DE4403053C1 - Luftfunkenstrecke zum Festlegen der Höchstspannung an einem Überspannungsableiter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfunkenstrecke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (DE-GM 18 47 474).

In großen Bereichen der Fernmeldetechnik werden Über­ spannungsableiter zum Schutz gegen Überspannungen und den daraus resultierenden Überströmen eingesetzt. Diese weisen üblicherweise eine Elektrodenanordnung in einer mit einem Edelgas, z. B. Neon oder Argon, gefüllten gasdichten Kapsel aus Glas oder Keramik auf. Ein derartiger Überspannungsableiter verhält sich wie ein spannungsabhängiger Schalter, der nach dem Überschreiten der typenabhängigen Zündspannung einen Lichtbogen mit hoher Stromtragfähigkeit (ca. 2,5 kA-20 kA) ausbildet. Jedoch können diese Über­ spannungsableiter je nach Dauer des Einsatzes und Art der Belastungen Alterungserscheinungen aufweisen, wobei eine typische Erscheinung ein Entweichen des Edelgases aus der Kapsel und ein allmähliches Ersetzen durch Luft ist. Hierdurch steigt die Ansprechspannung des Überspannungsableiters derart, daß sie ein Mehrfaches (ca. 2500-5000 V) des normalen Wertes betragen kann. Daher be­ stehen Forderungen, einen zusätzlichen Schutz vorzusehen, der eine bestimmte maximale Ansprechspannung sicherstellt. Diese liegt üblicherweise im Bereich von 1000-1500 V.

Ein derartiger Schutz kann durch eine Trennfunkenstrecke in der Luft realisiert werden. Mit Elektrodenabständen zwischen 0,1 und 0,5 mm können dabei An­ sprechspannungen von 0,1 bis 0,5 kV erzielt werden. Diese zusätzlichen Trennfun­ kenstrecken bedingen jedoch veränderte geometrische Abmessungen des Über­ spannungsableiters und somit ein Abweichen von der Standardbauform; weiterhin erhöhen sich hierdurch die Herstellungskosten nicht unbeträchtlich.

Aus der DE 38 13 889 C1 ist eine Schalt- oder Trennleiste für die Fernmeldetech­ nik bekannt, auf die mindestens ein Überspannungsschutzstecker mit einem Ge­ häuse, in welchem mindestens ein Überspannungsableiter angeordnet ist, auf­ steckbar ist.

Aus dem DE-GM 18 47 474 ist eine Fassung für Überspannungsableiter mit einer Luftfunkenstrecke bekannt. Die Luftfunkenstrecke wird durch auf Abstand ste­ hende Metallteile gebildet. Die Einhaltung eines definierten Abstandes ist aufgrund der Toleranzen nicht möglich.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Überspannungsableiter mit einer zusätzlichen Luftfunkenstrecke in der Weise zu versehen, daß trotz Einhal­ ten der entsprechenden Prüfvorschriften keine Veränderung der geometrischen Abmessungen, beispielsweise des Gehäuses des Überspannungsableiters, erforder­ lich ist und die Herstellungskosten nur geringfügig erhöht werden; außerdem soll die Luftfunkenstrecke vor äußeren Einflüssen weitgehend geschützt sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfin­ dungsgemäßen Luftfunkenstrecke ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, daß das eine der Kontaktglieder elektrisch mit einem Kontaktelement verbunden ist, das federnd an dem anderen der Kontaktglieder flächig anliegt, derart, daß zur elektrischen Trennung eine Elektro­ isolierfolie mit vorgegebener Dicke zwischen ihnen angeordnet ist, die zur Bildung einer Luftstrecke zwischen dem anderen der Kontaktglieder und dem Kon­ taktelement mit einem Loch versehen ist, kann die Luftfunkenstrecke auf engem Raum zwischen den Kon­ taktgliedern ausgebildet werden, und es können die gewünschten Elektrodenabstände der Funkenstrecke mit hoher Genauigkeit und auf einfachste Weise erhalten werden. Durch die flächige Verbindung zwischen der Elektroisolierfolie und dem anderen der Kontaktglie­ der einerseits und die federnde flächige Auflage des einen der Kontaktglieder auf der Elektroisolierfolie andererseits erhält man eine gekapselte Luftfunken­ strecke, bei der äußere Einflüsse wie Luftdruck, Luftfeuchtigkeit und Verschmutzungen auf die Durch­ schlagspannung weitgehend unterbunden werden können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Über­ spannungsschutzsteckers im Aus­ gangszustand,

