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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbindung eines ersten
Varistorblockes mit einem zweiten Varistorblock.
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Aus
der Offenlegungsschrift
WO 98/38653 ist
ein Überspannungsableiter bekannt, welcher mehrere Varistorblöcke
aufweist, die miteinander elektrisch leitend zu kontaktieren sind.
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Dazu
ist vorgesehen, Varistorblöcke mit durchgehenden Ausnehmungen übereinander
liegend anzuordnen und die Ausnehmungen mit einem Kompressionsstab
zu durchsetzen. An dem so gebildeten Stapel sind endseitig Endarmaturen
angeordnet, welche mit dem Kompressionsstab verbunden werden und
so von außen eine Anpresskraft auf die Varistorblöcke
ausüben so dass diese gegeneinander verspannt werden.
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Neben
einem erhöhten Aufwand einer dielektrisch stabilen Ausgestaltung
im Bereich der Ausnehmungen ist bei einer derartigen Ausgestaltung nachteilig,
dass spezielle Formen von Varistorblöcken zum Einsatz kommen.
Weiterhin sind elektrische Eigenschaften der zwischen den Varistorblöcken
gebildeten Kontaktbereichen abhängig von der Stärke
der durch die Endarmaturen und den Kompressionsstab aufgebrachten
Anpresskraft. Je nach verwendeten Materialien sowie Art der Verbindung zwischen
den Endarmaturen und dem Kompressionsstab können im Laufe
der Zeit Ermüdungserscheinungen auftreten, so dass die
Anpresskraft nachlässt. Dadurch ändern sich folglich
auch die elektrischen Eigenschaften der Kontaktbereiche zwischen
den Varistorblöcken.
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Daher
ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Verbindung von Varistorblöcken
der eingangs genannten Art anzugeben, welches die Ausbildung von
langfristig stabilen elektrischen Verhältnissen im Kontaktbereich
zwischen Varistorblöcken ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst,
dass zwischen den Varistorblöcken eine elektrisch leitende
Zwischenschicht angeordnet wird und zumindest einer der Varistorblöcke
mit der elektrisch leitenden Zwischenschicht durch Reibschweißen, insbesondere
Ultraschallschweißen, verbunden wird.
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Die
Zwischenlage der elektrisch leitenden Zwischenschicht ermöglicht
eine gute Kontaktierung der Varistorblöcke. Weiterhin ermöglicht
die Zwischenschicht ein rationelles Anwenden von Reibschweißverfahren,
insbesondere Ultraschallschweißverfahren, um eine elektrisch
sowie mechanisch stabile Verbindung zwischen der Zwischenschicht
und zumindest einem der Varistorblöcke herzustellen.
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Varistorblöcke
sind beispielsweise blockförmig vorteilhafterweise zylinderförmig
ausgestaltet, wobei die Stirnseiten der Varistorblöcke
zur elektrischen Kontaktierung der Varistorblöcke untereinander
bzw. mit Endarmaturen dienen. Varistorblöcke sind beispielsweise
aus keramischen Materialien, Metalloxiden oder Metalloxidgemischen
hergestellt.
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In
Abhängigkeit einer über dem Varistorblock anstehenden
elektrischen Spannung ändern sich die Impedanzverhältnisse
des Varistorblocks. So ist es beispielsweise möglich, unterhalb
einer Schwellspannung eine Impedanz des Varistorblocks vorzusehen,
der gegen Unendlich tendiert. Mit dem Erreichen einer Schwellspannung
sollte ein möglichst schlagartiges Umschalten auf einen
Impedanzwert, der gegen null tendiert, erfolgen. Durch eine Aneinanderreihung
von mehreren Varistorblöcken wird eine Reihenschaltung
hergestellt, mittels welcher ein so gebildeter Varistorblockverbund
beispielsweise auch bei höheren Spannungen, insbesondere
Hochspannungen von über 1.000, von mehreren 10.000 oder
mehreren 100.000 Volt einsetzbar ist. Derartige Anordnungen sind
beispielsweise zum spannungsabhängigen Schalten von Strompfaden
einsetzbar.
