DE19655119C2 - Funkenstreckenanordnung - Google Patents
FunkenstreckenanordnungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Funkenstreckenanordnung mit zwei Elektroden, die im Innenraum eines druckfesten Gehäuses angeordnet sind. Das Volumen des Innenraums ist so bemessen und auf die Höhe des zu erwartenden Netzfolgestroms abgestimmt, daß durch den Lichtbogen des Netzfolgestroms eine kurzzeitige Druckerhöhung um ein Vielfaches des atmosphärischen Drucks gegeben ist, wobei zum langsamen Abbauen des Überdrucks oder Angleichen des Innendrucks an den atmosphärischen Druck Kanäle kleinen Querschnitts ausgebildet sind. Hierdurch wird eine konstante Ansprechspannung auch bei mehreren, zeitlich beabstandet erfolgenden Löschvorgängen gewährleistet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Funkenstreckenanordnung mit zwei
Elektroden, die im Innenraum eines druckfesten Gehäuses ange
ordnet sind.
Funkenstreckenanordnungen stellen aufgrund ihres großen Ener
gieableitvermögens ein bevorzugtes Bauteil für den Überspan
nungsschutz dar. Speziell bei Funkenstreckenanordnungen, die im
Niederspannungsversorgungssystem installiert sind, kann es bei
der Ableitung einer Überspannung zu einem sogenannten Netz
folgestrom kommen. Aus diesem Grund ergibt sich für derartige
Anordnungen die Forderung nach einem ausreichenden Folgestrom
löschvermögen.
Das Folgestromlöschvermögen von Funkenstreckenanordnungen ist
im wesentlichen direkt proportional der Lichtbogenspannung.
Hieraus ergibt sich die Zielsetzung, eine möglichst hohe
Lichtbogenspannung zu erreichen. Im einzelnen existieren
mehrere Lösungsansätze, die sich aus der nachfolgenden
Gleichung (1) ableiten:
UB = (UA + UK) + L . E (1)
UB = Bogenspannung;
UA + UK = Anodenfall-/Katodenfallspannung;
L = Bogenlänge;
E = Bogenfeldstärke.
UA + UK = Anodenfall-/Katodenfallspannung;
L = Bogenlänge;
E = Bogenfeldstärke.
Die Werte UA + UK sind Grundgrößen der Plasmatechnik und kaum
beeinflußbar. Eine erste prinzipielle Ansatzmöglichkeit ist die
Beeinflussung der Bogenlänge L. Dies wird in der Regel durch
eine Aufweitung des Bogens erreicht. Nachteilig ist, daß die
geometrischen Abmessungen der Elektroden entsprechend groß
werden und damit Grenzen durch die Gesamtgeometrie vorliegen.
Die zweite prinzipielle Möglichkeit ist, die Bogenfeldstärke E
und damit das Folgestromlöschvermögen über die direkte Kühl
wirkung zu beeinflussen. Dies wird bei bekannten Geräten
üblicherweise durch Kühlung des Lichtbogens herbeigeführt. Die
Kühlung wird in der Regel durch die Kühlwirkung der Isolier
stoffwände sowie die Verwendung von gasabgebender Isolierstoffe
erreicht. Weiterhin ist eine starke Strömung des Löschgases
notwendig, was wiederum einen hohen konstruktiven Aufwand
erfordert. Die heißen, ionisierten Gase des Lichtbogens werden
durch Ausgasöffnungen im Funkenstreckengehäuse nach außen in
die Umgebung abgeführt. Dies bedingt, daß am Einbauort der
Funkenstrecke bestimmte Abstände zu anderen spannungsführenden,
z. B. in der Elektroverteilung vorgesehenen sowie brennbaren
Teilen einzuhalten sind, was den Einsatz nur unter bestimmten
zusätzlichen Vorgaben ermöglicht.
Aus der DE-OS 20 07 293 ist eine wiederzündende Funkenstrecke
für Überspannungsableiter mit einer Funkenlöschspule und mit
zwei auf einer isolierenden Unterlage angeordneten Elektroden
bekannt. Die Funkenstrecke ist in bekannter Weise auf einer
kreisförmigen Platte aus keramischem Material montiert. Die
Platte hat einen vertieften Teil, der eine Löschkammer bildet.
