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PATENTANSPRÜCHE
1. Anschlussgerät für Fernmeldezuleitungen an elektrische und elektronische Einrichtungen einer Niederspannungsanlage, mit einer Überspannungsableitelemente enthaltenden Schutzvorrichtung zum Schutz der Zuleitungen vor Überspannungen extrem schnellen Spannungsanstiegs, gekennzeichnet - durch eine Anordnung von in Halterungen auswechselbar gehalterten Überspannungsableitelementen (12) einseitig wenigstens eines metallischen Wandelementes (4, 24, 50, 78), wobei die von den Anschlussstellen (17, 31,66) der Anschlusselektroden (16) der Ahleitelemente (12) wegführenden überspannungsgeschützten Leitungsteile (10') isoliert durch das Wandelement hindurchführen,
und das Wandelement zusammen mit den Gegenelektroden (15) der Ableitelemente auf Bezugspotential liegt, - durch ein aus Front- und Rückteil (2,3; 41,4271,72) zusammengesetztes metallisches Gerätegehäuse (1, 40, 70), welches durch das genannte Wandelement als Trennwand in wenigstens zwei in sich geschlossene und gegen elektromagnetische Felder abgeschirmte Kammern (5,6; 55, 56;
79, 80) unterteilt ist, so dass die eine Kammer (5, 56, 79) die genannte Anordnung, die andere Kammer (6, 55, 80) die geschützten wegführenden Leitungsteile (10') enthält, zwecks Vermeidung einer gegenseitigen Beeinflussung von ungeschützten und geschützten Leitungsteilen, sowie - durch Einführungsmittel (11, 59, 81) am Frontteil (2, 41, 71) zum Anschluss und zur Einführung der ankommenden ungeschützten Leitungsteile (10) in die die Anordnung enthaltende Kammer (5, 56, 79).
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der genannten Anordnung die Ableitelemente (12) mit ihrer Gegenelektrode (15) an einem vom Wandelement (4,24, 50, 78) abstehenden Absatz (13, 25, 61) anliegen, wobei der Zwischenraum zwischen Ableiterelement und Wandelement wenigstens teilweise durch Isoliermaterial ausgefüllt ist.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung im Bereich der Anordnung als Federteil (30, 65) ausgebildet ist, das unter Federdruck an der Anschlusselektrode (16) aufliegt und isoliert durch das Wandelement (24, 50, 78) hindurch geführt ist.
4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (60) ausgebildet ist zur Halterung einer Vielzahl von Ableitelementen, die beidseits des Absatzes (61) und nebeneinander angeordnet sind, welche Halterung einen einstückigen Isolationskörper (62) enthält, bestehend aus je einem beidseits des Absatzes im Abstand angeordneten Stirnteil (63) und einem dem Wandelement (50, 78) aufliegenden Bodenteil (64), sowie aus am Bodenteil angeordneten Durchführungsstutzen (67), wobei die Federteile als Stahlblattfedern (65) ausgebildet sind und entlang den Stirnteilen und durch die Stutzen führen.
5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen gegen atmosphärische Einflüsse dichten Verschluss von Front- und Rückteil.
6. Gerät nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Kupplungsstecker (59) als Einführungsmittel zur Ankupplung eines vieladrigen Zuleitungskabels.
7. Gerät nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch als Anschlussklemmen (81) ausgebildete Einführungsmittel.
8. Gerät nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen flachen Stahlblechkasten als Rückteil (42), der durch zwei zu den kürzeren Seitenwänden (45) parallele stählerne Wandelemente (50) in eine mittlere (55) und zwei seitliche (56) Kammern unterteilt ist, wobei die Wandelemente mittels durchgehenden Schweissverbindungen im Rückteil (42) befestigt sind und auf ihren den seitlichen Kammern (56) zugewandten Seiten je eine Halterung (60) tragen, durch den Oberkanten des Rückteils (42) und der Wandelemente (50) angeschweisste Träger (46-48) aus Flachstahlstreifen, die zusammen einen Rahmen bilden, auf welchem der Frontteil (41) unter Zwischenfügung von Dichtelementen (52, 53) aufgeschraubt ist, welcher Frontteil (41) zwei in die seitlichen Kammern (56) versenkte Töpfe (57) aufweist, in denen je ein Kupplungsstekker (59) befestigt ist (Fig.
3-5).
Die Erfindung betrifft ein Anschlussgerät für Fernmeldezuleitungen an elektrische und elektronische Einrichtungen einer Niederspannungsanlage, mit einer Überspannungsableitelemente enthaltenden Schutzvorrichtung zum Schutz der Zuleitungen vor Überspannungen extrem schnellen Spannungsanstiegs.
