-
Die
Erfindung betrifft eine Funkenstreckenanordnung für höhere
Bemessungsspannungen, wobei mindestens zwei, gegenüberliegende
Elektroden aufweisende Funkenstrecken in Reihe geschaltet sind und
mindestens eine der Funkenstrecken aktiv, d. h. triggerbar ausgeführt
ist, sowie mit einer Überstromschutzeinrichtung für
den Einsatz als blitzstromtragfähiger Netzableiter, gemäß Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
-
Eine
Reihenschaltung von zwei Funkenstrecken für die Begrenzung
von Überspannungen in Niederspannungsanlagen, bestehend
aus drei Elektroden, wobei für die Schaffung jeder Funkenstrecke zwei
dieser Elektroden sich jeweils mit einer Fläche gegenüberliegen
und durch eine Isolationsschicht voneinander im Abstand gehalten
sind, ist aus der
DE
39 14 624 C2 vorbekannt. Die dortigen Funkenstrecken besitzen
eine stark unterschiedliche Eigenkapazität, wodurch die
Ansprechspannung der Gesamtanordnung im Wesentlichen durch die Funkenstrecke
mit der kleineren Kapazität bestimmt wird.
-
Aus
der
DE 42 40 138 A1 ist
eine ausblasende Funkenstrecke vorbekannt, bei welcher in Reihe zu
einer kurzen Funkenstrecke mit Isolationsmaterial eine oder mehrere
Funkenstrecken mit niederohmigem Material in Reihe geschaltet sind.
Hierbei definiert die Funkenstrecke mit dem Isolationsmaterial die
Ansprechspannung der Gesamtanordnung.
-
Bei
der blitzstromtragfähigen Mehrfachfunkenstrecke nach
EP 1 381 127 A2 wird
von mehreren, in Reihe geschalteten Teilfunkenstrecken ausgegangen, wobei
die Teilfunkenstrecken mit Ausnahme der im Blitzstromereignisfall
ersten ansprechenden Funkenstrecke durch Impedanzen geschaltet sind, so
dass diese sukzessive durchschalten. Die zweite und die weiteren
Funkenstrecken sind über die Impedanzen direkt an ein gemeinsames
Bezugspotential angeschlossen. Mit der dort vorgestellten Funkenstrecke
soll die Ansprechspannung reduziert werden. Hierfür ist
an mindestens die Elektroden einer der Teilfunkenstrecken eine Triggerspannung
angelegt, mittels derer die Teilfunkenstrecke zum Durchschalten
gezwungen wird.
-
Ähnliche
Anordnungen mit mehreren Teilfunkenstrecken sind in der
WO 07/003706 und der
US 4,860,156 B1 für
Anwendungen im Hochspannungsbereich offenbart.
-
Aus
der
DE 10 2004
006 988 A1 ist ein Überspannungsschutzelement
auf Funkenstreckenbasis mit mindestens zwei in einem druckdichten
Gehäuse befindlichen Hauptelektroden und einer Zündhilfselektrode
vorbekannt, wobei im Gehäusevolumen eine Funktionsbaugruppe
zum Reduzieren der Ansprechspannung untergebracht ist. Diese Funktionsbaugruppe
umfasst eine Reihenschaltung eines spannungsschaltenden Elements,
einer Impedanz und einer Trennstrecke, so dass eine vereinfachte,
quasi integrierte Zündhilfe entsteht.
-
Zusammenfassend
gehört es zum bekannten Stand der Technik, Funkenstrecken
durch Reihenschaltung für den Einsatz bei höheren
Bemessungsspannungen zu ertüchtigen. Eine einfache Reihenschaltung
führt bei triggerbaren Funkenstrecken neben den erheblichen
Kosten zu Einschränkungen hinsichtlich des Schutzpegels
sowie der Koordinierbarkeit des Ableiters und erfordert im Regelfall
auch eine zusätzliche aufwendige Potentialsteuerung.
-
Aus
der
DE 199 14 313
A1 ist die Absicherung einer Zündhilfe einer Funkenstrecke
vorbekannt. Hierbei werden Schmelzsicherungen bzw. reversible Sicherungen
eingesetzt. Das Schmelzen der Sicherung wird unter Zuhilfenahme
elektronischer Schaltungen zur optischen, akustischen und/oder elektronischen
Anzeige genutzt.
-
Nach
dem Ansprechen der Sicherung soll die Funkenstrecke ohne Zündhilfe
eine redundante Schutzfunktion mit einem erhöhten Schutzpegel
ausüben können. Die Ableitung einer Anzeigefunktion aus
dem Abschaltverhalten von Sicherungen ist darüber hinaus
aus der
DE 38 31 935
A1 , der
DE
197 51 470 A1 oder der
DE 32 28 471 A1 vorbekannt.
-
Die
US-PS 6,157,529 offenbart
die Unterbrechung eines Stromkreises mit Hilfe der Abschaltung einer
Sicherung und einer Haltespule eines Schalters.
-
Zündhilfen,
wie in der
DE 199
14 313 A1 beschrieben, werden auch bei Kombiableitern eingesetzt.
Bei diesen Ableitern kann die Zündhilfe selbst als eigenständiges Überspannungsschutzgerät
ausgeführt werden, welches erst bei der Gefahr der eigenen Überlastung über
eine Triggerfunktion das Kurzschlusselement, im allgemeinen eine
Funkenstrecke, aktiviert. Ein Kombiableiter ist beispielsweise in
der
DE 198 38 776
C2 gezeigt.
-
Aus
dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte
Funkenstreckenanordnung für höhere Bemessungsspannungen anzugeben,
wobei mindestens zwei, gegenüberliegende Elektroden aufweisende
Funkenstrecken in Reihe geschaltet sind und mindestens eine der
Funkenstrecken aktiv, d. h. triggerbar ausgeführt ist.
Erfindungsgemäß soll hinsichtlich des Ansprechverhaltens
und der Koordination ausschließlich die triggerbare, d.
h. aktive Funkenstrecke der Gesamtanordnung dominieren. Bei dem
Auftreten von Netzfolgeströmen soll die Anordnung wie eine übliche
Reihenschaltung von Funkenstrecken wirken. Die Lichtbogenspannung
setzt sich aus den Teilspannungen der beiden Funkenstrecken zusammen
und es teilt sich auch nach dem Stromnulldurchgang die wiederkehrende
Netzspannung auf die Funkenstrecken auf. Damit gilt es aufgabengemäß,
zwischen der getriggerten und der passiven, d. h. nicht aktiven
Funkenstrecke eine belastungsabhängige Funktionsteilung zu
sichern.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es ebenso, eine Überstromschutzeinrichtung
für den Einsatz in Überspannungsschutzgeräten
auf der Basis von Funkenstrecken mit höheren Nennspannungen
im Bereich von 440 V bis 760 V und mehr anzugeben, und zwar in Kombination
mit einem mechanischen Auslöser für eine Anzeige
sowie Schmelzelementen für den Überlastschutz.
