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Dokumentenidentifikation DE3709875C2 16.11.1989
Titel Schutzstecker für Schalt- oder Trennleisten der Fernmeldetechnik
Anmelder Krone AG, 1000 Berlin, DE
Erfinder Hegner, Gunter;
Achtnig, Klaus-Peter, 1000 Berlin, DE
DE-Anmeldedatum 25.03.1987
DE-Aktenzeichen 3709875
Offenlegungstag 06.10.1988
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.11.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.11.1989
Addition 37275682
IPC-Hauptklasse H01R 13/713
IPC-Nebenklasse H01H 37/76   
Zusammenfassung Die Erfindung bezieht sich auf einen Schutzstecker für Schalt- oder Trennleisten der Fernmeldetechnik. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schutzstecker zu schaffen, der bei geringer Dicke sowohl einen Wärme- als auch einen Strom- und Überspannungsschutz aufweist und insbesondere ohne störende Induktivität einer Wärmespule ausgebildet ist. Hierzu ist in einem Gehäuse (1) ein Schutzhybrid (4) aus einem Keramiksubstrat (10) mit in Dickschichttechnik aufgebrachten Leiterbahnen (11, 11'; 12, 12') und aus einem das Keramiksubstrat (10) aufnehmenden Erdblech (9) gelagert, wobei das Erdblech (9) Blechlappen (15) zur Halterung von Überspannungsableitern (17) auf den Leiterbahnen (11, 12) und einen weiteren, mehrschenkligen, federnden Blechlappen (16) aufweist, dessen einer Schenkel (18) eine Schmelzpille (19) auf dem Keramiksubstrat (10) klemmend hält und dessen andere Schenkel (21) mit ihren freien Enden im Abstand zu den Leiterbahnen (11, 12) zu deren Kontaktierung beim Schmelzen der Lotpille (19) angeordnet sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schutzstecker für Schalt- oder Trennleisten der Fernmeldetechnik gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein solcher Schutzstecker ist aus der Fig. 9 des "Technical Practices Bulletin" der Cook Electric aus September 1980 bekannt. Der dort dargestellte Schutzstecker weist ein mit einem Gehäuse verrastbares Basisteil auf, das vier Steckerstifte als Leiterkontakt-Steckelemente trägt. Diese sind paarweise durch je eine auf dem Basisteil angeordnete galvanische Verbindung überbrückt. Mit zwei, zwischen einem Erdungselement mit Kontaktstift und zwei Aufnahmekappen angeordneten Druckfedern sind zwei Schmelzpillen und zwei Überspannungsableiter zwischen dem Erdungselement und den galvanischen Verbindungen zwischen je zwei Leiterkontakt-Steckelementen federnd eingespannt. Durch die bei einem dauerhaften Zünden der Überspannungsableiter entstehende Wärme schmelzen die Schmelzpillen, und jede Aufnahmekappe wird unter Wirkung der Druckfedern gegen die zugeordnete galvanische Verbindung gedrückt, so daß diese unmittelbar mit dem Erdungselement verbunden werden. Außerdem ist dort in jeder galvanischen Verbindung eine dem Überstromschutz dienende Wärmespule eingeschaltet, deren Wärmeentwicklung ebenfalls auf die Schmelzpillen wirkt. Die Ausbildung mit Druckfedern und Aufnahmekappen einerseits und die Ausbildung mit Druckfedern und Wärmespulen andererseits erfordert ein großes Bauvolumen insbesondere eine große Dicke des Schutzsteckers, so daß die bekannten Schutzstecker nicht auf Schalt- oder Trennleisten mit relativ engstehenden Anschlußkontakten aufsteckbar sind. Außerdem wirkt bei dem Schutzstecker die Induktivität der Wärmespulen störend auf die Signalübertragung, insbesondere bei hochfrequenten Anlagen.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, einen Schutzstecker der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der bei geringer Dicke seines Gehäuses ohne störende Induktivität von Wärmespulen ausgebildet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Der erfindungsgemäße Schutzstecker mit einer Schutzeinrichtung aus einem Keramikplättchen und einem dieses aufnehmenden Erdungsblech hat eine geringe Dicke. Der Überstromschutz arbeitet nur mit ohmschen Widerständen, d. h. ohne störende Induktivität. Die Überspannungsableiter sind derart angeordnet, daß durch die bei einem dauerhaften Zünden entstehende Wärme die isolierende Schmelzpille schmilzt und der federnde Schaltbügel des Erdungsbleches die Leiterbahnen auf das Erdungselement schaltet (Fail-Safe- Verhalten). Ebenso schmilzt die isolierende Schmelzpille, wenn sich durch Überströme eine Widerstandsschicht erwärmt. Auch in diesem Falle werden die Leiterbahnen durch den federnden Schaltbügel des Erdungsbereiches auf das Erdungselement geschaltet (Hear-Coil-Funktion).

