DE4402615C2

DE4402615C2 - Überspannungsschutzelement

Info

Publication number: DE4402615C2
Application number: DE4402615A
Authority: DE
Inventors: Klaus Prof Dr Ing Scheibe; Eberhard Dipl Ing Lehmann; Gerhard Oertel; Holger Dr Ing Altmaier
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 1993-05-31
Filing date: 1994-01-28
Publication date: 1996-04-11
Anticipated expiration: 2014-01-29
Also published as: DE4402615C3; DE4402615A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzelement zur Ableitung von transien ten Überspannungen, mit zwei Elektroden, einer zwischen den Elektroden wirksamen Luft-Durchschlag-Funkenstrecke und einem die Elektroden aufnehmenden Gehäuse, wobei jede Elektrode einen Anschlußschenkel und ein unter einem spitzen Winkel zu dem Anschlußschenkel verlaufendes Funkenhorn aufweist und die Funkenhörner der beiden - mit Abstand zueinander angeordneten - Elektroden zusammen die Luft- Durchschlag-Funkenstrecke bilden.

Elektrische, insbesondere aber elektronische Meß-, Steuer-, Regel- und Schaltkreise, vor allem auch Fernmeldeeinrichtungen und -anlagen, sind empfindlich gegen tran siente Überspannungen, wie sie insbesondere durch atmosphärische Entladungen, aber auch durch Kurzschlüsse und Schalthandlungen in Energieversorgungsnetzen auftreten können. Diese Empfindlichkeit hat in dem Maße zugenommen, in dem elek tronische Bauelemente, insbesondere Transistoren und Thyristoren, verwendet wer den; vor allem sind zunehmend eingesetzte integrierte Schaltkreise in starkem Maße durch transiente Überspannungen gefährdet.

Neben dem Überspannungsschutzelement, von dem die Erfindung ausgeht (vgl. die DE 37 16 997 C2), also einem solchen mit einer Luft-Durchschlag-Funkenstrecke, gibt es Überspannungsschutzelemente mit einer Luft-Überschlag-Funkenstrecke, bei denen also beim Ansprechen eine Gleitentladung auftritt (vgl. die DE 27 18 188 A1, die DE 29 34 236 A1 und die DE 31 01 354 A1).

Überspannungsschutzelemente der Art, von der die Erfindung ausgeht, also solche mit einer Luft-Durchschlag-Funkenstrecke, haben gegenüber Überspannungs schutzelementen mit einer Luft-Überschlag-Funkenstrecke den Vorteil einer höheren Stoßstromtragfähigkeit, jedoch den Nachteil einer höheren - und auch nicht sonder lich konstanten - Ansprechspannung.

Es sind nun bereits verschiedene Überspannungsschutzelemente mit einer Luft- Durchschlag-Funkenstrecke entwickelt worden, die in bezug auf die Ansprechspan nung verbessert worden sind (vgl. die DE 41 41 681 A1, die DE 41 41 682 A1 und die DE 42 44 051 A1).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Überspannungsschutzelement, von dem die Erfindung ausgeht, insgesamt in seinem Überspannungsschutzverhalten zu verbessern, insbesondere auch in bezug auf die Ansprechspannung, das Blitzstoß strom- und Netzfolgestrom-Tragfähigkeitsverhalten und das Netzfolgestrom-Lösch verhalten.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist dadurch gelöst, daß die Funkenhörner der Elektroden in ihren an die Anschlußschenkel angrenzenden Bereichen mit einer Bohrung versehen sind.

Diese Bohrungen sorgen dafür, daß im Augenblick des Ansprechens des Überspannungsschutzelementes ein verbessertes Zünd- und Lichtbogenlaufverhalten eingeleitet wird, insbesondere der Lichtbogen neben den Bohrungen durch eine thermisch-atmosphärische Beblasung "in Fahrt ge setzt wird".

