DE3835921A1 - Ueberspannungsableiter mit luftfunkenstrecke - Google Patents
Ueberspannungsableiter mit luftfunkenstreckeInfo
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Description
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Bauelemente
und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung eines Gasentladungs-
Überspannungsableiters anzuwenden, der mit einer elektrisch
parallelgeschalteten Luftfunkenstrecke versehen ist, wobei
diese Luftfunkenstrecke von der spannungsführenden Elektrode
des Ableiters, einer auf Erdpotential liegenden Hilfselektrode
und einer zwischen Elektrode und Hilfselektrode angeordneten,
mit Durchbrüchen versehenen Isolierfolie gebildet wird.
Bei einem bekannten Gasentladungs-Überspannungsableiter mit
parallelgeschalteter Luftfunkenstrecke besteht der Ableiter aus
einem rohrförmigen Keramikisolator und zwei an den Enden des
Keramikisolators angeordneten Elektroden. Zur Bildung einer
Luftfunkenstrecke ist der Ableiter von einem Metallteil in Form
eines Korbes umschlossen, welcher mit der ersten Elektrode des
Ableiters in Kontakt steht und das Potential dieser Elektrode
in die Nähe der zweiten Elektrode führt; auf die zweite
Elektrode ist eine mit Durchbrüchen versehene Isolierscheibe
und auf diese Isolierscheibe eine Metallscheibe aufgelegt, die
mit dem korbartigen Metallteil in Kontakt steht und eine
Hilfselektrode bildet. Diese Hilfselektrode ragt mit Wölbungen
in die Durchbrüche der Isolierscheibe hinein und ist in ihrer
Position mittels einer isolierenden Befestigungsscheibe
fixiert, die mit Preßsitz auf dem Kontaktzylinder der
zweiten Elektrode befestigt ist. Die Zentrierung des Ableiters
innerhalb des korbförmigen Metallteiles erfolgt mittels der
Isolierscheibe, deren Außendurchmesser größer als der
Außendurchmesser des Ableiters und der Hilfselektrode ist
(DE-OS-A1-29 51 467).
Bei einem anderen bekannten Gasentladungs-Überspannungsableiter
mit parallelgeschalteter Luftfunkenstrecke wird die Hilfselek
trode von einem Metallring gebildet, der unter Zwischenschaltung
eines Isolierringes am flanschartigen Boden eines Kontaktteiles
anliegt, das mit der einen Elektrode verbunden ist. Die Hilfs
elektrode ist über ein korbartiges Metallteil mit der anderen
Elektrode des Ableiters elektrisch verbunden. Dabei befindet
sich zwischen der Hilfselektrode und der Gegenelektrode des
Ableiters eine isolierende Scheibe, die den Ableiter innerhalb
der metallischen Hülse zentriert und zugleich die Gegenelek
trode gegenüber diesem korbartigen Metallteil isoliert. Bei
diesem Ableiter ist der Keramikisolator des Ableiters als
zylindrisches Rohr mit gleichbleibender Wandstärke ausgebildet,
wobei Außendurchmesser der Elektroden und Außendurchmesser des
Keramikisolators übereinstimmen.
Bei einem weiterhin bekannten Überspannungsableiter mit
parallelgeschalteter Luftfunkenstrecke wird die Hilfselektrode
von einer metallenen Kappe gebildet, die im Preßsitz auf dem
Keramikisolator aufsitzt. Hierzu ist der Durchmesser des
Keramikisolators größer als der Außendurchmesser der beiden
Elektroden des Ableiters gewählt und der Keramikisolator ist an
seinen Enden angephast, um einen bündigen Übergang zu den
Elektroden zu erzielen (DE-A1-31 18 137).
