DE102018117275B3

DE102018117275B3 - Nichtrotationssymmetrische Hörnerfunkenstrecke mit Deionkammer

Info

Publication number: DE102018117275B3
Application number: DE102018117275.3A
Authority: DE
Inventors: Uwe Strangfeld; Stephan Hierl; Stefan Schön
Original assignee: Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Dehn SE and Co KG
Priority date: 2018-05-24
Filing date: 2018-07-17
Publication date: 2019-07-04
Anticipated expiration: 2038-07-18
Also published as: ES2859610T3; PL3673546T3; JP7326284B2; EP3673546A1; RU2759802C1; US20210066894A1; JP2021524982A; CN111344918A; EP3673546B1; SI3673546T1; CN111344918B; WO2019223928A1; AU2019272610B2; US11114823B2; AU2019272610A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine nichtrotationssymmetrische Hörnerfunkenstrecke mit Deionkammer und einem mehrteiligen Isolierstoffgehäuse als Stütz- und Aufnahmekörper für die Hörnerelektroden und die Deionkammer sowie Mitteln zum Leiten der lichtbogenbedingten Gasströmung, wobei das Isolierstoffgehäuse in der von den Hörnerelektroden aufgespannten Ebene geteilt ist und zwei Halbschalen aufweist sowie mit stirnseitig herausgeführten Steck- oder Schraubanschlüssen. Erfindungsgemäß ist unter Freilassung der Abschnitte der herausgeführten Steck- oder Schraubanschlüsse das Isolierstoffgehäuse von einer gehäusenahen, an der Gehäuseoberfläche anliegenden Kühlfläche allseitig umgeben, wobei die Kühlfläche sich mindestens teilweise auf Stegen abstützt, welche zum Leiten der Gasströmung auf der Außenoberfläche der Halbschalen ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung geht aus von einer nichtrotationssymmetrischen Hörnerfunkenstrecke mit Deionkammer und einem mehrteiligen Isolierstoffgehäuse als Stütz- und Aufnahmekörper für die Hörnerelektroden und die Deionkammer sowie Mitteln zum Leiten der lichtbogenbedingten Gasströmung, wobei das Isolierstoffgehäuse in der von den Hörnerelektroden aufgespannten Ebene geteilt ist und zwei Halbschalen aufweist, sowie mit stirnseitig herausgeführten Steck- oder Schraubanschlüssen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der gattungsbildenden DE 10 2011 102 257 A1 ist eine Hörnerfunkenstrecke mit Deionkammer in nichtausblasender Bauform mit einem mehrteiligen Isolierstoffgehäuse vorbekannt.
Das Isolierstoffgehäuse bildet einen Stütz- und Aufnahmekörper für die Hörnerelektroden und die Deionkammer. Weiterhin sind Mittel zum Leiten der lichtbogenbedingten Gasströmung vorgesehen, wobei das Isolierstoffgehäuse in der von den Hörnerelektroden aufgespannten Ebene geteilt ist und eine erste sowie eine zweite Halbschale bildet.
Die dortigen Hörnerelektroden sind in einer unsymmetrischen Form realisiert. Der Lichtbogenlaufbereich zwischen den Elektroden ist in Richtung Deionkammer durch ein plattenförmiges Isolierstoffmaterial begrenzt, wobei das plattenförmige Isolierstoffmaterial in jeweils einer ersten Ausformung der jeweiligen Halbschale formschlüssig eingesetzt ist.
