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Schutzvorrichtung für elektrische Anlagen Die Erfindung betrifft eine
Schutzvorrichtung für elektrische Anlagen, insbesondere für Fernmeldeanlagen, bestehend
aus einem als überspannungsableiter wirkenden Gasentladungsgefäß und einer außerhalb
des Gasentladungsgefäßes befindlichen Umschaltvorrichtung, bei der ein die Betätigung
der Umschaltvorrichtung auslösendes oder bewirkendes Glied in gut wärmeleitender
Verbindung mit einer der Elektroden des Gasentladungsgefäßes steht, nach Patentanmeldung
K 25105 VIIIb/21 c. Die Umschaltvorrichtung dient meist dazu, in Abhängigkeit von
der beim Ableiten von Überspannungen in dem Überspannungsableiter auftretenden Stromwärme
die zu schützende Anlage von der Leitung zu trennen und anschließend das Gasentladungsgefäß
kurzzuschließen, um eine Beschädigung des Ableiters infolge zu hoher Erwärmung zu
verhindern.
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Die üblichen Gasentladungsgefäße bestehen meist aus einem Glasgefäß,
in das die beiden Elektroden eingeschmolzen sind. Man hat auch bereits Gasentladungsgefäße
hergestellt, bei denen die Elektroden mit Metallkappen verbunden sind, die einen
Teil der Wand des Gasentladungsgefäßes bilden. Ferner sind Gasentladungsgefäße bekannt,
bei denen entweder eine der beiden Elektroden als Gehäuse des Ableiters ausgebildet
oder bei denen beide Elektroden kappenartig so ausgebildet sind, daß sie zusammen
die äußere Wandung bzw. das Gehäuse des Ga.sentladungsgefäßes bilden.
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Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, das Gasentladungsgefäß so
auszubilden, daß es ähnlich einer Glühlampe in eine beliebige Fassung eingesetzt
oder eingeschraubt werden kann und eine seiner Elektroden so auszuführen und anzuordnen,
daß die Erwärmung dieser Elektrode mittelbar oder unmittelbar zur Betätigung der
Umschaltvorrichtung ausgenutzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Erfindung in der Weise gelöst, daß die
eine Elektrode, vorzugsweise die Erdelektrode, mit einem das Gasentladungsgefäß
umgebenden metallischen Schutzmantel leitend verbunden oder zusammenhängend ausgeführt
ist, während die zweite Elektrode einen Hohlkörper darstellt, in dessen Innenraum
sich das die Betätigung der Umschaltvorrichtung auslösende oder bewirkende Glied
befindet.
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Die mit dem metallischen Schutzmantel zusammenhängende Elektrode,
die man zweckmäßigerweise erdet, leitet ihre Wärme schnell an den Schutzmantel und
über die Fassungsteile ab, während die als Hohlkörper ausgebildete zweite Elektrode,
die keine großen, aus dem Gasentladungsgefäß herausragenden wärmeableitenden Flächen
aufweist, bei ihrer Erwärmung das die Betätigung der Umschaltvorrichtung auslösende
oder bewirkende Glied rasch aufheizt. Dieses in Abhängigkeit von der Erwärmung ansprechende
Glied bewirkt dann die- Umschaltung so rechtzeitig, daß die Temperatur des Gasentladungsgefäßes
und seiner Teile nicht auf unzulässig hohe Werte ansteigen kann.
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Das wärmeabhängige Glied im Innern. der hohl ausgeführten zweiten
Elektrode kann ein gasförmiges, flüssiges oder festes Medium sein, das sich bei
der Erwärmung der Elektrode ausdehnt oder seinen Aggregatzustand ändert und durch
die dabei entstehende Drucksteigerung oder Volumenvergrößerung die Umschaltvorrichtung
betätigt; es kann aber auch -- wie in der Hauptpatentanmeldung beschrieben -ein
leicht schmelzendes Lot sein, das einen unter Federdruck stehenden Körper im Innern
der hohlen Elektrode so lange gegen die Wirkung der Feder festhält, bis es schmilzt
und somit den unter dem Einfluß der Federkraft stehenden Körper zur Betätigung der
Umschaltvorrichtung freigibt.