Die Funkenstrecke besteht aus zwei Elektroden, von denen jede
ein Befestigungsteil und ein Funkenstreckenteil umfaßt. Die
Funkenstreckenteile divergieren von der Zündstelle weg. Ihre
einander gegenüberliegenden Flächen bilden Auslaufwege für die
Fußpunkte des zwischen den Elektroden auftretenden Lichtbogens.
Die voneinander abgewandten Flächen der Funkenstrecke bilden
Rücklaufwege für die Fußpunkte des Lichtbogens, wenn der
Lichtbogen unter Einwirkung der Funkenlöschspule so weit
verlängert worden ist, daß seine Fußpunkte die Spitzen der
Elektroden passiert haben. Zwischen dem Rücklaufweg und dem
Auslaufweg jeder Elektrode liegt jeweils ein Kanal, der einen
Durchströmbereich für das ionisierende Gas des Lichtbogens
bildet. Der Kanal kann als Rinne in der Platte ausgeführt sein
und wird dabei auf einer Seite von dem Funkenstreckenteil
überdeckt. Nach einer anderen Ausführungsform kann der Kanal
aus einer Bohrung in jeder Elektrode bestehen, so daß der Kanal
ganz in dem Elektrodenmaterial liegt. Der Kanal mündet in der
oder in unmittelbarer Nähe der Zündstelle, wo der Lichtbogen
gezündet wird, wenn ein Überschlag eintritt.
Nachteilig ist beim Gegenstand nach DE-OS 20 07 293, daß durch
den Öffnungswinkel der beiden divergierenden hörnerartigen
Funkenstreckenanteile ein relativ großer Raum benötigt wird und
daß ferner die Stromzuführung zu den beiden Elektroden von
seitlich der Elektroden gelegenen Außenbereichen herkommt. Dies
kann zu relativ hohen strombedingten Kräften führen, die
mechanisch bewältigt werden müssen.
Die DE-PS 29 34 236 zeigt einen Überspannungsableiter mit
Funkenstrecke, deren Elektroden mittels eines Isolierstücks auf
Abstand gehalten werden und welche eine den Bereich der Bogen
entladung umschließende Kammer mit Wänden aus Isolierstoff
aufweist, der unter Wärmeeinwirkung Löschgas abgibt. Bei diesem
Überspannungsableiter wird die beim Überschlag entstehende
Energie dazu benutzt, Löschgas aus dem aus entsprechendem
Isolierstoff bestehenden Isolierstück derart zu erzeugen, daß
der Lichtbogen vom Spalt weggedrückt wird und die ionisierten
Gase nach außen abgelassen werden, so daß nach Überspannungs
ende keine weitere Zündung durch die Netzspannung erfolgen
kann. Nachteilig ist hierbei ein relativ hoher konstruktiver
Aufwand für die Schaffung der Gasführung und der Umstand, daß
die heißen Gase ausgeblasen werden.
Die US 3,849,704 zeigt einen Überspannungsableiter mit einem
geschlossenen Gehäuse. Im Zusammenwirken mit der Impedanz eines
Zuleitungskabels wird der Löschvorgang optimiert, wobei das
Volumen des Gehäuses des Überspannungsableiters so groß gewählt
ist, daß auch bei mehrmaligem Auslösen keine unzulässig hohen
Drücke auftreten. Nachteilig ist jedoch, daß sich die Wirkungen
bezüglich einer optimalen Überspannungsableitung erst dann
einstellen, wenn über die Kabelimpedanz eine Spannungsbegren
zung gegeben ist, wobei der Ableiter selbst gehäuseseitig
großvolumig dimensioniert werden muß.
Aus der Patentschrift DD 279 120 A1 ist eine
Druckentlastungsvorrichtung für Überspannungsableiter in
Mittelspannungsanlagen vorbekannt.