Die Halbschalen weisen weitere, zweite Ausformungen auf, welche das Deionkammerteil formschlüssig umgreifen, wobei zwischen der jeweils ersten und der zweiten Ausformung Durchbrüche oder Öffnungen in der jeweiligen Halbschale befindlich sind und die kürzere der Elektroden vor dem Deionkammerteil endet, so dass die lichtbogenbedingte Gasströmung nur teilweise in die Deionkammer gelangt. Eine derartige Hörnerfunkenstrecke mit Deionkammer und mehrteiligem Isolierstoffgehäuse ist preiswert herstellbar, platzsparend sowie modular aufbaubar und kann hinsichtlich der Konstruktion flexibel ausgelegt werden. Die wesentlichen Baugruppen der vorbekannten Funkenstrecke sowie die Elektroden, eine möglicherweise vorgesehene Triggerelektrode und/oder die Deionkammern sind austauschbar und können an die jeweiligen Netzverhältnisse leicht angepasst werden, ohne dass die Grundkonstruktion zu verlassen ist.
Die Integration aller Funktionsbaugruppen in der Einheit ohne Außengehäuse erlaubt in einfachster Weise die Gestaltung unterschiedlicher Geräteausführungen für verschiedene Netzkonfigurationen. Die Einzelteile der Funkenstrecke können durch Standardtechnologien, wie zum Beispiel durch Nieten, Schrauben oder Verrasten miteinander verbunden werden. Durch die Gasführung mit mehreren Zirkulationskreisläufen werden alle relevanten Bauteile zur Abkühlung der heißen, ionisierten Gase genutzt.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass insbesondere bei größeren Belastungen im Falle von Stoßströmen im Bereich von 12,5 kA bis 25 kA die entstehenden ionisierten Gase eine sehr hohe thermische Energie besitzen. Obwohl bei der vorbekannten Funkenstrecke alle relevanten Bauteile zur Kühlung genutzt werden, ergeben sich bei höheren Belastungen Grenzen, die womöglich zu einem Ausfall der betreffenden Funkenstrecke führen können.
Aus der DE 195 06 057 A1 ist eine Löschfunkenstreckenanordnung mit Mitteln zur Ableitung von elektrischen Überspannungen eines Stromnetzes und Löschung des danach entstehenden Netzfolgestromes vorbekannt. Dort ist eine Anordnung gezeigt, bei der ein metallisches Prallblech zur weiteren Kühlung nach dem Austritt aus dem primären Entladungsraum dient.
Die DE 10 2011 051 738 A1 betrifft einen Hörnerfunkenstrecken-Blitzstromableiter mit Deionkammer, wobei ein Leitelement vor der Deionkammer zur Kühlung beiträgt.
Gemäß der DE 10 2013 112 400 A1 gehört eine Lichtbogenlöschkammer zum Stand der Technik, bei der Leitelemente als Kühlplatten ausgebildet sind.
Die DE 10 2016 115 223 A1 offenbart eine Hörnerfunkenstrecke mit Deionkammer in nicht ausblasender Bauform, die durch eine Doppel-Hörnerfunkenstrecke geprägt ist und welche einen einteiligen Gehäuseaufbau aufweist.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte, nichtrotationssymmetrische Hörnerfunkenstrecke mit Deionkammer, anzugeben, welche in der Lage ist, auch höheren Stoßströmen im Bereich von 12,5 kA bis 25 kA standzuhalten, ohne dass funktionsstörende oder funktionsgefährdende Beeinträchtigungen entstehen. Die zu schaffende Lösung soll unter dem Aspekt erfolgen, die schmal bauende Ausführung eingangs geschilderter bekannter Hörnerfunkenstrecken beizubehalten, so dass insgesamt auch bei im Aufbau von Modulen aus mehreren Funkenstrecken nur ein geringerer Bauraum eingenommen bzw. benötigt wird.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch eine nichtrotationssymmetrische Hörnerfunkenstrecke mit Deionkammer gemäß der Merkmalskombination nach Anspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
Es wird demnach von einer nichtrotationssymmetrischen Hörnerfunkenstrecke mit Deionkammer und einem mehrteiligen, schmalen, quaderförmigen Isolierstoffgehäuse als Stütz- und Aufnahmekörper für die Hörnerelektroden und die Deionkammer ausgegangen. Weiterhin weist die Funkenstrecke Mittel zum Leiten der lichtbogenbedingten Gasströmung auf, wobei das Isolierstoffgehäuse in der von den Hörnerelektroden aufgespannten Ebene geteilt ist oder geteilt werden kann und zwei Halbschalen aufweist. Weiterhin sind stirnseitig Steck- oder Schraubanschlüsse herausgeführt.
