-
Überspannungs-Si cherungsanordnung Anordnungen zur Sicherung gegen
Überspannung oder Spannungsstößen sind gewöhnlich ziemlich verwickelt im Aufbau
und weisen eine Vielzahl von Teilen auf, welche jedesmal, wenn die Überspannungs-Schutzeinrichtung
ersetzt wird, in der richtigen Anordnung zusammengesetzt werden mEssen. Diese Teile
umfassen Elemente der Bunkenstrecke7 Halter, Lötperlen, usw. und können fUr ein
Schmelzen oder für ausfailsichere Eigenschaften sorgen. Häufig weisen diese Vorrichtungen
nach dem Zusammenbau nicht gleichmäßige Betriebskennzahlen und können darüber hinaus
bei starken Strömen einen Kurzschluß erzeugen, bevor dieses Kurzschließen erwiinscht
ist. Andererseits sind die Betriebseigenschaften manchmal unvorhersehbar und die
Vorrichtung erzeugt keinen Kurzschluß, bevor die verbindenden Leiter ausfallen.
-
Gemäß der Erfindung weist eine normierte Uberspannungs-Sicherungsvorrichtung
hohle zylindrische Glieder mit geschlossenen Endwänden auf, die mit Abstand zueinander
innerhalb eines keramischen Zylinders angeordnet sind, um einen
Spalt
zu bilden. Innerhalb der äußeren Enden der zylindrischen Elektroden sind Kontaktglieder
verschiebbar aufgenommen, wodurch die Elektroden die Kontaktglieder im wesentlichen
in Längsrichtung aufrichten. Die Uberspannungsschutz-Vorrichtung ist mit den Kontaktgliedern
innerhalb eines zylindrischen Halters aufgenommen, der eine Feder zum Andrücken
der Sontaktglieder gegen die Endwände der Elektroden aufweist, so daß bei vorher
bestimmten Bedingungen der Lichtbogenbildung die SOntaktglieder die Endwände der
Elektroden gegeneinander drükken,um einen betriebssicheren Zustand zu schaffen.
Ein Grundkörper nimmt in einer Schraubverbindung die Vorrichtung auf und stellt
die elektrischen Verbindungen für die Vorrichtung.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte ffberspannungs-Schutzvorrichtung
zu schaffen, welche leicht zusammengebaut und nach dem Ausfall in einfacher Weise
ersetzt werden kann.
-
Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, diese Schutzvorrichtung so
auszugestalten, daß gleichmäßige Betriebseigenschaften erzielbar sind.
-
Das Wesen der Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen der Erfindung
ergeben sich aus den Ansprüchen in Verbindung mit der Beschreibung und der Zeichnung
Die Ausbildung der erfindungsgemäßen Anordnung sowie die Arbeitsweise werden unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung in der Beschreibung naher erläutert, aus
der sich auch die Vorteile der Erfindung ergeben. In der Zeichnung ist die Erfindung
beispielsweise dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 eine Ansicht einer teilweise aufgebrochenen
Uberspannungs-Sicherungsanordnung gemäß der ErSindunLgp
Fig. 2 einen
Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1; Fig. 3 einen Längsschnitt nach der Linie
3-3 der Fig. 1; Fig. 4 einen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung.
-
Gemäß der Zeichnung ist die Überspannungs-Schutzvorrichtung 10 recht
klein und weist ein zylindrisches Abstandsrohr 12, auf, das vorzugsweise als keramisches
Rohr mit ungefähr 8 mm Durchmesser und 8 mm Länge ausgebildet ist. Beim Zusammenbau
der Uberspannungs-Schutzvorrichtung gemäß der Erfindung werden die Enden des keramischen
Abs tandsr ohres 12 in geeigneter Weise metallisiert und es werden Lötzwischenlagen
in Form von Scheiben 14 und 16, welche aus Kupfer oder einer Legierung aus Kupfer
und Silber hergestellt sein können, an den metallisierten Enden angeordnet. Dann
werden dünnirJndige hohle zylindrische Elektroden 20 und 22, die vorzugsweise aus
einer Nickel-, Eisen-, Kobalt-Legierung hergestellt sind, und einen Ausdehnungskoeffizienten
haben, der zu demjenigen ox d von Aluminiu-mApaßt, von beiden Enden aus in das keramische
Rohr 12 eingesetzt. Jede dieser Elektroden weist einen ringförmigen seitlichen Flansch
24 auf, der mit den Lötscheiben 14 und 16 in Berührung kommt. Die Elektroden 20
und 22, welche im wesentlichen zylindrisch sind, sind an ihren hinteren Enden an
den zuvor erwähnten Flanschen 24 nach außen erweitert.
