DE102006044992B4

DE102006044992B4 - Spark gap and multipolar overvoltage protection element

Info

Publication number: DE102006044992B4
Application number: DE102006044992.4A
Authority: DE
Inventors: Johann Pröpster
Original assignee: J Propster GmbH; J Proepster GmbH
Current assignee: J Propster GmbH; J Proepster GmbH
Priority date: 2006-09-23
Filing date: 2006-09-23
Publication date: 2016-07-07
Anticipated expiration: 2026-09-24
Also published as: DE102006044992A1

Abstract

Funkenstrecke aufweisend ein Gehäuse und zwei Elektroden (6, 7), wobei die Innenseite des Gehäuses eine erste Elektrode (6) bildet und eine zweite Elektrode (7) ausgehend von einer Stirnwand des Gehäuses im Wesentlichen kegelförmig in das Innere des Gehäuses hineinragt, und wobei das Gehäuse wenigstens eine Durchlassöffnung aufweist, um das beim Zünden eines Lichtbogens entstandene Gas aus dem Innenraum nach außen austreten zu lassen und den Druck abzubauen, wobei an einer Wandung eine Durchlass-Öffnung ausgebildet ist, welche mittels einer unter erhöhtem Druck elastisch nachgebenden Membran (17) verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (17) aus einem bei Druck- und Temperaturerhöhung gasenden Kunststoff besteht.Spark gap comprising a housing and two electrodes (6, 7), wherein the inside of the housing forms a first electrode (6) and a second electrode (7) projects from an end wall of the housing substantially conically in the interior of the housing, and wherein the housing has at least one passage opening in order to allow the gas formed during the ignition of an arc to escape outward from the interior space and to reduce the pressure, wherein a passage opening is formed on one wall, which membrane is sealed by means of a membrane elastically yielding under elevated pressure (17 ) is closed, characterized in that the membrane (17) consists of a gassing at pressure and temperature increase plastic.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Funkenstrecke aufweisend ein Gehäuse und zwei Elektroden, wobei die Innenseite des Gehäuses eine erste Elektrode bildet und eine zweite Elektrode ausgehend von einer Stirnwand des Gehäuses im Wesentlichen kegelförmig in das Innere des Gehäuses hineinragt, und wobei das Gehäuse wenigstens eine Durchlassöffnung aufweist, um das beim Zünden eines Lichtbogens entstandene Gas aus dem Innenraum nach außen austreten zu lassen und den Druck abzubauen. Eine derartige Funkenstrecke ist aus DE 198 17 063 C2 bekannt. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein mehrpoliges Überspannungsschutzelement mit wenigstens zwei Funkenstrecken.The invention is based on a spark gap comprising a housing and two electrodes, the inside of the housing forming a first electrode and a second electrode protruding from an end wall of the housing substantially conically into the interior of the housing, and wherein the housing has at least one passage opening has to emerge from the interior of the space formed during the ignition of an arc to the outside and reduce the pressure. Such a spark gap is off DE 198 17 063 C2 known. In addition, the invention relates to a multi-pole overvoltage protection element with at least two spark gaps.

Diese bekannte Funkenstrecke funktioniert so, dass die mantelförmige äußere Elektrode den Raum, in dem sich ein Lichtbogen nach dem Zünden aufhalten kann, nach außen hin geschlossen kapselt, wobei sie auf der dem freien Ende der inneren Elektrode gegenüberliegenden Seite des Innenraums einen zur Mittel-Längs-Achse quer angeordneten Boden aufweist, wobei zwischen der äußeren Elektrode und der inneren Elektrode ein Ring aus bei Lichtbogeneinwirkung gasendem Kunststoff angeordnet ist, der die Stirnwand des Gehäuses bildet.This known spark gap functions such that the envelope-shaped outer electrode encapsulates the space in which an arc can remain after ignition closed to the outside, wherein on the side opposite the free end of the inner electrode of the interior to the central longitudinal -Axis has transversely disposed bottom, wherein between the outer electrode and the inner electrode, a ring is arranged of arc gassing plastic, which forms the end wall of the housing.