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Durch
den Einsatz von Schweißverfahren ist eine stoffschlüssige
Verbindung zwischen der elektrisch leitenden Zwischenschicht, beispielsweise
einer metallischen Schicht und einem Varistorblock herstellbar.
Bei einem Reibschweißen werden zwei zu verbindende Fügepartner,
in diesem Fall ein Varistorblock und die Zwischenschicht, relativ
zueinander bewegt. Dabei kommt es an den einander berührenden
Flächen durch auftretende Reibung zur Erwärmung.
Unter einer entsprechenden Druckbeaufschlagung während
des Fügeverfahrens entsteht zwischen den Fügepartnern
ein stoffschlüssiger Verbund.
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Das
Ultraschallschweißen nutzt hochfrequente mechanische Schwingungen,
welche in zumindest einen Fügepartner einzukoppeln sind.
Dabei entsteht die zum Verschweißen nötige Wärme
aufgrund von Molekular- und Grenzflächenreibung zwischen
den Fügepartnern. Somit ist das Ultraschallschweißen
auch eine Form des Reibschweißens.
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Mittels
eines Generators wird eine Ultraschallfrequenz erzeugt. Beispielsweise
erfolgt dies unter Nutzung von Kristallen, die piezoelektrische
Eigenschaften aufweisen und bei einer Beaufschlagung mit einer entsprechenden
Wechselgröße eine Längenänderung
vollziehen. Die so entstehenden mechanischen Schwingungen können
durch eine so genannte Sonotrode einge koppelt werden. Mittels der
Sonotrode wird eine Anpresskraft auf die miteinander zu verbindenden
Fügepartner, hier beispielsweise ein Varistorblock, sowie
eine elektrisch leitenden Zwischenschicht ausgeübt. In
Folge von Druck- und Relativschwingungen der Fügepartner
zueinander kommt es zu Molekular- und Grenzflächenreibungen,
die eine entsprechende Wärme bis zum Verschweißen
der Fügepartner hervorrufen.
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Weiterhin
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass beide Varistorblöcke
mittels Reibschweißen, insbesondere Ultraschallschweißens
mit der Zwischenschicht verbunden werden.
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Wird
eine Reibschweißverbindung zwischen den beiden Varistorblöcken
und der Zwischenschicht hergestellt, so kann zwischen den Varistorblöcken selbst
zum einen eine dauerhaft ihre elektrischen Eigenschaften beibehaltende
elektrisch leitende Verbindung ausgebildet werden, zum andern kann
durch den Schweißverbund ein mechanisch belastbarer winkelstarrer
Körper gebildet werden. Durch die Verschweißung
der beiden Varistorblöcke kann auf den Einsatz von entsprechenden
Kompressionsvorrichtungen oder ähnliches verzichtet werden.
Damit wird durch den Einsatz eines Reibschweißverfahrens
zur Verbindung der Varistorblöcke zum einen eine stabile elektrisch
leitende Verbindung geschaffen, zum andern ist ein aus mehreren übereinander
angeordneten einzelnen Varistorblöcken gebildete Varistorblockverbund
hinsichtlich seiner Ausgestaltung und Dimensionierung flexibler
anpassbar. Unabhängig von der Länge gegebenenfalls
zu dimensionierender Kompressionsstangen oder anderer Kompressionsvorrichtungen
können dauerhaft elektrisch leitende Verbindungsstellen
sowie mechanisch stabile Verbindungen der Varistorblöcke
untereinander hergestellt werden. Je nach Auswahl der Anzahl der übereinander
anzuordnenden Varistorblöcke können verschieden
dimensionierte winkelstarre Varistorblockverbünde gebildet
werden.
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Weiterhin
ist durch die Anwendung von Ultraschallschweißungen die
zur Kontaktierung genutzte Fläche der Varistorblöcke
variabler ausgestaltbar. So ist es beispielsweise nicht mehr zwangsläufig
notwendig, Ausnehmungen in den Varistorblöcken vorzusehen,
um in diesen eine Kompressionsstange anzuordnen.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die beiden
Varistorblöcke zeitgleich mit der Zwischenschicht verbunden
werden.