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspan nungsschutzelementes ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den sich gegen überstehenden Enden der Anschlußschenkel der beiden Elektroden eine - eine Gleit entladung auslösende - Zündhilfe vorgesehen ist, was für sich bekannt ist (vgl. die DE-PS 2 90 113, die DE 41 41 681 A1, die DE 41 41 682 A1 und die DE 42 44 051 A1). Bei diesem Überspannungsschutzelement ist gleichsam in den engsten Teil der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke, also dort, wo ein Ansprechen stattfindet, eine Hilfs- Luft-Überschlag-Funkenstrecke integriert. Die integrierte Hilfs-Luft-Überschlag-Fun kenstrecke hat eine relativ konstante und vor allem geringere Ansprechspannung als die dem eigentlichen Überspannungsschutz dienende Luft-Durchschlag-Funken strecke. Einmal angesprochen, bei einer relativ konstanten niedrigen Ansprechspan nung, führt die gezündete Hilfs-Luft-Überschlag-Funkenstrecke zu einem "schlagar tigen" Zünden der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke mit relativ hoher Stromtragfä higkeit, also hoher Blitzstoßstrom und Netzfolgestromtragfähigkeit. Bei dieser Aus führungsform eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelementes sind also die Vorteile einer Luft-Durchschlag-Funkenstrecke und einer Luft-Überschlag-Funken strecke verwirklicht und deren Nachteile eliminiert.

Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Über spannungsschutzelementes ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse zumindest teilweise aus einem Kunststoff besteht, der bei einer Verbrennung keinen Kohlenstoff abgibt, oder zumindest teilweise mit einem solchen Kunststoff ausgekleidet ist. Nor malerweise ist der Einbau von eine Luft-Durchschlag-Funkenstrecke bildenden Elek troden mit Funkenhörnern in ein relativ kleines, aus Kunststoff, der bei einer Erhit zung bzw. einer Verbrennung Kohlenstoff abgibt, bestehendes Gehäuse problema tisch. Insbesondere kommt es aufgrund des nach dem Ansprechen entstehenden sehr heißen Lichtbogens zu einer Verbrennung des Kunststoffes und damit zu einer enor men Abgabe von Kohlenstoff. Das führt dazu, daß die Elektroden verschmutzen und keine Isolationsfestigkeit mehr vorhanden ist. Darüber hinaus beeinträchtigt auch der enorme Kohlenstoffanteil im Gasgemisch das Löschverhalten der Elektroden. Die zu vor beschriebenen Nachteile treten dann natürlich nicht auf, wenn das Gehäuse zu mindest teilweise aus einem Kunststoff besteht, der bei einer Erhitzung bzw. einer Verbrennung keinen Kohlenstoff abgibt, oder wenn das Gehäuse zumindest teilweise mit einem solchen Kunststoff ausgekleidet ist.

Eine wiederum besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelementes ist dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwandun gen des Gehäuses relativ nahe an die Funkenhörner der Elektroden herangezogen sind. Durch diese Lehre tritt eine außerordentlich gute atmosphärische Beblasung des Lichtbogens ein. Er läuft sehr schnell an die Spitzen der Funkenhörner, frißt sich also nicht im Zündbereich fest.

Schließlich ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelementes dadurch gekennzeichnet, daß der den Funken hörnern der Elektroden benachbarte Gehäusedeckel aus elektrisch leitendem Mate rial, vorzugsweise aus Kupferwolfram besteht, wobei dann in aller Regel der Abstand zwischen den dem Gehäusedeckei benachbarten Enden der Funkenhörner der Elek troden und dem Gehäusedeckel so gewählt ist, daß zwischen den dem Gehäusedeckel benachbarten Enden der Funkenhörner und dem Gehäusedeckel Lichtbögen ent stehen können. Bei diesem Überspannungsschutzelement wandert der Lichtbogen zunächst aus dem Zündbereich an die Spitzen der Funkenhörner. Dann bilden sich zwischen den Spitzen der Funkenhörner und dem aus elektrisch leitendem Material bestehenden Gehäusedeckel zwei Lichtbögen. Die sich dabei aufbauende Leiter schleife sorgt dafür, daß die beiden Lichtbögen hinter die Funkenhörner getrieben werden. Das hat zur Folge, daß sich zwei Lichtbögen ausbilden, die insgesamt für eine enorm hohe Bogenbrennspannung beim Netzfolgestrom sorgen. Das wiederum führt dazu, daß das Löschverhalten für den Netzfolgestrom sich wesentlich verändert hat, nämlich eine quasi-kurzschlußfeste Entladungsstrecke entstanden ist. Da die bei den Lichtbögen sich hinter den Funkenhörnern befinden, ist dadurch auch der emp findliche Zündbereich zwischen den Funkenhörnern außerordentlich gut geschützt.

