DE102007015364B4

DE102007015364B4 - Overvoltage protection device

Info

Publication number: DE102007015364B4
Application number: DE102007015364.5A
Authority: DE
Inventors: Christina Grewe; Dr.-Ing. Wetter Martin; Dipl.-Ing. Durth Rainer
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2016-10-20
Anticipated expiration: 2027-03-29
Also published as: DE102007015364A1

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. DE 41 41 681 A1 oder DE 44 02 615 A1 ).Overvoltage protection devices with a breakdown spark gap have the advantage over surge protection devices with a flashover spark gap the advantage of a higher surge current carrying capacity, but the disadvantage of a higher - and not very constant - Ansprechspannung. Therefore, various overvoltage protection devices have been proposed with a breakdown spark gap, which have been improved in terms of the response voltage. In this case, ignition aids have been realized in various ways in the region of the electrodes or the effective between the electrodes breakdown spark gap, z. B. such that between the electrodes at least one sliding discharge triggering ignition aid has been provided, which at least partially protrudes into the breakdown spark gap, is web-like and made of plastic (see. DE 41 41 681 A1 or DE 44 02 615 A1 ).

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 DE 198 03 636 A1 ist eine Überspannungsschutzeinrichtung mit zwei Elektroden, mit einer zwischen den beiden Elektroden wirksamen Durchschlag-Funkenstrecke und einer Zündhilfe bekannt. Bei dieser Überspannungsschutzeinrichtung ist die Zündhilfe, als "aktive Zündhilfe" ausgebildet, nämlich dadurch, daß neben den beiden Elektroden – dort als Hauptelektroden bezeichnet – noch mindestens eine Zündelektrode vorgesehen sind. Diese Zündelektrode bildet zusammen mit einer Hauptelektrode oder einer zweiten Zündelektrode eine zweite, als Zündfunkenstrecke dienende Durchschlag-Funkenstrecke. Bei dieser Überspannungsschutzeinrichtung gehört zu der Zündhilfe außer der Zündfunkenstrecke noch ein Zündkreis mit einem Zündschaltelement. Bei Anliegen einer Überspannung an der Überspannungsschutzeinrichtung sorgt der Zündkreis mit dem Zündschaltelement für ein Ansprechen der Zündfunkenstrecke. Die Zündelektrode oder die beiden Zündelektroden sind in bezug auf die beiden Hauptelektroden derart angeordnet, daß dadurch, daß die Zündfunkenstrecke angesprochen hat, auch die Durchschlag-Funkenstrecke zwischen den beiden Hauptelektroden, anspricht.From the DE 198 03 636 A1 is an overvoltage protection device with two electrodes, with an effective between the two electrodes breakdown spark gap and a starting aid known. In this overvoltage protection device, the ignition aid, as "active ignition aid" is formed, namely the fact that in addition to the two electrodes - there referred to as main electrodes - at least one ignition electrode are provided. This ignition electrode, together with a main electrode or a second ignition electrode, forms a second breakdown arc serving as a spark gap. Radio link. In this overvoltage protection device belongs to the Zündhilfe except the spark gap nor a firing circuit with an ignition switch. When an overvoltage is applied to the overvoltage protection device, the ignition circuit with the ignition switching element ensures a response of the spark gap. The ignition electrode or the two ignition electrodes are arranged with respect to the two main electrodes such that the fact that the spark gap has addressed, also the breakdown spark gap between the two main electrodes responds.

Eine ähnliche Überspannungsschutzeinrichtung ist auch aus der DE 199 14 313 A1 bekannt. Bei diese Überspannungsschutzeinrichtung mit einer "aktive Zündhilfe" ist dem Zündkreis zusätzlich noch eine Überwachungseinrichtung mit einer Anzeigeeinrichtung zugeordnet, die den Zündkreis bei thermischer oder dynamischer Belastung abschaltet.A similar surge protection device is also from the DE 199 14 313 A1 known. In this overvoltage protection device with an "active ignition aid" the ignition circuit is additionally assigned a monitoring device with a display device that switches off the ignition circuit at thermal or dynamic load.

