EP0920098B1 - Overvoltage protection element - Google Patents
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- EP0920098B1 EP0920098B1 EP99102644A EP99102644A EP0920098B1 EP 0920098 B1 EP0920098 B1 EP 0920098B1 EP 99102644 A EP99102644 A EP 99102644A EP 99102644 A EP99102644 A EP 99102644A EP 0920098 B1 EP0920098 B1 EP 0920098B1
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- European Patent Office
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- protection element
- spark
- blow
- overvoltage protection
- spark gap
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
- H01T4/10—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
- H01T4/10—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
- H01T4/14—Arcing horns
Definitions
- the invention relates to an overvoltage protection element for the derivation of transients Surges, with two electrodes, one effective between the electrodes Air breakdown spark gap and a housing that receives the electrodes, where each electrode has one lead leg and one at an acute angle the associated connecting leg has a spark horn and between the spark horns of the two electrodes, spaced apart from each other the air breakdown spark gap is formed.
- Surge protection elements of the type from which the invention is based that is to say those with an air breakdown spark gap, now have overvoltage protection elements with an air flashover spark gap the advantage of a higher one Surge current carrying capacity, but the disadvantage of a higher one - and not particularly constant - response voltage.
- a third teaching after the aforementioned older patent application has and essentially to the content that the housing is at least partially made of a plastic exists that does not emit carbon when burned, or at least is partially lined with such a plastic.
- the installation of electrodes forming an air breakdown spark gap with spark horns into a relatively small one, made of plastic, which is heated or burned Releases carbon existing housing is problematic. In particular, it happens due to the very hot arc that arises after the response Combustion of the plastic and thus an enormous release of carbon. This leads to the electrodes becoming dirty and no longer having insulation strength is available.
- the enormous amount of carbon in the Gas mixture the extinguishing behavior of the electrodes.
- the disadvantages described above do not occur, of course, if the housing is at least partially made of one Plastic consists of no carbon when heated or burned emits, or if the housing at least partially with such a plastic is lined.
- a fourth teaching after the aforementioned older patent application has and essentially to the content that the side walls of the housing are relatively close the spark horns of the electrodes are used.
- One enters through this teaching extraordinarily good atmospheric blowing of the arc. It runs very well quickly to the tips of the spark horns, so it does not get stuck in the ignition area.
- the spark horns of the electrodes Adjacent housing cover made of electrically conductive material, preferably made of There is copper tungsten, which is usually the distance between the Housing cover adjacent ends of the spark horns of the electrodes and the housing cover is chosen so that between the ends adjacent to the housing cover arcing can occur between the spark horns and the housing cover.
- the arc initially migrates out of the Ignition area at the tips of the spark horns. Then form between the tips the spark horns and the housing cover made of electrically conductive material two arcs.
- the conductor loop that builds up ensures that that the two arcs are driven behind the spark horns. That has to Consequence that two arcs are formed, all of which for an enormously high arc voltage with the follow-up current. This in turn means that the Deletion behavior for the network follow-up current has changed significantly, namely one quasi short-circuit proof discharge path has arisen. Because the two arcs behind the spark horns is the sensitive ignition area extremely well protected between the spark horns.
- the present invention is based on the object of a surge protection behavior again improved surge protection element specify.
- the surge protection element according to the invention is now characterized in that that the air breakdown spark gap bent and / or angled is and that the spark horns are each approximately at right angles to the connecting leg trending straight lower area and one on the straight Have area adjacent arcuate upper area.
- the air breakdown spark gap bent and / or angled is and that the spark horns are each approximately at right angles to the connecting leg trending straight lower area and one on the straight Have area adjacent arcuate upper area.
- An overvoltage protection element is already known (see US - A - 3,309,575), which, like the surge protection element according to the invention, is a non-symmetrical one Air breakdown spark gap; the air breakdown spark gap is arched.
- the surge protection element according to the invention differs from this known surge protection element characterized in that in the overvoltage protection element according to the invention Electrodes each have a special connection leg and the spark horns run at an angle to the associated connecting leg, while in the above-mentioned known surge protection element Connection legs are not realized, and that in the invention Surge protection element the air breakdown spark gap from a lower Area and an upper area, with the lower area through straight areas of the two spark horns is formed, the lower areas of the two Spark horns therefore run parallel to each other, while in the previously mentioned known surge protector the two the air breakdown spark gap electrodes are continuously curved are.
- the air breakdown spark gap between 10 ° and 180 °.
- movement of the arc to the tips of the spark horns results then when the air breakdown spark gap is bent by about 90 ° and / or is angled.
- the lower region of the air breakdown spark gap an angle of about 10 ° to 40 °, preferably of includes about 20 ° to 30 ° and the two areas of the spark horns essentially smoothly merge.
- the air breakdown spark gap opens directly into a blow-out opening in the housing, so that the resulting exhaust gases can be blown out directly and not in the housing knock down.
- a quenching plate arrangement having a plurality of quenching plates is provided.
- the overvoltage protection behavior, in particular the line follow current quenching behavior improving effect of the quenching plate arrangement is based that the arc is in a series of short, partial arcs connected in series is resolved and that the sum of the partial arcs is higher Voltage requirement than the undivided arc, so that after the voltage zero a higher re-ignition voltage is required than with an undivided arc.
- the quenching plate arrangement in or following the air breakdown spark gap is arranged in the region of the blow-out opening. hereby the arc runs directly into the quenching plate arrangement.
- extinguishing plates made of ferromagnetic material preferably made of iron.
- the creation of the forces that cause the arc Extinguishing sheet arrangement drives in, explained when using extinguishing sheets made of ferromagnetic material from the endeavor of the one through which current flows Conductor surrounding magnetic flux, if possible through the magnetic much better to run as air-conducting iron quenching plates; the arc is therefore from a quenching plate arrangement, the quenching plates made of ferromagnetic material exist, attracted.
- the surge protection element according to the invention Has baffle plates, it is preferably around rectangular baffle plates, the baffle plates having a cross section with a length to width ratio of about 4: 1 to about 2: 1, preferably of about 3: 1.
- the blow-out opening drain the opposite exhaust opening in the housing. Accordingly the larger spark horn is designed so that it creates the resulting exhaust gases on the one hand leads in the direction of the discharge opening, on the other hand an outflow into Direction of the exhaust opening allows.
- the exhaust opening - is the danger that the exhaust gases are inside the housing precipitate and thereby the function of the surge protection element impair, have been significantly reduced.
- the overvoltage protection elements 1 shown in FIGS. 1 to 4 are used for derivation of transient overvoltages and for limiting surge currents.
- 1 and 2 on the one hand and 3 and 4 on the other are two different Embodiments of overvoltage elements 1 shown. Both embodiments but have essentially the same structure.