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Insbesondere wird auf das innerhalb des Gehäuses angeordnete Signalblech hingewiesen, das im Sichtfenster anzeigt, ob der Schutzstecker auf Erdungskontakt geschaltet oder voll funktionstüchtig ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles eines Schutzsteckers für Schalt- oder Trennleisten der Fernmeldetechnik näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 unter 90° zueinander stehende Längsschnitte durch den Schutzstecker,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Stirnseite des Schutzsteckers,

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine im Innern des Schutzsteckers angeordnete Schutzeinrichtung,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch die Schutzeinrichtung,

Fig. 6 einen Querschnitt durch die Schutzeinrichtung gemäß der Linie VI-VI in Fig. 4,

Fig. 7 eine Draufsicht auf ein Keramikplättchen der Schutzeinrichtung mit aufgebrachten Leiter- und Widerstandsbahnen und

Fig. 8 einen Querschnitt durch das Keramikplättchen.

Der Schutzstecker für Schalt- und Trennleisten der Fernmeldetechnik besteht aus einem Gehäuse 1 aus zwei Gehäusehalbschalen 2, 3, die miteinander verrastbar sind und im Innenraum des Gehäuses 1 eine Schutzeinrichtung 4 einschließen. Der Schutzstecker ist mit zwei Paaren von Leiterkontakt-Steckelementen 5, 6 und mit einem Erdungskontakt-Steckelement 7 versehen und in eine Schalt- oder Trennleiste 8 einsteckbar (Fig. 1).

Die zwei Paare von Leiterkontakt-Steckelementen 5, 6 und das Erdungskontakt-Steckelement 7 sind mit den einzelnen Bauelementen der Schutzeinrichtung 4 elektrisch leitend verbunden, wie es später noch beschrieben wird.

Die in den beiden aus Kunststoff gebildeten Gehäusehalbschalen 2, 3 des Gehäuses 1 aufgenommene Schutzeinrichtung 4 besteht aus einem Erdungsblech 9, das mit dem Erdungskontakt-Steckelement 7 leitend verbunden ist, und aus einem vom Erdungsblech 9 getragenen Keramikplättchen 10 mit in Dickchichttechnik aufgebrachten Leiterbahnen 11, 11&min;; 12, 12&min;, die mit in gleicher Weise aufgebrachten Widerstandschichten 13, 14 miteinander leitend verbunden sind.

Das Erdungsblech 9 erstreckt sich gemäß Fig. 5 unterhalb des rechteckförmigen Keramikplättchens 10 und weist zwei Bügel 15 auf, die zur Bildung von U-förmigen Klammern quer zu den Längsseiten des Erdungsbleches 9 abgewinkelt sind, und ferner einen weiteren, mehrschenkligen und federnden Schaltbügel 16, der oberhalb der einen Schmalseite des Erdungsbleches 9 zweifach abgewinkelt ist. Der Bügel 15 und der Schaltbügel 16 erstrecken sich somit oberhalb des Keramikplättchens 10 mit den auf dessen Oberseite aufgebrachten Leiterbahnen 11, 11&min;; 12, 12&min; und den Widerstandsschichten 13, 14.

Die klammerartig und U-förmig abgewinkelten Bügel 15 spannen jeweils federnd einen Überspannungsableiter 17 zwischen einer Leiterbahn 11, 12 und dem Erdungsblech 9 ein, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Der mehrschenklige, federnde Schaltbügel 16 stützt sich mit einem Stützschenkel 18 auf einer Schmelzpille 19 ab, die zwischen den beiden Widerstandsschichten 13, 14 in einer Aufnahmeöffnung 20 des Keramikplättchens 10 eingesetzt ist. Die beiden Schaltschenkel 21 des federnden Schaltbügels 16 werden mit ihren freien Enden in einem bestimmten Abstand zu den Leiterbahnen 11, 12 gehalten, wie es in Fig. 5 dargestellt ist.

