具有至少一个过电压放电器和与该过电压放电器并联、可热触发的、弹簧预张紧的短路开关装置的过电压保护装置

摘要

本发明涉及一种过电压保护装置，其具有至少一个过电压放电器和与该过电压放电器并联的、可热触发的、弹簧预张紧的短路开关装置，其中前述装置形成结构单元。热触发装置布置在过电压放电器过载时其期望的加热区域中，且没有工作电流或脉冲电流流经。热触发装置被构造成止动件，该止动件在热过载时释放开关装置的解锁滑块。开关装置具有两个相对的接触件，其中接触件中的至少一个被设计为移动的且在开关装置的闭合方向处于弹簧预张紧下。开关装置的断开状态由解锁滑块锁定且通过热触发装置来释放以闭合开关装置。

说明书

本发明涉及一种过电压保护装置，其具有至少一个过电压放电器和与该过电压放电器并联的、可热触发的、弹簧预张紧的短路开关装置，其中前述装置形成结构单元，热触发装置布置在过电压放电器在其过载时期望加热的区域中，且设置成没有工作电流或脉冲电流流经的止动件，该止动件在热过载时释放开关装置的解锁滑块(Entriegelungsschieber)，这是权利要求1的前序部分所述内容。

从DE 295 19 313 Ul中已知基于压敏电阻的过电压放电器，其中确保将发生损坏时在压敏电阻上出现的不允许的热直接传递到热触发装置上。为此，插接件中有支承壁，其中压敏电阻安装在支承壁的侧面上且热触发装置以及相关的开关装置安装在支承壁的另一侧面上。这样一来热触发装置就与压敏电阻相对。在一种实施方案中，压敏电阻的一个或多个接线片通过分离壁引入热触发装置和相应的开关装置所在的区域。

工作电流或产生的过载电流的导通经由插接件的接触构件来实现，该接触构件又可被引入基座件中。电流经由开关装置到达压敏电阻，使得真正的热触发装置，特别是焊料也会有电流流过。

根据DE 295 19 313 U1的教义的总体实施方案和结构只能切换非常小的电流。一旦出现短路电流或使用直流电压，则需要附加的外部开关元件，例如单独的开关装置或保险装置形式的开关元件。

从EP 1 447 831 B1或EP 2 065 914 A1中已知具有附加的开关装置的过电压插接件的结构组合，该组合被引入共同的主壳体中或由所述主壳体包围。在上述现有技术中描述的解决方案具有触发行为或关闭行为，这种行为不与分别置入的过电压放电器，例如压敏电阻的特性相匹配。

在EP 2 096 657 A1所述的过电压保护装置中，首先提供具有灭弧特性的热断开设备。此外，还形成了具有灭弧隔板的第二开关装置。该现有技术对应于扩展有过电压保护功能并仅具有有限的功率数据以及只适合特殊应用的开关器件。

若概述一下现有技术，则热断开装置通常这样设计，使得它监控限压组件，例如压敏电阻的老化行为并在加热超过临界温度时作出响应。一般说来，在断开过程中仅有非常低的电流流动，以毫安计算，不超过最大一位数的安培数。因此，传统的热断开装置的开关容量也仅位于此极小的电流范围内。

根据实践经验，过电压放电器的过载情况和/或故障情况也可能导致限压组件的彻底故障或部分故障(Durchlegieren)。连接的供电源随后出现的短路电流必须由上游的保护装置，例如保险装置或机械开关器件来中断或切断，以维持后备保护功能。

根据EP 1 447 831 B1，流动的短路电流将由相应的特定开关装置来中断。

在具有保险装置或机械开关器件的过电压保护器件的组合中，缺点是从开关装置或保险装置的多倍额定电流意义上而言，总是必须要有短路电流流动以便响应或触发这些元件。

该电流，通常具有几百安培或达到千安培范围，可能导致限压组件损坏或炸裂并可能对器件自身或对邻近的装置带来火灾的危险。

因此，如果过电压保护装置中出现的故障电流大于由热断开装置自身可消除的故障电流，但小于后备保护装置，例如保险装置的触发电流，则该放电器由于上述结果可能被损坏。

此外，还从DE 10 2012 014 595 A1中已知一种用于保护待保护的组件免于热过载的装置。其中的解决方案应可选地用作待保护组件的分离开关或短路开关。为此，操作装置被设计为待保护的组件与预张紧的元件，例如开关的可热触发的连接。若该可热触发的连接缓和，则该预张紧元件的力被释放且开关进入另一开关状态。开关在此可实现为分离开关，但也可实现为关于待保护的组件的短路器。此外，开关还具有选择装置，借助该选择装置可调节开关是用作分离开关还是用作短路器。

因此，通过上述内容可知，本发明的任务在于，提出一种改进的过电压保护装置，其具有至少一个过电压放电器和与该过电压放电器并联的、可热触发的、弹簧预张紧的开关装置，其中置入的过电压放电器，例如压敏电阻的状态根据其工作行为和过载行为来获悉且在过载状态时被安全地短路，使得外部保险装置的响应是可能的，且存在对此定义的故障安全状态。

本发明的任务通过权利要求1的特征组合所述的过电压保护装置得以实现，其中从属权利要求描述了至少有利的实施方案和改进形式。

因此，以具有至少一个过电压放电器和与该过电压放电器并联的、可热触发的开关装置的过电压保护装置为前提，其中上述构件形成结构单元，且热触发装置布置在过电压放电器过载时其期望加热的区域中。

