МОДУЛЬ ДЛЯ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ДЛЯ МОДУЛЬНОГО ШТЕКЕРНОГО СОЕДИНИТЕЛЯ
OVERVOLTAGE PROTECTION MODULE FOR MODULAR PLUG CONNECTOR

Настоящее изобретение касается штекерного модуля для модульного штекерного соединителя.
Модульные штекерные соединители находят применение в самых различных случаях технического применения. В основе модульных штекерных соединителей лежит технический принцип передачи нескольких различных сигналов, соответственно, потоков, например, электрических токов и/или потоков текучей среды и/или света и/или потоков данных через несколько штекерных модулей и ответных штекерных модулей, которые в соединенном состоянии штекера и ответного штекера модульного штекерного соединителя соединены друг с другом. Каждый штекерный модуль и ответный штекерный модуль образуют пару штекерных модулей, через которую может передаваться определенный желаемый сигнал, например, электрический сигнал и/или желаемый ток или желаемый поток текучей среды или желаемый свет, соответственно, желаемый световой поток, который, например, представляет собой световой поток для оптоэлектронной передачи данных и/или какой-либо поток данных.
По этому модульному принципу с помощью производимого простым и практичным образом соединительного перехода может реализовываться передача этих различных сигналов и/или токов. Один из характерных случаев применения модульного штекерного соединителя относится к обеспечению установки различными сигналами, а также по меньшей мере одним, в частности электрическим энергоснабжением, различными напряжениями и/или токами различной силы, а также сигналами, напр., удаленного от установки управления установки.
Один из примеров модульного штекерного соединителя известен из EP 1 353 412 A2. Модульные штекерные соединители, соответственно, модульные системы штекерных соединителей раскрывались также в многочисленных других печатных изданиях и публикациях, показывались на выставках-ярмарках и применяются, в частности в промышленной области. Например, они описываются в DE 10 2013 106 279 A1, DE 10 2012 110 907 A1, DE 10 2012 107 270 A1, DE 20 2013 103 611 U1, EP 2 510 590 A1, EP 2 510 589 A1, DE 20 2011 050 643 U1, EP 0 860 906 A2, DE 296 01 998 U1, EP 1 353 412 A2.
Другие модульные штекерные соединители, соответственно, штекерные модули известны из DE 10 2013 102 023 A1 и WO 2011/100942 A1.
Из WO 2015/085995 A1 известна удерживающая рамка для штекерного соединителя, обладающая хорошей термостойкостью и высокой устойчивостью к механическим повреждениям, которая при монтаже в металлический корпус штекерного соединителя обеспечивает возможность защитного заземления, но одновременно также возможность удобного обслуживания, в частности при смене отдельных модулей. Для этого предлагается изготавливать удерживающую рамку по меньшей мере частично из упруго пружинящего металлического листа. Для этого удерживающая рамка может иметь основной участок и деформирующийся участок, которые состоят из различных материалов. Основной участок служит для фиксации помещенного модуля в одной плоскости. Деформирующийся участок может принимать состояние ввода и состояние удерживания, при этом состояние ввода допускает ввод в удерживающую рамку по меньшей мере одного модуля в направлении поперек указанной плоскости, при этом помещенный модуль зафиксирован в состоянии удерживания.
DE 10 2014 213 728 A1 раскрывает систему рядных клемм, имеющую защиту от перенапряжений для нескольких, по существу однотипных, расположенных рядом друг с другом рядных клемм, которые установлены на монтажной шине (шляпообразного сечения).
Однако, на практике оказалось, что для дооснащения электрических приборов одним или несколькими модулями максимальной защиты не всегда имеется в распоряжении комплектный распределительный шкаф, имеющий шину шляпообразного сечения, на которой может устанавливаться соответствующий модуль защиты от перенапряжений и таким образом интегрироваться в распределительный шкаф. Тем не менее, часто существует потребность в дополнительном оснащении соответствующей защитой от перенапряжений электрического прибора, подключенного или подключаемого к источнику и/или приемнику сигнала, к сети и/или электроснабжению. Также на практике оказалось целесообразным предусматривать для разных электрических приборов также соответствующие, различным образом параметрированные схемы максимальной защиты.