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Ein
zeitgleiches Verbinden zweier Varistorblöcke unter Zwischenlage
der Zwischenschicht gestattet ein rasches Verbinden der Varistorblöcke
miteinander. Dadurch sind beispielsweise modulartig vorkonfektionierte
Abschnitte eines Varistorblockverbundes in größeren
Stückzahlen herstellbar und abrufbar. Bei einem zeitgleichen
Verbinden der Varistorblöcke mit der Zwischenschicht ist
es beispielsweise vorsehbar, dass die gesamte Abfolge eines Varistorblockverbundes
gegebenenfalls mit einer größeren Anzahl von Varistorblöcken
und einer größeren Anzahl von Zwischenschichten
mittels einer Sonotrode unter Druck und unter Ultraschallschwingungen
verschweißt werden. Dadurch ist es möglich, in
einem einzigen Arbeitsschritt einen Varistorblockverbund herzustellen.
Mittels Ultraschallschweißens hergestellte Verbindungen
sind typischerweise innerhalb weniger Sekunden bzw. weniger zehn
Sekunden ausgebildet und kurz darauf folgend mechanisch belastbar.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Varistorblöcke
zeitlich aufeinander folgend mit der Zwischenschicht verbunden werden.
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Ein
zeitlich aufeinander folgendes Verbinden zweier Varistorblöcke
mit einer Zwischenlage ermöglicht hinsichtlich der Fertigungsabläufe
ein modulares Vorgehen. So ist es beispielsweise möglich,
dass eine Vielzahl von Varistorblöcken jeweils an einer Kontaktfläche
mit einer Zwischenlage mittels Reibschweißen, insbesondere
Ultraschallschweißens, verbunden werden. Diese Module können
zwischengelagert und dann in nahezu beliebiger Anzahl stirnseitig
aneinandergereiht werden. So kann der jeweils erste Varistorblock
eines Moduls mit einem zweiten Varistorblock eines weiteren Moduls
mittels Ultraschallschweißens verbunden werden. Je nach
zur Verfügung stehenden Ausrüstungen können
mehrere Module in einem einzigen Arbeitsschritt miteinander verbunden
werden oder es kann Modul für Modul unter Einsatz des Ultraschallschweißens
elektrisch leitend sowie mechanisch belastbar verbunden werden.
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Vorteilhafterweise
kann weiter vorgesehen sein, dass zumindest einer der Varistorblöcke
an einer Anlagefläche partiell mit der Zwischenschicht verbunden
wird.
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Eine
zur Verbindung mit der Zwischenlage vorgesehene Anlagefläche
des Varistorblockes kann lediglich partiell mit der Zwischenschicht
verbunden werden. Durch den partiellen Verbund kann die Zwischenschicht
nach Art eines Puffers zwischen den Varistorblöcken wirken.
So können beispielsweise wärmebedingte Volumenänderungen
von Varistoren entkoppelt werden. So ist eine unabhängige
Wärmedehnung der Varistorblöcke ermöglicht,
wobei der Verbindungsbereich mechanisch entlastet wird. Weiter wird
ein Eindringen von Wärme in die Varistorblöcke
während eines Verschweißens lokal begrenzt. Somit
ist eine Gefährdung der elektrischen Eigenschaften der
Varistorblöcke durch das Verbindungsverfahren vermindert.
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Durch
den partiellen Verbund können weiter elektrische Eigenschaften
der Kontaktbereiche zwischen den Varistorblöcken eingestellt
werden. So ist es beispielsweise möglich, durch das Vorsehen
eines größeren Abschnittes der Anlagefläche
zur Verbindung mittels Ultraschallschweißens eine geringe Übergangsimpedanz
des Kontaktbereiches erzeugt wird. Umgekehrt kann durch Reduzierung
der Anlagefläche eine vergrößerte Übergangsimpedanz
zwischen den Varistorblöcken herbeigeführt werden.
