DE2048361C3 - Überspannungsableiter - Google Patents

Description

,enüberschlagsahleiter mit Kohleelektrode» sind zu chi\ die ^^J^ J^' KrluJrb^U.n;; ^nn.cclcP ,enncn: hohe S.rombelastbarkeit, eng tolenerbare l-.leK.rode, f^ J™ beträchtlich erhöh, werden /üii I- oder Durchbruchsspaniumuen, unabhängig- und die Ubensium ^_{wr nikr hc}ider aiii

keil der Durchbruchsspannuniu-n von dem Lmweli- konnten wenn au, uu, . bestimmtes Mu-

, dmuungen, wie etwa Temperatur. Feuchtigkeit und S Abstand ^ ^/ X„ vorgesehen wurde. Du· ,eo-raphiseher Höhe, rasche Zündung und w.eder- s.er von Nute ^u ' _dül._mli, der Flä:heneru_P-Uie S.oßhelastharkcit. d. h. lange Lebensdauer. Of, er* u,w Ue u.k W ι ^ ^ ,,^stellt,

jedoch führen Oberflächenleiter oder -beschädigun- tion und ^-^{llLrl 1}J ^ulf χ ^_]mmc Anordnung ien in den Kohleelektrodenelementen solcher Fun- wennι ehe ang^l uu ^ ^ _tlclarode„-

Lnüberschlagsableiter nach wiederholtem Span- io ^n Nuten u -, ι _siiinifikai„e Große

„uncsdurchbruch dazu, daß nur kurze Standzeiten ''^^X^Sner erhöhten Durchschlagszahl 'erreicht werden, d. h.. es muß eine durchschnittliche zur E, J-"^¹^ _mfaniircichen Versuchen das Lebensdauer von 30 bis 40 Durchbrücnen zugrunde- wu«- »^" ^ _Mcsa._Be_rclchs des

„ele.t werden, bevor Ausfälle oder Fehler an den \ erlulinis . u d, J ^. _Furchcn. _nd

Ablei.em zu erwarten sind. Diese Werte wurden in .₅ N ustes l ^ » . _sidl herausstellte.

Übereinstimmung mit der R.F.A.-Norm ermittelt Mesa-Heu, ^ ^ ^ ^ ^__fi. ^

unö entsprechen leider nicht den gewünschten daß ein Wh lUn. _lijn,;_cmlich der gestellien

ZuverlässiUcitcn. die insbesondere als Sehutzmaß- *^J'"^d,¹ ^™"^Γ

„ahme für Telefonnetze erwünscht sind. Außerdem ^Al^,^ ^ „eiteren vorteilhafven ,Wührungsis, die Art. wie viele Funkenübersehlags.hle.ter aus- »o Gen aß u er^ te ^ _FiudK ^^ ^,^.,

'lien »nicht sicher«, in dem Sinn, daß die Ableiter lorm der ^l-^rtlI^"^!1- ^„licrcndcn Abstandsteil ausged Kirch ausfallen, daß sie stets geöffnet bleiben, im elektrode ehe m du. ^ _{d zur} ,egenüber-

C,_c,ensatz zu dem erwünschten Versagen he, dem paan is und du ^ _{aiihvcisl mil c} „ ._r

der Ableiter dadurch ausfällt, daß die Elektroden hegendu I km dui ^^^ j.^ _{Nulc bll}.

einen Kurzschluß bilden, de, immerinn sicherstell . »₅ Mehrzahl von Vit.n _{Bcrcichcn und} Furchen.

dal>' die zu schützende übertragungsleitung auch den ein MusU.r ι _; Mesa-Percichs im Muster h Ausfall des Ableiters geschütz, bleib,. und das.\, rh.^ⁿ'^ J^^s .„ _Flacnc aus Furchen-

Obalcich solche Ableiter in vielfältiger Weise a-js- zur beudl.nd. run _fc ^ ^^ ^^ _;, fallet können, ließen sich doch zwei wesentliche u,u Mesa-B ™ϊκ^η ^ _l;bcrschlagssiand-

Giünde für solche Ausfallerscheinungen feststellen. 30 wich ^^^ ^ _tvp-_sclier Wert für d.ses _D,cse sind einmal Feuchtigkeitseinllusse au die f.^" ^, _{dc hi},_{:r L}._in i,_Cre,ch von .0 b.s 0.7 erkohleelektroden oder ein Abbrechen oder Abb ok- l n.inn

kein an den Elektrodcnflächen das nach wiederhol- "¹¹^_{7 sj h daß dic wic} angegeben gefurchten