Unter Niederspannungsanlagen werden dabei Anlagen verstanden, deren Einrichtungen und Geräte nieder- oder kleinspannungsbetrieben sind mit einer Nenn- oder Betriebsspannung < 1000 V. Solche an Fernmeldezuleitungen zur Daten- und Nachrichtenübertragung angeschlossene Anlagen sind durch in die Zuleitungen induzierte bzw. aufgeprägte Überspannungen gefährdet. Die folgenden Ausführungen beziehen sich hierbei auf Überspannungen mit extrem hoher Flankensteilheit im Bereich von beispielsweise 1-10 KV/ns, die als sogenannte elektromagnetische Impulse (EMP bzw. NEMP) ihren Ursprung beispielsweise in atmosphärischen oder nuklear erzeugten Entladungen haben.
Einen erhöhten Schutz gegen EMP erfordern insbesondere eingangsempfindliche Anlagen, beispielsweise nachrichtentechnische Einrichtungen, Datenverarbeitungsanlagen, Fernwirksysteme, oder Anlagen, die militärischen Anforderungen zu genügen haben.
In Schutzvorrichtungen mit Überspannungsableit- oder Überspannungsbegrenzungselementen nachfolgend Überspannungsableiter bezeichnet, ist der Uberspannungsableiter üblicherweise als zweipoliges Element zwischen die zu schützende Zuleitung und die Bezugsleitung, z. B. Masse, geschaltet. Wie die Praxis erwiesen hat, vermag der Überspannungsableiter die Zuleitung gegen EMP in den meisten Fällen nicht ausreichend zu schützen. Beim Ableiten des EMP resultiert nämlich am wegführenden Leitungsteil jeweils noch ein Spannungspuls, dessen Betrag höher sein kann als die Begrenzungsspannung des Ableiters. Wie ermittelt wurde, liegt der Ursprung dieses Spannungspulses in der Selbstinduktion des Ableitzweiges zwischen der Zuleitung- und Bezugsleitung.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, am wegführenden überspannungsgeschützten Leitungsteil infolge des Ableit-Stossstroms des EMP selbstinduzierte Spannungen auf ein unschädliches Mass zu reduzieren.
Bei Schutzvorrichtungen gegen EMP für eine Vielzahl von Zuleitungen ist ausserdem die gegenseitige Anordnung von ungeschützten Leitungsteilen, geschützten Leitungsteilen und Überspannungsableitern von Bedeutung. Aus der Fernsprechvermittlungstechnik in Verteileranlagen oder Endgestellen sind beispielsweise Sicherungskästen und -leisten bekannt, die eine Vielzahl von Überspannungsableiter haltern. Derartigen bekannten Einrichtungen ist jedoch gemeinsam, dass die überspannungsgeschützten Leitungsteile weiterhin eingestreuten induktiven Spannungen ausgesetzt sind. Da solche Spannungen bereits zur Beschädigung der eingangs genannten empfindlichen Schutzobjekte führen können, sind diese üblichen Schutzvorrichtungen für den vorgesehenen Anwendungszweck ungeeignet.
Ein teilweiser Schutz der überspannungsgeschützten Leitungsteile kann zwar mit einer Halterung gemäss dem Schweizer Patent Nr. 578.789 erreicht werden. Diese Halterung enthält eine geerdete Montage
platte, durch welche der von der Anschlusselektrode des Überspannungsableiters wegführende überspannungsge- schützte Leitungsteil hindurchgeführt ist. Der Schutz des überspannungsgeschützten Leitungsteils gegenüber induktiver Einstreuung soll demnach aus der Abschirmwirkung der Montageplatte resultieren. Diese Abschirmung erweist sich jedoch als unvollständig und ausserdem beseitigt diese Halterung nicht den aufgrund des Ableit-Stossstroms im wegführenden Leitungsteil induzierten Spannungspuls. Demnach besteht eine weitere Aufgabe darin, die erwähnte gegenseitige Anordnung von ungeschützten und geschützten Leitungsteilen und Überspannungsableitern derart zu gestalten, dass die überspannungsgeschützten wegführenden Leitungsteile keiner induktiven Beeinflussung mehr ausgesetzt sind.
Es sei darauf hingewiesen, dass der geforderte Überspannungsschutz erst dann gewährleistet ist, wenn das Anschlussgerät alle vorgenannten Bedingungen erfüllt. Eine Teillösung allein würde stets noch das Auftreten unerwünschter und gefährlicher Spannungen an den überspannungsgeschützten wegführenden Leitungsteilen zulassen.
Die gestellten Aufgaben werden erfindungsgemäss mit dem im Anspruch 1 definierten Anschlussgerät gelöst.
Die Erfindung wird im folgenden für einige Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des prinzipiellen Aufbaus des Anschlussgerätes, Fig. 2 einen Schnitt durch eine vereinfacht dargestellte Halterung für einen Überspannungsableiter, Fig. 3 einen Längsschnitt entlang der Linie A-A von Fig. 4 durch ein erfindungsgemäss aufgebautes Anschlussgerät für zwei mehradrige Zuleitungskabel, Fig. 4 eine Teildraufsicht auf das Anschlussgerät von Fig.
3.
Fig. 5 einen Querschnitt durch das Anschlussgerät von Fig. 3 längs der Linie B-B,
Fig. 6 einen Längsschnitt entlang der Linie C-C von Fig. 7 durch ein weiteres erfindungsgemäss aufgebautes Anschlussgerät für eine Vielzahl einzelner Zuleitungen, Fig. 7 eine Teildraufsicht auf das Anschlussgerät von Fig.