- Each of the surge protection elements 1 points to two electrodes 2, 3, one between the electrodes 2, 3 effective air breakdown spark gap 4 and an electrode 2, 3 receiving Housing 5.
- Each electrode 2, 3 has a connecting leg 6, 7 and a spark horn 8, 9 running at an angle to the connecting leg 6, 7. The mentioned angle between the respective connecting leg 6, 7 and the spark horn 8, 9 refers to the functional area of the spark horn 8, 9.
- the spark horns 8, 9 of the two electrodes 2, 3 arranged at a distance from one another together the air breakdown spark gap 4. Because the spark horns 8, 9 in the manner explained above at an angle to the connecting legs 6, 7 run, the air breakdown spark gap 4 is angled and preferably tapered.
- the two spark horns 8, 9 are in their to the connecting leg 6, 7 adjacent areas each with a preferably provided bore 10, 11 running parallel to the connecting legs 6, 7, those in the exemplary embodiment of the figures shown in the center of the spark horns 8, 9 the electrodes 2, 3 are realized.
- in only one bore 10, 11 is provided for each spark horn 8, 9.
- the in the spark horns 8, 9 of the electrodes 2, 3 of the overvoltage protection element 1 provided holes 10, 11 ensure that at the moment the response of the overvoltage protection element 1, i.e. the ignition, the resulting arc next to the holes 10, 11 by a thermal and / or electrical and / or magnetic pressure and / or force "in Ride is set ", that is to say it moves away from its point of origin.
- the figures show that in the illustrated embodiments the spark horns 8, 9 of the electrodes 2, 3 on both sides provided with a chamfer 12, 13 and convex on their mutually facing sides are trained.
- the chamfering of the spark horns 8, 9 of the electrodes 2, 3 prevents that there is material removal at the edges of the spark horns 8, 9.
- the spark horns 8, 9 of the electrodes 2, 3 on their To form convex sides facing each other leads to the fact that after a Response of the overvoltage protection element 1 arcing preferably occurs centered in the area of the spark horns 8, 9 and centered at the ends or tips of the spark horns 8, 9 runs.
- the ignition aid 14 is preferably made of an insulating material which, when the state changes, for example, heating, no carbon in dysfunctional Gives dimensions, and slightly, preferably 0.1 mm or more, in the air breakdown spark gap formed by the spark horns 6 of the electrodes 2 4 protrudes.
- the ignition aid 14 projects up to the center of the bores 10, 11 into the air breakdown spark gap 4. in the remaining is the ignition aid 14, as can be seen from FIGS. 2 and 4, at its Air breakdown spark gap 4 facing side V-shaped.
- To the V-shaped formation can be a downwardly extending narrow slot connect that is not shown. This slot in the ignition aid 14 has a positive effect the response voltage.
- overvoltage protection elements 1 is now as it were in the narrowest part of the measures described above Air breakdown spark gap 4, namely where there is a response or ignition takes place, an auxiliary air arcing spark gap integrated.
- This integrated Auxiliary air arcing spark gap has a relatively constant and above all less Response voltage as the actual surge protection Air breakdown spark gap 4.
- the ignited auxiliary air-arcing spark gap to a "sudden" ignition of the air breakdown spark gap 4 with a relatively high current carrying capacity.
- the housing 5 of the surge protection element 1 according to the invention is made at least partially made of a plastic, which during heating or combustion don’t release carbon.
- the housing has a liner made of a plastic which, when heated or Combustion does not give off carbon.
- the air breakdown spark gap 4 is bent and / or angled and that the spark horns 8, 9 each have a straight line running approximately at right angles to the connecting leg 6, 7 lower area and an arcuate adjoining the straight area have upper area.
- This special design of the air breakdown spark gap on the one hand it is ensured that the between the Spark horns 8, 9 are directly and quickly blown out plasma formed and as a result of the arc being extinguished quickly, safely and well. All in all arises from the inventive design of the spark gap high-lightning current carrying and line follow current extinguishing isolating spark gap.
- the air breakdown spark gap 4 is preferably between 10 ° and 180 °, in particular bent and / or angled by about 90 ° and closes the lower one Area of the air breakdown spark gap 4 an angle of approximately 10 ° to 40 °, preferably from about 20 ° to 30 °.
- FIGS. 1 and 2 on the one hand and 3 and 4 on the other Embodiments each have another similarity, namely that the Air breakdown spark gap 4 in a discharge opening located in the housing 5 15 opens into it. So this means that the plasma is directly or immediately together are blown out with the resulting exhaust gases via the blow-out opening 15 can.
- a quenching plate arrangement 16 provided within the housing 5, which has a plurality of quenching plates 17 has.
- the quenching plate assembly 16 is connected to the air breakdown spark gap 4 arranged, preferably in the region of the blow-out opening 15, right in front of this.
- the quenching plates 17, which are preferably rectangular Have cross section, are made of ferromagnetic material, preferably made of iron. For "extinguishing" reasons, it is advisable that the extinguishing plates a cross section with a ratio of length to width of about 4: 1 to 2: 1, preferably about 3: 1.
- the quenching plates 17 with a surface coating made of corrosion-resistant metal, preferably silver or made of nickel.
- the Quenching plate arrangement 16 still a top quenching plate 18 or a top one Ladder and a lower quenching plate 19 or a lowermost conductor.
- the embodiment shown is the top extinguishing plate 18 the same potential as the larger spark horn 8, while the lower quenching plate 19 has the same potential as the smaller spark horn 9.
- the respective Extinguishing plates 18, 19 are electrically connected to the respective spark horns 8, 9. It should also be provided here that the transition from the larger spark horn 8 on the top extinguishing plate 18 and from the smaller spark horn 9 to the bottom Extinguishing plate 19 is essentially stepless.
- an exhaust opening 20 in the housing is provided. It is expedient on both sides between the larger spark horn 8 and the housing 5 each have a slot 21, 22, to which in the outflow direction the exhaust gases connects the exhaust opening 20.
- the in 3 and 4 embodiment shown a bilateral exit of the exhaust gases.
Landscapes
- Thermistors And Varistors (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Arc-Extinguishing Devices That Are Switches (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzelement zur Ableitung von transienten Überspannungen, mit zwei Elektroden, einer zwischen den Elektroden wirksamen Luft-Durchschlag-Funkenstrecke und einem die Elektroden aufnehmenden Gehäuse, wobei jede Elektrode einen Anschlußschenkel und ein unter einem spitzen Winkel zu dem zugehörigen Anschlußschenkel verlaufendes Funkenhorn aufweist und zwischen den Funkenhörnern der beiden - mit Abstand zueinander angeordneten - Elektroden die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke ausgebildet ist.The invention relates to an overvoltage protection element for the derivation of transients Surges, with two electrodes, one effective between the electrodes Air breakdown spark gap and a housing that receives the electrodes, where each electrode has one lead leg and one at an acute angle the associated connecting leg has a spark horn and between the spark horns of the two electrodes, spaced apart from each other the air breakdown spark gap is formed.
