DE102007015364B4 - Overvoltage protection device - Google Patents
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Abstract
Überspannungsschutzeinrichtung zum Einsatz in der Stromversorgung mit einem druckdichten, metallischen Gehäuse (2), mit einer ersten Elektrode (3), mit einer zweiten Elektrode (4), mit einer im Inneren des Gehäuses (2) zwischen beiden Elektroden (3, 4) ausgebildeten Lichtbogenbrennkammer (5), mit einer zwischen beiden Elektroden (3, 4) ausgebildeten Durchschlag-Funkenstrecke und mit einer Zündhilfe, wobei beim Zünden der Durchschlag-Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden (3, 4) ein Lichtbogen entsteht und wobei als Zündhilfe ein Zündkreis (6) mit einem innerhalb des druckdichten Gehäuses (2) angeordneten Zündelement (7) und/oder einer ebenfalls innerhalb des druckdichten Gehäuses (2) angeordneten Zündelektrode (8) und einem außerhalb des druckdichten Gehäuses (2) angeordneten Spannungsschaltelement (9) ausgebildet ist, und das Spannungsschaltelement (9) mit dem Zündelement (7) und/oder der Zündelektrode (8) über das druckdichte metallische Gehäuse (2) elektrisch in Reihe geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des druckdichten Gehäuses (2) eine Sicherung (13) zwischen dem druckdichten Gehäuse (2) und dem Zündelement (7) oder der Zündelektrode (8) angeordnet ist, wobei die Sicherung (13) so ausgelegt ist, dass sie bei Anliegen eines bestimmten Kurzschlussstromes anspricht, so dass eine Beschädigung des Zündkreises (6) durch den Kurzschlussstrom verhindert wird.Overvoltage protection device for use in the power supply with a pressure-tight, metallic housing (2), with a first electrode (3), with a second electrode (4), with one in the interior of the housing (2) between the two electrodes (3, 4) formed Arc combustion chamber (5), with a formed between two electrodes (3, 4) breakdown spark gap and with a starting aid, wherein when igniting the breakdown spark gap between the two electrodes (3, 4), an arc is formed and wherein a Zündkreis an ignition circuit ( 6) having an ignition element (7) arranged inside the pressure-tight housing (2) and / or an ignition electrode (8) likewise arranged inside the pressure-tight housing (2) and a voltage switching element (9) arranged outside the pressure-tight housing (2), and the voltage switching element (9) with the ignition element (7) and / or the ignition electrode (8) via the pressure-tight metallic housing (2) electrically is connected in series, characterized in that within the pressure-tight housing (2) a fuse (13) between the pressure-tight housing (2) and the ignition element (7) or the ignition electrode (8) is arranged, wherein the fuse (13) so is designed so that it responds to concerns of a specific short-circuit current, so that damage to the ignition circuit (6) is prevented by the short-circuit current.
Description
Die Erfindung geht aus von einer Überspannungsschutzeinrichtung zum Einsatz in der Stromversorgung, mit einem druckdichten, metallischen Gehäuse, mit einer ersten Elektrode, mit einer zweiten Elektrode, mit einer im Inneren des Gehäuses zwischen beiden Elektroden ausgebildeten Lichtbogenbrennkammer, mit einer zwischen beiden Elektroden ausgebildeten Durchschlag-Funkenstrecke und mit einer Zündhilfe, wobei beim Zünden der Durchschlag-Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden ein Lichtbogen entsteht und wobei als Zündhilfe ein Zündkreis mit einem innerhalb des druckdichten Gehäuses angeordneten Zündelement und/oder einer ebenfalls innerhalb des druckdichten Gehäuses angeordneten Zündelektrode und einem außerhalb des druckdichten Gehäuses angeordneten Spannungsschaltelement vorgesehen ist, und das Spannungsschaltelement mit dem Zündelement und/oder der Zündelektrode über das druckdichte metallische Gehäuse elektrisch in Reihe geschaltet ist.The invention is based on an overvoltage protection device for use in the power supply, with a pressure-tight, metallic housing, with a first electrode, with a second electrode, with an arc chamber formed between the two electrodes in the interior of the housing, with a breakdown electrode formed between the two electrodes. Spark gap and with an ignition aid, wherein when igniting the breakdown spark gap between the two electrodes, an arc and wherein as ignition a Zündkreis with a arranged inside the pressure-tight housing ignition element and / or also within the pressure-tight housing arranged ignition electrode and outside the pressure-tight Housing arranged voltage switching element is provided, and the voltage switching element is electrically connected in series with the ignition element and / or the ignition electrode via the pressure-tight metallic housing.