,en Zündungen auftritt. Der schädliche EmUuß de _f).^ 'X_n ^V ,weiten Kohleelektrode allem ode, Feuchtigkeit auf die Elektroden zeigt s.ch. wenn eine 3, °\^r"ⁿ _R J₁ ,elektroden die Fähigkeit eines, solunienü^ndc Belüftung zwischen den Elek.rodentla- a beiden,Ko ^ wiederholten Spanchen zum Ansatz von Wassertröpfchen luhrt. die ms- ehe.n ib rsp ™f _bclrächtLieh crh.j-

besondere während Perioden schwankenden a mc- ^^^uf ¹^, _nut/barc Lebensdauer eines mn so sphärischen Drucks und veränderlicher ^^mP^.^{Jlur h}""n Flektroden versehenen übcrspannungsable, eis auftreten. Zum anderen wurden an der Ober lache 40 el κ F ktr " R.E.A.-Norm lestgeleg-

das Herausbrechen von Teilchen und kraterb.ldung ^kI untu^d η . _{:(|() lbcrsdila}ye ei-

in den Kohleelcktroden beobachte,, was zu lineben- cn B^'ⁿS^un- J ^ _{di c un!I}ewöhnlich hohe /uverhciien und Sprüngen in den Elektrodenflächen luhrt höht Ein G,ur^^ ^ü1=. j- _{h|a lcsl}igkeu der S seine l&achc häufig durch wiederholte Zund- ^£,^^-ί ^spannungsableiter wird .η vorgänge während einer längeren Zeitper.ode hat. 4, er nd""^ _{hcn< dic} zwischen den

Der Erfindung lie^t damit die Aulgabe zugrunde. der zus.^l'-^ _slohenV_cn Elektrodenflächen als einen in hohem Maße zuverlässigen Funkenube - . ander ^ ,_omcschcncn gefurchten Flachen schlau- oder überspannungsableiter der eingangs ge- F ge de^ da -^.^ Belüftung können

nanmcn Gattunc derart zu verbessern, daß er über- Jultr "urtn _üb(,_{r dcn Spall} aufUe-

Eöhtc Spannuigsstößc insbesondere Spannungs- 50 be. de, U mJ^n L ^ _{aüs Jcn Elcklrod} ._n-

durchbrüihc und Funkenüberschläge zu w.ederhol- J^ ^P^an^_{scno K}ohlcpartikcl leicht aus dem ten Malen während längerer Ze.tpenoden s.chc zu flau en her _e „_{bcr himuis} gcwahrle stc,

überstehen vermag, d.h. der eine wesentlich höhere S_Pal Ij ^w _|xslinimter Nuttiefen im Verhahnr .,lässige Betriebslebensdauer erwarten laß, als bis- -^^_u^_{d zwlsdlcn den} Elektroden en^c: aus-

her erwartet werden durfte. · , , mii-hrnilü BclüfUmu zwischen den Elek roden, μ

Diese Aufgabe wurde bei einem wie oben Iv- α th nd ^UHtu _{e Fcuchti kcil} im Späh wa schriebenen überspannungsableiter ^t"ulungsgemaß daß chx Ausb ^^^ atmosphär-schen Druck;

ÄidSi^ ESStgSeS:;:;i: si ^^ τ^η«. ^^«, ..,„.,,

Fläche mi, einer Mehrzahl von Nuten versehen ist. 60 ^- _sich. _{daB bci} Rlektroden mi

_um ein Furchmuster und TafcIllachen- oder N es. - ^.i» _{chten oMa}chen ,

Bereiche auszubilden, unter das das Verhältnis ] des ^" ^l ^ ^ _Kratcrbi|dung an den Elek einzelnen Mesa-Bereich im Muster zu einem e d- « J wiederholten Zündungen betrach

nen. aus Nut- und Mesa-Bcrc.ch gebildeten Flachen- π den ^ ^^ ^_{n |chc}

stück etwa 0.35 bis <).65 betragt. ⁶5 ¹^J _{ml dcn} Flektroden sowohl zur Erhöh in

Die Erfindung entstand unter anderen aus der Ni tm s^ Überschläge, der Zuverla

Beobachtung einer Reihe von Zündversuchen m,t b*- d . /ul ^g __chcnsdaucr solcher Überspannung

kannten Überspannungsableiter^ und es erg..b s.ch. .i_r^it

ibleiteieinheitcn als auch dem Interesse hei der Auslegung insbesondere von Telefonnelzen und deren Schutzeinrichtungen.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten sind an einem Ausführungsbeispiel an Hand von Zeichnungen näher beispielsweise erläutert, Es zeigt

1'i g. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsfoim eines elektrischen Überspannungsabieiters gemäß der Erfindung.

F i g. 2 eine Dnmfsicht von unten auf einen erfinilungsgemäßen Überspannungsableiter.

I- ig. .Ί einen I.ä'.igsschniii durch einen Überspannungsableiter gemäß der Erfindung, wobei das Paar der kohleeleklroden und das isolierende Abstandsieil mit einem Feder- und K.orbauibau gezeigt sind, der die Elektroden und das Abstandsteil in dem Außengehäuse halten, und

F ig. 4 eine auseinandergezogene t'erspektivdarstellung eines erlindungsgemäßen Oberspannungs-.ibleiters. wobei die gefurchten Flächenmuster einer tier F.lektroden gezeigt sind und außerdem die zweite Elektrode verdeutlicht ist. die in dem ringförmigen isolierenden Abstandsteil ausgespart ist.

