DE2126946C2 - Erdungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Erdungsvorrichtung mit einem in die Erde versenkbaren Rohr aus einem Metall großer Leitfähigkeit, das in seinen Endbereichen mit jeweils mindestens einer Öffnung versehen ist und eine ein feuchtigkeitsabsorbierendes in Verbindung mit Wasser einen hochleitfähigen Elektrolyten bildendes Salz von Metallen enthaltende Füllung aufweist.

Aus der GB-PS 3 99 388 ist eine derartige Erdungsvorrichtung zur Verbindung der Erdleitung eines elektrischen Netzes mit der Erde bekannt, bei der eine in das Erdreich einzulassende und mit der Erdleitung verbindbare, am oberen und am unteren Ende Öffnungen aufweisende Hohlstange feuchtigkeitsabsorbierende metallische Salze enthält, die bei Lösung in Wasser einen hoch leitfähigen Elektrolyten bilden. Der geringe Übergangswiderstand ist jedoch davon abhängig, daß das umgebende Erdreich eine ausreichende Feuchtigkeit aufweist.

Aus der US-PS 19 76 919 ist eine Erdungsvorrichtung mit einem in die Erde versenkbaren Rohr aus einem Werkstoff großer elektrischer Leitfähigkeit bekannt, bei dem im unteren, in die Erde einzulassenden Bereich seitliche Öffnungen vorgesehen sind. In dieses Rohr wird nach dem Einbringen in das Erdreich von oben her eine kohlenhaltige Paste unter Druck derart eingefüllt, daß Paste durch die Öffnungen seitlich in das Erdreich austritt und nach dem Erhärten von dem Rohr im Erdreich abstehende, zusätzliche Erdungskörper bildet. Hierbei ist der Erdungswiderstand in erheblichem Maße von der Feuchtigkeit des umgebenden Erdreiches abhängig.

Aus dem DE-GM 17 91 252 ist eine ErdungsvorrichtUDg für elektrische Weidezäune bekannt, bei der eine in das Erdreich einzulassende und mit der Erdleitung verbindbare, im unteren Endbereich seitliche Öffnungen aufweisende Hohlstange ein aufsaugfähiges Material,

z. B. Schaumgummi, enthält. Auch hierbei ist von Nachteil, daß der Erdungswiderstand stark von der Feuchtigkeit des umgebenden Erdreiches abhängig ist Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Erdungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren geringer Widerstand über lange Zeit unabhängig von der Bodenfeuchtigkeit erhalten bleibt Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß das teilweise in die Erde versenkte Rohr mit seinem oberen Endbereich aus der Erdoberfläche herausragt

und daß die Füllung durch die Öffnungen des oberen Endbereichs in Verbindung mit der Außenluft steht

Durch die Öffnungen des oberen Endbereichs kann atmosphärische Luft in das Rohr eintreten bzw. austreter Die Füllung in dem Rohr nimmt dabei Luftfeuchtigkeit auf, die gespeichert wird. Der dadurch gebildete hochleitfähige Elektrolyt tritt in dem in die Erde versenkten Bereich des Rohres in vertikaler und in horizontaler Richtung in das Erdreich ein und bildet einen ausgedehnten leitfähigen Bereich mit niedrigem Widerjtand. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Erdungsvorrichtung besteht darin, daß der hochleitfähige Elektrolyt während eines langen Zeitraumes gebildet wird, so daß die Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung jahrelang unvermindert anhält, da die in dem Rohr enthaltene Füllung durch die aus der Umgebungsluft stammende Feuchtigkeitszufuhr stets feucht gehalten wird.

Mit der in Patentanspruch 2 enthaltenen Maßnahme kann verhindert werden, daß der Rohrinhalt in trockenem Zustand aus den Öffnungen austritt.

Während bei den bekannten Erdungsvorrichtungen Klemmenschrauben zur Anbringung einer Erdleitung am Rohr angeordnet sind, ist die Maßnahme gemäß Patentanspruch 3 demgegenüber zweckmäßiger, da beispielsweise bei dem Transport des Rohres die Klemmschraube nicht hinderlich ist.

Die Maßnahmen gemäß den Patentansprüchen 4 bis 6 ermöglichen eine Anpassung der Füllung des Rohres an unterschiedliche Bodenverhältnisse.

In der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Erdungsvorrichtung beschrieben, wie es in der Figur dargestellt ist.