6, Fig. 8 einen Teilquerschnitt durch das Anschlussgerät von Fig. 6 längs der Linie D-D von Fig. 7.
Anhand der schematischen Darstellung des Anschlussgerätes gemäss Fig. 1 werden im folgenden Einzelheiten der Erfindung näher erläutert. Das Gerät enthält ein zweiteiliges aus Frontteil 2 und Rückteil 3 zusammengesetztes ferromagnetisches Metallgehäuse 1. Front- und Rückteil 2,3 sind mittels nicht dargestellte lösbare Verbindungselemente derart zusammengehalten, so dass das Gehäuseinnere gegen die Umgebung vorzugsweise atmosphärisch geschützt und ferner gute elektrische Leitfähigkeit zwischen den Teilen 2,3 gewährleistet ist. Das ferromagnetische Wandelement 4 unterteilt den Gehäuseinnenraum in zwei geschlossene Kammern 5, 6, von denen wenigstens die Kammer 6 elektromagnetisch abgeschirmt ist.
Das Wandelement 4 bildet hier einen Bestandteil des Rückteils 3 und ist an dessen Wandung in einer Weise angebracht, so dass gleichbleibende elektrische und magnetische Eigenschaften der Übergangszone gewährleistet sind. Die ungeschützte Zuleitung 10 gelangt über das im Frontteil 2 befestigte Einführungsmittel 11 in die Kammer 5* in welcher der Überspannungsableiter 12 geeigneter Bauart gehaltert ist. Der metallische Absatz 13 veranschaulicht hierbei schematisch einen Teil einer nicht dargestellten Halterung des Überspannungsableites 12. Die Gegenelektrode 15 des Überspannungsableiters 12 liegt über dem Absatz 13 bei vorzugsweise geringstem Ableitwiderstand am Wandelement 4 bzw. auf Massepotential.
Von der Anschlussstelle 17 des ankommenden Leitungsteils 10 mit der Anschlusselektrode 16 führt der geschützte Leitungsteil 10' zur isolierten Durchführung 18 im Wandelement 4 und von dort in die Kammer 6.
Wie eingangs erwähnt würde aufgrund des Ableit-Stossstroms eines EMP durch den Ableitzweig 17-13 ohne die hier getroffenen Vorkehrungen am wegführenden geschützten Leitungsteil 10' ein Spannungspuls auftreten, dessen Ursache in der Selbstinduktion des Ableitzweiges 17-13 liegt. Zur Unterdrückung dieses Spannungspulses ist deshalb eine bauliche Anordnung vorgesehen, bei welcher der Ableitzweig 17-13, das zum Wandelement 4 führende geschützte Leitungsstück s, das Wandelement 4 und der Absatz 13 eine annähernd geschlossene Fläche F umfassen. Hierbei ist von Bedeutung, dass eine derartige Anordnung eine bauliche Verkleinerung der umfassten Fläche F auf ein Mindestmass gestattet.
Wie nämlich nachweislich ermittelt wurde, ist die Flächengrösse massgebend für die Stärke des selbstinduzierten Spannungspulses, und der Spannungspuls erscheint am geschützten Leitungsteil 10' weitgehend beseitigt bzw. auf einen unschädlichen Betrag abgeschwächt, sofern die von der Anordnung umfasste Fläche F kleinste Ausdehnung aufweist, also minimalisiert ist. Demnach vermag eine nach dem vorstehenden Prinzip aufgebaute Anordnung mit minimalisierter Fläche F die eingangs gestellte Aufgabe zu lösen.
In der vorstehenden Anordnung bildet das Wandelement 4 einen wesentlichen Bestandteil, ohne dass seine Funktion hierauf beschränkt bleibt. Wie in Fig. 1 dargestellt, sorgt das Wandelement 4 in seiner zusätzlichen Funktion als Trennwand für eine Abschirmung der Kammer 6 gegenüber ein Eindringen von unerwünschten leitungs- oder feldgebundenen elektromagnetischen Impulsen aus der Kammer 5. Damit wird der in die Kammer 6 eingeführte überspannungsgeschützte Leitungsteil 10' auch gegen solche induktive Spannungen geschützt. die durch Einstreuung vom ungeschützten Leitungsteil 10, vom Ableit-Stossstrom oder aus der Umgebung herrühren können.
Die Kammer 6 ist von besonderer Bedeutung bei einer Vielzahl vorhandener Zuleitungen 10, indem sie eine gegenseitige Beeinflussung von ungeschützten und geschützten Leitungsteilen 10,10' optimal verhindert. Die der Kammer 6 vorgelagerte ebenfalls geschlossene Kammer 5 ist vorgesehen und ausgelegt zum Schutz der in ihr untergebrachten Anordnungsteile gegenüber atmosphärischen Einflüssen, z. B. Feuchtigkeit. Nach Abnahme des Frontteils 2 ist ihr Innenraum zum Auswechseln der Überspannungsableiter 12 zugänglich.