Die DE 101 46 728 A1 offenbart ebenfalls eine Überspannungsschutzeinrichtung mit zwei Elektroden, einer zwischen den beiden Elektroden wirksamen Durchschlag-Funkenstrecke und einer Zündhilfe. Bei dieser Überspannungsschutzeinrichtung besteht die Zündhilfe aus einer Reihenschaltung eines Spannungsschaltelements und eines Zündelements. Die Reihenschaltung aus Spannungsschaltelement und Zündelement ist dabei elektrisch zwischen die beiden Elektroden geschaltet, wobei zumindest das Zündelement in direktem Kontakt mit einer Elektrode steht.The DE 101 46 728 A1 also discloses an overvoltage protection device with two electrodes, a breakdown spark gap acting between the two electrodes and an ignition aid. In this overvoltage protection device, the ignition aid consists of a series connection of a voltage switching element and an ignition element. The series connection of voltage switching element and ignition element is electrically connected between the two electrodes, wherein at least the ignition element is in direct contact with an electrode.

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 DE 103 38 835 A1 bekannt. Bei dieser Überspannungsschutzeinrichtung ist als Zündhilfe ebenfalls die Reihenschaltung eines Zündelements und eines Spannungsschaltelements vorgesehen, wobei bei dieser Überspannungsschutzeinrichtung das Spannungsschaltelement vorzugsweise außerhalb des metallischen Gehäuses angeordnet ist. Darüber hinaus ist im Inneren des Gehäuses noch eine Zündelektrode angeordnet, die auf der einen Seite mit dem Gehäuse und auf der anderen Seite mit dem Zündelement verbunden ist. Das Zündelement ist somit zwischen der ersten Elektrode und der Zündelektrode angeordnet, so daß sich der Initiallichtbogen, der durch die Entladungen an der Kontaktstelle zwischen der ersten Elektrode und dem Zündelement entsteht, zwischen der ersten Elektrode und der Zündelektrode ausbildet.A particular embodiment of the overvoltage protection device described above is of the generic type DE 103 38 835 A1 known. In this overvoltage protection device as ignition aid also the series connection of an ignition element and a voltage switching element is provided, wherein in this overvoltage protection device, the voltage switching element is preferably arranged outside of the metallic housing. In addition, an ignition electrode is still arranged inside the housing, which is connected on one side with the housing and on the other side with the ignition element. The ignition element is thus arranged between the first electrode and the ignition electrode, so that the initial arc formed by the discharges at the contact point between the first electrode and the ignition element, between the first electrode and the ignition electrode is formed.

Bei der aus der DE 103 38 835 A1 bekannten Überspannungsschutzeinrichtung wird das Auftreten eines Netzfolgestroms, der nach dem Zünden der Durchschlag-Funkenstrecke und dem gewollten Abfließen des transienten Stoßstromes aufgrund der niederimpedanten Verbindung zwischen den beiden Elektroden fließen kann, dadurch verhindert, daß der Abstand zwischen den beiden Elektroden so groß gewählt ist, daß die Lichtbogenspannung größer als die erwartete Netzspannung ist.At the time of the DE 103 38 835 A1 known overvoltage protection device, the occurrence of a Netzfolgestroms that can flow after the ignition of the breakdown spark gap and the intentional outflow of the transient surge current due to the low impedance connection between the two electrodes, thereby preventing the distance between the two electrodes is chosen so large that the arc voltage is greater than the expected mains voltage.

Aus der DE 10 2004 006 988 A1 und der DE 101 57 817 A1 ist jeweils eine Überspannungsschutzeinrichtung bekannt, bei der ein Zündkreis ganz oder teilweise in einem druckdichten Gehäuse integriert ist. Bei der aus der DE 10 2004 006 988 A1 bekannten Überspannungsschutzeinrichtung soll die Zündhilfe vollständig in das druckfeste Gehäuse der Funkenstrecke integriert werden, wobei die Zündhilfe jedoch außerhalb des Brennraums des Lichtbogens angeordnet ist.From the DE 10 2004 006 988 A1 and the DE 101 57 817 A1 In each case, an overvoltage protection device is known in which an ignition circuit is completely or partially integrated in a pressure-tight housing. At the time of the DE 10 2004 006 988 A1 known overvoltage protection device, the ignition aid is to be fully integrated into the flameproof housing of the spark gap, the ignition aid is arranged outside the combustion chamber of the arc.