Auf die beiden Leiterbahnen 11&min;, 12&min; sind Schutzelemente 22 in Form von Dioden, Varistoren oder dergleichen aufgelötet, die von weiteren Bügeln 23 des Erdungsbleches 9 kontaktiert sind. Diese Bügel 23 sind ähnlich wie die Bügel 15 über die Längsseiten der Basisplatte des Erdungsbleches 9 doppelt abgewinkelt und insbesondere unabhängig von dem mehrschenkligen, federnden Schaltbügel 16 angeordnet (Fig. 4, 5).

Die derart ausgebildete Schutzeinrichtung 4 ist gemäß Fig. 1 in die eine Gehäusehalbschale 2 eingesetzt, welche beim Schließen des Gehäuses 1 mittels Rasthaken 24 und Rastnuten 24&min; mit der anderen Gehäusehalbschale 3 verbunden ist. Aus dem Kunststoffmaterial der Gehäusehalbschale 2 ausgeformte Haltestege 25, 25&min; fixieren die Schutzeinrichtung 4. Die Leiterbahnen 11, 11&min;; 12, 12&min; sind über Anschlußdrähte 26 bis 29 mit den Leiterkontakt-Steckelementen 5, 5&min;; 6, 6&min; auf beiden Seiten eines 4-Pol-Steckereinsatzes 30 verbunden, der mittels eines angeformten Einsatzteiles 31 in den Gehäusehalbschalen 2, 3 fixiert ist. Somit können die Leiterkontakt-Steckelemente 5, 5&min;; 6, 6&min; der Schutzeinrichtung 4 die Punkte a, a&min;; b, b&min; der Schalt- oder Trennleiste 8 kontaktieren. Zusätzlich kontaktiert das Erdungskontakt-Steckelement 7 die Sammelerde 22 der Schalt- oder Trennleiste 8.

Zwischen der Innenwandung der Gehäusehalbschale 3 und der Oberseite des federnden Schaltbügels 16 der Schutzeinrichtung 4 ist gemäß Fig. 2 ein federndes Signalblech 33, das auch aus Kunststoff ausgebildet sein kann, mittels eines federnden Schenkels 34 eingespannt.

Das Signalblech 33 weist einen abgewinkelten, kurzen Schenkel 35 auf, der in einem Sichtfenster 36 angeordnet ist, das in der der Steckseite abgewandten Stirnseite (Fig. 3) des Gehäuses 1 ausgebildet ist.

Solange die Schmelzpille 19 (Fig. 5) der Schutzeinrichtung 4 physisch konsistent ist, drückt der federnde Schaltbügel 16 des Erdungsbleches 9 über den federnden Schenkel 34 auf das Signalblech 33, das somit die in Fig. 2 dargestellte Position einnimmt und am Sichtfenster 36 anzeigt, daß der Schutzstecker funktionstüchtig ist, daß heißt, daß die Schmelzpille 19 nicht weggeschmolzen ist. Nach dem Wegschmelzen der Schmelzpille 19 wird der federnde Schaltbügel 16 der Schutzeinrichtung 4 gegen das Keramikplättchen 10 gedrückt, wobei die freien Enden der beiden Schaltschenkel 21 die Leiterbahnen 11, 12 kontaktieren. Damit werden die Leiterbahnen 11, 11&min;; 12, 12&min; über die Leiterkontakte 5, 5&min; bzw. 6, 6&min; auf Erde geschaltet und der Schenkel 35 des Signalbleches 33 kommt aus der Ebene des Sichtfensters 36 heraus, wodurch angezeigt wird, daß der Schutzstecker auf Erde geschaltet ist.

Die beiden Gehäusehalbschalen 2, 3 beinhalten neben den Haltestegen 25, 25&min; für die Schutzeinrichtung 4 und dem Sichtfenster 36 für das Signalblech 33 in der der Steckseite abgewandten Stirnseite des Gehäuses 1 weitere Öffnungen 37 zum Einsetzen von nicht dargestellten Prüfspitzen für die Adern. Gleichzeitig dienen die Öffnungen 37 zum Ansetzen eines Ziehwerkzeuges, um den Schutzstecker von einer Schalt- oder Trennleiste 8 abziehen zu können.

