DE102018131537A1

DE102018131537A1 - Spark gap arrangement for a multiple spark gap in stack arrangement

Info

Publication number: DE102018131537A1
Application number: DE102018131537.6A
Authority: DE
Inventors: Rainer Durth
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2018-12-10
Filing date: 2018-12-10
Publication date: 2020-06-10
Anticipated expiration: 2038-12-11
Also published as: CN111293587B; CN111293587A; DE102018131537B4

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Funkenstreckenanordnung (10;10';10"), aufweisend eine Mehrfach-Funkenstrecke (20) mit mehreren in Reihe geschalteten Einzelfunkenstrecken in Stapelanordnung, wobei eine Einzelfunkenstrecke jeweils durch zwei Elektroden (21;22) gebildet wird, die durch wenigstens ein Isolierstoffelement (23) voneinander getrennt sind. Die Stapelanordnung aus Einzelfunkenstrecken ist in Stapelrichtung federnd zwischen zwei gegenüberliegenden, metallischen Halteelementen eingespannt, wobei die Halteelemente (30;31) mit einer Rahmenstruktur verbunden sind, die als Widerlager für beide Halteelemente (30;31) wirkt. Die Halteelemente (30;31) sind dabei unmittelbar elektrisch voneinander isoliert.The invention relates to a spark gap arrangement (10; 10 '; 10 "), comprising a multiple spark gap (20) with a plurality of individual spark gaps connected in series in a stack arrangement, a single spark gap being formed in each case by two electrodes (21; 22) formed by The stack arrangement of individual spark gaps is spring-loaded in the stacking direction between two opposing metal holding elements, the holding elements (30; 31) being connected to a frame structure which acts as an abutment for both holding elements (30; 31 The holding elements (30; 31) are directly electrically isolated from one another.

Description

Die Erfindung betrifft eine Funkenstreckenanordnung, aufweisend eine Mehrfach-Funkenstrecke mit mehreren in Reihe geschalteten Einzelfunkenstrecken in Stapelanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a spark gap arrangement, comprising a multiple spark gap with a plurality of individual spark gaps connected in series in a stack arrangement according to the preamble of claim 1.

Im Bereich des Überspannungsschutzes von elektrischen Geräten bzw. Anlagen werden Überspannungsschutzelemente eingesetzt, die bei einer bestimmten Überspannung ansprechen, welche bei einem Überspannungsereignis ansonsten zu Störungen und/oder Schäden in einem Stromkreis führen würde. Als solche Überspannungsschutzelemente können beispielsweise Überspannungsableiter eingesetzt werden, die auf Funkenstrecken basieren. Insbesondere zur Ableitung von sogenannten transienten Überspannungen mit sehr hohen Amplituden haben sich Funkenstrecken bewährt. Sobald eine Funkenstrecke gezündet hat, wird eine leitfähige Verbindung über die Lichtbogenstrecke der Funkenstrecke hergestellt, über welche der Hochspannungsimpuls dann abgeleitet wird.In the area of overvoltage protection of electrical devices or systems, overvoltage protection elements are used which respond to a certain overvoltage, which would otherwise lead to faults and / or damage in a circuit in the event of an overvoltage event. Surge arresters based on spark gaps, for example, can be used as such surge protection elements. Spark gaps have proven their worth, particularly for the derivation of so-called transient overvoltages with very high amplitudes. As soon as a spark gap has ignited, a conductive connection is established via the arc gap of the spark gap, via which the high-voltage pulse is then diverted.

Dabei kommen insbesondere Funkenstrecken zum Einsatz, die den Netzfolgestrom minimieren oder sogar netzfolgestromfrei betrieben werden. Der Netzfolgestrom ist der Teil eines Stromflusses, der nach dem Ableiten eines Überspannungsereignisses, vom Stromversorgungsnetz aus, durch eine Funkenstrecke fließt. Ein solcher Netzfolgestrom kann bis zu einigen Millisekunden andauern und die Intensität eines Kurzschlussstroms haben. Daher stellen Netzfolgeströme eine Belastung für die gesamte elektrische Installation dar, die es zu verhindern gilt.In particular, spark gaps are used that minimize the line follow current or are even operated without line follow current. The line follow current is the part of a current flow that flows through a spark gap after an overvoltage event has been derived from the power supply network. Such a line follow current can last up to a few milliseconds and have the intensity of a short-circuit current. Therefore, follow-on currents represent a burden on the entire electrical installation that must be prevented.

Um eine Funkenstrecke netzfolgestromfrei zu betreiben, haben sich insbesondere Mehrfach-Funkenstrecken als vorteilhaft erwiesen, bei denen mehrere Einzelfunkenstrecken in Reihe geschaltet sind. Diese Mehrfach-Funkenstrecken werden auch als Multiarc-Funkenstrecken (MAFS) bezeichnet, die auf dem Prinzip der Lichtbogenvervielfältigung basieren. Zur Bildung einer Mehrfach-Funkenstrecke werden in bestimmten Ausführungsformen mehrere scheibenförmige Elektroden zu einem Stapel zusammengefügt, wobei diese Elektrodenscheiben beispielsweise aus Carbon oder Graphit bestehen. Zwischen den einzelnen Elektroden wird jeweils eine dünne Folie oder Scheibe aus einem Isolierstoff angeordnet. So ergeben sich mehrere Einzelfunkenstrecken zwischen den Elektroden, die über eine entsprechend ausgebildete Spannungssteuerung gezündet werden können.Multiple spark gaps, in which several individual spark gaps are connected in series, have proven to be particularly advantageous in order to operate a spark gap without line follow current. These multiple spark gaps are also known as Multiarc spark gaps (MAFS), which are based on the principle of arc multiplication. In certain embodiments, to form a multiple spark gap, a plurality of disk-shaped electrodes are joined to form a stack, these electrode disks being made of carbon or graphite, for example. A thin film or disk made of an insulating material is arranged between the individual electrodes. This results in several individual spark gaps between the electrodes, which can be ignited using a suitably designed voltage control.

Beispielsweise offenbart die Patentschrift DE 1 256 306 eine solche Funkenstrecke bestehend aus einer Stapelanordnung mit einer Abfolge von scheibenförmigen Elektroden und Isolationsringen, welche jeweils einen radialen Überstand zu den Elektroden aus Graphit aufweisen und wie ein Rahmen für die Elektroden ausgebildet sind.For example, the patent discloses DE 1 256 306 such a spark gap consisting of a stack arrangement with a sequence of disk-shaped electrodes and insulation rings, each of which has a radial projection to the electrodes made of graphite and which are designed like a frame for the electrodes.

Die Multiarc-Funkenstrecken-Technologie hat den Vorteil einer sehr konstanten, stromunabhängigen Bogenspannung, die über die Anzahl der Elektrodenscheiben sehr gut an die Betriebsspannungsverhältnisse angepasst werden kann. So können Netzfolgeströme bei geeigneter Dimensionierung nahezu vollständig ausgeschlossen werden. Insbesondere im Hinblick auf einen Einsatz in Wechselstromnetzen ergeben sich so wesentliche Vorteile.The Multiarc spark gap technology has the advantage of a very constant, current-independent arc voltage, which can be adapted very well to the operating voltage conditions via the number of electrode disks. In this way, grid follow currents can be almost completely ruled out with suitable dimensions. This results in significant advantages, particularly with regard to use in AC networks.