Bei der dargestellten Ausführiingsform besteht der eilindungsgemäße Überspannungsableiter aus einem Außengehäuse 10. das in den Fig. 1 und 3 gut erkennbar ist und als Körper- oder Halterungsteil zur Halterung der übrigen Elemente ties Ableiteraufbaues dient. Das Gehäuse 10 besteht aus einem zylinderförmigen Körper aus Metall und ist an einem Ende durch eine Kappe oder einen Verschluß 11 verschlossen. Das entgegengesetzte finde des zylindrischen Gehäuses ist offen, so daß die für die Funktion wichtigen Elemente eingesetzt werden können. Das durch die Kappe 11 verschlossene Ende des Gehäuses 10 weist einen mit Gewinde versehenen Abschnitt 12 auf. so daß der überspannungsableiter jeweils zweckentsprechend in große elektrische Schutzeinrichtungen eingebaut werden kann.

Die Elektroden und Abstandselemcnte des Ableiters werden im Gehäuse 10 durch eine Feder 14 gehalten, die auf einen Messingkorb 15 einen leichten Yorspannungsdruck ausübt, wenn dieser in das Gehäuse eingesetzt ist. In den Korb 15 sind eine Metallscheibe 17. Elektroden 18 und 19 und ein isolierendes Abstandsteil 20 innerhalb einer Mehrzahl von Zungen 16 eingesetzt, die umlaufend den unteren Abschnitt des Korbs bilden. Ist der Korb in das Gehäuse 10 eingesetzt, so ist die Mehrzahl von Zungen 16 leicht vorgespannt, so daß die Elektroden, die Metallscheibe und das isolierende Abstandsteil fest im Gehäuse gehalten sind. Soll der Korb 15 aus dem Gehäufe herausgenommen werden, so werden die Zungen 16 zusammengedrückt bzw. gelöst, und der Korb wird aus dem Gehäuse herausgezogen. Damit lassen sich die Teile des Überspannungsableiter rasch dadurch auswechseln, daß lediglich der Korb 15 aus dem Gehäuse herausgenommen wird.

Das in dem Überspannungsableiter verwendete Elektrodenpaar besteht vorzugsweise aus einer scheibenförmigen Kohleelektrode 18 und einer zylindrischen stab- oder stangenförmigen Kohleelektrode 19. die im Inneren des ringförmigen isolierenden Ab-Mandstcils 20 ausgespart ist. und zwar so. daß zwischen den Elektroden ein Spalt 21 frei bleibt. Eine Metallscheibe 17 dient lediglich als elektrischer Anschluß zwischen der Scheibenelektrode 18 und dem Korb 15. Da die MetalKcheibe 17 gegen eine Fläche tier Scheibenelektrode 18 und das ringförmige isolierende Abstandsteil 20 gegen die gegenüberliegende !•"lache der Scheibenelektrode anliegt, ist ersichtlich, daß der Spaltabstand 21 zwischen den Elektroden S bestimmt ist durch den Abstand der für die Zylinderelektrode 19 im Inneren des isolierenden Abstandsteils 20 ausgespart ist. Die Stellung oder Lage der Zylinderelektrode in dem isolierenden Abstandsteil wird während der Herstellung eingestellt und wird

ίο durch eine Klebemasse od. dgl. am Abstandsteil 22 festgelegt und fest verbunden. Ein Ende der Zylinderelektrode 10 ragt über die Unterkante des isolierenden Abstandsteils 20 hinaus und wird /weckmäßiger- \\eise mit einem Vorrichtungselement versehen, über das auf einfache Weise ein elektrischer Anschluß an die zu schützende Leitung oder an Masse oder Erde möglich ist.

In die obere und untere Fläche der Scheibenelektrode 18 ist eine Mehrzahl von Nuten 23 eingeschnitten. die ein furchenartiges Muster 23 und Tafeln-, Tisch- oiler Iläehenbereiche 24 bilden oder aussparen, die im folgenden als »Mcsa-Bcreichc« bezeichnet sind. Der Zweck der Furchen oder Nuten besteht dari". einen Belüftungszwischenraum zwischen der Scheibenelektrode 18 und der Stabelektrode 19 zu schaffen, um so das Ausmaß der Elektrodenflächeneruption. d.h. die Ausbildung von Unebenheiten und Sprüngen an der Flädie der scheibenförmigen Elektrode zu vermindern, so daß mit dem so beschaffenen Überspannungsableiter wesentlich mehr Stoßspannungsvorgänge ableitbar sind, d. h.. die Standzeit oder Lebensdauer ist erhöht. Wie F ig. 4 zeigt, sind im allgemeinen rcchtcckförmige Muster von Mesa-Bereichen 24 und Furchen 23 hei der scheibenförmigen Elektrode 18 vorgesehen. Es können jedoch auch andere Anordnungen und Ausbildungen von Nuten und Mcsa-Bereichen vorgesehen >ein. die als im Rahmen der Erfindung liegend zu betrachten sind. Die vier kleineren Mcsa-Bercichc 24, im Gegensatz zu den größeren Mcsa-Bcreichen 25. sind so angeordnet, daß sie mit dem entsprechenden Flächenbereich der Zylinderelektrodc 19 koinzidieren. wobei zwischen den Elektroden der Funkcnühcrschlagsspalt ausgebildet ist.