Elektrische, insbesondere aber elektronische Meß-, Steuer-, Regel- und Schaltkreise, vor allem auch Fernmeldeeinrichtungen und -anlagen, sind empfindlich gegen transiente Überspannungen, wie sie insbesondere durch atmosphärische Entladungen, aber auch durch Kurzschlüsse und Schalthandlungen in Energieversorgungsnetzen auftreten können. Diese Empfindlichkeit hat in dem Maße zugenommen, in dem elektronische Bauelemente, insbesondere Transistoren und Thyristoren, verwendet werden; vor allem sind zunehmend eingesetzte integrierte Schaltkreise in starkem Maße durch transiente Überspannungen gefährdet.Electrical, but in particular electronic measuring, control, regulating and switching circuits, especially telecommunications equipment and systems are sensitive to transients Surges, such as those caused by atmospheric discharges, but also due to short circuits and switching operations in energy supply networks may occur. This sensitivity has increased as electronic Components, in particular transistors and thyristors, are used; above all, integrated circuits are increasingly being used to a large extent endangered by transient overvoltages.
Neben dem Überspannungsschutzelement, von dem die Erfindung ausgeht (vgl. die US-A-3 688 155), also einem solchen mit einer Luft-Durchschlag-Funkenstrecke, gibt es Überspannungsschutzelemente mit einer Luft-Überschlag-Funkenstrecke, bei denen also beim Ansprechen eine Gleitentladung auftritt (vgl. die DE - A - 27 18 188, die DE - A - 29 34 236 und die DE - A - 31 01 354).In addition to the surge protection element from which the invention is based (cf. the US-A-3 688 155), that is to say one with an air breakdown spark gap, there are overvoltage protection elements with an air flashover spark gap to which a sliding discharge occurs when activated (cf. DE-A-27 18 188, DE-A-29 34 236 and DE-A-31 01 354).
Überspannungsschutzelemente der Art, von der die Erfindung ausgeht, also solche, mit einer Luft-Durchschlag-Funkenstrecke, haben nun gegenüber Überspannungsschutzelementen mit einer Luft-Überschlag-Funkenstrecke den Vorteil einer höheren Stoßstromtragfähigkeit, jedoch den Nachteil einer höheren - und auch nicht sonderlich konstanten - Ansprechspannung.Surge protection elements of the type from which the invention is based, that is to say those with an air breakdown spark gap, now have overvoltage protection elements with an air flashover spark gap the advantage of a higher one Surge current carrying capacity, but the disadvantage of a higher one - and not particularly constant - response voltage.
Es sind nun bereits verschiedene Überspannungsschutzelemente mit einer Luft-Durchschlag-Funkenstrecke entwickelt worden, die in bezug auf die Ansprechspannung verbessert worden sind (vgl. die DE - A - 41 41 681, die DE - A - 41 41 682 und die DE - A - 42 44 051). There are now various surge protection elements with an air breakdown spark gap has been developed in terms of response voltage have been improved (cf. DE - A - 41 41 681, DE - A - 41 41 682 and DE - A - 42 44 051).
Einer älteren Patentanmeldung (vgl. die DE - A - 44 02 615) lag die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Überspannungsschutzelement insgesamt in seinem Überspannungsschutzverhalten zu verbessern, insbesondere auch in bezug auf die Ansprechspannung, das Blitzstoßstrom- und Netzfolgestrom-Tragfähigkeitsverhalten und das Netzfolgestrom-Löschverhalten.An older patent application (cf. DE-A-44 02 615) was based on the task the overvoltage protection element described at the outset in its total To improve surge protection behavior, especially with regard to the Response voltage, the lightning impulse current and line follow current carrying capacity behavior and the line follow current deletion behavior.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist durch verschiedene Lehren gelöst, wobei diese Lehren alternativ, vor allem aber auch kumulativ angewendet werden können.The above problem is solved by various teachings, these Teaching can be used alternatively, but above all also cumulatively.
Eine erste Lehre nach der vorgenannten älteren Patentanmeldung hat zunächst und im wesentlichen zum Inhalt, daß die Funkenhörner der Elektroden in ihren an die Anschlußschenkel angrenzenden Bereichen mit einer durch die Anschlußschenkel verlaufenden Bohrung versehen sind. Diese Bohrungen sorgen dafür, daß im Augenblick des Ansprechens des Überspannungsschutzelementes ein verbessertes Zündund Lichtbogenlaufverhalten gegeben ist, insbesondere der Lichtbogen neben den Bohrungen durch eine thermisch-atmosphärische Beblasung "in Fahrt gesetzt wird".A first lesson after the aforementioned older patent application has and essentially to the content that the spark horns of the electrodes in their to the connecting leg adjacent areas with a through the connecting leg Hole are provided. These holes ensure that at the moment the response of the surge protection element an improved ignition and Arc running behavior is given, in particular the arc next to the Drilling through thermal-atmospheric blowing is "set in motion".
Eine zweite Lehre nach der vorgenannten älteren Patentanmeldung hat zunächst und im wesentlichen zum Inhalt, daß zwischen den sich gegenüberstehenden Enden der Anschlußschenkel der beiden Elektroden eine - eine Gleitentladung auslösende - Zündhilfe vorgesehen ist. Bei dem gemäß dieser Lehre ausgeführten Überspannungsschutzelement ist gleichsam in den engsten Teil der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke, also dort, wo ein Ansprechen stattfindet, eine Hilfs-Luft-Überschlag-Funkenstrecke integriert. Die integrierte Hilfs-Luft-Überschlag-Funkenstrecke hat eine relativ konstante und vor allem geringere Ansprechspannung als die dem eigentlichen Überspannungsschutz dienende Luft-Durchschlag-Funkenstrecke. Einmal angesprochen, bei einer relativ konstanten niedrigen Ansprechspannung, führt die gezündete Hilfs-Luft-Überschlag-Funkenstrecke zu einem "schlagartigen" Zünden der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke mit relativ hoher Stromtragfähigkeit, also hoher Blitzstoßstrom- und Netzfolgestromtragfähigkeit. Bei dieser Ausführungsform sind also die Vorteile einer Luft-Durchschlag-Funkenstrecke und einer Luft-Überschlag-Funkenstrecke verwirklicht und deren Nachteile eliminiert. A second lesson after the aforementioned older patent application has initially and essentially to the content that between the opposite ends the connecting leg of the two electrodes has a - which causes a sliding discharge - Ignition aid is provided. With the surge protection element designed according to this teaching is as it were in the narrowest part of the air breakdown spark gap, where there is a response, there is an auxiliary air arcing spark gap integrated. The integrated auxiliary air arcing spark gap has a relatively constant and above all, lower response voltage than that of the actual surge protection serving air breakdown spark gap. Once addressed at a relatively constant low response voltage, the ignited auxiliary air breakdown spark gap leads to a "sudden" ignition of the air breakdown spark gap with relatively high current carrying capacity, i.e. high lightning impulse current and grid follow current carrying capacity. So in this embodiment are the advantages an air breakdown spark gap and an air breakdown spark gap realized and their disadvantages eliminated.