Задача изобретения заключается в том, чтобы учесть вышеназванные недостатки и снабдить электрический прибор отдельной защитой от перенапряжений при наименьших возможных издержках монтажа, кабельной проводки и площади.
Эта задача решается с помощью штекерного модуля для модульного штекерного соединителя с признаками независимого п.1 формулы изобретения.
Предлагаемый изобретением штекерный модуль для модульного штекерного соединителя отличается тем, что этот штекерный модуль имеет защиту от электрических перенапряжений.
Посредством штекерного модуля, имеющего модуль защиты от перенапряжений, функциональность модуля защиты от перенапряжений может предпочтительно перемещаться на модульный штекерный соединитель, который имеет по меньшей мере один такой штекерный модуль. Таким образом могут также предпочтительно заметно уменьшаться издержки последующего оснащения электрического прибора таким модульным штекерным соединителем. Особенно предпочтительно, чтобы таким образом отдельные электрические приборы отдельно друг от друга могли дооснащаться каждый собственной, пригодной специально для каждого отдельного прибора защитой от перенапряжений, которая расположена, в частности, в соответствующем навесном корпусе. Эта пригодность может касаться, например, времени реакции и/или порогового напряжения, при котором срабатывает защита от перенапряжений.
То есть при этом, с одной стороны, изобретение может быть предпочтительно направлено против того, чтобы дополнительно встраивать обычную известную защиту от перенапряжений в защищаемый электрический прибор, что означало бы вмешательство в соответствующий прибор при соответствующих трудностях, таких как, например, недостаток площади, при необходимости повторные сертификации и пр.
Кроме того, благодаря этому изобретению также больше нет необходимости, чтобы защита от перенапряжений монтировалась, например, на планках, соответственно, шинах шляпообразного сечения в распределительном шкафу, где она занимает особенно ценное в распределительном шкафу конструктивное и предназначенное для кабельной проводки пространство, которое могло бы также использоваться для других компонентов.
Кроме того, изобретением могут также исключаться случаи путаницы при комплектации отдельных электрических приборов установки несколькими, при необходимости различными модулями защиты от перенапряжений, потому что после того, как подходящая защита от перенапряжений один раз была интегрирована в навесной корпус данного электрического прибора и соединена с ним кабельной проводкой, она может считаться постоянно соединенной с ним. Это облегчает интуитивное согласование при встраивании и предохраняет соответствующий прибор от применения менее пригодной в данном случае защиты от перенапряжений.
Альтернативно, в случае если желательно гибкое согласование, предлагаемый изобретением модуль защиты от перенапряжений может также интегрироваться в соответствующий ответный штекер, который может соответственно обозначаться и согласовывается для этой цели. Этот вариант пригоден, например, для модулей защиты от перенапряжений, которые специфицированы для определенных приборов, функций и/или положений в сети.
Также изобретение, как и прежде, если желательно, позволяет расположить модуль защиты от перенапряжений на стороне распределительного шкафа, а именно, в соответствующем навесном корпусе распределительного шкафа или соединенном с ним или предусмотренном для соединения корпусе ответного штекера, причем, тем не менее, сохраняется то преимущество, что в распределительном шкафу экономится ценная площадь на шине шляпообразного сечения и в пространстве для кабельной проводки, и защита от перенапряжений может переставляться также снаружи путем простой перестановки ответного штекера лишь небольших затратах ручного труда. При этом особенно предпочтительно, что предлагаемый изобретением штекерный модуль, который представляет собой модуль защиты от перенапряжений, как служит для особенно большой экономии площади, так и обладает возможностью особенно гибкого применения.
Предпочтительно защищаемые с помощью изобретения электрические приборы, эксплуатирующиеся, например, в какой-либо окружающей среде, особенно опасной в отношении перенапряжений напр., вследствие попадания молнии и/или процессов включения и/или вследствие какой-либо так называемой «грязной сети» и/или, в частности, вследствие соответствующей, заданной ситуации заземления, всегда защищаются собственной, параметрированной особенно подходящим образом защитой от перенапряжений отдельно друг от друга и, в частности, соответственно их электронной конструктивной форме и/или их связанному с особенностями заземления расположению в сети.
