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der einer Blitzentladung folgende Folgestrom durch eine Vergrösserung der Länge des Lichtbogens begrenzt wird. In einer Funkenstreckeneinheit wird der Lichtbogen dann unter dem Einfluss eines Magnetfeldes aus seiner ursprünglichen Bahn in eine Lichtbogenkammer bewegt. Das Magnetfeld wird durch eine Spule erzeugt, die mit der Funkenstreckeneinheit und dem Ventilwiderstand des Ventilableiters in Reihe geschaltet ist.
Es ist bei einer ähnlichen Anordnung mit ringförmiger Funkenstrecke auch bekannt, die Magnetspulen gleichachsig mit der Funkemtreckenanordnung vorzusehen.
Die erfindungsgemässe Verbesserung besteht darin, dass die durch die Verlängerung des Lichtbogens erzeugten hohen Lichtbogenspannungen die an die Ventilwiderstände zu stellenden Anforderungen hinsichtlich der Energieaufnahme herabsetzen. Dadurch kann die Grösse und können die Kosten des Ventilableiters herabgesetzt werden. Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Verbesserung der bekannten Ventilableiter zwecks Erzielung einer gesteuerten Verlängerurg des Lichtbogens nach der Bildung desselben.
Insbesondere bezweckt die Erfindung die Verwendung einer Anzahl von relativ kleinen Funkenstrecken, die bei einer vorherbestimmten Spannung gezündet werden, in denen jedoch alle auf diese Weise gebildeten Lichtbögen unter dem Einfluss eines gemeinsamen Magnetfeldes, das durch eine oder mehrere Magnetspulen erzeugt wird, längs längerwerdender Lichtbogenwege gefuhrt werden. Diese Anordnung wird durch die Verwendung von divergierenden Elektroden möglich, die unter einem Winkel von weniger als 180 angeordnet sind und einen beständigen Lichtbogen erzeugen, d. h. einen Lichtbogen, der ohne Nachzündung in einer geschlossenen Lichtbogenkammer gefahr werden kann, wobei jedoch die Energie des Lichtbogens in einem solchen Masse aufgenommen wird, dass hohe Lichtbogenspannungen erzeugt werden.
Ferner wird durch eine neuartige Anordnung eine Zirkulation der Atmosphäre im Inneren der Lichtbogenkammer jeder Funkenstrecke während der Lichtbogenbewegung gestattet, so dass die Stabilität des Lichtbogens weiter gefördert wird.
Erfindungsgemäss besteht die Funkenstreckeneinheit aus mehreren untereinander gleichen Isolierma- terialplatten, die eine solche Form haben, dass sie im zusammengebauten Zustand Lichtbogenkammern bilden, wobei auf entgegengesetzten Seiten jeder Platte Lichtbogenelektroden angeordnet sind. Die Platten und Elektroden können so angeordnet sein, dass die Funkenstrecken einander benachbarter Kammern unter einem Winkel von 120 angeordnet sind, so dass jede vierte Funkenstrecke eine zu der entsprechenden vorhergehenden Funkenstrecke parallele Querachse hat. Die Elektroden bilden einen schraubenlinienartig um die Längsachse der Funkenstreckeneinheit herumführenden Lichtbogenweg.
Diese Funkenstreckeneinheit hat besondere Vorteile, weil durch die Verwendung einer Anzahl von kleinen Lichtbögen, die längs eines schraubenlinienartigen Lichtbogenweges geführt und einem gemeinsamen Magnetfeld unterworfen sind, hohe Lichtbogenspannungen erzeugt und die Geschwindigkeit der Verlängerung des Lichtbogens gesteuert und mit dem Stromfluss in dem Ventilableiter in eine Beziehung gebracht werden kann. Ausserdem sind die Funkenstreckenplatten mechanisch so angeordnet, dass die von den einzelnen Lichtbögen erzeugtenDrücke einander entgegengesetzt sind und eine viel kompaktere Funkenstreckeneinrichtung möglich ist, als es sonst der Fall wäre.
Ferner wird die Herstellung der Funken-
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streckeneinheit durch die Verwendung einer Konstruktion mit mehreren gleichen Platten sehr vereinfacht und beschleunigt.
Die Erfindung bezweckt daher vor allem, für Ventilableiter eine neue verbesserte Funkenstreckeneinheit zu schaffen, in der sehr beträchtliche Lichtbogenspannungen, d. h. wesentlich höhere Lichtbogenspannungen als bisher erzeugt werden können.
Ferner bezweckt die Erfindung eine wesentliche Herabsetzung der in Ventilableitern einer bestimmten Grösse an die Ventilwiderstände zu. stellenden Anforderungen und die Erzeugung des notwendigen Spannungsgefälles in der Funkenstreckeneinheit des Ventilableiters.
Ausserdem bezweckt die Erfindung, die Lichtbogenbewegung in den geschlossenen Funkenstrecken zu erleichtern.
Weiters bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Funkenstreckeneinheit, in der mehrere hintereinandergeschaltete Lichtbögen durch ein Magnetfeld gleichzeitig und mit genau geregelter Geschwindigkeit verlängert werden.