Diese Vorrichtung besitzt im wesentlichen gegenüberliegende
Elektroden, die im Innenraum eines druckfesten Gehäuses
angeordnet sind, wobei eine gasabgebende Löschkammer mit einer
Druckentlastung versehen ist. Die Druckentlastungsvorrichtung
besteht aus einer Feder innerhalb eines Führungszylinders und
einem kugelförmigen Verschlußkörper mit entsprechender
Halterung. Beim Eintreffen einer Überspannung an dem Ableiter
und bei Erreichen der Zündspannung innerhalb der Löschkammer
erfolgt ein Überschlag zwischen den Elektroden der
Löschfunkenstrecke längs der inneren Oberfläche, wobei ein
Löschgas freigesetzt wird. Hierdurch kommt es zu einem raschen
Druckanstieg in der Löschkammer, wobei beim Erreichen des
Ansprechdruckes der Druckentlastungsvorrichtung ein Ausblasen
des Plasmas über die freiwerdende Ausblasöffnung erfolgt. Damit
wird zwar bei relativ langsam aufbauenden Drücken eine Löschung
niedriger Ströme gewährleistet und ein Bersten der Löschkammer
infolge der Gasentwicklung bei hohen Strömen vermieden, jedoch
ist das Netzfolgestromlöschvermögen einer derartigen
Einrichtung insbesondere beim Einsatz in
Niederspannungsversorgungssystemen unzureichend.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Funken
streckenanordnung mit zwei Elektroden, die im Innenraum eines
druckfesten Gehäuses angeordnet sind, so weiterzubilden, daß
eine Erhöhung des Netzfolgestromlöschvermögens bei keiner,
zumindest aber nur bei einer geringen Volumenerhöhung der
Funkenstreckenanordnung erreichbar ist.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einer Anord
nung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, wobei die
Unteransprüche zweckmäßige Ausgestaltungen und
Weiterbildungen umfassen.
Erfindungsgemäß ist das Volumen des Innenraums der Funken
streckenanordnung so bemessen und auf die Höhe des zu erwar
tenden Netzfolgestroms abgestimmt, daß durch den Lichtbogen des
Netzfolgestroms eine kurzzeitige Druckerhöhung um ein Viel
faches des atmosphärischen Drucks gegeben ist. Zum späteren
langsamen Abbauen des Überdrucks bzw. zum Angleichen des
Innendrucks an den atmosphärischen Umgebungsdruck sind Kanäle
kleinen Querschnitts im bzw. am Gehäuse ausgebildet.
Bevorzugt besitzt das Gehäuse eine im wesentlichen zylindrische
Form, wobei die Stirnflächen durch Deckelelemente verschlossen
sind.
Das Gehäuse ist von einem metallischen rohrförmigen Druckkörper
umschlossen oder wird durch einen solchen Druckkörper geformt.
Der Druckkörper ist stirnseitig umgebördelt und umgreift die
Deckelelemente.
Die erwähnte Druckerhöhung in dem die Elektroden aufweisenden
Innenraum wird durch den Lichtbogen des Netzfolgestroms selbst
produziert.
Demnach wird die Steigerung des Folgestromlöschvermögens nicht,
wie bereits bekannt und üblich, durch eine verbesserte Kühlung
des Lichtbogens erreicht, sondern durch eine druckabhängige
Beeinflussung der Bogenfeldstärke.
Durch die damit einhergehende Erhöhung der Bogenspannung
verbessern sich auf überraschend einfache Art und Weise die
Löschbedingungen. Dies ist auf die Anwendung des Effekts
zurückzuführen derart, daß die Feldstärke E direkt dem Druck
des Löschgases proportional ist. Somit lassen sich hohe Bogen
spannungen bei sehr kleinen Abmessungen des Gehäuses erreichen.
An sich erzeugen sowohl Stoßstrom als auch Folgestrom Hitze und
bewirken einen Druckanstieg; aktiv genutzt wird jedoch die
Erhitzung durch den Netzfolgestrom. Damit ist der Druckanstieg
und somit auch das Löschvermögen in direkter Weise an den zu
unterbrechenden Netzfolgestrom gekoppelt. Damit entsteht ein
stromabhängiges Schaltverhalten bzw. Schaltvermögen. Entschei
dend für die Größe des Netzfolgestroms ist die Spannungsdif
ferenz zwischen Netzspannung einerseits und Bogenspannung
andererseits. Da hier beide Spannungen in ihrer Wirkung einan
der entgegengesetzt gerichtet sind, hat dies für die Erfindung
den Vorteil, daß immer nur so viel Druckerhöhung produziert
wird, wie zur Unterbrechung des momentan fließenden Stroms
notwendig ist. Dieses sogenannte "weiche Schalten" steht im
Gegensatz zum "harten Schalten" nach dem Stand der Technik.