Dabei soll die Möglichkeit geschaffen werden, unter Verwendung
von geometrisch baugleichen Gehäuse-, Anzeige- sowie Montageteilen
bei verschiedenen Spannungsniveaus eine ökonomische und
funktional sinnvolle Auslegung der aktiven Teile zu gestalten, so
dass eine leichte Anpassbarkeit an unterschiedliche Verwendungs-
und Einsatzfälle gegeben ist.
-
Die
Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Funkenstreckenanordnung
gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch
1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige
Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Reihenschaltung werden Funkenstrecken
eingesetzt, die sich in einer druckfesten Kapselung befinden und
welche mindestens eine Druckausgleichsöffnung aufweisen. Weiterhin
ist ein den Abstand der Hauptelektroden der Funkenstrecke überbrückender
Einsatz vorgesehen, der aus einem niederohmigen Material besteht. Dieses
Material verhält sich bei Strombelastung hinsichtlich der
abfallenden Restspannung stark nichtlinear.
-
Bei
einer ersten Ausführungsvariante wird die Reihenschaltung
aus zwei körperlich separierten Funkenstrecken gebildet,
wobei eine der Funkenstrecken triggerbar und die zweite Funkenstrecke
passiv ausgeführt ist. Bei einer weiteren Ausführungsform sind
die Funkenstrecken in einem gemeinsamen, druckfesten, bevorzugt
metallischen Gehäuse untergebracht und es besteht die Möglichkeit,
zwei aktive, triggerbare Funkenstrecken für Spannungen
von im Wesentlichen 760 V einzusetzen.
-
Die
bevorzugt eingesetzten Funkenstrecken sind rotationssymmetrisch
ausgeführt. Die jeweiligen gegenüberliegenden
Hauptelektroden umfassen eine Hauptelektrode mit Gasumlenkkanal.
Bezüglich der Grundkonstruktion der eingesetzten Funkenstrecken
sei auf die Lehre nach Patent
DE 10 2005 024 658 B4 verwiesen, auf die
hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.
-
Zwischen
den sich gegenüberliegenden Hauptelektroden der mindestens
einen passiven Funkenstrecke ist der bereits erwähnte überbrückende,
niederohmige Einsatz als bevorzugt rotationssymmetrisches Teil mit
zylinderförmiger, den Lichtbogenbrennraum begrenzender Öffnung
angeordnet. Die der Hauptelektrode mit Gasumlenkkanal gegenüberliegende
Hauptelektrode weist einen Nasenabschnitt oder einen Vorsprung auf,
welcher in die zylinderförmige Öffnung, mit der
Wandung dieser in Kontakt kommend, eintaucht. Es versteht sich,
dass der Nasenabschnitt in seiner Außenkontur komplementär
zur Gestalt der zylinderförmigen Öffnung auszubilden
ist.
-
Das
niederohmige Material des Einsatzes weist bevorzugt einen Kaltwiderstand
von < 100 Ohm auf.
-
Der
Einsatz besitzt bei einer Ausführungsvariante eine Hohlzylinderform
und liegt mit einer Stirnseite vollflächig an der Hauptelektrode
mit Gasumlenkkanal an.
-
Weiterhin
besteht die Möglichkeit, dass der bevorzugt hohlzylinderförmige
Einsatz mit jeweils einer seiner Stirnseiten jeweils vollflächig
in Kontakt mit jeweils einer Hauptelektrode steht.
-
Bei
dieser Ausführungsform erfolgt der Überschlag
zwischen den Hauptelektroden erst nach einer vergleichsweise längeren
Zeitdauer oder bei sehr hohen Impulsströmen, was insbesondere
dann von Interesse ist, wenn die Restspannung der Funkenstrecke
bei einer Vielzahl von impulsförmigen Entladungen oberhalb
der Nennspannung liegen soll, um einen Netzfolgestrom zu unterbinden.
-
Der
lichte Abstand zwischen den jeweiligen Hauptelektroden der Funkenstrecken
ist wesentlich größer als derjenige, wie er im
bekannten Stand der Technik bei entsprechenden Reihenschaltungen
zu finden ist, und liegt mindestens bei ca. 5 mm.
-
Die
Druckausgleichsöffnungen sind grundsätzlich in
axiale Richtung der rotationssymmetrischen Funkenstrecken orientiert
und weisen voneinander weg, um eine unerwünschte Berußung
von funktionswichtigen Teilen zu verhindern.
-
Zwischen
dem rotationssymmetrischen Teil mit zylinderförmiger Öffnung
und der Hauptelektrode mit Nasenabschnitt kann bei einer weiteren
Ausführungsform ein Übergangsteil vorgesehen sein,
welches gegenüber dem Einsatz einen höheren Widerstandswert
aufweist, jedoch leitfähig ist.
-
Die
geometrische Gestalt des Einsatzes kann in radialer und/oder axialer
Richtung zur Einstellung und Variation der Stromdichte Veränderungen
unterworfen werden, so dass bei der bevorzugten rotationssymmetrischen
Grundkonstruktion und einem gewünschten modulartigen Aufbau
durch Austausch des Einsatzes verschiedenartige elektrische Parameter
verwirklicht werden können.
-
Bei
einer Anordnung von zwei Funkenstrecken in einem gemeinsamen, druckfesten
Gehäuse ist bevorzugt eine gemeinsame Mittel-Hauptelektrode
vorgesehen, welche in diesem Fall gegenüber der Mantelkapselung
isoliert ist.
-
Die
Druckausgleichsöffnungen sind axial und gegenüberliegend
im Bereich der Außenkontaktierung der jeweiligen Hauptelektrode
als Kanäle kleinen Querschnitts zum langsamen Druckabbau
des bereits abgekühlten Gases ausgeführt. Auch
bezogen auf die Ausbildung der Druckausgleichskanäle und
der mäanderförmigen Umlenkung der Gasströmung
sei auf die Patentanmeldung
DE
10 2007 001 093.3 verwiesen, die hiermit zum Gegenstand
der vorliegenden Anmeldung erklärt und eingeführt
wird.
-
Die
externe Triggerschaltung zum Zünden der aktiven Funkenstrecke
ist auf die Triggerelektrode dieser aktiven Funkenstrecke und auf
die elektrischen Endanschlusspunkte der Reihenschaltung geführt.
-
Mit
der vorgestellten Funkenstreckenanordnung gelingt es, Standard-Funkenstrecken
in gekapselter, druckfester Ausführung mit Druckausgleichsöffnungen
für höhere Nennspannungen durch Reihenschaltung
zu ertüchtigen, wobei in einer einfachen Basisvariante
nur eine einzige getriggerte Funkenstrecke mit einer einzigen passiven
Funkenstrecke in Reihe verschaltet wird. Bei der Erfindungslehre wird
die notwendige Folgestrombegrenzung durch die Erhöhung
der Lichtbogenfeldstärke infolge der Druckerhöhung
bzw. in Kombination mit der Lichtbogenkühlung durch Beströmen
des Lichtbogens innerhalb von gekapselten Funkenstrecken erreicht.