Wiederholte Versuche haben ergeben, daß die Anwendung bestimmter Nutmuster auf dev Scheibenelektrode das Maß der FlUchcneruption vermindern, und demzufolge treten Ausfälle solcher Überspannungsableiter erst nach wiederholtem Zündvorgang

über die Elektroden auf. Eine Erklärung für diese erhöhte Nutzungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Überspannungsabieiters ist wohl darin zu sehen, daC das Muster aus Nuten und Mesa-Bereichen in dei Scheibenelektrode die Flächeneruption vermindert die als Folge hoher unter der Oberfläche auftreten der Drücke auf Grund lokaler Überhitzungsvorgängf im Bereich des Entladungsbogens zwischen det Elektroden auftreten. Weiterhin besteht durch da Furchenmuster ein Bereich, der ein besseres Entwei chen der expandierenden Gase ermöglicht, die be der elektrischen Entladung über den Spalt auftreter und schließlich sind durch diese Nuten Öffnungei oder Ausnehmungen für irgendwelche durch dei Entladevorgang zerstörte oder herausgerissene Koh lepartikel geschaffen. Damit ermöglichen die Nute die Belüftung und die Verschiebung oder Beseitigun \on Entladungsrückständen, die beim Betrieb de Überspannungsabieiters auftreten können.

,,« GrnBe „nd der Zssischenraum von Nuten 23 und Mcsa-Bcreichen 24 ergehen s,ch aus üer ·. wcrtunc v„n Yersuchsergebmssen solcher Al U. er durch mehrfache Zündung und aul i.rum da haul ehe,, Begrenzungen tür die Schc.bc.ickMrocR geeigncter Parameter zur Oclinierung d* < J £ ™^d Ticlc der Nuten 23 und der (.ro c der M reiche 24 ist das Verhältnis jedes ein/,h η

reichs (Am) im Muster '""'^'^J. ", reich (Ag) und Mesa-Bere.eh (A,) ^ J bereich definiert ist als der Be-reuh son tier mc jeder an den Mesa-Bere.ch ^"'^ zur Kante jedes Mesa-Bere.ch. IUt ag. Ik die Breite der Nuten 23 in Ι· ι p. 4 ()./.·« nun und die Abmessungen jedes quadratischen λ reichs 24 1.2Sx 1.25 mm (50 χ Stlmils). so M Ok Mäche jedes Mcsa-Bereiclis etwa (0.0025 inch-, und der /usammengclaLUe 1 cruel Nut- und Mesa-Bereich betragt eU . 4 I. ι m ,0.(M)M inch^·). Damit ergibt steh da \ hal.n.s ^ ein/einen Mesa-Bercichs zum /usammcngcl Nut-und Mesa-Bereich

Nu,-

da \ ha /usammcngcla

Am · Ag

0 (₎₍ι -ι 5

0.(K)(i4

xva

zu etwa 0.3'). Das erwünschte und bevorzugte Verhältnis des Mcsa-Bereichs zum /usammenuefaßten Bereich aus Nut- und Mesa-Bereich 0.35 bis 0.65. Es wurde beispielsweise sich eine fast fünffache Lebensdauer des Überspannungsabieiters erzielen läßt, ssenn eine gemusterte Scheibenelektrode verwendet wird, bei der das Verhältnis eines Mcsa-Bercichs zum Nut- und Mesa-Bereich etwa 0.35 bis 0.(i5 betragt und die Zylinderelektrode eine Hache geglättete Überfläche aufweist. Obgleich das Verhältnis der einzelnen Mesa-Bereiche zum zusammengefaßten Nut- und Mesa-Bereich

Am \

ill / ableiters bet, achtlieh erhöht werden konnte, ssen die Größe der Mesa-Beieiche 24 auf der schcibenlömii Leu Hekiii'de dem Duichmcsser der in dei Stabelektrode ausgebildeten Kratei etssa entsprach. Insbesondere laßt sich aus den Diiiehsdilagsscisuchcn die Erkenntnis gewinnen, daß die Größe de, IaIeI- oder .Mesa-Bereiche so zu bestimmen ist, daß die Verhalt nisse der Breiten der Mesa-Beieiche zu den kiate, ilurehinessern etssa bei o.su i,_ts |,su Ικ-gt. So betiagl beispielsweise die Breite de, Mesa Beieiche für die Scheibenelektrode, wie sie gemäß dei I iliiulung sei wendet wird, vorzugsweise etwa 0.5 bis 1.5 mn) (-Ό bis do mils). Dies entspricht einem Vcihallnis son Mesa-Bieite zum kiateuluiehmesser son etssa 0,50 bis L>n (JO 40 bis <<0 40), da die beobachteten Kraterdurchmessei etssa I mm (40 mils) betrugen. Is sei jedoch betont, daß die Bieite des Mesa Bereichs 24 auch dessen Länge festlegt, da dieser Mesa-Bereich quadratisch ausgebildet ist.