Wählt man typischerweise Elektroden aus Graphit, ergeben sich weitere Vorteile. Die Eigenschaft des Graphits bei Erhitzung zu sublimieren, erlaubt die Ausbildung sehr geringer Spaltabstände zwischen den Elektroden. Die daraus resultierenden sehr kurzen Lichtbögen in Verbindung mit einer relativ großen Oberfläche und der relativ hohen thermischen Masse von solchen Graphit-Stapel-Funkenstrecken gewährleisten ein robustes Verhalten im Fall der Impulsableitung.If you typically choose electrodes made of graphite, there are further advantages. The ability of the graphite to sublimate when heated allows the formation of very small gap distances between the electrodes. The resulting very short arcs in connection with a relatively large surface area and the relatively high thermal mass of such graphite stack spark gaps ensure robust behavior in the case of pulse derivation.

Daher kann die Technologie der Mehrfach-Funkenstrecken dazu eingesetzt werden, sehr kompakte Aufbauten mit hoher energetischer Leistungsfähigkeit zu realisieren. Derartige kompakte Vorrichtungen können sowohl in hutschienenmontablen Überspannungsschutzgeräten eingesetzt werden, aber auch direkt auf Leiterplatten verbaut in beliebigen elektrischen Geräten verwendet werden. Die hohe Kompaktheit in Verbindung mit der Integration in elektrische Geräte, in denen erhöhte Umgebungstemperaturen herrschen, erfordern jedoch einen besonders temperaturfesten mechanischen Aufbau. Ein solcher Aufbau muss insbesondere sicherstellen, dass eine Stapelfunkenstrecke bei Temperaturschwankungen immer ausreichend gepresst wird. Ferner sollte die Stapelfunkenstrecke bei einer starken Erwärmung, wie sie im Ableitfall auftritt, nicht zerstört werden.Therefore, the technology of multiple spark gaps can be used to realize very compact structures with high energetic performance. Such compact devices can be used in DIN rail-mountable surge protective devices, but can also be installed directly on printed circuit boards in any electrical devices. However, the high degree of compactness in connection with the integration in electrical devices in which there are elevated ambient temperatures require a particularly temperature-resistant mechanical structure. Such a structure must in particular ensure that a stacking spark gap is always adequately pressed in the event of temperature fluctuations. Furthermore, the stacking spark gap should not be destroyed in the event of strong heating, as occurs in the case of discharge.

Hierzu werden typischerweise metallische Gehäusekonstruktionen eingesetzt, die eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen. Diese benötigen jedoch aufgrund der erhöhten Isolationsabstände einen großen Bauraum und sind in der Regel mit relativ hohen Kosten verbunden.For this purpose, metallic housing constructions are typically used that have a high temperature resistance. However, due to the increased insulation distances, these require a large installation space and are generally associated with relatively high costs.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Funkenstreckenanordnung mit einer weiterentwickelten Haltekonstruktion für eine Mehrfach-Funkenstrecke bereitzustellen.The object of the invention is therefore to provide a spark gap arrangement with a further developed support structure for a multiple spark gap.

Diese Aufgabe wird durch eine Funkenstreckenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Funkenstreckenanordnung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-16.This object is achieved by a spark gap arrangement with the features of claim 1. Advantageous further developments of Spark gap arrangement result from subclaims 2-16.

Die erfindungsgemäße Funkenstreckenanordnung weist eine Mehrfach-Funkenstrecke mit mehreren in Reihe geschalteten Einzelfunkenstrecken auf, die sich in einer Stapelanordnung befinden. Die Mehrfach-Funkenstrecke basiert auf dem Prinzip der Lichtbogenvervielfältigung und wird auch als Stapelfunkenstrecke oder Multiarc-Funkenstrecke bezeichnet. Dabei wird eine Einzelfunkenstrecke jeweils durch zwei Elektroden gebildet, die durch wenigstens ein Isolierstoffelement voneinander getrennt und so auf Abstand gehalten sind. Eine Anzahl von n+1 Elektroden bildet so n Einzelfunkenstrecken. Vorzugsweise handelt es sich bei den Elektroden um Elektroden aus Graphit, d.h. um Graphitscheiben. Die Elektroden können dabei ring- oder scheibenförmig ausgebildet sein. Als Isolierstoffelemente können dünne Scheiben oder Folien aus einem bekannten Isolierstoff wie Vulkanfiber eingesetzt werden. Die Elektroden sind beispielsweise in einer Ausnehmung eines Rahmens gehalten, wobei die Isolierstoffelemente zwischen den Rahmen angeordnet und von diesen fixiert sind. Die Rahmen der Elektroden bestehen dann ebenfalls aus einem Isolierstoff wie z.B. Vulkanfiber. Die Isolierstoffelemente sind ringförmig ausgebildet, so dass sich zwischen zwei Elektroden die erforderliche Distanz für eine Einzelfunkenstrecke bildet, die durch eine Öffnung in einem Isolierstoffelement führt. The spark gap arrangement according to the invention has a multiple spark gap with a plurality of individual spark gaps connected in series, which are located in a stack arrangement. The multiple spark gap is based on the principle of arc multiplication and is also referred to as a stack spark gap or Multiarc spark gap. A single spark gap is formed by two electrodes, which are separated from one another by at least one insulating material element and are thus kept at a distance. A number of n + 1 electrodes thus forms n individual spark gaps. Preferably the electrodes are graphite electrodes, i.e. around graphite discs. The electrodes can be annular or disk-shaped. Thin disks or foils made of a known insulating material such as vulcanized fiber can be used as insulating material elements. The electrodes are held, for example, in a recess in a frame, the insulating material elements being arranged between the frames and being fixed by them. The frame of the electrodes then also consist of an insulating material such as Vulcanized fiber. The insulating material elements are ring-shaped, so that the required distance for a single spark gap, which leads through an opening in an insulating material element, is formed between two electrodes.