Eine dritte Lehre nach der vorgenannten älteren Patentanmeldung hat zunächst und im wesentlichen zum Inhalt, daß das Gehäuse zumindest teilweise aus einem Kunststoff besteht, der bei einer Verbrennung keinen Kohlenstoff abgibt, oder zumindest teilweise mit einem solchen Kunststoff ausgekleidet ist. Normalerweise ist der Einbau von eine Luft-Durchschlag-Funkenstrecke bildenden Elektroden mit Funkenhörnern in ein relativ kleines, aus Kunststoff, der bei einer Erhitzung bzw. einer Verbrennung Kohlenstoff abgibt, bestehendes Gehäuse problematisch. Insbesondere kommt es aufgrund des nach dem Ansprechen entstehenden sehr heißen Lichtbogens zu einer Verbrennung des Kunststoffes und damit zu einer enormen Abgabe von Kohlenstoff. Das führt dazu, daß die Elektroden verschmutzen und keine Isolationsfestigkeit mehr vorhanden ist. Darüber hinaus beeinträchtigt auch der enorme Kohlenstoffanteil im Gasgemisch das Löschverhalten der Elektroden. Die zuvor beschriebenen Nachteile treten dann natürlich nicht auf, wenn das Gehäuse zumindest teilweise aus einem Kunststoff besteht, der bei einer Erhitzung bzw. einer Verbrennung keinen Kohlenstoff abgibt, oder wenn das Gehäuse zumindest teilweise mit einem solchen Kunststoff ausgekleidet ist.A third teaching after the aforementioned older patent application has and essentially to the content that the housing is at least partially made of a plastic exists that does not emit carbon when burned, or at least is partially lined with such a plastic. Usually the installation of electrodes forming an air breakdown spark gap with spark horns into a relatively small one, made of plastic, which is heated or burned Releases carbon, existing housing is problematic. In particular, it happens due to the very hot arc that arises after the response Combustion of the plastic and thus an enormous release of carbon. This leads to the electrodes becoming dirty and no longer having insulation strength is available. In addition, the enormous amount of carbon in the Gas mixture the extinguishing behavior of the electrodes. The disadvantages described above do not occur, of course, if the housing is at least partially made of one Plastic consists of no carbon when heated or burned emits, or if the housing at least partially with such a plastic is lined.
Eine vierte Lehre nach der vorgenannten älteren Patentanmeldung hat zunächst und im wesentlichen zum Inhalt, daß die Seitenwandungen des Gehäuses relativ nahe an die Funkenhörner der Elektroden herangezogen sind. Durch diese Lehre tritt eine außerordentlich gute atmosphärische Beblasung des Lichtbogens ein. Er läuft sehr schnell an die Spitzen der Funkenhörner, frißt sich also nicht im Zündbereich fest.A fourth teaching after the aforementioned older patent application has and essentially to the content that the side walls of the housing are relatively close the spark horns of the electrodes are used. One enters through this teaching extraordinarily good atmospheric blowing of the arc. It runs very well quickly to the tips of the spark horns, so it does not get stuck in the ignition area.
Eine fünfte Lehre nach der vorgenannten älteren Patentanmeldung hat schließlich zunächst und im wesentlichen zum Inhalt, daß der den Funkenhörnern der Elektroden benachbarte Gehäusedeckel aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise aus Kupferwolfram besteht, wobei dann in aller Regel der Abstand zwischen den dem Gehäusedeckel benachbarten Enden der Funkenhörner der Elektroden und dem Gehäusedeckel so gewählt ist, daß zwischen den dem Gehäusedeckel benachbarten Enden der Funkenhörner und dem Gehäusedeckel Lichtbögen entstehen können. Bei diesem Überspannungsschutzelement wandert der Lichtbogen zunächst aus dem Zündbereich an die Spitzen der Funkenhörner. Dann bilden sich zwischen den Spitzen der Funkenhörner und dem aus elektrisch leitendem Material bestehendem Gehäusedeckel zwei Lichtbögen. Die sich dabei aufbauende Leiterschleife sorgt dafür, daß die beiden Lichtbögen hinter die Funkenhörner getrieben werden. Das hat zur Folge, daß sich zwei Lichtbögen ausbilden, die insgesamt für eine enorm hohe Bogenbrennspannung beim Netzfolgestrom sorgen. Das wiederum führt dazu, daß das Löschverhalten für den Netzfolgestrom sich wesentlich verändert hat, nämlich eine quasi-kurzschlußfeste Entladungsstrecke entstanden ist. Da die beiden Lichtbögen sich hinter den Funkenhörnern befinden, ist dadurch auch der empfindliche Zündbereich zwischen den Funkenhörnern außerordentlich gut geschützt.Finally, a fifth teaching after the aforementioned older patent application first and for the most part to the content that the spark horns of the electrodes Adjacent housing cover made of electrically conductive material, preferably made of There is copper tungsten, which is usually the distance between the Housing cover adjacent ends of the spark horns of the electrodes and the housing cover is chosen so that between the ends adjacent to the housing cover arcing can occur between the spark horns and the housing cover. at this overvoltage protection element, the arc initially migrates out of the Ignition area at the tips of the spark horns. Then form between the tips the spark horns and the housing cover made of electrically conductive material two arcs. The conductor loop that builds up ensures that that the two arcs are driven behind the spark horns. That has to Consequence that two arcs are formed, all of which for an enormously high arc voltage with the follow-up current. This in turn means that the Deletion behavior for the network follow-up current has changed significantly, namely one quasi short-circuit proof discharge path has arisen. Because the two arcs behind the spark horns is the sensitive ignition area extremely well protected between the spark horns.
Ausgehend von dem zuvor im einzelnen beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, ein hinsichtlich seines Überspannungsschutzverhaltens nochmals verbessertes Überspannungsschutzelement anzugeben.Starting from the prior art described in detail above, the The present invention is based on the object of a surge protection behavior again improved surge protection element specify.