Die beiden nebeneinanderliegenden Leiterbahnen 11, 11&min;; 12, 12&min; des Keramikplättchens 10 sind durch je eine in Dickschichttechnik aufgebrachte Widerstandsschicht 13, 14unterbrochen. Vor den Widerstandsschichten 13, 14 liegen die Anschlußmöglichkeiten für die a&min;- und b&min;-Adern an den Leiterbahnen 11, 12 mittels der Verbindungsdrähte 26, 27. Hinter den beiden Widerstandsschichten 13, 14 liegen die Anschlußmöglichkeiten für die a&min;- und b&min;-Adern an den Leiterbahnen 11&min;, 12&min; über die Anschlußdrähte 28, 29. Vor den Widerstandsschichten 13, 14 befinden sich die flächigen Leiterbahnen 11, 12 zur Kontaktierung der Überspannungsableiter 17. Hinter den Widerstandsschichten 13, 14 befinden sich die flächigen Leiterbahnen 11&min;, 12&min; zur Kontaktierung der Schutzelemente 22 in Form von Dioden oder Varistoren. Zwischen den beiden Widerstandsschichten 13, 14 liegt die isolierende Schmelzpille 19, auf welcher der federnde Stützschenkel 18 des federnden Schaltbügels 16 des Erdungsbleches 9 aufliegt und beim Schmelzen der Schmelzpille 19 einen Federweg ermöglicht. Das einstückige Erdungsblech 9 verfügt mittels der Schaltschenkel 21 des federnden Schaltbügels 16 über Kontaktfedern zur Erdkontaktierung der beiden Überspannungsableiter 17 und der beiden Schutzelemente 22 in Form von Dioden oder Varistoren sowie über eine Kontaktierungsmöglichkeit zur Sammelerde 32 über das am Erdungsblech 9 angesetzte Erdungskontakt-Steckelement 7. Die Überspannungsableiter 17 sind so angeordnet, daß durch die Wärme, die bei einem dauerhaften Zünden der Überspannungsableiter 17 entsteht, die isolierende Schmelzpille 19 schmilzt und die federnden Schaltschenkel 21 des federnden Schaltbügels 16 des Erdungsbleches 9 beide Adern, d. h. beide Leiterkontakte 5, 5&min;; 6, 6&min; auf Erde schaltet (Fail-Safe-Verhalten). Ebenso schmilzt die Schmelzpille 19, wenn eine Widerstandsschicht 13, 14 sich durch Überströme erwärmt. Auch dann werden beide Adern über den federnden Schaltbügel 16 des Erdungsbleches 9 auf Erde geschaltet (Funktion einer Heat-Coil). Die Widerstandsschichten 13, 14 liegen jeweils zwischen den Überspannungsableitern 17 und den Schutzelementen 22 in Form der Dioden oder Varistoren. Dadurch wird eine elektrische Entkopplung zwischen den Überspannungsableitern 17 und den Schutzelementen 22 erreicht, die ein Zünden der Überspannungsableiter 17 ermöglichen. Bei implsartigen Beeinflussungen mit steilem Spannungsanstieg übernehmen dann die Schutzelemente 22 das Ableiten der Spannungsspitzen gegen die Erde, bevor die Überspannungsableiter in Funktion treten.

Aufgrund der relativ geringen Dicke der Schutzeinrichtung 4 kann das Gehäuse 1 des Schutzsteckers mit relativ geringer Dicke D (Fig. 3) ausgebildet werden, so daß der Schutzstecker auf Schalt-oder Trennleisten 8 mit relativ engstehenden Anschlußkontakten aufsteckbar ist.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse

2, 3 Gehäusehalbschale

4 Schutzeinrichtung

5, 6 Leiterkontakt-Steckelement

7 Erdungskontakt-Steckelement

7&min; Gabelkontaktstück

8 Schalt- oder Trennleiste

9 Erdungsblech

10 Keramikplättchen

11, 11&min; Leiterbahn

12, 12&min; Leiterbahn

13, 14 Widerstandsschicht

15 Bügel

16 Schaltbügel

17 Überspannungsableiter

18 Stützschenkel

19 Schmelzpille

20 Aufnahmeöffnung

21 Schaltschenkel

22 Schutzelement

23 Bügel

24 Rasthaken

24&min; Rastnut

25, 25&min; Haltesteg

26-29 Anschlußdraht

30 Vier-Pol-Steckerelement

31 Einsatzteil

32 Sammelerde

33 Signalblech

34, 35 Schenkel

36 Sichtfenster

37 Einstecköffnung


Anspruch[de]
  1. 1. Schutzstecker für Schalt- oder Trennleisten der Fernmeldetechnik mit
    1. a) einem Gehäuse (1), an dessen einer Stirnseite vier Leiterkontakt-Steckelemente (5, 5&min;; 6, 6&min;) und ein Erdungskontakt-Steckelement (7) angeordnet sind,
    2. b) einer galvanischen, eine eingeschaltete Impedanz aufweisenden Verbindung innerhalb des Gehäuses (1) zwischen jeweils zwei der Leiterkontakt-Steckelemente (5, 5&min;; 6, 6&min;),
    3. c) einem mit dem Erdungskontakt-Steckelement (7) galvanisch verbundenen Erdungselement innerhalb des Gehäuses (1),
    4. d) einem zwischen jeder galvanischen Verbindung und dem Erdungselement angeordneten Überspannungsableiter (17) und
    5. e) einer unter Federkraft stehenden Kurzschlußeinrichtung, die so mit einem Schmelzpillen-Wärmeschutz zusammenarbeitet, daß bei deren Schmelzen unter der Wärme der Überspannungsableiter (17) das Erdungselement durch die Kurzschlußeinrichtung auf die galvanischen Verbindungen der Leiterkontakt-Steckelemente geschaltet wird,
  2. gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    1. f) das Erdungselement weist ein Erdungsblech (9) auf, auf dem ein Keramikplättchen (10) angeordnet ist,
    2. g) auf der dem Erdungsblech (9) abgewandten Seite des Keramikplättchens (10) sind in Dickschichttechnik vier Leiterbahnen (11, 11&min;; 12, 12&min;) aufgebracht, die paarweise über je eine, eine der Impedanzen bildende Widerstandsschicht (13, 14) verbunden sind und die galvanischen Verbindungen bilden,
    3. h) zwischen den beiden Widerstandsschichten (13, 14) ist im Keramikplättchen (10) eine Aufnahmeöffnung (20) für die isoliert angeordnete Schmelzpille (19) des Schmelzpillen- Wärmeschutzes vorgesehen,
    4. i) am Erdungsblech (9) sind zwei federnde Bügel (15) angeformt, von denen je einer eine der Leiterbahnen (11, 12) übergreift und einen der Überspannungsableiter (17) kontaktierend und haltend gegen die Leiterbahn (11, 12) drückt,
    5. k) am Erdungsblech (9) ist ein als Kurzschlußeinrichtung dienender federnder Schaltbügel (16) angeformt, der in einen Stützschenkel (18) und zwei Schaltschenkel (21) aufgeteilt ist, und
    6. l) die beiden Schaltschenkel (21) werden durch Abstützen der Stützschenkel (18) auf der Schmelzpille (19) im Abstand zu je einer der Leitebahnen (11, 12; 11&min;, 12&min;) gehalten.
  3. 2. Schutzstecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Leiterbahnen (11&min;, 12&min;) auf der einen Seite der Widerstandsschichten (13, 14) weitere Schutzelemente (22) in Form von Dioden, Varistoren oder dergleichen aufgesetzt und von weiteren Blechbügeln (23) des Erdungsbleches (9) kontaktiert und gehalten sind.
  4. 3. Schutzstecker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) zwischen dem federnden Schaltbügel (16) und der diesem gegenüberliegenden Innenwandung des Gehäuses (1) ein federndes Signalblech (33) eingespannt und in der Stirnseite des Gehäuses (1) ein Sichtfenster (36) zur Anzeige der Lage des Signalbleches (33) angeordnet sind.
  5. 4. Schutzstecker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdungskontakt-Steckelement (7) als ein innerhalb des Gehäuses (1) angeordnetes Gabelkontaktstück (7&min;) ausgebildet ist, das in eine Sammelschiene (32) einer in die Schalt- oder Trennleiste eingesetzten Erdschiene (32&min;) eingreift.
  6. 5. Schutzstecker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der der Steckseite abgewandten Stirnseite des Gehäuses (1) Öffnungen (37) vorgesehen sind, durch die Prüfspitzen auf die Leiterbahnen (11&min;, 12&min;) aufsetzbar sind.






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