Fig. 2 die Schnittansicht des Überspan­ nungsschutzsteckers nach Fig. 1 im aufgesteckten Zustand,

Fig. 3 das Kontaktglied für die a-Ader in der Seitenansicht (a) und ein Teil von diesem in der Draufsicht (b), und

Fig. 4 das Kontaktglied für die b-Ader in der Seitenansicht (a) und in der Draufsicht (b).

Der Überspannungsschutzstecker weist ein Gehäuse auf, das aus einem Unterteil 1 aus Kunststoff und einem Deckel 2 aus Metall besteht. Der Deckel 2 ist im auf eine Schalt- oder Trennleiste aufgesteckten Zustand des Überspannungsschutzsteckers elektrisch mit einem nicht gezeigten Sammelerder verbunden, so daß er den Erdkontakt bildet. Weiterhin sind zwei Steckzungen 3 und 4 aus dem Gehäuse herausgeführt, die im aufge­ steckten Zustand des Überspannungsschutzsteckers mit einer a-Ader bzw. b-Ader einer Fernmeldeleitung ver­ bunden sind. Jeweils ein Überspannungsableiter 5 ist zwischen die Steckzunge 3 und den Deckel 2 bzw. die Steckzunge 4 und den Deckel 2 geschaltet, wobei zu­ sätzlich zwischen der Steckzunge 3 bzw. 4 und dem zugehörigen Überspannungsableiter 5 jeweils eine elektrisch leitende Schmelzpille 6 angeordnet ist.

Tritt eine die Ansprechspannung mindestens eines der Überspannungsableiter 5 übersteigende Überspannung in der Fernmeldeanlage und damit zwischen dem den Erd­ kontakt bildenden Deckel 2 und zumindest einer der Steckzungen 3 oder 4 auf, dann zündet der entspre­ chende mit Edelgas gefüllte Überspannungsableiter 5, so daß die Überspannung durch die niederohmige Ver­ bindung über diesen Überspannungsableiter 5 abgelei­ tet wird. Dauert die Zündung des Überspannungsablei­ ters 5 an, dann schmilzt die entsprechende Schmelz­ pille 6 durch die erzeugte Wärme, so daß die zugehö­ rige, federnd nach oben vorgespannte Steckzunge 3 bzw. 4 in Berührung mit dem Deckel 2 gelangt, wodurch der Überspannungsableiter 5 kurzgeschlossen und damit seine Zerstörung durch Überhitzung verhindert wird.

Der Deckel 2 ist mit zwei fußartigen Kontaktelementen 7 versehen, die, wenn der Überspannungsschutzstecker aufgesteckt ist (Fig. 2), federnd gegen die jeweilige Steckzunge 3 bzw. 4 gedrückt werden. Im nicht aufge­ steckten Zustand (Fig. 1) sind die Kontaktelemente 7 von der jeweiligen Steckzunge 3 bzw. 4 abgehoben. Zwischen der jeweiligen Steckzunge 3 bzw. 4 und dem zugehörigen Kontaktelement 7 besteht im aufgesteckten Zustand eine relativ große Kontaktfläche.

