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Lö s chf unkenstrecke
Löschfunkenstrecken bestehen meistens aus kreisförmigen Metallplatten, welche durch isolierende
Zwischenlagen distanziert, übereinander angeordnet und zu einer Vielfachfunkenstrecke vereinigt sind.
Um das Ansprechen der Funkenstrecken zwischen den Metallplatten an hiefür günstigen Stellen zu er- reichen, werden die Metallplatten mit Ausprägungen z. B. in Form von ringförmigen Wulsten oder ört- lichen Erhöhungen versehen bzw. wurde auch bereits vorgeschlagen, die Funkenstrecke aus zwei Elek- troden zu bilden, welche ausgestanzte Teile von zwei die Funkenstrecke nach aussen begrenzenden Metallscheiben bilden und sich zwischen diesen beiden, in paralleler Richtung zu denselben, in Art von
Funkenhörnern erstrecken.
Falls Ausprägungen an den Metallplatten vorgesehen sind, ergeben sich je nach Form und Lage derselben gewisse Eigenschaften der Funkenstrecken in bezug auf ihre Löschfähigkeit, so- wie der Unveränderlichkeit der Ansprechspannung. Es kann unter dem Einfluss des Stossstromes sowie des
Nachfolgestromes zur Bildung von Spitzen infolge Schmelzen des Elektrodenmetalles kommen, deren Folge eine Verringerung der Ansprechspannung der Funkenstrecke ist. Um diese Nachteile zu vermeiden, benützen verschiedene Ausführungen die Wirkung der elektrodynamischen Kräfte in der Strombahn innerhalb der Funkenstrecken zur Bewegung des Lichtbogens. Je rascher die Bewegung erfolgt, desto weniger wird bei einem bestimmten Strom die Elektrodenfläche angegriffen.
Bei bisher bekannten Ausführungen werden durch Anordnung von Zündstellen in gewissen Bereichen der Elektrodenplatten Stromschleifen zur Bewegung der Lichtbogen gebildet.
Dabei ist es erforderlich, dass die Lichtbogen nicht den äusseren Rand der Funkenscheiben erreichen, um zu verhindern, dass durch Vereinigung der Teillichtbogen ein Lichtbogenüberschlag über die ganze Löschfunkenstrecke erfolgt. Da der Abstand der Ansprechstellen vom Funkenscheibenrand bei schon bekannten Ausführungen kleiner als der Radius der Funkenscheiben sein muss, ist nur eine mässige Geschwindigkeit des Lichtbogens und eine geringere Ausnützung der Gesamtfläche der Funkenscheiben bei Einhaltung vorstehender Bedingungen möglich.
Diese Nachteile können erfindungsgemäss durch nachstehend beschriebene Ausführung vermieden werden.
Die Erfindung betrifft eine Funkenstrecke, insbesondere Löschfunkenstrecke, vorzugsweise für Ventilableiter mit einer Reihe hintereinander geschalteter, durch Isolierstücke distanzierter Plattenelektroden, wobei erfindungsgemäss an jeder Plattenelektrode vorzugsweise mindestens ein als Zusatzelektrode dienendes Funkenhorn befestigt ist, durch welches zusammen mit der nächstfolgenden Plattenelektrode eine Strombahn in Schleifenform gebildet wird, die den Lichtbogen durch elektrodynamische Wirkung fortbewegt. Das Funkenhorn ist hiebei an einer einzigen Stelle mit der Plattenelektrode verbunden und erstreckt sich in einem geringen Abstand parallel zur Plattenelektrodenebene, wobei es die Bewegungsrichtung des Lichtbogens bestimmt.
Gemäss einem weiteren Erfindungsvorschlag ist das Funkenhorn mit einer Zündstelle in Form eines Kontaktes oder einer Ausprägung versehen. Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist, dass die Zündstelle der Hilfselektrode vom Rand der Plattenelektrode, in der Bewegungsrichtung des Lichtbogens gesehen, mindestens dem Radius der Plattenelektrode entspricht oder grösser ist.
Die als zusätzliche Elektroden dienenden Funkenhörner können in dem aus den einzelnen Funkenstrecken gebildeten Funkenstreckenstapel in vertikaler Richtung gesehen in gleicher Lage, d. h. vertikal untereinander, an den Plattenelektroden befestigt sein oder es können nur die Verbindungsstellen der Funkenhörner mit den da-
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zugehörigen Plattenelektroden übereinander angeordnet sein, während die in Laufrichtung des Lichtbogens gesehenen Enden der Funkenhörner gegeneinander verdreht sind. Wird eine Anzahl von einzelnen Funkenstrecken inForm eines Stapels angeordnet, so ist infolge von zusätzlichen Streukapazitäten die Spannungsverteilung längs des Stapels ungleichmässig.