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Erfindungsgemäß soll weiterhin der mit der Erdelektrode zusammenhängende
Schutzmantel des Gasentladungsgefäßes als Schraub-, Steck- oder Klemmfassung ausgebildet
sein.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Schutzvorrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die zweite, hohl ausgeführte Elektrode den Boden eines becherartig
ausgeführten Isolierkörpers durchdringt, dessen zylindrischer Teil in den Schutzmantel
eingeschoben ist und mit ihm zusammen die Außenwand des Gasentladungsgefäßes bildet.
Der zylindrische Teil
des becherartigen Isolierkörpers schirmt die
hohl ausgeführte Elektrode gegen- den metallischen Schutzmantel, der mit der Erdelektrode
verbunden ist, ab, so daß die Entladung nur zwischen den eigentlichen Elektroden,
nicht aber zwischen der Hohlelektrode und der Gefäßwand auftreten kann.
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Der becherartig ausgeführte Isolierkörper kann aus Glas, Quarz oder
keramischem Material hergestellt sein. Die Abdichtung der Fugen zwischen dem Schutzmantel
und dem Isolierkörper erfolgt zweckmäßigerweise- durch Verschmelzen, wobei darauf
zu achten ist, daß der Temperatur - Ausdehnungskoeffizient des Schutzmanbelmaterials
mit dem des Isolierkörpers weitgehend übereinstimmt.
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Bei den in dieser `Veise 'hergestellten Überspannungsableitern liegen
die Anschlußkontakte an den beiden Enden des Ableiters. Für besondere Ver-vendungszwecke,
vor allem bei einsteck- oder einschraubbaren LTb.erspannungsableitern empfiehlt
es sich, die Anschlüsse beide an ein Ende des Überspannungsableiters zu legen. Dies
läßt sich dadurch erreichen, daß man den Schutzmantel über den Boden des becherartigen
Isolierkörpers herübergreifen läßt und ihn an seinem übergreifenden Ende als ringförmige
Schraub-oder Steckfassung ausführt, durch deren Mitte ein in oder an der hohl ausgebildeten
Elektrode geführtes Betätigungsglied über den Rand der Fassung herausragt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt; es
zeigt Fig. 1 eine Schutzvorrichtung gemäß der Erfindung mit einem im Längsschnitt
dargestellten überspannungsablei ter ; Fig. 2 und 3 je einen Überspannungsableite.r
ähnlich Fig. 1, bei dem die Anschlüsse der Elektroden beide auf einer Seite des
überspannungsableiters vorgesehen sind.
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Die Schutzvorrichtung besteht aus dem Gasentladungsgefäß 1 und der,
Umschaltvorrichtung 2, die in Abhängigkeit von der Erwärmung des Gasentladungsgefäßes
oder seiner Elektroden betätigt werden soll. Das Gasentladungsgefäß 1 `hat eine
Erdelektrode 3, die mit dem zylindrisch ausgeführten Schutzmantel 4 aus einem Stück
besteht und eine Spannungselektrode 5, die als Hohlkörper ausgeführt ist. Die Elektrode
5 enthält in ihrem Hohlraum ein leicht schmelzendes Lot 6, das einen Betätigungsstift
7 im Innern der höhlen Elektrode festlegt. Der Betätigungsstift 7 ist mit einer
gefederten Schaltzunge 8 der Umschaltverrichtung 2 verbunden. Die federnde Schaltzunge
8 sucht den Stift 7 stets aus der Elektrode 5 herauszuziehen.
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Die Elektrode 5 durchdringt den Boden 9 eines becherartig ausgeführten
Isolierkörpers 10 -, dessen zylindrischer Teil 11 in den Schutzmantel 4 eingeschoben
ist und mit ihm zusammen die Außenwand des Gasentladungsgefäßes bildet. Am Außenrand
des Bodenteiles 9 des Isolierkörpers sind zwei umlaufende Wulste 12 vorgesehen,
die den Zweck haben, durch Vergrößerung der Oberfläche die Bildung von Kriechströmen
zwischen der Elektrode 5 und dem Schutzmantel 4 zu erschweren.