Erfindungsgemäß ist die Stapelanordnung aus Einzelfunkenstrecken in Stapelrichtung federnd zwischen zwei gegenüberliegenden, metallischen Halteelementen eingespannt. Dabei sind die Halteelemente mit einer Rahmenstruktur verbunden, die als Widerlager für beide Halteelemente wirkt. Die Halteelemente sind ferner unmittelbar elektrisch voneinander isoliert, was vorzugsweise durch eine elektrisch isolierende Rahmenstruktur erfolgt. Die Rahmenstruktur selbst kann wiederum mit anderen Bauteilen einer Überspannungsvorrichtung verbunden sein. Dabei bedeutet „unmittelbar elektrisch voneinander isoliert“ im Sinne der vorliegenden Erfindung, dass keine direkte elektrische Verbindung zwischen den beiden Halteelementen vorliegt. Die Rahmenstruktur kann jedoch über eine Zündeinrichtung und ihre elektrischen Bauteile eine mittelbare Verbindung zwischen den beiden Halteelementen herstellen.According to the invention, the stack arrangement from individual spark gaps is resiliently clamped in the stacking direction between two opposite, metallic holding elements. The holding elements are connected to a frame structure which acts as an abutment for both holding elements. The holding elements are also directly electrically isolated from one another, which is preferably done by an electrically insulating frame structure. The frame structure itself can in turn be connected to other components of an overvoltage device. In the context of the present invention, “directly electrically insulated from one another” means that there is no direct electrical connection between the two holding elements. However, the frame structure can establish an indirect connection between the two holding elements via an ignition device and its electrical components.

Gemäß der Erfindung drücken die Halteelemente die Stapelfunkenstrecke zusammen, wobei diese Pressung in Stapelrichtung auch bei Temperaturschwankungen gewährleistet ist. Die Einspannung zwischen den beiden Halteelementen ist hierzu federnd ausgeführt, damit sie Längenänderungen im Betrieb der Mehrfach-Funkenstrecke ausgleichen kann. Auch kann so bei der Fertigung der Funkenstreckenanordnung ein Toleranzausgleich erzielt werden.According to the invention, the holding elements compress the stacking spark gap, this pressing in the stacking direction being ensured even when the temperature fluctuates. The clamping between the two holding elements is designed to be resilient so that it can compensate for changes in length during operation of the multiple spark gap. Tolerance compensation can also be achieved in this way in the manufacture of the spark gap arrangement.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Rahmenstruktur aus einem elektrisch isolierenden Faserverbundwerkstoff gebildet. Insbesondere handelt es sich um einen elektrisch isolierenden, schwer entflammbaren und flammenhemmenden Faserverbundwerkstoff. Es handelt sich somit um eine Isolierstruktur. Bei dem Faserverbundwerkstoff handelt es sich vorzugsweise um einen Werkstoff, der auch zur Herstellung von Leiterplattensubstraten eingesetzt wird, d.h. Leiterplattenmaterial. Insbesondere handelt es sich daher um einen Werkstoff der Klasse FR4. Beispielsweise kommt hier ein Verbundwerkstoff aus Epoxidharz und einem Glasfasergewebe zur Anwendung. Doch auch andere Leiterplattenmaterialien wie Hartpapier, das aus Papier und einem Harz gebildet wird, können zur Anwendung kommen.In one embodiment of the invention, the frame structure is formed from an electrically insulating fiber composite material. In particular, it is an electrically insulating, flame-retardant and flame-retardant fiber composite material. It is therefore an insulating structure. The fiber composite material is preferably a material that is also used for the production of printed circuit board substrates, i.e. PCB material. In particular, it is therefore a class FR4 material. For example, a composite material made of epoxy resin and a glass fiber fabric is used. However, other circuit board materials such as hard paper made from paper and a resin can also be used.

Eine solche Rahmenstruktur kann aufgrund ihrer Materialeigenschaften in geringem Abstand zur Mehrfach-Funkenstrecke angeordnet sein. Daher kann so insgesamt eine Funkenstreckenanordnung bereitgestellt werden, die eine hohe Temperaturbeständigkeit bei geringem Bauraum aufweist. Da es sich bei Leiterplattenmaterial um einen preiswerten Werkstoff handelt, wirkt sich dies auch positiv auf die Herstellungskosten für die Funkenstreckenanordnung aus.Because of its material properties, such a frame structure can be arranged at a short distance from the multiple spark gap. Therefore, overall a spark gap arrangement can be provided which has a high temperature resistance with a small installation space. Since circuit board material is an inexpensive material, this also has a positive effect on the production costs for the spark gap arrangement.

Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Halteelemente ebenfalls bauraumsparend und möglichst einfach ausgebildet sind. Dabei erstrecken sie sich im Wesentlichen planparallel zu den Elektroden der Mehrfach-Funkenstrecke. Sie sind in ihrer Struktur derart ausgebildet, dass sie thermische und mechanische Bewegungen und Toleranzen in der Mehrfach-Funkenstrecke ausgleichen. In der einfachsten Form handelt es sich um elastisch nachgebende Metallbleche, zwischen denen die Mehrfach-Funkenstrecke eingespannt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass wenigstens ein Halteelement durch ein metallisches Stanzbiegeteil gebildet ist. Stanzbiegeteile sind nicht aufwendig in der Herstellung, können aber bei entsprechender Ausgestaltung und Verbindung mit der Rahmenstruktur die genannten Anforderungen bezüglich des Ausgleichs von thermischen und mechanischen Bewegungen und Toleranzen in der Mehrfach-Funkenstrecke erfüllen. Beispielsweise weist ein Stanzbiegeteil hierzu wenigstens eine Faltung, Biegung, Lasche und/oder Ausstülpung auf, durch welche eine Vorspannkraft V in Stapelrichtung auf die Mehrfach-Funkenstrecke wirkt. Vorzugsweise gilt dies für beide Halteelemente.This is particularly the case if the holding elements are also designed to be space-saving and as simple as possible. They extend essentially plane-parallel to the electrodes of the multiple spark gap. Their structure is such that they compensate for thermal and mechanical movements and tolerances in the multiple spark gap. In its simplest form, it is made of resilient metal sheets between which the multiple spark gap is clamped. In a preferred embodiment of the invention, however, it is provided that at least one holding element is formed by a metallic stamped and bent part. Stamped and bent parts are not complex to manufacture, but can, with the appropriate design and connection to the frame structure, meet the requirements mentioned with regard to the compensation of thermal and mechanical movements and tolerances in the multiple spark gap. For example, a stamped and bent part has at least one fold, bend, tab and / or protuberance for this purpose, by means of which a prestressing force V acts on the multiple spark gap in the stacking direction. This preferably applies to both holding elements.

Auch die Rahmenstruktur ist vorzugsweise einfach aufgebaut. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Rahmenstruktur durch wenigstens zwei Rahmenteile gebildet, zwischen denen die Mehrfach-Funkenstrecke angeordnet ist, und jedes Halteelement ist mit beiden Rahmenteilen verbunden. Wenn sich die Halteelemente planparallel zu den Elektroden der Mehrfach-Funkenstrecke erstrecken und die Druckkräfte der Stapelanordnung aufnehmen, verlaufen die Rahmenteile in einem Winkel von etwa 90° zu den Halteelementen und nehmen als Widerlager resultierende Zugkräfte von den Halteelementen auf.The frame structure is also preferably simple. In one embodiment of the invention, the frame structure is by at least two frame parts are formed, between which the multiple spark gap is arranged, and each holding element is connected to both frame parts. If the holding elements extend plane-parallel to the electrodes of the multiple spark gap and absorb the compressive forces of the stack arrangement, the frame parts run at an angle of approximately 90 ° to the holding elements and absorb tensile forces resulting from the holding elements as abutments.