Im einzelnen gibt es nun verschiedene Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Über spannungsschutzelement auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, anderer seits auf ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel, das in Verbindung mit einer Zeichnung erläutert wird. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht einer bevorzugten ersten Ausführungsform einer Elektrode eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer bevorzugten zweiten Ausführungsform einer Elektrode eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements,

Fig. 3 eine Seitenansicht von zwei zusammenwirkenden Elektroden nach Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Elektroden nach Fig. 3 längs der Linie IV-IV,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine nur schematisch dargestellte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzele ments,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch das Überspannungsschutzelement nach Fig. 5,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine detailliert dargestellte bevorzugte Aus führungsform eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements,

Fig. 8 eine Draufsicht auf das Überspannungsschutzelement nach Fig. 7, teil weise geschnitten,

Fig. 9 einen Schnitt durch das Überspannungsschutzelement nach Fig. 7 (längs der Linie IX-IX in Fig. 8) und

Fig. 10 einen Schnitt durch das Überspannungsschutzelement nach Fig. 7 (längs der Linie X-X in Fig. 8).

Das erfindungsgemäße, in den Figuren - teilweise, Fig. 1 bis 4, bzw. insgesamt, Fig. 5 und 6 sowie 7 bis 10 - dargestellte Überspannungsschutzelement 1 dient zur Ablei tung von transienten Überspannungen und zur Begrenzung von Stoßströmen und besteht in seinem wesentlichen Aufbau aus zwei Elektroden 2, einer zwischen den Elektroden 2 wirksamen Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3 und einem die Elektro den 2 aufnehmenden Gehäuse 4. Jede Elektrode 2 weist einen Anschlußschenkel 5 und ein unter einem spitzen Winkel zu dem Anschlußschenkel 5 verlaufendes Fun kenhorn 6 auf. Wie die Fig. 1 bis 3 und 6 zeigen, bezieht sich der spitze Winkel zwi schen dem Anschlußschenkel 5 und dem Funkenhorn 6 auf die Funktionsfläche des Funkenhorns 6. Die Funkenhörner 6 der beiden mit Abstand zueinander angeordne ten - Elektroden 2 bilden zusammen die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3. Da durch, daß die Funkenhörner 6 der Elektroden 2 in der zuvor erläuterten Weise unter einem spitzen Winkel zu den Anschlußschenkeln 5 verlaufen, ist die Luft-Durch schlag-Funkenstrecke 3 spitzwinklig ausgeführt; der Winkel zwischen den einander zugewandten Funkenhörnern 6 der Elektroden 2 beträgt vorzugsweise etwa 30°.

Wie insbesondere die Fig. 1, 2 und 4 zeigen, sind die Funkenhörner 6 der Elektroden 2 in ihren an die Anschlußschenkel 5 angrenzenden Bereichen mit einer parallel zu den Anschlußschenkeln 5 verlaufenden Bohrung 7 versehen, die im Ausführungsbei spiel mittig in den Funkenhörnern 6 der Elektroden 2 verwirklicht sind (vgl. insbe sondere die Fig. 4 und 5).

Bei der in Fig. 1 dargestellten Elektrode 2 eines erfindungsgemäßen Überspannungs schutzelementes 1 ist das Funkenhorn 6 mit einer einzigen Bohrung 7 versehen. Demgegenüber zeigt die Fig. 2 eine Elektrode 2, bei der das Funkenhorn 6 zwei übereinander vorgesehene Bohrungen 7 aufweist; im Vergleich mit der Elektrode 2 nach Fig. 1 ist bei der Elektrode 2 nach Fig. 2 unterhalb der Bohrung 7, mit der die Elektrode 2 nach Fig. 1 versehen ist, eine weitere Bohrung 7 realisiert.

Die in den Funkenhörnern 6 der Elektroden 2 des erfindungsgemäßen Überspan nungsschutzelements 1 vorgesehenen Bohrungen 7 sorgen dafür, daß im Augenblick des Ansprechens des Überspannungsschutzelements 1, also des Zündens, der ent standene Lichtbogen neben den Bohrungen 7 durch eine thermische und/oder elek trische und/oder magnetische Druck- und/oder Kraftwirkung "in Fahrt gesetzt wird", also von seiner Entstehungsstelle wegwandert.