Ferner bezweckt die Erfindung die Herabsetzung der räumlichen Grösse von Funkenstreckeneinheiten in Ventilableitern für Hochspannungszwecke.
Ausserdem bezweckt die Erfindung, die Herstellung und die Montage von Funkenstreckeneinheiten für Ventilableiter zu beschleunigen und eine Kontrolle der elektrischen und mechanischen Grössen derselben während ihres Herstellungsvorgangs zu ermöglichen.
Die Erfindung, sowie weitere Zwecke, Merkmale und Vorteile derselben, wird aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und den Ansprüchen sowie an Hand der beigefügten Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigt Fig. l in einer teilweise geschnittenen Ansicht einen erfindungsgemäss ausgebildeten Ventilablei : : er, Fig. 2 ein Schaltschema des Ventilableiters nach Fig. 1. Fig. 3 zeigt eine Ansicht der Funkenstreckenarordnung des Ventilableiters nach Fig. 1, Fig. 4 eine Draufsicht der Funkenstreckenanordnung nach Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 3 und Fig. 6 eine etwas vergrösserte Ansicht der Funkenstreckeneinheiten und Magnetspulen der Anordnung nach Fig. 3, wobei ein Teil einer Funkenstreckeneinheit im Schnitt dargestellt ist.
Fig. 7 zeigt eine Draufsicht der erfindungsgemässen magnetischen Steuereinheit, Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 7, Fig. 9 eine Draufsicht auf eine Endplatte der Funkenstreckeneinheit, Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie X-X der Fig. 9, Fig. 11 eine Draufsicht auf eine Seite einer erfindungsgemäss ausgebildeten Funkenstreckenplatte, Fig. 12 eine Ansicht der Funkenstreckenplatte der Fig. 11 von rechts gesehen, Fig. 13 einen Schnitt nach der Linie XII-XIi der Fig. 11, Fig. 14 einen Schnitt nach der Linie XIV-XIV der Fig. l1.
Fig. 15 eine Druntersicht der Funkenstreckenplatte nach Fig. 11, Fig. 16 einen Schnitt nach der Linie XVI-XVI der Fig. 15,
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der Elektroden und der magnetischen Steuerspule in auseinandergezogenem Zustand, teilweise in Umris- sen, zeigt.
Gemäss Fig. l besitzt der erfindungsgemässe Ventilableiter 10 ein langgestrecktes Gehäuse 11 aus keramischem Material, das an der Aussenseite mit mehreren Schirmen 12 zur Vergrösserung der an der Aussenseite des Gehäuses vorhandenen Ableitungsstrecke versehen ist. Im Innern ist das Gehäuse mit einer Öffnung 13 zur Aufnahme der wirksamen Elemente des Ventilableiters versehen.
Am oberen Ende des Ventilableiters ist ein Anschlussstück 14 in einer das Gehäuse 11 durchsetzenden Öffnung 15 angeordnet. Dieses Anschlussstück 14 weist einen nach aussen vorstehenden Flansch 16 auf, der mittels einer Dichtung 17 gegen das Gehäuse 11 abgedichtet ist. Das Anschlussstück 14 ist mit Hilfe einer Mutter 18 befestigt, die auf dem inneren Ende des Anschlussstücks aufgeschraubt ist und an einer BellvilleUnterlegscheibe 19 und einer Keilunterlegscheibe (key washer) 20 anliegt, wobei letztere mit der Innenseite des Gehäuses fest verbunden ist.
Der untere Teil des Gehäuses ist mit einem Blech 21 verschlossen, dessen Umfang in eine Nut 22 des Gehäuses eingebördelt ist. Zur Abdichtung ist eine Dichtung 23 vorgesehen. Mit Hilfe einer Zementfüllung 25 wird ein Anschlussstück 24 festgehalten, das über eine Federplatte 26 mit dem Blech 21 elektrisch leitend verbunden ist. Der Innenraum des Ventilableiters wird durch eine Öffnung 27 des Anschlussstücks 14 evakuiert. Dann wird das Gehäuseinnere mit einem Edelgas gefüllt und die Öffnung 27 mit Lötmetall 28 verschlossen.
Die wirksamen Elemente des Ventilableiters bestehen aus einer Anzahl von nichtlinearen Widerständen, den sogenannten Ventilwiderständen 29, und einer Funkenstreckenanordnung 30, die aus mehreren Funkenstreckenplatten, Magnetspulen und Steuerwiderständen besteht, die später beschrieben werden. Die Ventilwiderstände und die Funkenstreckenanordnung sind mit den benachbarten Elementen und den An-
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schlussstucken 14 und 21 über Metallplatten 31 elektrisch verbunden und stehen unter der Druckwirkung einer Feder 32.