Ein solches Überspannungsschutzelement ist aufgrund der geschlossenen Bauweise nicht ausblasend. Trotzdem wird ein Lichtbogenlöschmechanismus erreicht, wonach der Lichtbogen beschleunigt vom Fuß der inneren Elektrode zu deren freien Ende wandern kann, wo er gelöscht wird. Durch die Formgebung der inneren Elektrode ergibt sich eine vergrößerte Zahl möglicher Zündungsstellen. Die Abwanderungsgeschwindigkeit verringert damit den Abbrand bei einer Vielzahl von Lichtbögen. Da bei dem randseitigen, außen liegenden Bereich der inneren Elektrode ein Ring von bei Lichtbogeneinwirkung gasendem Kunststoff angeordnet ist, beschleunigt das bei Lichtbogeneinwirkung entstehende Gas das Wegwandern des entstandenen Lichtbogens von der Stelle des Entstehens.Such an overvoltage protection element is not ausblasend due to the closed design. Nevertheless, an arc extinguishing mechanism is achieved, whereafter the arc can accelerate from the base of the inner electrode to its free end, where it is extinguished. The shape of the inner electrode results in an increased number of possible ignition points. The churn rate thus reduces burnup in a variety of arcs. Since at the edge, outer region of the inner electrode, a ring is arranged by gassing plastic at arc effect, the gas generated by arc accelerates the path of the resulting arc from the point of emergence.

Bei der bekannten, äußerst vorteilhafte Löscheigenschaften bei geringer Baugröße aufweisenden Funkenstrecke erfolgt der Druckabbau nach dem Zünden durch eine Öffnung sehr geringen Durchmessers an der gegenüberliegenden Stirnwand, sodass einerseits der Charakter einer geschlossenen Funkenstrecke gewahrt ist und andererseits gleichwohl ein Druckabbau möglich ist, um ein erneutes, nachfolgendes Löschen des Lichtbogens zu ermöglichen.In the known, extremely advantageous extinguishing properties with spark gap having small size of the pressure reduction takes place after ignition through an opening of very small diameter on the opposite end wall, so on the one hand the character of a closed spark gap is maintained and on the other hand nevertheless a pressure reduction is possible to a renewed allow subsequent erasure of the arc.

In der DE 931 358 B wird eine vakuumdichte Stromdurchführung aus dem Inneren eines atmungsfest abgedichteten Überspannungsableiters beschrieben. Eine stirnseitige Öffnung im Porzellan-Isolator des Überspannungsableiters ist mittels einer Überdruckmembran aus leitendem Material verschlossen.In the DE 931 358 B is a vacuum-tight electrical feedthrough from the inside of a breathable sealed surge arrester described. An end opening in the porcelain insulator of the surge arrester is closed by means of an overpressure membrane of conductive material.

In der DE 198 45 889 A1 wird eine Funkenstreckenanordnung für einen Blitzstrom-Ableiter beschrieben. Sie besteht aus einem Gehäuse, dass eine Lichtbogenkammer, einen Durchströmungskanal, eine Zwischenkammer und eine Austrittsöffnung beziehungsweise einen Austrittskanal aufweist. Der Austritt der Gase kann durch Verschlüsse in Art von Überdruckventilen gesteuert sein.In the DE 198 45 889 A1 a spark gap arrangement for a lightning arrester is described. It consists of a housing that has an arc chamber, a flow channel, an intermediate chamber and an outlet opening or an outlet channel. The outlet of the gases can be controlled by closures in the form of pressure relief valves.

In der DE 20 50 727 A ist eine dreipolige beziehungsweise dreiphasige Blitzableiteranordnung beschrieben, bei der die drei Blitzableiter jeder Phase durch eine gemeinsame Gehäuseabdeckung verschlossen sind.In the DE 20 50 727 A a three-pole or three-phase lightning rod assembly is described in which the three lightning conductors of each phase are closed by a common housing cover.

In der DE 73 39 366 U wird ein Überspannungsableiter mit einer bei einem Überdruck sich öffnenden Druckentlastungsöffnung, die in einem hohlen Porzellanisolator vorgesehen ist, beschrieben. Die Druckentlastungsöffnung ist mit einer dünnen Metallmembran oder mit einer Membran aus einem elastischen kautschukähnlichen Stoff verschlossen.In the DE 73 39 366 U For example, there will be described a surge arrester having a pressure relief port opening at a positive pressure provided in a hollow porcelain insulator. The pressure relief port is closed with a thin metal membrane or with a membrane made of an elastic rubber-like substance.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Funkenstrecke der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, dass ihr Löschverhalten noch weiter verbessert wird, insbesondere indem ein zusätzlicher Druckaufbau beim Löschen und ein noch gezielterer und schnellerer Druckabbau nach dem Löschen erzielt wird.On this basis, the invention has the object, a spark gap of the generic type so that their extinguishing behavior is further improved, in particular by an additional pressure build-up during extinguishing and even more targeted and faster pressure reduction after extinguishing is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an einer Wandung, insbesondere an einer Stirnwand, des Gehäuses eine Durchlass-Öffnung ausgebildet ist, welche mittels einer unter erhöhtem Druck elastisch nachgebenden Membran verschlossen ist. Dabei kann das Gehäuse durch einen Rohrabschnitt gebildet sein und die Durchlass-Öffnung durch dessen eines offenes Ende. Die Ausbildung des Gehäuses als Rohrabschnitt hat zudem den Vorteil einer kostengünstigen Herstellbarkeit.This object is achieved in that a passage opening is formed on a wall, in particular on an end wall of the housing, which is closed by means of a membrane under elastic pressure yielding elastic. In this case, the housing may be formed by a pipe section and the passage opening through its one open end. The formation of the housing as a pipe section also has the advantage of cost manufacturability.