Dabei betragen die Abstände der Hauptelektroden mindestens
5 mm. Das niederohmige Material des Einsatzes befindet sich innerhalb
der passiven Funkenstrecke unmittelbar im Bereich des Lichtbogenkanals und
begrenzt radial vollständig oder teilweise den wandstabilisierten
Lichtbogen.
-
Das
Material, das den Abstand zwischen den Hauptelektroden der passiven
Funkenstrecke überbrückt, weist einen Kaltwiderstand
von weniger als 100 Ohm auf und verhält sich bei Strombelastung hinsichtlich
der abfallenden Restspannung stark nicht linear, d. h. die Spannung
fällt trotz weiter steigendem Strom ab. Das eingesetzte
Material kann kurzzeitig impulsförmige Ströme
von mehreren kA ohne nachhaltige Schädigung bis zum Überschlagen führen.
Die dabei entstehende Restspannung liegt deutlich unter 2 kV. Die
Höhe und die Dauer der Restspannung kann zudem über
die Beeinflussung der Stromdichteverteilung im Material selbst,
durch die geometrische Gestaltung des Einsatzes bzw. aber auch durch
eine funktionale Unterteilung aus mehreren Materialien eingestellt
bzw. beeinflusst werden.
-
Die
erfindungsgemäße passive Funkenstrecke beeinflusst
nicht das Ansprech-, Koordinations- und Restspannungsverhalten der
gesamten Reihenschaltung. Durch die Unterteilung in Teilfunkenstrecken
sinkt die thermische und dynamische Belastung jeder Einzelfunkenstrecke
und es ergeben sich vielfältige konstruktive Gestaltungsmöglichkeiten.
Das Leistungsvermögen des sich aus der Reihenschaltung
ergebenden Blitzstromableiters ist hinsichtlich der Folgestrombegrenzung,
des Blitzstromtragvermögens und der Alterung verbessert.
Gegenüber einer Reihenschaltung von zwei triggerbaren Ableitern ergibt
sich der Vorteil, dass sowohl Raum als auch Kosten für
die zweite bzw. mehrere Zündeinheiten eingespart werden
können. Bei einer üblichen Reihenschaltung von
triggerbaren Funkenstrecken muss nämlich entweder eine
zeitgleiche Zündung erfolgen, was hohe Anforderungen an
die Funkenstrecken, die Triggerschaltung und die Potentialsteuerung
stellt, oder es muss die Triggerschaltung die Zündverzugszeiten
der einzelnen Funkenstrecken ausgleichen können, da üblicherweise
Triggerschaltungen nur einen zeitlich und energetisch begrenzten Zündimpuls
liefern. Durch den Einsatz einer oder mehrerer passiver Funkenstrecken
in der erfindungsgemäßen Ausführungsform
der Reihenschaltung können die Kosten für zusätzliche
Zündschaltungen eingespart werden.
-
Ausgehend
von der vorgestellten Grundkonstruktion der Reihenschaltung von
Funkenstrecken ist es möglich, Ableiter für 440
V, aber auch für 760 V Spannungen zu fertigen. Dabei verfügt
der Ableiter für die Ebene mit 440 V über eine
passive Funkenstrecke und eine in Reihe geschaltete triggerbare Funkenstrecke
mit Triggerschaltung.
-
Bei
Geräten mit höherer Spannung sind zwei triggerbare
Funkenstrecken in Reihe geschaltet. Die entsprechenden Triggerschaltungen
sind auf der im Ausführungsbeispiel beschriebenen Steuerplatine vorhanden.
Die übrigen Mittel wie Sicherungselemente und die Anzeigeeinheiten
sind jeweils identisch, d. h. hier bestehen zwischen den Ableitern
440 V/760 V keine wesentlichen Unterschiede.
-
Ein
weiterer Grundgedanke der Erfindung liegt darin, die Sicherungselemente
für die Funkenstreckenanordnung, insbesondere Schmelzelemente,
in eine Reihenschaltung mehrerer Sicherungen aufzuteilen, die neben
der elektrischen Verbindung teilweise in einem mechanischen Reihenverbund und
andererseits teilweise in einem mechanischen Parallelverbund stehen.
Durch die so vorgenommene Aufteilung der Sicherungsanordnung entstehen verschiedene
Möglichkeiten der geometrischen Gestaltung und damit zur
optimalen Raumausnutzung bei ansonsten eingesetzten Standardgehäusen.
-
Die
Aufteilung erlaubt darüber hinaus eine große Varianz
hinsichtlich Restspannungsverhalten, Überschlagsschutz,
Strombegrenzung, dem eigentlichen Leistungsvermögen und
den notwendigen Abständen zu gefährdeten weiteren
Bauteilen, insbesondere einer Triggerschaltung.
-
Wie
bereits dargelegt, ist erfindungsgemäß eine Reihenschaltung
aus mehreren Schmelzelementen vorgesehen, welche einen geometrisch
vorgegebenen, mechanischen und elektrischen Verbund bilden.
-
Diese
Reihenschaltung weist in einer Ausgestaltung einen mechanischen
und elektrischen Parallelverbund aus Schmelzelementen auf, wobei
mindestens eines der Schmelzelemente des Parallelverbunds einen
Schlagbolzen als mechanischen Auslöser zum Betätigen
einer Funktionsanzeige umfasst.
-
Ein
erster Teil des Reihenverbunds ist auf einer Seite eines Verdrahtungsträgers,
insbesondere einer Leiterplatte, und ein zweiter Teil des Reihen verbunds
auf einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Seite
des Verdrahtungsträgers befindlich.
-
Der
erste Teil des Reihenverbunds umfasst mindestens zwei zylindrische
Einzelsicherungen, welche durch einen leitfähigen Zylinder
an den Stirnseiten und dort vorhandenen Anschlusskappen mechanisch
und elektrisch verbunden sind. Diese mechanische und elektrische
Verbindung mit Hilfe des leitfähigen Zylinders erfolgt
nur im Bereich der mechanischen Anschlusskappen, so dass die Isolations-
und Trennabstände erhalten bleiben.
-
Der
Verbund aus den zylindrischen Einzelsicherungen mit dem leitfähigen
Verbindungszylinder kann von einem isolierenden Material, insbesondere von
einem Schrumpfschlauch überzogen sein.
-
Der
zweite Teil des Reihenverbunds umfasst den bereits erwähnten
Parallelverbund, wobei der Parallelverbund überwiegend
von einem Schutzgehäuse umgeben ist, dem weitere, nachstehend
noch geschilderte Funktionen zugewiesen werden können.
-
Die
Anschlusskappen der Schmelzelemente des Parallelverbunds sind elektrisch
und mechanisch verbunden und gehen in einen Anschlussfortsatz über,
welcher jeweils eine Montage auf dem Verdrahtungsträger
ermöglicht.
-
Die
freien Enden der Einzelsicherungen des ersten Teils des Reihenverbunds
weisen ebenfalls Anschlusskappen mit Lötfähnchen
oder laschenartigen Fortsätzen auf.