Fig. 2 zeigt vereinfacht eine gemäss dem vorstehenden Anordnungsprinzip aufgebaute Halterung für einen handels üblichen Uberspannungsableiter 12. Die Halterung enthält einen im Schnitt L-förmigen Isolationskörper 21, dessen Durchschlagsfestigkeit z. B. 15 KV/mm beträgt. Der Isolationskörper 21 liegt mit seinem Bodenteil 22 dem Wandelement 24 auf. Stirnteil 23 des Isolationskörpers 21 und Absatz 25 des Wandelements 24 stehen einander parallel gegenüber unter Bildung eines Zwischenraumes, innerhalb welchem der isolierende Bodenteil 22 das Wandelement 24 vollständig abdeckt. An der Unterseite des Bodenteils 22 des Isolationskörpers 21 befindet sich ein angeformter Durchführungsstutzen 26, der durch eine Bohrung des Wandelements 24 ragt und mit einem Durchlass für die Stahlblattfeder 30 versehen ist.
Die Feder 30 ersetzt in der Halterung die Zuleitung, deren ungeschütztes und geschütztes Leitungsteil 10 bzw. 10' an den Anschlussstellen P bzw. Q der Feder 30 angeschlossen sind.
In Höhe des Stirnteils 23 ist die Feder 30 mit einer Wölbung 31 ausgebildet. Die Elektroden 15, 16 des in die Halterung eingesetzten Überspannungsableiters 12 liegen dem Absatz 25 bzw. der Federwölbung 31 an. Der seitens der Federwölbung ausgeübte Druck sorgt hierbei für einen stabilen Sitz des Ableiters 12 in der Halterung. In der Darstellung von Fig. 2 liegt der Ableiter 12 beispielsweise direkt dem Bodenteil 22 des Isolationskörpers 21 auf. Mit Bezug auf die Erläuterungen anhand von Fig. list somit die umfasste Fläche auf ein Mindestmass reduziert und wird zur Hauptsache von der Stärke des Bodenteils 22 bestimmt. Falls zweckmässig, kann jedoch auch ohne nachteilige Folgen ein Spalt zwischen Ableiter 12 und Bodenteil 22 vorgesehen sein.
Fig. 3-5 zeigt eine industrielle Ausführung eines Anschlussgerätes, bei welchem die erläuterten Erfindungsprinzipien in die Praxis umgesetzt sind. Das Anschlussgerät ist zur Ankupplung von zwei vieladrigen Fernmeldezuleitungskabeln ausgelegt und beschaffen zur Aussenmontage an Gebäuden. Dementsprechend besitzt es einen atmosphärisch resistenten Aufbau und zwecks platzsparender Montage eine flache Bauform und versenkte Anschlusskupplungen. Aus den Fig. 3-5 ist ferner ein spiegelsymmetrischer Aufbau in Längs- und Querrichtung erkennbar. Das zweiteilige Gehäuse 40 ist zusammengesetzt aus dem Frontteil 41 und dem Rückteil 42. Als Rückteil 42 dient ein Stahlblechkasten, der einen ebenen Boden 43 sowie Paare von Längs- und Seitenwänden 44, 45 aufweist.
Entlang den Oberkanten der Längs- und Seitenwände 44t 45 erstrecken sich nach einwärts abstehende angeschweisste Träger 46 bzw. 47 aus Flachstahlstreifen.
Gemäss Fig. 3 enthält der Rückteil 42 zwei Wandelemente 50 aus Stahl, die parallel zu den Seitenwänden 45 ausgerichtet und am Boden 43 und den Längsseiten 44 mittels durchgehender Schweissverbindung befestigt sind. Die Oberkanten der Wandelemente 50 besitzen ebenfalls angeschweisste Träger 48. Die Träger 46-48 bilden zusammen einen Rahmen mit ebener Auflagefläche, auf welcher der Frontteil 41 in atmosphärisch dichtfester Weise montiert ist. Hierzu dienen aus Gewindebolzen und Hutmutter dungen 51, die an allen Trägern 46#8 vorgesehen sind, ein in den Trägern 46, 47 eingesetzter und den Längs- und Seitenwänden entlangführender Rundschnur-Dichtungsring 52 aus Silikon, sowie O-Ringe 53, welche den Schraubverbindungen 51 an den Trägern 48 zugeordnet sind.
Die zwei Wandelemente 50 unterteilen den Innenraum in eine zentrale sogenannte geschützte Kammer 55 und zwei beidseits anliegende sogenannte ungeschützte Kammern 56.