Die DE 101 57 817 A1 offenbart eine Funkenstreckenanordnung bestehend aus zwei einander gegenüberliegenden Hauptelektroden und einer Zündelektrode, wobei die Hauptelektrode ein kammerartiges Volumen einschließen, in dem eine Funktionsbaugruppe, beispielsweise eine Zündhilfe, vollständig angeordnet werden kann. Bei der Zündhilfe handelt es sich dabei um eine aktive Zündhilfe mit einem Impulsübertrager, so dass die Zündhilfe einen relativ großen Platzbedarf erfordert.The DE 101 57 817 A1 discloses a spark gap assembly consisting of two opposing main electrodes and a firing electrode, the main electrode including a chamber-like volume within which a functional assembly, such as a firing aid, may be completely disposed. The ignition aid is an active ignition aid with a pulse transformer, so that the ignition aid requires a relatively large amount of space.

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 DE 10 2004 009 072 A1 verwiesen.As a voltage switching element, a varistor, a Surpressordiode, a gas-filled arrester or a combination of the aforementioned components can be used. As ignition element according to a preferred embodiment, a multilayer printed circuit board of at least two electrically conductive layers and at least one interposed insulating layer is used, wherein the insulating layer has a region of weakened insulation, which is preferably realized by a hole in the insulating layer. With regard to the specific embodiment of such a firing element is on the DE 10 2004 009 072 A1 directed.

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

1 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung, 1 a schematic diagram of an overvoltage protection device according to the invention,

2 eine vereinfachte Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung, kurz nach dem Ansprechen, 2 a simplified representation of a first embodiment of an overvoltage protection device according to the invention, shortly after the response,

3 eine vereinfachte Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung, kurz nach dem Ansprechen, und 3 a simplified representation of a second embodiment of an overvoltage protection device according to the invention, shortly after the response, and

4 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung, teilweise im Längsschnitt. 4 a preferred embodiment of an overvoltage protection device according to the invention, partially in longitudinal section.

Die 1 zeigt eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung 1, mit einem – in 1 nur angedeuteten – druckdichten Gehäuse 2, in dessen Inneren zwei Elektroden 3, 4 angeordnet sind, wobei die beiden Elektroden 3, 4 einander gegenüberliegen und die in dem Gehäuse 2 ausgebildete Lichtbogenbrennkammer 5 begrenzen. Zwischen den beiden Elektroden 3, 4 existiert eine Durchschlag-Funkenstrecke, wobei beim Zünden der Durchschlag-Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden 3, 4 ein – hier nicht dargestellter – Lichtbogen entsteht.The 1 shows a schematic diagram of an overvoltage protection device according to the invention 1 , with a - in 1 only indicated - pressure-tight housing 2 , inside which two electrodes 3 . 4 are arranged, wherein the two electrodes 3 . 4 face each other and those in the case 2 trained arc combustion chamber 5 limit. Between the two electrodes 3 . 4 there is a breakdown spark gap, wherein when igniting the breakdown spark gap between the two electrodes 3 . 4 an arc, not shown here, is created.

Die Lichtbogenbrennkammer 5 ist dabei – was aus der Schnittdarstellung der 4 jedoch nicht ersichtlich ist – so ausgebildet, daß sie die beiden Elektroden 3, 4 miteinander verbindet. Bei dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzeinrichtung 1 gemäß 4 verläuft die Lichtbogenbrennkammer 5 teilweise schräg zur Längserstreckung der Überspannungsschutzeinrichtung 1. Dadurch wird ein Entladungskanal geschaffen, der schräg zur Richtung des elektrischen Feldes einer anliegenden Netzspannung verläuft, so daß die vom Lichtbogen zu überwindende Strecke zwischen den beiden Elektroden 3, 4 eine Querkomponente zum elektrischen Feld aufweist. Dies führt dazu, daß die an den beiden Elektroden 3, 4 anliegende elektrische Spannung, die nach dem Zünden der Durchschlag-Funkenstrecke in der Lichtbogenbrennkammer 5 enthaltenen freien Ladungsträger nicht mehr durchgängig von der einen Elektrode 3 zur anderen Elektrode 4 beschleunigen kann, wodurch der Lichtbogen gelöscht werden kann.The arc combustion chamber 5 is there - what the sectional view of 4 however, is not apparent - designed so that they are the two electrodes 3 . 4 connects with each other. In the embodiment of the overvoltage protection device according to the invention 1 according to 4 runs the arc combustion chamber 5 partially oblique to the longitudinal extent of the surge protection device 1 , As a result, a discharge channel is created, which extends obliquely to the direction of the electric field of an applied mains voltage, so that the distance to be overcome by the arc between the two electrodes 3 . 4 has a transverse component to the electric field. This causes the at the two electrodes 3 . 4 applied electrical voltage, after the ignition of the breakdown spark gap in the arc combustion chamber 5 contained free charge carriers no longer consistently from the one electrode 3 to the other electrode 4 can accelerate, whereby the arc can be deleted.