Elektrische, insbesondere aber elektronische Meß-, Steuer-, Regel- und Schaltkreise sind empfindlich gegen transiente Überspannungen, wie sie insbesondere durch atmosphärische Entladungen, aber auch durch Schalthandlungen oder Kurzschlüsse in Energieversorgungsnetzen auftreten können. Diese Empfindlichkeit hat in dem Maße zugenommen, in dem elektronische Bauelemente, insbesondere Transistoren und Thyristoren, verwendet werden; vor allem sind zunehmend eingesetzte integrierte Schaltkreise in starkem Maße durch transiente Überspannungen gefährdet.Electrical, but especially electronic measuring, control, regulating and switching circuits are sensitive to transient overvoltages, as may occur in particular by atmospheric discharges, but also by switching operations or short circuits in power supply networks. This sensitivity has increased as electronic components, in particular transistors and thyristors, are used; above all, increasingly used integrated circuits are to a great extent endangered by transient overvoltages.
Elektrische Stromkreise arbeiten mit der für sie spezifizierten Spannung, der Nennspannung, normalerweise störungsfrei. Das gilt dann nicht, wenn Überspannungen auftreten. Als Überspannungen gelten alle Spannungen, die oberhalb der oberen Toleranzgrenze der Nennspannung liegen. Hierzu zählen vor allem auch die transienten Überspannungen, die aufgrund von atmosphärischen Entladungen, aber auch durch Schalthandlungen oder Kurzschlüsse in Energieversorgungsnetzen auftreten können und galvanisch, induktiv oder kapazitiv in elektrische Stromkreise eingekoppelt werden können. Um nun elektrische oder elektronische Stromkreise, insbesondere elektronische Meß-, Steuer-, Regel- und Schaltkreise, wo auch immer sie eingesetzt sind, gegen transiente Überspannungen zu schützen, sind Überspannungsschutzeinrichtungen entwickelt worden und seit mehr als zwanzig Jahren bekannt.Electrical circuits operate at the voltage specified for them, the nominal voltage, normally without interference. This does not apply if surges occur. Overvoltages are all voltages that are above the upper tolerance limit of the rated voltage. These include, above all, the transient overvoltages that can occur due to atmospheric discharges, but also through switching operations or short circuits in power supply networks and can be galvanically, inductively or capacitively coupled into electrical circuits. In order to protect electrical or electronic circuits, in particular electronic measuring, control, and switching circuits, wherever they are used, against transient overvoltages, overvoltage protection devices have been developed and have been known for more than twenty years.
Wesentlicher Bestandteil von Überspannungsschutzeinrichtung der hier in Rede stehenden Art ist mindestens eine Funkenstrecke, die bei einer bestimmten Überspannung, der Ansprechspannung, anspricht und damit verhindert, daß in dem durch eine Überspannungsschutzeinrichtung geschützten Stromkreis Überspannungen auftreten, die größer als die Ansprechspannung der Funkenstrecke sind.An essential part of overvoltage protection device of the type in question here is at least one spark gap that responds at a certain overvoltage, the Ansprechspannung, and thus prevents that occur in the protected by an overvoltage protection circuit surges that are greater than the operating voltage of the spark gap.
Eingangs ist ausgeführt worden, daß die erfindungsgemäße Überspannungsschutzeinrichtung zwei Elektroden und eine zwischen den beiden Elektroden ausgebildete Durchschlag-Funkenstrecke aufweist. Bei einer Durchschlag-Funkenstrecke kann es sich sowohl um eine Luft-Durchschlag-Funkenstrecke als auch um eine solche Durchschlag-Funkenstrecke handeln, bei der nicht Luft, sondern ein anderes Gas zwischen den Elektroden vorhanden ist. Neben Überspannungsschutzeinrichtungen mit einer Durchschlag-Funkenstrecke gibt es Überspannungsschutzeinrichtungen mit einer Überschlag-Funkenstrecke, bei denen beim Ansprechen eine Gleitentladung auftritt.Initially, it has been stated that the overvoltage protection device according to the invention has two electrodes and a breakdown spark gap formed between the two electrodes. A breakdown spark gap may be either an air breakdown spark gap or a breakdown spark gap that does not contain air but another gas between the electrodes. In addition to overvoltage protection devices with a breakdown spark gap, there are overvoltage protection devices with a rollover spark gap, which occurs when responding a sliding discharge.