Dort wird aufgrund der fehlenden Stromabhängigkeit des Lösch
vermögens der Strom immer mit der vollen Leistungsfähigkeit
unterbrochen. Dies kann zum sogenannten Stromabriß führen.
Dieser Stromabriß stellt eine Belastung der nachgeschalteten zu
schützenden Anlagen oder Geräte dar und wird bei vorliegender
Erfindung vermieden.
Für die Optimierung des Volumens der Lichtbogenkammer bzw. des
Innenraums des Gehäuses ist folgendes zu beachten. Ist das
Kammervolumen zu klein, kommt es beim Stoß- bzw. Folgestrom
löschvorgang zu einer mechanischen und/oder thermischen Über
lastung des Gehäuses. Ist das Volumen zu groß, ist der Druck
anstieg und damit das Anwachsen der Bogenspannung zu gering.
Beispielsweise erfolgt eine kurzzeitige Erhöhung des Innen
drucks des Gehäuses auf 10 bis 60 bar. Damit läßt sich das
Folgestromlöschvermögen etwa vervierfachen, wobei der Vorteil
eines sehr geringen Volumens des Innenraums des Gehäuses
gegeben ist.
Wie dargelegt, wird der im Gehäuse durch den Lichtbogen des
Stoßstroms und den Lichtbogen des Folgestroms entstehende
Überdruck langsam abgebaut, wobei der Abbau des Überdrucks
vorzugsweise innerhalb von 3 bis 5 Stunden erfolgt. Weil jeder
Stromstoß einen Folgestrom nach sich zieht und der Folgestrom
aufgrund seiner Wärmeentwicklung eine Erhöhung des Innendrucks
in der Funkenstreckenanordnung bewirkt, wird durch die vorhan
denen Kanäle zuverlässig vermieden, daß die jeweiligen Über
drücke sich addieren und die Funkenstreckenanordnung zerstören.
Vielmehr wird durch die gegebenen erfindungsgemäßen Merkmale
ein langsamer, kontinuierlicher Ausgleich des Innendrucks des
Gehäuses an die Außenatmosphäre erreicht. Dadurch, daß sich der
Druck abbauen kann, bleibt die Ansprechspannung der Funken
streckenanordnung nahezu konstant, auch in dem Fall, wenn
mehrere zeitlich beabstandete Löschvorgänge stattfinden.
Bei der Verwendung des beschriebenen quasi-druckdichten
Gehäuses entfällt der beim Stand der Technik gegebene Nachteil
des Ausblasens der vom Lichtbogen erzeugten heißen Gase. Somit
besteht in keinem dieser Fälle die Gefahr einer Gefährdung von
Personen und/oder einer Beschädigung von benachbarten Bauteilen
oder dergleichen Mitteln.
Generell ist darauf aufmerksam zu machen, daß ein wichtiger
synergistischer Effekt darin liegt, daß eine Verringerung des
Volumens des Innenraums des Gehäuses bei einer angenommenen
Größe des Netzfolgestroms eine entsprechende und für die
Löschung vorteilhafte Erhöhung des Innendrucks im Gehäuse zur
Folge hat, so daß es nicht notwendig ist, zur Erhöhung der
Bogenspannung die Länge des Folgestromlichtbogens zu ver
größern. Damit ist eine unerwünschte Volumenerhöhung des oben
genannten, die Elektroden aufnehmenden Gehäuseinnenraums nicht
notwendig.
Die erfindungsgemäße Funkenstreckenanordnung kann als Modul in
ein- oder mehrpoligen Gehäusevarianten für den Innen- und
Außenbereich angewendet werden, einschließlich bei explosions
geschützten Funkenstrecken.