-
Uns die Elektroden 20 und 22 innerhalb des Abstandsrohres 12 zu sichern,
wird die Anordnung dieser Teile mit den dazwischengelegten Lötscheiben 14 und 16
in geeigneter Weise einer erhöhten Temperatur unterworfen, um diese Anordnung zu
verlöten, wobei das Innere der Umhüllung zumindest teilweise evakuiert wird. Die
Umhüllung kann mit einem gasförmigen
Medium mit einem bestimmten
Druck umgeben sein. Hierdurch ist eine normierte, abgedichtete Überspannungs-Schutzvorrichtung
geschaffen, die die gewünschten Eigenschaften besitzt. Die Elektroden 20 und 22
weisen Endteile bzw. Endwande 34 und 36 auf, welche einander gegenüberliegen und
zwischen sich einen Spalt 38 begrenzen. Die Elektrodenendwände sind an den gegenüberliegenden
Flächen leicht eingebeult, wie dies bei 40 angedeutet ist.
-
Die Überspannungs-Schutzvorrichtung ist mit einem Paankylindrischer
Kontaktglieder 42 und 44 bzw. 44' versehen, welche lose gleitend innerhalb der hohlen
zylindrischen Elektroden 20 und 22 aufgenommen sind. Daher sind die Kontaktglieder
nicht fest, jedoch eng genug in den zylindrischen Elektroden aufgenommen, wodurch
diese Elektroden die Kontaktglieder in der Langsrichtung bzw. in axialer Richtung
der uberspannungs-Schutzvorrichtung ausrichten. Jedes Kontaktglied erstreckt sich
über den Flansch 24 nach außen. Zumindest eines der Kontaktglieder (vorzugsweise
beide) ist mit einem im Durch messer geringeren Endteil 46 bzw. 48 versehen, der
an die Elektrodenendwand 34 bzw. 36 anstößt. Die im Durchmesser verkleinerten Abschnitte
sind an den Einbeulungen 40 auf der konvexen Seite dieser Einbeulungen vorgesehen.
Der Durchmesser der Abschnitte 46 und 48 entspricht in etwa demjenigen der Einbeulungen.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist nur eines der Kontaktstücke, das heißt,
das Kontaktstück 42 mit einem in Durchmesser verringerten Abschnitt versehen, während
das Kontaktstück 44' direkt an der zentralen Linbeulung der Endwand 36 anliegt.
Die Kontaktsthcke sind durch eine Feder gegeneinander gedrückt, um die Endwände
der Elektroden bei vorbestimmten Bedingungen der Lichtbogenbildung miteinander in
Berührung. zu bringen.
-
Bei der Ausführungsform gemaß den Fig. 1, 2 und 3 ist das Eontaktstüek
42 an seinem oberen Ende mit einer Verlängerung
50 versehen, um
das Kontaktstück koaxial zu einem Metallk#fig 52 innerhalb einer Öffnung in der
endwand dieses Käfigs zu sichern. Der Käfig 52 ist mit Fingern 54 versehen, welche
sich entlang den Mantellinien des zylkindrischen Rohres 12 erstrecken und dieses
erfassen. DerEäfig 52 ist in einem zylindrischen, aus Metall bestehenden Halter
56 eng aufgenommen und eine Feder 58 ist innerhalb des Halters 56 zwisuchen dem
oberen Ende des Käfigs 52 und dem oberen Ende des Halters vorgesehen. Aus diesem
Grunde neigt die Feder 58 im zusammengedrückten Zustand dazu, den Käfig 52 und das
Kontaktstück 42 gegen die Endwand 34 der Elektrode 20 zu drücken, wobei die Überspannungs-Schutevorrichtung
10 in den Käfig 52 aufgenommen ist. Die gleiche Feder drückt das Kontaktstück 44'
gegen die Endwand 36. Das K0nt;aktstück 44 ist wünschenswerterweise mit der Endwand
40 der Blektrode 22 verlötet, wie dJ.es bei 88 in Fig. 3 angezeigt ist, um ein Herausfallen
dieses Kontaktstückes während des Zusammenbaus zu verhindern. Es versteht sich,
daß ein solches Lötmittel bei einer ausgedehnten Belastung schmilzt, wodurch das
Kontaktstück für eine Längbewegung freikommt.