Ausgehend von einem Gasentladungs-Überspannungsableiter mit den
Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, den konstruktiven Aufbau der
Luftfunkenstrecke zu vereinfachen und damit zugleich den
fertigungstechnischen Aufwand zur Herstellung des Ableiters zu
reduzieren.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen,
daß der Keramikisolator ein zylindrisches Rohr mit gleich
bleibender Wandstärke bildet, daß der Außendurchmesser der
Hilfselektrode größer als der Außendurchmesser der zweiten
Elektrode und größer als der Außendurchmesser des Keramik
isolators ist, daß der Ableiter, die Isolierscheibe und die
Hilfselektrode von einer zylindrischen Metallhülse umschlossen
sind, deren einer Rand die erste Elektrode kontaktiert und
deren anderer Rand die Hilfselektrode erfassend nach innen
umgelegt ist, und daß der Abstand zwischen dem Ableiter und der
Metallhülse im Bereich zwischen dem unteren Rand der Metall
hülse und dem der zweiten Elektrode benachbarten Abschnitt des
Keramikisolators an wenigstens drei am Umfang gleichmäßig
verteilten Stellen kleiner ist als der erforderliche radiale
Sicherheitsabstand zwischen der Metallhülse und der zweiten
Elektrode.
Bei einer derartigen Ausgestaltung des Ableiters erfolgt die
Fixierung der Hilfselektrode mit Hilfe eines den Ableiter
umschließenden Metallhülse, die zugleich den Kontakt
zwischen der ersten Elektrode und der Hilfselektrode herstellt.
Durch eine entsprechende Dimensionierung der Hilfselektrode und
des eigentlichen Ableiters und eine spezielle Zuordnung von
Ableiter und Metallhülse ist weiterhin ohne zusätzliche
Konstruktionselemente die Zentrierung des Ableiters in der
Metallhülse gewährleistet. Dabei ist fertigungstechnisch von
besonderer Bedeutung, daß der Isolator des Ableiters als
zylindrisches Rohr mit gleichbleibender Wandstärke ausgebildet
ist, so daß sich fertigungstechnische Maßnahmen zum Anphasen
eines dickwandigen Isolators oder zum Polieren der Oberfläche
des Ableiters, um diesen auf eine sehr enge Durchmessertoleranz
zu bringen, erübrigen.
Die Zentrierung des Ableiters in der Metallhülse durch Einhaltung
eines bestimmten Abstandes kann in Weiterbildung der Erfindung
dadurch realisiert werden, daß der Außendurchmesser der ersten
Elektrode größer als der Außendurchmesser des Keramikisolators
und auch größer als der Außendurchmesser der zweiten Elektrode
gewählt wird. In diesem Fall erfolgt die Zentrierung des Ab
leiters in der Metallhülse mittels einer konstruktiven Maßnahme
an der ersten Elektrode. Man kann in Weiterbildung der Erfindung
aber auch vorsehen, daß beide Elektroden des Ableiters den
gleichen Außendurchmesser wie der Isolator aufweisen und daß
der erforderliche Mindestabstand zwischen dem Ableiter und der
Metallhülse durch eine Reduzierung des Durchmessers der Metall
hülse an entsprechenden Stellen erreicht wird. Hierzu kann die
Metallhülse im Bereich der ersten Elektrode einen kleineren
Durchmesser aufweisen als im übrigen Bereich. Man kann aber
auch die Metallhülse insbesondere im Bereich zwischen den
beiden Elektroden mit wenigstens drei örtlich begrenzten, am
Umfang gleichmäßig verteilten Verengungen oder mit einer
umlaufenden ringförmigen Einschnürung versehen, so daß der
Ableiter mit seinem Isolator und/oder seiner ersten Elektrode
im Bereich dieser Verengungen bzw. Einschnürung nahezu an der
zylindrischen Metallhülse anliegt. In jedem Fall wird gewähr
leistet, daß zwischen der zweiten Elektrode und der zylindrischen
Metallhülse ein Abstand eingehalten wird, der wesentlich größer
als der Elektrodenabstand der Luftfunkenstrecke ist. Wenn die
Luftfunkenstrecke beispielsweise einen Elektrodenabstand von
0,07 mm aufweist, sollte der Mindestabstand zwischen der zweiten
Elektrode und der Metallhülse etwa 0,2 mm betragen.