Die geschützte Kammer 55 wird durch die vorstehende Bauweise elektromagnetisch abgeschirmt, insbesondere bezüglich den ungeschützten Kammern 56, und sie entspricht der Kammer 6 der prinzipiellen Darstellung von Fig. 1. Zur Vermeidung von wiederholenden Erläuterungen zu den Eigenschaften und Funktionen der Kammern 55, 56 wird deshalb auf die diesbezüglichen Ausführungen von Fig. 1 verwiesen. Der aus Stahlblech gefertigte Frontteil 41 ist mit je einem in die ungeschützten Kammern 56 versenkten rechteckigen Topf 57 ausgebildet. Dieser ermöglicht eine Befestigung der mit Deckel 58 versehenen Kupplungshälften 59 in atmosphärisch geschützter Lage und platzsparender Anordnung. Die Einführung der ungeschützten Zuleitungen mittels der Kupplung 59 vermeidet vorteilhaft etwaige Spannungsüberschläge infolge Feldverdichtung.
Von den Kupplungen 59 gelangen die ungeschützten Leitungsteile 10 zu den Anschlussstellen P der je ungeschützte Kammer 56 vorgesehenen Halterungseinrichtung 60. In dieser wird der einzelne Überspannungsableiter jeweils grundsätzlich in der in Fig. 2 bereits erläuterten Weise gehaltert. Man erkennt in Fig. 3 den vom Wandelement 50 abstehenden Absatz 61, der allen Einzelhalterungen gemeinsam ist und dementsprechend längsgestreckte Form besitzt.
Der Isolationskörper 62 verfügt über zwei beidseits des Absatzes 61 sich erstreckende Stimteile 63, dle über das am Wandelement 50 anliegende Bodenteil 64 miteinander verbunden sind. Der Absatz 61 ragt hierbei aus einem Schlitz im Bodenteil 64 heraus. Entlang den Stirnteilen 63 sind paarweise sich gegenüberliegende Stahlblattfedern 65 angeordnet, die mittels Durchführungsstutzen 67 isoliert in die geschützte Kammer 55 eingeführt sind. Die Überspannungsableiter 12 liegen entweder direkt dem Bodenteil 64 an oder sind von diesem um einen Spalt beanstandet. Die Federwölbung 66 sorgt für einen stabilen Ableitersitz zwischen Feder 65 und Absatz 61. Anstelle durch Federwölbung liesse sich die Verklemmung des Ableiters 12 auch andersartig verwirklichen.
An die geschützte Kammer 56 ist z. B. ein nicht dargestelltes Wellrohr angeschlossen zur Aufnahme der überspannungsgeschützten wegführenden Leitungsteile 10'. Für Montagezwecke weist das Gerät am Boden 43 Flachstahlstreifen 68 auf.
Das Anschlussgerät gemäss Fig. 6-8 unterscheidet sich vom vorstehenden Gerät im wesentlichen durch die unterschiedliche Anschlussart der eintreffenden Zuleitungen. Das Gehäuse 70 besteht aus dem plattenförmigen Frontteil 71 und dem kastenförmigen Rückteil 72. Der Frontteil 71 ist mittels Schraubverbindungen 73 auf mit Dichtmitteln 74, 75 ausgestatteten Trägern 76, 77 befestigt, die den Oberkanten des Rückteils 72 angeschweisst sind. Alle Teile 70-77 sind von gleicher konstruktiver Ausbildung bzw. Materialbeschaffenheit wie die entsprechenden Teile des vorstehenden Anschlussgerätes, weshalb sich eine wiederholende Beschreibung erübrigt.
Das im Rückteil 72 allseitig angeschweisste Wandelement 78 unterteilt den Innenraum in die ungeschützte und geschützte Kammer 79 bzw. 80. Als Anschlussmittel für die Zuleitungen dienen im vorliegenden Gerät Feldanschlussklemmen 81 handelsüblicher Bauart. Die Klemmen 81 sind am Frontteil 71 reihenweise in seitwärts versetzter Anordnung befestigt. Es sind insgesamt vier Klemmenreihen vorhanden, von denen die Teildraufsicht Fig. 7 lediglich deren zwei wiedergibt. Die den Klemmen 81 unterlegten Gummidichtungen 82 gewährleisten eine wasserdichte Befestigung. Der Frontteil 71 ist zweckmässig mit Durchführungsstegen 83 versehen zur Fixierung und geordneten Verteilung der ankommenden Zuleitung auf die Klemmen 81.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt sondern in vielerlei Hinsicht abwandelbar. In Betracht kommt insbesondere eine andere Ausgestaltung der Halterung in Verbindung mit dem Wandelement. Beispielsweise können die Überspannungsableiter in vertikaler Ausrichtung zum Wandelement gehaltert sein. in den Erfindungsbereich fallen ferner gewinkelte oder gekrümmte Wandelemente sowie geschützte Kammern von z. B. rohrförmiger Gestalt.