Insbesondere sind diese Rahmenteile durch zwei Isolierplatten gebildet, die planparallel zueinander beabstandet sind und die Mehrfach-Funkenstrecke zwischen sich aufnehmen. Leiterplatten stellen eine besonders einfache Form der Rahmenteile dar, und die Kombination aus Stanzbiegeteilen und einer Leiterplattenstruktur ergibt einen besonders vorteilhaften und kostengünstigen Aufbau.In particular, these frame parts are formed by two insulating plates which are spaced plane-parallel to one another and accommodate the multiple spark gap between them. Printed circuit boards represent a particularly simple form of the frame parts, and the combination of stamped and bent parts and a printed circuit board structure results in a particularly advantageous and inexpensive construction.

Die Verbindung zwischen den Halteelementen und der Rahmenstruktur kann auf verschiedene Arten ausgebildet sein. Dabei ist sie dauerfest oder löslich ausgeführt. Insbesondere ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass wenigstens ein Halteelement durch eine temperatursensitive Verbindung mit der Rahmenstruktur verbunden ist, die sich bei Erreichen einer bestimmten Temperatur löst. So wird eine thermische Trennstelle gebildet, die sich löst, wenn die Mehrfach-Funkenstrecke und damit wenigstens ein Halteelement eine maximale Temperatur überschreiten.The connection between the holding elements and the frame structure can be formed in various ways. It is designed to be durable or soluble. In particular, it is provided in one embodiment of the invention that at least one holding element is connected to the frame structure by a temperature-sensitive connection, which releases when a certain temperature is reached. In this way, a thermal separation point is formed, which is released when the multiple spark gap and thus at least one holding element exceed a maximum temperature.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass das Halteelement so mit der Rahmenstruktur verbunden ist, dass ein Lösen der thermosensitiven Verbindung eine Bewegung des gesamten Halteelementes in Richtung von der Mehrfach-Funkenstrecke weg freigibt. Dies kann aus Sicherheitsaspekten dazu genutzt werden, eine zu stark erwärmte Mehrfach-Funkenstrecke zu erkennen und/oder in einen sicheren Zustand zu überführen. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Funkenstreckenanordnung hierzu Detektionsmittel aufweisen, die dazu ausgebildet sind, eine Bewegung des gesamten Halteelementes in Richtung von der Mehrfach-Funkenstrecke weg zu detektieren. Das Halteelement bewegt sich von der Stapelanordnung weg, wodurch eine ausreichende Pressung der Stapelanordnung nicht mehr gegeben ist. Diese Information des Detektionsmittels kann auf unterschiedliche Arten genutzt werden. Beispielsweise können die Detektionsmittel über ein Kommunikationsmittel vermelden, dass sich die Mehrfach-Funkenstrecke in einem kritischen Zustand befindet.It is preferably provided that the holding element is connected to the frame structure in such a way that releasing the thermosensitive connection releases a movement of the entire holding element in the direction away from the multiple spark gap. For safety reasons, this can be used to detect an excessively heated multiple spark gap and / or to convert it to a safe state. For example, the spark gap arrangement according to the invention can have detection means for this purpose which are designed to detect a movement of the entire holding element in the direction away from the multiple spark gap. The holding element moves away from the stack arrangement, as a result of which there is no longer sufficient pressing of the stack arrangement. This information from the detection means can be used in different ways. For example, the detection means can report via a communication means that the multiple spark gap is in a critical state.

In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass alternativ oder zusätzlich Maßnahmen zur weiteren Sicherung der Mehrfach-Funkenstrecke eingeleitet werden. Beispielsweise weist die Funkenstreckenanordnung eine Lichtbogenabschirmung (Arc Shield) auf und Mittel zur Einbringung dieser Lichtbogenabschirmung zwischen die Mehrfach-Funkenstrecke und ein Halteelement, dessen Bewegung durch die Detektionsmittel detektiert wurde. Im Sinne einer möglicherweise erforderlichen Lichtbogenlöschung und zur Erzielung einer guten Isolation kann die Lichtbogenabschirmung in den freigegebenen Bereich zwischen der Mehrfach-Funkenstrecke und dem Halteelement bewegt werden.Another embodiment provides that, alternatively or additionally, measures are taken to further secure the multiple spark gap. For example, the spark gap arrangement has an arc shield and means for introducing this arc shield between the multiple spark gap and a holding element, the movement of which has been detected by the detection means. In the sense of a possibly required arc quenching and to achieve good insulation, the arc shield can be moved into the released area between the multiple spark gap and the holding element.

Um einen ausreichend großen Trennweg zu gewährleisten, können zusätzliche Mittel vorgesehen sein, um ein Halteelement nach dem Lösen seiner thermosensitiven Verbindung von der Mehrfach-Funkenstrecke weg zu bewegen. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um Abtrennmittel, die dazu ausgebildet sind, in diesem Fall ein Abtrennen des Halteelementes von der Rahmenstruktur zu unterstützen. Beispielsweise sind solche Abtrennmittel zur Aufbringung einer Kraft F auf wenigstens ein Halteelement ausgebildet, wobei diese Kraft F in eine Richtung wirkt, die einer Vorspannkraft V durch das Halteelement in Richtung auf die Mehrfach-Funkenstrecke entgegengesetzt ist. Das Halteelement übt somit aufgrund seiner Einspannung eine Vorspannkraft bzw. Druckkraft auf eine Seite der Stapelanordnung der Mehrfach-Funkenstrecke aus. Die Kraft F ist dieser Richtung entgegengesetzt. Löst sich die Einspannung des Halteelementes, wird es daher durch die Kraft F von der Mehrfach-Funkenstrecke weggedrückt.In order to ensure a sufficiently large separation path, additional means can be provided in order to move a holding element away from the multiple spark gap after its thermosensitive connection has been released. These are preferably separating means which are designed to support the separating of the holding element from the frame structure in this case. For example, such separating means are designed to apply a force F to at least one holding element, this force F acting in a direction which is opposite to a pretensioning force V by the holding element in the direction of the multiple spark gap. The holding element thus exerts a pretensioning or compressive force on one side of the stack arrangement of the multiple spark gap due to its clamping. The force F is opposite to this direction. If the clamping of the holding element is released, it is therefore pushed away from the multiple spark gap by the force F.

Die Kraft F für eine solche Abtrennung des Halteelementes kann insbesondere durch einen Federmechanismus erzeugt werden und ist dann eine Federkraft. Ferner kann eine solche Kraft F an verschiedenen Stellen auf das Halteelement wirken. Vorzugsweise wirkt eine Kraft F an jeder Verbindungsstelle zwischen dem Halteelement und der Rahmenstruktur, um möglichst alle Verbindungsstellen zu lösen.The force F for such a separation of the holding element can be generated in particular by a spring mechanism and is then a spring force. Furthermore, such a force F can act on the holding element at different points. A force F preferably acts at each connection point between the holding element and the frame structure in order to release all connection points as far as possible.

