EP0789434A1

EP0789434A1 - Method for influencing the extinctive capacity of follow-up current of overvoltage arresters and overvoltage arresters using this method

Info

Publication number: EP0789434A1
Application number: EP96118511A
Authority: EP
Inventors: Peter Dr.-Ing. Zahlmann; Raimund König; Manfred Zeidler; Georg Wittmann; Willibald Duschek
Original assignee: Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Dehn SE and Co KG
Priority date: 1996-02-10
Filing date: 1996-11-19
Publication date: 1997-08-13
Anticipated expiration: 2016-11-19
Also published as: DK0789434T3; DE19655119C2; ATE194438T1; EP0789434B1; DE19604947C1; DE59605543D1

Abstract

The control method is used for an overvoltage diverter device having a pair of spaced electrodes (2a,2b) contained within a housing (6) which contains an arc extinction gas, the volume of the interior (1) of the housing matched to the size of the arc current, to obtain a short-term increase in the internal pressure as a result of the arc current between the electrodes. The internal pressure may increase to between 10 and 60 bar, the overvoltage diverter device provided as a module inserted in an outer housing receiving one or more overvoltage diverter devices.

Description

Die Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Funkenstreckenanordnungen. Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Beeinflussung des Folgestromlöschvermögens von Funkenstreckenanordnungen mit zwei Elektroden, die innerhalb eines Gehäuses angeordnet sind, wobei gegebenenfalls innerhalb des Gehäuses ein Löschgas vorgesehen sein kann. Weiterhin betrifft die Erfindung Funkenstreckenanordnungen zur Durchführung des Verfahrens.The invention is in the technical field of spark gap arrangements. The invention relates first of all to a method for influencing the subsequent current extinguishing capacity of spark gap arrangements with two electrodes which are arranged within a housing, wherein an extinguishing gas can optionally be provided within the housing. The invention further relates to spark gap arrangements for carrying out the method.

Funkenstreckenanordnungen stellen unter anderem aufgrund ihres großen Energieableitvermögens ein bevorzugtes Bauteil für den Überspannungsschutz dar. Speziell bei Funkenstreckenanordnungen, die im Niederspannungsversorgungssystem installiert sind, kann es bei der Ableitung einer Überspannung zu einem Netzfolgestrom kommen. Aus diesem Grund ergibt sich für derartige Geräte die Forderung nach dem Folgestromlöschvermögen.Spark gap arrangements are, among other things, a preferred component for overvoltage protection due to their large energy dissipation capacity. Especially with spark gap arrangements that are installed in the low-voltage supply system, a follow-on current can occur when discharging an overvoltage. For this reason, the demand for the follow current extinguishing capacity arises for such devices.

Das Folgestromlöschvermögen von Funkenstreckenanordnungen ist im wesentlichen direkt proportional der Lichtbogenspannung. Damit ist man bestrebt, eine möglichst hohe Lichtbogenspannung zu erzielen. Um dieses Ziel zu erreichen, gibt es mehrere Möglichkeiten, welche sich aus der nachfolgenden Gleichung (1) ableiten: $UB = (UA + UK) + l · E$

mit

UB =: Bogenspannung
UA + UK =: Anodenfall-/Katodenfallspannung
l =: Bogenlänge
E =: Bogenfeldstärke

The subsequent current extinguishing capacity of spark gap arrangements is essentially directly proportional to the arc voltage. The aim is to achieve the highest possible arc voltage. There are several ways to achieve this goal, which are derived from equation (1) below:

UB = (UA + UK) + lE

With

UB =: Bow tension
UA + UK =: Anode drop / cathode drop voltage
l =: Arc length
E =: Arc field strength

Die Werte für UA + UK sind Grundgrößen der Plasmatechnik und kaum zu beeinflussen. Eine erste prinzipielle Möglichkeit ist die Beeinflussung der Bogenlänge l. Dies wird in der Regel durch eine Aufweitung des Bogens erreicht. Nachteilig ist, daß die geometrischen Abmessungen der Elektroden entsprechend groß werden und damit diese Beeinflussung an bestimmte Geometrievorgaben gebunden ist. Die zweite prinzipielle Möglichkeit ist, die Bogenfeldstärke E und damit das Folgestromlöschvermögen über die direkte Kühlwirkung zu beeinflussen. Dies wird bei bekannten Geräten üblicherweise durch die Kühlung des Lichtbogens herbeigeführt. Die Kühlung wird in der Regel durch die Kühlwirkung der Isolierstoffwände sowie die Verwendung gasabgebender Isolierstoffe erreicht. Weiterhin ist eine starke Strömung des Löschgases notwendig, was wiederum einen hohen konstruktiven Aufwand erfordert. Die heißen, ionisierten Gase des Lichtbogens werden durch Ausblasöffnungen im Funkenstreckengehäuse nach außen in die Umgebung abgeführt. Dies bedingt, daß am Einbauort der Funkenstrecke bestimmte Abstände zu anderen spannungsführenden (z.B. in der Elektroverteilung) sowie brennbaren Teilen einzuhalten sind, was den Einsatz nur unter bestimmten Vorgaben ermöglicht. Für die Realisierung dieser beiden prinzipiellen Möglichkeiten sind eine Vielzahl unterschiedlich ausgestalteter Funkenstreckenanordnungen bekannt.The values for UA + UK are basic parameters of plasma technology and can hardly be influenced. A first basic possibility is to influence the arc length l. This is usually achieved by widening the arch. It is disadvantageous that the geometrical dimensions of the electrodes become correspondingly large and that this influence is bound to certain geometrical specifications. The second basic possibility is to influence the arc field strength E and thus the subsequent current extinguishing capacity via the direct cooling effect. In known devices, this is usually brought about by cooling the arc. The cooling is usually achieved through the cooling effect of the insulating material walls and the use of gas-emitting insulating materials. Furthermore, a strong flow of the extinguishing gas is necessary, which in turn requires a great deal of construction. The hot, ionized gases from the arc are discharged to the outside through outlet openings in the spark gap housing. This means that at the installation location of the spark gap, certain distances to other live parts (e.g. in the electrical distribution) and combustible parts must be maintained, which enables use only under certain specifications. There are a number of options for realizing these two basic options different spark gap arrangements known.

Aus der DE-OS 20 07 293 ist eine wiederzündende Funkenstrecke für Überspannungsableiter mit einer Funkenlöschspule und mit zwei auf einer isolierenden Unterlage angeordneten Elektroden bekannt. Die Funkenstrecke ist in bekannter Weise auf einer kreisförmigen Platte aus keramischem Material montiert. Die Platte hat einen vertieften Teil, der eine Löschkammer bildet. Die Funkenstrecke besteht aus zwei Elektroden, von denen jede aus einem Befestigungsteil und einem Funkenstreckenteil besteht. Die Funkenstreckenteile divergieren von der Zündstelle ab. Ihre einander gegenüberliegenden Flächen bilden Auslaufwege für die Fußpunkte des zwischen den Elektroden auftretenden Lichtbogens. Die voneinander abgewandten Flächen der Funkenstreckenteile bilden Rücklaufwege für die Fußpunkte des Lichtbogens, wenn der Lichtbogen unter Einwirkung der Funkenlöschspule so weit verlängert worden ist, daß seine Fußpunkte die Spitzen der Elektroden passiert haben. Zwischen dem Rücklaufweg und dem Auslaufweg jeder Elektrode liegt jeweils ein Kanal, der einen Durchströmkanal für das ionisierte Gas des Lichtbogens bildet. Diese Kanäle können als Rinnen in der Platte ausgeführt sein und werden dabei auf einer Seite von dem Funkenstreckenteil überdeckt. Nach einer anderen Ausführungsform kann der Kanal aus einer Bohrung in jeder Elektrode bestehen, so daß der Kanal ganz in dem Elektrodenmaterial liegt.
Der Kanal mündet in der oder in unmittelbarer Nähe der Zündstelle, wo der Lichtbogen gezündet wird, wenn ein Überschlag eintritt.From DE-OS 20 07 293 a re-igniting spark gap for surge arresters with a spark quenching coil and with two electrodes arranged on an insulating base is known. The spark gap is mounted in a known manner on a circular plate made of ceramic material. The plate has a recessed part that forms an arcing chamber. The spark gap consists of two electrodes, each of which consists of a fastening part and a spark gap part. The spark gap parts diverge from the ignition point. Their opposite surfaces form discharge paths for the base points of the arc occurring between the electrodes. The surfaces of the spark gap parts facing away from one another form return paths for the base points of the arc if the arc has been extended under the action of the spark quenching coil to such an extent that its base points have passed the tips of the electrodes. Between the return path and the outlet path of each electrode there is a channel, which forms a flow channel for the ionized gas of the arc. These channels can be designed as channels in the plate and are covered on one side by the spark gap part. According to another embodiment, the channel can consist of a hole in each electrode, so that the channel lies entirely in the electrode material.
The channel opens in or in the immediate vicinity of the ignition point, where the arc is ignited when a flashover occurs.