Überspannungsschutzeinrichtungen mit einer Durchschlag-Funkenstrecke haben gegenüber Überspannungsschutzeinrichtungen mit einer Überschlag-Funkenstrecke den Vorteil einer höheren Stoßstromtragfähigkeit, jedoch den Nachteil einer höheren – und auch nicht sonderlich konstanten – Ansprechspannung. Deshalb sind bereits verschiedene Überspannungsschutzeinrichtungen mit einer Durchschlag-Funkenstrecke vorgeschlagen worden, die in bezug auf die Ansprechspannung verbessert worden sind. Dabei sind im Bereich der Elektroden bzw. der zwischen den Elektroden wirksamen Durchschlag-Funkenstrecke in verschiedener Weise Zündhilfen realisiert worden, z. B. dergestalt, daß zwischen den Elektroden mindestens eine eine Gleitentladung auslösende Zündhilfe vorgesehen worden ist, die zumindest teilweise in die Durchschlag-Funkenstrecke hineinragt, stegartig ausgeführt ist und aus Kunststoff besteht (vgl.
Die bei den bekannten Überspannungsschutzeinrichtungen vorgesehenen, zuvor angesprochenen Zündhilfen können gleichsam als "passive Zündhilfen" bezeichnet werden, "passive Zündhilfen" deshalb, weil sie nicht selbst "aktiv" ansprechen, sondern nur durch eine Überspannung ansprechen, die an den Hauptelektroden auftritt.The above-mentioned in the known overvoltage protection devices, previously mentioned Zündhilfen can be called as "passive Zündhilfen", so called "passive Zündhilfen" because they do not respond "active", but respond only by an overvoltage that occurs at the main electrodes.
Aus der
Eine ähnliche Überspannungsschutzeinrichtung ist auch aus der
Die
Tritt an dieser Überspannungsschutzeinrichtung eine Überspannung auf, die gleich oder größer als die durch das Spannungsschaltelement vorgegebene Ansprechspannung ist, so spricht das Spannungsschaltelement an, so daß über die Reihenschaltung erste Elektrode – Spannungsschaltelement – Zündelement – zweite Elektrode ein Ableitstrom zu fließen beginnt. Ab einer bestimmten Größe des Ableitstroms kommt es an der Kontaktstelle zwischen dem Zündelement und der zugeordneten Elektrode wegen des hohen Übergangswiderstandes an der Kontaktstelle zu Entladungen, die zu einer Vorionisierung des Kontaktbereichs führen, so daß sich ein Lichtbogen ausbildet, der die Kontaktstelle überbrückt. Dies führt dann schließlich zu einer Zündung der Durchschlag-Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden, so daß zwischen den beiden Elektroden ein Lichtbogen entsteht. Dabei kann das Spannungsschaltelement, bei dem es sich beispielsweise um einen Varistor oder einen gasgefüllten Spannungsableiter handeln kann, räumlich sowohl zwischen den beiden Elektroden als auch außerhalb der Lichtbogenbrennkammer angeordnet sein.Occurs at this overvoltage protection device to an overvoltage, which is equal to or greater than the predetermined by the voltage switching element operating voltage, so the voltage switching element is responsive, so that via the series connection first electrode - voltage switching element - ignition element - the second electrode begins to flow a leakage. From a certain size of the leakage current, discharges occur at the contact point between the ignition element and the associated electrode because of the high contact resistance at the contact point, leading to preionization of the contact region, so that an arc is formed which bridges the contact point. This eventually leads to an ignition of the breakdown spark gap between the two electrodes, so that an arc is formed between the two electrodes. In this case, the voltage switching element, which may be, for example, a varistor or a gas-filled arrester, may be arranged spatially both between the two electrodes and outside the arc combustion chamber.