Weiden diese lakloren in Betracht gezogen, so können zunächst die Kratergioßen aul der Oberfläche der Stabeleklrodc bestimmt werden, und dann kann der Beteich der Mesa-Breiten auf Grund der dann crmiltclbaien bevorzugten Mesa-Breite im Verhältnis zum kraterdurclimessei zu 0,50 bis I₁So lestgelegt werden. Schließlich kann der Absland der Nuten und der Mesa-Bereiche im Rahmen des bevorziigten Bereichs von 0.35 bis 0,<>5 lur das Verhältnis des einzelnen Mesa-Bereichs /um zusammengefaßten sa-Beieieh bestimmt werden. Damit läßt

Durchschlagsversuchen empiiisch ilas

Muster der Nuten und Mesa-Bereiche aul der Scheibenelektrode für irgendeinen überspannungsableiter

Tiefe der Nuten 23 in der Scheiben

Am ^! Ag

^un,^U ₈ .

Undaß ein Gleichgewicht /wischen der minimalen I iele, die notwendig ist, um eine ausreichende BeIuIlung /wischen den einander gegenüberstehenden Llekliodenllächen und der zulässigen M;mmalticle eingehalten wird, die noch zulässig ist, um eine ausreichende Festigkeit und bauliche Einheit dieser Scheibenelektrode zu gewährleisten. Daraus ergibt sich, daß zur Zeit die gewünschte Nuttiefe mindestens dreimal größer sein kann als der Spaltabstand /wischen den einander gegenüberstehenden Elektro denflächen, um ausreichende Belüftung zu gewährlei-

die an dem Überspannungsableiter_ Jurchzuhihrc sind. Es wurde be«P«el5Wisc beobachtet daj^ch Krater an der Φ^η*^ηχ*™ ^st*^bJZ™$l"

eine Bestimmung der relativen Größe und des Abstands oder Zwischenraums der Nuten Mesa-Bereiche 24 in der Sehcibcne möglicht, gestattet es nicht die naucn Größe und Anzahl de Elektrodenfläche erwünschten

letztgenannten Gf^^* ™„S^Sldi 50 ^njedoch aus"bau.ichen Gründen n.eht größer seir tersuchungen von Durchscniag:sveni ,„ , _{dic Breite d Nuten}. Beträgt die Nutbreit,

die an dem Überspannungsableiter^ durchzuführen ^.^.^^ ^_{75 mm (3()mils) und} ^ _Spa|(ab

stand zwischen den Elektroden etwa 0,16 mn (6,6 mils), so beträgt die Nuttiefe mindestens 0,5 mn 55 (20 mils), jedoch nicht mehr als etwa 1,0« mn (45 mils).

Dic Bedeutung der Anwendung eines bestimmtei Nutmusters und von Mesa-Bereichen auf den flache

aer jeweilige ivia- Oberflächen der Scheibenelektrode läßt sich durc

r> u für ireendeine Umgebungsbedin- 60 Zündvergleichsversuche ermitteln, bei denen genu

ter-Durchmesser fur ^gnd^ne _Entl|_destr^_{ms des} tete mit nicht-genuleten Scheibenelektroden hinsieht gung als Funktion der siarh-e u enzusam- Hch der Lebensdauer solcher Überspannungsableitt

Elektrodenspaltabstandes und der Elektrodenzus ^ ^ ^^ ^ v_CIg]cich „& _eine Scheiber

mensetzung ausgedruckt weroen Ka . elektrode mit einem Verhältnis (Am/Ami Ag) vo

^«f^'^^^^^SSg Mu 6₅ 1,0, d.h. eine Elektrode ohne Nuten, verwenoet. B₁ Stabelektroden m.t Oberflachen ο B ^ ^ ^ _{Nulcnmuslcr vcrsehcnen} Scheibenelektrod

SffiSÄSr³^n etwa 1 mm (40 mils) beträgt dieses Verhä.tnis 0,8, so daß nur
aufwiesen Weitere Versuche mit scheibenförmigen

trodenpolarität zu sein Jj^ ^

dung unvermeidlich mehrana ^cr P° , _{d 19 war} auf, die bei diesem Be.sp.el ^d'^eJ^tabf ^ , _Kra. Weiterhin wurde enni ^telt^ f

^^ ^^ _Vcrhä,_{lnis (J} ^ _{so daü nur cmc re|aij} bescheidene Verbesserung gegenüber Ahle-itern ohr

9 10

.lerarlige NutL-n in der I-llcktrodc zu erwarten ist. da fläche der Zylindereleklrode ergaben, sollte die .lie NiitLii keine ausreichende Belüftung /.wischen Breite der Mesa-Bereiche auf der Elcktrodenober-.len F.lektrodenfiüchen gewährleisten. Außerdem fläche zu etwa 0,5 bis 1,25 mm (20 bis 50 mils) gesind so gemusterte Elektroden relativ schwierig her- wählt werden, d. h., das Verhältnis der Mesa-Breite zustellen. Bei einem Verhältnis (Ληι/Λιη ι Ag) von 5 /um Kraterdurchmesser sollte etwa 0,50 bis 1,25 bell.65 /eigen sieh bereits merkliche Verbesserungen tragen.

