordnet, dessen Rand auf einen bestimmten Abstand x₁ zum steckbaren Kontaktteil 3 ge halten wird. Im Überlastfall schmilzt der Abstandhalter 4, und der Rand des Bechers 7 kommt unter der Wirkung der Blattfeder 5 in Kontakt mit dem Kontaktstück 3 („fail-safe"-Verhalten).
Es ist weiterhin bekannt, das sogenannte "vent-safe"-Verhalten nicht mit einer Luftfunkenstrecke unter Verwendung einer feuchtigkeitsempfindlichen Isolierfolie sondern mit Hilfe eines gegen Feuchtigkeitseinflüsse geschützten Metalloxid–Varistors zu realisieren, der als Hohlzylinder ausgebildet, mit metallisierten Stirnflächen versehen und auf die eine Elektrode des Ableiters aufgesetzt ist ( US 5,383,085 A / DE 43 31 215 A1 ). – Eine ähnliche Maßnahme hat man auch schon für Drei-Elektroden-Ableiter vorgesehen ( US 5,388,023 A , US 5,633,777 ). Hier sind ein zylindrisch ausgebildeter Varistor und ein schmelzbarer Abstandhalter auf jeweils eine der beiden Endelektroden aufgesetzt und dort mittels eines an der Mittelelektrode befestigten Federbügels und einer am Ende des Federbügels angeordneten Kappe fixiert. Der Rand der Kappe und die jeweilige Endelektrode bzw. ein auf die Endelektrode aufgesetzter Kontaktring bilden die beiden Elektroden einer Kurzschlußeinrichtung ("fail-safe"-Verhalten).
Des Weiteren sind aus US 5 272 280 A und DE 43 18 366 A1 elektrische Überspannungsableiter bekannt.
Ausgehend von einer Baugruppe mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches (s. 1) liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Hilfsfunkenstrecken mittels Metalloxid-Varistoren aufzubauen und hierbei den konstruktiven Aufbau der Baugruppe als Ganzes zu vereinfachen und dadurch kostengünstig zu gestalten.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind folgende Maßnahmen vorgesehen:
Die gemeinsame Kontakteinrichtung weist eine Platine auf, an deren einer Seite die beiden Überspannungsableiter mit ihrer zweiten Elektrode unmittelbar anliegen; weiterhin sind die beiden Hilfsentladungsstrecken von jeweils einem mit zwei Kontaktflächen versehenen Varistor gebildet, wobei die beiden Varistoren mit der einen Kontaktfläche an der anderen Seite der Platine unmittelbar anliegen; weiterhin ist wesentlich, daß die Platine die Gegenelektrode der beiden Kurzschlußeinrichtungen bildet und daß die bewegbare Elektrode jeder Kurzschlußeinrichtung aus einer Kappe besteht, die unter Zwischenschaltung des schmelzbaren Abstandhalters auf die andere Kontaktfläche eines Varistors aufgesetzt ist; zur Vervollständigung des Gesamtaufbaus der Baugruppe ist weiterhin jede Kappe mittels eines die Kappe fixierenden federnden Bügels mit der ersten Elektrode des jeweiligen Überspannungsableiters elektrisch verbunden.
Bei einer derartigen Ausgestaltung der Baugruppe sind die dem jeweiligen Überspannungsableiter zugeordneten Hilfsfunktionen "Kurzschluß" und "Überlastschutz" konstruktiv vom Überspannungsableiter getrennt angeordnet und gemeinsam in einer Unterbaugruppe realisiert, die über zwei einfache Kontaktelemente mit den Elektroden des Überspannungsableiters verbunden ist. Dies gewährleistet, daß die einzelnen Bauteile der Baugruppe einander durch einfache Bestückungsschritte zugeordnet werden können.
Zwei Ausführungsbeispiele der neuen Baugruppe sind in den 2 bis 4 dargestellt. Dabei zeigt
2 eine Baugruppe unter Verwendung des bisher üblichen Gehäuses und
3 und 4 eine Baugruppe mit modifizierter Fixierung der Kurzschlußeinrichtung unter Verwendung eines isolierenden Gehäusedeckels.
Gemäß 2 sind in zwei nebeneinander angeordneten Kammern des isolierenden Gehäuses 15 die beiden gasgefüllten Überspannungsableiter 10 angeordnet, die jeweils eine erste Endelektrode 12 und eine zweite Endelektrode 11 aufweisen. Die erste Endelektrode 12 ist mit einem Kontaktstück 13 versehen, der am steckbaren Kontaktteil 14 anliegt.
Auf die zweite Endelektrode 11 der beiden Überspannungsableiter 10 ist eine metallische Platine 16 aufgesetzt, die über eine spiralförmige Blattfeder 21 mit dem metallischen Deckel 22 des Gehäuses in Verbindung steht. Die metallische Platine 16, die Blattfeder 21 und der Deckel 22, der mit einem nicht dargestellten Anschlußkontakt versehen ist, stellen die gemeinsame Kontakteinrichtung für die beiden Überspannungsableiter 10 dar.