Vier Ausführungsbeispiele des neuen Überspannungsableiters sind
in den Fig. 1 bis 4 dargestellt. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Überspannungsableiter, bei dem der Außendurch
messer der ersten Elektrode größer als der Außendurch
messer der zweiten Elektrode ist,
Fig. 2 einen Überspannungsableiter, bei dem die erste und die
zweite Elektrode gleichartig ausgebildet sind und die
Metallhülse im Bereich der ersten Elektrode einen
kleineren Durchmesser aufweist als im übrigen Bereich,
Fig. 3 einen Überspannungsableiter, bei dem die Metallhülse
mit einer ringförmigen Einschnürung versehen ist und
Fig. 4 einen Überspannungsableiter, bei dem die Metallhülse
mit drei punktförmigen Vertiefungen versehen ist.
Der Überspannungsableiter mit parallelgeschalteter Luftfunken
strecke gemäß Fig. 1 enthält als eigentlichen Ableiter einen
Gasentladungs-Überspannungsableiter 1 mit einem Keramikisolator 2,
einer ersten Elektrode 3 und einer zweiten Elektrode 4. Der
Keramikisolator 2 hat die Form eines zylindrischen Rohres mit
gleichbleibender Wandstärke. Auf die zweite Elektrode 4
ist eine Isolierfolie 10, beispielsweise eine Glimmerfolie
aufgelegt, die mit Durchbrüchen 11 versehen ist. Darüber
befindet sich die Metallscheibe 12, die eine Hilfselektrode
betreffend die erste Elektrode 3 und damit eine Gegenelektrode
zur zweiten Elektrode 4 bildet. Ableiter 1, Isolierfolie 10 und
Hilfselektrode 12 sind von einer zylindrischen Metallhülse 13
umschlossen, deren unterer Rand 19 die erste Elektrode 3
kontaktiert und deren oberer Rand 14 nach innen umgelegt ist.
Mittels des umgelegten Randes 14 ist die Hilfselektrode 12 auf
dem Ableiter 1 fixiert. Die Metallhülse kann aus einem Rohr
stück hergestellt oder aus einem Blechstück tiefgezogen sein.
Der Außendurchmesser d 1 der Hilfselektrode 12 entspricht dem
Innendurchmesser der zylindrischen Metallhülse 13 und ist
größer als der Außendurchmesser d 3 der zweiten Elektrode 4
d. h. größer als der Außendurchmesser des Verbindungsflansches
der zweiten Elektrode 4, und damit auch größer als der Außen
durchmesser D des Keramikisolators 2. Dadurch ergibt sich zwischen
der zweiten Elektrode 4 und der zylindrischen Metallhülse 13
bei zentrischer Zuordnung von Ableiter und Metallhülse ein
gewisser Abstand. Zur Zentrierung des Ableiters 1 in der Metall
hülse 13 ist der Außendurchmesser d 2 der ersten Elektrode 3
größer als der Außendurchmesser D des Keramikisolators 2 und
größer als der Außendurchmesser der zweiten Elektrode 4, d. h.
größer als der Außendurchmesser des Verbindungsflansches der
zweiten Elektrode 4, gewählt. Auf diese Weise erfolgt
im Bodenbereich der Metallhülse 13 die Zentrierung des
Ableiters 1 derart, daß der verbleibende Abstand e zwischen
erster Elektrode 3 und Metallhülse 13 kleiner als der er
forderliche Mindestabstand zwischen zweiter Elektrode 4 und
Metallhülse 13 ist. - Der Boden der Metallhülse 13, der zugleich
den unteren Rand 18 bildet, ist im übrigen mit einem Durchbruch 15
versehen, um die erste Elektrode 3 gegebenenfalls direkt
kontaktieren zu können.
Der Überspannungsableiter gemäß Fig. 2 entspricht in seinem
Grundaufbau dem Ableiter gemäß Fig. 1. Abweichend davon sind
die beiden Elektroden 21 und 4 des Ableiters 20 gleichartig
ausgebildet und weisen im Bereich ihres Befestigungsflansches
den gleichen Außendurchmesser auf. Dieser Außendurchmesser ist
kleiner als oder gleich dem Außendurchmesser des Keramikisolators 2,
der ein zylindrisches Rohr mit gleichbleibender Wandstärke
bildet.
