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Die Erfindung betrifft einen Gasentladungsableiter, der als Schutzeinrichtung
in elektrischen Anlagen, z. B. als Überspannungsableiter verwendet wird. Solche
Ableiter bestehen im allgemeinen aus einem vakuumdichten, gasgefüllten Gefäß, in
dem wenigstens zwei feststehende Elektroden angeordnet sind, zwischen denen sich
die Entladung vollzieht. Dabei tritt, in Abhängigkeit von der Höhe des Entladungsstromes
und von der Entladungsdauer eine Erwärmung der Elektroden ein, die sich rasch bis
zur Glüh- bzw. Schmelztemperatur des Elektrosenwerkstoffes steigern kann. Der Ableiter
wird dadurch unbrauchbar oder völlig zerstört.
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Es ist bekannt, diesen Umstand dadurch zu beheben, daß einer feststehenden
Elektrode gegenüber eine bewegliche Elektrode, z. B. in Form eines Bimetallstreifens
angeordnet wird, die sich bei Erwärmung gegen die Festelektrode ausbiegt und die
Entladungsstrecke überbrückt. Die Entladung wird damit beendet und der Strom fließt
über den metallischen Kontakt zwischen fester und beweglicher Elektrode.
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Schließlich sind auch Ausführungen bekannt, bei denen entweder jeder
Festelektrode ein Bimetallstreifen gleicher Bemessung zugeordnet ist, oder an Stelle
von Festelektroden bilden zwei gleichbemessene Bimetallstreifen die Elektroden.
Bei Erwärmung biegen sich die Streifenpaare aufeinander zu, so daß beim Zusammentreffen
- wie oben geschildert - die Entladungsstrecke überbrückt wird. Auch bei diesen
Ausführungen liegen die Bimetallstreifen in bezug auf den Stromdurchfluß hintereinander.
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Die zulässige Höhe des durchfließenden Ableit Stromes hängt in erster
Linie von der Bemessung der Bimetallstreifen ab. Um eine hohe Leistung des Ableiters
zu erzielen, müßte ein möglichst querschnittsstarkes Bimetall vorgesehen werden,
während zum Erreichen einer kurzzeitigen Überbrückung der Entladungsstrecke ein
Bimetall mit geringem Querschnitt und raschem Ausbiegevermögen vorteilhafter wäre.
Diese gegensätzlichen Funktionseigenschaften stehen sich bei den bisher bekannten
Bimetallanordnungen hindernd gegenüber.
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Die Erfindung löst dieses Problem durch die Anordnung von zwei Bimetallstreifen,
die elektrisch parallel geschaltet sind und bei Erwärmung zeitlich nacheinander
die Entladungsstrecke kurzschließen. Das ist möglich entweder durch besondere Anordnung
von zwei gleichen Bimetallstreifen oder durch verschiedene Bemessung der Bimetalle
in bezug auf Querschnitt, spezifisches Ausbiegevermögen und Zeitkonstante.
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Auf diese Weise kann die Schnelligkeit für den zuerst kurzschließenden
Streifen und die nachfolgende parallele Kurzschließung durch den auf hohe Strombelastung
bemessenen zweiten Streifen weitgehend den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden.
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An Hand der Zeichnungen werden nachstehend mehrere Beispielde der
Erfindung näher beschrieben. F i g. 1 zeigt den Gasentladungsableiter; er besteht
aus dem Vakuumgefäß 1, z. B. einem Glaskolben. An beiden Enden sind die Stromzuführungsdrähte
2 und 3 vakuumdicht eingeschmolzen, die im Inneren des Gefäßes die Bimetallstreifen
tragen bzw. als Gegenelektroden dienen. An den Drähten sind, parallel zueinanderliegend,
die Bimetallstreifen 4 und 5 z. B. durch Schweißung befestigt, wobei die Ausbiegerichtung
aufeinander zugewendet ist. Beide Streifen haben gleiche bzw. annähernd gleiche
Abmessungen und Funktionswerte und sind so bemessen, daß die für die Kurzschließung
erforderliche Ausbiegung je nach Strombelastung in gewünschter Zeit erfolgt. Tritt
eine Gleichstromentladung ein, so wird unabhängig von der Polung des Ableiters einer
der Bimetallstreifen in hohem Maße erwärmt und sich bis zur Überbrückung der Entladungsstrecke
ausbiegen. Bei anhaltendem Durchfluß des Ableitstromes wird infolge der Wärmeabstrahlung
und Wärmeleitung auch der zweite Bimetallstreifen nachfolgend parallel überbrücken
und damit die Ableitleistung in angestrebter Weise erhöhen. Ist der Ableiter dagegen
in einen Wechselstromkreis eingesetzt, wird bei der Entladung eine angenähert gleiche
Erwärmung beider Bimetallstreifen erfolgen; jedoch wird die Kurzschließüberbrückung,
auch infolge unvermeidbarer Fertigungstoleranzen, hierbei ebenfalls zeitlich nacheinaner
eintreten.
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Der angestrebte Effekt wird aber besonders durch unterschiedlich bemessene
Bimetallstreifen erreicht, indem z. B. ein erster Streifen mit hohem spezifischen
Ausbiegevermögen bei geringem Querschnitt zur zeitlich raschen Ausbiegung und ein
zweiter Streifen mit größerem Querschnitt für hohes Stromleitvermögen angeordnet
sind. Bei dieser Ausführung muß in Gleichstromkreisen jedoch dir richtige Polung
des Ableiters beachtet werden.
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In den F i g. 2 und 3 ist die Verwendung unterschiedlich bemessener
Bimetallstreifen in abgewandelter Anordnung dargestellt. Außerdem ist bei dem in
F i g. 2 gezeigten Ableiter die Einschmelzung der Zuführungsdrähte 6 und 7 an einer
Seite des Glaskolbens mittels Quetschfuß 8 vorgenommen. Die Anordnung der unterschiedlichen
Bimetalle ist so getroffen, daß der zuerst ansprechende Streifen 9 am zweiten Streifen
10 befestigt ist. Beide Streifen biegen sich in der gleichen Richtung auf
die gemeinsame Gegenelektrode 7 aus. In F i g. 3 dagegen ist die Gegenelektrode
11 U-förmig ausgebildet, und die Bimetallstreifen 9 und 10 biegen sich in entgegengesetzten
Richtungen aus. Die Wirkungsweise entspricht der vorbeschriebenen.
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Bei der Anordnung nach F i g. 4 weisen die Zuführungsdrähte 12, 13
U-förmige Ansätze 14 und 15 auf. An deren längeren Schenkeln sind gleichbemessene
Bimetallstreifen 16 und 17 derart befestigt, daß ihre Ausbiegung auf die längeren
Schenkel der Gegenelektroden gerichtet ist. Die kürzeren Schenkel sind Hilfskontakte
und für den Fall einer Strukturänderung der Bimetalle infolge Überbeanspruchung
vorgesehen. Beim Erkalten wird der überanspruchte Streifen über die Normallage hinaus
zurückbiegen und - wie gestrichelt eingezeichnet - mit dem Hilfskontakt der Gegenelektrode
kontaktieren, wodurch die Entladüngsstrecke kurzgeschlossen und zugleich die damit
eingetretene Unbrauchbarkeit des Ableiters nach außen hin angezeigt ist.