Gemäss Fig. 2 ist der Ventilableiter 10 zwischen einer Hochspannungsleitung 33 und Erde 34 eingeschaltet. Die Ventilwiderstände 29 des Ventilableiters sind in Reihe mit magnetischen Steuerspulen 35 und einer Anzahl von Funkenstrecken 36 zwischen der Leitung 33 und Erde 34 eingeschaltet. Den Spulen 35 sind bestimmte nichtlineare Widerstände 37 parallelgeschaltet. Andere nichtlineare Widerstände 38 sind den Spulen 35 und den Funkenstrecken 36 parallelgeschaltet. Auf diese Weise wird eine Steueranordnung geschaffen. Dies ist nachstehend beschrieben.
In Fig. 3, 4 und 5 ist die Funkenstreckenanordnung 30 der Fig. l mehr im Detail gezeigt. Die Funkenstreckenanordnung 30 besitzt mehrere scheibenartige Tragplatten 40,41 und 42, die mit Hilfe von keramischen Leisten 43,44 und 45 in Vertikalabständen voneinander gehalten werden. Diese sind an den Seiten geschlitzt und treten in Öffnungen am Umfang der Platten ein. Beispielsweise besitzt die Platte 40 die Öffnung 47 für die Leiste 44. Innerhalb der Leisten 43,44 und 45 sind zwischen den Platten 40 und 42 zwei Funkenstreckeneinheiten 48 und 49 vorgesehen, von denen jede aus mehreren Funkenstreckenplatten besteht. Die diesen Funkenstreckeneinheiten zugeordneten magnetischen Steuereinheiten 50 und 51 sind zwischen den Platten 40 und 42 einerseits und den Einheiten 48 und 49 anderseits angeordnet.
Die Leisten 43,44 und 45 tragen ferner mehrere metallische Anschlussstücke 52, die mit der betreffenden Leiste vernietet sind. Die Anschlussstücke 52 einander benachbarter Leisten nehmen die Enden der Widerstände 53 auf, die auf diese Weise mechanisch gehalten werden und als die in Fig. 2 dargestellten Steuerviderstände 38 in Reihe zwischen den Platten 40 und 41 bzw. 41 und 42 eingeschaltet sind. Entsprechend der Schaltung der Fig. 2 stehen die Funkenstreckeneinheiten und Steuereinheiten im elektrischen Kontakt mit den Platten 40,41 und 42, die sie untereinander und mit den Steuerwiderständen 53 verbinden.
Die Platten 40,41 und 42 sind so ausgebildet, dass die eine Seite jeder Platte von dem Körper der Scheibe nach aussen vorsteht und an der zugeordneten Funkenstreckenplatte anliegt, während die offene Seite der Platte die ihr zugeordnete magnetische Steuereinheit aufnimmt. Dies ist für die Platte 42 und die Steuereinheit 55 in Fig. 7 und 8 deutlicher zu sehen. Die Anordnung der Platten der Funkenstreckeneinheiten und der Steuerwiderstände 53 in bezug auf die Abstandhalteplatten 40,41 und 42 und die Ab- standhalteleisten 43,44 und 45 ist in Fig. 5 dargestellt, in der die Funkenstreckenplatte 56 nur schematisch gezeigt ist. Die Ausbildung der Funkenstreckenplatten wird nachstehend genauer beschrieben.
Fig. 6 zeigt eine Ansicht der in der Funkenstreckenanordnung 30 der Fig. 3 vorhandenen magnetischen Steuereinheiten und Funkenstreckeneinheiten, jedoch ohne die Tragplatten. In der Anordnung der Fig. 6 werden zwar mehrere magnetische Steuereinheiten verwendet, doch sind dieSpulendieserSteuereinheiteninsseihe geschaltet und erzeugen gemeinsam ein gemeinsames Feld zur gleichzeitigen Steuerung der Bewegung aller Funkenin der Funkenstreckeneinheit. Fig. 7 und 8 geben eine eingehendere Darstellung der magnetischen Steu- ereinheit, z. B. der Steuereinheit 5 O..
Sie besitzt eine Magnetspule 50 zur Erzeugung eines Magnetfeldes, das die Funken in den verschiedenen Funkenstrecken der Einheit bewegt, sowie einen nichtlinearen Nebenschlusswi- derstand60, der die Stromstärke in der Spule regelt und den Aufbau einer übermässig hohen Spannung an der Spule verhindert. Die magnetische Steuereinrichtung 50 besitzt einen ringförmigen Spulenkörper 58 aus star- rem Isoliemiaieria], aufdem eine Spule 59 aufgewickeltist. In der Mittelöffnung 61 des Spulenkörpers 58 ist der Widerstand 60 in Form eines zylindrischen Blocks aus nichtlineare Widerstandsmaterial, z. B. aus Siliziumcarbid in einem Keramikkörper angeordnet. Dieser Widerstand wird von zwei Federmetallteilen 62 und 63 gehalten.
Die Federorgan 62 und 63 sind über zwei Ösen 64 und 65 mit den Enden der Spule 59 verbunden und sind so elastisch, dass in der Mitte des Widerstands 60 ein guter elektrischer Kontakt aufrechterhalten wird.