In dem Bereich, in welchem beim Aufstecken des Über­ spannungsschutzsteckers der flächige Kontakt zwischen den Kontaktelementen 7 und der jeweiligen Steckzunge 3 bzw. 4 hergestellt wird, ist auf diese eine Elek­ troisolierfolie 8 bzw. 9 aufgeklebt. Diese verhindert somit einen direkten Kontakt zwischen der Steckzunge 3 bzw. 4 und dem zugehörigen Kontaktelement 7. Die beiden Elektroisolierfolien 8 und 9 haben jedoch im Bereich der Kontaktfläche jeweils ein Loch 10 bzw. 11, so daß die Steckzunge 3 bzw. 4 und das zugehörige Kontaktelement 7 hier nur durch eine Luftstrecke von einer der Dicke der Elektroisolierfolie 8 bzw. 9 ent­ sprechenden Länge voneinander getrennt sind. Die Durchschlagspannung zwischen der Steckzunge 3 bzw. 4 und dem zugehörigen Kontaktelement 7 bzw. dem Deckel 2 (Sammelerder) kann daher durch entsprechende Wahl der Dicke der Elektroisolierfolie 8 bzw. 9 einge­ stellt werden. Dickentoleranzen der Elektroisolierfo­ lie von maximal 3 µm erlauben auf einfache Weise eine große Genauigkeit bei der Einstellung verschiedener Durchschlagspannungen.

Durch eine entsprechende Ausbildung der Löcher 10 und 11 (Größe und Form) kann in diesen ein stark inhomo­ genes elektrisches Feld zwischen der Steckzunge 3 bzw. 4 und dem zugehörigen Kontaktelement 7 ausgebil­ det werden, so daß eine Durchschlagcharakteristik wie bei einer Platte-Spitze-Anordnung erreicht werden kann. Die Durchschlagfestigkeit wird somit erheblich herabgesetzt, so daß beispielsweise für eine bestimm­ te Durchschlagspannung ein größerer Elektrodenabstand bzw. eine dickere Elektroisolierfolie verwendet wer­ den kann. Hierdurch ist auch bei einer niedrigen Durchschlagspannung ein ausreichend großer Elektro­ denabstand möglich, so daß ein Verschweißen der Elek­ troden weitgehend ausgeschlossen werden kann.

Claims (10)

1. Luftfunkenstrecke zum Festlegen der Höchstspan­ nung an einem Überspannungsableiter, der eine Elektrodenanordnung in einer mit Edelgas gefüll­ ten Kapsel aufweist, wobei die Luftfunken­ strecke zwischen zwei Kontaktgliedern parallel zum Überspannungsableiter angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das eine (2) der Kontaktglieder elektrisch mit einem Kontaktelement (7) verbunden ist, das federnd an dem anderen (3, 4) der Kontaktglieder flächig anliegt, derart, daß zur elektrischen Trennung eine Elektroisolierfolie (8, 9) mit vor­ gegebener Dicke zwischen ihnen angeordnet ist, die zur Bildung der Luftstrecke zwischen dem anderen (3, 4) der Kontaktglieder und dem Kon­ taktelement (7) mit einem Loch (10, 11) versehen ist.

2. Luftfunkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Überspannungsableiter (5) in einem Überspannungsschutzstecker angeordnet ist und daß das Kontaktelement (7) im aufge­ steckten Zustand des Überspannungsschutzsteckers an dem anderen der Kontaktglieder (3, 4) anliegt.

3. Luftfunkenstrecke nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Überspannungsschutzstecker auf eine Schalt- oder Trennleiste für die Fern­ meldetechnik aufsteckbar ist.

4. Luftfunkenstrecke nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das eine (2) der Kontaktglie­ der mit einem Sammelerder und das andere (3, 4) der Kontaktglieder mit einer a- bzw. b-Ader ver­ bunden sind.

5. Luftfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakt­ glieder (3, 4) in Form von Steckzungen ausgebil­ det sind.

6. Luftfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontakt­ element (7) von dem einen (2) der Kontaktglieder federnd gegen das andere (3, 4) der Kontaktglie­ der gedrückt wird.

7. Luftfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroi­ solierfolie (8, 9) eine Mindestdicke von 100 µm hat.

8. Luftfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroi­ solierfolie (8, 9) auf das andere (3, 4) der Kon­ taktglieder aufgeklebt ist.

9. Luftfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Gehäu­ se (1, 2) des Überspannungsschutzsteckers ange­ ordnet ist.

10. Luftfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch (10, 11) in der Elektroisolierfolie (8, 9) eine solche Größe und/oder Form hat, daß in der Luft­ strecke ein stark inhomogenes elektrisches Feld gebildet ist.