-
Zur
Anpassung an die Nennspannungsbereiche besteht die Möglichkeit,
eine oder mehrere der Einzelsicherungen bzw. Schmelzelemente durch
einen leitfähigen, insbesondere metallischen, geometrisch
im Durchmesser angepassten Zylinder zu ersetzen. Dabei kann der
Zylinder auch über eine vorgegebene Impedanz verfügen.
-
Der
Verdrahtungsträger weist in einer bevorzugten Ausführungsform
eine langgestreckte, rechteckige Gestalt mit an den Schmalseiten
angebrachten Schraubanschlusslaschen auf.
-
Der
erste Teil des Reihenverbunds ist an einer Längsaußenkante,
mit dieser im Wesentlichen seitlich abschließend, am Verdrahtungsträger
befindlich.
-
Der
zweite Teil des Reihenverbunds, den Parallelverbund enthaltend,
ist im Wesentlichen rechtwinklig zur Längsachse des ersten
Teils des Reihenverbunds auf dem Verdrahtungsträger angeordnet.
-
Das
Schutzgehäuse ist zur Längskante des Verdrahtungsträgers
offen, um einen Austritt des Schlagbolzens sowie eine Wirkverbindung
des Schlagbolzens hin zu einem federvorgespannten Anzeigeschieber
zu gestatten.
-
Das
Schutzgehäuse besitzt an seiner vom Verdrahtungsträger
abgewandten Oberseite eine farblich gestaltete Indikatorfläche
oder einen Indikatorflächenfortsatz, der am Gehäuse
angeformt ist. Hierdurch kann bezogen auf ein Sichtfenster in einer Abschlusskappe
oder einem Außengehäuse, das einen Blick auf die
Oberseite des Schutzgehäuses freigibt, ein Funktionszustand
angezeigt werden, indem ein Schieber entweder den Blick auf die
Oberseite freigibt oder diesen Blick versperrt.
-
Es
besitzt also das Schutzgehäuse zum einen die Funktion der
Isolation des Parallelverbunds und dient dem Zweck des Zurückhaltens
von Elementen im Fall des Auslösens dieser Sicherung. Weiterhin
dient das Gehäuse der vorerwähnten Bildung einer
Indikatorfläche oder der Aufnahme eines Indikatorflächenfortsatzes.
-
Der
Verdrahtungsträger ist bevorzugt auf der Oberseite eines
Gehäuses montierbar, wobei das Gehäuse in seinem
Inneren eine Anordnung von Überspannungsableitern, insbesondere
Funkenstrecken aufnimmt. Diese Anordnung von Überspannungsableitern,
insbesondere Funkenstrecken liegt in Reihenschaltung vor.
-
Eine
der Funkenstrecken der Anordnung kann triggerbar sein, wobei in
diesem Fall die Triggerschaltung sich auf dem Verdrahtungsträger
befindet.
-
Das
Gehäuse zur Aufnahme der Funkenstrecken besitzt an seiner
Oberseite über eine Längskante eine muldenartige
Ausnehmung, in welche der erste Teil des Reihenverbunds eintaucht,
um auf diese Weise eine Schutz- und Isolationsfunktion des ersten Teils
des Reihenverbunds zu bewirken.
-
Die
Gesamtanordnung aus im Gehäuse montierten Funkenstrecken,
auf der Oberseite des Gehäuses befindlichen Verdrahtungsträger
mit elektrischen Elementen sowie der Reihenschaltung aus mehreren
Schmelzelementen ist von einer isolierenden Kappe umgebbar, wobei
die Kappe das bereits erwähnte Sichtfenster zum Erkennen
des Funktionszustands bezüglich der Indikatorflächen
aufweist.
-
Die Überstromschutzeinrichtung
ist durch einen modulartigen Aufbau mit ausgewählten Schmelzelementen
für die Reihenschaltung gekennzeichnet, um eine leichte
Anpassung an unterschiedliche Nennspannungen zu bewirken.
-
Der
Anzeigeschieber, welcher federvorgespannt ist und vom Schlagbolzen
des Parallelverbunds freigegeben werden kann, besitzt eine Anzeigefläche,
welche eine farblich abweichende Indikatorfläche, insbesondere
die Indikatorfläche der Oberseite des Schutzgehäuses
freigibt oder verdeckt.
-
Weiterhin
besitzt der Anzeigeschieber einen Fortsatz, welcher sich in Längsrichtung über
die Schmalseite des Verdrahtungsträgers hinaus erstreckt,
um dort mit einem Fernmeldekontakt in Wirkverbindung zu treten.
-
Die
in der Reihenschaltung der Überstromschutzeinrichtung einsetzbaren
Schmelzelemente bestehen aus preiswert zu fertigenden Einzelsicherungen,
jeweils z. B. für eine Spannungsebene von 250 V.
-
Für
den ersten Teil der Reihenschaltung werden mindestens zwei der Sicherungen
durch einen passgenauen Zylinder miteinander verbunden. Der Zylinder
kann bevorzugt ein Metallzylinder sein, der neben der elektrischen
Verbindung auch das mechanische Fixieren und die notwendige mechanische Stabilisierung
des entsprechenden Teils der Reihenschaltung übernimmt.
Die Anzahl der Anschlusselemente ist durch diese Art der Verbindung
geringer als bei einer einfachen Reihenschaltung von elektrischen
Einzelsicherungen, die jeweils z. B. durch Löten mit einer
Leiterplatte verbunden werden.
-
Der
Abstand der verbleibenden Anschlusselemente bzw. Abschlusskappen
der Sicherungen ist erheblich, wodurch die Einhaltung der Trennstreckenabstände
erleichtert wird und die Überbrückungsgefahr deutlich
sinkt.
-
Die
bevorzugte Anordnung der vorbeschriebenen Reihenschaltung auf der
Unterseite des Verdrahtungsträgers schafft neben ausreichenden
Trennungsabständen auf dem Verdrahtungsträger
auch Platz auf der Bestückungsseite, d. h. der gegenüberliegenden
Seite, einerseits über die Volumeneinsparung und andererseits
durch die Vermeidung kritischer Näherungen zwischen den überlastgefährdeten
Elementen und der Schutzeinrichtung.
-
Der
erste Teil der Reihenschaltung wird an der Oberseite durch die Platine
von den Bauteilen des Zündkreises getrennt und auf der
Unterseite durch die muldenartige Ausprägung des Gehäuses. Es
ergibt sich hierdurch quasi eine vollständige isolierende
Umhüllung der Schutzeinrichtung. Dies verhindert im Fehlerfall
eine Berußung, die womöglich auftritt, und es
werden die Trennstrecken des Zündkreises beim Freiwerden
von Gas oder Plasma aus der Sicherung vor Überschlägen
geschützt.
-
Die
den zweiten Teil des Reihenverbunds darstellende Parallelverbundanordnung
ist bevorzugt ausgestaltet wie in der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2006 026 711.7 beschrieben.
Der Inhalt dieser Patentanmeldung wird hiermit vollständig
zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung erklärt.