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PATENT CLAIMS
1.Connection device for telecommunication feed lines to electrical and electronic devices of a low-voltage system, with a protective device containing surge arrester elements for protecting the feed lines from surge voltages of extremely rapid voltage rise, characterized by an arrangement of surge arrester elements (12) exchangeably held in holders on one side of at least one metallic wall element (4, 24, 50, 78), the overvoltage-protected line parts (10 ') leading away from the connection points (17, 31, 66) of the connection electrodes (16) of the conductive elements (12) passing through the wall element in an isolated manner,
and the wall element together with the counter electrodes (15) of the discharge elements is at reference potential, - by means of a metal device housing (1, 40, 70) composed of front and rear part (2, 3; 41, 421, 72), which is characterized by the above Wall element as a partition in at least two self-contained chambers (5,6; 55, 56;
79, 80) is subdivided, so that one chamber (5, 56, 79) contains the arrangement mentioned, the other chamber (6, 55, 80) contains the protected line parts (10 ') leading away, in order to avoid the mutual interference of unprotected ones and protected line parts, and - by insertion means (11, 59, 81) on the front part (2, 41, 71) for connecting and introducing the incoming unprotected line parts (10) into the chamber (5, 56, 79) containing the arrangement.
2. Apparatus according to claim 1, characterized in that in the said arrangement the diverter elements (12) bear with their counterelectrode (15) on a shoulder (13, 25, 61) projecting from the wall element (4,24, 50, 78), wherein the space between the arrester element and the wall element is at least partially filled with insulating material.
3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the supply line in the region of the arrangement is designed as a spring part (30, 65) which rests under spring pressure on the connection electrode (16) and insulates through the wall element (24, 50, 78) is led.
4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the holder (60) is designed to hold a plurality of diverting elements which are arranged on both sides of the shoulder (61) and side by side, which holder contains an integral insulation body (62) consisting of each a front part (63) spaced on both sides of the heel and a bottom part (64) resting on the wall element (50, 78), as well as bushings (67) arranged on the bottom part, the spring parts being designed as steel leaf springs (65) and along the end parts and lead through the nozzle.
5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized by a sealing against atmospheric influences closure of the front and back.
6. Apparatus according to claim 5, characterized by a coupling plug (59) as an insertion means for coupling a multi-core supply cable.
7. Apparatus according to claim 5, characterized by insertion means designed as connecting terminals (81).
8. Apparatus according to claim 6, characterized by a flat sheet steel box as the rear part (42), which is divided into two central (55) and two lateral (56) chambers by two steel wall elements (50) parallel to the shorter side walls (45), wherein the wall elements are fastened in the rear part (42) by means of continuous welded connections and each carry a holder (60) on their sides facing the side chambers (56), supports (46) welded on by the upper edges of the rear part (42) and the wall elements (50) -48) from flat steel strips which together form a frame on which the front part (41) is screwed with the interposition of sealing elements (52, 53), which front part (41) has two pots (57) sunk into the side chambers (56) , in each of which a coupling plug (59) is attached (Fig.
3-5).
The invention relates to a connection device for telecommunication feed lines to electrical and electronic devices of a low-voltage system, with a protective device containing surge arrester elements for protecting the feed lines against surge voltages of extremely rapid voltage rise.
Low-voltage systems are understood to mean systems whose devices and devices are operated at low or low voltage with a nominal or operating voltage of <1000 V. Such systems connected to telecommunication lines for data and message transmission are endangered by overvoltages induced or impressed in the lines. The following explanations relate to overvoltages with extremely high edge steepness in the range of 1-10 KV / ns, for example, which originate as so-called electromagnetic pulses (EMP or NEMP), for example in atmospheric or nuclear-generated discharges.
Increased protection against EMP requires, in particular, systems that are sensitive to input, for example communications equipment, data processing systems, telecontrol systems, or systems that have to meet military requirements.
In protective devices with overvoltage arrester or overvoltage limiting elements hereinafter referred to as surge arresters, the surge arrester is usually a two-pole element between the supply line to be protected and the reference line, e.g. B. ground switched. As practice has shown, in most cases the surge arrester cannot adequately protect the supply line against EMP. When the EMP is discharged, a voltage pulse results at the line part leading away, the amount of which can be higher than the limiting voltage of the arrester. As has been determined, the origin of this voltage pulse lies in the self-induction of the derivation branch between the supply and reference lines.
It is therefore an object of the invention to reduce self-induced voltages on the outgoing overvoltage-protected line part as a result of the discharge surge current of the EMP to a harmless level.
In the case of protective devices against EMP for a large number of supply lines, the mutual arrangement of unprotected line parts, protected line parts and surge arresters is also important. Fuse boxes and strips, for example, which hold a large number of surge arresters are known from telephone exchange technology in distribution systems or end racks. However, such known devices have in common that the overvoltage-protected line parts continue to be exposed to stray inductive voltages. Since such voltages can already damage the sensitive protective objects mentioned at the outset, these customary protective devices are unsuitable for the intended application.
Partial protection of the overvoltage-protected line parts can be achieved with a bracket according to Swiss Patent No. 578.789. This bracket contains a grounded assembly
plate, through which the overvoltage-protected line section leading away from the connection electrode of the surge arrester is passed. The protection of the overvoltage-protected line section against inductive interference should therefore result from the shielding effect of the mounting plate. However, this shielding proves to be incomplete and, moreover, this holder does not eliminate the voltage pulse induced in the line part leading away due to the discharge surge current. Accordingly, it is a further object to design the mutual arrangement of unprotected and protected line parts and surge arresters mentioned in such a way that the line line parts that are protected against overvoltage are no longer exposed to inductive influences.