Eine besondere Ausgestaltung der zuvor beschriebenen Überspannungsschutzeinrichtung ist aus der der gattungsbildenden
Bei der aus der
Aus der
Die
Bei den bekannten, zuvor beschriebenen Ausführungsformen von Überspannungsschutzeinrichtungen mit Zündhilfen führen die Zündhilfen zu einer verbesserten, nämlich niedrigeren und konstanteren Ansprechspannung. Nachteilig hierbei ist jedoch, daß die Zündhilfen einen zusätzlichen Zündkreis mit spannugsschaltenden oder spannungsbegrenzenden Elementen aufweisen, die fehlerhaft sein können.In the known, previously described embodiments of overvoltage protection devices with ignition aids, the starting aids lead to an improved, namely lower and more constant response voltage. The disadvantage here, however, that the ignition aids have an additional ignition circuit with spannugsschaltenden or voltage-limiting elements that can be faulty.
Aus der Praxis sind leistungsfähige Überspannungsschutzeinrichtungen mit Funkenstrecken bekannt, die ein hohes Netzfolgestromlöschvermögen aufweisen und somit an leistungsstarken Netzen mit einer hohen Vorsicherung betrieben werden können. Die maximal zulässigen Sicherungswerte derartiger Überspannungsschutzeinrichtungen können dabei Werte von deutlich über 100 A, beispielsweise 250 A, 315 A oder 400 A aufweisen. Aus der Praxis sind Überspannungsableiter bekannt, die neben dem elektrischen Hauptpfad elektrische Hilfskreise aufweise, di. e z. B. zum Zünden von Funkenstrecken genutzt werden. Um die Kurzschlußfestigkeit aller elektrischen Pfade sicherzustellen, können auch diese Hilfskreise mit Vorsicherungen ausgestattet werden. Efficient overvoltage protection devices with spark gaps are known from practice, which have a high net follow current quenching capacity and can thus be operated on high-performance networks with a high level of back-up protection. The maximum permissible fuse values of such overvoltage protection devices can have values of significantly more than 100 A, for example 250 A, 315 A or 400 A. Surge arresters are known from practice, which in addition to the main electrical path electrical auxiliary circuits, di. e z. B. are used for igniting spark gaps. To ensure the short-circuit resistance of all electrical paths, these auxiliary circuits can also be equipped with back-up fuses.
Dabei darf es zwar zu einer Zerstörung der Funkenstrecke oder des Zündkreises kommen, diese Zerstörung muß jedoch "sicher" ablaufen, d. h. es darf nicht zu Schäden kommen, die nach außen auftreten, so daß sichergestellt ist, daß beispielsweise keine spannungsführenden Teile der Überspannungsschutzeinrichtung berührt werden können. Problematisch ist hierbei jedoch, daß bei den im Stand der Technik realisierten Zündhilfen die Elemente des Zündkreises, einschließlich der Zuleitungen und Leiterbahnen, nur eine Kurzschlußfestigkeit aufweisen, die weit unterhalb der geforderten Größenordnung liegt.Although it may lead to a destruction of the spark gap or the ignition circuit, but this destruction must be "safe" expire, d. H. it must not come to damage that occur to the outside, so that it is ensured that, for example, no live parts of the surge protection device can be touched. The problem here is, however, that in the case of the ignition aids realized in the prior art, the elements of the ignition circuit, including the leads and interconnects, only have a short circuit resistance, which is far below the required order of magnitude.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine eingangs beschriebene Überspannungsschutzeinrichtung so weiterzubilden, daß alle parallelen Strompfade der Überspannungsschutzeinrichtung, sowohl die parallelen Strompfade der Funkenstrecke als auch der Zündkreis der Zündhilfe, einer Prüfung der Kurzschlußfestigkeit unterzogen werden können, ohne daß es zu nach außen auftretenden Schäden der Überspannungsschutzeinrichtung kommt, beispielsweise zu einer Beeinträchtigung der Schutzart der Überspannungsschutzeinrichtung.The present invention is therefore the object of developing an overvoltage protection device described above so that all parallel current paths of the overvoltage protection device, both the parallel current paths of the spark gap and the ignition circuit of the ignition aid, a test of short-circuit resistance can be subjected without it to the outside occurring damage of the overvoltage protection device comes, for example, to an impairment of the degree of protection of the overvoltage protection device.