Die in den Figuren dargestellte Überspannungsschutzeinrichtung 1 weist neben der durch die beiden Elektroden 3, 4 gebildeten Funkenstrecke noch eine Zündhilfe auf, die aus einem Zündkreis 6 mit einem Zündelement 7, einer Zündelektrode 8 und einem Spannungsschaltelement 9 besteht. In 1 ist dabei angedeutet, daß anders als in den bevorzugten Ausführungsbeispielen gemäß den 2 und 3 nicht zwingend sowohl ein Zündelement 7 als auch eine Zündelektrode 8 vorhanden sein müssen. Die Zündhilfe, durch die die Ansprechspannung der Überspannungsschutzeinrichtung 1 auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann, besteht bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 2 und 4 aus einer Reihenschaltung des Zündelements 7, der Zündelektrode 8 und des Spannungsschaltelements 9, wobei das Zündelement 7 zwischen der einen Hauptelektrode 4 und der Zündelektrode 8 angeordnet ist.The overvoltage protection device shown in the figures 1 points next to the through the two electrodes 3 . 4 formed spark gap nor a starting aid, which consists of an ignition circuit 6 with an ignition element 7 , an ignition electrode 8th and a voltage switching element 9 consists. In 1 is indicated that unlike in the preferred embodiments according to the 2 and 3 not necessarily both an ignition element 7 as well as an ignition electrode 8th must be present. The ignition aid, through which the operating voltage of the overvoltage protection device 1 can be set to the desired value, in the embodiments according to the 2 and 4 from a series connection of the ignition element 7 , the ignition electrode 8th and the voltage switching element 9 , wherein the ignition element 7 between the one main electrode 4 and the ignition electrode 8th is arranged.

Beim Auftreten einer Überspannung, die größer als die Ansprechspannung der Überspannungschutzeinrichtung 1 ist, fließt zunächst ein – in 2 durch Pfeile dargestellter – Strom von dem der ersten Elektrode 3 zugeordneten ersten Anschluß 10 über das metallische Gehäuse 2, die Zündelektrode 8 und das Zündelement 7 zur zweiten Elektrode 4 und damit auch zum zweiten Anschluß 11. Aufgrund des durch das Zündelement 7 fließenden Stromes entsteht ein Initiallichtbogen 12, durch den in der Lichtbogenbrennkammer 5 ein Plasma erzeugt wird, welches sich in Richtung der ersten Elektrode 3 ausbreitet. Ist die Lichtbogenbrennkammer 5 ausreichend mit Plasma gefüllt, so kommt es zur Zündung der Durchschlag-Funkenstrecke zwischen den beiden Hauptelektroden 3, 4, so daß ein Lichtbogen zwischen den beiden Elektroden 3, 4 entsteht.When an overvoltage occurs that is greater than the operating voltage of the overvoltage protection device 1 is, flows first - in 2 indicated by arrows - current from that of the first electrode 3 associated first connection 10 over the metallic housing 2 , the ignition electrode 8th and the ignition element 7 to the second electrode 4 and thus also to the second connection 11 , Due to the ignition element 7 flowing current creates an initial arc 12 through which in the arc combustion chamber 5 a plasma is generated which extends in the direction of the first electrode 3 spreads. Is the arc combustion chamber 5 sufficiently filled with plasma, it comes to the ignition of the breakdown spark gap between the two main electrodes 3 . 4 so that an arc between the two electrodes 3 . 4 arises.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß im Inneren des druckdichten Gehäuses 2 eine Sicherung 13 angeordnet ist, wobei die Sicherung 13 vorzugsweise gemäß 2 als dünner Metallstreifen 14 ausgebildet ist, der die Zündelektrode 8 elektrisch leitend mit dem metallischen Gehäuse 2 verbindet. Die Zündelektrode 8 ist dabei nicht direkt, sondern nur über den Metallstreifen 14 mit dem Gehäuse 2 verbunden, so daß der zuvor beschriebene Strom von der ersten Elektrode 3 zur zweiten Elektrode 4 über den Metallstreifen 14 fließt.According to the invention it is now provided that in the interior of the pressure-tight housing 2 a fuse 13 is arranged, with the fuse 13 preferably according to 2 as a thin metal strip 14 is formed, the ignition electrode 8th electrically conductive with the metallic housing 2 combines. The ignition electrode 8th is not directly, but only over the metal strip 14 with the housing 2 connected so that the previously described current from the first electrode 3 to the second electrode 4 over the metal strip 14 flows.