Im übrigen kann den Figuren entnommen werden, daß im dargestellten Ausführungs beispiel die Funkenhörner 6 der Elektroden 2 an beiden Seiten jeweils mit einer Fase 8 versehen sind, an ihren einander zugewandten Seiten konvex ausgebildet sind und an ihren voneinander abgewandten Seiten mit quer zur Längserstreckung der Fun kenhörner 6 verlaufenden Schlitzen 9 versehen sind; statt der gezeigten quer verlau fenden Schlitze 9 sind auch längs verlaufende möglich. Die Anfasung der Funken hörner 6 der Elektroden 2 verhindert, daß es zu Materialabträgen an den Kanten der Funkenhörner 6 kommt. Die vorzugsweise realisierte Maßnahme, die Funkenhörner 6 der Elektroden 2 an ihren einander zugewandten Seiten konvex auszubilden, führt dazu, daß der nach einem Ansprechen des erfindungsgemäßen Überspannungs schutzelements entstehende Lichtbogen vorzugsweise mittig im Bereich der Fun kenhörner 6 entsteht und mittig zu den Enden bzw. Spitzen der Funkenhörner 6 läuft. Mit den Schlitzen 9, mit denen die Funkenhörner 6 der Elektroden 2 an ihren voneinander abgewandten Seiten versehen sind, wird schließlich erreicht, daß der Strom bis zum Fußbogen des Lichtbogens exakt die Kontur der V-förmigen Luft- Durchschlag-Funkenstrecke 3 nachvollziehen muß. Dadurch ergibt sich auf der ge genüberliegenden Elektrode 2 eine magnetische Beblasung des Lichtbogens in sei nem Fußpunkt. Die Schlitze 9 haben im übrigen den Vorteil, daß das verbliebene Ma terial als besonders wirksamer Kühlkörper funktioniert; es findet also gleichzeitig eine Belüftung der Funkenhörner 6 der Elektroden 2 von hinten statt.

Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements 1 ist zwischen den sich gegenüberstehenden Enden der Anschlußschenkel 5 der beiden Elektroden 2 eine - eine Gleitentladung auslö sende Zündhilfe 10 vorgesehen, die vorzugsweise aus einem Isolierstoff besteht, der bei einer Zustandsänderung, beispielsweise einer Erhitzung, keinen Kohlenstoff in funktionsbeeinträchtigendem Maße abgibt, und geringfügig, vorzugsweise 0,1 mm oder mehr, in die von den Funkenhörnern 6 der Elektroden 2 gebildete Luft-Durch schlag-Funkenstrecke 3 hineinragt, tatsächlich ragt die Zündhilfe 10 bis in die Mitte der Bohrungen 7 in die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3 hinein. Im übrigen ist die Zündhilfe 10, wie dies die Fig. 4 und 5 zeigen, an ihrer der Luft-Durchschlag-Funken strecke 3 zugewandten Seite V-förmig ausgebildet und mit einem bis in die Luft- Durchschlag-Funkenstrecke 3 reichenden schmalen Schlitz 11 versehen. Der Schlitz 11 in der Zündhilfe 10 beeinflußt positiv die Ansprechspannung.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Überspan nungsschutzelements 1 ist durch die zuvor beschriebenen Maßnahmen gleichsam in den engsten Teil der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3, also dort, wo ein Anspre chen bzw. Zünden stattfindet, eine Hilfs-Luft-Überschlag-Funkenstrecke integriert. Diese integrierte Hilfs-Luft-Überschlag-Funkenstrecke hat eine relativ konstante und vor allem geringere Ansprechspannung als die dem eigentlichen Überspannungs schutz dienende Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3. Einmal angesprochen, bei einer relativ konstanten niedrigen Ansprechspannung, führt die gezündete Hilfs-Luft- Überschlag-Funkenstrecke zu einem "schlagartigen" Zünden der Luft-Durchschlag- Funkenstrecke 3 mit relativ hoher Stromtragfähigkeit.