Die erfindungsgemäße Überspannungsschutzeinrichtung, bei der diese Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des druckdichten Gehäuses eine Sicherung zwischen dem druckdichten Gehäuse und dem Zündelement oder der Zündelektrode angeordnet ist, wobei die Sicherung so ausgelegt ist, daß sie bei Anliegen eines bestimmten Kurzschlußstromes anspricht, so daß eine Beschädigung des Zündkreises durch den Kurzschlußstrom verhindert wird.The overvoltage protection device according to the invention, in which this object is achieved, is characterized in that a fuse between the pressure-tight housing and the ignition element or the ignition electrode is disposed within the pressure-tight housing, wherein the fuse is designed so that it responds to a specific short-circuit current concerns , so that damage to the ignition circuit is prevented by the short-circuit current.
Erfindungsgemäß ist somit eine Sicherung als Teil des Zündkreises vorgesehen, die – gewollt – bei Prüfung der Kurzschlußfestigkeit des Zündkreises auslöst. Dadurch, daß die Sicherung innerhalb des druckdichten Gehäuses angeordnet ist, ist gewährleistet, daß eine Zerstörung der Sicherung nicht zu einer Beeinträchtigung der Schutzart der Überspannungsschutzeinrichtung führt. Insbesondere kann eine Zerstörung der innerhalb des druckdichten Gehäuses angeordneten Sicherung nicht zu einer Beschädigung des äußeren, in der Regel aus Kunststoff bestehenden Gehäuses der Überspannungsschutzeinrichtung führen, was ansonsten dazu führen könnte, daß spannungsführende Teile nicht mehr sicher vor Berührung geschützt sind.According to the invention thus a fuse is provided as part of the ignition circuit, which - intentionally - triggers when testing the short-circuit strength of the ignition circuit. The fact that the fuse is disposed within the pressure-tight housing, it is ensured that a destruction of the fuse does not lead to an impairment of the protection of the surge protector. In particular, a destruction of the arranged inside the pressure-tight housing fuse does not lead to damage to the outer, usually made of plastic housing of the overvoltage protection device, which otherwise could lead to live parts are no longer safe from contact.
Wie im Stand der Technik, so liegt auch die erfindungsgemäße Überspannungsschutzeinrichtung in der Regel parallel zum Eingang des zu schützenden Stromkreises bzw. der zu schützenden Anlage bzw. des zu schützenden Gerätes. Die Überspannungsschutzeinrichtung ist also elektrisch mit den Leitungen bzw. Anschlüssen verbunden, zwischen denen betriebsmäßig die Betriebsspannung bzw. die Netzspannung ansteht. Dabei ist die erste Elektrode der Überspannungsschutzeinrichtung mit der ersten Leitung bzw. dem ersten Anschluß und die zweite Elektrode der Überspannungsschutzeinrichtung mit der zweiten Leitung bzw. dem zweiten Anschluß verbunden.As in the prior art, as well as the surge protective device according to the invention is usually parallel to the input of the circuit to be protected or the system to be protected or the device to be protected. The overvoltage protection device is thus electrically connected to the lines or terminals between which the operating voltage or the mains voltage is operationally present. In this case, the first electrode of the overvoltage protection device is connected to the first line or the first terminal and the second electrode of the overvoltage protection device to the second line or the second terminal.