Das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement ist nun dadurch gekennzeichnet, daß die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke abgebogen und/oder abgewinkelt ausgebildet ist und daß die Funkenhörner jeweils einen etwa rechtwinklig zum Anschlußschenkel verlaufenden geraden unteren Bereich und einen sich an den geraden Bereich anschließenden bogenförmigen oberen Bereich aufweisen. Im Hause der Anmelderin ist überraschender Weise festgestellt worden, daß sich aufgrund der zuvor beschriebenen Ausbildung der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke ein hinsichtlich seines Überspannungsschutzverhaltens nochmals verbessertes Überspannungsschutzelement im Gegensatz zu einem solchen mit einer einfach V- oder winkelförmig ausgebildeten Luft-Durchschlag-Funkenstrecke ergibt. Bei durchgeführten Versuchen ist festgestellt worden, daß aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke das Plasma zwischen den beiden Funkenhörnern direkt und sehr schnell ausgeblasen wird, so daß sich durch die Erfindung eine hochblitzstromtragfähige und -netzfolgestromlöschfähige Trennfunkenstrecke und damit ein erheblich verbessertes Überspannungsschutzelement ergibt. Aufgrund des schnellen Ausblasens ist ein "Festfressen" des Lichtbogens im Zündbereich praktisch nicht mehr möglich.The surge protection element according to the invention is now characterized in that that the air breakdown spark gap bent and / or angled is and that the spark horns are each approximately at right angles to the connecting leg trending straight lower area and one on the straight Have area adjacent arcuate upper area. In the house of Applicant has surprisingly found that due to the previously described formation of the air breakdown spark gap in terms its overvoltage protection behavior further improved overvoltage protection element in contrast to one with a simple V or angular shape trained air breakdown spark gap results. When tests are carried out it has been found that the training of the invention Air breakdown spark gap the plasma between the two spark horns is blown out directly and very quickly, so that the invention has a high lightning current carrying capacity and network follow current extinguishing isolating spark gap and thus results in a significantly improved surge protection element. Because of the rapid blowout, "seizing" the arc in the ignition area is practical not possible anymore.
Zwar ist bereits ein Überspannungsschutzelement bekannt (vgl. die US - A - 3,309,575), das, wie das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement, eine nichtsymmetrische Luft-Durchschlag-Funkenstrecke aufweist; die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke ist bogenförmig ausgeführt. Das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement unterscheidet sich von diesem bekannten Überspannungsschutzelement dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement die Elektroden jeweils einen besonderen Anschlußschenkel aufweisen und die Funkenhörner unter einem Winkel zu dem zugehörigen Anschlußschenkel verlaufen, während bei dem zuvor angesprochenen bekannten Überspannungsschutzelement solche Anschlußschenkel nicht verwirklicht sind, und daß bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke aus einem unteren Bereich und einem oberen Bereich besteht, wobei der untere Bereich durch gerade Bereiche der beiden Funkenhörner gebildet ist, die unteren Bereiche der beiden Funkenhörner also parallel zueinander verlaufen, während bei dem zuvor angesprochenen bekannten Überspannungsschutzelement die beiden die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke bildenden Elektroden durchgängig bogenförmig ausgeführt sind.An overvoltage protection element is already known (see US - A - 3,309,575), which, like the surge protection element according to the invention, is a non-symmetrical one Air breakdown spark gap; the air breakdown spark gap is arched. The surge protection element according to the invention differs from this known surge protection element characterized in that in the overvoltage protection element according to the invention Electrodes each have a special connection leg and the spark horns run at an angle to the associated connecting leg, while in the above-mentioned known surge protection element Connection legs are not realized, and that in the invention Surge protection element the air breakdown spark gap from a lower Area and an upper area, with the lower area through straight areas of the two spark horns is formed, the lower areas of the two Spark horns therefore run parallel to each other, while in the previously mentioned known surge protector the two the air breakdown spark gap electrodes are continuously curved are.
Im einzelnen gibt es nun verschiedene Möglichkeiten, daß erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement auszugestalten und weiterzubilden.In particular, there are various options for the surge protection element according to the invention to design and develop.
Grundsätzlich ist es zur zumindest teilweisen Erzielung der obengenannten Vorteile möglich, die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke zwischen 10° und 180° abzubiegen. Ein besonders vorteilhaftes Überspannungsschutzverhalten und eine sehr schnelle Bewegung des Lichtbogens zu den Spitzen der Funkenhörner ergibt sich jedoch dann, wenn die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke um etwa 90° abgebogen und/oder abgewinkelt ist. Im übrigen ist es vorteilhaft, wenn der untere Bereich der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke einen Winkel von etwa 10° bis 40°, vorzugsweise von etwa 20° bis 30° einschließt und die beiden Bereiche der Funkenhörner im wesentlichen stufenlos ineinander übergehen.Basically, it is to at least partially achieve the advantages mentioned above possible to bend the air breakdown spark gap between 10 ° and 180 °. A particularly advantageous surge protection behavior and a very fast one However, movement of the arc to the tips of the spark horns results then when the air breakdown spark gap is bent by about 90 ° and / or is angled. Otherwise, it is advantageous if the lower region of the air breakdown spark gap an angle of about 10 ° to 40 °, preferably of includes about 20 ° to 30 ° and the two areas of the spark horns essentially smoothly merge.
Weiterhin bietet es sich besonders an, daß sich die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke unmittelbar in eine im Gehäuse befindliche Ausblasöffnung hinein öffnet, so daß die entstehenden Abgase direkt ausgeblasen werden können und sich nicht im Gehäuse niederschlagen.Furthermore, it is particularly useful that the air breakdown spark gap opens directly into a blow-out opening in the housing, so that the resulting exhaust gases can be blown out directly and not in the housing knock down.
Darüber hinaus ist es von besonderem Vorteil, wenn innerhalb des Gehäuses mindestens eine eine Mehrzahl von Löschblechen aufweisende Löschblech-Anordnung vorgesehen ist. Die das Überspannungsschutzverhalten, insbesondere das Netzfolgestrom-Löschverhalten verbessernde Wirkung der Löschblech-Anordnung beruht darauf, daß der Lichtbogen in eine Reihe kurzer, hintereinander geschalteter Teillichtbögen aufgelöst wird und daß die Summe der Teillichtbögen einen höheren Spannungsbedarf hat als der ungeteilte Lichtbogen, so daß nach dem Spannungsnullwerden bzw. Stromnullwerden eine höhere Wiederzündspannung benötigt wird als bei einem ungeteilten Lichtbogen. Darüber hinaus bewirkt die Berührung des Lichtbogens bzw. der Teillichtbögen mit den relativ kalten, gut wärmeleitenden Löschblechen eine intensive Kühlung und damit Entionisierung des Lichtbogenplasmas.In addition, it is particularly advantageous if at least within the housing a quenching plate arrangement having a plurality of quenching plates is provided. The overvoltage protection behavior, in particular the line follow current quenching behavior improving effect of the quenching plate arrangement is based that the arc is in a series of short, partial arcs connected in series is resolved and that the sum of the partial arcs is higher Voltage requirement than the undivided arc, so that after the voltage zero a higher re-ignition voltage is required than with an undivided arc. In addition, touching the Arc or the partial arc with the relatively cold, good heat conductive Extinguishing plates intensive cooling and thus deionization of the arc plasma.