Diese Funkenstrecke arbeitet auf folgende Weise:
Wenn die Spannung über die Zündspannung der Funkenstrecke steigt, erfolgt ein Überschlag zwischen den Elektroden an der Zündstelle. Unter Einwirkung des magnetischen Feldes der Löschspule, der senkrecht zu der Plattenebene wirkt, wird der Lichtbogen nach oben bewegt und nimmt an Länge zu. Wenn der Strom ausreichend lange anhält, verschieben sich die Fußpunkte des Lichtbogens aufwärts, passieren die Enden der Funkenstreckenteile und gehen weiter auf den Rücklaufwegen.
Die ganze Zeit preßt der Lichtbogen ionisiertes, heißes Gas vor sich her. Wenn die Fußpunkte des Lichtbogens in die Nähe der Kanäle kommen, strömt Gas in die Kanäle und zu den Kanalmündungen auf den Auslaufwegen. In dieser Lage hat die Länge des Lichtbogens und damit auch der Lichtbogenspannungsabfall zugenommen. Wenn das heiße und ionisierte Gas zu der Zündstelle gelangt, sinkt die Spannungsfestigkeit dort auf einen Wert, der niedriger ist als der Lichtbogenspannungsabfall. Die Folge davon ist, daß die Funkenstrecke neu zündet, der Strom geht dann durch den neu gezündeten Lichtbogen, wobei der primäre, ausgedehnte Lichtbogen erlischt und der zweite auf dieselbe Art zunimmt wie der zuerst gezündete Lichtbogen. Dieser Verlauf wiederholt sich, bis der Strom auf einen so niedrigen Wert gesunken ist, daß der Gasstrom durch den Kanal nicht mehr groß genug ist, um eine Neuzündung zu verursachen, der Bogen erlischt und der Strom wird definitiv unterbrochen.This spark gap works in the following way:
If the voltage rises above the ignition voltage of the spark gap, there is a flashover between the electrodes at the ignition point. Under the influence of the magnetic field of the quenching coil, which acts perpendicular to the plane of the plate, the arc is moved upwards and increases in length. If If the current lasts for a sufficiently long time, the base points of the arc move upwards, pass the ends of the spark gap parts and continue on the return paths.
The arc presses ionized, hot gas all the time. When the base of the arc comes close to the channels, gas flows into the channels and to the channel mouths on the discharge paths. In this position, the length of the arc, and thus the arc voltage drop, has increased. When the hot and ionized gas reaches the ignition point, the dielectric strength there drops to a value that is lower than the arc voltage drop. The consequence of this is that the spark gap re-ignites, the current then passes through the newly ignited arc, the primary, extended arc extinguishing and the second increasing in the same way as the first ignited arc. This process is repeated until the current has dropped to such a low value that the gas flow through the channel is no longer large enough to cause a re-ignition, the arc extinguishes and the current is definitely interrupted.

Aus obigen Ausführungen geht hervor, daß die Funktion der Funkenstrecke von dem durchgehenden Strom gesteuert wird.
Bei hohem Strom wird ein kräftiger Gasstrom von dem Lichtbogen durch den Gaskanal zur Zündstelle getrieben, und die Strecke wird schnell neu gezündet. Bei niedrigeren Strömen wird der Gasstrom schwächer und schließlich zu schwach, um eine Neuzündung zu verursachen, so daß der Lichtbogen erlöschen und den restlichen Strom unterbrechen kann. Nachteilig ist beim Gegenstand von DE-OS 20 07 293, daß man durch den Öffnungswinkel der beiden divergierenden, hörnerartigen Funkenstreckenteile einen relativ großen Raum benötigt und daß ferner die Stromzuführung zu den beiden Elektroden von den seitlich der Elektroden gelegenen Außenbereichen her kommt. Dies kann zu relativ hohen Stromkräften führen, die bewältigt werden müssen.It can be seen from the above statements that the function of the spark gap is controlled by the continuous current.
When the current is high, a powerful gas flow is driven from the arc through the gas channel to the ignition point, and the route is quickly reignited. At lower currents, the gas flow becomes weaker and ultimately too weak to cause a re-ignition, so that the arc can go out and interrupt the rest of the current. A disadvantage of the subject of DE-OS 20 07 293 is that a relatively large space is required due to the opening angle of the two diverging, horn-like spark gap parts, and that the power supply to the two electrodes also comes from the outer areas located to the side of the electrodes. This can lead to relatively high current forces that have to be managed.

Schließlich ist aus der DE-PS 29 34 236 ein Überspannungsableiter mit Funkenstrecke bekannt, deren Elektroden mittels eines Isolierstückes auf Abstand gehalten werden und welche eine den Bereich der Bogenentladung umschließende Kammer mit Wänden aus Isolierstoff aufweist, der unter Wärmeeinwirkung Löschgas abgibt. Bei diesem Überspannungsableiter wird die beim Überschlag entstehende Energie dazu benutzt, Löschgas aus dem aus entsprechendem Isolierstoff bestehenden Isolierstück derart zu erzeugen, daß der Lichtbogen vom Spalt weggedrückt wird und die ionisierten Gase nach außen geblasen werden, so daß nach Überspannungsende keine weitere Zündung durch die Netzspannung erfolgen kann. Nachteilig ist hierbei ein relativ hoher konstruktiver Aufwand für die Schaffung der Gasführung und der Umstand, daß die heißen Gase ausgeblasen werden.Finally, from DE-PS 29 34 236 a surge arrester with a spark gap is known, the electrodes of which are kept at a distance by means of an insulating piece and which has a chamber surrounding the area of the arc discharge with walls made of insulating material which emits extinguishing gas under the action of heat. With this surge arrester, the energy generated during the flashover is used to generate extinguishing gas from the insulating piece made of the appropriate insulating material in such a way that the arc is pushed away from the gap and the ionized gases are blown outwards, so that after the overvoltage has ended, no further ignition by the mains voltage can be done. Disadvantages here are a relatively high structural outlay for the creation of the gas duct and the fact that the hot gases are blown out.

Sei dem erläuterten Stand der Technik wird zur Beeinflussung des Folgestromlöschvermögens vom Prinzip der Lichtbogenkühlung durch eine Bewegung der Gase oder eine Verlängerung des Lichtbogens Gebrauch gemacht. Dies bedingt jedoch eine aufwendige konstruktive Gestaltung, beispielsweise für entsprechende Kanäle oder Strömungswege und erfordert zudem ein hohes Volumen für die Funkenstreckenanordnung. Damit ist nachteilig erweise ein Ausblasen verbunden.In the prior art explained, the principle of arc cooling by moving the gases or extending the arc is used to influence the follow-up current extinguishing capacity. However, this requires a complex structural design, for example for corresponding channels or flow paths, and also requires a high volume for the spark gap arrangement. Blow-out is disadvantageously associated with this.