此外，热触发装置还被设置成没有工作电流或脉冲电流流经的止动件，该止动件在热过载时释放开关装置的解锁滑块。

上述止动件与过电压放电器热耦合和机械耦合，且封锁解锁滑块的移动路径。

开关装置优选具有两个相对的接触件，其中至少一个接触件被设计成移动的且在开关装置的闭合方向处于弹簧预张紧下。开关装置的断开状态由解锁滑块来锁定且可通过热触发装置来释放以闭合开关装置。在一种实施变形中，接触件为导电的，优选金属材质的销状元件。

在开关装置断开的情况下，分隔元件位于产生的间隔区域中。

绝缘的分隔元件也处于弹簧预张紧下，以便发生短路时快速且定向地离开间隔区域。

至少接触件的部分位于形成电弧室的成型体内，其中成型体具有延长部分，该延长部分定位在一个角度上，其偏离移动的接触件的移动方向。在此可为90°定向。成型体具有用于容纳接触件的容纳腔。

延长部分也具有用于容纳分隔元件和产生预张力的弹簧装置的空腔。

开关装置的接触件彼此相对的表面可具有轮廓，以增大电流传输面积且减少转移电阻。

因此，在一种实施方案中可将表面设置成相互接合的圆锥体和反锥体。

解锁滑块优选由塑料材料制成或制造成塑料压铸件，它一面紧贴在止动件上且另一面固定开关装置，即固定移动的、弹簧预张紧的接触件。

此外，解锁滑块还具有突出状部分，该部分锁定开关装置的弹簧预张紧的接触件。

在弹簧预张紧的接触件区域中固定有柔性的电连接构件，这会在随后致使连接到过电压放电器上，该弹簧预张紧的接触件由解锁滑块的突出状部分锁定。

成型体、空腔以及分隔元件优选以如下方式构成，即特别在开关装置断开时实现不透气的密封，从而产生准密封的电弧燃烧腔或相关的灭弧室。

下面将借助实施例并参考附图对本发明进行更详细的阐述。

图中显示：

图1示出了具有监控电路和短路器4、6的本发明所述解决方案的电路原理图，以及

图2示出了根据本发明的过电压保护装置的透视图，该过电压保护装置被构造成用于容纳在基座部件(未示出)中的插接件，其中具有开关装置的成型体以及热触发装置位于插接件内。

图1所述电路原理图的描述以过电压保护构件1为前提，其中工作脉冲电流路径和监控路径在功能上是分开的。集成的开关装置6设置为短路器，其中过电压放电器，例如设置为压敏电阻，用参考标记5标示。在图1中用参考标记4来表示开关装置6的解锁，并用4K表示作为热触发装置的热耦合元件。用参考标记2和3示出过电压保护构件的连接部。

根据本发明实现的插接件包括具有过电压放电器5的过电压保护装置1、解锁滑块4以及成型体7，该成型体容纳具有接触件6a、6b的开关装置6。此外，插接件的下侧上还有用于馈入工作电流的插头触点2、3。图2中的参考标记10标示了移动的导体部分，以便将从图中左侧的插头触点经由开关装置到压敏电阻的电流回路和从压敏电阻到图中右侧的插头触点的电流回路闭合。

图2示出了具有应用的金属导电表面的片形压敏电阻5，该导电表面在压敏电阻5期望增强加热的区域内延伸，其中在该区域应用了热触发装置4K。

开关装置6包括接触件6a和6b(见图2)，其中在示出的实施例中，接触件6b在弹簧8的预张紧下可移动地安装在成型体7内。

移动的接触件6b在开关装置6的短路位置被压紧在固定的接触件6a上。

因此，开关装置6的断开状态由构件4来锁定且可通过热触发装置4K来释放以闭合开关装置6。

开关装置6的断开状态通过图2示出。在此也可见到分隔元件4的位置，其位置变化在短路时在弹簧9的协助下得以实现。

成型体7具有延长部分71，它定位在一个角度上，该角度偏离移动的接触件6b的移动方向。

延长部分71具有用于容纳分隔元件4的部分41的空腔。

接触件6a和6b彼此相对的表面可具有圆锥形轮廓，该圆锥形轮廓在相对接触件中具有相应的圆锥形凹槽。这样一来，电流传输面积得以增大且接触件之间的转移电阻减少。柔性的电连接构件10一侧与移动的接触件6b连接且另一侧引向模制的连接引线33。压敏电阻5的另一电连接部21引向插头连接部2。

考虑到相关接触件希望的自由移动性的必要容差，成型件7内的内轮廓符合移动的接触件6b的外轮廓。

根据图示的说明，优选设置为压敏电阻的限制过电压的组件5经由热触发装置4K耦合到解锁系统和触发系统上。这时没有电流流经热触发元件4k。

因此，热触发元件的实施方案可完全自由地选择以优化响应行为，从而实现良好的触发特性，且特别通过相应地定位在压敏电阻5上和/或确定热触发装置的材料尺寸和其在热容量和热导性方面的材料选择来实现。热触发元件4K可制造成单独的部分，其通过焊料或热敏感的粘合剂牢固地固定在压敏电阻上。但另一方面，热触发装置自身也可由在热作用时产生弹性变形的材料制成。

在大多数情况下，希望非常快速且热敏感的触发特性。这可通过以下方式来实现，即热触发装置直接与限制过电压的组件最佳导热地连接，或由隔热的包覆材料制成，以避免热损耗。避免导热连接到准寄生散热器。

由于在本发明所述的解决方案中监控电路没有在工作电流路径中，因此热监控装置的布置是唯一的，且在限压组件的故障行为的视角下可确定尺寸。

当超过设置的临界温度时，与限制过电压的元件的热耦合会被取消。着眼于弹簧力9和解锁滑块4、41时热触发装置会移开，使得开关装置进入短路。

短路时，电流流经接触件6a和6b，其中相应的接触位置处于弹簧预张紧下。