DE1946413B2 - Funkenstrecke für Überspannungsableiter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Funkenstrecke für Überspannungsableiter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine derartige Funkenstrecke ist aus der DE-PS 9 33 823 bekannt. Bei solchen Funkenstrecken soll der Lichtbogen auf den Elektrodenscheiben wandern, damit örtliche Überhilzungen vermieden werden, die zu Schmelzperlen und dadurch zu einer Änderung der Ansprechspannung führen können. Andererseits darf der Lichtbogen nicht über den Rand der Elektrodenscheiben hinauswandern, weil es dann zu einem unkontrollierbaren Kurzschluß der Funkenstrekke käme. Deshalb stellt das Abstandsstück, das zusammen mit den Elektrodenscheiben den Lichtbogenraum einschließt, eine durchaus erwünschte Grenze für die Lichtbogenwanderung dar.

Durch die CH-PS 3 46 938 (inhaltlich gleich mit der US-PS 28 07 751) ist eine Funkenstrecke für Überspannungsableiter bekanntgeworden, zwischen deren Elektrodenscheiben einzelne Distanzstücke angeordnet sind. Dadurch haben die Lichtbogengase die Möglichkeit, aus dem Raum zwischen den Elektrodenscheiben zu entweichen. Distanzringe werden bei dieser Anordnung als hinderlich für die Ausdehnung des Gasvolumens angesehen.

Im Unterschied zu der Anordnung nach der vorgenannten Patentschrift ist in der CH-PS 4 03 040 eine Funkenstrecke mit hörnerartigen Elektroden beschrieben. Zwischen diesen wird der Lichtbogen nach der Zündung stark verlängert und brennt in einer senkrecht zur Achse des Funkenstreckenstapels liegenden Ebene. Durch in Richtung der Lichtbogenbewegung angeordnete öffnungen ist ein Ausweg für Lichtbogengase geschaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bauweise für mit Elektrodenscheiben und Distanzringen versehene Funkenstrecken anzugeben, die bei einfacher und leicht montierbarer Gestalt der Teile eine verbesserte Löschwirkung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmaie des Anspruches I gelöst. Durch die hierbei vorgesehene kleine öffnung entsteht ein schwingungsfähiges Gebilde, das durch den Lichtbogenüberschlag an der Ansprechstelle angeregt wird. Das schwingende Gasvolumen vermag den Lichtbogen so stark zu bewegen, daß man, wie Versuche gezeigt haben, eine beträchtliche Steigerung der Schaltleistung, also die Unterbrechung größerer Ströme erhält. Der Abstandsring ist i.ifolge der gestuften Ausbildung mit Z-förmigem Querschnitt trotz der öffnung ein geschlossenes und damit stabiles Teil.

Für den Fall, daß mehr als zwei übereinandergestapelte Elektrodenscheiben vorhanden sind, wie dies für höhere Spannungen üblich ist, liegen die den Vorsprüngen zugeordneten öffnungen zweckmäßig an verschiedenen Stellen des Umfanges des Stapels. Man verwendet hierbei mit Vorteil symmetrische Anordnungen, um die maximale Überschlagssicherheit zu erhalten. Zum Beispiel kann man die öffnungen um jeweils 180° gegeneinander versetzen, so daß zwei öffnungen, die auf einer Mantellinie eines zylindrischen Elektrodenstapels liegen, um die Höhe zweier Teilfunkenstrecken voneinander entfernt sind.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn man die relative Lage zwischen dem Abstandsstück und der mit einem Vorsprung versehenen Elektrodenscheibe durch ineinandergreifende Vorsprünge und Vertiefungen festlegt. Man kann dadurch die Montage erleichtern und nahezu selbsttätig die richtige Lage zwischen der Ansprechstelle und der Ausblasöffnung erhalten. Zum Beispiel kann ein Vorsprung der Elektrodenscheibe in die als Vertiefung dienende öffnung ragen. Man kann auch mehrere Vorsprünge am Umfang verteilen, um die Festlegung zu vereinfachen.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei ist in Fig. 1 ein Überspannungsableiter in einem Längsschnitt gezeichnet. F i g. 2 zeigt in größerem Maßstab Einzelheiten der Funkenstrecke des Ableiters, während der Querschnitt nach F i g. 3 die Anordnung der gemäß der Erfindung vorgesehenen öffnung erkennen läßt.

Wie F i g. 1 zeigt, besitzt der Überspannungsableiter 1 als Gehäuse ein zylindrisches Porzellanrohr 2 mit Schirmen 3, das durch metallische Armaturen 4 und 5 an den Enden abgeschlossen ist. In dem Porzellanrohr 2 sind Widerstände 7 und Funkenstrecken 8 übereinandergestapelt, so daß sie elektrisch in Reihe geschaltet sind. Mit 10 ist eine Befestigungsschelle bezeichnet, die am unteren Ende des Ableiters angebracht ist und ebenso wie die Armatur 5 an Erde gelegt wird.