Erfindungsgemäß ist unter Freilassung der Abschnitte der herausgeführten Steck- oder Schraubanschlüsse das Isolierstoffgehäuse von einer gehäusenahen, an der Gehäuseoberfläche anliegenden Kühlfläche allseitig umgeben.
Die Kühlfläche stützt sich mindestens teilweise auf Stegen ab, welche zum Leiten der Gasströmung auf der Außenoberfläche der Halbschalen ausgebildet sind. Durch die letztgenannte Maßnahme wird die gewünschte Gasströmung nicht behindert und gleichzeitig ein inniger Kontakt zwischen der Gasströmung und der Kühlfläche gewährleistet.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Kühlfläche als Ummantelung ausgebildet und wird mit den Halbschalen gemeinsam verbunden. Diese Verbindung kann kraftschlüssig aber auch durch eine Kombination Form- und Kraftschluss oder durch Stoffschluss erfolgen.
Die als Ummantelung ausgebildete Kühlfläche kann stabilitätserhöhende Sicken oder Prägungen aufweisen.
Grundsätzlich ist festzuhalten, dass es vorteilhaft ist, die Ummantelung aus einem gut wärmeleitenden Material auszuführen. Hierbei kann es sich um ein metallisches Material aber auch um einen wärmeleitenden Kunststoff handeln.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist am stirnseitigen Ende der herausgeführten Steck- oder Schraubanschlüsse ein Stülpkörper auf die Halbschalen aufschiebbar. Der Stülpkörper überfängt dabei mindestens eine, bevorzugt zwei gegenüberliegende Befestigungslaschen, welche Bestandteil der Ummantelung sind.
Im Bereich der Überdeckung des die Befestigungslaschen überfangenen Stülpkörpers sind Bohrungen oder Aussparungen zum kraftschlüssigen Verbinden vorgesehen.
Bei einer Ausbildung der Ummantelung aus einem elektrisch leitfähigen Material ist zwischen den Außenoberflächen der Halbschalen und der Ummantelung eine Isolationsschicht, zum Beispiel aus einem papierartigen Isolationsmaterial, angeordnet.
Die Außenseiten der Ummantelung können zur Vergrößerung der wärmeseitig relevanten Oberfläche eine Strukturierung aufweisen.
Zum leichteren Überfangen der Befestigungslaschen ist in Weiterbildung der Erfindung der Stülpkörper mit einer entsprechenden jeweiligen Keilschräge versehen.
Die erwähnte Ummantelung als Kühlfläche kann bevorzugt als aufschiebbare Haube ausgeführt sein.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:

1 eine erste Ausführungsform der Erfindung mit einer als Ummantelung ausgebildeten Kühlfläche in Form einer aufschiebbaren Haube vor dem Schritt des Aufschiebens auf die Hörnerfunkenstrecke mit Deionkammer;
2 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach 1, jedoch mit teilweise aufgeschobener Haube;
3 eine Darstellung analog den 1 und 2, jedoch mit vollständig aufgeschobener Haube vor dem Ausführen eines Vernietvorganges;
4 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer metallischen Haube als Kühlfläche sowie einer Zwischenisolation und einem Stülpkörper in Explosivdarstellung vor dem durch Aufschieben realisierten Montagevorgang;
5 eine Darstellung ähnlich derjenigen nach 4, jedoch mit bereits teilweise aufgeschobener metallischer Haube; und
6 eine Darstellung als sich anschließende Folge gemäß den 4 und 5, wobei nach vollständigem Aufschieben der metallischen Haube der Stülpkörper haubenseitige Befestigungslaschen umgreift und ebenfalls in seiner Endlage befindlich ist, jedoch vor dem noch auszuführenden Kraftschluss durch zum Beispiel Vernieten.