Tritt an der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung eine Überspannung auf, die gleich oder größer als die durch das Spannungsschaltelement vorgegebene Ansprechspannung ist, so spricht das Spannungsschaltelement an, so daß über die Reihenschaltung erster Anschluß – Spannungsschaltelement – Zündelement und/oder Zündelektrode – zweite Elektrode ein Ableitstrom zu fließen beginnt. Wie einleitend ausgeführt worden ist, gibt es verschiedene Möglichkeiten, wie die Zündhilfe realisiert ist. Die konkrete Ausgestaltung der Zündhilfe ist dabei für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich, insbesondere kann eine der zuvor beschriebenen Zündhilfen verwendet werden. Wesentlich ist dagegen, daß der Zündkreis durch die Sicherung gegen Überlast geschützt ist, und daß die Sicherung innerhalb des druckdichten Gehäuses angeordnet ist.Occurs at the overvoltage protection device according to the invention on an overvoltage which is equal to or greater than the predetermined by the voltage switching element operating voltage, the voltage switching element so that via the series connection of the first terminal - voltage switching element - ignition element and / or ignition electrode - to flow a second leakage current starts. As has been stated in the introduction, there are various possibilities how the ignition aid is realized. The specific embodiment of the ignition aid is not essential to the present invention, in particular one of the ignition aids described above can be used. It is essential, however, that the ignition circuit is protected by the fuse against overload, and that the fuse is disposed within the pressure-tight housing.
Vorzugsweise weist die Zündhilfe sowohl ein Zündelement als auch eine Zündelektrode auf, die miteinander und mit dem Spannungsschaltelement in Reihe geschaltet sind. Der Stromfluß durch das Zündelement führt dabei aufgrund des hohen Widerstands des Zündelements zu Entladungen bzw. zu einem Initiallichtbogen zwischen der Zündelektrode, die zwischen dem Gehäuse und dem Zündelement angeordnet ist, und der zweiten Elektrode. Durch den Initiallichtbogen wird Plasma erzeugt, welches sich mit fortschreitender Zeitdauer innerhalb der Lichtbogenbrennkammer ausbreitet. Sobald das Plasma die Lichtbogenbrennkammer ausreichend gefüllt hat, kommt es dann zum Zünden der Durchschlag-Funkenstrecke, so daß ein Lichtbogen zwischen den beiden Elektroden entsteht.Preferably, the ignition aid has both an ignition element and an ignition electrode, which are connected in series with each other and with the voltage switching element. Due to the high resistance of the ignition element, the current flow through the ignition element leads to discharges or to an initial arc between the ignition electrode, which is arranged between the housing and the ignition element, and the second electrode. The initiating arc generates plasma, which propagates as the time progresses within the arc combustion chamber. As soon as the plasma has sufficiently filled the arc combustion chamber, the breakdown spark gap is then ignited so that an arc is created between the two electrodes.
Weist die Zündhilfe sowohl ein Zündelement als auch eine Zündelektrode auf, so ist die Sicherung auf der einen Seite mit dem druckdichten Gehäuse und auf der anderen Seite mit der Zündelektrode verbunden. Ist nur ein Zündelement und keine Zündelektrode vorgesehen, so ist die Sicherung auf der einen Seite mit dem druckdichten Gehäuse und auf der anderen Seite mit dem Zündelement verbunden. Darüber hinaus können die Zündelektrode und die Sicherung auch als ein Bauteil ausgebildet sein, wobei dann der die Zündelektrode bildende Teil des Bauteils mit dem Zündelement und der die Sicherung bildende Teil des Bauteils mit dem Gehäuse verbunden ist. Das Bauteil kann dabei beispielsweise als Stanzbiegeteil ausgebildet sein. If the ignition aid has both an ignition element and an ignition electrode, the fuse is connected on one side to the pressure-tight housing and on the other side to the ignition electrode. If only one ignition element and no ignition electrode provided, the fuse is connected on one side with the pressure-tight housing and on the other side with the ignition element. In addition, the ignition electrode and the fuse can also be formed as a component, in which case the ignition electrode forming part of the component with the ignition element and the fuse-forming part of the component is connected to the housing. The component can be formed for example as a stamped and bent part.