Der Spulenkörper 58 hat an beiden Seiten am Umfang Lällgsvorsprünge 66 zur Aufnahme und Halterung der Platten der Funkenstreckeneinheit, damit die richtige Orientierung der Steuereinheit in bezug auf die Funkenstreckenplatten aufrechterhalten bleibt. Der elektrische Anschluss der magnetischen Steuereinheit erfolgt über die an den Federn 62 und 63 anliegenden Endplatten der Funkenstreckeneinheit.
Fig. 9 und 10 zeigen eine Funkenstreckenendplatte, wie sie als Anschlussplatte einer Funkenstrecken-
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48 oder die Platte 68 der Funkénstreckeneinheit 49 (Fig. 6) bilden und im Bereich der zugeordneten magnetischen Steuereinheit und im Kontakt mit ihr angeordnet sein.
Die Funkenstreckenendplatte 67 besteht aus einem isolierenden Plattenkörper 70, der zweckmässig aus einem steifen Isoliermaterial hergestellt ist. Der Körper 70 ist mit dem Isolierkörper verschiedener nachstehend an Hand der Fig. 11-19 beschriebener Zwischenplatten identisch und kann als Endplatte infolge
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einer metallischen Einsatz- oder Anschlussplatte 71 verwendet werden, deren eine Seite den Vertiefungen in der Oberseite der Platte 70 entsprechend ausgebildet ist und in diese Vert ; eXungen eintrit : t. Die ganze Anordnung wird mit einem Niet 72 zusammengehalten, der den Plattenkörper 70, die Anschlussplatte 71 und eine an der Unterseite des Plattenkörpers 70 angeordnete Elektrode 73 durchsetzt.
Die Unterseite des Plattenkörpers 70 hat zweckmässig Vertiefungen zur Aufnahme der Funkenstreckenelektrode 73 und weitere Vertiefungen. Dies alles entspricht den nachstehend beschriebenen Zwischenplatten. Die Anschluss- platte 71 besitzt eine Radialnut 74 zur Aufnahme der Ösen 64 und 65 der Steuereinheit.
Die Anschlussplatte 71 dient als Kontaktorgan zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit dem benachbarten Organ, z. B. einer magnetischen Steuereinheit, einem Ventihviderstand oder einem andern Kontaktelement und zur Herstellung einer Verbindung zwischen diesem Organ und der ersten Funkenstrekkenelektrode, z. B. der Elektrode 73 der Funkenstreckeneinheit. Ausserdem verso. markt die Anschlussplatte 71 den Körper 70 derart, dass er den von den Funken der Funkenstreckeneinheit erzeugten Kräften gewachsen ist. Um Material und Bauhöhe zu sparen, ist der Körper 70 nicht so ausgebildet, dar, er allein den Längskräften gewachsen ist. Dies wird nachstehend beschrieben.
Fig. 11-19 zeigen verschiedene Darstellungen der Zwischenplatten, c'ie zusammen mit der Funkenstreckenendplatten eine komplette Funkenstreckeneinheit bilden. Dies gilt z. B. für die Zwischenplatten 75 der Funkenstreckeneinheit 48 oder die Zwischenplatten 76 der Funkenstreckeneinheit 49.
GemäJ'Fig. l1, 14 und 17 weist die Zwischenplatte 80 einen Plattenkörper 81 aus starrem Isoliermaterial auf und hat an beiden Seiten je eine Funkenstreckenelektrode 82 bzw. 83, die mit zwei die Elektroden und den Plattenkörper durchsetzenden Nieten 84 mit dem Platienkörper zu einer starren Anordnung vereinigt sind. Der Plattenkörper 81 hat auf der Oberseite einzen um den Umir. ng herumlaufenden Bord- rand 85, auf der Unterseite eine um den Umfang herumlaufende Vertiefung 86. Die Borcränder 85 und die Vertiefungen 86 der Plattenkörper einander benachbarter Funkenstreckenplatten greifen ineinander ein und gewährleisten die gewünschte Orientierung der Plattenkörper gegeneinander und gegenüber der magnetischen Steuereinheit.
An der Oberseite ist der Plattenkörper 81 mit zwei Elektrodenvertiefungen versehen. Die erste Vertiefung 87 nimmt die Elektrode 82 auf ; die zweite Elektroden Vertiefung 88 ist so at : geordnet, dass sie der der Elektrode 83 entsprechenden Elektrode der nächst oberen Funkenstreckenplatte Raum gibt. Die Vertiefungen 87 und 88 sind in bezug auf eine diametrale Achse symmetrisch angeordnet, die als die mit der Schnittlinie XIII-XIII übereinstimmende Linie 89 angedeutet ist und werden in bezug auf die innerhalb des Bordrandes 85 gelegene Fläche 90 des Plattenkörpers als Vertiefungen bezeichnet.