Die erfindungsgemäße nichtrotationssymmetrische Hörnerfunkenstrecke gemäß den 1 bis 3 geht zunächst von einem Stütz- oder Aufnahmekörper für die in den Figuren verdeckten Hörnerelektroden und die teilweise erkennbare Deionkammer 2 aus. Weiterhin sind Zwischenräume zum Leiten der lichtbogenbedingten Gasströmung erkennbar. Das Isolierstoffgehäuse, respektive der Stütz- und Aufnahmekörper ist in der von den Hörnerelektroden aufgespannten Ebene entlang der Linie 3 geteilt und ergibt somit zwei Halbschalen.
Stirnseitig sind Steck- oder Schraubanschlüsse 4; 5 herausgeführt.
An den seitlichen Schmalseiten vorgesehene Führungsnuten 6 dienen dem positionsgerechten Aufschieben der als Kühlfläche ausgebildeten Ummantelung 7, die im Inneren entsprechend komplementäre Vorsprünge (nicht gezeigt) besitzt.
Weiterhin sind auf den Außenoberflächen der als Halbschalen ausgebildeten Stütz- und Aufnahmekörper 1 Stege 8 vorhanden, die zum Leiten der Gasströmung dienen. Im gezeigten Beispiel wird hier die Gasströmung mindestens teilweise zum Zündbereich der Hörnerfunkenstreckenelektroden zurückgeführt.
Die als Ummantelung ausgebildete Kühlfläche 7 ist in Form einer Haube realisiert.
Unter Freilassung der Abschnitte der herausgeführten Steck- oder Schraubanschlüsse 4; 5 ist demnach der Stütz- und Aufnahmekörper 1 von der gehäusenahen, an der Gehäuseoberfläche anliegenden Kühlfläche allseitig umgeben.
Die Kühlfläche, respektive die Haube 7, stützt sich dabei mit ihren Innenseiten teilweise auf den Stegen ab, welche zum Leiten der Gasströmung auf der Außenoberfläche der betreffenden Halbschale ausgebildet sind.
Durch diese Realisierungsform wird einerseits die notwendige mechanische Stabilität erreicht. Andererseits bleibt die Gasströmung ungehindert und kann in innigen Kontakt mit der Kühlfläche gelangen.
Die Ummantelung 7 bzw. die entsprechende Haube kann gemeinsam mit den entsprechenden Halbschalen verbunden werden. Diesbezüglich sind Durchgangsöffnungen 9 und 10 bzw. 11 und 12 vorhanden, welche Schrauben oder Nieten aufnehmen.
Die als Ummantelung ausgebildete Kühlfläche kann stabilitätserhöhende Prägungen 13 aufweisen.
Gemäß der Ausführungsform nach den 4 bis 6 erfolgt eine Weiterbildung der als Ummantelung ausgebildeten Kühlfläche. Bei dem Beispiel nach den 4 bis 6 wird von einer metallischen Haube 14 ausgegangen.
Diese metallische Haube 14 weist auf ihrer Vorder- und Rückseite jeweils eine Befestigungslasche 15 auf.
Weiterhin ist ein Stülpkörper 16 vorhanden.
Dieser ist auf den Stütz- und Aufnahmekörper in seinem stirnseitigen unteren Bereich aufschiebbar.
Aus der Abfolge der 4 bis 6 ist ersichtlich, dass der Stülpkörper 16 mit dort vorgesehenen Keilschrägen 17 die jeweiligen Befestigungslaschen 15 der Haube 14 überfängt und diese zusätzlich sichert. Bohrungen oder Aussparungen 20; 21 dienen nun dem kraftschlüssigen Verbinden der vorerwähnten Teile und der sich hieraus ergebenden Anordnung.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind Stege 8 vorhanden, auf denen sich die als Ummantelung ausgebildete Kühlfläche 14 abstützen kann, ohne dass die Gasströmung, die nach Zünden eines Lichtbogens entsteht, gestört wird.