Bei der Alternative gemäß 3 ist im Inneren des druckdichten Gehäuses 2 ein Bauteil 24, nämlich ein Stanzbiegeteil angeordnet, daß einerseits die Funktion der Zündelektrode 8 und andererseits die Funktion der Sicherung erfüllt. Hierzu weist das Bauteil 24 einen Teil auf, der mit dem Zündelement 7 verbunden ist und die Zündelektrode 8 bildet, und einen Teil, der mit dem Gehäuse 2 verbunden ist und die Sicherung bildet, wobei auch hier die Sicherung als Metallstreifen 14 ausgebildet ist.In the alternative according to 3 is inside the pressure-tight housing 2 a component 24 , namely arranged a stamped and bent part, that on the one hand the function of the ignition electrode 8th and on the other hand fulfills the function of the fuse. For this purpose, the component 24 a part of that with the ignition element 7 is connected and the ignition electrode 8th forms, and a part of the housing 2 is connected and forms the fuse, and here also the fuse as a metal strip 14 is trained.

Beim Auftreten eines hohen Kurzschlußstromes oder bei einer Überprüfung der Kurzschlußfestigkeit des Zündkreises 6 kommt es dann zu einem gewollten Auslösen der Sicherung 13, d. h. zu einem "Aufbrennens" des Metallstreifens 14, wodurch der Stromfluß durch den Zündkreis unterbrochen und somit der Zündkreis 6 insgesamt, insbesondere auch die Zuleitungen 15 zu den einzelnen Elementen des Zündkreises 6, vor Beschädigung durch einen zu hohen Strom geschützt wird. Dadurch, daß der Metallstreifen 14 innerhalb des druckdichten Gehäuses 2 angeordnet ist, führt ein beim "Aufbrennen" des Metallstreifens 14 entstehender Lichtbogen nicht zu einem Schaden außerhalb des druckdichten Gehäuses 2, insbesondere nicht zu einer Beschädigung des in der Regel aus Kunststoff bestehenden – hier nicht dargestellten – äußeren Gehäuses der Überspannungsschutzeinrichtung 1.When a high short-circuit current occurs or when checking the short circuit strength of the ignition circuit 6 Then it comes to a deliberate release of the fuse 13 ie, a "burning" of the metal strip 14 , whereby the current flow through the ignition circuit is interrupted and thus the ignition circuit 6 in general, especially the supply lines 15 to the individual elements of the ignition circuit 6 , is protected from damage by excessive current. Because of the metal strip 14 inside the pressure-tight housing 2 is arranged, leads to the "burning" of the metal strip 14 resulting arc not to damage outside the pressure-tight housing 2 , in particular not to damage the usually made of plastic - not shown here - outer housing of the overvoltage protection device 1 ,

Damit der Kurzschlußstrom nach dem Auslösen sicher gelöscht wird, ist das Innere des druckdichten Gehäuses 2 im Bereich der Sicherung 13 bzw. des Metallstreifens 14 mit einem isolierenden, gasenden Material 16, beispielsweise POM oder PBT ausgekleidet.In order to safely extinguish the short-circuit current after tripping, the inside of the pressure-sealed housing is 2 in the field of security 13 or the metal strip 14 with an insulating, gassing material 16 , lined for example POM or PBT.