Die Halteelemente können dabei auf verschiedene Arten an der Rahmenstruktur gehalten sein. In einer Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens ein Halteelement in einer kraftaufnehmenden Ausnehmung in der Rahmenstruktur gehalten. Dies erfolgt insbesondere durch eine Löt- oder Einpressverbindung. Bei Verwendung einer thermosensitiven Verbindung wie einer Lötverbindung weist insbesondere wenigstens eine Ausnehmung eine Längsausdehnung in Stapelrichtung der Mehrfach-Funkenstrecke auf, die größer ist als die Ausdehnung des darin gehaltenen Haltelementes in Stapelrichtung. Vorzugsweise ist diese Längsausdehnung um ein Vielfaches größer als die Ausdehnung des darin gehaltenen Haltelementes in Stapelrichtung. Die Ausnehmung ist dann in dieser Richtung wenigstens doppelt so breit wie das Halteelement. Das Halteelement kann sich daher bei der Fertigung der Funkenstreckenanordnung zunächst wie in einem Langloch in Stapelrichtung bewegen.The holding elements can be held on the frame structure in different ways. In one embodiment of the invention, at least one holding element is held in a force-absorbing recess in the frame structure. This is done in particular by a solder or press-in connection. When using a thermosensitive connection such as a soldered connection, in particular at least one recess has a longitudinal extent in the stacking direction of the multiple spark gap that is greater than the extent of the holding element held therein in the stacking direction. This longitudinal extent is preferably many times greater than the extent of the holding element held therein in the stacking direction. The recess is then at least twice as wide in this direction as the holding element. The holding element can therefore in the manufacture of First move the spark gap arrangement in the stacking direction as in an elongated hole.

Die Verlötung erfolgt dann unter Vorspannung in Richtung der Mehrfach-Funkenstrecke, so dass nach dem Verfestigen der Lötstelle die gewünschte dauerhafte Vorspannung für den Toleranzausgleich erzielt wird. Das Halteelement ist dann durch eine thermosensitive Verbindung unter Vorspannung in Richtung der Mehrfach-Funkenstrecke in der Ausnehmung gehalten, wobei diese thermosensitive Verbindung optional so ausgebildet ist, dass sie sich bei Erreichen einer bestimmten Temperatur löst. Eine Lötverbindung hat somit den Vorteil, dass sie gleichzeitig auch als lösbare thermosensitive Verbindung einsetzbar ist.The soldering is then carried out under tension in the direction of the multiple spark gap, so that after the solder joint has solidified, the desired permanent tension for tolerance compensation is achieved. The holding element is then held in the recess by a thermosensitive connection under prestress in the direction of the multiple spark gap, this thermosensitive connection optionally being designed such that it detaches when a certain temperature is reached. A soldered connection thus has the advantage that it can also be used as a detachable thermosensitive connection.

Besonders vorteilhaft sind auf der Rahmenstruktur Mittel zur Ansteuerung und Triggerung der Mehrfach-Funkenstrecke und/oder Mittel zur Überwachung des Überspannungsschutzes durch die Mehrfach-Funkenstrecke und/oder Kommunikationsmittel zur Signalisierung und/oder Fernübertragung von Statusdaten der Mehrfach-Funkenstrecke angeordnet. Zu den Statusdaten zählt insbesondere der Zustand von Abtrennmitteln. Weiterhin können auf den Leiterplatten Mittel zur elektrischen Abkopplung, Trennung, Abtrennung des Überspannungsschutzes vom elektrischen Netz angeordnet sein.Means for controlling and triggering the multiple spark gap and / or means for monitoring the surge protection through the multiple spark gap and / or communication means for signaling and / or remote transmission of status data of the multiple spark gap are particularly advantageously arranged on the frame structure. The status data include, in particular, the condition of the release agents. Furthermore, means for electrical decoupling, disconnection, and disconnection of the overvoltage protection from the electrical network can be arranged on the printed circuit boards.

Werden als Rahmenstruktur Leiterplatten verwendet, können diese zusätzlichen Komponenten auf vorteilhafte Weise auf den Leiterplatten angebracht, mit der Mehrfach-Funkenstrecke verbunden und auch untereinander verbunden werden. Bei Mitteln zur Ansteuerung und Triggerung der Mehrfach-Funkenstrecke werden die erforderlichen elektrischen Potentiale beispielsweise an den Verbindungsstellen der Halteelemente mit den Leiterplatten übergeben. Typischerweise erfolgt dies an den Lötstellen. Auch können die Elektroden der Mehrfach-Funkenstrecke über einen jeweiligen Kontakt direkt mit elektrischen Strukturen verbunden sind, die auf der Rahmenstruktur ausgebildet sind.If circuit boards are used as the frame structure, these additional components can advantageously be attached to the circuit boards, connected to the multiple spark gap and also connected to one another. With means for controlling and triggering the multiple spark gap, the required electrical potentials are transferred, for example, at the connection points of the holding elements with the printed circuit boards. This is typically done at the solder joints. The electrodes of the multiple spark gap can also be connected directly to electrical structures which are formed on the frame structure via a respective contact.

Insgesamt kann so zwischen Leiterplattenmaterial ein kompakter Funkenstreckenaufbau zur Kontaktierung, Stabilisierung und elektrischen Anbindung von Überlastvorrichtungen bereitgestellt werden, der einfach zu fertigen ist. Dies gilt insbesondere für Mehrfach-Funkenstrecken mit Graphitelektroden.Overall, a compact spark gap structure for contacting, stabilization and electrical connection of overload devices can be provided between circuit board material, which is easy to manufacture. This applies in particular to multiple spark gaps with graphite electrodes.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen.Further advantages, special features and expedient developments of the invention result from the subclaims and the following illustration of preferred exemplary embodiments with the aid of the figures.

Es zeigen

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Funkenstreckenanordnung;
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Funkenstreckenanordnung;
3 eine Aufsicht auf eine Funkenstreckenanordnung gemäß 2;
4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Funkenstreckenanordnung mit Abtrennmitteln; und
5 eine Funkenstreckenanordnung gemäß 5 mit ausgelösten Abtrennmitteln.