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Der Schutzmantel 4 bildet mit seinem äußeren Ende 13 den einen Teil
einer Steckfassung, deren anderer Teil von dem Anschlußstück 14 gebildet wird. Das
Anschlußstück 14 greift mit gabelartigen Fortsätzen 15 in eine umlaufende Nut 16
ein. An dem Anschlußstück 14 befindet sich weiterhin ein mit leichter Krümmung durchgebogener
Lappen 17, der federnd gegen die Stirnseite des Schutzmantels 4 drückt und dadurch
das Gasentladungsgefäß 1 festhält. Die- Wölbung des federnden Lappens 17 greift
dabei in eine in den Boden des Schutzmantels 4 eingepreßte Vertiefung 18 ein.
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Wenn an der zu schützenden Anlage eine Überspannung auftritt, so erwärmen
sich die beiden Elektroden 3 und 5 des Gasentladungsgefäßes 1. Die an der Elektrode
3 entstehende Wärme wird sehr schnell in den Schutzmantel 4 und das Kontaktstück
14 -weitergeleitet, so daß diese Elektrode verhältnismäßig kalt bleibt. Die Erwärmung
der Elektrode 5 bewirkt - da diese Elektrode nur sehr geringe Wärmemengen durch
Leitung abgeben kann - nach einer gewissen Zeit ein Schmelzen des Lotes 6 und damit
ein Lösen des Stiftes 7, der von der Feder 8 im Sinne des Pfeiles 19 aus der Elektrode
5 herausgezogen wird. Dabei öffnet sich zunächst der Kontakt 20, der z. B. die zu
schützende Anlage mit der ankommenden Leitung verbindet, und dann schließt sich
der Kontakt 21, der das Gasentladungsgefäß 1 überbrückt.
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Die in der Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Schutzvorrichtung
zeigt einen Überspannungsableiter für Bajonetthalterung, die an demjenigen Ende
des Gasentladungsgefäßes sitzt, an dem auch der Anschluß der als Hohlkörper ausgebildeten
Elektrode aus dem Gefäß heraustritt. Diese Anordnung gestattet eine günstigere Ausbildung
der Anschlüsse und der Leitungsverlegung.
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Der Schutzmantel 4 ist über den Boden 9 des becherartigen Isolierkörpers
10 hinaus verlängert und an seinem übergreifenden, umgebördelten Ende mit zwei Bajonettzapfen
22 versehen, die in die (nicht dargestellte) Bajonettfassung eingreifen. Bei dieser
Ausführung ist das Gasentladungsgefäß durch den metallischen Schutzmantel 4 besonders
gut gegen Besehädigung geschützt.
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Der überspannungsableiter gemäß Fig. 3 trägt auf dem Sdhutzmante:l
4 ein Gewinde 23, mit dem er in eine (nichtdargestellte) Schraubfassung eingeschraubt
werden kann.
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Für das Evakuieren und das Einfüllen der Gasfüllung lassen sich in
an sich bekannter Weise dicht verschließbare Öffnungen oder Saugstutzen entweder
in dem Metallmantel 4 oder der Stirnseite des Isolierkörpers 10 vorsehen.
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Es dürfte leicht einzusehen sein, daß eine Schutzvorrichtung der oben
beschriebenen Art nicht nur zweipolig, d. h. für den Schutz einer einzigen Leitung
ausgeführt werden kann, sondern daß sich auch mehrere Spannung führende Elektroden
5 in einem gemeinsamen Gasentladungsgefäß in an sich bekannter Weise so anordnen
lassen, daß sie einer einzigen, entsprechend größer ausgeführten Erdelektrode gegenüberstehen.
Bei einem solchen Gefäß wäre es an sich gleichgültig, ob sämtliche oder nur eine
der Spannung führenden Elektroden 5 mit einem Auslöseglied für die Betätigung der
Umschaltvorrichtung versehen -werden. Es dürfte sich jedoch empfehlen, jede einzelne
Spannungselektrode mit einer besonderen Umschaltvorrichtung zu kuppeln und demnach
das Abschalten >,selektiv« zu machen, damit diejenigen Leitungen, die überspannungsfrei
sind, weiter in Betrieb gehalten -werden können, -wenn nur auf einer dieser Leitungen
eine störende Überspannung auftritt, die z. B. durch Berührung mit einer Starkstromleitung
entstanden sein kann.
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Bei einer Ausführung des Gasentladungsgefäßes gemäß Fig. 2 kommt dann
aber nur eine Steckfassung in Frage, die - in an sich bekannter Weise - als Bajonettfassung
ausgebildet sein kann.