Auch in bezug auf das Gehäuse 4 sind besondere Maßnahmen verwirklicht. Es gilt nämlich, was nicht dargestellt ist, daß das Gehäuse 4 teilweise aus einem Kunststoff besteht, der bei einer Erhitzung bzw. einer Verbrennung keinen Kohlenstoff abgibt oder teilweise mit einem solchen Kunststoff ausgekleidet ist. Die weiter vorne be schriebenen Probleme, die dann auftreten, wenn das Gehäuse aus Kunststoff besteht, der bei einer Erhitzung bzw. einer Verbrennung Kohlenstoff abgibt, sind also elimi niert.

Im übrigen zeigen die Fig. 5 und 6 sowie 7 bis 10, daß bei dem dargestellten Ausfüh rungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements 1 die Seiten wandungen 12 des Gehäuses 4 bis an die Funkenhörner 6 der Elektroden 2 herange zogen sind. Dadurch tritt ein außerordentlich gutes Laufverhalten des Lichtbogens ein; er läuft sehr schnell an die Spitzen der Funkenhörner.

Für das in den Fig. 5 und 6 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelementes 1 gilt weiter, daß der den Funkenhörnern 6 der Elektroden 2 benachbarte Gehäusedeckel 13 aus elektrisch leitendem Material, vor zugsweise aus abbrandfestem Material, insbesondere aus Kupferwolfram besteht. Dabei ist dann der Abstand zwischen den dem Gehäusedeckel 13 benachbarten En den der Funkenhörner 6 der Elektroden 2 und dem Gehäusedeckel 13 so gewählt, daß zwischen den dem Gehäusedeckel 13 benachbarten Enden der Funkenhörner 6 und dem Gehäusedeckel 13 Lichtbögen entstehen können. Durch die weiter oben beschriebenen Maßnahmen wandert der nach dem Ansprechen des erfindungsge mäßen Überspannungsschutzelements 1 entstandene Lichtbogen zunächst aus dem Zündbereich an die Spitzen der Funkenhörner 6. Dann bilden sich zwischen den Spitzen der Funkenhörner 6 und dem aus elektrisch leitendem Material bestehenden Gehäusedeckel 13 zwei Lichtbögen. Die sich dabei aufbauende Leiterschleife sorgt nun dafür, daß die beiden Lichtbögen hinter die Funkenhörner 6 getrieben werden. Insgesamt hat das zur Folge, daß sich zwei Lichtbögen ausbilden, die insgesamt für eine enorm hohe Bogenbrennspannung beim Netzfolgestrom sorgen, so daß sich das Löschverhalten für den Netzfolgestrom wesentlich verändert hat, nämlich eine quasi- kurzschlußfeste Entladungsanordnung entstanden ist.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß bei dem Ausführungsbeispiel eines erfindungs gemäßen Überspannungsschutzelements 1, zu dem eine Elektrode nach Fig. 2 gehört, also eine solche, bei der jedes Funkenhorn 6 zwei übereinander vorgesehene Boh rungen 7 aufweist, die zweite, untere Bohrung 7 dann wirksam wird, wenn die Zündhilfe 10 zwischen den Anschlußschenkeln 5 der Elektroden 2 heruntergebrannt ist. Die zweite Bohrung 7 dient also quasi als Sicherheit dafür, daß das erfindungsge mäße Überspannungsschutzelement 1 auch in einem solchen Fall funktioniert.

Während in den Fig. 5 und 6 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsge mäßen Überspannungsschutzelements 1 nur schematisch dargestellt ist, zeigen die Fig. 7 bis 10 im konstruktiven Detail eine solche bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements 1. Dabei sei zunächst darauf hin gewiesen, daß in den Fig. 1 bis 6 die Elektroden 2 so dargestellt sind, daß sich die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3 von unten nach oben öffnet. Demgegenüber sind bei der auch hinsichtlich des konstruktiven Details in den Fig. 7 bis 10 dargestellten Ausführungsform die Elektroden 2 so angeordnet, daß sich die Luft-Durchschlag- Funkenstrecke 3 von oben nach unten öffnet. Im übrigen sind bei der im konstrukti ven Detail in den Fig. 7 bis 10 dargestellten Ausführungsform eines erfindungsge mäßen Überspannungsschutzelements 1 die funktionswesentlichen Elemente, also die Elektroden 2 mit den Funkenhörnern 6 und die Zündhilfe 10 im wesentlichen so aus geführt, wie dies zuvor in Verbindung mit den Fig. 1 bis 6 im einzelnen beschrieben worden ist, so daß sich diesbezügliche Ausführungen in Verbindung mit den Fig. 7 bis 10 erübrigen. Die Fig. 7 bis 10 zeigen also vor allem konstruktive Details in bezug auf das Gehäuse 4.