Die Membran besteht vorzugsweise aus Kunststoff, der bei Druck- und Temperaturerhöhung gast, also z. B. POM.The membrane is preferably made of plastic, the guest at pressure and temperature increase, ie z. B. POM.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird praktisch ein Ventilauslass geschaffen, der bei plötzlicher Druckerhöhung sich öffnet und einen schnellen Druckabbau ermöglicht. Da die Membran ihrerseits vorzugsweise bei Temperaturerhöhung Gas abgibt, wird vor dem Druckabbau zunächst durch das austretende Gas eine Druckerhöhung bewerkstelligt, welche das Löschen des Lichtbogens begünstigt.The inventive design practically a valve outlet is created, which opens at sudden pressure increase and allows rapid pressure reduction. Since the membrane, in turn, emits gas preferably when the temperature increases, an increase in pressure, which promotes the extinguishing of the arc, is first effected by the escaping gas before the pressure is reduced.

Günstigerweise ist über der Membran eine Druckplatte angeordnet, welche die Membran festlegt und auch dazu dienen kann, die Ausbauchung der Membran zu begrenzen.Conveniently, a pressure plate is arranged over the membrane, which defines the membrane and can also serve to limit the bulging of the membrane.

Zur Erzielung einer einfachen Montage können Membran und Druckplatte eine fluchtende Bohrung für eine Befestigungsschraube aufweisen.To achieve ease of installation, the diaphragm and pressure plate may have an aligned bore for a mounting screw.

Außerdem wird die Aufgabe zur Verbesserung des Löschverhaltens gelöst durch ein mehrpoliges Überspannungsschutzelement aufweisend mehrere Funkenstrecken, bei welchem Überspannungsschutzelement erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen ist, dass dieses zwei nebeneinander angeordnete Funkenstrecken-Kammern bzw. Gehäuse aufweist, wobei der Druckabbau nach einem Zünden einer Funkenstrecke über die jeweils benachbarte Funkenstrecken-Kammer erfolgt, indem die Membran die beiden benachbarten Elektrodenkammern und deren jeweilige Durchlassöffnung übergreift.In addition, the object of improving the extinguishing behavior is achieved by a multi-pole overvoltage protection element having a plurality of spark gaps, in which overvoltage protection element according to the invention is provided in particular that this two juxtaposed spark gap chambers or housing, wherein the pressure reduction after ignition of a spark gap on the respectively adjacent Spark gap chamber takes place by the membrane overlaps the two adjacent electrode chambers and their respective passage opening.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to a preferred embodiment in conjunction with the drawings. Showing:

1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer dreipoligen erfindungsgemäßen Funkenstrecke, 1 an exploded perspective view of a three-pole spark gap according to the invention,

2 eine Aufsicht auf die Funkenstrecke nach 1 und 2 a view of the spark gap after 1 and

3 einen Schnitt längs der Linie A-A in 2. 3 a section along the line AA in 2 ,

In der Zeichnung ist ein dreipoliges Überspannungsschutzelement 1 dargestellt, wobei in einem mit Anschlussklemmen 2 versehenen äußeren Gehäuse 3 drei Funkenstrecken 4 angeordnet sind.In the drawing is a three-pole overvoltage protection element 1 shown in one with terminals 2 provided outer housing 3 three spark gaps 4 are arranged.

Jede Funkenstrecke 4 umfasst eine rohrförmige, gleichzeitig eine Gehäusewandung bildende, einen Innenraum 5 umschließende äußere Elektrode 6 und eine innere Elektrode 7 sowie einen eine Stirnwand bildenden Kunststoffsockel 8 aus POM.Every spark gap 4 comprises a tubular, at the same time a housing wall forming, an interior 5 surrounding outer electrode 6 and an inner electrode 7 and a plastic wall forming a front wall 8th from POM.