Der Erfindung liegt demgegenüber zunächst die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 derart auszugestalten, daß eine Steigerung des Folgestromlöschvermögens bei keiner, zumindest aber nur bei einer geringen Volumenerhöhung der Funkenstreckenanordnung erreicht wird.In contrast, the invention is based on the object of designing a method according to the preamble of claim 1 such that an increase in the secondary current extinguishing capacity is achieved with none, or at least only with a small increase in volume of the spark gap arrangement.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren mit den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß zunächst durch eine Abstimmung der Größe des zu löschenden Folgestromes auf das Volumen des Innenraumes des Gehäuses derart gelöst, daß eine kurzzeitige Erhöhung des Innendruckes des Gehäuses auf ein Vielfaches des atmosphärischen Druckes bewirkt wird, wobei die Druckerhöhung in dem die Elektroden aufweisenden Innenraum durch den Lichtbogen des Folgestromes selbst produziert wird. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Steigerung des Folgestromlöschvermögens also nicht, wie bereits bekannt und üblich, durch eine verbesserte Kühlung des Lichtbogens erreicht, sondern durch eine druckabhängige Beeinflussung der Bogenfeldstärke.
Durch die damit einhergehende Erhöhung der Bogenspannung verbessern sich auf überraschend einfache Art und Weise die Löschbedingungen. Dies ist auf die Anwendung des Effektes zurückzuführen, daß die Feldstärke E direkt dem Druck des Löschgases proportional ist. Somit lassen sich hohe Bogenspannungen bei sehr kleinen Abmessungen des Gehäuses erreichen. Es gehört mit zur Erkenntnis der Erfindung, daß der hohe Druck im Inneren der Funkenstrecke durch den Lichtbogen des Folgestromes selbst produziert wird. An sich erzeugen sowohl Stoßstrom als auch Folgestrom Hitze und bewirken einen Druckanstieg; genutzt wird jedoch die Erhitzung durch den Folgestrom. Damit ist der Druckanstieg und somit auch das Löschvermögen in direkter Weise an den zu unterbrechenden Folgestrom gekoppelt. Es entsteht ein stromabhängiges Schaltvermögen. Auch die Strombegrenzung ist mit eingebunden. Entscheidend für die Größe des Folgestromes ist die Spannungsdifferenz zwischen Netzspannung einerseits und Bogenspannung andererseits. Da hier beide Spannungen in ihrer Wirkung einander entgegengesetzt gerichtet sind, hat dies für die Anwendung des erfindungsgemäßen Vefahrens den Vorteil, daß immer nur soviel Druckerhöhung produziert wird, wie zur Unterbrechung des momentan fließenden Stromes notwendig ist. Man nennt eine solche Eigenschaft "weiches Schalten".
Im Gegensatz dazu wird beim "harten Schalten" gemäß dem oben gewürdigten Stand der Technik aufgrund der fehlenden Stromabhängigkeit des Löschvermögens der Strom immer mit der vollen Leistungsfähigkeit unterbrochen. Dies kann, speziell bei kleinen induktivem oder kapazitivem Strom, zum sogenannten "Stromabriß" führen. Dieser Stromabriß stellt eine Belastung der nachgeschalteten zu schützenden Anlagen oder Geräte dar und wird beim erfindungsgemäßen Verfahren vermieden.This object is achieved on the basis of a method with the features in the preamble of claim 1 according to the invention first by adjusting the size of the follow-up current to be deleted to the volume of the interior of the housing such that a brief increase in Internal pressure of the housing is brought about to a multiple of the atmospheric pressure, the pressure increase in the interior having the electrodes being produced by the arc of the follow-up current itself. In the method according to the invention, the increase in the secondary current extinguishing capacity is therefore not achieved, as is already known and customary, by improved cooling of the arc, but by a pressure-dependent influencing of the arc field strength.
The associated increase in arc tension improves the extinguishing conditions in a surprisingly simple way. This is due to the application of the effect that the field strength E is directly proportional to the pressure of the extinguishing gas. This enables high arc tensions to be achieved with very small dimensions of the housing. It is part of the knowledge of the invention that the high pressure inside the spark gap is produced by the arc of the follow current itself. In itself, both surge current and follow current generate heat and cause an increase in pressure; however, the heating from the follow-up current is used. The pressure increase and thus the extinguishing capacity is thus directly linked to the follow-up flow to be interrupted. A current-dependent switching capacity arises. The current limitation is also integrated. The decisive factor for the size of the follow current is the voltage difference between the mains voltage on the one hand and the arc voltage on the other. Since both voltages are oppositely directed in their effect, this has the advantage for the application of the method according to the invention that only as much pressure increase is produced as is necessary to interrupt the current flowing at the time. Such a property is called "soft switching".
In contrast to this, in "hard switching" according to the prior art acknowledged above, the current is always interrupted at full capacity due to the fact that the extinguishing capacity is not dependent on the current. This can, especially with small inductive or capacitive current, to the so-called Lead "current stall". This current stall represents a load on the downstream systems or devices to be protected and is avoided in the method according to the invention.

Für das optimale Volumen der Lichtbogenkammer, d.h. hier des o.g. Innenraumes des Gehäuses sind einige Randbedingungen zu beachten. Ist das Kammervolumen zu klein, kommt es beim Ableit- bzw. Folgestromlöschvorgang zu einer mechanischen und/oder thermischen Überlastung des Gehäuses. Ist das Volumen zu groß, ist der erreichte Druckanstieg und damit Anwachsen der Bogenspannung zu gering. Diesen Randbedingungen wird die mit dem Verfahren nach der Erfindung vorgesehene Druckerhöhung gerecht.For the optimal volume of the arc chamber, i.e. here of the above There are some boundary conditions to be observed inside the housing. If the chamber volume is too small, a mechanical and / or thermal overload of the housing occurs during the discharge or follow-up current quenching process. If the volume is too large, the pressure rise achieved and the increase in the arch tension are too small. The pressure increase provided by the method according to the invention meets these boundary conditions.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 2 erfolgt die kurzzeitige Erhöhung des Innendruckes des Gehäuses auf 10 - 60 bar. Damit läßt sich das Folgestromlöschvermögen etwa vervierfachen, wobei der o.g. Vorteil eines sehr geringen Volumens des Innenraumes des Gehäuses mit gegeben ist. Eine Steigerung des Folgestromlöschvermögens über die bisher gebräuchlichen Verfahren würde zwar auch eine Vervierfachung der Bogenlänge erreichen, jedoch nur bei einer entsprechenden Vervierfachung der erforderlichen Größe des Innenraumes des Gehäuses.In a preferred embodiment of the invention according to claim 2, the internal pressure of the housing is briefly increased to 10-60 bar. This allows the follow-up current extinguishing capacity to be quadrupled, the above-mentioned The advantage of a very small volume of the interior of the housing is given. An increase in the subsequent current extinguishing capacity via the previously used methods would also quadruple the arc length, but only if the required size of the interior space of the housing was quadrupled accordingly.

Im Innern des Gehäuses kann entweder der vorgenannte atmosphärische Druck vorliegen oder ein davon abweichender, bevorzugt gegenüber dem atmosphärischen Druck höherer Innendruck gegeben sein. Dabei ist insbesondere an ein Löschgas gedacht. Falls der Innendruck im Gehäuse vom atmosphärischen Druck abweicht, muß für eine hermetische Abdichtung des Gehäuses gesorgt werden.The inside of the housing can either have the aforementioned atmospheric pressure or a different internal pressure, preferably higher than the atmospheric pressure. An extinguishing gas is particularly considered. If the internal pressure in the housing deviates from the atmospheric pressure, the housing must be hermetically sealed.

Es kann gemäß den Ausführungsformen des Verfahrens nach den Ansprüchen 3 und 4 der im Gehäuse durch den Lichtbogen des Kurzschlußstromes und den Lichtbogen des Folgestromes entstehende Überdruck langsam abgebaut werden, wobei der Abbau des Überdrucks vorzugsweise innerhalb 3 bis 5 Stunden erfolgt. Da jeder Stoßstrom einen Folgestrom zur Folge hat und der Folgestrom aufgrund seiner Wärmeentwicklung eine Erhöhung des Innendruckes in der Funkenstreckenanordnung bewirkt, wird durch die vorgenannten Verfahrensmaßnahmen - sofern erforderlich - zuverlässig vermieden, daß diese Überdrücke sich addieren und die Funkenstreckenanordnung zerstören. Vielmehr wird durch die Merkmale der Ansprüche 3 und 4 ein langsamer, kontinuierlicher Ausgleich des Innendruckes des Gehäuses an die Außenatmosphäre erfolgen. Einzelheiten des Ablaufes ergeben sich dabei lediglich durch die für den Druckabbau benötigte Zeitdauer. Bei der zuletzt genannten Verfahrensweise wird ebenfalls ein möglichst hohes Löschvermögen erzielt. Auch hier wird der benötigte Überdruck durch den zu löschenden Folgestrom selber produziert.
Diese druckabhängige Erhöhung der Bogenspannung führt zu einer Strombeeinflussung, d.h. zu einer Reduzierung des netzfrequenten Folgestromes über die Funkenstrecke, so daß deren thermische Belastung sinkt. Der Abbau des Überdruckes kann mit einem quasi-druckdichten Gehäuse durchgeführt werden. Hierzu wird auf Anspruch 9 und dessen Erläuterung verwiesen.According to the embodiments of the method according to claims 3 and 4, it can be generated in the housing by the arc of the short-circuit current and the arc of the follow-up current Overpressure can be reduced slowly, the overpressure being reduced preferably within 3 to 5 hours. Since each surge current results in a follow-up current and the follow-up current causes an increase in the internal pressure in the spark gap arrangement due to its heat development, the aforementioned procedural measures - if necessary - reliably prevent these overpressures from adding up and destroying the spark gap arrangement. Rather, the features of claims 3 and 4 will result in a slow, continuous compensation of the internal pressure of the housing to the outside atmosphere. Details of the process are given only by the time required for the pressure reduction. With the last-mentioned procedure, the highest possible extinguishing capacity is also achieved. Here too, the required overpressure is produced by the follow-up current to be extinguished.
This pressure-dependent increase in the arc voltage leads to an influence on the current, ie to a reduction in the line-frequency follow-up current over the spark gap, so that its thermal load drops. The overpressure can be reduced with a quasi-pressure-tight housing. In this regard, reference is made to claim 9 and its explanation.