In dem abgeflachten oberen Ende eines Metallteils 2, vorzugsweise eines Kupferrohres von relativ kleinem Durchmesser, ist eine Öffnung vorgesehen, durch die eine Klemmenschraube 1 geführt ist. Die Klemmenschraube 1 dient zur Anbringung einer (nicht dargestellten) Erdleitung einer elektrischen Anordnung. Das untere Ende des Metallteils 2 ist mit einem Gewinde versehen und in das schmale Ende einer glockenförmigen Kappe 3 eingeschraubt. Das mit einem Innengewinde versehene große Ende der Kappe 3 ist auf das obere Ende eines Rohres 4 aus Metall aufgeschraubt, welches den Hauptteil der Erdungsvorrichtung bildet. Das Rohr 4 besteht vorzugsweise aus Kupfer und ist bei einem Außendurchmesser von ca. 5 cm etwa 240 cm lang. Das untere Ende des Rohres 4 ist durch eine Kappe 5 abgeschlossen. Die in der Nähe der Kappe 3 und der

Kappe 5 befindlichen Endbereiche des Rohres 4 sind mit öffnungen 6 versehen.

Das Rohr 4 enthält an seinen Enden Pfropfen 7 aus Glasgewebe oder Glaswolle, die verhindern, daß der Rohrinhalt in trockenem Zustand aus dei, Öffnungen 6 austritt Das Rohr ist mit einer ein reuchtigkeitsabsorbierendes Salz von Metallen enthaltenden Füllung 8 versehen. Es handelt sich beispielsweise um Calziumchlorid, Magnesiumchlorid, Natriumhydroxyd, Chlornatrium, Kupfersulfat oder andere Salze, die entweder allein oder gemeinsam die Feuchtigkeit aus der atmosphärischen Luft anziehen, und die bei Lösung einen Elektrolyten bilden. Diese elektrolytische Lösung tritt dann aus den Öffnungen 6 am unteren Rohrende aus und breitet sich infolge Kapillarwirkung solange aus, bis sie über einen beträchtlichen Bereich in allen Richtungen im Boden verteilt ist. Dadurch wird im Boden ein elektrisch leitfähiger Strompfad mit niedrigsm Widerstandswert gebildet. Wenn die Abmessungen der Erdungsvorrichtungen groß gewählt werden und dadurch die Erdungsvorrichtung tief in den Boden eindringt, wird durch diese Anordnung die Stromdichte pro Flächeneinheit reduziert, wodurch ein Überhitzen der Erdungsvorrichtung während zeitweiliger Überbelastungen, beispielsweise während eines Kurzschlusses, ausgeschlossen oder auf ein Minimum reduziert wird.

Die Auswahl des in das Rohr 4 einzufüllenden Salzes wird durch die Eigenschaften des Bodens, in den das Rohr eingelassen werden soll, bestimmt. Bei feuchtem Boden kann beispielsweise Kupfersulfat mit einer Korngröße von ca. 3,8 cm verwendet werden. Dies deshalb, weil dieser Stoff sich langsam auflöst und weil dieser Stoff wasseraufnehmend ist und bei Aufnahme von Feuchtigkeit nicht zerfließt. Die letztgenannte Eigenschaft ist bei feuchtem Boden nicht erforderlich. Bei trockenem Boden in einer wasserarmen Gegend kann Natriumhydroxyd oder Calziumchlorid verwendet werden, und zwar allein oder in Mischung mit Natriumchlorid in Form eines groben Salzes. Die Eigenschaften des Natriumchlorids oder Natriumhydroxyds, bei Absorption von Feuchtigkeit zu zerfließen, hat zur Folge, daß aus der in dem Rohr enthaltenen atmosphärischen Luft Luftfeuchtigkeit aufgenommen wird, was eine teilweise Lösung dieser Substanzen oder des damit gemischten Natriumchlorids zur Folge hat Dadurch wird ein flüssiger Elektrolyt gebildet, der in dem Boden austritt und sich dort verteilt. Mit Mischungen aus Calziumsulfat und Calziumchlorid oder Calziumchlorid und Natriumchlorid in verschiedenen Mischungsverhältnissen sind gute Ergebnisse erzielt worden.