Es ist bereits bekannt, durch Parallelschalten von Impedanzelementen, insbesondere hochohmigen Widerständen, zu den einzelnen Funkenstrecken eine gleichmässige Spannungsaufteilung zu erhalten. Dabei ist man bestrebt, diese Elemente konstruktiv einfach und räumlich günstig anzuordnen, um die Herstellungskosten niedrig halten zu können. Es sind Ausführungen bekannt, wo innerhalb von ring- oder rohrförmigen Widerständen die Funkenstrecken angeordnet sind. Es gibt auch solche Konstruktionen, bei denen ausserhalb des Stapels der Funkenstrecken diese Widerstände befestigt werden und daher mehr Raum benötigen. Ferner sind Impedanzelemente auch in Form zylindrischer Körper zwischen Elektrodenplatten, in denen Einpressungen vorhanden sind, zur Anwendung gelangt.
Alle diese Konstruktionen haben entweder den Nachteil, dass sie viel Raum beanspruchen und daher teure Lösungen darstellen oder es werden die Enpedanzelememe infolge ihrer geringen Länge einer sehr hohen Beanspruchung durch die anliegende Spannung ausgesetzt, so dass nur ein geringer Sicherheitsfaktor gegen Überlastungen besteht.
Ordnet man erfindungsgemäss die Steuerimpedanzen innerhalb der Plattenelektroden an, so dass sie in Längsrichtung parallel zu den Plattenelektroden liegen und ihre Länge ein mehrfaches des Abstandes der Plattenelektroden beträgt, hat man eine raumsparende vorteilhafte Anordnung erreicht, da diese die Möglicbkeit gibt, die Längendimension des Widerstandskörpers mit Rücksicht auf eine ausreichende Sicherheit gegenüber den auftretenden Spannungen nun reichlich bemessen zu können, ohne dass deshalb die Abstände der Plattenelektroden und damit die Bauhöhe des Funkenstreckenstapels grösser wird. Man bemisst nämlich die äusserlichen Abmessungen der Steuerimpedanzen so, dass sie rechteckigen Querschnitt besitzen, wobei die kleinere Rechteckseite annähernd der Distanz der Plattenelektroden entspricht.
Gemäss einem weiteren Erfindungsvorschlag kann jede der Steuerimpedanzen an einem oder beiden Enden Ansätze ausgebildet haben, so dass sie eine etwa L- oder Z-förmige Gestalt erhält, wobei die Ansätze durch Ausstanzungen der benachbarten Plattenelektroden greifen und zur mechanischen Befestigung der Steuerimpedanz dienen, während an den Ansätzen metallisierte Elektroden ausgebildet sind und durch an den Plattenelektroden befestigte Blattfedern mit den Plattenelektroden in Kontakt stehen.
Ein weiterer Vorteil wird dadurch erreicht, dass die Steuerimpedanzen an den Seiten, an denen sie den Plattenelektroden parallel liegen, von diesen durch Isolierbeilagen elektrisch isoliert sind, wodurch ein direkter Wärmeübergang von den Steuerimpedanzen zu den Plattenelektroden geschaffen ist. Es wird somit eine durch den rechteckigen Querschnitt bedingte grössere Oberfläche und eine daraus resultierende bessere Wärmeableitung erhalten. Die Isolierbeilagen, die die Steuerimpedanzen von den Plattenelektroden isolieren, sind, falls die Steuerimpedanzen mit Ansätzen an ihren Enden versehen sind, mit entsprechenden, den Ansätzen der Steuerimpedanzen entsprechenden Ausstanzungen versehen.
Gemäss einem weiteren Erfindungsvorschlag werden die die einzelnen Plattenelektroden voneinander isolierenden Distanzstücke mit einer der Distanz der Plattenelektroden entsprechenden Höhe ausgeführt, an einem oder an beidenEnden mit Fortsätzen kleineren Querschnittes versehen, die in Ausstanzungen der Plattenelektroden hineinragen und die Isolierkörper mechanisch festhalten. Es können erfindungsgemäss diese Ansätze auch durch die Plattenelektroden hindurch in Vertiefungen des nächstfolgenden Isolierkörpers eingreifen, wodurch sie eine seitliche Verschiebung der Plattenelektroden verhindern, sowie eine Ausrichtung des Funkenstreckenstapels in vertikaler Richtung bewirken. In der Funkenstrecke können in an sich bekannter Weise Anordnungen zur Vorionisierung vorgesehen sein.