Sowohl bei Verwendung eines hermetisch abgedichteten, als auch bei Verwendung eines quasi-druckdichten Gehäuses entfällt der beim Stand der Technik gegebene Nachteil des Ausblasens der vom Lichtbogen erzeugten heißen Gase. Somit besteht in keinem dieser Fälle die Gefahr einer Gefährdung von Personen und/oder einer Beschädigung von benachbarten Bauteilen.Both when using a hermetically sealed housing and when using a quasi-pressure-tight housing, the disadvantage of the prior art of blowing out the hot gases generated by the arc is eliminated. Thus, in none of these cases is there a risk of endangering people and / or damage to neighboring components.

Im Normalbetrieb herrscht im jeweiligen Gehäuse der Ruhedruck des Füllgases. Der Ruhedruck kann dem atmosphärischen Druck entsprechen. Das Füllgas kann Luft, aber auch ein spezielles Löschgas (z.B. SF6) sein.In normal operation, the rest pressure of the filling gas prevails in the respective housing. The resting pressure can correspond to the atmospheric pressure. The filling gas can be air, but also a special extinguishing gas (eg SF6).

Generell ist zum erfindungsgemäßen Verfahren darauf hinzuweisen, daß ein wichtiger, synergistischer Effekt darin liegt, daß eine Verringerung des Volumens des Innenraumes des Gehäuses bei einer angenommenen Größe des Folgestromes eine entsprechende und für die Löschung vorteilhafte Erhöhung des Innendruckes im Gehäuse zur Folge hat und man nicht unbedingt genötigt ist, zur Erhöhung der Bogenspannung die Länge des Folgestromlichtbogens zu verlängern, wie es beispielsweise beim Gegenstand von DE-OS 20 07 293 vorgesehen worden ist. Eine Verlängerung der Länge des Folgestromlichtbogens hätte nämlich in der Regel eine Vergrößerung des Volumens des o.g., die Elektroden beinhaltenden Gehäuseinnenraumes zur Folge, wodurch nachteiligerweise bei einer angenommenen Stärke des Lichtbogens des Folgestromes der im o.g. Innenraum gebildete Druck verringert würde.In general, it should be pointed out to the method according to the invention that an important, synergistic effect lies in the fact that a reduction in the volume of the interior of the housing with an assumed size of the follow-up current results in a corresponding increase in the internal pressure in the housing which is advantageous for the extinguishing, and one does not is absolutely necessary to increase the length of the arc current to increase the arc voltage, as has been provided for example in the subject of DE-OS 20 07 293. An increase in the length of the follow-up current arc would normally result in an increase in the volume of the above-mentioned housing interior containing the electrodes, which disadvantageously results in an assumed strength of the arc in the follow-up current which Interior pressure formed would be reduced.

Sollte der zu löschende Folgestrom relativ hoch sein, so versteht es sich, daß dann das Volumen des Innenraumes des Gehäuses entsprechend größer gewählt werden muß. Auf jeden Fall wird das eingangs erläuterte Ziel der Erfindung mit einem relativ kleinvolumigen Gehäuse erreicht, indem eine möglichst hohe Bogenspannung erzeugt wird, welche der Netzspannung entgegenwirkt und damit den Folgestrom auf einen so geringen Wert reduziert, daß er schnell gelöscht wird.If the follow-up current to be deleted is relatively high, it goes without saying that the volume of the interior of the housing must then be chosen to be correspondingly larger. In any case, the aim of the invention explained at the outset is achieved with a relatively small-volume housing, by generating the highest possible arc voltage, which counteracts the mains voltage and thus reduces the follow-up current to such a low value that it is quickly extinguished.

Die Erfindung befaßt sich ferner mit der Ausgestaltung einer Funkenstreckenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 6. Hierzu ist beispielsweise aus dem DE-G 73 15 846 eine geschlossene Trennfunkenstrecke in explosionsgeschützter Ausführung bekannt, bei der verhindert werden soll, daß der überspringende Funken Kontakt zur Außenatmosphäre hat.
Hierzu weist die Funkenstrecke ein aus Metall bestehendes topfartiges Gehäuse auf, das zugleich die elektrische Verbindung der Klemme zu einer ersten Elektrodenscheibe herstellt. Eine zweite Elektrodenscheibe ist von der ersten Elektrodenscheibe durch eine Glimmerschicht elektrisch isoliert und im gewünschten Abstand gehalten. Bei dieser Elektrodenausbildung erfolgt der Überschlag zwischen der Außenseite der zweiten Elektrode und einer außen gelegenen Gegenfläche der ersten Elektrode. Das gesamte Innere des Topfes einschließlich der Elektroden und des Druckkörpers ist durch eine Isolierschicht nach außen abgedichtet, die sich etwa im Bereich des offenen Bodens befindet. Sie besteht bevorzugt aus gegossenem Kunststoff, z.B. einem Gießharz. Ein Löschgas ist nicht vorhanden. Ferner tritt bei einer solchen Trennfunkenstrecke auch kein Folgestrom und damit nicht das Problem des Löschens eines Folgestromes auf.The invention is also concerned with the configuration of a spark gap arrangement according to the preamble of claim 6. For this purpose, for example from DE-G 73 15 846 a closed isolating spark gap in an explosion-protected design is known, in which it is intended to prevent the spark that has jumped over from coming into contact with the outside atmosphere .
For this purpose, the spark gap has a pot-like housing made of metal, which at the same time establishes the electrical connection of the terminal to a first electrode disk. A second electrode disk is electrically insulated from the first electrode disk by a mica layer and is kept at the desired distance. At this Electrode formation takes place between the outside of the second electrode and an outside counter surface of the first electrode. The entire interior of the pot including the electrodes and the pressure body is sealed to the outside by an insulating layer, which is located approximately in the area of the open bottom. It preferably consists of molded plastic, for example a cast resin. An extinguishing gas is not available. Furthermore, there is no follow current in such an isolating spark gap and therefore no problem of deleting a follow current.

Demgegenüber liegt der Erfindung die weitere Aufgabe zugrunde, eine Funkenstreckenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 6 zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, derart auszugestalten, daß sie als Löschfunkenstrecke einsetzbar ist und bei einem Überschlag und Entstehen eines Folgestromes eine möglichst optimale Folgestromlöschfähigkeit aufweist.In contrast, the invention is based on the further object of designing a spark gap arrangement according to the preamble of claim 6 for carrying out the method according to one of claims 1 to 5 such that it can be used as an extinguishing spark gap and, in the event of a flashover and generation of a follow current, the best possible follow current extinguishing capability having.

Gemäß Patentanspruch 6 ist hierzu eine Funkenstreckenanordnung mit zwei Elektroden vorgesehen, die entsprechend DE-G 73 15 846 im Innenraum eines geschlossenen Gehäuses angeordnet sind. Dabei ist diese Funkenstreckenanordnung dadurch gekennzeichnet, daß der die Elektroden beinhaltende Innenraum von einer druckfesten Gehäuseanordnung umgeben ist, wobei das Volumen des Innenraumes derart bemessen und auf die Höhe des zu erwartenden Folgestromes abgestimmt ist, daß durch den Lichtbogen des Folgestromes eine Druckerhöhung eines im Innenraumes vorgesehenen Gases auf ein Vielfaches des atmosphärischen Druckes erreicht wird. Dieses Gas kann Luft oder auch ein Löschgas sein. Neben dem Einsatz bei dem bereits beschriebenen Verfahren der Erfindung kann die erfindungsgemäße Funkenstreckenanordnung auch als Modul in ein- und mehrpoligen Gehäusevarianten für den Innen- und Außenbereich angewendet werden, einschließlich bei explosionsgeschützten Funkenstreckenanordnungen.According to claim 6, a spark gap arrangement is provided with two electrodes, which are arranged according to DE-G 73 15 846 in the interior of a closed housing. This spark gap arrangement is characterized in that the interior containing the electrodes is surrounded by a pressure-resistant housing arrangement, the volume of the interior being dimensioned and matched to the level of the subsequent current to be expected such that a pressure increase in the interior provided by the arc of the subsequent current Gas is reached to a multiple of the atmospheric pressure. This gas can be air or an extinguishing gas. In addition to use in the method of the invention already described, the spark gap arrangement according to the invention can also be used as a module in single and multi-pole housing variants for indoor and outdoor use, including explosion-proof spark gap arrangements.