gegenüber nicht genuteten Elektroden, jedoch sind Wird eine ungemusterte, glatte zylindrische Stah-

auch diese Elektroden vergleichsweise schwierig her- elektrode in dem Überspannungsableiter gemäß der

zustellen. Line genutete Scheibenelektrode jedoch, Erfindung in Verbindung mit einer mit Furehcnmu-

bei dei das Verhältnis (Am Am t Ag) einem Wert io ster versehenen Scheibenelektrode verwendet, so sei

Mm i).V) entspricht, ergibt ganz wesentliche Verlies- darauf hingewiesen, daß ein ganz, leichtes Nutmuster

seningcn hinsichtlich der Lebensdauer des Überspan- entsprechend dem Muster auf der Scheibenelektrode

niingsableiters im Vergleich zu ungenuleten Elektro- auf der Zylindcrelcktrodc nach wiederholten Durch-

(Kn. und es ist sehr einfach, diese Nuten in die Kiek- schlagen über den Ühcrschlagsspalt auftritt. Die Vor-

iroilen einzubringen, ohne daß die bauliche Festig- 15 teile, die sieh daher durch eine zuvor schon mit Nu-

keit der Elektrode irgendwie beeinträchtigt wird. ten versehene Zylinderclektrode ergeben, sind also

Wird eine gemusterte Elektrode mit einem Verhältnis relativ gering, da der natürliche Effekt zur Ausbil-

(Am Am Ag) von 0.1 in einem Überspannungs- dung eines Musters nach wiederholten Überschlägen

ableiter verwendet, so wird die Lebensdauer gegen- am Ableiter diese Vorteile von selbst entstehen läßt.

über eiiKi ungcnutelen Vergleichselektrode verkürzt. 20 Tatsächlich entspricht der beobachtbare Kratcr-

Außerdem ist eine Elektrode, bei der das Verhältnis und Lrosionseffekl auf der Stabelcktrode etwa dem

(Am Am Ag) nur 0.1 beträgt, sehr leicht zerbrech- Muster auf der Scheibenelektrode, wobei auf der fla-

lich und praktisch nicht herstellbar. chen, nicht gemusterten Oberfläche der Stabelck-

Somii ergibt sich, daß die relative Größe und Breite trode bei Verwendung in Verbindung mit einer geder Nuten und Mesa-Bereiche, die auf der Ober- 25 musterten Scheibenelektrode sozusagen von selbst Hache der Scheibenelektrode 18 ausgebildet sind, die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung enteinen beträchtlichen Einfluß auf die praktisch nutz- steht. Die Ausbildung von Kratern auf der Stabelekbare Zahl der möglichen Stoßspannungsüberschläge trode entsprechend den Mesa-Bereichen 24 auf der solcher Überspannungsableiter hat. Außerdem ver- Scheibenelektrode ist natürlich verständlich, wenn mindert die Anwendung spezieller Nutmuster die 30 berücksichtigt wird, daß Entladungen nur in den Beaufiretende LUicheneriiption und damit die Zerstö- reichen der Stabelektroden auftreten, die Mesa-Beruiiu der Scheibenelektrode, d. h. die Wahrscheinlich- reichen der Scheibenelektrode entsprechen. Eine hökeit von Leckströmen, die von einer Leitung über here Lebensdauer solcher Überspannungsableiter den Ableiter nach Masse fließen können. läßt sich daher erreichen, wenn eine in der beschrie-

