DE7924095U1 - Funkenstrecke - Google Patents

Description

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BERNHARD RICHTER

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1* European Patent Attorney ^Tckx: °* ^{n m} "^{äbi d}

«i 12.07.1982

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Firma DEHN + Söhne GmbH + Co KG
Rennweg 11 - 15, 8500 Nürnberg

"Funkenstrecke"

Die Erfindung betrifft eine Funkenstrecke gemäS dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine Funkenstrecke dieser Art ist sowohl aus der DE-PS 23 374 743, als auch der Patentanmeldung P 26 27 648.2-32 bekannt. Bei diesen beiden vorbekannten Funkenstrecken erfolgt der Überschlag außerhalb der Elektroden. Insoweit haben sich diese Funkenstreckan bewährt. Bei einer bestimmten Netzspannung und bestimmten Abmessungen der Funkenstrecke, insbesondere bestimmter: Anordnung und Größe des Lichtbogens wird aber der nach einest Überschlag auftretende Netzfolgestrom nicht mehr unterbrochen und der Lichtbogen bleibt stehen. So muß man zur einwandfreien Unterbrechung des Netz+'""! ^stromes beispielsweise im Niederspannungsbereich von 220 V bei 50 Hz beim Gegenstand der Patentanmeldung P 26 27 648.2-32 vier derartige Funkenstrecken vorsehen und in Reihe schalten.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, mit nur einem einzigen Elektrodenpaar in einer Funkenstrecke im/Niederspannungsbereich nach dem Ableiten des Blitzstromes den 'Netzfolgestrom einwandfrei zu unterbrechen. Bei höheren Netzspannungen soll man mit weniger Funkenstrecken auskommen, als es beim Einsatz der bekannten Funkenstrecken notwendig ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen bei einer Funkenstrecke gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruches die Merkmale des Kennzeichens des Schutzanspruches 1. Dies kann in einer bevorzugten Ausführungsfarm der Erfindung sin Werkstoff gemäß Anspruch
2 sein. Dieser Werkstoff ist an sich für Einsätze und Rohre in
überspannungsableiter^ im Mittelspannungsbereich bekannt (DE-AS 11 13 741). Der dort beschriebene gasabgebende Werkstoff
wirkt lichtbogenlöschend. Hierbei wird der Lichtbogen zwar I gekühlt, er bleibt aber im wesentlichen an seinem Grt, da Ji

Ci das Gas auf ihn von außen nach innen verengend wirkt. Dagegen I bezieht sich die Erfindung auf eine Funkenstrecke gemäß dem § Oberbegriff des Anspruches 1 mit äußerem Gleitüberschlag des | Lichtbogens. Hier bewirkt nun die räumliche Anordnung der Jl gasabgebenden Isolierschicht zum Bereich des Gleitüberschla- | ges, daß das aus ihr austretende Geis sich zwangsläufig nach ί außen ausdehnen muß und damit den außen überschlagenden Licht- i bogen von innen nach außen drückt bzw. bläst. Hierdurch und ΐ auch aufgrund der Kühlung durch das Gas wird die Lichtbogen- i spannung soweit heraufgesetzt, daß der Lichtbogen gelöscht

und damit auch der Netzfolgestrom unterbrochen wird. Während,

wie erläutert, beim Gegenstand der Patentanmeldung P2627648.2-32 % vier Funkenstrecken bestimmter Abmessungen nötig waren, um | beim 220 V, 50 Hz Netz den Folgestrom zu unterbrechen, genügt | bei gleichbleibenden Funkenstreckenabmessungen mit der Er-

findung der Einsatz nur einer Funkenstrecke, um beim gleichen
Netz die Unterbrechung des Netzfolgestromes zu bewirken. Die
Isolierschicht hat dabei die Doppelfunktion der Isolierung
der beiden Elektroden voneinander einerseits und der GasaL'/gabe
zwecks Unterbrechung des Netzfolgestromes andererseits, wobei

die durch den Lichtbogen entstehende Hitze zur Freisetzung des
Gases ausgenutzt wird. Aus der vorstehenden Erläuterung ist
ersichtlich, daß der sich aus den Merkmalen des Oberbegriffes
des Schutzanspruches ergebende Außenüberschlag des Lichtbogens
mit dem Blasen des Gases nach außen zusammenwirkt und dabei

den Effekt des Drückens düs Lichtbogens nach außen und damit
die verbesserte Unterbrechung

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des Netz-folgestromes erzielt. Diese vorteilhafte Kombinationswirkung der Erfindung ist im besonderen Maße dann gegeben, wenn gemäß der Patentanmeldung P 26 27 648.2-32 die zweite Elektrode etwa den Durchmesser der ersten Elektrode hat und die Mantelfläche dieser zweiten Elektrode die Gegenfläche ist. Hier beschreibt der Lichtbogen etwa einen Halbkreis und die gasabgebende Isolierschicht liegt zu diesem Halbkreis mittig. Damit drück das von der Isolierschicht abgegebene Gas den Lichtbogen optimal nach außen und breitet ihn entsprechend aus. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das freigesetzte Löschgas auch den durch Abbrand freiwerdenden Metalldampf nach außen bläst. Die Isolationsschicht im Elektrodenspalt bleibt dadurch immer frei von leitenden Niederschlägen von Metallpartikelchen. Die Vorteile der Erfindung werden mit einem nur unbedeutenden Mehraufwand erreicht, wobei aber auf Grund des Außenüberschlages die auftretenden Netzströme einwandfrei gelöscht werden.