It should be noted that the required surge protection is only guaranteed if the connection device fulfills all of the aforementioned conditions. A partial solution alone would still allow the occurrence of undesirable and dangerous voltages on the overvoltage-protected line parts leading away.
The tasks are solved according to the invention with the connection device defined in claim 1.
The invention is explained in more detail below for some exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
1 shows a schematic representation of the basic structure of the connection device, FIG. 2 shows a section through a holder for a surge arrester shown in simplified form, FIG. 3 shows a longitudinal section along line AA of FIG. 4 through a connection device constructed according to the invention for two multi-core supply cables, FIG 4 is a partial top view of the connection device from FIG.
3rd
5 shows a cross section through the connecting device of FIG. 3 along the line B-B,
6 shows a longitudinal section along the line C-C of FIG. 7 through a further connecting device constructed according to the invention for a large number of individual feed lines, FIG. 7 shows a partial top view of the connecting device from FIG.
6, FIG. 8 shows a partial cross section through the connecting device from FIG. 6 along the line D-D from FIG. 7.
Details of the invention are explained in more detail below with the aid of the schematic representation of the connection device according to FIG. 1. The device contains a two-part ferromagnetic metal housing 1 composed of front part 2 and rear part 3. Front and back parts 2, 3 are held together by means of releasable connecting elements, not shown, so that the housing interior is preferably protected from the environment from the atmosphere and furthermore good electrical conductivity between the parts 2.3 is guaranteed. The ferromagnetic wall element 4 divides the interior of the housing into two closed chambers 5, 6, of which at least the chamber 6 is electromagnetically shielded.
Here, the wall element 4 forms part of the rear part 3 and is attached to the wall thereof in such a way that constant electrical and magnetic properties of the transition zone are ensured. The unprotected supply line 10 passes through the insertion means 11 fastened in the front part 2 into the chamber 5 * in which the surge arrester 12 of a suitable type is held. The metallic shoulder 13 schematically illustrates a part of a holder (not shown) of the surge arrester 12. The counter electrode 15 of the surge arrester 12 lies above the shoulder 13 with preferably the lowest leakage resistance on the wall element 4 or at ground potential.
The protected line part 10 ′ leads from the connection point 17 of the incoming line part 10 to the connection electrode 16 to the insulated bushing 18 in the wall element 4 and from there into the chamber 6.
As mentioned at the beginning, due to the discharge surge current of an EMP through the discharge branch 17-13 without the precautions taken here, a voltage pulse would occur on the leading protected line part 10 ', the cause of which lies in the self-induction of the discharge branch 17-13. To suppress this voltage pulse, a structural arrangement is therefore provided in which the diverting branch 17-13, the protected line section s leading to the wall element 4, the wall element 4 and the shoulder 13 comprise an approximately closed surface F. It is important here that such an arrangement allows the area F to be reduced in size to a minimum.
As has been demonstrated, the area size is decisive for the strength of the self-induced voltage pulse, and the voltage pulse on the protected line part 10 'appears to have been largely eliminated or weakened to an innocuous amount, provided that the area F encompassed by the arrangement has the smallest extent, that is to say minimized is. Accordingly, an arrangement constructed according to the above principle with a minimalized area F is able to solve the problem set out at the beginning.
In the above arrangement, the wall element 4 forms an essential component without its function being restricted to this. As shown in FIG. 1, the wall element 4, in its additional function as a partition, shields the chamber 6 against the penetration of undesired line or field-bound electromagnetic pulses from the chamber 5. The overvoltage-protected line part 10 introduced into the chamber 6 thus becomes '' also protected against such inductive voltages. which can originate from the unprotected line part 10, from the discharge surge current or from the surroundings.
The chamber 6 is of particular importance in the case of a large number of existing supply lines 10, since it optimally prevents mutual interference between unprotected and protected line parts 10, 10 '. The upstream of the chamber 6 also closed chamber 5 is provided and designed to protect the arrangement parts housed in it against atmospheric influences, for. B. moisture. After removing the front part 2, its interior is accessible for replacing the surge arrester 12.
Fig. 2 shows in simplified form a bracket constructed according to the above arrangement principle for a commercially available surge arrester 12. The bracket contains an L-shaped insulating body 21, the dielectric strength of which is, for. B. 15 KV / mm. The insulating body 21 lies with its bottom part 22 on the wall element 24. Front part 23 of the insulating body 21 and shoulder 25 of the wall element 24 are parallel to each other, forming an intermediate space within which the insulating bottom part 22 completely covers the wall element 24. On the underside of the bottom part 22 of the insulating body 21 there is a molded-on bushing 26 which projects through a bore in the wall element 24 and is provided with a passage for the steel leaf spring 30.
The spring 30 replaces the feed line in the holder, the unprotected and protected line part 10 and 10 'of which are connected to the connection points P and Q of the spring 30.