-
Der Halter 56 ist außen mit einem Gewinde 60 zum Sinschrauben in ein
Innengewinde 62 in einem Grundkörper 64 versehen.
-
Weiterhin ist der Halter 46 mit einer Schulter 66 direkt oberhalb
dem Gewindeteil 60 versehen, wodurch der Halter in den Grundkörper 64 eingeschraubt
und mit seiner Schulter 66 auf einen leitenden ing 68 aufgesetzt werden kann, um
eine äußere elektrische Verbindung mit dem Kontaktstück 42 herzustellen. Der Grundkörper
weist auch inden unteren Kontakt 70 zur Herstellung einer Verbindung mit dem Kontaktstück
44' auf. Der Kontakt 70 ist mit Abstand zur Oberflache des Grundkörpers 64 angeordnet,
so daß beim Aufsetzen des zylindrischen Halters 56 die Jeder 58 zuammengedrückt
wird, wodurch die beiden Kontaktstücke 42 und 44' gegen die Endwände der
elektrode
angedrückt werden. Zum Einschrauben des Halters 56 in den Grundkörper 64 ist der
Halter mit einem Schlitz 72 versehen.
-
Eine leitende Platte oder eine Schiene 74 erstreckt sich auf der Oberflache
des Grundkörpers 64 und endet in einer üchraubverbindung mit einer FIutter 76, durch
welche ein Kabelschuh 78 an dem Grundkörper festgelegt ist. Ein Draht 80, welcher
eine geschutzte Leitung aufweisen kann, ist mit dem Kabelschuh 78 verbundene In
ähnlicher Weise ist mittels einer chrauverbindung 82 ein Kabelschuh 84 an dem Grundkörper
festgelegt, wobel diese Schraubverbindung mit dem Kontakt 70 im Inneren des Grundkörpers
64 in Verbindung steht. Ein mit dem Kabelschuh 84 verbundener Draht ist in geeigneter
Weise geerdet.
-
Wenn ein vorbestimmter Spannungswert an der iberspannungs-Schutzvorrichtung
erreicht wird9 zOBo als Folge eines Vorspannungssprunges, in der zu schützenden
Leitung, wird der Spalt 38 durch eine Bogenentladung überbrückt, wodurch der hohe
Spannungsprung kurzgeschlossen und die parallel geschaltete Anlage geschützt wird.
Das treten einer kurzzeitigen Entladung wird die Betriebseigenschaften der Uberspannungs-Schutz
vorrichtung nicht verändern und diese Vorrichtung bleibt deshalb betriebsbereit.
Eine über eine ausgedehnte Zeitspanne andauernde Bogenentladung, die zBO langzeitströme
überträgt, kann die Elektrodeendwande zum Schmelzen bringen, so daß sie durchschmelzen
und die Vorrichtung kurzschLießen, bzw es kann eine Erweichung der Endwände 34 und
36 eintreten.
-
Der Druck der Feder 58 drückt im letzteren Fall die Kontaktstücke
42 und 44' gegeneinanderO Der im Durchmesser verkleinerte Abschnitt 48, der an der
eingebeulten Endwand anliegt, drückt dabei diese eingebeulte Endwand gegen die gegenüberliegend
eingebeulte ndwand, da das Kontaktstück 44! die letztere nach oben drtickt. Daher
besitzt jede L'ndwand aufarlltld
der Endwand-Einbeulung eine Fläche
in der N§he der gegenüberliegenden Elektrode, die eine zentrale Verformung der 5
ende gegeneinander gestattet. Die Kraft der Feder 58 bewirkt einen dauerhaften Kontakt
der Elektrodenendwände nach einer ausgedehnten oder vorbestimmten Bogenentladung,
wodurch der gewünschte betriebssichere Zustand erreicht ist. Daher wird bei einer
ausgedehnten Lichtbogenentladung, welche die Betriebseigenschaften der Vorrichtung
ändern würde, diese Vorrichtung ständig kurzgeschlossen. Deshalb kann eine solche
kurzgeschlossene Vorrichtung leicht festgestellt und ersetzt werden. Die Vorrichtung
arbeitet auf diese Weise innerhalb einer vorbestimmten Zeit betriebssicher, wird
jedoch bei Augenblicksentladungen nicht kurzgeschlossen. Die Betriebskennwerte können
genau vorbestimmt werden. Es ist auch beoabachtet worden, daß der Ersatz einer kurzgeschlossenen
Einheit dadurch ausgeführt wird, daß der die Überspannungs-Schutzvorrichtung 10
und die Kontaktstücke 42 und 44' tragende Käfig aus den Haltern 56 herausgezogen
wird, nachdem der Halter.56 aus dem Grundkörper 64 herausgeschraubt worden ist.