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Eine
Variation der Kontaktierungsflächen kann erreicht werden,
indem eine Anlagefläche beispielsweise eine bestimmte Profilierung
aufweist. Dadurch können beispielsweise nur erhabene Bereiche
des Varistorblocks bzw. der Zwischenschicht unmittelbar in Kontakt
stehen und nur an diesen Punkten ist ein Verschweißen der
Kontaktierungspartner mittels Ultraschallschweißens zu
erwarten.
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Weiterhin
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass zumindest einer der Varistorblöcke
in einem Randbereich einer Anlagefläche mit der Zwischenschicht
verbunden wird.
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Durch
ein Vorsehen der Verschweißung im Randbereich ist es möglich,
einen Stromfluss in Randzonen der Varistorblöcke zu konzentrieren.
Die Randzonen der Varistorblöcke bieten aufgrund ihrer Nähe
zur Mantelfläche der Varistorblöcke eine gute Möglichkeit
einer Ableitung thermischer Energie. Dadurch ist eine Möglichkeit
geschaffen, einer unerwünschten Zerstörung, beispielsweise
durch thermische Überlastungen eines Varistorblockes, vorzubeugen.
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Weiterhin
kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, dass zumindest
einer der Varistorblöcke in einem Zentralbereich einer
Anlagefläche mit der Zwischenschicht verbunden wird.
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Ein
Zentralbereich kann in einer relativ kleinen Zone einen durch die
Varistorblöcke fließenden Strom konzentrieren.
Dadurch ist es möglich, gezielt so genannte „hot
spots" zu schaffen, die beispielsweise einem Überlastschutz
dienen. So ist es beispielsweise möglich, im Zentralbereich
Indikatoren anzuordnen, die rechtzeitig vor einer Überlast
des Varistorverbundes warnen können.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass zumindest
einer der Varistorblöcke an einer Anlagefläche
rasterartig mit der Zwischenschicht verbunden wird.
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Eine
rasterartige Schweißverbindung gestattet es, über
die gesamte Anlagefläche verteilt Kontaktierungsbereiche
vorzusehen. Dadurch kann ein fließender Strom großflächig
verteilt werden. Die zwischen den Schweißverbindungspunkten
freibleibenden Abschnitte können dabei beispielsweise kanalartig
ausgebildet werden, um beispielsweise eine Zwangskühlung
durch den Varistorblockverbund hindurch zu bewirken.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Zwischenschicht
auf zumindest einen der Varistorblöcke vor einer Anwendung
des Reibschweißens appliziert wird.
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Eine
Applikation der Zwischenschicht auf einen Varistorblock kann beispielsweise
durch das Einsetzen von Plasmaspritzverfahren, Flammspritzverfahren,
Lackieren der Zwischenschicht, Aufkleben der Zwischenschicht oder ähnliches,
vorgenommen werden. Dadurch ist es möglich, vor einer Nutzung des
Reibschweißens eine Relativlage zwischen der Zwischenschicht
und einem Varistorblock vorzugeben. Damit ist es möglich,
die Zwischenschicht vor Verwendung des Reibschweißens einfacher örtlich zu
platzieren. Dabei kann zum einen vorgesehen sein, dass durch das
Reibschweißen die bereits applizierte Zwi schenschicht selbst
zusätzlich mit dem Varistorblock verbunden wird. Es kann
jedoch auch vorgesehen sein, dass die applizierte Zwischenschicht
auf dem Varistorblock eine ausreichende elektrische Verbindung sowie
mechanische Haftung aufweist und lediglich eine Verbindung eines
weiteren Varistorblockes mit dem die Applikation aufweisenden Varistorblock über
die applizierten Zwischenschicht durch das Reibschweißen
vorgenommen wird.
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Weiterhin
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine Verbindung mittels Ultraschall-Torsionsschweißen
erfolgt.