Um ein schnelles und gutes Löschen des Lichtbogens zu erreichen, ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Löschblech-Anordnung in der oder im Anschluß an die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke im Bereich der Ausblasöffnung angeordnet ist. Hierdurch läuft der Lichtbogen quasi direkt in die Löschblech-Anordnung hinein.In order to achieve a quick and good arc extinguishing, it is still advantageous if the quenching plate arrangement in or following the air breakdown spark gap is arranged in the region of the blow-out opening. hereby the arc runs directly into the quenching plate arrangement.
Um den Lichtbogen noch schneller in die Löschblech-Anordnung hineinzutreiben, bietet es sich weiter an, Löschbleche aus ferromagnetischem Material, vorzugsweise aus Eisen zu verwenden. Das Zustandekommen der Kräfte, die den Lichtbogen in die Löschblech-Anordnung hineintreibt, erklärt sich bei der Verwendung von Löschblechen aus ferromagnetischem Material aus dem Bestreben des einen stromdurchflossenen Leiter umgebenden Magnetflusses, möglichst durch die magnetisch viel besser als Luft leitenden Löschbleche aus Eisen zu verlaufen; der Lichtbogen wird also von einer Löschblech-Anordnung, deren Löschbleche aus ferromagnetischem Material bestehen, angezogen.To drive the arc even faster into the quenching plate arrangement, it is also appropriate to use extinguishing plates made of ferromagnetic material, preferably made of iron. The creation of the forces that cause the arc Extinguishing sheet arrangement drives in, explained when using extinguishing sheets made of ferromagnetic material from the endeavor of the one through which current flows Conductor surrounding magnetic flux, if possible through the magnetic much better to run as air-conducting iron quenching plates; the arc is therefore from a quenching plate arrangement, the quenching plates made of ferromagnetic material exist, attracted.
Werden bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement Löschbleche aus Eisen verwendet, so empfiehlt es sich, die Löschbleche mit einem Oberflächenüberzug aus korrosionsbeständigem Material, vorzugsweise aus Silber oder aus Nickel, zu versehen.Are extinguishing plates in the surge protection element according to the invention If iron is used, it is recommended to cover the fire-extinguishing plates with a surface coating made of corrosion-resistant material, preferably of silver or nickel Mistake.
Wenn zuvor davon gesprochen worden ist, daß das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement Löschbleche aufweist, so handelt es sich dabei vorzugsweise um Löschbleche mit rechteckigem Querschnitt, wobei die Löschbleche einen Querschnitt mit einem Verhältnis der Länge zur Breite von etwa 4 : 1 bis etwa 2 : 1, vorzugsweise von etwa 3 : 1 haben. If it was previously said that the surge protection element according to the invention Has baffle plates, it is preferably around rectangular baffle plates, the baffle plates having a cross section with a length to width ratio of about 4: 1 to about 2: 1, preferably of about 3: 1.
Schließlich bietet es sich an, die bei der Bildung des Lichtbogens auftretenden Abgase nicht nur durch eine Ausblasöffnung, sondern auch durch eine, der Ausblasöffnung im Gehäuse gegenüberliegende Abgasöffnung abzulassen. Dementsprechend ist das größere Funkenhorn konstruktiv ausgebildet, so daß es die entstehenden Abgase einerseits in Richtung der Ausblasöffnung führt, andererseits ein Abströmen in Richtung der Abgasöffnung ermöglicht. Durch die Ausbildung einer weiteren Öffnung - der Abgasöffnung - ist die Gefahr, daß sich die Abgase innerhalb des Gehäuses niederschlagen und dadurch die Funktion des Überspannungsschutzelementes beeinträchtigen, erheblich vermindert worden.Finally, it lends itself to the exhaust gases that occur during the formation of the arc not only through a blow-out opening, but also through one, the blow-out opening drain the opposite exhaust opening in the housing. Accordingly the larger spark horn is designed so that it creates the resulting exhaust gases on the one hand leads in the direction of the discharge opening, on the other hand an outflow into Direction of the exhaust opening allows. By creating another opening - The exhaust opening - is the danger that the exhaust gases are inside the housing precipitate and thereby the function of the surge protection element impair, have been significantly reduced.
Die zuvor im einzelnen beschriebenen Maßnahmen sind für sich von erfinderischer Bedeutung; sie können also auch bei Überspannungsschutzelementen realisiert werden, bei denen die Lehre bzw. die Lehren der eingangs behandelten älteren Patentanmeldung nicht verwirklicht sind. Besondere Bedeutung kommt den zuvor beschriebenen Maßnahmen jedoch zu in Verbindung mit der Lehre bzw. den Lehren der eingangs behandelten älteren Patentanmeldung.The measures described in detail above are intrinsically more inventive Importance; they can also be implemented with surge protection elements, in which the teaching or the teachings of the earlier patent application discussed at the beginning are not realized. Of particular importance is the one described above Measures however in connection with the teaching or the teaching the earlier patent application discussed at the beginning.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus weiteren, nicht im einzelnen erwähnten Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung und der Zeichnung selbst. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung. Es zeigen
- Fig. 1
- einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelementes,
- Fig. 2
- einen Schnitt durch das Überspannungsschutzelement aus Fig. 1 entlang der Schnittlinie II - II in Fig. 1,
- Fig. 3
- einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelementes und
- Fig. 4
- einen Schnitt durch das Überspannungsschutzelement aus Fig. 3 entlang der Schnittlinie IV - IV in Fig. 3.
- Fig. 1
- 2 shows a longitudinal section through a first embodiment of an overvoltage protection element according to the invention,
- Fig. 2
- 2 shows a section through the overvoltage protection element from FIG. 1 along the section line II-II in FIG. 1,
- Fig. 3
- a longitudinal section through a further embodiment of an overvoltage protection element according to the invention and
- Fig. 4
- 4 shows a section through the overvoltage protection element from FIG. 3 along the section line IV-IV in FIG. 3.
Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Überspannungsschutzelemente 1 dienen zur Ableitung
von transienten Überspannungen und zur Begrenzung von Stoßströmen. In
den Fig. 1 und 2 einerseits sowie 3 und 4 andererseits sind zwei unterschiedliche
Ausführungsformen von Überspannungselementen 1 dargestellt. Beide Ausführungsformen
haben aber im wesentlichen den gleichen Aufbau. Jedes der Überspannungsschutzelemente
1 weist auf zwei Elektroden 2, 3, eine zwischen den Elektroden 2, 3
wirksame Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 4 und ein die Elektroden 2, 3 aufnehmendes
Gehäuse 5. Jede Elektrode 2, 3 weist auf einen Anschlußschenkel 6, 7 und
ein unter einem Winkel zu dem Anschlußschenkel 6, 7 verlaufendes Funkenhorn 8, 9.