Защита от перенапряжений принципиально известна специалисту. Как правило, пики напряжения отводятся через предусмотренные для этого схемы защиты от перенапряжений посредством газоотводов и диодов на землю и/или массу данного электрического прибора, т.е. соединяются электропроводящим соединением с контактом заземления и/или массы соответствующего прибора. При этом целесообразным образом конструктивные элементы соединены в схему и параметрированы так, что пики напряжений по меньшей мере не могут повредить электрическое аппаратное обеспечение подключенного электрического прибора.
Предлагаемый изобретением штекер для модульного штекерного соединителя имеет несколько штекерных модулей, из которых по меньшей мере один выполнен в виде предлагаемого изобретением модуля защиты от перенапряжений. Например, как уже указывалось выше, на соответствующем приборе может реализовываться модульный штекерный соединитель, имеющий навесной корпус и ответный штекер, с помощью которого могут заметно уменьшаться издержки встраивания модуля защиты от перенапряжений, а также соответствующие издержки кабельной проводки, а также может экономиться площадь, в частности конструктивное пространство и/или пространство для кабельной проводки, например, в распределительных шкафах, соответственно, шкафах управления или в соответствующем электрическом приборе.
В одном из практических вариантов осуществления штекер имеет по меньшей мере одну удерживающую рамку, в которой помещены, соответственно, удерживаются штекерные модули. Но удерживающая рамка может также монтироваться, соответственно, устанавливаться, соответственно, крепиться на какой-либо поверхности, напр., на поверхности электрического прибора, для установки штекера модульного штекерного соединителя вместе со штекерными модулями на этой поверхности. Предпочтительно штекерные модули помещены в удерживающую рамку с возможностью разъединения и, в частности, помещены постоянно и с возможностью разъединения.
Особенно предпочтительно штекерные модули помещены в удерживающую рамку с геометрическим замыканием и/или с силовым замыканием. Помещение с геометрическим замыканием может, в частности, реализовываться с помощью нескольких предусмотренных на каждом штекерном модуле стопорных штырей, которые помещены каждый в стопорных окошках, предусмотренных на боковых частях удерживающей рамки.
В одном из особенно практичных вариантов осуществления удерживающая рамка может помещаться и монтироваться в корпусе штекерного соединителя, в частности навесном корпусе. Корпус штекерного соединителя, в частности навесной корпус, может быть установлен на поверхности, например, распределительного шкафа, соответственно, шкафа установки или же особенно предпочтительно на поверхности защищаемого электрического прибора.
Особенно предпочтительно удерживающая рамка может помещаться в корпус штекерного соединителя с геометрическим замыканием и/или с силовым замыканием. В частности, при помещении с геометрическим замыканием и с силовым замыканием удерживающая рамка может помещаться в корпус штекерного соединителя прочно и надежно.