Der Plattenkörper 81 ist mit einer in Fig. 13 dargestellten Zündkammer 91 versehen, die gleichmä- ssig zwischen den inneren Enden der Elektrodenvertiefungen 87 und 88 und in der Nähe des einen Endes der diametralen Achse 89, jedoch innerhalb des Bordrandes 85 angeordnet ist. Die Zundkammer 91 bildet einen die Zündflächen der Elektroden z. B. in Fig. 18 die Zündstelle 92 der Elektrode 82 umgebenden Zündraum. Die Zündkammer 91 verjüngt sich nach oben längs des Teils 93 des Plattenkörpers und verläuft glatt in die knapp unterhalb der Hauptfläche 90 des Plattenkörpers angeordnete Flache 94 hinein.
Die Fläche 94 des Plattenkörpers bildet zusammen mit der entsprechenden Flache des benachbarten Plattenkörpers eine Lichtbogenlöschkammer, während der schräge Teil 93 eine Eintrittskammer bildet, die eine Bewegung des Lichtbogens aus der Zündkammer 91 in die Lösehkammer 94 gestaltet. Dies wird nachstehend beschrieben. Der ganze von den Flächen 91,93 und 94 einander benachbarter Funkenstreckenplatten begrenzte Raum wird als Lichtbogenkammer bezeichnet.
Um nun den Lichtbogen während seiner Querbewegung in der Lichtbogenkammer zu verlängern, sind die Elektroden mit divergierenden Innenseiten versehen. Dies gilt z. B. für die Seite 95 der Funkenstrekkenelektrode 82. Die Seiten der beiden miteinander zusammenwirkenden Elektroden divergieren gleichmässig auf beiden Seiten der diametralen Achse 89 und schliessen in der dargestellten Funkenstrecke einen Winkel von 750 ein. Der Divergenzwinkel der Elektroden ist derart bestimmt, dass bei der Querbewegung des Lichtbogens längs der divergierenden Flächen der Elektroden in die Löschkammer ein Nachzünden des
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genspannungen kann der Divergenzwinkel in einem beträchtlichen Bereich variiert, werden. Bei Verwendung von Lichtbogenkammern der hier beschriebenen Art werden Winkel von 1. 5uo oder weniger verwendet.
Wenn die Lichtbogenspannung mit entsprechender Geschwindigkeit erzeugt werden soll, können auch sehr kleine Winkel Anwendung finden. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit parallelen Löschkammerwandungen, die einen Abstand von etwa 0,5 mm voneinander haben, wird ein Divergenzwinkel von 75 verwendet.
Die von der Fläche 94 des Plattenkörpers 81 gebildete Löschkammer ist an ihrem unterer Ende durch den Bordrand 85 und dessen Anlage an der Vertiefung der mit ihr zusammenwirkenden benachbarten Plat-
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te geschlossen. Bei dieser Anordnung wird die Lichtbogenbewegung durch das Druckgefälle begrenzt, das bei der Bewegung des Lichtbogens in dem geschlossenen Raum der Lichtbogenkammer besteht. Bei Schaffung von Mitteln, die eine Zirkulation der gasförmigen Zündprodukte in der Lichtbogenkammer gestatten, kann jedoch der Lichtbogen längs der divergierenden Elektrode mit der gewünschten Schnelligkeit und ohne Nachzündung an den Zundflächen 92 in die Löschkammer bewegt werden.
Zu diesem Zweck ist eine Nut 97 vorgesehen, die sich um die Elektrodenvertiefung 88 herum erstreckt und eine Zirkulation der Atmosphäre im Innern des von den einander benachbarten Plattenkörpern umschlossenen Raums gestattet. Die Nut 97 hat drei Teilstrecken ; die erste Teilstrecke 98, die sich in der Umfangsrichtung des Plattenkörpers zwischen dem Bórdrand 85 und der Fläche 90 von der Lichtbogenkammer 91 bis zu einem etwa 1500 von ihr entfernten Punkt erstreckt, die zweite Teilstrecke, die sich ein kurzes Stück etwa radial einwärts erstreckt, und die dritte Teilstrecke 100, die sich von dem Teil 99 weg diagonal und in der Querrichtung zur Lichtbogenkammer 91 erstreckt.
Die Teilstrecke 98 der Nut 97 bildet eme Nut unterhalb der Fläche 90, während die Teilstrecken 99 und 100 Nuten unterhalb der Fläche 91 der Löschkammer bilden.
Ein rechteckiger Teil 102 des Körpers 81 springt etwas oberhalb der Fläche 90 vom Bordrand 85 nach innen vor. Dieser Teil 102 dient als Verstärkung des Plattenkörpers und zur Bildung einer Zündkammer an der Unterseite des Plattenkörpers. Dies wird nachstehend beschrieben.
Gemäss Fig. 15 hat der Plattenkörper 81 an der Unterseite die gleiche Ausbildung wie an der Oberseite. Er ist mit Elektrodenvertiefungen 105 und 106 zur Aufnahme der Elektrode 83 und der mit ihr zusammenwirkenden, der Elektrode 82 entsprechenden Elektrode, der nächst unteren Platte versehen. Ferner sind entsprechend den Flächen 91,94 und 93 eine Zündkammer 107, eine Begrenzungsfläche 108 einer Loschkammer und eine Begrenzungsfläche 109 einer Eintrittskammer vorgesehen. Die Nut 110 besteht jedoch zweckmässig aus zwei Teilstrecken 111 und 112, die den Nuten 99 und 100 an der Oberseite des Plattenkörpers entsprechen.