Show it

1 a schematic representation of a first embodiment of a spark gap arrangement according to the invention;
2nd a schematic representation of a second embodiment of a spark gap arrangement according to the invention;
3rd a supervision of a spark gap arrangement according to 2nd ;
4th a schematic representation of a third embodiment of a spark gap arrangement according to the invention with separation means; and
5 a spark gap arrangement according to 5 with released release agents.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Funkenstreckenanordnung 10 in einer ersten Ausführungsform. Sie umfasst eine Mehrfach-Funkenstrecke (Multiarc-Funkenstrecke, MAFS) 20, die von zwei Rahmenteilen 40, 41 und zwei Halteelementen 30, 31 gehalten ist. Die Mehrfach-Funkenstrecke 20 wird im Wesentlichen durch mehrere scheibenförmige Elektroden 21, 22 gebildet, die jeweils durch dünne Isolierstoffelemente 23 voneinander beabstandet sind. Die Isolierstoffelemente 23 haben die Form von Scheiben oder Folien mit einer mittigen Öffnung und sind zwischen zwei Elektroden 21, 22 fixiert, so dass sich jeweils im Spalt 24 zwischen zwei Elektroden eine Einzelfunkenstrecke bildet. Die Isolierstoffelemente 23 bewirken durch die mittige Ausnehmung die benötigte Distanz zwischen zwei Elektroden 21, 22 zur Bildung eines Brennraums 24. Mehrere solcher Einzelfunkenstrecken sind in Reihe angeordnet und bilden einen Funkenstreckenstapel. 1 shows a schematic representation of a spark gap arrangement according to the invention 10th in a first embodiment. It includes a multiple spark gap (Multiarc spark gap, MAFS) 20th that of two frame parts 40 , 41 and two holding elements 30th , 31 is held. The multiple spark gap 20th is essentially by several disc-shaped electrodes 21st , 22 formed, each by thin insulating elements 23 are spaced from each other. The insulation elements 23 have the shape of disks or foils with a central opening and are between two electrodes 21st , 22 fixed so that each is in the gap 24th forms a single spark gap between two electrodes. The insulation elements 23 cause the required distance between two electrodes through the central recess 21st , 22 to form a combustion chamber 24th . Several such individual spark gaps are arranged in series and form a stack of spark gaps.

Insgesamt ist die Mehrfach-Funkenstrecke 20 als Überspannungsableiter in ein elektrisches System integriert (nicht dargestellt). Bei 1 handelt es sich somit lediglich um eine schematische Darstellung der wesentlichen Funktionskomponenten einer Mehrfach-Funkenstrecke, um daran ihre Halterung zu erläutern. Die spezifische Ausbildung der Mehrfach-Funkenstrecke ist daher nur beispielhaft zu verstehen und sie kann auf jede geeignete Weise ausgebildet sein. Dies gilt insbesondere auch für Anzahl, Abmessungen, Form und Anordnung von Elementen der Mehrfach-Funkenstrecke.Overall, the multiple spark gap 20th integrated as a surge arrester in an electrical system (not shown). At 1 it is therefore only a schematic representation of the essential functional components of a multiple spark gap in order to explain its mounting. The specific design of the multiple spark gap is therefore only to be understood as an example and it can be designed in any suitable manner. This applies in particular to the number, dimensions, shape and arrangement of elements of the multiple spark gap.

Die Mehrfach-Funkenstrecke 20 ist in Stapelrichtung zwischen zwei metallischen Halteelementen 30 und 31 eingespannt. Diese Halteelemente 30, 31 sind vorzugsweise als Stanzbiegeteile ausgebildet und mit einer Struktur versehen, die thermische und mechanische Bewegungen und Toleranzen der Mehrfach-Funkenstrecke 20 ausgleicht. Hierzu weisen die Halteelemente jeweils eine Ausstülpung bzw. Einstülpung 32, 33 in Richtung der Mehrfach-Funkenstrecke 20 auf. Ferner sind die beiden Halteelemente 30, 31 unmittelbar elektrisch voneinander isoliert, d.h. es besteht keine direkte elektrische Verbindung zwischen den beiden Halteelementen 30, 31.The multiple spark gap 20th is in the stacking direction between two metal holding elements 30th and 31 clamped. These holding elements 30th , 31 are preferably designed as stamped and bent parts and provided with a structure, the thermal and mechanical movements and tolerances of the multiple spark gap 20th compensates. For this purpose, the holding elements each have an indentation or indentation 32 , 33 towards the multiple Spark gap 20th on. Furthermore, the two holding elements 30th , 31 directly electrically isolated from each other, ie there is no direct electrical connection between the two holding elements 30th , 31 .

Die beiden Halteelemente 30, 31 sind hierzu mit zwei Rahmenteilen in Form von Isolierplatten 40, 41 verbunden. Die Isolierplatten 40, 41 bestehen aus einem elektrisch isolierenden Faserverbundwerkstoff, insbesondere aus einem elektrisch isolierenden, schwer entflammbaren und flammenhemmenden Faserverbundwerkstoff. Sie werden im Folgenden Leiterplatten genannt, da es sich vorzugsweise um einen Werkstoff handelt, der auch zur Fertigung von Leiterplatten verwendet wird. Vorzugsweise handelt es sich um einen Werkstoff der Klasse FR4.The two holding elements 30th , 31 are with two frame parts in the form of insulating plates 40 , 41 connected. The insulation panels 40 , 41 consist of an electrically insulating fiber composite material, in particular an electrically insulating, flame-retardant and flame-retardant fiber composite material. They are referred to below as printed circuit boards, since it is preferably a material that is also used for the production of printed circuit boards. It is preferably a material of the class FR4 .

Die Leiterplatten 40, 41 verlaufen im Wesentlichen planparallel zueinander, und die Mehrfach-Funkenstrecke 20 ist zwischen den Leiterplatten 40, 41 angeordnet. Der Aufbau ist so ausgeführt, dass die beiden Leiterplatten 40, 41 als Widerlager für die beiden Halteelemente 30, 31 wirken. Hierbei sind die Halteelemente 30, 31 im Wesentlichen planparallel zu den Elektroden 21, 22 der Mehrfach-Funkenstrecke 20 angeordnet und die Leiterplatten 40, 41 verlaufen in einem Winkel von etwa 90° zu den Halteelementen 30, 31. Die beiden Halteelemente 30, 31 nehmen durch ihre Einspannung Druckkräfte aus der Mehrfach-Funkenstrecke 20 auf, und die Leiterplatten 40, 41 nehmen als Widerlager die resultierenden Zugkräfte auf. So wirkt von beiden Enden eine Vorspannkraft V auf die Stapelanordnung der Mehrfach-Funkenstrecke 20.The circuit boards 40 , 41 run essentially plane-parallel to each other, and the multiple spark gap 20th is between the circuit boards 40 , 41 arranged. The structure is designed so that the two circuit boards 40 , 41 as an abutment for the two holding elements 30th , 31 Act. Here are the holding elements 30th , 31 essentially plane-parallel to the electrodes 21st , 22 the multiple spark gap 20th arranged and the circuit boards 40 , 41 run at an angle of approximately 90 ° to the holding elements 30th , 31 . The two holding elements 30th , 31 take compressive forces from the multiple spark gap due to their clamping 20th on, and the circuit boards 40 , 41 absorb the resulting tensile forces as abutments. A prestressing force V thus acts on the stack arrangement of the multiple spark gap from both ends 20th .