В частности, удерживающая рамка может иметь две шарнирно соединенные друг с другом боковые части. Тогда эти боковые части могут автоматически ориентироваться параллельно при ввертывании удерживающей рамки в корпус штекерного соединителя или на другой поверхности, и при этом фиксировать штекерные модули в их положении. Однако, возможно также, чтобы части удерживающей рамки сводились вместе путем поступательного движения, или чтобы удерживающая рамка, которая имеет в поперечном сечении по существу прямоугольную опорную рамку, например, на присоединенных к ней сбоку щечных частях имела упруго пружинящие пластинки, имеющие стопорные окошки, в которые обычно вводятся штекерные модули в направлении вставления и после этого удерживаются перпендикулярно им в удерживающей рамке, и дополнительно фиксируются в направлении вставления, когда они своими стопорными штырями застопориваются в стопорных окошках. В частности, такая удерживающая рамка может быть изготовлена из электропроводного материала, в частности металла, чтобы, например, обеспечивать возможность необходимого заземления посредством заземляющего винта и/или посредством электрического контакта с корпусом штекерного соединителя. Например, щечные части могут тогда состоять из упруго пружинящего металлического листа. Модуль защиты от перенапряжений может иметь пружину заземления, которая соединяет электропроводящим соединением соединение на массу его схемы защиты от перенапряжений, расположенное, в частности, вместе с этим соединением на массу, на печатной плате, с удерживающей рамкой, будь то непосредственно на ее боковых частях или, возможно, также посредством закрепленных электропроводящим соединением в ней или на ней, в частности приклеенных, приваренных, припаянных, приклепанных, застопоренных и/или привернутых упруго пружинящих щечных частей. В частности, предлагается электрическое контактирование на щечных частях, когда щечные части, которые, в частности, состоят из упруго пружинящего металлического листа, например, отогнуты на 180° и так предпочтительно закреплены изнутри на опорной рамке, причем тогда пригодный метод крепления щечных частей к опорной рамке должен был бы выбираться, исходя из наилучшей возможной электрической проводимости. В частности, для этого предлагается сварка, пайка, клепка, стопорение и/или привертывание упруго пружинящих щечных частей к опорной рамке для обеспечения особенно хорошей электрической проводимости между щечными частями и опорной рамкой.
Предлагаемый изобретением модульный штекерный соединитель имеет предлагаемую изобретением удерживающую рамку, предпочтительно имеющую несколько штекерных модулей, и, в частности, навесной корпус, а также ответный штекер, имеющий несколько ответных штекерных модулей, при этом каждый штекерный модуль штекера и ответный штекерный модуль ответного штекера образуют пару штекерных модулей, при этом штекер и ответный штекер могут принимать соединенное друг с другом состояние, в котором штекерный модуль и ответный штекерный модуль каждой из пар штекерных модулей соединены друг с другом, то есть вставлены и, в частности, например, посредством блокировочной скобы заблокированы друг с другом, но чтобы они могли также принимать отделенное друг от друга состояние, в котором штекерный модуль и ответный штекерный модуль каждой из пар штекерных модулей отсоединены друг от друга, при этом у предлагаемой изобретением пары штекерных модулей, соответственно, пар штекерных модулей, имеющих предлагаемый изобретением штекерный модуль, в соединенном состоянии штекера и ответного штекера по меньшей мере одна пара штекерных модулей содержит по меньшей мере один модуль защиты от перенапряжений.
Пример осуществления изобретения изображен на чертежах и поясняется подробнее далее. Показано:
фиг.1a, b: штекерный модуль и ответный штекерный модуль;
фиг.2a-e: штекерный модуль в покомпонентном изображении и в скомпонованном состоянии;
фиг.3: вставленный в удерживающую рамку штекерный модуль, имеющий шпружину заземления;
фиг.4: пружина заземления на отдельном изображении;
фиг.5a, b: штекерный модуль и ответный штекерный модуль, которые вставлены соответственно в удерживающую рамку, на виде сбоку;
фиг.6a, b: навесной корпус и корпус ответного штекера, имеющий встроенную в него удерживающую рамку, на виде наискосок;
фиг.7: штекерный соединитель, имеющий навесной корпус и вставленный и заблокированный с ним корпус ответного штекера, на виде сбоку.
Фигуры содержат частично упрощенные, схематичные изображения. Отчасти для одинаковых, но в данном случае не идентичных элементов применяются идентичные ссылочные обозначения. Разные виды одинаковых элементов могут иметь различный масштаб.
На фиг.1a показан штекерный модуль 1, а на фиг.1b показан вставляемый в него ответный штекерный модуль 2. Штекерный модуль 1 имеет схему защиты от перенапряжений, так что штекерный модуль 1 представляет собой модуль защиты от перенапряжений. Эта схема перенапряжений на этом изображении скрыта корпусом модуля. Корпус модуля состоит из электроизолирующего материала, например, пластмассы, и из первой части 11 корпуса и состыкованной с ней второй части 13 корпуса. Вторая часть 13 корпуса имеет два, для ее собственной поляризации разного размера стопорных штыря 132, 133, которые сформированы на двух противоположных узких боковых частях второй части 13 корпуса, и из которых на этом изображении видна только первая 132. Кроме того, на первой части 11 корпуса запрессованы штифтовые контакты 111 и формируют таким образом штекерную лицевую часть штекерного модуля 1. В одном из альтернативных, не изображенных на чертеже вариантов осуществления штекерный модуль 1 имеет гнездовые контакты.