Obuleich es nicht notwendig ist. die ausgesparte 35 benen Weise gemusterte Scheibenelektrode und eine Fläche der zylinderförmigen Stabciektrode 19 eben- nicht gemusterte Stabelcktrode verwendet werden, falls zu ritzen, kann es manchmal wünschenswert Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Ersein. aufderSlabelektu.de und auf der Scheibenelek- findung wird ein Paar auf Abstand stehender Elektrode derartige Nutmuster und Mesa-Bereiche vorzu- trodcn verwendet, von denen die Scheibenelektrode sehen, um die zulässige Nutzungszahl der Span- 40 einen Durchmesser von etwa 8 mm (0,315 inch) und nungsüberschläce weiter zu verbessern. In einigen die Zylinderelcklrodc einen Durchmesser von etwa Fällen jedoch erhöht die Verwendung einer Zylinder- 4.4 mm (0,73 inch) aufweist. Weiterhin ist die Scheielektrode mit derart gemusterter Oberfläche die benelektrode mit einem Rechteckmuster von Nuten Zahl der Ausfälle bei Überspannungsableitern in der und Mesa-Bereichen auf der flachen oberen und un-Weise. daß der betreffende Überspannungsableiter 45 teren Oberfläche verschen und entsprechend der in offen bleibt, d.h. Überspannung nicht durchschaltet. F i g. 4 gezeigten Ausführungsform aufgebaut, wähwas natürlich unerwünscht ist. 1st die Oberfläche der rend die Oberflächen der Zylinderelektrode ungemu-Zylinderelektrode 19 so genutet, daß ein Furchen- stcrt belassen sind. Eine Nutbreite von 0,75 mm muster und Mesa-Bereiche ausgebildet sind, so sollte (0.03 inch) und eine Nuttiefe von 0,5 mm (0,02 inch") das Verhältnis jedes Mesa-Bereichs zum zusammen- 5° sind als rechteckförmiges Muster vorgesehen. Die gefaßten Nut- und Mesa-Bereich etwa 0,55 bis 0,70 Abmessungen der vier rechteckigen Mesa-Bereiche betragen. Aus baulichen und Herstellungsgründen betragen etwa 1,25 χ 1,25 mm (0,05 χ 0,05 inch), sollte die Nuttiefe in der Oberfläche der Zylinder- Durchschlagsversuche mit derartigen Uberspan elektrode den l,5fachen Wert der Nutbreite nicht nungsableiteni ergaben, daß die durchschnittlich! übersehreiten. So sollte beispielsweise bei einer Elek- 55 Lebensdauer etwa bei 190 bis 200 Durchschlägel trode mit einer Nutbreite von 0,15 mm (6 mils) die liegt und damit beträchtlich höher ist als die Zah Tiefe dieser Nuten maximal etwa 0,23 mm (9 mils) von etwa 30 Durchschlagen bei Verwendung voi erreichen. Die Verwendung genuteter Oberflächen Überspannungsableitern mit ungemusterten Scheiben auf der Zylinderelektrode trägt zur Verminderung elektroden. Durchschlagsversuche mit ähnlich auf der Kraterausbildung auf der Elektrodenoberflächc 60 gebauten Überspannungsableitern ergaben, daß de bei. Bei der Festlegung der Größe und des Abstandes zu bevorzugende Bereich für die Nutbreiten in de der Nuten auf der Elektrodenoberfläche ist es er- Scheibenelektrode bei etwa 0,25 bis 0,75 mm (10 b wünscht, daß die Größe der Mesa-Bereiche etwa der 30 mils) liegt und daß die vorzugsweise Nuttiefe, g( Größe der sich auf der Elektrodenfläche ausbilden- messen als die Summe der Nuttiefen auf beide den Krater angenähert ist. Da sich als Ergebnisse 65 Oberflächen der Elektrode 30 °.o der Gesamtdiel von Durchschlagsversuchen bei bestimmten Über- der Elektrode nicht überschreiten sollte. Währer spannungsableitern immer wieder Kratergrößen von der Durchschlagsversuche wurde bei Überspannung etwa 1 mm (40 mils) in Durchmesser auf der Ober- ableitern mit gemusterten Oberflächen sowohl an d

Scheiben- ills an der Zylinderelektmde festgestellt, daß bei Nuttiefen an der Zylindercleklrode von mehr als 0,25 mm (K) mils) ein relativ hoher Prozentsat/. Ausfällen durch Offenbleiben der Übcrspan-

nungsablciterstrccke beobachtet wird, während sich

bei Nuttiefen zwischen 0,15 und 0,23 mm (6. bis 'J mils) Verbesserungen hinsichtlich der Wiederhol barkeit tier Spannungsüberschläge mit einer vermin derten Anzahl an Ausfällen durch Offenbleiben de Übcrspannungsableiterstrecke ergaben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1 2 Elektrodenpaar (18. 19) zusammen mit dem iso- Patenianspriiehe· lierenden Absiandsieil (20) eine Kammer unter Einschluß des Luftspalts (21) bilden und daß die

1. i berspaniumgsableiier mil einem Steck- erste der Elektroden (18) und das isolierende Ab- oder Schraubgehäuse, einem Paar auf Abstand 5 siandsieil (20) so aufeinander angepaßt sine... daß umeinander stehender Kohle-Elektroden, einem wenigstens eine Verhindungsorinuug zwischen isolierenden Abslandsteil zur Trennung der.F.lek- dem'Luftspalt (21) und dem Gehäuse (10) Ireiiroden. das in bezug auf das Elektrodenpaar so bleibt.

angeordnet ist. dal.feinander ueueiuibersteheiule ^l>. i berspamuingsablciier nach Anspruchs.

Flächen der Elektroden aufeinander ausneriehtei d dadurch gekennzeichnet, daß zu den die Verbin-

sind und ein bestimmter Luftspalt zwischen die- duiiiisöfl'nung(en) bildenden Bereichen mmde-

sen Flächen eingehalten ist. und mil Vorrich- stens eine der über dem Abstandsteil (20) vor-

lungselemenien am Gehäuse zur Halterung der handenen Nuten in der ersten Elektrode (18) ge-

Elekirodcn und des isolierenden Ahsiandsieils im hört.