Der Kunststoffsockel 8 besitzt eine Ausnehmung 9, in die ein Fuß 10 der inneren Elektrode 7 einsetzbar ist, bis ein Ringkragen 11 oberhalb des Fußes 10 an der Stirnseite 12 des Sockels 8 zur Anlage kommt und dementsprechend definiert gehalten wird.The plastic base 8th has a recess 9 into which a foot 10 the inner electrode 7 can be used until a ring collar 11 above the foot 10 at the front 12 of the pedestal 8th comes to rest and is held accordingly defined.

Der Sockel 8 weist seinerseits einen Ringkragen 13 auf, auf welchem die äußere, rohrförmige, die Gehäusewandung bildende Elektrode 6 im montierten Zustand aufliegt, wobei zwischen der äußeren Elektrode 6 und der inneren Elektrode 7 ein Abstand in Form eines Ringsspaltes 14 verbleibt.The base 8th in turn has a ring collar 13 on which the outer, tubular, the housing wall forming electrode 6 rests in the assembled state, wherein between the outer electrode 6 and the inner electrode 7 a distance in the form of a ring gap 14 remains.

Die innere Elektrode 7 weist eine kegelförmige Spitze 15 mit einem abgerundeten Ende 16 auf.The inner electrode 7 has a cone-shaped tip 15 with a rounded end 16 on.

Eine Membran 17 besitzt die gleiche Grundfläche wie die Stirnseite 18 des Außengehäuses 3 und ist mit einem umlaufenden, nach oben vorstehenden Rand 19 versehen, sodass eine darüber angeordnete Druckplatte 20 zur Innenfläche 21 der Membran derart auf Abstand gehalten wird, dass diese Innenfläche 21 sich bei einem Druckaufbau im Innenraum 5 nach außen hin ausbauchen kann.A membrane 17 has the same footprint as the front 18 of the outer casing 3 and is with a circumferential, upwardly projecting edge 19 provided so that an overlying pressure plate 20 to the inner surface 21 the membrane is kept at a distance such that this inner surface 21 at a pressure build-up in the interior 5 can bulge outward.

Über eine Befestigungsschraube 22 und einen Sprengring 23 sowie Bohrungen 24, 25 in der Druckplatte 20 bzw. in der Membran 19 sind Druckplatte 20 und Membran 19 über eine Gewindebohrung 25 an der Stirnseite 18 des Außengehäuses 3 festgelegt.About a fixing screw 22 and a snap ring 23 as well as drilling 24 . 25 in the printing plate 20 or in the membrane 19 are pressure plate 20 and membrane 19 via a threaded hole 25 at the front 18 of the outer casing 3 established.

Insbesondere aus 3 wird deutlich, dass bei einem Druckaufbau in einem der benachbarten Innenräume 5 die Membran 17 bzw. die Innenfläche 21 aufgewölbt wird, sodass ein beispielsweise im rechten Innenraum 5 in 3 aufgebauter Druck nach links in 3 in den dortigen linken Innenraum 5 abgebaut werden kann.In particular from 3 becomes clear that at a pressure build-up in one of the adjacent interiors 5 the membrane 17 or the inner surface 21 is bulged, so that, for example, in the right interior 5 in 3 built-up pressure left in 3 in the local left interior 5 can be reduced.

Claims

Spark gap comprising a housing and two electrodes ( 6 . 7 ), wherein the inside of the housing has a first electrode ( 6 ) and a second electrode ( 7 ) protruding from an end wall of the housing substantially conically into the interior of the housing, and wherein the housing has at least one passage opening to allow the gas formed during the ignition of an arc to escape from the interior to the outside and reduce the pressure, wherein at one Wall a passage opening is formed, which by means of an elastically yielding under increased pressure membrane ( 17 ), characterized in that the membrane ( 17 ) consists of a gassing at pressure and temperature increase plastic.

Spark gap according to claim 1, characterized in that the membrane ( 17 ) consists of POM.

Spark gap according to claim 1, characterized in that above the membrane ( 17 ) a printing plate ( 20 ) is arranged.

Spark gap according to claim 3, characterized in that membrane ( 17 ) and pressure plate ( 20 ) an aligned bore ( 25 . 24 ) for a fastening screw ( 22 ) exhibit.

Multipolar overvoltage protection element having at least two spark gaps ( 4 ) according to any one of claims 1-4, characterized in that it comprises at least two adjacent spark gap chambers ( 5 ), wherein the pressure reduction after ignition of one of the spark gaps ( 4 ) over the respectively adjacent spark gap chamber ( 5 ) takes place by the membrane ( 17 ) the two adjacent spark gap chambers ( 5 ) and whose passage openings overlaps.