Gegenüberliegende Enden der Halteelemente 30, 31 sind in kraftaufnehmenden Ausnehmungen 42, 43, 44 und 45 in den Leiterplatten 40, 41 gehalten. Diese Ausnehmungen können wie in der Ausführungsform der 1 als Durchgangsöffnungen ausgebildet sein, durch welche die Halteelemente 30, 31 vollständig hindurchragen. Sie können jedoch auch als eine Art Sackloch ausgebildet sein, in welches ein Ende des Halteelementes eingeschoben ist. In der Ausführungsform der 1 sind die Halteelemente 30, 31 in die Ausnehmungen 42, 43, 44, 45 eingepresst.Opposing ends of the holding elements 30th , 31 are in force-absorbing recesses 42 , 43 , 44 and 45 in the circuit boards 40 , 41 held. As in the embodiment of FIGS 1 be designed as through openings through which the holding elements 30th , 31 protrude completely. However, they can also be designed as a kind of blind hole into which one end of the holding element is inserted. In the embodiment of the 1 are the holding elements 30th , 31 into the recesses 42 , 43 , 44 , 45 pressed in.

Auf der Leiterplatte 40 ist ferner eine Steuer- und/oder Triggereinheit 50 zur Ansteuerung der Mehrfach-Funkenstrecke 20 gestrichelt dargestellt. Diese kann auf geeignete Art ausgeführt sein, wie es bereits bei Steuer- und/oder Triggereinheiten auf Leiterplatten bekannt ist. Ferner sind die Elektroden 21, 22 jeweils über einen Kontakt 60 direkt mit elektrischen Strukturen auf der Leiterplatte 41 verbunden (nicht dargestellt). Für die Ansteuerung der Mehrfach-Funkenstrecke 20 erforderliche Potentiale werden beispielsweise an den Halteelementen 30, 31 übergeben. Dies erfolgt vorzugsweise über eine Lötstelle zwischen Halteelement und Leiterplatte.On the circuit board 40 is also a control and / or trigger unit 50 to control the multiple spark gap 20th shown in dashed lines. This can be carried out in a suitable manner, as is already known for control and / or trigger units on printed circuit boards. Furthermore, the electrodes 21st , 22 each via a contact 60 directly with electrical structures on the circuit board 41 connected (not shown). For controlling the multiple spark gap 20th required potentials are, for example, on the holding elements 30th , 31 to hand over. This is preferably done via a solder joint between the holding element and the circuit board.

2 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Funkenstreckenanordnung 10', bei der die Halteelemente 30, 31 über Lötverbindungen mit den Leiterplatten 40, 41 verbunden sind. Die Ausnehmungen 42, 43, 44, 45 haben daher in Stapelrichtung eine größere Ausdehnung als die darin aufgenommenen Halteelemente. Der Aufbau der Funkenstreckenanordnung 10^ unterscheidet sich von der Ausführungsform der 1 lediglich in dieser Art der Verbindung zwischen den Halteelementen 30, 31 und den Leiterplatten 40, 41, so dass die Beschreibung des wesentlichen Aufbaus der Funkenstreckenanordnung analog gilt. 2nd shows a second embodiment of a spark gap arrangement 10 ' , where the holding elements 30th , 31 via solder connections to the printed circuit boards 40 , 41 are connected. The recesses 42 , 43 , 44 , 45 therefore have a greater extension in the stacking direction than the holding elements accommodated therein. The structure of the spark gap arrangement 10 ^ differs from the embodiment of 1 only in this type of connection between the holding elements 30th , 31 and the circuit boards 40 , 41 , so that the description of the essential structure of the spark gap arrangement applies analogously.

Die beiden Halteelemente 30, 31 in den kraftaufnehmenden Ausnehmungen 42, 43, 44, 45 sind auch der Aufsicht der 3 zu entnehmen. Diese Ausnehmungen 42, 43, 44, 45 sind in Stapelrichtung wie Langlöcher ausgeführt, in denen sich die Halteelemente 30,3 1 bei der Fertigung der Funkenstreckenanordnung 10' zunächst in Stapelrichtung bewegen können. Die Verlötung der Halteelemente 30, 31 erfolgt dann unter Vorspannung in Stapelrichtung, so dass nach dem Verfestigen der Lötstellen die gewünschten dauerhaften Vorspannungskräfte V wirken.The two holding elements 30th , 31 in the force-absorbing recesses 42 , 43 , 44 , 45 are also overseeing the 3rd refer to. These recesses 42 , 43 , 44 , 45 are designed in the stacking direction like elongated holes in which the holding elements 30th , 3 1 in the manufacture of the spark gap arrangement 10 ' can first move in the stacking direction. The soldering of the holding elements 30th , 31 then takes place under prestress in the stacking direction, so that the desired permanent prestressing forces V act after the solder joints have solidified.

Diese Lötverbindungen stellen thermosensitive Verbindungen dar, die sich bei einer bestimmten maximalen Temperatur lösen. Diese Art der Verlötung der metallischen Halteelemente 30, 31 in den Ausnehmungen 42, 43, 44, 45 kann daher dazu genutzt werden, jeweils eine thermische Trennstelle zu bilden. Diese thermische Trennstelle löst aus, wenn der Elektrodenstapel und damit die Halteelemente 30, 31 eine maximale Temperatur überschreiten. Zumindest ein Halteelement 30, 31 kann sich so von der Mehrfach-Funkenstrecke 20 abtrennen, wodurch die Vorspannungskräfte V nicht länger wirken.These solder connections are thermosensitive connections that detach at a certain maximum temperature. This type of soldering of the metal holding elements 30th , 31 in the recesses 42 , 43 , 44 , 45 can therefore be used to form a thermal separation point. This thermal separation point triggers when the electrode stack and thus the holding elements 30th , 31 exceed a maximum temperature. At least one holding element 30th , 31 can differ from the multiple spark gap 20th disconnect, whereby the biasing forces V no longer act.

Um den Trennweg in einem solchen Fall möglichst lang zu gestalten, können unterstützende Abtrennmittel vorgesehen werden. 4 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform einer Funkenstreckenanordnung 10", die Abtrennmittel zur Abtrennung eines Halteelementes 31 bei einer unzulässigen Erhitzung der Mehrfach-Funkenstrecke 20 aufweist. Hierbei ist zumindest das Halteelement 31 erneut über Lötverbindungen in den Ausnehmungen 43 und 45 gehalten, die als gepunktete Struktur dargestellt sind. Die Abtrennmittel sind in 4 nur schematisch gezeigt und können auf geeignete Weise ausgeformt sein. Im Wesentlichen weisen sie Mittel zur Erzeugung einer Kraft F auf das Halteelement 31 auf, die der Vorspannkraft V entgegengesetzt ist.In order to make the separation path as long as possible in such a case, supporting separation means can be provided. 4th shows schematically a further embodiment of a spark gap arrangement 10 " , the separating means for separating a holding element 31 in the event of inadmissible heating of the multiple spark gap 20th having. Here is at least the holding element 31 again via solder connections in the recesses 43 and 45 held, which are shown as a dotted structure. The release agents are in 4th shown only schematically and can be formed in a suitable manner. They essentially have means for generating a force F on the holding element 31 on, which is the biasing force V opposite.