Die innerhalb des druckdichten Gehäuses angeordnete Sicherung ist vorzugsweise als Schmelzsicherung ausgebildet. Eine derartige Schmelzsicherung kann dabei besonders einfach dadurch realisiert werden, daß innerhalb des druckdichten Gehäuses ein dünner Metallstreifen oder ein entsprechend dimensionierter Draht angeordnet ist, der einerseits mit dem druckdichten Gehäuse und andererseits mit der Zündelektrode oder dem Zündelement verbunden ist. Der als Schmelzsicherung wirkende Metallstreifen bzw. der Draht ist dabei so dimensioniert, daß die Sicherung unter Nennableitbedingungen nicht auslöst, bei Anliegen eines entsprechenden Kurzschlußstromes jedoch zerstört wird, so daß der Kurzschlußstrom unterbrochen und die weiteren Elemente des Zündkreises, insbesondere auch die Zuleitungen und Leiterbahnen des Zündkreises durch den Kurzschlußstrom nicht beschädigt werden. Die Schmelzsicherung stellt somit einen zuverlässigen Überlastschutz für den Zündkreis dar, so daß bei einer Prüfung der Kurzschlußfestigkeit des Zündkreises höchstens die Schmelzsicherung zerstört wird. Dadurch, daß die Schmelzsicherung innerhalb des druckdichten Gehäuses angeordnet ist, führt ein beim "Aufbrennen" der Schmelzsicherung entstehender Lichtbogen nicht zu einem Schaden außerhalb des druckdichten Gehäuses.The arranged within the pressure-tight housing fuse is preferably designed as a fuse. Such a fuse can be particularly easily realized in that within the pressure-tight housing, a thin metal strip or a correspondingly sized wire is arranged, which is connected on the one hand with the pressure-tight housing and on the other hand with the ignition electrode or the ignition element. The acting as a fuse metal strip or the wire is dimensioned so that the fuse does not trigger under Nennableitbedingungen, however, is destroyed when a corresponding short-circuit current, so that the short-circuit current is interrupted and the other elements of the ignition circuit, especially the leads and traces of Ignition circuit can not be damaged by the short-circuit current. The fuse thus provides a reliable overload protection for the ignition circuit, so that when a test of the short-circuit strength of the ignition circuit at most the fuse is destroyed. The fact that the fuse is disposed within the pressure-tight housing, resulting in the "burning" of the fuse arcing does not lead to damage outside the pressure-tight housing.
Vorzugsweise ist darüber hinaus vorgesehen, daß die Lichtbogenbrennkammer zumindest im Bereich der Sicherung mit einem isolierenden, gasenden Material, beispielsweise einem gasenden Kunststoff, insbesondere POM ausgekleidet ist. Hierdurch wird im Falle eines auftretenden Lichtbogens durch die auftretende Druckerhöhung die Löschung des Lichtbogens begünstigt.In addition, it is preferably provided that the arc combustion chamber is lined, at least in the region of the fuse, with an insulating, gas-emitting material, for example a gaseous plastic, in particular POM. As a result, in the event of an arc occurring by the pressure increase occurring deletion of the arc favors.
Als Spannungsschaltelement kann ein Varistor, eine Surpressordiode, ein gasgefüllter Spannungsableiter oder eine Kombination der vorgenannten Bauelemente verwendet werden. Als Zündelement wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung eine Multilayer-Leiterplatte aus mindestens zwei elektrisch leitfähigen Schichten und mindestens einer dazwischen angeordneten isolierenden Schicht verwendet, wobei die isolierende Schicht einen Bereich geschwächter Isolation aufweist, der vorzugsweise durch ein Loch in der isolierenden Schicht realisiert ist. Bezüglich der konkreten Ausgestaltung eines derartigen Zündelements wird auf die
Um ein erneutes Zünden der Überspannungsschutzeinrichtung, d. h. der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke, zu verhindern, sind grundsätzlich die verschiedenen, für sich aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen, anwendbar. Vorzugsweise wird jedoch ein erneutes Zünden der Überspannungsschutzeinrichtung durch Kühlen und Ausblasen des entstandenen Plasmas verhindert. Hierzu sind in dem Gehäuse Ausström- und Kühlkanäle vorgesehen, durch die das Plasma strömen und dabei auskühlen kann. Die Realisierung der Ausström- und Kühlkanäle kann dabei besonders vorteilhaft erfolgen, wenn das Gehäuse zweiteilig ausgebildet ist und die beiden Gehäusehälften koaxial zueinander angeordnet sind. Zwischen den beiden Gehäuseteilen sind dann schraubenförmige Ausström- und Kühlkanäle angeordnet, durch die zum einen das Plasma strömen kann, die zum anderen gleichzeitig zur Verschraubung der beiden Gehäuseteile miteinander dienen.To restart the overvoltage protection device, i. H. the air breakdown spark gap, are basically the various, known per se from the prior art measures applicable. Preferably, however, a renewed ignition of the overvoltage protection device is prevented by cooling and blowing out the resulting plasma. For this purpose, discharge and cooling channels are provided in the housing through which the plasma can flow and thereby cool. The realization of the outflow and cooling channels can be particularly advantageous if the housing is formed in two parts and the two housing halves are arranged coaxially to each other. Then helical outflow and cooling channels are arranged between the two housing parts, through which on the one hand the plasma can flow, which serve for the other at the same time for screwing the two housing parts together.