Wie die Fig. 7 und 10 zeigen, ist dem Gehäuse 4 ein besonders gestalteter Gehäuse deckel 13 zugeordnet. Dieser Gehäusedeckel 13 weist eine domartige Ausformung 14 auf, in die ein die Elektroden 2 aufnehmender Halter 15 eingesetzt ist. Der Gehäuse deckel 13 ist durch innenliegende Schrauben 16 mit dem eigentlichen Gehäuse 2 ver bunden.

Weiter oben ist ausgeführt worden, daß das Gehäuse 4 zumindest teilweise aus einem Kunststoff besteht, der bei einer Erhitzung bzw. einer Verbrennung keinen Kohlen stoff abgibt oder zumindest teilweise mit einem solchen Kunststoff ausgekleidet ist. Bei der Ausführungsform, die in den Fig. 7 bis 10 dargestellt ist, ist die zweite Alter native realisiert; das Gehäuse 4 weist also eine Auskleidung 17 aus einem Kunststoff auf, der bei einer Erhitzung bzw. einer Verbrennung keinen Kohlenstoff abgibt.

In Verbindung mit den Fig. 5 und 6 ist weiter oben ausgeführt worden, daß die Sei tenwandungen 12 des Gehäuses 4 bis an die Funkenhörner 6 der Elektroden 2 herangezogen sind, wodurch ein außerordentlich gutes Laufverhalten des Lichtbo gens eintritt. Die im konstruktiven Detail in den Fig. 7 bis 10 dargestellte Ausfüh rungsform eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements 1 erreicht das gleiche gute Laufverhalten des Lichtbogens dadurch, daß der durch die Funkenhör ner 6 gebildeten Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3 seitlich Begrenzungselemente 18 zugeordnet sind.

In Verbindung mit den Fig. 5 und 6 ist weiter oben auch erläutert worden, daß der den Funkenhörnern 6 der Elektroden 2 benachbarte Gehäusedeckel 13 aus elektrisch leitendem Material besteht, wobei der Abstand zwischen den dem Gehäusedeckel 13 benachbarten Enden der Funkenhörner 6 der Elektroden 2 und dem Gehäusedeckel 13 so gewählt ist, daß zwischen den dem Gehäusedeckel 13 benachbarten Enden der Funkenhörner 6 und dem Gehäusedeckel 13 Lichtbögen entstehen können. Das gleiche Ergebnis ist bei der im konstruktiven Detail in den Fig. 7 bis 10 dargestellten Ausführungsform dadurch erreicht, daß im Gehäuse 4, den Enden der Funkenhörner 6 der Elektroden 2 gegenüberliegend, eine Einlage 19 aus elektrisch leitendem Mate rial, wiederum vorzugsweise aus abbrandfestem Material, vorgesehen ist.

Im übrigen zeigen die Fig. 7 bis 10, insbesondere die Fig. 7 bis 9, daß das Gehäuse 4 und dementsprechend auch der Gehäusedeckei 13 unsymmetrisch ausgeführt ist. Tatsächlich liegen nämlich einmal auf der einen Seite und das andere Mal auf der an deren Seite der senkrechten Hauptebene einerseits die Schrauben 16, mit denen der Gehäusedeckel 13 mit dem Gehäuse 4 verbunden ist, andererseits Anschlußkörper 20 zum Anschluß von nicht dargestellten elektrischen Leitungen. Unterhalb der Schrau ben 16, mit denen der Gehäusedeckel 13 mit dem Gehäuse 14 verbunden ist, sind Ausblasöffnungen 21 realisiert.

Wesentlich ist auch die in den Fig. 7 bis 10 gezeigte konstruktive Gestal tung des Gehäuses 4 und die Anordnung der Elektroden 2 im Gehäuse 4 bzw. im Gehäusedeckel 13, auch insoweit, als dies nur in den Fig. 7 bis 10 im Detail dargestellt ist, also auch insoweit, als das zuvor nicht beschrieben ist, insbesondere auch inso weit, als auf diese konstruktiven Details Patentansprüche nicht gerichtet sind.