Beim Einsatz eines äußeren Druckkörpers, der die Vorteile einer
kostengünstigen Herstellung aufweist, werden keine mechanischen
Anforderungen an das umgebende Kunststoffelement gestellt.
Mittels einer aus Durchmesserunterschieden resultierenden
Überdeckung kann auch ein Überdruckventil für die Funken
streckenanordnung realisiert werden, wobei die Deckelelemente,
die z. B. aus Kunststoff bestehen, an den Umbördelungen
abscheren und der jeweilige Elektrodenfuß zur Anlage an die
Umbördelung kommt. Durch die dabei auftretenden größeren Spalte
wird der Überdruck in die Atmosphäre sehr schnell abgebaut.
Zum Druckausgleich des Innenraums sind zum Angleichen des
Innendrucks der Gehäuseanordnung an den atmosphärischen
Normaldruck Be- und Entlüftungskanäle vorgesehen, die so
dimensioniert werden, daß der Abbau des Überdrucks über ver
schiedene Zeiten einstellbar ist. Im Sinne der Verbesserung des
Löschverhaltens können innere Kunststoffelemente und/oder ein
Isolierstück aus einem gasabgebenden Werkstoff bestehen.
Die Erfindung soll nachstehend von Ausführungsbeispielen sowie
unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Funkenstreckenanord
nung im Längsschnitt,
Fig. 2, 2a eine Ansicht eines NH-Sicherungsgehäuses mit einge
bauter Funkenstreckenanordnung im geschlossenen und
geöffneten Zustand,
Fig. 3, 3a eine Ansicht eines Außengehäuses mit drei einge
bauten Funkenstreckenanordnungen im geschlossenen
und geöffneten Zustand und
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Funkenstreckenan
ordnung im Längsschnitt.
Die erste Ausführungsform der Funkenstreckenanordnung ist in
Fig. 1 im Längsschnitt dargestellt. Im Innenraum 1 sind zwei
Elektroden 2a und 2b befindlich, welche durch ein Isolierstück
3 auf einem notwendigen Abstand a gehalten werden. Auch dieser
Abstand bestimmt die Ansprechspannung der Funkenstrecke. Der
Abstand a kann durch im einzelnen nicht dargestellte Mittel
verändert werden, um somit unterschiedliche Ansprechspannungen
einstellen zu können, wobei eine Erhöhung des Abstands a zu
einer Erhöhung der Ansprechspannung und dies zu einer höheren
Bogenspannung führt.
Das Isolierstück 3 kann vorteilhaft aus einem gasabgebenden
Kunststoff (z. B. POM) bestehen und derart gestaltet sein, daß
die Zündung des Lichtbogens als Gleitentladung an den einander
zugewandten Enden der Elektrodenkegel 2a und 2b eingeleitet
wird. Dadurch wird der Lichtbogen veranlaßt, sich entsprechend
dem durch die Kegelform der Elektroden 2a und 2b bedingten
Öffnungswinkel aufzuweiten und damit günstigere thermische
sowie Löscheigenschaften herzustellen.
Innerhalb des kleinen Spalts a springt der Lichtbogen über und
wird dann entlang der sich von diesem Spalt a her erstreckenden
Elektrodenflächen 20 radial nach außen geführt. Da diese Elek
trodenflächen miteinander einen sich nach außen erweiternden
Konus bilden, hat dies eine entsprechende Verlängerung des
Lichtbogens und damit eine Erhöhung der Bogenspannung zur
Folge. Bei der Ausgestaltung der Funkenstreckenanordnung gemäß
Fig. 1, aber auch gemäß Fig. 4 und bei den hier gegebenen
Abmessungen von etwa einem Drittel der Größe der Darstellung
auf den Figuren ist eine Druckerhöhung des Innendrucks im
Bereich von etwa 30 bis 50 bar gegeben.
Selbstverständlich liegt es im Bereich der Erfindung, die
Formgebung der Elektrodenflächen und auch der Elektroden als
solchen und ihrer Halterung anders zu gestalten als in den Fig.
1 und 4 gezeigt.