Die zuvor beschriebene Zweiteiligkeit des Gehäuses, wobei die beiden Gehäuseteile koaxial zueinander angeordnet sind, bietet darüber hinaus die Möglichkeit, die Gehäuseteile über eine maximale Länge miteinander zu verschrauben. Hierdurch wird neben der Verlängerung des zwischen dem Innengewinde des Gehäuseaußenteils und dem Außengewinde des Gehäuseinnenteils ausgebildeten Ausblasweges auch eine Erhöhung der Druckfestigkeit der Überspannungsschutzeinrichtung insbesondere in axialer Richtung erreicht.The above-described bipartite of the housing, wherein the two housing parts are arranged coaxially to each other, also offers the possibility to screw the housing parts together over a maximum length. In this way, in addition to the extension of the formed between the internal thread of the housing outer part and the external thread of the housing inner part Ausblasweges an increase in the compressive strength of the overvoltage protection device is achieved in particular in the axial direction.
Vorteilhafterweise kann die Drucklastaufnahme des Gehäuses dadurch weiter erhöht werden, daß das innere Gehäuseteil einen zumindest teilweise konischen Außenumfang und das äußere Gehäuseteil einen zumindest teilweise konischen Innenumfang aufweist, so daß die Verschraubung zwischen dem inneren Gehäuseteil und dem äußeren Gehäuseteil konisch ausgeführt ist. Diese Konizität der Verschraubung ermöglicht eine Ausbildung des inneren Gehäuseteils und des äußeren Gehäuseteils derart, daß die beiden Gehäuseteile an ihren einander abgewandten Enden, an denen die beiden Gehäuseteile jeweils den Druck alleine aufnehmen müssen, die maximale Wandstärke aufweisen. Zu den anderen Enden hin verjüngt sich dagegen die Wandstärke des inneren und des äußeren Gehäuseteils, so daß dort, wo die Druckbelastung für die einzelnen Gehäuseteile am geringsten ist, auch deren Wandstärke minimal ist.Advantageously, the pressure load receptacle of the housing can be further increased in that the inner housing part has an at least partially conical outer periphery and the outer housing part has an at least partially conical inner circumference, so that the screw connection between the inner housing part and the outer housing part is conical. This conicity of the screw allows formation of the inner housing part and the outer housing part such that the two housing parts at their opposite ends, on which the two housing parts each have to absorb the pressure alone, have the maximum wall thickness. On the other hand, towards the other ends, the wall thickness of the inner and the outer housing part tapers, so that where the pressure load for the individual housing parts is the lowest, and the wall thickness is minimal.
Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Überspannungsschutzeinrichtung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, als auch auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen In particular, there are a variety of ways to design and develop the overvoltage protection device according to the invention. Reference is made to both the claims subordinate to claim 1, as well as to the following description of preferred embodiments in conjunction with the drawings. In the drawing show
Die
Die Lichtbogenbrennkammer
Die in den Figuren dargestellte Überspannungsschutzeinrichtung
Beim Auftreten einer Überspannung, die größer als die Ansprechspannung der Überspannungschutzeinrichtung
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß im Inneren des druckdichten Gehäuses
Bei der Alternative gemäß
Beim Auftreten eines hohen Kurzschlußstromes oder bei einer Überprüfung der Kurzschlußfestigkeit des Zündkreises
Damit der Kurzschlußstrom nach dem Auslösen sicher gelöscht wird, ist das Innere des druckdichten Gehäuses
Bei der in den
Bei dem in
Zur elektrischen Kontaktierung der im Inneren des Gehäuses
Claims (14)
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