Изображенный на фиг.1b ответный штекерный модуль 2 имеет соответствующую штекерную лицевую часть, имеющую гнездовые контакты 211. В вышеназванном, не изображенном на чертеже альтернативном варианте осуществления ответный штекерный модуль имеет штекерные контакты. На корпусе ответного штекерного модуля 2 тоже сформированы два таких стопорных штыря 232, 233.
Также обе штекерные лицевые части имеют не обозначенные подробно, находящиеся на штекере средства поляризации в виде поляризационных перемычек и выемок/щелей.
На фиг.2 показан штекерный модуль 1 в покомпонентном изображении. На фиг.1a показана первая половина корпуса и штифтовые контакты 111 с ее стороны подключения. На фиг.2b очень хорошо видна прямоугольная печатная плата 12, имеющая схему защиты от перенапряжений, состоящую из диодов 122 и газоотводов 123. Для подключения к стороне подключения штифтовых контактов 111 печатная плата 12 имеет на одной из своих узких сторон соответствующие контактные столбики 121, которые соединены электропроводящим соединением через проводящие полоски с защитной схемой. Противоположно друг другу на ее продольных сторонах к каждому соединению на массу печатной платы 4 припаяны две пружины 4 заземления, которые на фиг.4 изображены также в виде отдельного конструктивного элемента.
На фиг.2c печатная плата 12 припаяна своими контактными столбикам 121 к штифтовым контактам 111. На ее противоположной узкой стороне печатная плата 12 имеет элемент 124 для подключения кабеля, подключения которого через другие проводящие полоски электропроводящим соединением соединены со схемой защиты от перенапряжений, а именно, подключением диодов 122.
На фи.2d показана вторая часть 13 корпуса, причем из этого вида виден второй 133 из двух стопорных штырей 132, 133. Со стороны подключения кабеля вторая часть 13 корпуса имеет окошко 134 для подключения. На своем противоположном отверстии, которое предусмотрено для вставления печатной платы 12 во вторую часть 13 корпуса, или, говоря другими словами, для насаживания второй части 13 корпуса на печатную плату 12, вторая часть 13 корпуса имеет с обеих сторон на двух противоположных боковых частях по одному щелевому отверстию 131, а также не обозначенному подробно стопорному механизму для ее крепления к первой части 11 корпуса. Во вставленном друг в друга, т.е. смонтированном состоянии, которое изображено на фиг.2e, по меньшей мере в концевой области щелевого отверстия 131 остается отверстие-окошко. Полученное таким образом отверстие-окошко позволяет также в смонтированном состоянии частям контактной пружины 4 выдаваться для контактирования с массой.
На фиг.3 показано контактирование с массой при помещении штекерного модуля 1, имеющего металлическую удерживающую рамку 3. Стопорные штыри 132, 133 штекерного модуля 1 помещены в стопорные окошки 33 удерживающей рамки 3, благодаря чему штекерный модуль зафиксирован в удерживающей рамке 3.
Внутри удерживающей рамки 3 штриховой линией обозначена контактная пружина 4 штекерного модуля с ее двумя лапками 41 пружины, причем эта контактная пружина 4 своими лапками 41 пружины электрически контактирует с удерживающей рамкой 3. Это позволяет отводить электрическое перенапряжение с помощью схемы защиты от перенапряжений через удерживающую рамку 3 и вместе с тем, в данном случае, также на изображенный на фиг.7 корпус 5 штекерного соединителя.