Die Funkenstrecken 8 bilden zusammen einen zylindrischen Stapel 12, wobei jeweils ein schwach leitendes Abstandsstück 13 mit Z-förmigem Querschnitt, das zwei gleiche Elektrodenscheiben 14 und 15 mit seinem inneren Ringbereich 16 distanziert, mit seinem äußeren Ringbereich 17 das benachbarte Abstandsstück umfaßt. Die Elektrodenscheiben 14, 15 sind mit einer exzentrischen, halbkugelförmigen Ausbeulung 20 versehen, die durch Drücken der an sich

ebenen Elektrodenscheiben hergestellt ist. Man erhält dadurch eine definierte Ansprechstelle 21.

Gegenüber der Ansprechstelle, d. h. auf dem gleichen Durchmesser, ist eine kleine öffnung 23 η der Wand des Abstandsstückes 13 vorgesehen. Die öffnung 23 ist, wie Fig. 2 in einem Längsschnitt sehen läßt, eine Ausnehmung des Abstandsstückes 13, die über den gesamten Querschnitt des inneren Ringbereiches 16 verläuft. Die im Querschnitt der F i g. 3 sichtbare Breite der öffnung 23, also ihre Abmessung in Umfangsrichtung des Abstandsstückes, ist etwa so groß wie der Durchmesser der Ausbeulung 20 und damit im Gegensatz zu der nicht maßstäblichen Zeichnung zwei- bis fünfmal so groß wie die Länge des Überschlagsspaltes der Ansprechstelle 21.

Die öffnungen 23 des Stapels 12 sind gleichmäßig um 180° gegeneinander am Umfang versetzt, damit durch die symmetrische Anordnung der größte mögliche Abstand zwischen den öffnungen erreicht wird. Diese Anordnung kann ebenso wie die richtige Lage zwischen der Ausbeulung 20 und der öffnung 23, die beide auf dem gleichen Durchmesser liegen sollen, durch ineinandergreifende Vorsprünge und Vertiefungen festgelegt sein.

Versuche haben bestätigt, daß die neue Funkenstrekke eine vorteilhaft hohe Löschwirkung ergibt. Der Lichtbogen, der an der Ansprechstelle 21 entsteht, wird nämlich nicht nur durch eine Druckreflexion die die der Ausbeulung 20 benachbarte Wand des Abstandsstückes 13 hervorruft, von der Ausbeulung 20 herunter getrieben, sondern anschließend noch durch Druckschwingungen in Bewegung gehalten, die die durch den Lichtbogenüberschlag angeregte Gassäule wegen der

'■" öffnungen 23 ausführt.

Die Abstandsstücke 13 haben bei der Erfindung eine große mechanische Festigkeit, da die öffnung 23 sich zwar über den Ringbereich 16 erstreckt, durch den Ririgbereich 17 jedoch überbrückt ist, so daß die

¹' Geschlossenheit des Abstandsstückes 13 gewahrt bleibt. Deshalb kann das Abstandsstück 13 den Lichtbogen auch für den Fall erheblicher Drücke sicher umschließen. Das schwach leitfähige Widerstandsmaterial des Abstandsstückes 13 führt bei kurz aufeinanderfolgenden

-'" unipolaren Stoßspannungsbelastungen im inneren Ringbereich 16 zu einem Ladungsausgleich zwischen den Elektroden, so daß Streuungen der Ansprechspannung wesentlich verringert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Funkenstrecke für Überspannungsableiter mit zwei metallischen Elektrodenscheiben, die durch ein ringförmiges Abstandsstück distanziert sind, wobei die Ansprechstelle durch einen exzentrischen Vorsprung einer oder beider Elektrodenscheiben gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Abstandsstück (U) einen etwa Z-förmigen Querschnitt mit einem äußeren Ringbereich (17) und einem inneren Ringbereich (16) aufweist, daß die Eiektrodenscheiben (14, 15) an den Stirnflächen des inneren Ringbereiches (16) anliegen und daß das Abstandsstück (13) gegenüber der Ansprechstelle (21) eine im Verhältnis zu seinem Gesamtumfang kleine öffnung (23) aufweist, die als eine über den Querschnitt des inneren Ringbereiches (!6) sich erstreckende Ausnehmung ausgebildet ist.

2. Funkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daO bei mehr als zwei übereinandergestapelten Elektrodenscheiben die öffnungen (23) an verschiedenen Stellen des Umfanges des Stapels (12) liegen.

3. Funkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Lage zwischen dem Abstandsstück (13) und der mit einem Vorsprung (Ausbeulung 20) versehenen Elektrodenscheibe (15) durch ineinandergreifende Vorsprünge und Vertiefungen festgelegt ist.

4. Funkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsprung (Ausbeulung 20) der Elektrodenscheibe in die als Vertiefung dienende Öffnung (23) ragt.