DE3835921C2

DE3835921C2 - Überspannungsableiter mit Luftfunkenstrecke

Info

Publication number: DE3835921C2
Application number: DE3835921A
Authority: DE
Inventors: Juergen Boy; Oskar Sippekamp; Gerhard Schwenda
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-10-18
Filing date: 1988-10-18
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2008-10-19
Also published as: DE3835921A1; CA2000766C; US5142434A; CA2000766A1

Description

Technisches Gebiet

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.

Stand der Technik

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 29 51 467 C2).

Bei einem anderen bekannten Gasentladungs-Überspannungsableiter mit parallelgeschalteter Luftfunkenstrecke wird die Hilfselek trode von einem Metallring gebildet, der unter Zwischenschältung 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. (DE 27 40 695 C2).

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 31 18 137 C2).

Die Erfindung

Ausgehend von einem Gasentladungs-Überspannungsableiter mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 (29 41 467 C2) 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 an liegt. 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.

Abbildungen der Zeichnung

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.

Ausführungsbeispiele

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 d1 der Hilfselektrode 12 entspricht dem Innendurchmesser der zylindrischen Metallhülse 13 und ist größer als der Außendurchmesser d3 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 d2 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 dem 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

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 (d1) der Hilfselektrode (12) größer als der Außendurchmesser (d3) 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 (d2) der ersten Elektrode (3) größer ist als der Außendurchmesser (D) des Keramikisolators (2) und auch größer ist als der Außendurchmesser (d3) 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.