Diese Vorrichtungen können auch erfindungsgemäss dadurch gebildet werden, dass die durch die Plattenelektrode hindurchtretenden Ansätze der Isolierkörper der nächstfolgenden Plattenelektrode so weit genähert werden, dass sie eine vorionisierende Wirkung besitzen. Die Isolierkörper können entweder in vertikaler Richtung übereinander angeordnet sein oder sie können fortschreitend oder alternierend jeweils um einen Winkel gegeneinander verdreht sein.
Die Erfindung wird im nachfolgenden an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, sowie die durch die Anordnung erzielten Vorteile eingehend beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf die in den
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findungsgemässen Idee aufzufassen sind.
In Fig. 1 ist eine kreisförmige und plane Elektrodenplatte gezeichnet, die aus einem Buntmetallblech besteht.
Auf dieser Platte 1 ist ein Funkenhorn 2 angeordnet, das parallel zur Platte in einem genügenden Abstand verläuft und nur an der Stelle 3 mit dieser in metallischer Verbindung steht. Das Funkenhorn 2
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besitzt auf seiner der Platte abgewendeten Seite an einer Stelle einen Kontakt 4. Zur gegenseitigen Distanzierung der Elektrodenplatten dienen die Isolierstücke 5 bzw. 6 aus keramischem Material ; (6) ist ein Isolierstück der nächstfolgenden Platte, welches gegen 6 versetzt angeordnet ist. Die Isolierstücke 6 besitzen einen verlängerten Teil 7, welcher durch die Elektrodenplatte 1 hindurchragt und gegen die nächst- folgende Elektrodenplatte einen kleinen Luftspalt bildet.
Da die Isolierstücke 6 aus einem keramischen Material mit höherer Dielektrizitätskonstante als Luft bestehen, wird in dem Luftspalt zur nächsten Elektrodenplatte eine kräftige Ionisierung der Luft stattfinden und damit die Ansprechverzögerung in der benachbarten Funkenstrecke herabgesetzt.
Um die Wirkung der beschriebenen Anordnung näher zu erläutern, sei angenommen, dass bei Betrachtung von Fig. 2 von den Kontakten 4 zu den nächstliegenden Elektrodenplatten l die Lichtbögen bereits gezündet haben und ein Strom fliesse, welcher sich aus der anliegenden Netzspannung und dem spannungsabhängigen Widerstand in Serie mit der Funkenstrecke ergibt. Es bildet dann das Funkenhorn 2 über den Lichtbogen und den Teil der nächstfolgenden Elektrodenplatte zur Stelle 3 eine Stromschleife, welche den Lichtbogen längs des Funkenhornes bewegt. Sollten die Lichtbogen sich noch über das Funkenhorn weiter bewegen, so würden sie auf die Elektrodenplatten übertreten und damit wäre die Schleifenwirkung über das Funkenhorn ausgeschaltet.
Es kann dann keine Weiterbewegung der Lichtbogen mehr erfolgen und sie würden zwischen den Elektrodenplatten solange bestehen bleiben, bis sie erlöschen, aber ohne dass sie an den Rand der Elektrodenplatten gelangen könnten. Es ist somit mit Sicherheit verhindert, dass ein Lichtbogenüberschlag über die gesamte Vielfachfunkenstrecke erfolgen kann. Gegenüber bereits bekannten Ausführungen von Funkenstrecken ermöglicht die beschriebene Anordnung des Funkenhornes und seiner Zündstelle für den Lichtbogen, dass der Abstand der Zündstelle vom Rand der Elektrodenplatte, bezogen auf die Laufrichtung des Lichtbogens, zumindest gleich oder grösser als der Radius der Elektrodenplatte sein kann.
Dadurch kann der Lichtbogen unter Annahme eines gleichen Durchmessers der Elektrodenplatten der erfindungsgemässen Ausführung gegenüber bekannten Anordnungen über eine wesentlich längere Strecke als dies bisher möglich war, bewegt werden, womit Anbrennungen der Elektroden durch den Lichtbogen vermieden werden.
Als weitere Variante ergibt sich eine Anordnung nach Fig. 3 sowie den Fig. 5 und 6. Es ist hier wieder eine Elektrodenplatte 1 mit einem Funkenhorn 7 bzw. 8 versehen, u. zw. in der Weise, dass nur die Verbindungsstellen 3 im Funkenstreckenstapel übereinander zu liegen kommen. Die freien Enden der Funkenhörner sind gegen die jeweils folgende Platte abwechselnd gegeneinander versetzt, siehe Fig. 3. Entgegen der Darstellung in Fig. 3 kann die Anordnung der Funkenhörner im Stapel gegeneinander auch in beliebiger Winkellage erfolgen. Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei wieder vorausgesetzt, dass die Funkenstrecken bereits gezündet haben und ein Folgestrom unter dem Einfluss der anliegenden Netzspannung fliesst.