Bei der in den 2 bis 4 dargestellten Überspannungsschutzeinrichtung 1 ist das zylindrische Gehäuse 2 zweiteilig ausgebildet, wobei die beiden Gehäuseteile 17, 18 koaxial zueinander angeordnet sind. Hierdurch läßt sich zunächst besonders einfach ein, auch hohen Drücken standhaltendes, stabiles Gehäuse 2 realisieren, wozu das innere Gehäuseteil 17 in das äußere Gehäuseteil 18 eingeschraubt werden kann. Darüber hinaus können die Zwischenräume zwischen den beiden Gehäuseteilen 17, 18 als Ausström- und Kühlkanäle 19 für das austretende Plasma genutzt werden. Sind dabei die Ausström- und Kühlkanäle 19 schraubenförmig ausgebildet, so verlängert sich dadurch die Wegstrecke, die das Plasma im Gehäuse 2 entlang strömt, wodurch eine verbesserte Kühlung des ausströmenden Plasmas erreicht wird.In the in the 2 to 4 shown overvoltage protection device 1 is the cylindrical housing 2 formed in two parts, wherein the two housing parts 17 . 18 are arranged coaxially with each other. This makes it particularly easy to first, even high pressure resistant, stable housing 2 realize what the inner housing part 17 in the outer housing part 18 can be screwed. In addition, the spaces between the two housing parts 17 . 18 as outflow and cooling channels 19 be used for the exiting plasma. Are there the outflow and cooling channels 19 formed helically, thus extending the distance that the plasma in the housing 2 flows along, whereby an improved cooling of the outflowing plasma is achieved.

Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das erste, innere Gehäuseteil 17 einen im wesentlichen konischen Außenumfang und das zweite, äußere Gehäuseteil 18 einen entsprechenden konischen Innenumfang auf, so daß die Verschraubung zwischen dem inneren Gehäuseteil 17 und dem äußeren Gehäuseteil 18 insgesamt konisch ausgeführt ist. Dabei weisen das innere Gehäuseteil 17 und das äußere Gehäuseteil 18 an ihren einander abwandten Enden 20, 21 jeweils die maximale Wandstärke auf, während sich die Wandstärke des inneren Gehäuseteils 17 und des äußeren Gehäuseteils 18 in Richtung auf das andere Ende hin jeweils verjüngt. Somit sind die beiden Gehäuseteile 17, 18 an den Enden 20, 21, an denen sie jeweils den Druck alleine aufnehmen müssen, von ihrer Wandstärke her maximal. Durch die konische Ausbildung der beiden Gehäuseteile 17, 18 wird darüber hinaus erreicht, daß das Gehäuse 2 insgesamt sowohl einen konstanten Innendurchmesser als auch einen konstanten Außendurchmesser aufweist, wodurch bei gegebenen Anforderungen eine sehr geringe Baugröße der Überspannungsschutzeinrichtung 1 erreichbar ist.At the in 4 illustrated embodiment, the first, inner housing part 17 a substantially conical outer periphery and the second, outer housing part 18 a corresponding conical inner circumference, so that the screw connection between the inner housing part 17 and the outer housing part 18 overall conical. In this case, the inner housing part 17 and the outer housing part 18 at their opposite ends 20 . 21 in each case the maximum wall thickness, while the wall thickness of the inner housing part 17 and the outer housing part 18 tapered towards the other end. Thus, the two housing parts 17 . 18 at the ends 20 . 21 where they each have to absorb the pressure alone, maximum of their wall thickness ago. Due to the conical design of the two housing parts 17 . 18 In addition, it is achieved that the housing 2 Overall, both a constant inner diameter and a constant outer diameter, whereby given requirements, a very small size of the surge protector 1 is reachable.

Zur elektrischen Kontaktierung der im Inneren des Gehäuses 2 angeordneten ersten Elektrode 3 ist ein Elektrodenhalter 22 vorgesehen, der ebenso wie die Elektrode 4 mittels eines Isolierteils 23 von dem Gehäuse 2 elektrisch isoliert ist. Im Unterschied zu den beiden Elektroden 3, 4, die in der Regel aus Kupfer-Wolfram bestehen, besteht der Elektrodenhalter 22 in der Regel aus Messing.For electrical contacting of the inside of the housing 2 arranged first electrode 3 is an electrode holder 22 provided, as well as the electrode 4 by means of an insulating part 23 from the case 2 is electrically isolated. Unlike the two electrodes 3 . 4 , which are usually made of copper-tungsten, consists of the electrode holder 22 usually made of brass.