Der erwähnte Winkel zwischen dem jeweiligen Anschlußschenkel 6, 7 und dem Funkenhorn
8, 9 bezieht sich auf die Funktionsfläche des Funkenhorns 8, 9. Die Funkenhörner
8, 9 der beiden - mit Abstand zueinander angeordneten - Elektroden 2, 3 bilden
zusammen die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 4. Dadurch, daß die Funkenhörner
8, 9 in der zuvor erläuterten Weise unter einem Winkel zu den Anschlußschenkeln
6, 7 verlaufen, ist die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 4 winklig und vorzugsweise
spitz zulaufend ausgeführt.The
Wie sich aus den einzelnen Figuren ergibt, sind die beiden Funkenhörner 8, 9 in ihren
an die Anschlußschenkel 6, 7 angrenzenden Bereichen jeweils mit einer vorzugsweise
parallel zu den Anschlußschenkeln 6, 7 verlaufenden Bohrung 10, 11 versehen,
die im Ausführungsbeispiel der gezeigten Figuren mittig in den Funkenhörnern 8, 9
der Elektroden 2, 3 verwirklicht sind. Bei den dargestellten Ausführungsformen ist in
jedem Funkenhorn 8, 9 jeweils nur eine einzige Bohrung 10, 11 vorgesehen. Es ist allerdings
auch möglich, zwei übereinander vorgesehene Bohrungen in einem Funkenhorn
vorzusehen. Die in den Funkenhörnern 8, 9 der Elektroden 2, 3 des Überspannungsschutzelementes
1 vorgesehenen Bohrungen 10, 11 sorgen dafür, daß im Augenblick
des Ansprechens des Überspannungsschutzelementes 1, also des Zündens,
der entstandenen Lichtbogen neben den Bohrungen 10, 11 durch eine thermische
und/oder elektrische und/oder magnetische Druck- und/oder Krafteinwirkung "in
Fahrt gesetzt wird", also von seiner Entstehungsstelle wegwandert. As can be seen from the individual figures, the two
Im übrigen kann den Figuren entnommen werden, daß in den dargestellten Ausführungsbeispielen
die Funkenhörner 8, 9 der Elektroden 2, 3 an beiden Seiten jeweils
mit einer Fase 12, 13 versehen und an ihren einander zugewandten Seiten konvex
ausgebildet sind. Die Anfasung der Funkenhörner 8, 9 der Elektroden 2, 3 verhindert,
daß es zu Materialabträgen an den Kanten der Funkenhörner 8, 9 kommt. Die vorzugsweise
realisierte Maßnahme, die Funkenhörner 8, 9 der Elektroden 2, 3 an ihren
einander zugewandten Seiten konvex auszubilden, führt dazu, daß der nach einem
Ansprechen des Überspannungsschutzelementes 1 entstehende Lichtbogen vorzugsweise
mittig im Bereich der Funkenhörner 8, 9 entsteht und mittig zu den Enden
bzw. Spitzen der Funkenhörner 8, 9 läuft.For the rest, the figures show that in the illustrated embodiments
the
Bei den beiden in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen von Überspannungsschutzelementen
1 ist zwischen den sich gegenüberstehenden Enden der Anschlußschenkel
6, 7 und im unteren Bereich der beiden Funkenhörner 8, 9 der beiden
Elektroden 2, 3 eine - eine Gleitentladung auslösende - Zündhilfe 14 vorgesehen.
Diese Zündhilfe 14 besteht vorzugsweise aus einem Isolierstoff, der bei einer Zustandsänderung,
beispielsweise einer Erhitzung, keinen Kohlenstoff in funktionsbeeinträchtigendem
Maße abgibt, und geringfügig, vorzugsweise 0,1 mm oder mehr, in
die von den Funkenhörnern 6 der Elektroden 2 gebildete Luft-Durchschlag-Funkenstrecke
4 hineinragt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ragt die Zündhilfe 14 bis in
die Mitte der Bohrungen 10, 11 in die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 4 hinein. Im
übrigen ist die Zündhilfe 14, wie sich dies aus den Fig. 2 und 4 ergibt, an ihrer der
Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 4 zugewandten Seite V-förmig ausgebildet. An die
V-förmige Ausbildung kann sich ein nach unten hin erstreckender schmaler Schlitz
anschließen, der nicht dargestellt ist. Dieser Schlitz in der Zündhilfe 14 beeinflußt positiv
die Ansprechspannung.In the two exemplary embodiments of overvoltage protection elements shown in the figures
1 is between the opposite ends of the connecting
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen von Überspannungsschutzelementen 1
ist nun durch die zuvor beschriebenen Maßnahmen gleichsam in den engsten Teil der
Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 4, nämlich dort, wo ein Ansprechen bzw. Zünden
stattfindet, eine Hilfs-Luft-Überschlag-Funkenstrecke integriert. Diese integrierte
Hilfs-Luft-Überschlag-Funkenstrecke hat eine relativ konstante und vor allem geringere
Ansprechspannung als die dem eigentlichen Überspannungsschutz dienende
Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 4. Einmal angesprochen, bei einer relativ konstanten
niedrigen Ansprechspannung, führt die gezündete Hilfs-Luft-Überschlag-Funkenstrecke
zu einem "schlagartigen" Zünden der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 4
mit relativ hoher Stromtragfähigkeit.In the illustrated exemplary embodiments of
Das Gehäuse 5 des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelementes 1 besteht
zumindest teilweise aus einem Kunststoff, der bei einer Erhitzung bzw. einer Verbrennung
keinen Kohlenstoff abgibt. Alternativ kann vorgesehen sein, daß das Gehäuse
eine Auskleidung aus einem Kunststoff aufweist, der bei einer Erhitzung bzw.
Verbrennung keinen Kohlenstoff abgibt.The
Wesentlich ist nun für vorliegende Erfindung, daß die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke
4 abgebogen und/oder abgewinkelt ausgebildet ist und daß die Funkenhörner
8, 9 jeweils einen etwa rechtwinklig zum Anschlußschenkel 6, 7 verlaufenden geraden
unteren Bereich und einen sich an den geraden Bereich anschließenden bogenförmigen
oberen Bereich aufweisen. Durch diese besondere Ausbildung der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke
wird einerseits sichergestellt, daß das zwischen den
Funkenhörnern 8, 9 gebildete Plasma direkt und schnell ausgeblasen und andererseits
und als Folge davon, daß der Lichtbogen schnell, sicher und gut gelöscht wird. Insgesamt
ergibt sich durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Funkenstrecke eine
hoch-blitzstromtrag- und -netzfolgestromlöschfähige Trennfunkenstrecke.It is now essential for the present invention that the air
Vorzugsweise ist die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 4 zwischen 10° und 180°, insbesondere
um etwa 90° abgebogen und/oder abgewinkelt und schließt der untere
Bereich der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 4 einen Winkel von etwa 10° bis 40°,
vorzugsweise von etwa 20° bis 30° ein.The air
Die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen bieten sich deshalb an, weil zwischen den einzelnen, zuvor erwähnten Bereichen ein stufenloser Übergang vorhanden ist und es nicht zu unbeabsichtigten Materialabträgen an Kanten oder Stufen kommt.The embodiments shown in the figures are appropriate because between The individual, previously mentioned areas have a smooth transition and there is no unintentional material removal on edges or steps comes.