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Typischerweise
werden für Varistorblöcke zylinderförmige
Grundformen eingesetzt. Stirnseiten der Varistorblöcke
werden dann zu einer elektrischen Kontaktierung herangezogen. Aufgrund
der im Regelfalle kreisrunden Querschnitte bietet sich hier ein Torsionsschweißen
an, um einen besonders festen und innigen Verbund zwischen der Zwischenschicht und
dem Varistorblock herbeizuführen. Bei einem Ultraschall-Torsionsschweißen
wird unter Nutzung von durch Ultraschall angeregten Torsionskräften
ausreichende Wärme zwischen Fügepartnern erzeugt,
um an der Fügestelle ein Verschweißen zu bewirken.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Überspannungsableiter
mit einem ersten und einem zweiten Varistorblock, welche über
eine elektrisch leitende Zwischenschicht aneinanderstoßen, anzugeben,
welcher in einer kürzeren Durchlaufzeit herstellbar ist.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe bei einem Überspannungsableiter der vorstehenden
Art dadurch gelöst, dass zumindest einer der Varistorblöcke
durch Reibschweißen, insbesondere Ultraschallschweißen,
mit der Zwischenschicht verbunden ist.
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Die
aus dem Stand der Technik bekannte Verbindung mehrerer Varistorblöcke
unter Nutzung von Endarmaturen, die mit einer die Varistorblöcke durchsetzenden
Kompressionsstange verbunden sind und eine äußere
Kraft auf die Varistorblöcke ausübt, gestaltet
die Fertigung relativ aufwendig. Die Varistorblöcke sind
entsprechend übereinander anzuordnen und durch eine entsprechende
Hilfskonstruktion unter eine Vorspannung zu setzen, um die Kompressionsstange
mit Endarmaturen verbinden zu können und einen ausreichenden
Druck auf den Stapel von Varistorblöcken ausüben
zu können. Dabei ist darauf zu achten, dass die Kontaktbereiche zwischen
den Varistorblöcken die geforderten elektrischen Eigenschaften
aufweisen. Dazu sind entsprechende Behandlungen der Kontaktierungsflächen vorzunehmen
und entsprechende Oberflächengüten einzuhalten.
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Im
Gegensatz dazu bringt ein Verschweißen der Varistorblöcke über
eine Zwischenschicht den Vorteil, dass unter Druck und Wärme
Kontaktbereiche mit annähernd gleichbleibenden elektrischen
Eigenschaften entstehen. Selbst das Vorhandensein von Restfetten
oder anderen Verschmutzungen auf den Oberflächen kann bei
einem Verschweißen toleriert werden, da diese Verschmutzungen
während des Fügeprozesses aus dem Kontaktierungsbereich herausgedrängt
werden. Weiterhin können miteinander verschweißte
Varistorblöcke auch über längere Zeiträume
unter atmosphärischen Bedingungen gelagert werden, ohne
dass sich die elektrischen Eigenschaften der Kontaktierungsbereiche
relevant verändern. Im Gegensatz dazu ist bei einem Verspannen der
Varistorblöcke durch von außen aufgebrachte Kräfte
darauf zu achten, dass die Verbindungsstellen vor dem Eindringen
von Feuchtigkeit und anderen Verunreinigungen möglichst
geschützt sind.
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Durch
ein Verschweißen der Varistorblöcke entsteht ein
Varistorblockverbund, welcher in sich eine ausreichende Stabilität
aufweist um ein zügiges hantieren mit diesem während
der Herstellung eines Überspannungsableiters sicherzustellen.
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Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
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Dabei
zeigt die
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1 eine
Anordnung zur Durchführung eines Reibschweißverfahrens,
die
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2 eine
Anordnung zur Durchführung eines Ultraschall-Schweißverfahrens
und die
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3 einen
Schnitt durch einen Überspannungsableiter mit einem Ableitstrompfad.
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Die 1 zeigt
einen ersten Varistorblock 1 sowie einen zweiten Varistorblock 2.
Die beiden Varistorblöcke 1, 2 weisen
eine zylinderförmige Außenkontur auf und sind
mit ihren Zylinderachsen zu einer Rotationsachse 3 koaxial
ausgerichtet. Zwischen dem ersten Varistorblock 1 und dem
zweiten Varistorblock 2 ist eine elektrisch leitende Zwischenschicht 4 angeordnet.