Das Maß der Druckerhöhung kann nicht nur vom Volumen des Elektrodenraumes und der Stärke des Lichtbogens des Folgestromes, sondern auch von der geometrischen Gestaltung des Innenraumes, insbesondere der Elektroden abhängen. Als eine bei gebräuchlichen Elektrodenformen im Sinne der Erfindung wirkungsvolle Druckerhöhung ist gemäß Anspruch 7 eine Druckerhöhung des Innendruckes auf 10 - 60 bar von Vorteil.The degree of pressure increase can depend not only on the volume of the electrode space and the strength of the arc of the follow-up current, but also on the geometric design of the interior, in particular of the electrodes. As an effective pressure increase in conventional electrode shapes in the sense of the invention, an increase in the internal pressure to 10-60 bar is advantageous according to claim 7.

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik ist also eine stoßstromtragfähige, folgestromlöschfähige, geschlossene Funkenstrecke geschaffen, bei der unter Ausnutzung der Druckentwicklung im Inneren eines abgekapselten Gehäuses das Folgestromlöschvermögen gegenüber bekannten Funkenstrecken verbessert.On the basis of the state of the art mentioned, a closed spark gap capable of carrying surge current, capable of follow current extinguishing is created, in which, using the pressure development inside an encapsulated housing, improves the follow current extinguishing capacity compared to known spark gaps.

Gemäß der Ausführungsform nach Anspruch 8 wird ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse benutzt, dessen Ruhedruck auf den atmosphärischen Normaldruck oder einem davon abweichenden Wert einstellbar ist. Durch die Wahl dieses Ruhedruckes läßt sich die Ansprechspannung der Funkenstrecke über einen weiten Bereich ohne konstruktive Änderungen beeinflussen.According to the embodiment according to claim 8, a hermetically sealed housing is used, the rest pressure of which is adjustable to atmospheric normal pressure or a value deviating therefrom. By choosing this static pressure, the response voltage of the spark gap can be influenced over a wide range without design changes.

Die Merkmale des Anspruches 8 befassen sich mit einer Variante der Erfindung, bei der ein quasi-druckdichtes Gehäuse vorgesehen ist.The features of claim 8 deal with a variant of the invention in which a quasi-pressure-tight housing is provided.

Durch die Maßnahmen des Anspruches 10 ist eine mechanisch feste Gehäuseanordnung geschaffen. Der druckfeste Zusammenhalt von Deckelelementen und Kunststoffelement kann durch Verklebung, Verschraubung oder ähnlicher Verbindungstechniken erzielt werden.A mechanically fixed housing arrangement is created by the measures of claim 10. The pressure-resistant cohesion of cover elements and plastic element can be achieved by gluing, screwing or similar connection techniques.

Gemäß den Ansprüchen 12 und 13 ist die Gehäuseanordnung von einem äußeren Druckkörper umschlossen. Dieser Druckkörper weist die Vorteile auf, daß eine kostengünstige Herstellung ermöglicht wird und daß keine mechanischen Anforderungen an das Kunststoffelement gestellt werden. Es wird hierdurch ein zusätzlicher mechanischer Halt der Gehäuseanordnung geschaffen und schließlich eine mechanische Entlastung der Deckelelemente durch deren Abstützung auf dem Rand des Druckkörpers und dessen Innenwand erreicht. Mittels einer aus Durchmesserunterschieden (siehe Anspruch 14) resultierenden Überdeckung kann auch eine Art Überdruckventil für die Funkenstreckenanordnung realisiert werden, wobei die Deckelelemente, die vorzugsweise aus Kunststoff bestehen, an den Umbördelungen abscheren und der jeweilige Elektrodenfuß zur Anlage an die Umbördelung kommt. Durch die dabei auftretenden Spalte wird der Überdruck in die Atmosphäre abgebaut.According to claims 12 and 13, the housing arrangement is enclosed by an outer pressure body. This pressure body has the advantages that an inexpensive manufacture is made possible and that no mechanical requirements are imposed the plastic element can be placed. This creates an additional mechanical hold of the housing arrangement and finally a mechanical relief of the cover elements is achieved by their support on the edge of the pressure body and its inner wall. By means of an overlap resulting from diameter differences (see claim 14), a type of pressure relief valve for the spark gap arrangement can also be realized, the cover elements, which are preferably made of plastic, shearing off at the flanges and the respective electrode base coming into contact with the flanging. Due to the gaps that occur, the excess pressure is released into the atmosphere.

Die Merkmale des Anspruches 15 haben den Vorteil der Schaffung einer thermischen Isolierung, wobei auf einfache Art und Weise eine Trennung der mechanischen und thermischen Anforderungen erreicht ist.The features of claim 15 have the advantage of creating thermal insulation, a separation of the mechanical and thermal requirements being achieved in a simple manner.

Zur Einstellung der Ansprechspannung der Funkenstrecke werden gemäß Anspruch 17 die beiden Elektroden durch ein Isolierstück auf einen Abstand gehalten. Eine Erhöhung des Abstandes führt zu einer Erhöhung der Ansprechspannung. Die Elektroden sind sich an ihrem Fußpunkt, an dem der Lichtbogen entsteht, am nächsten und haben hiervon ausgehend einen voneinander divergierenden Verlauf, bei dem sich bis zu den freien Enden der Elektroden hin deren Abstand voneinander vergrößert. Auf diesen divergierenden Elektroden wandert der Lichtbogen nach außen zu deren Enden hin. Er wird dabei verlängert und seine Bogenspannung wird damit erhöht. Es ist somit zur Beeinflussung des Folgestromlöschvermögens möglich, die Elektroden so zu gestalten, daß die Zündung des Lichtbogens als Gleitentladung an den einander am nächsten liegenden Bereichen der Elektrodenkegel eingeleitet wird.To set the response voltage of the spark gap, the two electrodes are held at a distance by an insulating piece. An increase in the distance leads to an increase in the response voltage. The electrodes are closest to each other at their base point at which the arc arises and, proceeding from this, have a diverging profile in which the distance from one another increases as far as the free ends of the electrodes. On these diverging electrodes, the arc migrates outwards to their ends. It is lengthened and its bow tension is increased. In order to influence the subsequent current extinguishing capacity, it is thus possible to design the electrodes in such a way that the ignition of the arc is initiated as a sliding discharge at the regions of the electrode cone which are closest to one another.

Eine Möglichkeit zur Druckentlastung des Innenraumes (siehe hierzu die Verfahrensansprüche 3 und 4) besteht gemäß Anspruch 22 darin, daß zum Angleichen des Innendruckes der Gehäuseanordnung an den atmosphärischen Normaldruck Be- und Entlüftungskanäle vorgesehen sind. Durch entsprechende Dimensionierung dieser Kanäle kann der Abbau des Überdrucks über verschiedene Zeiten eingestellt werden.According to claim 22, one way of relieving the pressure in the interior (see method claims 3 and 4 in this regard) is to adjust the internal pressure Housing arrangement to the atmospheric normal pressure ventilation channels are provided. By appropriately dimensioning these channels, the reduction of the excess pressure can be set over different times.

Zur Verbesserung des Löschverhaltens können schließlich gemäß Anspruch 23 das innere Kunststoffelement und/oder das Isolierstück aus einem gasabgebenden Werkstoff bestehen.To improve the extinguishing behavior, the inner plastic element and / or the insulating piece can finally consist of a gas-emitting material.

Hinsichtlich des Einsatzes einer Funkenstreckenanordnung nach der Erfindung in Form eines Moduls in weiteren Außengehäusen wird auf die Ansprüche 24 bis 28 verwiesen.With regard to the use of a spark gap arrangement according to the invention in the form of a module in further outer housings, reference is made to claims 24 to 28.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen zu entnehmen, sowie im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Funkenstreckenanordnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt:

Fig. 1:: eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Funkenstreckenanordnung im Längsschnitt,
Fig. 2, 2a:: eine Ansicht eines NH-Sicherungsgehäuses mit eingebauter Funkenstreckenanordnung im geschlossenen und geöffneten Zustand,
Fig. 3, 3a:: eine Ansicht eines Außengehäuses mit drei eingebauten Funkenstreckenanordnungen im geschlossenen und geöffneten Zustand und
Fig. 4:: eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Funkenstreckenanordnung im Längsschnitt.

Further advantages and features of the invention can be found in the further subclaims, and are described and explained in more detail below with reference to the embodiments of the spark gap arrangements according to the invention shown in the drawing. It shows:

Fig. 1:: a first embodiment of the spark gap arrangement according to the invention in longitudinal section,
2, 2a:: a view of an NH fuse housing with built-in spark gap arrangement in the closed and open state,
3, 3a:: a view of an outer housing with three built-in spark gap arrangements in the closed and open state and
Fig. 4:: a second embodiment of the spark gap arrangement according to the invention in longitudinal section.

Eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Funkenstreckenanordnung ist in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellt und zeigt eine hermetisch abgedichtete Funkenstreckenanordnung.
Im Innenraum 1 sind zwei Elektroden 2a und 2b angeordnet, welche durch ein Isolierstück 3 auf einem notwendigen Abstand a gehalten werden. Auch dieser Abstand bestimmt die Ansprechspannung der Funkenstrecke. Der Abstand a kann durch im einzelnen nicht dargestellte Mittel verändert werden, um somit unterschiedliche Ansprechspannungen einstellen zu können, wobei eine Erhöhung des Abstandes a zu einer Erhöhung der Ansprechspannung und dies zu einer höheren Bogenspannung führt. Das Isolierstück 3 kann vorteilhaft aus einem gasabgebenden Kunststoff (z.B. POM) bestehen und derart gestaltet sein, daß die Zündung des Lichtbogens als Gleitentladung an den einander zugewandten Enden der Elektrodenkegel 2a und 2b eingeleitet wird. Dadurch wird der Lichtbogen veranlaßt, sich entsprechend dem durch die Kegelform der Elektroden 2a und 2b bedingten Öffnungswinkel aufzuweiten und damit günstigere thermische sowie Löscheigenschaften herzustellen.A first embodiment of the spark gap arrangement according to the invention is shown in longitudinal section in FIG. 1 and shows a hermetically sealed spark gap arrangement.
In the interior 1, two electrodes 2a and 2b are arranged, which are kept at a necessary distance a by an insulating piece 3. This distance also determines the response voltage of the spark gap. The distance a can be changed by means not shown in detail in order to be able to set different response voltages, an increase in the distance a increasing the response voltage and this leading to a higher arc voltage. The insulating piece 3 can advantageously consist of a gas-emitting plastic (eg POM) and be designed such that the ignition of the arc is initiated as a sliding discharge at the mutually facing ends of the electrode cones 2a and 2b. This causes the arc to widen in accordance with the opening angle caused by the cone shape of the electrodes 2a and 2b and thus to produce more favorable thermal and quenching properties.

Die vorstehend erläuterte und sowohl im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 als auch im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 dargestellte und verwendete Ausführung der Elektroden stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. Innerhalb des kleinen Spaltes a springt der Lichtbogen über und wird dann entlang der sich von diesem Spalt a her erstreckenden Elektrodenflächen 20 radial nach außen geführt. Da diese Elektrodenflächen 20 miteinander einen sich nach außen erweiternden Konus bilden, hat dies eine entsprechende Verlängerung des Lichtbogens und damit eine Erhöhung der Bogenspannung zur Folge. Bei der Ausgestaltung der Funkenstreckenanordnung gemäß Fig. 1 und auch gemäß Fig. 4 und bei den hier gegebenen Abmessungen von etwa einem Drittel der Größe der Darstellung auf den beiliegenden DIN A4 Blättern empfiehlt sich eine Erhöhung des Innendruckes auf etwa 30 - 50 bar.The embodiment of the electrodes explained above and shown and used both in the exemplary embodiment in FIG. 1 and in the exemplary embodiment in FIG. 4 represents a preferred embodiment of the invention. Within the small gap a, the arc jumps over and then moves along it Gap a her extending electrode surfaces 20 guided radially outwards. Since these electrode surfaces 20 together form a cone that widens outwards, this results in a corresponding lengthening of the arc and thus an increase in the arc voltage. In the embodiment of the spark gap arrangement according to FIG. 1 and also according to FIG. 4 and with the dimensions given here of approximately one third of the size of the illustration on the enclosed A4 sheets, an increase in the internal pressure to approximately 30-50 bar is recommended.

Es liegt aber im Bereich der Erfindung, die Formgebung dieser Elektrodenflächen und auch der Elektroden als solchen und ihrer Halterung anders zu gestalten als in den Fig. 1, 4 dargestellt. So könnte man beispielsweise die Elektrodenflächen 20 vom Isolierstück 3 her bis zum äußeren Umfang der Elektroden 2a, 2b im Abstand a radial nach außen hin verlaufen lassen, dessen innere Stirnfläche am Isolierstück angrenzen kann.However, it is within the scope of the invention, the shape to design these electrode surfaces and also the electrodes as such and their holder differently than shown in FIGS. 1, 4. For example, one could allow the electrode surfaces 20 to run radially outwards from the insulating piece 3 to the outer circumference of the electrodes 2a, 2b, the inner end face of which can adjoin the insulating piece.

Der die Elektroden aufweisende Innenraum 1 ist umgeben von einer druckfesten Gehäuseanordnung 5. Diese Gehäuseanordnung 5 wird druckfest begrenzt durch zwei Deckelelemente 4a und 4b an den Stirnflächen der Anordnung. Die gesamte Anordnung wird geführt und zu den Seitenflächen abgeschlossen durch ein inneres Kunststoffelement 5a. Diese Teile 4a, 4b und 5a isolieren die Funkenstrecke von einem in diesem Ausführungsbeispiel vorgesehenen äußeren Druckkörper 6, der diese Teile 4a, 4b und 5a so umschließt, daß ein druckfester Zusammenhalt hergestellt ist.The interior 1 having the electrodes is surrounded by a pressure-resistant housing arrangement 5. This housing arrangement 5 is delimited pressure-tight by two cover elements 4a and 4b on the end faces of the arrangement. The entire arrangement is guided and closed to the side surfaces by an inner plastic element 5a. These parts 4a, 4b and 5a isolate the spark gap from an external pressure body 6 provided in this exemplary embodiment, which encloses these parts 4a, 4b and 5a in such a way that a pressure-resistant cohesion is produced.

Bevorzugt besteht der äußere Druckkörper 6 aus einem metallischen Rohrstück, das durch Umbördeln seiner beiden, an den Deckeln 4a, 4b anliegenden Enden kostengünstig gefertigt werden kann. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das innere Kunststoffelement 5a aus einem gasabgebenden Werkstoff (z.B. POM) bestehen.The outer pressure body 6 preferably consists of a metallic piece of pipe, which can be manufactured inexpensively by flanging over its two ends which abut the covers 4a, 4b. In a further embodiment of the invention, the inner plastic element 5a can consist of a gas-emitting material (e.g. POM).

An die Deckelelemente 4a und 4b, die aus einem elektrisch nichtleitfähigem Stoff bestehen, werden hohe mechanische und thermische Anforderungen gestellt. Sie müssen den sehr großen Kräften standhalten, die beim Stoßstromableitvorgang und bei der Folgestromlöschung durch den Druck in dem Innenraum 1 bzw. Gehäuseanordnung 5 erzeugt werden. Dies gilt insbesondere für die nachstehend noch näher zu erläuternde Ausführungsform gemäß Fig. 4. Da aber thermisch hochbelastbare Kunststoffe in der Regel sehr spröde und damit für den Anwendungsfall für die Deckelelemente 4a und 4b nicht geeignet sind, wird erfindungsgemäß eine Funktionstrennung durchgeführt. Die thermische Isolierung der heißen Elektroden 2a und 2b zwischen den Deckelelementen 4a, 4b übernimmt eine thermische Trennscheibe 7. Mit dieser Maßnahme entfallen extreme thermische Anforderungen an die Deckelelemente 4a und 4b. Eine mechanische Entlastung der Deckelelemente 4a und 4b kann erreicht werden durch deren Abstützung auf die o.g. Ränder des Druckkörpers 6. Durch die spezielle Gestaltung eines Elektrodenfußes 8, dessen Durchmesser d1 größer ist als lichte Weite d2 des Druckkörpers 6, wird eine Entlastung der Deckelelemente 4a, 4b erreicht und die Kraftwirkung gleichmäßig verteilt. Für die mechanische Stabilität der Gesamtanordnung ist die Überdeckung x von großer Bedeutung (siehe Fig. 2), wobei $x = \frac{d1 - d2}{2}$

ist.High mechanical and thermal requirements are placed on the cover elements 4a and 4b, which consist of an electrically non-conductive material. They have to withstand the very large forces which are generated by the pressure in the interior 1 or the housing arrangement 5 during the surge current discharge process and during the subsequent current quenching. This applies in particular to the embodiment according to FIG. 4, which will be explained in more detail below, but since plastics which can withstand high thermal loads are generally very brittle and are therefore unsuitable for the application for the cover elements 4a and 4b, a separation of functions is achieved according to the invention carried out. The thermal insulation of the hot electrodes 2a and 2b between the cover elements 4a, 4b is carried out by a thermal cutting disk 7. This measure eliminates extreme thermal demands on the cover elements 4a and 4b. Mechanical relief of the cover elements 4a and 4b can be achieved by supporting them on the above-mentioned edges of the pressure element 6. The special design of an electrode base 8, the diameter d1 of which is greater than the inside width d2 of the pressure element 6, relieves the pressure on the cover elements 4a, 4b reached and the force effect evenly distributed. The overlap x is of great importance for the mechanical stability of the overall arrangement (see FIG. 2), wherein

x = \frac{d1 - d2}{2nd}

is.