Line Brsatseinheit ist leicht eingesetzt und das Auswechseln erfordert keine Spezialkenntnisse
bei dem Wartungspersonal, das die Vorrichtung auswechselt.
-
Fig. 4 zeigt teilweise im Querschnitt eine abgeanderte Ausführungsform
einer Überspannungs-Schutzvorrichtungsanordnung gemäß der Erfindung. Bei dieser
Ausführungsform sind die Kontaktstücke 42 und 44 mit erweiterten Köpfen 90 bzw.
92 versehen. Die Überspannungs-Schutzvorrichtung 10 und die Kontaktstücke 42 und
44 sind innerhalb eines zylindrischen Halters 94 aufgenommen, der aus einem Isoliermaterial
hergestellt ist und einen ersten metallischen Kontakt 96 an dem unteren Ende aufweist,
der mit einem unteren, äußeren Pederkontakt 98 in Verbindung steht. Der zylindrische
Halter 94 ist auch mit einer Metallkappe 100 versehen, die auf den
zylindrischen
Halter 94 aufgeschraubt und mit einem hohlen sechseckigen gopfkeil 102 ausgeführt
ist. Der hohle Kopfteil 102 nimmt einen Federkontakt 104 auf, innerhalb dessen eine
Feder 106 angeordnet ist, -welche zwischen dem Kontakt 104 und dem oberen Ende des
kopfteiles 102 zusammengedrückt werden kann. Wenn die Kappe 100 vollständig auf
dem zylindrischen Halter 94 aufgebracht ist, drückt die Feder 106 -den Kontakt 104
nach unten gegen den erweiterten Kopf 90 des Kontaktstückes 42. Auf diese Weise
legen sich die i; Durchmesser verringerten Abschnitte 46 und 48 der Kontaktstücke
42 und 44 an die Endwände der Uberspannungs Schutzvorrichtungs unter Druck an. Bei
vorbestimmten Bedingungen einer lange andauernden Lichtbogenentladung arbeitet die
¢berspannungs-Schutzvorrichtung in der gleichen Weise wie die Verbindung mit der
ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurde, um die Endwände 34 und 36
zu einem dauerhaften, betriebssicheren Kontakt zu bringen. Der Abstand der Köpfe
90 und 92 von den Flanschen 24 maß eine Strecke aufweisen, die größer ist als der
Spalt 38 (zwischen den Elektrodeneinbeulungen), so daß die Elektroden miteinander
in Berührung kommen können.
-
Die Kappe 100 ist an ihrer Außenseite mit Gewinde versehen und in
eine Öffnung in dem Verbindungsring 108 eingeschraubt, der von der Verbindungsplatte
110 absteht. Die Verbindungsplatte 110 trägt eine Schraubverbindung 112, welche
an eine zu schützende Leitung angeschlossen werden kann. Beim Verschrauben der Kappe
100 mit dem Ring 108 wird der Federkontakt 98 gegen die Metallplatte 114 gedrückt,
an der eine Schraubverbindung 116 angeschlossen Bto Die letzere Anordnung ist in
geeigneter Weise durch nicht dargestellte Mittel geerdet. Sowohl die Platte 110
als auch die Platte 114 bilden Teile einer gemeinsamen Grundkörpers 118.
-
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 erfordert der Ersatz der Uberspannungs-Schutzvorrichtung
wie bei der vorhergehenden
Ausführungsform die Entfernung des zylindrischen
Halters 94 und der Kappe 100 von dem Ring 108 durch Abschrauben der Kappe und des
Halters von dem Ring 108, worauf die Entfernung der Kappe von dem Halter 94 durch
Auseinanderschrauben der beiden Teile erfolgt. Die Überspannungs-Schutzvorrichtung
10 kann dann zusammen mit den Eontaktstücken 42 und 44 in einfacher Weise ersetzt
werden, ohne daß hierzu besondere Erfahrungen oder ein Wiederzusammenbau der den
Spalt aufweisenden Schutzvorrichtung durch das Wartungspersonal erforderlich wäre.
-
- Patentansprüche -