Die der der Fläche 90 der Oberseite entsprechenden Fläche 114 benachbarte Fläche 113 und der mit ihr zusammenwirkendeBordrand des benachbarten Plattenkörpers bilden einen offenen Kanal, der von der Zündkammer 107 in die Nut 111 führt und der Teilstrecke 98 der Nut 97 an der Oberseite des Plattenkörpers entspricht.
Ferner ist die FormgeDung der Unterseite des Plattenkörpers gegenüber der der Oberseite derart verdreht (Fig. 11), dass die der diametralen Achse 89 der Oberseite entsprechende diametrale Achse 115 in bezug auf die Achse 89 unter einem Winkel von 120 angeordnet ist, u. zw. von dem untersten Teil der diametralen Achse 89 in Fig. 11 im Sinn des Uhrzeigers fortschreitend. Die Zündkammer 107 ist daher unter dem Teil 102der Plattenoberseite und'die Zündkammer 91 über dem erhöhten Teil 116 der Plattenunterseite angeordnet. Ferner ist die Elektrode 83 der Elektrode 82 entgegengesetzt angeordnet.
Die Fläche 117 an der Oberseite des Plattenkörpers 81 ist der Fläche 118 an der Unterseite des Plattenkörpers entgegengesetzt angeordnet und fluchtet mit ihr. Diese Flächen nehmen die dem Teil 102 und 116 entsprechenden vorstehenden Teile der benachbarten Platten auf. Dies ist nachstehend an Hand der Fig. 6 beschrieben.
In der vorstehend beschriebenen Anordnung sind die Elektroden und Funkenstrecken sowie die ihnen zugeordneten Zündkammern scl1raubenlinienartig um die Längsachse der Funkenstreckeneinheit herum angeordnet, wobei die Elektrodenniete jeder Platte als elektrische Verbindungen zwischen den Elektroden einander benachbarter Funkenstrecken dienen. Die gegenseitige Anordnung der Elektroden bzw. der Funkenstreckeneinheit und der zugeordneten magnetischen Steuereinheit ist an Hand der Fig. 20 besser verständlich. Dort ist gezeigt, dass eine Reihe von Funkenstreckenplatten, nämlich die Endplatte 120, die Zwischenplatten 121, 122,123 und 124 und die Endplatte 125 zusammen mit einer magnetischen Steuereinheit 126 längs einer gemeinsamen Längsachse angeordnet sind.
Die Funkenstreckenplatten sind in ihren Umrissen strichliert angedeutet. Dagegen sind die Funkenstreckenelektroden mit ausgezogenen Umrissen dargestellt, damit die gegenseitige Anordnung der Elektroden deutlich wird. Die Zündfläche 127 der Elektrode 128 bildet mit der Zündfläche 129 der Elektrode 130 die erste Funkenstrecke. Die Zündfläche 131 der Elektrode
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Elektrode 140 und die Zündfläche 141 der Elektrode 142 bilden die vierte Funkenstrecke. Die Zündfläche 143 der Elektrode 144 und die Zündfläche 145 der Elektrode 146 bilden die fünfte Funkenstrecke.
Alle zwischen den verschiedenen Elektroden gebildeten Funkenstrecken sind in einheitlichem Abstand um die Längsach- se der Anordnung herum angeordnet, so dass alle im wesentlichen gleichmässig dem Magnetfeld ausgesetzt sind, das von der längs dieser Achse angeordneten Spule 147 der magnetischen Steuereinrichtung 126 und der ebenso angeordneten Spule einer ihr gegebenenfalls zugeordneten Steuereinheit erzeugt wird. Die
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zwischen den Zündflächen der verschiedenen Elektrodenpaare gebildeten Lichtbögen werden daher gleichzeitig quer zur Längsachse auf diese zu einwärts bewegt, so dass die verschiedenen Lichtbögen gleichmä- ssig verlängert werden.
Im Betrieb der Funkenstreckeneinheit wird der Lichtbogen zunächst zwischen den Zündflächen der ei. 1le Funkenstrecke bildenden Elektrode gebildet, u. zw. werden gleichzeitig Lichtbögen in allen Funkenstrecken der Funkenstreckeneinheit gebildet. Dieser Lichtbogen wird in der die Enden der Elektroden der einander benachbarten Plattenkörpt ; r umgebenden Zündkammer, z. B. in der in Fig. 13 und 17 gezeigten Kammer 91 und der ihr gegenüberliegenden und mit ihr zusammenwirkenden Kammer der benachbarten Platte gebildet.
Nach Bildung des Magnetfeldes durch einen Stromfluss in der Magnetspule wird der Lichtbogen längs der divergierenden Innenflächen der Elektroden, z. B. der Fläche 95 der Fig. 18 bewegt und tritt durch die Eintrittskammer, die von der Schrägfläche 93 und der ihr zugeordneten, der Fläche 109 entsprechenden Fläche der Plattenkörpers gebildet wird, in die Löschkammer ein, die von den einander entgegengesetzten
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bildet wird.