Durch die Verwendung von Wasserstoffgas (H_) als Löschgas wird eine mögliche Verunreinigung der Elektroden durch andere Ausscheidungen der Isolationsschicht verhindert. Dies können entweder Ausscheidungen sein, die zu Korrosionen und damit Oxydationen der Elektroden führen, oder aber Ausscheidungen von leitenden Partikelchen, z.B. Kohlepartikelchen, die leitende Brücken zur Folge haben.

Die Erfindung kann bei unterschiedlichen Elektroden, bzw. Elektrodenformen mit Erfolg angewendet werden, sofern hierbei der erläuterte Außenüberschlag stattfindet. Die Erfindung ist also nicht auf die nachstehend erläuterten und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfin-

dung beschränkt, aus denen sich weitere Einzelheiten ergeben. Die Zeichnungen zeigen jeweils in der Seitenansicht bzw. im Schnitt verschiedene Funkenstrecken gemäß der Erfindung .

In den Beispielen der Figuren 1, 2 sind die Durchmesser der Elektroden 1, 2 bzw. 3, 4 und 5, 6 einander gleich. Zwischen ihnen befindet sich jeweils eine Isolationsschicht 7 (Fig. 1), bzw. B, 9 (Fig. 2) aus einem sogenannten Hartgasmaterial, d.h. einem Stoff, der aufgrund der Hitze des Lichtbogens ein Gas abgibt. Dies kann ein thermoplastischer Kunststoff wie Polyoxymethylen sein, der H£ abgibt. In der gleichen Weise ist die Isolationsschicht 10 ausgestaltet, die sich im Ausfuhrungsbeispiel der Fig. 3 zwischen zwei ebenfalls planen und scheibenförmigen Elektroden 11, 11* befindet. In diesem Beispiel sind die Durchmesser der Elektroden unterschiedlich, wobei der Durchmesser der Isolationsschicht 10 gleich dem Durchmesser der kleineren Elektrode 11 ist. Die Isolationsschichten haben in diesen Beispielen die Form einer Scheibe.

In sämtlichen Ausführungsbeispxelen zündet der Lichtbogen auBenseitig in einer Luft-Überschlagsstrecke, wie es gemäß Ziff. 12 in den verschiedenen Ausführungsformen angedeutet ist. Dabei handelt es sich um einen Gleitüberschlag par.aUel zur Isolierschicht. Mit 13 ist schematisch das Gas angedeutet, das bei einer entsprechenden Erhitzung der Isolierschicht nach außen strömt und den jeweiligen Lichtbogen 12 damit nach außen bläst, kühlt und löscht, so daß sine Unisrbrechung dss Nstzfalgestromes bewirkt wird=

Sofern Funkenstrecken nach der Erfindung in Reihe geschaltet sind, z.B. zeigt Fig. 2 die Reihenschaltung von zwei derartigen Funkenstrecken, kann damit auch bei höheren Netzspannungen der Netzfolgestrom sicher unterbrochen wer-

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den. So würde die Reihenschaltung von zwei Funkenstrecken bestimmter Abmessungen dies bei einer Netzspannung von 500 V bewirken. Auch kann durch eine Reihenschaltung die Ansprechspannung erhöht werden.

Die Ausbildung der Elektrodenseiten oder -flächen, zwischen denen der Lichtbogen entsteht, kann gemäß den Ausführungsbeispielen verschieden sein. In Fig. 1 links sind es zwei Flächen 14, 15, die miteinander einen Winkel von 180° bilden. In Fig. 1 rechts sind es zwei hohlkehlenartige Flächen 16, 17. Im Beispiel der Fig. 2 bilden die Flächen 18, 19 eines Eiektrodenpaares jeweils einen Winkel, der größer als 180° ist. Im Beispiel der Fig. 3 dagegen bilden die entsprechenden Seiten oder Flächen 20, 21 miteinander einen rechten Winkel.

Claims (2)

BERNHARD RICHTER ·'·'- :. ' ^\.: ' O .um nornberq 20, den Bedhovenstraße 10 PATENTANWALT Telefon Sa.-Nr. (0911) 595015 ... , .- _ . . Telegramm: Palri zugeL Vertreter beim Europ. Patentamt Tdex. Q6 sa 268 paw d European Patent Attorney 21.10.82 R/schl G 79 24 095.2 Firma DEHN + SÖHNE GmbH + Co KG Rennweg 11 - 15, 8500 Nürnberg SchutzansprüchB

1. Funkenstrecke, insbesondere für die Begrenzung von Überspannungen in Niederspannungsanlagen und für die blitzschutzinäßige Koppelung galvanisch getrennter Kreise, bestehend aus zumindest zwei sich gegenüberliegenden, bevorzugt planen, scheibenför.rtigen Elektroden, die durch eine Isolationsschicht voneinander im Abstand gehalten sind und eine Überschlagbtells bilden, die sich im Außenbereich zwischen der Hantelt lache der einen, ersten Elektrode, und einer Gegenfläche der anderen zweiten Elektrode befindet, wobei die zwsite Elektrode etwa den Durchmesser der ersten Elektrode haben und die Mantelfläche dieser zweiten Elektrode die Gegenfläche sein kann, dadurch gekennzeichent,daß die Isolationsschicht (7 10) aus einem Kunststoff besteht, der bei Erhitzung durch den Überschlagslichtbogen Wasserstoffgas (H-) abgibt.

2. Funkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff Polyoxymethylen ist.