Zur Einbringung der Erdungsvorrichtung in ein Grundstück wird ein Loch an der gewählten Stelle mit einer Tiefe von etwa 2,30 m ausgegraben, wozu ein Erdbohrer verwendet werden kann. Das Rohr 4 wird dann in das Loch eingelassen und steht dann etwa 10 bis 12 cm über die Erdoberfläcne aus dem Loch heraus, sofern das Loch die vorschriftsmäßige Tiefe hat. Wesentlich ist dabei lediglich, daß die Öffnungen am oberen Ende des Rohres frei liegen. Bevor das Loch wieder aufgefüllt wird ist es zweckmäßig, etwas Feuchtw an das untere Ende zu bringen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß Wasser in das Loch rund um das Rohr geschüttet wird. Nach dem Auffallen des Loches wird die Erdleitung mit der Klemmenschraube 1 verbunden, und die Erdungsvorrichtung ist funktionsfertig·

Die in dem Rohr enthaltene Füllung 8 wird fast augenblicklich beginnen, Luftfeuchtigkeit aus der in dem Rohr enthaltenen atmosphärischen Luft zu absorbieren. Diese Feuchtigkeitsabsorption findet ständig statt Tag und Nacht und zwar sowohl während geringer relativer Luftfeuchtigkeit als auch während hoher relativer Luftfeuchtigkeit Die größte Feuchtigkeitsabsorption findet natürlich dann statt wenn die relative Luftfeuchtigkeit hoch ist Dies ist oft in der Kühle der Nacht oder während eines Regens oder nach einem Regen der Fall. Die atmosphärische Luft innerhalb des Rohres wird durch die öffnungen 6 am oberen Rohrende ständig »ein- bzw. ausgeatmet«. Auf diese Weise wird ständig Feuchtigkeit nachgeliefert, so daß der innerhalb des Rohres befindliche und in dem das Rohr umgebenden Boden verteilte Elektrolyt niemals austrocknet

Die beschriebene Erdungsvorrichtung ist bereits über einen 2'eitraum von 5 V₂ Jahren erprobt worden. Dabei blieb der Erdungswiderstand über die gesamte Zeitdauer unverändert bei 4,5 Ohm. Nach den geltenden Bestimmungen in den USA (National Electrical Code) wird ein Widerstand (Impedanz) bei der Installation von maximal 25 0hm gefordert Es kommt jedoch nicht selten vor, daß die Widerstandswerte bekannter Erdungsvorrichtungen im Laufe der Jahre auf mehrere hundert Ohm ansteigen. Dies kann entweder daran liegen, daß der Boden austrocknet, oder daß die Erdungsvorrichtung korrodiert Eine Erdungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist nach etwa 6 bis 8 Monaten ausgegraben worden. Dabei waren keine Anzeichen von Korrosion erkennbar. Auch war nach der Inbetriebnahme kein weiterer Verlust der Füllung ersichtlich, obwohl der Inhalt des Rohres und auch der umgebende Boden feucht waren. Es kann angenommen werden, daß im Laufe der Zeit an den Innen- und den Außenflächen des Rohres einige Korrosionserscheinungen auftreten. Infolge der in dem Rohr enthaltenen Füllung weisen jedoch auch diese Korrosionsstoffe einen relativ niedrigen Widerstand auf. Ein relativ kleines Problem ist die galvanische Korrosion, da es sich bei dem elektrischen Strom in der Regel um Wechselstrom handelt Dies bedeutet, daß das Rohr alternativ mit positiver und negativer Elektrizität aufgeladen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Erdungsvorrichtung mit einem in die Erde versenkbaren Rohr aus einem Metall großer Leitfähigkeit, das in seinen Endbereichen mit jeweils mindestens einer Öffnung versehen ist und eine feuchtigkeitsabsorbierende, in Verbindung mit Wasser einen hochleitfähigen Elektrolyten bildendes Salz von Metallen enthaltende Füllung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das teilweise in die Erde versenkte Rohr (4) mit seinem oberen Endbereich aus der Erdoberfläche herausragt und daß die Füllung (8) durch die Öffnungen (6) des oberen Endbereichs in Verbindung mit der Außenluft steht

2. Erdungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (4) an den Enden mit Kappen (3, 5) versehen ist und im Innerem seiner perforierten Endbereiche nahe den Kappen (3, 5) Pfropfen (7) aus porösem Werkstoff vorgesehen sind.

3. Erdungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am oberen Endbereich vorgesehene Kappe (3) eine Klemmenschraube (1) zur Anbringung einer Erdleitung aufweist.

4. Erdungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Salz aus einem oder mehreren Salzen aus der Gruppe der Kupfersulfate, Calziumchloride, Magnesiumchloride, Natriumchloride und Natriumhydroxyde besteht.

5. Erdungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Salz Kupfersulfat enthält.

6. Erdungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Salz eine Mischung aus Calziumchlorid und Kupfersulfat enthält.