-
Die
eingesetzten Schmelzelemente als Sicherungen der Parallelschaltung
und auch des Reihenverbunds besitzen bei maximaler Nennspannung bevorzugt
den gleichen Schmelzleiter. Dies sichert bei adiabatischen Belastungen
und bei Belastungen, bei denen die axiale Wärmeabgabe gegenüber
der radialen Wärmeabgabe dominiert, ein nahezu gleichzeitiges
Ansprechen aller Sicherungen.
-
Die
Kennlinie der Reihenschaltung der Sicherungen entspricht somit einer
Teilbereichsicherung. Die Abmessungen einer derartigen Reihenschaltung
sind bei vergleichbaren Schaltvermögen erheblich kleiner
als von Einzelsicherungen, z. B. für eine Nennspannung
von 690 V.
-
Neben
der erwähnten Platzeinsparung erlaubt die Aufteilung der
Sicherung in mehrere Teileinheiten auch eine sehr flexible Anordnung
der einzelnen Funktionseinheiten bezogen auf die Position und Lage
hinsichtlich des Verdrahtungsträgers.
-
Bei
gewünschten niedrigeren Nennspannungen können
eine oder mehrere Sicherungen des Reihenverbunds durch einen einfachen
metallischen Zylinder ersetzt werden. Dies führt neben
der Kostenreduktion auch zu einer Reduzierung des Restspannung und
unterstützt somit die gewünschte Ableitergrundfunktion.
Durch eine beidseitige Anordnung von Metallzylindern neben einer
realen Schmelzsicherung im Reihenverbund kann zudem die Stromkraftwirkung
auf den Schmelzleiter reduziert werden, wodurch höhere
Impulsströme getragen werden können.
-
Durch
den Einsatz der bereits erwähnten impedanzbehafteten Zylinder
können auch die Anforderungen hinsichtlich des Schaltvermögens
der eigentlichen Sicherung reduziert werden, da der prospektive
Kurzschlussstrom durch die Impedanz begrenzt wird.
-
Die
Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert
werden.
-
Hierbei
zeigen:
-
1 eine
Reihenschaltung einer getriggerten Funkenstrecke und einer passiven,
ungetriggerten Funkenstrecke als diskrete Elemente in jeweils druckfester
Kapselung;
-
2 eine
beispielhafte Geometrie einer passiven Funkenstrecke, wie sie für
die Reihenschaltung gemäß der Erfindung zur Anwendung
kommt;
-
3 eine
weitere Ausführungsform einer Geometrie einer passiven
Funkenstrecke, wie sie erfindungsgemäß bei der
Reihenschaltung zur Anwendung kommt;
-
4 eine
besonders bauraumsparende Anordnung einer getriggerten und einer
passiven Funkenstrecke in einer gemeinsamen, metallischen druckfesten
Kapselung mit gegenüberliegenden Druckausgleichsöffnungen
in Form von Kanälen kleinen Querschnitts,
-
5 und 6 eine
Darstellung des ersten Teils des Reihenverbunds von Schmelzelementen;
-
7 eine
Draufsicht auf das Gehäuse mit eingeschlossenen Funkenstrecken
und erkennbarer muldenartiger Ausnehmung an der Oberseite des Gehäuses;
-
8 eine
Seitenansicht einer Anordnung mit Gehäuse sowie Verdrahtungsträger,
welche u. a. die Triggerschaltung sowie die Überstromschutzeinrichtung
aufnimmt;
-
9 eine
Darstellung ähnlich derjenigen nach 8, jedoch
in perspektivischer Form und
-
10 eine
Darstellung der Reihenschaltung der Funkenstrecken im Gehäuse 112.
-
Die 1 zeigt
eine Reihenschaltung (Schnittdarstellung) einer getriggerten Funkenstrecke 1 (aktive
Funkenstrecke) und einer ungetriggerten (passiven) Funkenstrecke 2.
-
Die
Triggerschaltung 3 der aktiven Funkenstrecke 1 weist
einen Anschluss 4 auf, der mit einem Anschluss 5 einer
Hauptelektrode 8 der passiven Funkenstrecke 2 in
Verbindung steht. Ein weiterer Anschluss der Triggerschaltung 3 führt
zur Hauptelektrode 8 der aktiven Funkenstrecke 1,
die auch den Triggerkontakt durch eine Isolation 20, herausgeführt aus
der druckfesten metallischen Kapselung 21 besitzt.
-
Druckausgleichsöffnungen 6 der
Funkenstrecken 1 und 2 und die Gasströmungsrichtung 7 (Pfeildarstellung)
innerhalb der Funkenstrecken 1 und 2 sind entgegengesetzt
orientiert.
-
Beide
Funkenstrecken 1 und 2 besitzen jeweils mehrere
unabhängige Entlüftungsöffnungen 6 zur
besseren Steuerung der Strömung und zur effektiven Abkühlung
der beim Zünden und Brennen des Lichtbogens entstehenden
Gase. Jeweils eine der Hauptelektroden 8 besitzt eine Öffnung 22,
die einen Teil eines Gasumlenkkanals bildet, der in die Druckausgleichsöffnungen 6 übergeht.
-
Die
triggerbare Funkenstrecke 1 besitzt zwei Hauptelektroden,
nämlich die Hauptelektrode 8 und 9, sowie
eine Hilfselektrode 10, die mit dem Triggerkontakt 20 in
elektrischer Verbindung steht.
-
Weiterhin
weist die Funkenstrecke 1 mindestens eine Isolationsstrecke 12 auf,
die sich zwischen den Hauptelektroden 8 und 9 dieser
Funkenstrecke befindet.
-
Auch
die passive Funkenstrecke 2 weist zwei Hauptelektroden 8 und 9 auf.
Ein als Distanzstück 13 ausgebildeter Einsatz
zwischen den Hauptelektroden 8 und 9 der passiven
Funkenstrecke ist bevorzugt einstückig aus einem sehr niederohmigen
Material gefertigt. Bei einer bevorzugten Geometrie von da = 15
mm, di = 5 mm und h = 5 mm ergibt sich bei einem Prüfstrom
von wenigen mA ein Kaltwiderstand von < 100 Ohm.
-
Das
Distanzstück 13 ist bevorzugt als Hohlzylinder
ausgeführt und liegt gemäß der Darstellung nach 1 mit
einer seiner Stirnseiten vollflächig auf der Hauptelektrode 8 auf.
In den Innenraum des Einsatzes 13, d. h. der dort vorhandenen
zylindrischen Öffnung, ragt ein Nasenabschnitt 23 der
Hauptelektrode 9 hinein, wodurch sich ein radialer Kontakt
mit dem Einsatz bzw. dem Distanzstück 13 ergibt.
-
Das
Distanzstück 13 ist zur Vermeidung von Überschlägen
im Kontaktierungsbereich zwischen dem Nasenabschnitt 23 der
Hauptelektrode 9 und der tellerförmigen Elektrodenhalterung 14 gegen
diese über das Teil 15 isoliert.
-
Die
Eintauchtiefe des Nasenabschnitts 23 der Elektrode 9 in
das Distanzstück 13 steigt mit der gewünschten
Höhe der Leistungsfähigkeit des Ableiters und
sinkt bei steigender Abbrandfestigkeit des Elektrodenmaterials.