Die elektrisch leitende Zwischenschicht kann beispielsweise eine
metallische Scheibe z. B. aus Aluminium oder einem anderen elektrisch
leitenden Material sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass
die elektrisch leitende Zwischenschicht auf einen der beiden Varistorblöcke 1, 2 appliziert wurde
und bereits winkelstarr mit einem der beiden Varistorblöcke 1, 2 verbunden
ist. So kann die elektrisch leitende Zwischenschicht 4 beispielsweise
vorab unter Nutzung eines Schweißverfahrens mit einem der
Varistorblöcke 1, 2 verbunden worden
sein. Neben einem Verschweißen der elektrischen Zwischenschicht 4 zur
Applikation auf einem der Varistorblöcke 1, 2 vorab,
kann die elektrisch leitende Zwischenschicht 4 beispielsweise
auch mittels galvanischer Verfahren, mittels Lackierverfahren, Plasmaspritzverfahren
oder ähnlichen Methoden appliziert worden sein.
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Der
erste Varistorblock 1 ist in einer ersten Spannvorrichtung 5 drehfest
gehaltert. Eine zweite Spannvorrichtung 6, welche den zweiten
Varistorblock 2 mantelseitig umgibt, führt den
zweiten Varistorblock 2 in Richtung der Rotationsachse 3 und
ermöglicht dem zweiten Varistorblock 2 ein Rotieren um
die Rotationsachse 3.
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Je
nach Ausführung der elektrisch leitenden Zwischenschicht 4 ist
diese bereits mit einem der beiden Varistorblöcke 1, 2 verbunden
oder bei einer diskreten scheibenartigen Ausgestaltung beispielsweise relativ
zu beiden Varistorblöcken 1, 2 beweglich
angeordnet. In Richtung der Rotationsachse 3, die elektrisch
leitende Zwischenschicht 4 zwischen den Varistorblöcken 1, 2 einschließend,
wird der zweite Varistorblock 2 mit einer Kraft F beaufschlagt.
Zusätzlich wird der zweite Varistorblock 2 in
Rotation versetzt. Durch die Rotation bewegen sich zumindest zwei
Fügepartner relativ zueinander. Je nach Ausgestaltung der
elektrisch leitenden Zwischenschicht 4 bewegt sich der
erste Varistorblock 1 mit einer daran befestigten elektrisch
leitenden Zwischenschicht 4 gemeinsam relativ zu dem zweiten
Varistorblock oder der zweite Varistorblock 2 mit einer
daran winkelstarr angeordneten elektrisch leitenden Zwischenschicht 4 relativ
zu dem ersten Varistorblock 1. Bei einer diskreten Ausgestaltung
der elektrisch leitenden Zwischenschicht 4, welche sowohl
gegenüber dem ersten als auch dem zweiten Varistorblock 1, 2 relativ bewegbar
ist, stellt sich eine Relativbewegung zwischen den Varistorblöcken 1, 2 und
der elektrisch leitenden Zwischenschicht ein.
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Durch
die Relativbewegung zumindest zweier Teile zueinander kommt es zur
Entstehung von Reibung und daraus folgend zur Erwärmung.
Unter Nutzung der Kraft F kommt es zu einer Verpressung und Verschweißung
der miteinander zu verbindenden Varistorblöcke 1, 2.
Je nach Ausführung der elektrisch leitenden Zwischenschicht
verschweißt die elektrisch leitende Zwischenschicht 4 die
beiden Varistorblöcke 1, 2 im selben
Schweißvorgang. Bei einer bereits erfolgten Verbindung
der elektrisch leitenden Zwischenschicht 4 mit einem der
beiden Varistorblöcke 1, 2 wird eine
Verschweißung mit dem bisher nicht mit der elektrisch leitenden
Zwischenschicht 4 verbundenen Varistorblock erzeugt.