At the level of the front part 23, the spring 30 is formed with a curvature 31. The electrodes 15, 16 of the surge arrester 12 inserted into the holder rest against the shoulder 25 or the spring arch 31. The pressure exerted by the spring arch ensures a stable fit of the arrester 12 in the holder. 2, the arrester 12 lies, for example, directly on the bottom part 22 of the insulation body 21. With reference to the explanations based on FIG. 1, the area covered is reduced to a minimum and is mainly determined by the thickness of the base part 22. If appropriate, however, a gap between the arrester 12 and the base part 22 can also be provided without disadvantageous consequences.
3-5 shows an industrial version of a connection device in which the principles of the invention explained are put into practice. The connection device is designed for the connection of two multi-core telecommunication supply cables and procured for outdoor installation on buildings. Accordingly, it has an atmospherically resistant structure and, for space-saving installation, a flat design and recessed connection couplings. A mirror-symmetrical structure in the longitudinal and transverse directions can also be seen from FIGS. 3-5. The two-part housing 40 is composed of the front part 41 and the rear part 42. A steel sheet box, which has a flat bottom 43 and pairs of longitudinal and side walls 44, 45, serves as the rear part 42.
Along the upper edges of the longitudinal and side walls 44t 45 extend welded-in supports 46 and 47 made of flat steel strips.
3, the rear part 42 contains two wall elements 50 made of steel, which are aligned parallel to the side walls 45 and are fastened to the bottom 43 and the longitudinal sides 44 by means of a continuous welded connection. The upper edges of the wall elements 50 also have welded brackets 48. The brackets 46-48 together form a frame with a flat bearing surface, on which the front part 41 is mounted in an atmospherically tight manner. For this purpose, threaded bolts and cap nuts 51, which are provided on all supports 46 # 8, an inserted in the supports 46, 47 and along the longitudinal and side walls leading round cord sealing ring 52 made of silicone, and O-rings 53, which the screw connections 51 are assigned to the carriers 48.
The two wall elements 50 subdivide the interior space into a central so-called protected chamber 55 and two so-called unprotected chambers 56 on both sides.
The protected chamber 55 is electromagnetically shielded by the above construction, in particular with regard to the unprotected chambers 56, and it corresponds to the chamber 6 of the basic illustration of FIG. 1. To avoid repetitive explanations of the properties and functions of the chambers 55, 56 is therefore referred to the related statements of FIG. 1. The front part 41 made of sheet steel is formed with a rectangular pot 57 sunk into the unprotected chambers 56. This enables the coupling halves 59 provided with cover 58 to be fastened in an atmospherically protected position and in a space-saving arrangement. The introduction of the unprotected supply lines by means of the coupling 59 advantageously avoids any voltage flashovers due to field compression.
From the couplings 59, the unprotected line parts 10 reach the connection points P of the holding device 60 provided for each unprotected chamber 56. In this, the individual surge arrester is basically held in the manner already explained in FIG. 2. 3 shows the shoulder 61 protruding from the wall element 50, which is common to all the individual brackets and accordingly has an elongated shape.
The insulation body 62 has two end parts 63 which extend on both sides of the shoulder 61 and are connected to one another via the base part 64 which bears against the wall element 50. The shoulder 61 protrudes from a slot in the bottom part 64. Along the end parts 63, opposing steel leaf springs 65 are arranged in pairs, which are inserted into the protected chamber 55 in an isolated manner by means of bushings 67. The surge arresters 12 either lie directly against the bottom part 64 or are objected to by a gap. The spring arch 66 ensures a stable diverter seat between the spring 65 and shoulder 61. Instead of the spring arch, the jamming of the diverter 12 could also be realized in a different way.
To the protected chamber 56 is such. B. a corrugated tube, not shown, is connected to receive the surge-protected leading line parts 10 '. For assembly purposes, the device has 43 flat steel strips 68 on the bottom.
The connection device according to Fig. 6-8 differs from the above device essentially in the different connection type of the incoming supply lines. The housing 70 consists of the plate-shaped front part 71 and the box-shaped back part 72. The front part 71 is fastened by means of screw connections 73 on supports 76, 77 equipped with sealing means 74, 75, which are welded to the upper edges of the back part 72. All parts 70-77 are of the same construction or material properties as the corresponding parts of the above connection device, which is why a repetitive description is unnecessary.
The wall element 78 welded on all sides in the rear part 72 divides the interior into the unprotected and protected chamber 79 or 80. In the present device, field connection terminals 81 of a commercially available type serve as connection means for the feed lines. The clamps 81 are fastened in rows on the front part 71 in a laterally offset arrangement. There are a total of four rows of terminals, of which the partial top view of FIG. 7 only shows two of them. The rubber seals 82 underlaid on the clamps 81 ensure watertight fastening. The front part 71 is expediently provided with through webs 83 for fixing and orderly distribution of the incoming supply line to the terminals 81.
The invention is not limited to the above exemplary embodiments but can be modified in many ways. A different configuration of the holder in connection with the wall element is particularly suitable. For example, the surge arresters can be held in vertical alignment with the wall element. angled or curved wall elements and protected chambers of z. B. tubular shape.