Die Eintauchtiefe ist hierbei so bemessen, dass sowohl der axiale
Abbrand der Nasenelektrode 9 als auch der radiale Abbrand
des Distanzstücks 13 nicht zu einer isolierenden
Trennstrecke zwischen den Teilen 13 und 9 führt.
Nach dem Ansprechen der Funkenstrecke 1 bei Impulsbelastung
fließt ein Strom bis zu mehreren kA über das Distanzstück 13,
bis der Weg zwischen den Elektroden 8 und 9 der
passiven Funkenstrecke 2 überschlagen wird. Infolge
des nichtlinearen Verhaltens des Materials des Distanzstücks 13 wird
nur eine geringe Restspannung über dem Material des Distanzstücks 13 erzeugt,
welche den Schutzpegel des gesamten Ableiters nicht erhöht.
-
Aufgrund
von Fertigungs- und Materialtoleranzen, Verschmutzungen oder extremer
Belastung können jedoch Kontaktprobleme oder ein verändertes Überschlagsverhalten
des Distanzstücks 13 auftreten, wodurch sich unerwünschte
Rückwirkungen auf die Restspannung des Ableiters ergeben
können. Dies kann bei hohen Anforderungen an die Höhe
und Dauer der Restspannung des Ableiters durch einen in der Triggerschaltung 3 integrierten Überspannungsfeinschutz
und durch die Art der Kontaktierung, welche die passive Funkenstrecke
umfasst, ausgeglichen werden.
-
Bei
reproduzierbaren Fertigungs- und Materialeigenschaften bzw. nicht
besonders hohen Beanspruchungen und/oder geringeren Anforderungen
an die Schutzpegel kann die Kontaktierung der Triggereinrichtung
auch zwischen den beiden Funkenstrecken, also nur an den Anschlüssen
der Funkenstrecke 1, erfolgen.
-
Die
Höhe und die Dauer des Stroms durch das Distanzstück 13 sowie
das Überschlagsverhalten können neben den Materialeigenschaften
dieses Teils auch durch die Steuerung der Stromdichte und die Stromverteilung
im Distanzstück 13 beeinflusst werden. Dies kann
neben der Beeinflussung der Restspannung auch zur Steuerung des
Leistungsumsatzes, des Abbrands und der thermischen Belastung der
Funkenstrecke und insbesondere des Einsatzstücks 13 genutzt
werden. Die Hauptelektroden 8 und 9 der passiven
Funkenstrecke 2 können gegenüber dem
Distanzstück 13 vollständig oder teilweise
isoliert werden.
-
Die 2 zeigt
eine beispielhafte Geometrie als Querschnittsdarstellung für
eine passive Funkenstrecke. Auch hier sind zwei gegenüberliegende Hauptelektroden 8 und 9 vorhanden.
Die Elektroden sind isoliert in einer metallischen Kapselung 21 befindlich.
-
Die
gezeigten Hauptelektroden 8 und 9 können
gegenüber dem Einsatzstück 13 auch isoliert werden,
wobei die Überschlagspannung der Isolation jedoch deutlich
unterhalb des gewünschten Schutzpegels und auch unterhalb
der Restspannung der Triggerschaltung liegen muss.
-
Alternativ
zu einer Isolation ist ein definierter Übergangsbereich
mit einer dünnen und gegenüber dem Distanzstück 13 hochohmigeren,
jedoch elektrisch leitenden Schicht 16 möglich.
Beide geschilderten Maßnahmen bedingen eine höhere
Stromdichte an der quasi Kanalinnenseite des als Hohlzylinder ausgeführten
Distanzstücks 13 und führen zu einem
beschleunigten Überschlagsverhalten. Zusätzlich
wird eine Vorionisation im isolierten bzw. hochohmigeren Bereich
bewirkt.
-
Das
Distanzstück 13 kann zudem im Umfang des Hohlzylinders
sowohl in radialer als auch in axialer Richtung hinsichtlich der
elektrischen Leitfähigkeit variiert werden. Hierdurch können
neben der Steuerung der elektrischen Stromdichte im Distanzstück 13 auch
Effekte einer thermischen Isolation gegenüber den Elektroden 8 und 9 bewirkt
werden. Darüber hinaus kann die Variation der Materialien
im Entladungskanal der Funktionsteilung dienen bzw. zur Beeinflussung
der Temperatur- und Druckfestigkeit sowie der besseren Alterungsqualität
und zur Reduzierung des Abbrands genutzt werden.
-
Die 2 zeigt
hier beispielsweise eine im Wesentlichen nur axiale Funktionsaufteilung.
Im Gegensatz zur Darstellung nach 1 sind gemäß 2 die
Elektroden 8 und 9 hinsichtlich der metallischen
Kapselung 21 isoliert.
-
Die 3 zeigt
eine weitere Ausführungsform einer möglichen Geometrie
in Querschnittsdarstellung für die passive Funkenstrecke 2.
-
Bei
dieser Funkenstrecke 2 soll ein Überschlag zwischen
den Hauptelektroden 8 und 9 erst bei einer vergleichsweise
langen Zeitdauer oder sehr hohen Impulsströmen erfolgen.
-
Dies
ist insbesondere dann von Interesse, wenn die Restspannung der Funkenstrecke 2 bei
einer Vielzahl von impulsförmigen Entladungen oberhalb
der Nennspannung liegen soll, um einen Netzfolgestrom zu unterbinden.
-
Zu
diesem Zweck wird das Distanzstück 13 an beiden
Stirnseiten vollflächig mit den jeweiligen Hauptelektroden 8 und 9 kontaktiert,
um eine weitestgehend homogene Stromdichte innerhalb des Distanzstücks 13 zu
bewirken. Zusätzlich können Erhöhungen
der elektrischen Feldstärke, insbesondere im Überschlagsbereich
vermieden werden.
-
Mit
Hilfe der 4 sei eine prinzipielle Ausführungsform
von zwei Funkenstrecken in Querschnittsdarstellung illustriert,
die sich innerhalb einer gemeinsamen metallischen Kapselung 21 befinden.
-
Beide
Funkenstrecken besitzen eine gemeinsame Mittelelektrode 9,
welche gegenüber der druckfesten Kapselung 21 isoliert
ist. Im Bereich der passiven Funkenstrecke 2 ist jedoch
eine niederohmige Verbindung zur dortigen Hauptelektrode 8 vorhanden.
Im Gegensatz zur Darstellung nach 1, bei welcher
bei beiden Funkenstrecken 1 und 2 jeweils eine
Hauptelektrode unmittelbar mit dem metallischen Mantel 21 in
Kontakt steht, werden mindestens bei einer der Funkenstrecken 1 und 2 gemäß Darstellung
nach 4 beide Hauptelektroden gegenüber dem
Mantel bzw. der Kapselung 21 isoliert.