Wenn, wie in den 4 bis 6 gezeigt, bei Ausbildung der Ummantelung aus einem metallischen Material gemäß der Haube 14 das Material selbst elektrisch leitfähig ist, wird zwischen dem Stütz- und Aufnahmekörper 1 und der Haube 14 eine Isolationszwischenlage 22 angeordnet, die beispielsweise als U-förmige Abwicklung realisiert sein kann.
Die Außenseiten der Ummantelung können neben einer stabilitätserhöhenden Prägung wie bereits geschildert, eine Strukturierung zur Vergrößerung der wärmeseitig relevanten Oberfläche besitzen. Eine solche Strukturierung 23 ist in den 4 bis 6 angedeutet.

Claims

Nichtrotationssymmetrische Hörnerfunkenstrecke mit Deionkammer und einem mehrteiligen Isolierstoffgehäuse als Stütz- und Aufnahmekörper (1) für die Hörnerelektroden und die Deionkammer (2) sowie Mitteln zum Leiten der lichtbogenbedingten Gasströmung, wobei das Isolierstoffgehäuse in der von den Hörnerelektroden aufgespannten Ebene (3) geteilt ist und zwei Halbschalen aufweist sowie mit stirnseitig herausgeführten Steck- oder Schraubanschlüssen (4; 5); dadurch gekennzeichnet, dass unter Freilassung der Abschnitte der herausgeführten Steck- oder Schraubanschlüsse (4; 5) das Isolierstoffgehäuse von einer gehäusenahen, an der Gehäuseoberfläche anliegenden Kühlfläche (7; 14) allseitig umgeben ist, wobei die Kühlfläche (7; 14) sich mindestens teilweise auf Stegen (8) abstützt, welche zum Leiten der Gasströmung auf der Außenoberfläche der Halbschalen ausgebildet sind.
Nichtrotationssymmetrische Hörnerfunkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als Ummantelung ausgebildete Kühlfläche (7; 14) gemeinsam mit den Halbschalen verbunden ist.
Nichtrotationssymmetrische Hörnerfunkenstrecke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die als Ummantelung ausgebildete Kühlfläche (7; 14) stabilitätserhöhende Sicken oder Prägungen (13; 23) aufweist.
Nichtrotationssymmetrische Hörnerfunkenstrecke nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung aus einem gut wärmeleitenden Material besteht.
Nichtrotationssymmetrische Hörnerfunkenstrecke nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am stirnseitigen Ende der herausgeführten Steck- oder Schraubanschlüsse (4; 5) ein Stülpkörper (16) auf die Halbschalen aufschiebbar ist, welcher mindestens eine Befestigungslasche (15) mindestens teilweise überfängt, wobei die mindestens eine Befestigungslasche (15) Bestandteil der Ummantelung ist.
Nichtrotationssymmetrische Hörnerfunkenstrecke nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Überdeckung des die Befestigungslasche überfangenen Stülpkörpers (16) Bohrungen oder Aussparungen (20; 21) zum kraftschlüssigen Verbinden ausgebildet sind.
Nichtrotationssymmetrische Hörnerfunkenstrecke nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausbildung der Ummantelung (14) aus einem elektrisch leitfähigen Material zwischen den Außenoberflächen der Halbschalen und der Ummantelung eine Isolationsschicht (22) angeordnet ist.
Nichtrotationssymmetrische Hörnerfunkenstrecke nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseiten der Ummantelung eine Strukturierung (23) zur Vergrößerung der wärmeseitig relevanten Oberfläche besitzen.
Nichtrotationssymmetrische Hörnerfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stülpkörper (16) zum leichteren Überfangen der Befestigungslaschen (15) eine Keilschräge (17) aufweist.
Nichtrotationssymmetrische Hörnerfunkenstrecke nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung als aufschiebbare Haube ausgebildet ist.