So könnte beispielsweise die Elektrodenfläche 20 vom Isolier
stück 3 her bis zum äußeren Umfang der Elektroden 2a, 2b im
Abstand a radial nach außen hin verlaufend gestaltet werden,
wobei deren innere Stirnfläche am Isolierstück angrenzen kann.
Der die Elektroden aufweisende Innenraum 1 ist umgeben von
einer druckfesten Gehäuseanordnung 5. Diese Gehäuseanordnung 5
wird begrenzt durch zwei Deckelelemente 4a und 4b an den
Stirnflächen. Die gesamte Anordnung wird geführt und zu den
Seitenflächen abgeschlossen durch ein inneres Kunststoffelement
5a. Diese Teile 4a, 4b und 5 isolieren die Funkenstrecke von
einem in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehenen äußeren
Druckkörper 6, der die Teile 4a, 4b und 5a so umschließt, daß
ein druckfester Zusammenhalt hergestellt ist.
Bevorzugt besteht der äußere Druckkörper 6 aus einem metal
lischen Rohrstück, das durch Umbördeln seiner beiden, an den
Deckeln 4a, 4b anliegenden Enden kostengünstig fertigbar ist.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann das innere Kunst
stoffelement 5a auch aus einem gasabgebenden Werkstoff (z. B.
POM) bestehen.
An die Deckelelemente 4a und 4b, die aus einem elektrisch
nichtleitenden Werkstoff bestehen, werden hohe mechanische und
thermische Anforderungen gestellt. Sie halten den entsprechen
den Kräften stand, die beim Stoßstromableitvorgang und bei der
Folgestromlöschung durch den Druck im Innenraum 1 bzw. Gehäu
seanordnung 5 erzeugt werden.
Da thermisch hochbelastbare Kunststoffe in der Regel sehr
spröde und damit für den Anwendungsfall für die Deckelelemente
4a und 4b nicht optimal geeignet sind, wird hier eine Funk
tionstrennung durchgeführt. Die thermische Isolierung der
heißen Elektroden 2a und 2b zwischen den Deckelelementen 4a und
4b kann eine thermische Trennscheibe 7 übernehmen. Eine mecha
nische Entlastung der Deckelelemente 4a und 4b kann erreicht
werden durch deren Abstützung auf die oben genannten Ränder des
Druckkörpers 6.
Durch die spezielle Gestaltung eines Elektrodenfußes 8, dessen
Durchmesser d1 größer als die lichte Weite d2 des Druckkörpers
6 ist, wird eine Entlastung der Deckelelemente 4a und 4b
erreicht und die wirkenden Kräfte gleichmäßig verteilt. Für die
mechanische Stabilität der Gesamtanordnung ist die Überdeckung
x von großer Bedeutung (siehe Fig. 2), wobei gilt
x = (d1 - d2)/2.
Für eine langfristige, von Minuten über Stunden erfolgende
Angleichung des stationären Innendrucks in der Gehäuseanordnung
5 an die Umgebungsbedingungen sind Be- und Entlüftungskanäle 9
vorgesehen, die der genannten Angleichung angepaßte, entspre
chend kleine Durchtrittsquerschnitte aufweisen. Die Kanäle 9
gehen in die Gewindebohrung der Anschlußstäbe 2' und die dort
vorgesehene Schraubgewindepaarung über. Die in den Fig. 1 und 4
gezeigte Gewindepaarung bildet einen Kanal kleinen Quer
schnitts, ohne daß zusätzliche Öffnungen oder Bohrungen im
Gehäuse erforderlich sind.
Aufgrund der Tatsache, daß es sich bei der vorgeschlagenen
Anordnung um eine in sich geschlossene, nicht ausblasende
Funkenstrecke handelt und dadurch keine Krafteinwirkung auf ein
weiteres Außengehäuse (z. H. NH-Sicherungsgehäuse, Fig. 2) aus
geübt wird, ergeben sich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten
auch in entsprechend weniger stabilen Außengehäusen.