-
Gemäß der
Darstellung nach 4 ist dies bei der passiven
Funkenstrecke 2 der Fall. Alternativ können auch
die Funkenstrecke 1 oder aber auch beide Funkenstrecken
mit isolierenden Hauptelektroden 8 und 9 ausgeführt
werden. Die Isolation der Hauptelektroden 8 und 9 wird
gegenüber einer isolierenden Unterbrechung des druckfesten
metallischen Mantels 21 aufgrund eines besseren Überlastverhaltens
bevorzugt. Die Funkenstrecken entsprechend 4 besitzen
ebenso wie in 1 dargestellt, entgegengesetzte
Entlüftungs- und Druckausgleichsöffnungen oder
Kanäle 6.
-
Die
Hauptelektroden weisen bei beiden Funkenstrecke 1 und 2 jeweils
mindestens einen Abstand von im Wesentlichen 5 mm auf. Der Druck
im Entladungsbereich, welcher vom Einsatz 13 vollständig
oder teilweise umschlossen wird, beträgt bei Impuls- und
Folgestromentladungen bis zu mehreren 100 bar. Bei prospektiven
Netzfolgeströmen im Bereich von > 500 A bis zu mehreren kA werden Drücke von
mindestens 10 bar erreicht.
-
Zur
Steuerung der Ansprechspannung und zur Zündung der Funkenstrecken
ist keine aufwendige und überlastungsgefährdete,
externe, zusätzliche kapazitive oder ohmsche Spannungssteuerung
erforderlich, welche zudem über den gesamten relevanten
Frequenzbereich abgestimmt werden müsste. Die gezeigte
Reihenschaltung von zwei Funkenstrecken ist grundsätzlich
beliebig erweiterbar.
-
Die
Reihenschaltung aus einer Funkenstrecke mit Isolation und einer
quasi kurzgeschlossenen Funkenstrecke besitzt gegenüber
zwei Funkenstrecken mit jeweils isolierter Trennstrecke an sich
den Nachteil, dass nur eine Trennstrecke eine Sofortverfestigung
nach dem Stromnulldurchgang bereitstellt. Die Sofortverfestigungsspannung
liegt im Bereich von ca. 300 V. Bei dem Einsatz einer solchen Funkenstrecke
bei höheren Betriebsspannungen, insbesondere bei Spannungen über
der Sofortverfestigungsspannung besteht die Gefahr von Wiederzündungen.
Um ungeachtet dieses Nachteils mit nur einer Isolationsstrecke arbeiten
zu können, wird der Effekt genutzt, dass die eingesetzten
Funkenstrecken die sich ausbildende Druckerhöhung zur Löschung des
Folgestroms nutzen. Durch die Verwendung des Drucks zur Löschung
des Folgestroms besteht auch nach dem Stromnulldurchgang, insbesondere
bei einem allmählichen Druckabbau, die Möglichkeit,
den relativ hohen Druck für die Erhöhung der dielektrischen
Spannungsfestigkeit der Trennstrecke wirksam werden zu lassen. Die
Spannungsfestigkeit nach dem Stromnulldurchgang kann somit proportional
mit der Druckerhöhung gesteigert werden, wodurch Wiederzündungen
vermeidbar sind. Dies ermöglicht in überraschender
Weise den Einsatz der vorgeschlagenen Funkenstreckenkombination
auch bei Nennspannungen deutlich oberhalb der Sofortverfestigungsspannung
für eine Trennstrecke.
-
Die
eingesetzte Überstromschutzeinrichtung umfasst eine Reihenschaltung
aus mehreren Schmelzelementen, welche einen geometrisch vorgegebenen,
mechanischen und elektrischen Verbund bilden.
-
Ein
erster Teil des Reihenverbunds umfasst zwei zylindrische Einzelsicherungen 100 und 200. Diese
beiden zylindrischen Einzelsicherungen 100 und 200 werden
durch einen leitfähigen, bevorzugt metallischen Zylinder 300 an
den Stirnseiten 400 und dort vorhandenen Anschlusskappen 500 mechanisch und
elektrisch, z. B. durch Klemmen oder Verlöten verbunden.
-
Der
so entstandene Verbund aus den zylindrischen Einzelsicherungen 100 und 200 mit
dem Verbindungszylinder 300 ist mit einem isolierenden Schrumpfschlauch 600 überzogen
(siehe 6).
-
Die
freien Enden der Einzelsicherungen 100 und 200 weisen
ebenfalls Anschlusskappen 500, jedoch mit Lötfähnchen 500a,
welche dem elektrischen Anschluss und dem mechanischen Fixieren
auf einer Leiterplatte dienen, auf.
-
Die
Reihenschaltung umfasst darüber hinaus einen mechanischen
und elektrischen Parallelverbund aus Schmelzelementen, wobei mindestens eines
der Schmelzelemente des Parallelverbunds einen Schlagbolzen als
mechanischen Auslöser aufweist. Der mechanische Auslöser
kann als drahtförmiges Auslöseteil ausgeführt
sein, wobei bevorzugt dieser Draht des Auslöseteils über
einen Teil der gesamten Überstromschutzeinrichtung parallel
geschaltet wird, was den Vorteil hat, dass die Abstimmung der Stromkommutierung
und des Schaltvermögens sich auf diesen Teil der Sicherung
beschränkt.
-
Bei
einer Parallelschaltung zur gesamten Sicherungsanordnung, d. h.
parallel zu allen Teilsicherungen, müsste der Schmelzleiter
der Indikatorsicherung das volle Schaltvermögen besitzen,
was zwar möglich ist, jedoch zu höheren Kosten
führt.
-
In
einer Ausführungsform kann der Schmelzleiter der Sicherung,
zu welcher der Indikator parallel geschaltet ist, mit einem minimal
niedrigeren Schmelzintegral versehen werden, um eine sichere Anzeige auch
bei geringen Überlastungen zu gewährleisten.
-
Da
das vollständige Ausgasen der Indikatorsicherung bzw. das
Wegschleudern von Teilen des Indikators nur mit hohem Aufwand vermieden
werden kann, besteht grundsätzlich die Gefahr des Außenüberschlags
der Sicherungsanordnung bei hohen Spannungen.
-
Um
dieser Gefahr entgegenzuwirken, wird der Indikatorteil, d. h. der
Parallelverbund, mit einem zusätzlichen Gehäuse 700 (siehe 8 und 9) versehen.
-
Dieses
Gehäuse 700 blockiert den Außenüberschlag
und reduziert die Gefahr, die durch frei werdende Indikatorteile
(Schlagbolzen) entstehen können, erheblich.
-
Wie
aus der 8 ersichtlich, ist das Gehäuse 700 bevorzugt
im rechten Winkel bezogen auf die Längsachse des Verdrahtungsträgers 800 angeordnet.
-
Der
erste Teil des Reihenverbunds 900, umfassend die Einzelsicherungen
mit Verbindungszylinder und Schutzüberzug, ist auf der
Unterseite des Verdrahtungsträgers 800 befindlich,
wobei der zweite Teil des Reihenverbunds, der sich im Gehäuse 700 befindet,
auf der Oberseite des Verdrahtungsträgers 800 angeordnet
wird.