Claims

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 inside the housing ( 2 ) between both electrodes ( 3 . 4 ) formed arc combustion chamber ( 5 ), with one between both electrodes ( 3 . 4 ) formed by a 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 as a starting aid an ignition circuit ( 6 ) with a within the pressure-tight housing ( 2 ) arranged ignition element ( 7 ) and / or also within the pressure-tight housing ( 2 ) arranged ignition electrode ( 8th ) and one outside the pressure-tight housing ( 2 ) arranged voltage switching element ( 9 ), and the voltage switching element ( 9 ) with the ignition element ( 7 ) and / or the ignition electrode ( 8th ) via the pressure-tight metallic housing ( 2 ) is electrically 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 ( 8th ), whereby the fuse ( 13 ) is designed so that it responds to the presence of a specific short-circuit current, so that damage to the ignition circuit ( 6 ) is prevented by the short-circuit current.

Overvoltage protection device according to claim 1, with an ignition element ( 7 ) and an ignition electrode ( 8th ), characterized in that the ignition element ( 7 ) and the ignition electrode ( 8th ) are electrically connected in series, wherein the ignition element ( 7 ) between an electrode ( 4 ) and the ignition electrode ( 8th ) and that the fuse ( 13 ) on one side with the pressure-tight housing ( 2 ) and on the other side with the ignition electrode ( 8th ) connected is.

Overvoltage protection device according to claim 1, with an ignition element ( 7 ) and an ignition electrode ( 8th ), characterized in that the ignition element ( 7 ) and the ignition electrode ( 8th ) are electrically connected in series, wherein the ignition element ( 7 ) between an electrode ( 4 ) and the ignition electrode ( 8th ) and that the fuse ( 13 ) and the ignition electrode ( 8th ) are integrally connected.

Overvoltage protection device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the fuse ( 13 ) is designed as a fuse.

Overvoltage protection device according to claim 4, characterized in that the fuse ( 13 ) of a thin metal strip ( 14 ) or a wire is formed.

Overvoltage protection device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the arc combustion chamber ( 5 ) at least in the field of security ( 13 ) with an insulating, gaseous material ( 16 ) is lined.

Overvoltage protection device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the voltage switching element ( 9 ) is designed as a varistor, as a Surpressordiode or as a gas-filled surge arrester or as a combination of a varistor and a Suristors diode, a varistor and a gas-filled surge arrester, a Surpressordiode and a gas-filled surge arrester or a varistor, a Surpressordiode and a gas-filled surge arrester.

Overvoltage protection device according to one of Claims 1 to 7, having an ignition element ( 7 ), characterized in that the ignition element ( 7 ) consists of an electrically non-conductive ceramic material or of an electrically non-conductive plastic.

Overvoltage protection device according to one of Claims 1 to 7, having an ignition element ( 7 ), characterized in that the ignition element ( 7 ) consists of at least two electrically conductive layers and at least one insulating layer arranged therebetween, wherein the insulating layer is connected by gluing or pressing with the electrically conductive layers and has a region of weakened insulation.

Overvoltage protection device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the pressure-tight housing ( 2 ) is formed in two parts and the two housing parts ( 17 . 18 ) are arranged coaxially with each other.

Overvoltage protection device according to claim 10, characterized in that the intermediate spaces between the two housing parts ( 17 . 18 ) as outflow and cooling channels ( 19 ) are formed for the ionized gas.

Overvoltage protection device according to claim 10 or 11, characterized in that the first, inner housing part ( 17 ) an external thread and the second, outer housing part ( 18 ) has a corresponding internal thread, and that the inner housing part ( 17 ) in the outer housing part ( 18 ) is screwed.

Overvoltage protection device according to one of claims 10 to 12, characterized in that the inner housing part ( 17 ) an at least partially conical outer periphery and the outer housing part ( 18 ) has an at least partially conical inner circumference, so that the screw connection between the inner housing part ( 17 ) and the outer housing part ( 18 ) is conical, and that the inner housing part ( 17 ) and the outer housing part ( 18 ) at their opposite ends ( 20 . 21 ) each have the maximum wall thickness, and that the wall thickness of the inner housing part ( 17 ) and the outer housing part ( 18 ) tapers to the other end.

Overvoltage protection device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the durckdichte housing ( 2 ) or the two housing parts ( 17 . 18 ) is made of steel.