На фиг.4 показана контактная пружина 4. Речь идет о гнутой в штампе детали из упруго пружинящего металлического листа, которая в несогнутом состоянии имеет по существу прямоугольную форму. Из нее в отдельной области параллельно трем наружным сторонам с трех сторон выштамповано окошко 42, так что на этих трех сторонах получена трехсторонняя прямоугольная рамка 43, а на четвертой стороне упруго пружинящая пластинка. При разделении этой пластинки на две половины возникают две параллельные, незакрепленные каждая с трех сторон лапки 41 пружины, которые в своем основании выгнуты из плоскости окошка в первом направлении, а к своим концам в противоположном направлении снова слегка сгибаются к рамке 43 контактной пружины.
Вторая отдельная область имеет две параллельные, проходящие в направлении окошка 42 щели, которыми, прежде всего, образованы три параллельные пластинки. Тогда две наружные пластинки на первой гибочной кромке загибаются под прямым углом и противоположно первому направлению, вследствие чего получены отогнутые под прямым углом крепежные ножки 44. Внутренняя пластинка на второй гибочной кромке загнута в том же самом направлении, вследствие чего на другом расстоянии от окошка 42 получен прямоугольный лепесток 45 для припайки, при этом первая гибочная кромка удалена от окошка 42 примерно на толщину печатной платы 12 дальше, чем вторая гибочная кромка. При этом контактная пружина может из бокового направления прижиматься к печатной плате с одной стороны своими крепежными ножками, напр., «под» печатной платой, а с другой стороны своим лепестком 45 для припайки, напр., «над» печатной платой, за счет чего уже обеспечено удерживание. Тогда лепесток 45 для припайки может припаиваться к соответствующему контакту на массу печатной платы 12 для контактирования с массой контактной пружины 4, вследствие чего дополнительно усиливается крепление контактной пружины 4 к печатной плате 12.
На фиг.5 показаны две идентичные удерживающие рамки 3, 3' на виде сбоку. Первая удерживающая рамка 3 оснащена штекерным модулем 1. Вторая удерживающая рамка 3' оснащена ответным штекерным модулем 2. Эти две удерживающие рамки 3, 3', а также два модуля 1, 2 пригодны соответственно для взаимного вставления друг в друга.
На фиг.6 показан штекер, имеющий навесной корпус 51, и ответный штекер, имеющий корпус 52 ответного штекера. В навесной корпус 51 встроена первая удерживающая рамка 3, имеющая штекерный модуль 1. В корпус 52 ответного штекера встроена вторая удерживающая рамка 3', имеющая ответный штекерный модуль 2. Навесной корпус 51 имеет блокировочную скобу 513. Корпус 52 ответного штекера имеет блокировочные штыри 523, которые предусмотрены для того, чтобы взаимодействовать с блокировочной скобой 513. При этом корпус 52 ответного штекера может вставляться и блокироваться с навесным корпусом 51.
На фиг.7 показан штекерный соединитель, имеющий корпус 5 штекерного соединителя, во вставленном и заблокированном состоянии.
Хотя на фигурах разные аспекты или признаки изобретения показаны в каждом случае в комбинации, для специалиста, если не указано иное, очевидно, что изображенные и рассмотренные комбинации не являются единственно возможными. В частности, соответствующие друг другу единицы или комплексы признаков из различных примеров осуществления могут меняться друг с другом местами.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 Штекерный модуль
11 Первая часть корпуса
111 Штифтовые контакты
12 Печатная плата
121 Контактные столбики
122 Диоды
123 Газоотвод
124 Элемент для подключения кабеля
13 Вторая часть корпуса
131 Щель
132, 133 Стопорные штыри
134 Окошко для подключения
2 Ответный штекерный модуль
211 Гнездовые контакты
232, 233 Стопорные штыри
3, 3' Первая, вторая удерживающая рамка
33 Стопорное окошко
4 Контактная пружина
41 Лапки пружины
42 Окошко
43 Рамка
44 Крепежные ножки
45 Лепесток для припайки
5 Корпус штекерного соединителя
51 Навесной корпус
513 Блокировочная скоба
52 Корпус ответного штекера
523 Блокировочные штыри