Gehäuse, insbesondere /um Schul/ von Telefon- 15 10. überspannungsableiter nach Anspruchs, anlagen, dadurch gekennzeichnet, daß dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt über wenigstens die eine" der Elektroden (18) auf die in der'ersten Elektrode (18) vorhandenen Nuder anderen F.lekirode (19) gegenüberstehenden ten an räumlich getrennten Stellen mit dem Ge Fläche mit einer Mehrzahl von Nuten (23) \erse- häuse (10) in Verbindung steht,
hen ist. um ein Furehenmusler und TafeltVächen- 20
oder Mesa-Bereiche (24) auszubilden, und daß
das Verhältnis jedes einzelnen Mesa-Bereichs

(24) im Muster zu einem einzelnen, aus Nut- und

Mesa-Bereieh gebildeten Flächenstück etwa 0.35

bis 0.65 beträgt. 25

2. Überspannungsableiter nach Anspruch \:

dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Nuten Die Erfindung bezieht sich auf einen Überspan-

(23) in der einen F.lekirode (18) mindestens niiinisahleiier mit einem Steck- oder Schraubgehäuse,

gleich dem dreifachen Spaltabsland zwischen den einem Paar auf Abstand voneinander stehender

gegenüberstellenden Elekirod nflächen ist. 30 Kohle-Elektroden, einem isolierenden Abstandsteil

3. Überspannungsableiter nach Anspruch 1 zur Trennung der Elektroden, das in bezug aut da^ oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Größe Elektrodenpaar so angeordnet ist. daß einander geder Mesa-Bereiche (24) durch den Durchmesser genüberstehende Flächen der Elektroden aufeinander der Krater bestimmt ist. die in der Fläche der an- ausgerichtet sind und ein bestimmter Luftspalt /wideren Elektrode (19) des Elektrodenpaars ausge- 35 sehen diesen Flächen eingehalt>:n ist. und mit Vorbildet sind oder sich ausbilden, und daß die riclitungselemcnten am Gehäuse zur Halterung der Breite des Mesa-Bereichs (24) zum Kraterdurch- Elektroden und des isolierenden Absiandtcils· im Gemesser etwa 0.50 bis 1.50 beträgt. häuse insbesondere zum Schutz von Telefonanlagen

4. Überspannungsableiter nach den Ansprü- überspannungsableiter der Gattung auf die sich clien 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die -to die Erfindung bezieht, sind beispielsweise in der Fläche der anderen Elektrode (19) ebenfalls mit USA.-Patentsehrift 3 3 14 3 Hi in Einzelheiten beeiner Mehrzahl von Nuten versehen ist. die ein schrieben. Sie weisen ein Steck- oder Schraubenge-Furchenmuster und Tafell'läehen- oder Mesa-Be- häuse. in dem ein Paar auf Abstand voneinanderstereiche bilden, und daß das Verhältnis jedes ein- bender Kohle-Elektroden eingebaut ist und ein isozelneii Mesa-Bereichs im Muster dieser Elektrode 45 lierendes Abstandsteil zur Trennung der Elektroden (19) zu einem einzelnen, aus Nut- und Mesa-Be- auf. das in bezug auf das Elektrodenpaar so angeordreich gebildeten Flächenstück etwa 0.55 bis 0.70 net ist. daß einander gegenüberstehende Flächen der beträgt. Elektroden aufeinander ausgerichtet sind und ein be-

5. Überspannungsableiter nach Anspruch 4. stimmter Luftspalt zwischen diesen Flächen eingehaldadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Nuten 50 ten ist. Weiterhin sind im Gehäuse Vorrichtungselein der Fläche der anderen Elektrode (19) nicht mente zur Halterung der Elektroden und des isoliemehr als das 1.5fache der Nutbreite beträgt. renden Abstandsteils vorgesehen. Solche Überspan-

(\ Überspannungsableiter nach Anspruch4 nungsableiter werden in erster Linie im großen Um- oder 5. dadurch gekennzeichnet, daß die andere fang zum Schutz von Telefonanlagen eingesetzt. Noi-Elektrode (19) eine im ausgesparten Innennium 55 malerweise weisen solche Überspannung^- oder Fundes isolierenden Abstandsteils (20) angeordnete. kenüberschlagableiter eine bestimmte Art von Röhzylinderförmige Kohleelektrode ist. deren Nuten reneigenschafien auf. d. h.. sie arbeiten unter normain der der ersten Elektrode (18) gegenüberstehen- len Spannuiigsbediiigungen als Nichtleiter und als den Fläche eine Tiefe von etwa 0J5 bis 0.25 mm Leiter, sobald Überspannungen oder Hochspannunaufweisen. 60 gen auftreten. Tritt ein hoher Spannungsstoß. etwa

7. überspannungsableiter nach den Ansprü- ein Blitzeinschlag, auf einer Übertragungsleitung auf, chen I bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die er- so ermöglicht ein Funkenüberschlag ein Abfließen ste Elektrode (18) scheibenförmig ausgebildet ist der Stoßströme nach Masse. Nach Abklingen des und die Tiefe der Nuten in der der anderen Elek- Stoßes und Wiedereinpcgeln der normalen Lcitungstrode (19) gegenüberstehenden Fläche etwa 0.25 65 spannung bewirkt der Elektrodenabstand wiederum, bis 0.75 mm beträgt. daß die Leitung gegen Masse isoliert ist. so daß kein

8. Überspannungsableiter nach den Ansprü- Leckstrom durch Ableiter nach Masse fließen kann, clicn I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Als typische Eigenschaften für gut wirkende Fun-