Es wird wieder eine Fortbewegung der Lichtbogen in den Funkenstrecken entlang der Funkenhörner und der jeweils nebenliegenden Elektrodenplattenso lange erfolgen, bis das Ende der Funkenhörner erreicht wird und von diesen ein Übertritt auf die Elektrodenplatten erfolgen kann. Im Gegensatz zur vorbeschriebenen Ausführung gemäss Fig. 1 wird hier infolge des seitlichen Abstandes je zweier im Stapel folgender Lichtbogen deren Bewegung infolge der Schleifenwirkung weiter bestehen können. Es ergibt sich somit eine Verlängerung des Lichtbogenweges noch über die vorhandene Länge des Funkenhornes hinaus, wobei sich auch die Bewegungsrichtung des Lichtbogens im Übertrittspunkt vom Funkenhorn auf die Elektrodenplatte ändert.
Durch diese Massnahme lassen sich raumsparende Verhältnisse schaffen und damit die Herstellungskosten herabsetzen, wenn man in Betracht zieht, dass der Lichtbogenweg sich nicht in einer Richtung erstreckt und der Durchmesser der Elektrodenplatten kleiner ausgeführt werden kann.
Ordnet man, wie nachstehend beschrieben, die Widerstände in Form von Flachstücken (Fig. 7) parallel zwischen den Elektrodenplatten an, so erhält man eine günstige Lösung, welche wesentliche Vorteile gegenüber den bisher bekannten Anordnungen besitzt.
In Fig. 4 ist zwischen zwei Elektrodenplatten ein Impedanzelement in Form eines Hochohmwiderstandes vorhanden und mittels je einer Beilage 11 aus Glimmermaterial an den Seitenflächen gegen die Elektrodenplatten isoliert. An den Enden des Z-förmigen Widerstandskörpers 9 ist eine leitende Schicht 10 aufgebracht, über welche der elektrische Anschluss durch die auf den Elektrodenplatten 1 befestigten Federn 12 erfolgt. Die Widerstände sind mit ihren Enden jeweils in Ausstanzungen der Elektrodenplatten eingelegt und dadurch festgehalten. Ebenso besitzen die Isolationsbeilagen 11 (Fig. 8) eine Ausstanzung, mittels welcher sie auf dem Endteil des Widerstandskörpers fixiert sind.
Der Vorteil dieser Anordnung ergibt sich zunächst in der Möglichkeit, die Längendimension des Widerstandskörpers mit Rücksicht auf eine ausreichende Sicherheit gegenüber den auftretenden Spannungen nun reichlich bemessen zu können, ohne dass deshalb die Abstände der Elektrodenplatten und damit die Bauhöhe des Funkenstreckenstapels grösser
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wird. Ein weiterer günstiger Umstand wird durch die grössere Oberfläche und eine damit verbundene bessere Wärmeableitung erhalten. Im Vergleich mit einem zylindrischen Körper besitzt der Widerstandskörper nach Fig. 7 eine grössere Oberfläche. Von den seitlichen Flächen kann über die Isolierbeilagen 11 zu den Elektrodenplatten 1 in Fig. 4 die im Widerstandskörper 9 entwickelte Wärme abfliessen.
Der Wider- standskörper wird dadurch gut gekühlt und kann grösseren Überlastungen besser standhalten als ein entsprechender zylindrischer Körper gleichen Volumens.
Die Anordnung der Widerstände 9 ist noch aus den Fig. 5 und 6 zu ersehen, woraus man erkennt, dass in denElektrodenplatten 1 die Widerstände im Plattenstapel aus konstruktiven Gründen aufeinanderfolgend links und rechts vom Mittel versetzt sind. Weiters erkennt man, dass die Isolierstücke 5 in einer Säule angeordnet sind und sich mittels ihrer Einkerbung und gegenüberstehenden Spitze unverrückbar zentrieren (s. Fig. 9). Wie bereits am Anfang beschrieben, sind die versetzt angeordneten Isolierstücke 6 mit einem Ansatz versehen, welcher als Element zur Vorionisierung der Funkenstrecken dient.
PATENTANSPRÜCHE.
1. Funkenstrecke, insbesondere Löschfunkenstrecke, vorzugsweise für Vemilableiter mit einer Reihe
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elektrode vorzugsweise mindestens ein als Zusatzelektrode dienendes Funkenhorn befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass durch dieses zusammen mit der nächstfolgenden Plattenelektrode eine Strombahn in Schleifenform gebildet wird, die den Lichtbogen durch elektrodynamische Wirkung fortbewegt.