Claims

1. Überspannungsschutzelement zur Ableitung von transienten Überspannungen, mit zwei Elektroden (2), einer zwischen den Elektroden (2) wirksamen Luft-Durch schlag-Funkenstrecke (3) und einem die Elektroden (2) aufnehmenden Gehäuse (4), wobei jede Elektrode (2) einen Anschlußschenkel (5) und ein unter einem spitzen Winkel zu dem Anschlußschenkel (5) verlaufendes Funkenhorn (6) aufweist und die Funkenhörner (6) der beiden - mit Abstand zueinander angeordneten - Elektroden (2) zusammen die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke (3) bilden, dadurch gekenn zeichnet, daß die Funkenhörner (6) der Elektroden (2) in ihren an die Anschluß schenkel (5) angrenzenden Bereichen mit einer Bohrung (7) - vorzugsweise mit ei nem Durchmesser von weniger als 2 mm, insbesondere von ca. 1,5 mm - versehen sind.

2. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den einander zugewandten Funkenhörnern (6) etwa 30° beträgt.

3. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenhörner (6) eine Breite von weniger als 15 mm, insbesondere von ca. 8 mm aufweisen.

4. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Bohrungen (7) parallel zu den Anschlußschenkeln (5) verlaufen.

5. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Bohrungen (7) mittig in den Funkenhörnern (6) verwirklicht sind.

6. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß jedes Funkenhorn (6) jeder Elektrode (2) mit zwei übereinander vorge sehenen Bohrungen (7) versehen ist.

7. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Funkenhörner (6) der Elektroden (2) an beiden Seiten jeweils mit einer Fase (8) oder einer Rundung versehen sind.

8. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Funkenhörner (6) der Elektroden (2) an ihren einander zugewand ten Seiten konvex ausgebildet sind.

9. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Funkenhörner (6) der Elektroden (2) an ihren voneinander abge wandten Seiten mit - vorzugsweise quer zur Längserstreckung der Funkenhörner (6) verlaufenden - Schlitzen (9) versehen sind.

10. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß zwischen den sich gegenüberstehenden Enden der Anschluß schenkel (5) der beiden Elektroden (2) eine - eine Gleitentladung auslösende Zünd hilfe (10) vorgesehen ist.

11. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündhilfe (10) aus einem Isolierstoff besteht, der bei einer Zustandsänderung, bei spielsweise einer Erhitzung, keinen Kohlenstoff in funktionsbeeinträchtigendem Maße abgibt.

12. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich net, daß die Zündhilfe (10) geringfügig, vorzugsweise 0,1 mm oder mehr, in die von den Funkenhörnern (6) der Elektroden (2) gebildete Luft-Durchschlag-Funkenstrecke (3) hineinragt, vorzugsweise bis in die Mitte der Bohrungen (7) oder geringfügig mehr in die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke (3) hineinragt.

13. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Zündhilfe (10) an ihrer der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke (3) zugewandten Seite V-förmig oder konkav ausgebildet ist.

14. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, daß die Zündhilfe (10) mit einem bis in die Luft-Durchschlag-Funken strecke (3) reichenden schmalen Schlitz (11) versehen ist.

15. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch ge kennzeichnet, daß das Gehäuse (4) zumindest teilweise aus einem Kunststoff besteht, der bei einer Erhitzung bzw. einer Verbrennung keinen Kohlenstoff abgibt oder zu mindest teilweise mit einem solchen Kunststoff ausgekleidet ist.

16. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch ge kennzeichnet, daß die Seitenwandungen (12) des Gehäuses (4) relativ nahe an die Funkenhörner (6) der Elektroden (2) herangezogen sind, vorzugsweise bis an die Funkenhörner (6) der Elektroden (2) herangezogen sind.

17. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch ge kennzeichnet, daß der den Funkenhörnern (6) der Elektrode (2) benachbarte Gehäu sedeckel (13) aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise aus abbrandfestem Ma terial, insbesondere aus Kupferwolfram besteht.

18. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den dem Gehäusedeckel (13) benachbarten Enden der Fun kenhörner (6) der Elektroden (2) und dem Gehäusedeckel (13) so gewählt ist, daß zwischen den dem Gehäusedeckel (13) benachbarten Enden der Funkenhörner (6) und dem Gehäusedeckel (13) Lichtbögen entstehen können.