Das erfindungsgemäße Funkenstreckenmodul kann als Standardbau
gruppe in verschiedene Gehäusevarianten integriert werden, wie
dies nachfolgend anhand der Fig. 2 und 3 näher beschrieben und
erläutert wird.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß mit der Erfin
dung gegenüber dem Stand der Technik die Funkenstreckenanord
nung relativ kleinbauend sein kann. Beispielsweise ist die
Darstellung der Funkenstreckenanordnungen in den Fig. 1 und 4
etwa im Maßstab 3 : 1 gezeichnet. In der praktischen Ausführung
sind die Funkenstrecken entsprechend kleiner als in den Figuren
erkennbar.
Ein weiterer Vorteil der Anordnung ist die Möglichkeit der
Stromzuführung über die axial in Richtung der Längsmittelachse
19-19 verlaufenden Anschlußstäbe 2' der Elektroden 2a, 2b.
Hierdurch werden schädliche strombedingte Kräfte vermieden.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß die Gehäuseanord
nungen 5 der Erfindung so druckfest sein müssen, daß sie auch
den nur kurzzeitig auftretenden Innendruck aufgrund des relativ
hohen Stoßstroms aushalten können; während demgegenüber der
Innendruck aufgrund des erläuterten Folgestroms wesentlich
geringer ist. Die nachfolgend erläuterten weiteren Außengehäuse
11, 13 müssen demgegenüber keinen Innendruck aushalten, da dies
von der Funkenstreckenanordnung quasi übernommen wird.
Die Deckelelemente 4a und 4b können als Überdruckentlastung
bzw. Drucksicherung ausgelegt sein, um eine unerwünschte
Explosionsgefahr der gesamten Anordnung zu vermeiden. Hierfür
wird bei einer unzulässigen Erhöhung des Innendrucks mittels
der Füße 8 der Elektroden 2a und 2b ein Abscheren der innen
gelegenen Teile der Kunststoffdeckel 4a und 4b etwa entlang der
gewellt eingezeichneten Linien 18 erreicht.
Nach dem Abscheren dieser Teile kommen die Isolierscheiben 7
zur Anlage an die Umbördelungen 6' des Druckkörpers 6 und
verhindern ein Herausdrücken der Elektroden 2a und 2b. Mit dem
Abscheren der oben genannten Teile entlang der Linien 18 ist
eine größere Durchtrittsöffnung zwischen dem Innenraum 1 und
der Umgebung geschaffen, so daß sich der im Innenraum entstan
dene Überdruck sehr schnell abbaut.
Gemäß der Fig. 2 und 2a ist die Funkenstreckenanordnung 10 in
ein NH-Sicherungsgehäuse 11 eingebaut, welches im geschlossenen
(Fig. 2) und geöffneten (Fig. 2a) Zustand dargestellt ist. Das
Sicherungsgehäuse 11 besteht dabei aus zwei Halbschalen 11a und
11b und weist Auszugslaschen 12 auf. Die elektrische
Kontaktierung von stromführendem Leiter bzw. Erde erfolgt durch
standardisierte NH-Kontaktmesser, welche mit 2a und 2b
bezeichnet sind.
In Fig. 3, 3a ist die mehrpolige Variante von Funkenstrecken
anordnungen 10 in einem speziellen Außengehäuse 13 dargestellt.