Falls für eine langfristige (über Minuten/Stunden) erfolgende Angleichung des stationären Innendruckes in der Gehäuseanordnung 5 an die Umgebungsbedingungen gesorgt werden soll, können entsprechende Be- und Entlüftungskanäle 9 vorgesehen werden, die der o.g. Angleichung angepaßte entsprechend kleine Durchtrittsquerschnitte aufweisen.If long-term (minutes / hours) adjustment of the stationary internal pressure in the housing arrangement 5 to the ambient conditions is to be ensured, corresponding ventilation channels 9 can be provided, which the above-mentioned. Alignment have adapted, appropriately small passage cross sections.

Aufgrund der Tatsache, daß es sich bei diesem Modul um eine in sich geschlossene, nicht ausblasende Funkenstrecke handelt und dadurch keine Kraftwirkung auf ein weiteres Außengehäuse (z.B. NH-Sicherungsgehäuse, Fig. 2) ausgeübt wird, ergeben sich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten auch in weniger stabilen Außengehäusen. Das erfindungsgemäße Funkenstreckenmodul kann als Standardbaugruppe in verschiedene Gehäusevarianten integriert werden, wie dies nachfolgend anhand der Fig. 2 und 3 näher beschrieben und erläutert wird. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß mit der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik die Funkenstreckenanordnung relativ klein sein kann. Beispielsweise ist die Darstellung von Funkenstreckenanordnungen in den Fig. 1 und 4 etwa im Maßstab 3:1 gezeichnet, d.h. in der praktischen Ausführung sind diese Funkenstrecken entsprechend kleiner als sie hier auf einem DIN A4 Blatt gezeichnet sind.Due to the fact that this module is a self-contained, non-blowing spark gap and therefore no force is exerted on another outer housing (e.g. NH fuse housing, Fig. 2), there are many possible uses even in less stable outer housings . The spark gap module according to the invention can be integrated as a standard module in various housing variants, as will be described and explained in more detail below with reference to FIGS. 2 and 3. It should be pointed out at this point that the spark gap arrangement can be relatively small with the invention compared to the prior art. For example is the representation of spark gap arrangements in FIGS. 1 and 4 drawn approximately on a scale of 3: 1, ie in practical implementation these spark gaps are correspondingly smaller than they are drawn here on a DIN A4 sheet.

Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit der Stromzuführung über die axial in Richtung der Längsmittelachse 19-19 verlaufenden Anschlußstäbe 2' der Elektroden 2a, 2b. Hierdurch werden schädliche Stromkräfte vermieden.Another advantage is the possibility of supplying current via the connecting rods 2 ′ of the electrodes 2a, 2b that run axially in the direction of the longitudinal central axis 19-19. This avoids harmful current forces.

Es sei nur der Vollständigkeit halber erwähnt, daß die Gehäuseanordnungen 5 der Erfindung so druckfest sein müssen, daß sie auch den nur sehr kurzzeitig auftretenden Innendruck aufgrund des relativ hohen Stoßstromes aushalten können; während demgegenüber der Innendruck aufgrund des erläuterten Folgestromes wesentlich geringer ist. Die nachfolgend erläuterten weiteren Außengehäuse 11, 13 müssen demgegenüber keinen Innendruck aushalten, da dies von der Funkenstreckenanordnung übernommen wird.It should only be mentioned for the sake of completeness that the housing arrangements 5 of the invention must be so pressure-resistant that they can also withstand the internal pressure that occurs only for a very short time due to the relatively high surge current; while, on the other hand, the internal pressure is significantly lower due to the explained follow-up current. In contrast, the further outer housings 11, 13 explained below do not have to withstand any internal pressure, since this is carried out by the spark gap arrangement.

Es ist nicht auszuschließen, daß durch eine unzulässige Erhöhung des Druckes im Innenraum 1 die Gefahr einer Explosion der gesamten Gehäuseanordnung besteht mit der Folge, daß die metallischen Teile des Druckkörpers 6 nach außen geschleudert werden. Um dies in Art der Funktion eines Überdruckventiles zu verhindern, wird durch eine hierauf abgestimmte mechanische Auslegung der Deckelelemente 4a und 4b eine gezielte Überdruckentlastung und damit die Vermeidung der vorstehend geschilderten Gefahr erreicht werden.
Dazu wird bei einer unzulässigen Erhöhung des Innendruckes mittels der Füße 8 der Elektroden 2a und 2b ein Abscheren der innen gelegenen Teile der Kunststoffdeckel 4a und 4b etwa entlang der gewellt eingezeichneten Linien 18 erreicht. Nach dem Abscheren dieser Teile kommen die Isolierscheiben 7 zur Anlage an die Umbördelungen 6' des Druckkörpers 6 und verhindern ein Herausdrücken der Elektroden 2a und 2b. Mit dem Abscheren der o.g. Teile entlang der Linien 18 ist soviel an Durchtrittsöffnungen zwischen dem Innenraum 1 und der Außenluft geschaffen, daß der im Innenraum entstandene Überdruck sich sehr schnell abbaut.It cannot be ruled out that there is a risk of an explosion of the entire housing arrangement due to an impermissible increase in the pressure in the interior 1, with the result that the metallic parts of the pressure body 6 are thrown outwards. In order to prevent this in the manner of the function of an overpressure valve, a targeted overpressure relief and thus the avoidance of the above-described danger will be achieved by a mechanical design of the cover elements 4a and 4b which is matched to this.
For this purpose, in the event of an impermissible increase in the internal pressure by means of the feet 8 of the electrodes 2a and 2b, the inner parts of the plastic covers 4a and 4b are sheared off approximately along the lines 18 drawn in corrugated fashion. After these parts have been sheared off, the insulating washers 7 come into contact with the flanges 6 'of the pressure body 6 and prevent the electrodes 2a and 2b from being pressed out. With the shearing off of the above-mentioned parts along the lines 18 creates so much through openings between the interior 1 and the outside air that the excess pressure which arises in the interior rapidly dissipates.

In Fig. 2, 2a ist die erfindungsgemäße Funkenstreckenanordnung 10 in ein NH-Sicherungsgehäuse 11 eingebaut, welches im geschlossenen (Fig. 2) und geöffneten (Fig. 2a) Zustand dargestellt ist. Das Sicherungsgehäuse 11 besteht dabei aus zwei Halbschalen 11a und 11b und weist Auszugslaschen 12 auf. Die elektrische Kontaktierung von stromführendem Leiter bzw. Erde erfolgt durch standardisierte NH-Kontaktmesser, welche mit 2a und 2b bezeichnet sind.2, 2a, the spark gap arrangement 10 according to the invention is installed in an NH fuse housing 11, which is shown in the closed (FIG. 2) and open (FIG. 2a) state. The fuse housing 11 consists of two half-shells 11a and 11b and has pull-out tabs 12. The electrical contacting of the live conductor or earth is carried out by standardized NH contact blades, which are designated 2a and 2b.