Der Lichtbogen bewegt sich dann quer zur Längsachse nach aussen, wobei der rechte Winkel zwischen dem Weg des Lichtbogens und dem von der Spule erzeugten Feld aufrechterhalten bleibt, und überträgt durch Wärmeleitung Energie auf die Wandurgen der Zündkammer, z. B. auf den Plattenkörper, bis der Lichtbogen gelöscht ist. Gemäss Fig. 11 bewegt sich der Lichtbogen auswärts und um den Vorsprung 102 und den an der Fläche 117 der benachbarten Platte anliegenden Vorsprung herum und dann in den dem Bordrand 85 benachbarten Bereich.
Da die Funkenstreckenkammer an ihrem Aussenumfang durch den Bordrand der Funkenstreckenplatte geschlossen ist, würde die in der Zündkammer eingeschlossene Atmosphäre eine Bewegung des Lichtbogens zu verhindern trachten. Die Schaffung der Vertiefung 97 gestattet jedoch eine Zirkulation der Atmosphäre in der Funkenstreckenkammer über die Strecken 100,99 und 98 der Vertiefung, so dass der Lichtbogen sich ungehindert von den Zündstellen längs der divergierenden Seinen der Elektroden bewegen kann.
Im Betrieb des Ventilableiters erzeugt ein in der Leitung 33 durch eine Blitzentladung, z. B. durch einen direkten Einschlag erzeugter Impuls eine Aufteilung der Blitzspannung zwischen Leitung und Erde, wobei ein sehr grosser Teil der Spannung, in der Grössenordnung von 99go, an den Steuerwiderständen 38 anliegt, während der Rest an den Ventilwiderständen liegt. Diese Spanl1ungsLcilcmg wird so lange aufrechterhalten, bis die Zündspannung der Funkenstrecken 36 erreicht ist, worauf die Funkenstrecken gezündet und die an den einzelnen Steuerwiderständen liegenden Spannungen auf eine niedere Grössenordnung herabgesetzt werden, u. zw. auf etwa 30 Volt pro Funkenstrecke multipliziert mit der Anzahl der parallel zu jedem Steuerwiderstand hintereinandergeschalteten Funkenstrecken.
Auf diese Weise wird der Blitzimpuls über die Ventilwiderstände 29 gegen Erde abgeleitet. Infolge der Steilheit der Wellenstirn fliesst während dieser Zeitspanne praktisch kein Strom durch die Spulen 35 und wird der Strom über die Nebenschlusswiderstände 37 geleitet.
Sowie die Funkenstrecken leitfähig werden oder kurz danach erzeugt die normalerweise zwischen der Leitung und Erde bestehende Netzspannung einen Stromfluss Über die Funkenstrecken und die Ventilwiderstände 29 gegen Erde. Dieser Strom wird als Folgestrom bezeichnet und fliesst nach der Ableitung des Blitzimpulses weiter. Die die Wirkimpedanz der Spulen 35 bestimmende Frequenz der Netzspannung ist jedoch so gewählt, dass dieser Strom im wesentlichen durch diese Spulen fliesst, so dass ein Magnetfeld erzeugt wird, das die verschiedenen Lichtbögen von den Zündstellen weg längs der divergierenden Seiten der Elektroden der Funkenstrecken auswärts in die den Funkenstrecken zugeordneten Lschkammern bewegt.
Diese Verlängerung der einzelnen Lichtbögen bewirkt eine Erhöhung der Lichtbogenspannung. Diese Erhö- hung wirkt effektiv wie eine Gegen-EMK, welche die an den Ventilwiderständen 29 anliegende Spannung herabsetzt und die Stromstärke des gegen Erde fliessenden Folgestroms herabsetzt. Die Auswärtsbewegung der Lichtbögen erfolgt schnell, d. h. in einem kleinen Teil einer Periode der Netzspannung, so dass die Erhöhung der Lichtbogenspannung eine rasche Herabsetzung aer Stromstärke des Folgestroms bewirkt, bis die Lichtbogenspannung die Netzspannung überschreitet, worauf die Stromstärke deb Folgestroms auf Null herabgesetzt und der Lichtbogen gelöscht wird.
Die Bedeutung der erfindungsgemässen Ausbildung der Funkensrreckeneinhcü besteht darin, dass unter dem Einfluss des von den Magnetspulen erzeugten Magnetfeldes eine sehr grosse Verlängerung des Lichtbogens erzielt werden kann. Dadurch wird die Lichtbogenspannung auf einen derartigen Wert erhöht, dass unabhängig von dem Teil der Periode, in dem die durch den Blitzschlag hervorgerufene Impulsentladung erfolgt, die Stromstärke des F31gestroms auf Null herabgesetzt wird, so dass die Unterbrechung des Folge-
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stroms nicht von einer Umkehrung der Stromflussrichtung abhängig ist. Da eine Lichtbogenspannung aufgebaut werden kann, die ebenso hoch oder höher ist als die Netzspannung, kann ein erfindungsgemäss ausgebildeter Ventilableiter auch an Gleichstromleitungen verwendet werden.
Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Ausbildung der Funkenstreckeneinheit die Verwendung von sehr dünnen Plattenkörpern gestattet, so dass für eine bestimmte Höchstspannung eine sehr kompakte Funkenstreckeneinheit konstruiert werden kann. Dieses Ergebnis ist darauf zurückzuführen, dass infolge der Stapelung der Elektrodenplatten der bei der Bildung und Bewegung eines Lichtbogens auf der einen Seite der Platte durch den resultierenden Druck erzeugten Kraft eine entgegengesetzt gerichtete Kraft entgegengesetzt wird, die von dem gleichen Druck erzeugt wird, der auf die Bildung und Bewegung des Lichtbogens auf der andern Seite des Plattenkörpers zurückzuführen ist.
Dieses Merkmal ist von besonderer Bedeutung Im Zusammenhang mit den Zündkammern, in denen beim Zünden des Lichtbogens zwischen den einander benachbarten Elektrodenenden sehr steil ansteigende Druckwellen erzeugt werden.
Gemäss Fig. 6 hat die Funkenstreckenplatte 150 eine dem Vorsprung 116 gegenüberliegende Begrenzungsfläche 91 für eine Zündkammer. Ebenso hat der Plattenkörper 151 eine dem Vorsprung 102 gegen- überliegende Begrenzungsfläche 107 für eine Zündkammer. Der zwischen den einander entgegengesetzten Flächen (in Fig. 11 und 15 mit 117 und 118 bezeichnet) liegende Teil der dazwischenliegenden Platte 152 ist zwischen den Vorsprüngen 116 und 102 der Platten 150 und 151 angeordnet und liegt an diesen Vorsprüngen an. Die symmetrische Anordnung der Platte ist natürlich so gewählt, dass die in dem Schnitt der Fig. 6 gezeigten Verhältnisse in jeder von drei 1200 gegeneinander versetzten, durch die Längsachse des Lichtbogens der Funkenstreckeneinheit gehenden Richtungsebene vorhanden sind.
Infolgedessen ist zwischen den Zündkammern jeder ersten und zweiten und jeder vierten und fünften Funkenstreckenplatte, z. B. zwischen den Zündkammern jeder ersten und vierten Funkenstrecke eine massive Säule aus dem die Plattenkörper bildenden Isoliermaterial vorhanden. Daher wirken die in den Zündkammern erzeugten hohen Drücke gegeneinander, so dass der Plattenkörper von den, Spannungen befreit wird, die sonst in ihm erzeugt werden würden. Ohne Anwendung dieser Konstruktion würde der Plattenkörper von den in der Zündkammer einer bestimmten Funkenstrecke erzeugten Drücken zertrümmert werden, ehe die in den Zündkammern der benachbarten Funkenstrecken erzeugten Druckwellsn gegenüber der Zündkammer der betrachteten Funkenstrecke ankommen und das Material des Plattenkörpers verstärken können.
Die in den Löschkammern erzeugten Drücke sind relativ schwach und pflanzen sich ausserdem in der Kammer viel langsamer fort als die Drücke in der Zündkammer, so dass die Drücke in einander benachbarten Löschkammern einander entgegenwirken und die sehr dünnen Wände der Plattenkörper eine genügende Festigkeit ergeben, gleichzeitig aber die gewünschte Herabsetzung der Grösse und Kosten der Funkenstreckeneinheit erzielt wird.
Infolge der vorstehenden Merkmale können die Plattenkörper, beispielsweise der Plattenkörper 111, aus anorganischem Pressstoff wie Mycalex und in Stärken hergestellt werden, die bisher als vollkommen unmöglich angesehen worden wären. Die Funkenstreckeneinheiten der beschriebenen Art erzeugen eine Lichtbogenlänge von 20 bis 25 cm Länge pro cm der Höhe der Funkenstreckeneinheit, während die bekannten Funkenstreckeneinheiten bereits als gut konstruiert angesehen wurden, wenn sie imstande waren, pro cm der Höhe der Funkenstreckeneinheit eine Lichtbogenlänge von 4 bis 5 cm zu erzeugen. Die Erfindung bewirkt daher eine starke Herabsetzung der Anforderungen an die Ventilwiderstände und der Grösse und Kosten der Ventilableiter als solcher.
Die Ausbildung eines rechtwinkligen Absatzes am äusseren Ende der Elektroden, z. B. mit Flächen 154 und 155, die den Zündflächen 92, an denen der Lichtbogen in seiner Längsrichtung erzeugt wird, und den benachbarten Elektrodenvertiefungen parallel angeordnet sind, bewirkt, dass die von dem Lichtbogen bei seiner Bildung erzeugten Kräfte auf den Plattenkörper nur reine Zugkräfte ausüben. Aus diesem Grunde besitzt der dünne Plattenkörper eine solche Festigkeit, dass er den relativ starken Kräften gewachsen ist, die trachten, die Elektroden auseinanderzudrücken.
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