Da bei den erfindungsgemäßen Funkenstreckenanordnungen das beim
Stand der Technik erforderliche Ausblasen entfällt, kann man
die Funkenstrecke enger anordnen und ein diese umschließendes
Außengehäuse weniger stabil ausgestalten. Wie Fig. 3 zeigt,
werden beispielsweise drei Funkenstreckenanordnungen 10 in
einer platzsparenden, räumlichen Anordnung integriert. Damit
ergibt sich ein günstigerer Ausnutzungsfaktor des Innenvolumens
des Außengehäuses 13. Die erdseitige Verbindung der Einzelele
mente kann durch eine kostengünstige, gemeinsame Erdplatte 17
realisiert werden. Das Außengehäuse 13 kann, wie in Fig. 3a
dargestellt, über Schnappbefestigungen 14 auf einer Standard
drahtschiene montiert werden. Es können Anschlußmöglichkeiten
für Kabeleinspeisung 15 (Fig. 3a) oder eine Kammschiene 16
(Fig. 3) vorhanden sein. Die Anschlußmöglichkeiten der strom
führenden Leiter sind im modularen Abstandsmaß so aufgebaut,
daß auf der einen Seite drei Anschlüsse 15 bzw. 16 für die
stromführenden Leiter und auf der Gegenseite der Erdanschluß 21
vorgesehen sind.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist der für eine herme
tische Abdichtung vorgesehene äußere Druckkörper 6 nicht vor
handen. Dies bedingt, daß das innere Kunststoffelement 5a und
die beiden Deckelelemente 4a und 4b so auszubilden sind, daß
diese Teile 5a, 4a und 4b die Funktion des äußeren Druckkörpers
6 insoweit ersetzen, als der erforderliche druckfeste Zusam
menhalt über diese Teile erzielt wird. Dazu werden entweder die
Deckelelemente 4a und 4b entlang der gemeinsamen Fläche
(Strecke A-F) verklebt oder die Teilflächen (Strecke B-C oder
D-E) mit einem feingängigen Gewinde versehen und verschraubt.
Anstelle dessen ist auch ein Vernieten oder ein Verstiften
denkbar. Selbstverständlich sind die vorgenannten Verbindungs
techniken auch kombiniert anwendbar.
Als Werkstoff für die Deckelelemente 4a und 4b bietet sich
Metall oder ein entsprechend hochstabiler Kunststoff an. Bei
der Verwendung von Kunststoffdeckeln 4a und 4b ergibt sich der
Vorteil, daß eine isolierende Außenhülle entsteht, die einen
Berührungsschutz bietet.
Insgesamt gelingt es mit der Erfindung, eine Funkenstrecken
anordnung vorzuschlagen, welche über ein hohes Netzfolge
stromlöschvermögen verfügt und die eine konstante Ansprech
spannung bewirkt. Erfindungsgemäß wird das Volumen des Innen
raums auf den zu erwartenden Netzfolgestrom bemessen, d. h.
minimiert, wobei durch den Lichtbogen des Netzfolgestroms eine
kurzzeitige Druckerhöhung gegeben ist. Die konstante Ansprech
spannung auch bei mehreren, zeitlich beabstandet erfolgenden
Löschvorgängen stellt sich durch die Möglichkeit des langsamen
Abbauens des Überdrucks und Angleichen des Innendrucks an den
atmosphärischen Umgebungsdruck ein.
Claims (4)
1. Funkenstreckenanordnung mit zwei Elektroden, die im Innen
raum eines druckfesten Gehäuses angeordnet sind,
wobei
das Volumen des Innenraums so bemessen und auf die Höhe des zu
erwartenden Netzfolgestroms abgestimmt ist, daß durch den
Lichtbogen des Netzfolgestroms eine kurzzeitige Druckerhöhung
um ein Vielfaches des atmosphärischen Drucks gegeben ist und
wobei zum langsamen Abbauen des Überdrucks oder Angleichen des
Innendrucks an den atmosphärischen Druck Kanäle kleinen Quer
schnitts ausgebildet sind.
2. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Gehäuse zylindrisch ausgebildet und an den Stirnflächen
durch Deckelelemente verschlossen ist.
3. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Gehäuse von einem metallischen, rohrförmigen Druckkörper
umschlossen ist.
4. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Druckkörper stirnseitig umgebördelt ist und die Deckel
elemente umgreift.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE29624468U DE29624468U1 (de) | 1996-02-10 | 1996-02-10 | Funkenstreckenanordnung |
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Publications (1)
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---|---|
DE19655119C2 true DE19655119C2 (de) | 2001-01-25 |
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ID=7785086
Family Applications (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19655119A Expired - Lifetime DE19655119C2 (de) | 1996-02-10 | 1996-02-10 | Funkenstreckenanordnung |
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DE59605543T Revoked DE59605543D1 (de) | 1996-02-10 | 1996-11-19 | Verfahren zur Beeinflussung des Folgestromlöschvermögens von Funkenstreckenanordnungen und Funkenstreckenanordnungen hierfür |
Family Applications After (2)
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