Auf der Oberseite der Platine 16 sind koaxial zu den beiden Überspannungsableitern 10 jeweils ein Varistor 17, ein schmelzbarer Abstandhalter 18 und eine metallische Kappe 19 aufgesetzt. Varistor 17, Abstandhalter 18 und Kappe 19 sind mittels eines Federbügels 20 fixiert, der mit seinem einen Ende an der ersten Elektrode 12 anliegt. Dieser Federbügel, der aus einem federelastischen Werkstoff wie beispielsweise Kupfer-Beryllium besteht, führt das Potential der ersten Elektrode 12 an die Kappe 19 und damit über den aus einem niedrig schmelzenden Lot bestehenden Abstandhalter 18 auch an den Varistor 17.
Die Kappe 19 ist mit einem umlaufenden Rand versehen, der mittels des Abstandhalters 18 auf Abstand (X₂) zur Platine 16 gehalten wird.
Die elektrische Dimensionierung der Varistoren 17 kann entweder gemäß Spalte 2, Zeilen 25 bis 36 oder gemäß Spalte 4, Zeilen 3 bis 16 der US-PS 5,383,085 erfolgen.
Bei der Baugruppe gemäß den 3 und 4 besteht nicht nur das Gehäuse 15 sondern auch der Deckel 25 aus isolierendem Material, so daß dem Deckel 25 allein eine mechanische Funk tion zukommt. Der Deckel ist hierzu mit zwei Noppen 26 versehen, auf die Schraubenfedern 24 aufgesetzt sind. Diese Druckfedern liegen mit ihrem anderen Ende an dem einen Schenkel des Bügels 23 an und drücken die Kappe 19, den Abstandhalter 18, den Varistor 17, die metallische Platine 27 und die beiden Überspannungsableiter 30 gegeneinander, wodurch diese innerhalb des Gehäuses 15 fixiert werden. Die Überspannungsableiter 30 sind dabei so ausgebildet, daß die untere Elektrode 31 keinen Kontaktstift aufweist sondern unter Zwischenschaltung des anderen Schenkels des Bügels 23, der beispielsweise aus Kupfer besteht, an dem zugehörigen steckbaren Kontaktteil 14 anliegt. Weiterhin ist der Isolator 32 jedes Überspannungsableiters mit einer Fase versehen, so daß der Außendurchmesser des Isolators größer als der Außendurchmesser der beiden Endelektroden ist. Dadurch können Sicherheitsabstände im Hinblick auf unerwünschte Kontaktierungen eingehalten werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 3 und 4 bildet die Platine 27 allein die gemeinsame Kontakteinrichtung der beiden Überspannungsableiter 30 und ist mit einem durch die Wand des isolierenden Gehäuses nach außen geführten Anschlußkontakt 28 versehen.

Claims

Baugruppe zum Schutz von Telekommunikationseinrichtungen gegen Überspannungen, bestehend aus zwei gasgefüllten Zwei-Elektroden-Überspannungsableitern, die nebeneinander in einem mit einem Deckel versehenen isolierenden Gehäuse angeordnet sind und denen jeweils eine parallel geschaltete Hilfsentladungsstrecke und eine im Überlastfall ansprechende Kurzschlußeinrichtung zugeordnet sind, wobei die jeweilige Kurzschlußeinrichtung eine axial bewegbare Elektrode aufweist, die unter der Einwirkung eines Federelementes steht und mittels eines schmelzbaren Abstandhalters auf Abstand zu einer Gegenelektrode gehalten wird, und wobei der ersten Elektrode jedes Überspannungsableiters ein durch das Gehäuse nach außen geführtes steckbares Kontaktteil und den zweiten Elektroden der beiden Überspannungsableiter eine gemeinsame, durch das Gehäuse nach außen geführte Kontakteinrichtung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Kontakteinrichtung eine Platine (16) aufweist, an deren einer Seite die beiden Überspannungsableiter (10) mit ihrer zweiten Elektrode (11) unmittelbar anliegen, daß die beiden Hilfsentladungsstrecken von jeweils einem mit zwei Kontaktflächen versehenen Varistor (17) gebildet werden, wobei die beiden Varistoren mit der einen Kontaktfläche an der anderen Seite der Platine (16) unmittelbar anliegen, daß die Platine (16) die Gegenelektrode der beiden Kurzschlußeinrichtungenen bildet und daß die bewegbare Elektrode jeder Kurzschlußeinrichtung aus einer Kappe (19) besteht, die unter Zwischenschaltung des schmelzbaren Abstandhalters (18) auf die andere Kontaktfläche eines Varistors (17) aufgesetzt ist, wobei jede Kappe (18) mittels eines die Kappe fixierenden, federnden Bügels (20) mit der ersten Elektrode (12) des je weiligen Überspannungsableiters (10) elektrisch verbunden ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platine (16) unter der Einwirkung mindestens einer Feder (21) steht, die die Platine mit dem metallischen Deckel (22) des isolierenden Gehäuses (15) elektrisch verbindet.
Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platine (27) die gemeinsame Kontakteinrichtung bildet und unter der Einwirkung von zwei Schraubenfedern (24) steht, die sich einerseits am isolierenden Deckel (25) des Gehäuses (15) und andererseits an der Kappe (19) jeweils einer der beiden Kurzschlußeinrichtungen abstützen.