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Bei
einer vorherigen Applikation der elektrisch leitenden Zwischenschicht 4 an
einem der Varistorblöcke 1, 2 kann vorgesehen
sein, dass dieser Bereich während des Reibschweißens
zusätzlich mit dem Varistorblock verschweißt wird.
Eine Applikation im Vorfeld kann so in einer vereinfachten Art vorgenommen
werden, da eine endgültige Kontaktierung erst während
des Reibschweißens erfolgt. Gegebenenfalls kann zur Applikation
lediglich ein „Heften" der Zwischenschicht an einem der
Varistorblöcke 1, 2 vorgesehen sein.
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In
der 2 ist eine Anordnung zur Durchführung
eines Ultraschall-Schweißverfahrens dargestellt. Hinsichtlich
der Ausgestaltung des in der 2 dargestellten
ersten Varistorblocks 1, zweiten Varistorblocks 2 sowie
der elektrisch leitenden Zwischenschicht 4 wird auf die
Ausführungen bezüglich der 1 verweisen.
Sämtliche Ausgestaltungen und Anwendungen, wie zur
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1 beschrieben,
können auch mit dem zur 2 beschriebenen
Ultraschall-Schweißverfahren realisiert werden.
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Der
erste Varistorblock 1 ist wiederum in einer ersten Spannvorrichtung 5 drehfest
eingespannt. Die beiden Varistorblöcke 1, 2 stoßen über
eine elektrisch leitende Zwischenschicht 4 aneinander.
Eine Schwingungsanordnung 7 presst die zu verbindenden
Baugruppen längs der Rotationsachse 3 gegeneinander. Über
einen Ultraschallgenerator wird die Schwingungsanordnung 7 mit
hochfrequenten mechanischen Schwingungen im Ultraschallbereich beaufschlagt.
Zwischen den zu verschweißenden Bauteilen kommt es ausgelöst
von den Ultraschallschwingungen durch Molekular- und Grenzflächenreibungen
zur Entstehung der notwendigen Wärme, um ein Verschweißen
der Baugruppen miteinander zu erzielen. Dabei kann wiederum vorgesehen
sein, dass die elektrisch leitende Zwischenschicht 4 separat
angeordnet ist oder bereits mit einem der beiden Varistorblöcke 1, 2 vorab
mechanisch fest verbunden ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein,
dass die elektrisch leitende Zwischenschicht sowohl zu dem ersten
als auch zu dem zweiten Varistorblock 1, 2 relativ
bewegbar ist und ein Verschweißen der beiden Varistorblöcke 1, 2 über
die elektrisch leitende Zwischenschicht 4 in einem einzigen
Schweißvorgang erfolgt.
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Unabhängig
von dem eingesetzten Schweißverfahren können auch
mehr als zwei Varistorblöcke zeitgleich miteinander verbunden
werden und einen Varistorblockverbund mit einer größeren
Anzahl von Varistorblöcken ausbilden.
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Die 3 zeigt
einen Überspannungsableiter 8, welcher einen Ableitstrompfad 9 aufweist.
Der Ableitstrompfad 9 weist mehrere Varistorblöcke 10a, 10b, 10c, 10d auf,
die jeweils unter Zwischenlage einer elektrisch leitenden Zwischenschicht 11a, 11b, 11c miteinander
elektrisch kontaktiert sind. Die Varistorblöcke 10a, 10b, 10c, 10d sind
durch Reibschweißen zu einem winkelstarren Varistorblockverbund verbunden.
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Der
winkelstarre Varistorblockverbund ist innerhalb eines Gehäuses 12 angeordnet
und so vor dem unmittelbaren Einwirken äußerer
Erscheinungen geschützt. Endseitig ist der winkelstarre
Varistorblockverbund mit Hochspannungspotential bzw. Erdpotential
kontaktierbar. In Abhängigkeit des Betrages eines über
dem winkelstarren Varistorblockverbund anstehenden Spannungsfalls
ist die Impedanz der Varistorblöcke 10a, 10b, 10c, 10d variabel.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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