-
Aus
der Darstellung nach 9 ist ersichtlich, dass der
Verdrahtungsträger 800 eine langgestreckte, rechteckige
Form mit an den Schmalseiten angebrachten Schraubanschlusslaschen 110 aufweist,
wobei der erste Teil des Reihenverbunds 900 an einer Längsaußenkante,
mit dieser im Wesentlichen seitlich abschliessend, befindlich ist.
-
Das
Schutzgehäuse 700 ist zur Längskante des
Verdrahtungsträgers 800 offen, um einen Austritt des
darin befindlichen Schlagbolzens sowie eine Wirkverbindung zu einem
federvorgespannten Anzeigeschieber 111 zu ermöglichen.
-
Das
Schutzgehäuse 700 besitzt an seiner vom Verdrahtungsträger 800 abgewandten
Oberseite eine farblich gestaltete Indikatorfläche, z.
B. rot, oder weist einen Indikatorflächenfortsatz auf,
der sich vom Gehäuse 700 ausgehend erstreckt.
-
Der
Verdrahtungsträger 800 ist auf der Oberseite eines
Gehäuses 112 montierbar, wobei im Gehäuse 112 sich
eine in Reihe geschaltete Funkenstreckenanordnung befinden kann.
-
Die
Vorteile der Gehäusekonstruktion hinsichtlich der Schaffung
separater, gegeneinander abgeschotteter Teilbereiche sollen unter
Hinweis auf die 7 bis 10 nachstehend
erläutert werden.
-
Als
abgeschottete Teilbereiche sind das Oberteil des Verdrahtungsträgers 800,
die nutenförmige Ausnehmung 114, das Funkenstreckengehäuse 112 und
das Sicherungsgehäuse 700 anzusehen. Der Bereich
der Trägerplatine und der Sicherungen wird von dem Funkenstreckengehäuse 112 durch eine
isolierende Trennplatte vor Berußung oder Verschmutzung
aus diesem Bereich geschützt. Die Sicherung in der nutenförmigen
Ausnehmung 114 wird somit, neben den Verunreinigungen aus
dem Bereich des Verdrahtungsträgers 800, auch
vom Funkenstreckengehäuse 112 abgeschottet. Es
können damit weder Verunreinigungen aus dem Funkenstreckenbereich
noch Verschmutzungen durch zerstörte Bauelemente auf dem
Verdrahtungsträger das Schaltvermögen der Sicherung 900 beeinträchtigen.
-
Der
weitere Teil der Reihenschaltung der Sicherungen wird durch das
Gehäuse 700 für den Parallelverbund vor
Berußung vom Verdrahtungsträger geschützt
und kann gleichzeitig keine Überschläge auf dem
Verdrahtungsträger verursachen.
-
Mindestens
eine Funkenstrecke der Funkenstreckenanordnung ist triggerbar und
es kann sich die Triggerschaltung auf dem Verdrahtungsträger
befinden. Die Kontaktierung zwischen Verdrahtungsträger
und der zu triggernden Funkenstrecke kann über eine Kontaktfeder
erfolgen, die sich durch eine Ausnehmung 113 im Gehäuse 112 erstreckt
(7).
-
Weiterhin
besitzt das Funkenstreckengehäuse 112 an seiner
Oberseite eine muldenartige Ausnehmung 114, in welche der
erste Teil 900 des Reihenverbunds eintaucht, um eine Schutz-
und Isolationsfunktion zu bewirken (siehe hierzu 7 und 8).
-
Die
Gesamtanordnung kann von einer isolierenden Kappe umgeben werden,
wobei die Kappe ein Sichtfenster aufweist, um einen Blick auf die Oberseite
des Gehäuses 700 bzw. den Anzeigeschieber 111 zu
gestatten.
-
Der
Anzeigeschieber 111 weist eine Anzeigefläche 115 auf.
Diese Anzeigefläche kann z. B. eine grüne Farbe
besitzen, die den Zustand „in Ordnung" signalisiert.
-
Bewegt
sich der Anzeigeschieber in der Darstellung gemäß 9 nach
links, wird die darunter liegende Oberseite des Gehäuses 700,
welche andersfarbig gestaltet ist, freigegeben und ein Fehlerzustand
signalisiert.
-
Der
Anzeigeschieber 111 besitzt darüber hinaus einen
Fortsatz 116, welcher sich in Längsrichtung über
die Schmalseite des Verdrahtungsträgers 800 erstreckt,
um mit einem Fernmeldekontakt 117 in Wirkverbindung zu
treten.
-
Im
Bereich des Fortsatzes 116 besitzt der Anzeigeschieber 111 eine
dornenartige Ausformung, die eine Schraubendruckfeder aufnimmt,
welche sich gegenüber dem Funkenstreckengehäuse 112 abstützt,
um die notwendige Vorspannung zu erzeugen.
-
- 1
- aktive
Funkenstrecke
- 2
- passive
Funkenstrecke
- 3
- Triggerschaltung
- 4
- Anschluss
- 5
- Hauptkontakt/Anschluss
- 6
- Druckausgleichsöffnung
- 7
- Gasströmungsrichtung
- 8;
9
- Hauptelektrode
- 10
- Hilfselektrode
- 12
- Isolationsstrecke
- 13
- Einsatz
oder Distanzstück
- 14
- tellerförmige
Elektrodenhalterung
- 15
- Isolationsteil
- 16
- hochohmigere,
elektrisch leitende Schicht
- 20
- Isolierung
für Triggerkontakt
- 21
- metallische,
druckfeste Kapselung
- 22
- Öffnung
im Gasumlenkbereich einer Hauptelektrode/Gasumlenkkanal
- 23
- Nasenabschnitt
- 100;
200
- zylindrische
Einzelsicherung
- 300
- Verbindungszylinder
- 400
- Stirnseite
- 500
- Anschlusskappe
- 500a
- Lötfähnchen
- 600
- Überzug
- 700
- Gehäuse
für Parallelverbund
- 800
- Verdrahtungsträger
- 900
- erster
Teil des Reihenverbunds
- 110
- Schraubanschlusslasche
- 111
- Anzeigeschieber
- 112
- Funkenstreckengehäuse
- 113
- Ausnehmung
für Triggerkontaktierung
- 114
- muldenartige
Ausnehmung
- 115
- Anzeigefläche
- 116
- Fortsatz
- 117
- Fernmeldekontakt
- 180
- Indikatorfläche
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 3914624
C2 [0002]
- - DE 4240138 A1 [0003]
- - EP 1381127 A2 [0004]
- - WO 07/003706 [0005]
- - US 4860156 B1 [0005]
- - DE 102004006988 A1 [0006]
- - DE 19914313 A1 [0008, 0011]
- - DE 3831935 A1 [0009]
- - DE 19751470 A1 [0009]
- - DE 3228471 A1 [0009]
- - US 6157529 [0010]
- - DE 19838776 C2 [0011]
- - DE 102005024658 B4 [0017]
- - DE 102007001093 [0028]
- - DE 102006026711 [0064]