In Fig. 3, 3a ist die mehrpolige Variante einer Anordnung von Funkenstreckenanordnungen 10 in einem speziellen Außengehäuse 13 dargestellt. Da bei den erfindungsgemäßen Funkenstreckenanordnungen das beim Stand der Technik erforderliche Ausblasen entfällt, kann man die hermetisch abgedichteten Funkenstrecken (Fig. 1) oder druckdichten Funkenstrecken (Fig. 4) enger anordnen und ein diese umschließendes Außengehäuse weniger stabil ausgestalten. Wie Fig. 3 zeigt, werden beispielsweise drei Funkenstreckenanordnungen 10 in einer platzsparenden, räumlichen Anordnung integriert. Damit ergibt sich ein günstiger Ausnutzungsfaktor des Innenvolumens des Außengehäuses 13. Die erdseitige Verbindung der Einzelelemente kann durch eine kostengünstige, gemeinsame Erdplatte 17 realisiert werden. Das Außengehäuse 13 kann, wie in Fig. 3a dargestellt, über Schnappbefestigungen 14 auf einer Standardtragschiene montiert werden. Es können Anschlußmöglichkeiten für Kabeleinspeisung 15 (Fig. 3a) oder eine Kammschiene 16 (Fig. 3) vorhanden sein. Die Anschlußmöglichkeiten der stromführenden Leiter sind im modularen Abstandsmaß so aufgebaut, daß auf der einen Seite die drei Anschlüsse 15, bzw. 16 für die stromführenden Leiter und auf der Gegenseite der Erdanschluß 21 vorgesehen ist.3, 3a, the multi-pole variant of an arrangement of spark gap arrangements 10 in a special outer housing 13 is shown. Since the blowout required in the prior art is omitted in the spark gap arrangements according to the invention, the hermetically sealed spark gaps (FIG. 1) or pressure-tight spark gaps (FIG. 4) can be arranged more closely and an outer housing surrounding them can be made less stable. 3 shows, for example, three spark gap arrangements 10 are integrated in a space-saving, spatial arrangement. This results in a favorable utilization factor of the inner volume of the outer housing 13. The earth-side connection of the individual elements can be realized by an inexpensive, common earth plate 17. As shown in FIG. 3a, the outer housing 13 can be mounted on a standard mounting rail by means of snap fasteners 14. There may be connection options for cable feed 15 (FIG. 3a) or a comb rail 16 (FIG. 3). The connection options for the current-carrying conductors are constructed in a modular distance dimension such that the three connections 15 and 16 for the current-carrying conductors are provided on one side and the earth connection 21 on the opposite side.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Funkenstreckenanordnung. Bei dieser druckdichten Ausführungsform ist der für eine hermetische Abdichtung gemäß Fig. 1 vorgesehene äußere Druckkörper 6 entfallen. Dies bedingt, daß das innere Kunststoffelement 5a und die beiden Deckelelemente 4a und 4b so auszubilden sind, daß diese Teile 5a, 4a und 4b die Funktion des hier entfallenen äußeren Druckkörpers 6 insoweit ersetzen, als der erforderliche druckfeste Zusammenhalt über diese Teile 5a, 4a und 4b erzielt wird. Dazu werden entweder die Deckelelemente 4a und 4b entlang der gemeinsamen Fläche (Strecke A-E) verklebt, oder die Teilflächen (Strecke B-C oder D-E) mit einem feingängigen Gewinde versehen und verschraubt. Statt dessen kann auch ein Vernieten oder ein Verstiften erfolgen. Die vorgenannten Verbindungstechniken sind kombinierbar.4 shows a second embodiment of the spark gap arrangement according to the invention. In this pressure-tight embodiment, the outer pressure body 6 provided for a hermetic seal according to FIG. 1 has been omitted. This means that the inner plastic element 5a and the two cover elements 4a and 4b are to be designed such that these parts 5a, 4a and 4b replace the function of the outer pressure element 6 which is omitted here insofar as the required pressure-resistant cohesion over these parts 5a, 4a and 4b is achieved. For this purpose, either the cover elements 4a and 4b are glued along the common surface (path A-E), or the partial surfaces (path B-C or D-E) are provided with a fine thread and screwed. Instead, riveting or pinning can also take place. The aforementioned connection techniques can be combined.

Als Werkstoff für die Deckelelemente 4a und 4b bietet sich Metall oder ein entsprechend hochstabiler Kunststoff an. Bei der Verwendung von Kunststoffdeckeln 4a und 4b ist von Vorteil, daß eine isolierende Außenhülle entsteht, die in manchen Anwendungsfällen von Vorteil sein kann (z.B. Berührungsschutz). Außerdem kann es auch aus fertigungstechnischen oder Kostengründen günstiger sein, die Teile 5a, 4a und 4b zu verkleben.Metal or a correspondingly highly stable plastic lends itself as the material for the cover elements 4a and 4b. When using plastic covers 4a and 4b, it is advantageous that an insulating outer shell is created, which can be advantageous in some applications (e.g. protection against contact). In addition, it may also be cheaper for manufacturing or cost reasons to glue the parts 5a, 4a and 4b together.

Alle dargestellten und beschriebenen Merkmale, sowie ihre Kombinationen untereinander, sind erfindungswesentlich.All the features shown and described, as well as their combinations with one another, are essential to the invention.

Claims

Method for influencing the sequence current extinguishing capacity of spark gap arrangements with two electrodes which are arranged within a housing, an extinguishing gas possibly being provided within the housing, characterized by coordinating the size of the sequence current to be extinguished with the volume of the interior of the housing (5) in such a way that that a brief increase in the internal pressure of the housing (5) is brought about to a multiple of the atmospheric pressure, the pressure increase in the interior (1) having the electrodes being produced by the arc of the follow-up current itself.

A method according to claim 1, characterized by a brief increase in the internal pressure of the housing to 10 - 60 bar.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the excess pressure occurring in the housing (5) is slowly reduced.

A method according to claim 3, characterized by a reduction in the overpressure within 3 to 5 hours.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized by the use of air or sulfur hexafluoride as the extinguishing gas.

Spark gap arrangement with two electrodes, which are arranged in the interior of a closed housing, for carrying out the method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the interior (1) containing the electrodes (2a, 2b) has a pressure-resistant housing arrangement ( 5) is surrounded, the volume of the interior being dimensioned and matched to the level of the anticipated follow-up current such that an increase in pressure of a gas provided in the interior of the electrode space, in particular an extinguishing gas, to a multiple of the atmospheric pressure is achieved by the arc of the follow-up current .

Spark gap arrangement according to Claim 6, characterized in that the volume of the interior (1) is dimensioned and matched to the level of the follow current to be expected such that the arc of the follow current increases the pressure of a gas provided in the interior (1), in particular an extinguishing gas 10 - 60 bar is reached.

Spark gap arrangement according to claim 6 or 7, characterized by a hermetically sealed housing, the resting pressure of the gas located in the housing interior being set to the atmospheric pressure or a value deviating therefrom.

Spark gap arrangement according to claim 7, characterized by a quasi-pressure-tight housing with a gas filling, the pressure of which is equal to the atmospheric pressure.

Spark gap arrangement according to one or more of claims 6 to 9, characterized in that the preferably approximately cylindrical housing arrangement (5) is closed on the end faces by two cover elements (4a, 4b) and on the side faces by a plastic element (5a).

Spark gap arrangement according to claim 10, characterized in that the pressure-resistant cohesion of the cover elements (4a, 4b) and the plastic element (5a) is created by gluing, screwing or similar connection techniques.

Spark gap arrangement according to one or more of claims 6 to 9, characterized in that the housing arrangement (5) is enclosed by an outer pressure body (6) which consists of a metallic tube piece and holds the housing arrangement together pressure-tight.

Spark gap arrangement according to Claim 12, characterized in that the pressure body (6) is flanged at its front edges (6 ') and engages around the cover elements (4a, 4b).

Spark gap arrangement according to Claim 13, characterized in that the diameter (d1) of an electrode base (8) of the respective electrode (2a, 2b) is larger than the clear width (d2) of the flanged edges (6 ') of the pressure body (6).

Spark gap arrangement according to one or more of claims 6 to 14, characterized in that for the thermal insulation of the hot electrodes (2a, 2b) and the arc from the cover elements (4a, 4b) a thermal separating disk (7) is provided in between.

Spark gap arrangement according to one or more of Claims 6 to 15, characterized in that the current supply to the electrodes (2a, 2b) takes place through axial connections (2 ') running along the central longitudinal axis (19-19) of the spark gap arrangement.

Spark gap arrangement according to one or more of Claims 6 to 16, characterized in that the two electrodes (2a, 2b) are held at a distance (a) in order to set the response voltage of the spark gap and that this distance (a) is preferably variable.

Spark gap arrangement according to Claim 17, characterized in that the distance (a) is designed as a relatively small gap running perpendicular to the central longitudinal axis (19-19) between the electrodes (2a, 2b).

Spark gap arrangement according to claim 17, characterized in that the walls (20) of the distance between the electrodes (2a, 2b) from the gap (a) to the outside form a conical widening of the air gap between them.

Spark gap arrangement according to one of Claims 6 to 19, characterized in that the distance (a) between the electrodes (2a, 2b) is fixed by an insulating piece (3) provided between the electrodes.

Spark gap arrangement according to claim 20, characterized in that the insulating piece (3) extends to the inner end face of the gap (a).

Spark gap arrangement according to one or more of Claims 6 to 21, characterized in that ventilation channels (9) are provided to match the internal pressure of the housing arrangement (5) to the atmospheric pressure.

Spark gap arrangement according to one or more of claims 10 to 22, characterized in that the inner plastic element (5a) and / or the insulating piece (3) consist of a gas-emitting material.

Spark gap arrangement according to one or more of Claims 6 to 23, characterized in that the spark gap arrangement is arranged in the manner of a module (10) in an outer housing (11; 13).

Spark gap arrangement according to Claim 24, characterized in that the outer housing is an N-H fuse housing (11) which can consist of two half-shells (11a, 11b).

Spark gap arrangement according to Claim 24, characterized in that several, for example three, spark gap arrangements (10) are arranged in a common outer housing (13).

Spark gap arrangement according to Claim 26, characterized in that its outer housing (13) can be mounted on a standard mounting rail via snap fastenings (14).

Spark gap arrangement according to claim 26 or 27, characterized by connection options for cable feed (15) or a comb rail (16) and an earth connection (17).