Lösen sich die Lötverbindungen in den Ausnehmungen 43 und 45 aufgrund einer unzulässigen Erwärmung, wird das Halteelement 31 durch die Kraft F von der Mehrfach-Funkenstrecke 20 weggedrückt. Dieser Zustand ist in der 5 gezeigt und die Bewegungsrichtung des Halteelementes 31 mit einem weißen Pfeil dargestellt. Dabei ist ein Bewegungsübertragungselement 80 an das Halteelement 31 angeschlossen, welches diese Bewegung durch Druck an eine Signaleinheit 81 meldet. Diese Signaleinheit 81 wiederum steht in Verbindung mit einem Kommunikationsmittel 82, welches die erfolgte Abtrennung anzeigen und/der an eine andere Stelle melden kann. So kann eine Überwachung des Status der Funkenstreckenanordnung erfolgen. Loosen the solder connections in the recesses 43 and 45 due to inadmissible heating, the holding element 31 by the force F from the multiple spark gap 20th pushed away. This condition is in the 5 shown and the direction of movement of the holding element 31 represented with a white arrow. There is a motion transmission element 80 to the holding element 31 connected, which this movement by pressure to a signal unit 81 reports. This signal unit 81 in turn is connected to a means of communication 82 , which shows the separation that has taken place and / which can report to another location. The status of the spark gap arrangement can thus be monitored.

Dabei ist dieser Aufbau erneut nur beispielhaft zu verstehen, um die Wirkungsweise der Abtrennung zu erläutern. Die Abtrennmittel 70, 71, das Bewegungsübertragungselement 80, die Signaleinheit 81 und das Kommunikationsmittel 82 können auf jegliche geeignete Art ausgebildet sein. Das Gleiche gilt für eine Lichtbogenabschirmung 90, die nach der Abtrennung optional zwischen das Halteelement 31 und die Mehrfach-Funkenstrecke 20 bewegt wird.Again, this structure is only to be understood as an example to explain the mode of operation of the separation. The release agent 70 , 71 , the motion transmission element 80 , the signal unit 81 and the means of communication 82 can be formed in any suitable manner. The same applies to arc shielding 90 which, after separation, is optionally between the holding element 31 and the multiple spark gap 20th is moved.

BezugszeichenlisteReference symbol list

10, 10', 10"10, 10 ', 10 ": FunkenstreckenanordnungSpark gap arrangement
2020th: Mehrfach-Funkenstrecke, MAFSMultiple spark gap, MAFS
21,2221.22: Elektrodeelectrode
2323: IsolierstoffelementInsulating element
2424th: Spalt, BrennraumGap, combustion chamber
30,3130.31: Halteelement, StanzbiegeteilHolding element, stamped and bent part
32,3332.33: AusstülpungProtuberance
40,4140.41: Rahmenteil, Isolierplatte, LeiterplatteFrame part, insulating plate, printed circuit board
42,43,44,4542.43.44.45: AusnehmungRecess
5050: Steuer- und/oder TriggereinheitControl and / or trigger unit
6060: KontaktContact
70,7170.71: AbtrennmittelRelease agent
8080: BewegungsübertragungselementMovement transmission element
8181: SignaleinheitSignal unit
8282: KommunikationsmittelMeans of communication
9090: Lichtbogenabschirmung, Arc ShieldArc shield

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 1256306 [0005]

Claims

Spark gap arrangement (10; 10 '; 10 "), comprising a multiple spark gap (20) with a plurality of individual spark gaps connected in series in a stack arrangement, wherein a single spark gap is each formed by two electrodes (21; 22) which are formed by at least one insulating element (23 ) are separated from each other, characterized in that the stack arrangement of individual spark gaps is resiliently clamped in the stacking direction between two opposing metallic holding elements (30; 31), the holding elements (30; 31) being connected to a frame structure which acts as an abutment for both holding elements (30; 31) acts, and the holding elements (30; 31) are directly electrically isolated from each other.

Spark gap arrangement after Claim 1 , wherein the frame structure is formed from an electrically insulating, flame-retardant and flame-retardant fiber composite material.

Spark gap arrangement after Claim 1 or 2nd , wherein at least one holding element (30; 31) is formed by a metal stamped and bent part which extends essentially plane-parallel to the electrodes (21; 22) of the multiple spark gap (20).

Spark gap arrangement after Claim 3 , wherein the holding element (30; 31) has at least one fold, bend, tab and / or protuberance, through which a biasing force V acts in the stacking direction on the multiple spark gap (20).

Spark gap arrangement according to one of the Claims 1 to 4th , wherein the frame structure is formed by at least two frame parts (40; 41), between which the multiple spark gap (20) is arranged, and each holding element (30; 31) is connected to both frame parts (40; 41).

Spark gap arrangement after Claim 5 , wherein the frame parts (40; 41) are formed by two insulating plates.

Spark gap arrangement according to one of the Claims 1 to 6 , wherein at least one holding element (30; 31) is connected to the frame structure by a temperature-sensitive connection, which releases when a certain temperature is reached.

Spark gap arrangement after Claim 7 , wherein the holding element (30; 31) is connected to the frame structure such that releasing the thermosensitive connection releases a movement of the entire holding element (30; 31) in the direction away from the multiple spark gap (20).

Spark gap arrangement after Claim 8 , wherein it has detection means (80; 81) which are designed to detect a movement of the entire holding element (30; 31) in the direction away from the multiple spark gap (20).

Spark gap arrangement after Claim 9 , wherein it has an arc shield (90) and means for introducing this arc shield (90) between the multiple spark gap (20) and a holding element (30; 31), the movement of which has been detected by the detection means (80; 81).

Spark gap arrangement according to one of the Claims 1 to 10th , wherein separating means (70; 71) are provided for applying a force F to at least one holding element (30; 31) which acts in a direction which corresponds to a prestressing force V by the holding element (30; 31) in the direction of the multiple spark gap (20) is opposite.

Spark gap arrangement according to one of the Claims 1 to 11 , wherein at least one holding element (30; 31) is held in a force-absorbing recess (42; 43; 44; 45) in the frame structure.

Spark gap arrangement after Claim 12 , wherein the holding element (30; 31) is held in the recess (42; 43; 44; 45) by a soldering or press-in connection.

Spark gap arrangement after Claim 12 or 13 , wherein at least one recess (42; 43; 44; 45) has a longitudinal extent in the stacking direction of the multiple spark gap (20) which is many times greater than the extent of the holding element (30; 31) held therein in the stacking direction, and this Holding element (30; 31) is held in the recess (42; 43; 44; 45) by a thermosensitive connection under prestress in the direction of the multiple spark gap (20), which releases when a certain temperature is reached.

Spark gap arrangement according to one of the Claims 1 to 14 , on the frame structure means (50) for triggering and triggering the multiple spark gap (20) and / or means for monitoring the surge protection by the multiple spark gap (20) and / or communication means (82) for signaling and / or remote transmission of Status data of the multiple spark gap (20) are arranged.

Spark gap arrangement according to one of the Claims 1 to 15 , wherein the electrodes (21; 22) of the multiple spark gap (20) via a respective contact (60) directly with electrical structures are connected, which are formed on the frame structure.