Zur Zentrierung des Ableiters 20 in der Metallhülse 16 weist
bei diesem Ausführungsbeispiel die Metallhülse im Boden
bereich 17 einen kleineren Durchmesser als im übrigeren Bereich
auf. Diese Verengung der Metallhülse im Bodenbereich ist so
gewählt, daß der bei zentrischer Zuordnung von Ableiter und
Metallhülse verbleibende Abstand e zwischen dem reduzierten
Durchmesserbereich der Metallhülse und dem Ableiter kleiner ist
als der erforderliche Sicherheitsabstand zwischen dem Befestigungs
flansch der Elektrode 4 und der Metallhülse 16.
Der Überspannungsableiter 22 gemäß Fig. 3 entspricht in seinem
Grundaufbau dem Ableiter gemäß Fig. 2. Abweichend davon ist
zur Zentrierung des mit den beiden Elektroden 24 und 25 ausge
rüsteten Ableiters 22 in der Metallhülse 28 die Metallhülse mit
der ringförmigen Einschnürung 29 versehen. Zwischen dem Ableiter 22
und der Metallhülse verbleibt nur so viel Spiel, daß der Ableiter 22
gerade in die Metallhülse eingesteckt werden kann.
Besonders vorteilhaft ist eine Zentrierung des Ableiters in der
Metallhülse gemäß Fig. 4. Hier sind anstelle der ringförmigen
Einschnürungen 29 gemäß Fig. 3 an drei am Umfang gleichmäßig
verteilten Stellen örtlich begrenzte, beispielsweise punkt
artige Vertiefungen 30 vorgesehen.
Claims (4)
1. Gasentladungs-Überspannungsableiter mit parallelgeschalteter
Luftfunkenstrecke,
bestehend aus einem Ableiter mit einem rohrförmigen Keramikiso
lator und zwei an den Enden des Keramikisolators angeordneten
Elektroden weiterhin aus einer auf die zweite Elektrode
aufgelegten, mit Durchbrüchen versehenen Isolierscheibe, aus
einer auf die Isolierscheibe aufgelegten Hilfselektrode in Form einer
Metallscheibe, die mit der ersten Elektrode in elektrischem
Kontakt steht, und aus einer Einrichtung zum Fixieren der
Hilfselektrode auf dem Ableiter,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß der Keramikisolator (2) ein zylindrisches Rohr mit gleichbleibender Wandstärke bildet,
- - daß der Außendurchmesser (d 1) der Hilfselektrode (12) größer als der Außendurchmesser (d 3) der zweiten Elektrode (4) und größer als der Außendurchmesser (D) des Keramikisolators (2) ist,
- - daß der Ableiter (1), die Isolierscheibe (10) und die Hilfs
elektrode (12) von einer zylindrischen Metallhülse (13) um
schlossen sind, deren einer Rand (18) die erste Elektrode (3)
kontaktiert und deren anderer Rand (14) die Hilfselektrode (12)
erfassend nach innen umgelegt ist,
und daß der Abstand (e) zwischen dem Ableiter (1) und der Metallhülse (13) im Bereich zwischen dem unteren Rand (18) der Metallhülse (13) und dem der zweiten Elektrode (4) benachbarten Abschnitt des Keramikisolators (2) an wenigstens drei am Umfang gleichmäßig verteilten Stellen kleiner ist als der erforderliche radiale Sicherheitsabstand zwischen der Metallhülse (13) und der zweiten Elektrode (4).
2. Gasentladungs-Überspannungsableiter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Außendurchmesser (d 2) der ersten Elektrode (3) größer ist als
der Außendurchmesser (D) des Keramikisolators (2) und auch größer
ist als der Außendurchmesser (d 3) der zweiten Elektrode (4).
3. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Metallhülse (16) im
Bereich (17) der ersten Elektrode (21) einen kleineren Durch
messer aufweist als im übrigen Bereich.
4. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Metallhülse (28) im
Bereich zwischen den beiden Elektroden (24, 25) eine ring
förmige Einschnürung (29) aufweist.
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