Die beiden in den Fig. 1 und 2 einerseits sowie 3 und 4 andererseits dargestellten
Ausführungsformen haben jeweils eine weitere Gemeinsamkeit, nämlich daß sich die
Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 4 in eine im Gehäuse 5 befindliche Ausblasöffnung
15 hinein öffnet. Dies bedeutet also, daß das Plasma direkt bzw. unmittelbar zusammen
mit entstehenden Abgasen über die Ausblasöffnung 15 ausgeblasen werden
kann.The two shown in FIGS. 1 and 2 on the one hand and 3 and 4 on the other
Embodiments each have another similarity, namely that the
Air
Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform ist eine Löschblech-Anordnung
16 innerhalb des Gehäuses 5 vorgesehen, die eine Mehrzahl von Löschblechen
17 aufweist. Die Löschblech-Anordnung 16 ist im Anschluß an die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke
4 angeordnet, vorzugsweise im Bereich der Ausblasöffnung
15, und zwar direkt vor dieser. Die Löschbleche 17, die vorzugsweise einen rechteckigen
Querschnitt aufweisen, bestehen aus ferromagnetischem Material, vorzugsweise
aus Eisen. Aus "löschtechnischen" Gründen bietet es sich an, daß die Löschbleche
einen Querschnitt mit einem Verhältnis der Länge zur Breite von etwa 4 : 1 bis
2 : 1, vorzugsweise von etwas 3 : 1 haben. Außerdem können die Löschbleche 17 mit
einem Oberflächenüberzug aus korrosionsbeständigem Metall, vorzugsweise aus Silber
oder aus Nickel, versehen sein.In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4 is a
Neben den in der Ausblasöffnung 15 vorgesehenen Löschblechen 17 weist die
Löschblech-Anordnung 16 noch ein oberstes Löschblech 18 bzw. einen obersten
Leiter und ein unterstes Löschblech 19 bzw. einen untersten Leiter auf. Bei der in
den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform ist das oberste Löschblech 18 auf
dem gleichen Potential wie das größere Funkenhorn 8, während das untere Löschblech
19 auf dem gleichen Potential liegt wie das kleinere Funkenhorn 9. Die jeweiligen
Löschbleche 18, 19 sind mit den jeweiligen Funkenhörnern 8, 9 galvanisch verbunden.
Auch hierbei sollte vorgesehen sein, daß der Übergang vom größeren Funkenhorn
8 auf das oberste Löschblech 18 und vom kleineren Funkenhorn 9 zum untersten
Löschblech 19 im wesentlichen stufenlos ist.In addition to the
Um nun einen möglichst schnellen und guten Abtransport der bei der Entstehung des
Lichtbogens auftretenden Abgase aus dem Gehäuse 5 zu realisieren, eine Niederschlagung
im Gehäuse 5 weitestgehend zu vermeiden, ist bei der in den Fig. 3 und 4
dargestellten Ausführungsform vorgesehen, daß die Breite des größeren Funkenhorns
8 zumindest im oberen Bereich geringer ist als die Breite des Gehäuses 5 und
daß gegenüberliegend der Ausblasöffnung 15 eine Abgasöffnung 20 im Gehäuse
vorgesehen ist. Zweckmäßigerweise ist beidseitig zwischen dem größeren Funkenhorn
8 und dem Gehäuse 5 je ein Schlitz 21, 22 vorgesehen, an den sich in Ausströmrichtung
der Abgase die Abgasöffnung 20 anschließt. Insgesamt ergibt sich bei der in
den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform ein beidseitiger Austritt der Abgase.In order to get away as quickly and well as possible when the
Arc occurring exhaust gases from the
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform sind die Schlitze 21, 22
nicht vorgesehen. Hierbei sind die Seitenwandungen 23, 24 des Gehäuses 5 bis an
die Funkenhörner 8, 9 herangezogen. Dadurch ergibt sich ein außerordentlich gutes
Laufverhalten des Lichtbogens; er läuft sehr schnell an die Spitzen der Funkenhörner
8, 9.In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the
Claims (10)
- Overvoltage protection element (1) for the discharging of transient overvoltages comprising two electrodes (2, 3), an air breakdown spark gap (4) which is effective between the electrodes (2, 3) and a housing (5) which receives the electrodes (2, 3), wherein each electrode (2, 3) has a connection limb (6, 7) and a spark conductor (8, 9) which runs at an angle to the connection limb (6, 7) and the air breakdown spark gap (4) is formed between the spark conductors (8, 9), which are disposed at a distance from each other, of the two electrodes (2, 3), characterized in that the air breakdown spark gap (4) is formed in a curved or angled manner and that the spark conductors (8, 9) each have a straight lower region that runs essentially perpendicular to the connection limb (6, 7) and an arc-shaped upper region that extends from the straight region.
- Overvoltage protection element according to claim 1, characterized in that the air breakdown spark gap (4) is curved and/or angled between 10° and 180°, in particular about 90° and/or that the lower region of the air breakdown spark gap (4) forms an angle of about 10° to 40°, preferably of about 20° to 30°.
- Overvoltage protection element according to claim 1 or 2, characterized in that both regions of the spark conductors (8, 9) are of substantially smooth construction at their meeting point.
- Overvoltage protection element according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the air breakdown spark gap (4) opens directly into a blow-off outlet (15) situated in the housing (5).
- Overvoltage protection element according to any one of claims 1 to 4, characterized in that at least one blow-out plate arrangement (16) with a plurality of blow-out plates (17) is provided in the housing (5) and that the blow-out plate arrangement (16) is arranged preferably in or preferably directly adjoining the air breakdown spark gap (4).
- Overvoltage protection element according to claim 5, characterized in that the blow-out plate arrangement (16) is arranged in the area of the blow-off outlet (15).
- Overvoltage protection element according to claim 5 or 6, characterized in that the blow-out plates (17) consist of ferromagnetic material, preferably iron and/or are provided with a surface coating of anti-corrosive metal, preferably silver or nickel.
- Overvoltage protection element according to any one of claims 5 to 7, characterized in that blow-out plates (17) have a rectangular cross-section, preferably with a length to width ratio of 4:1 to about 2:1, in particular of about 3:1.
- Overvoltage protection element according to any one of claims 5 to 8, characterized in that the uppermost blow-out plate (18) has the same potential as the larger spark conductor (8) and the lowermost blow-out plate (19) has the same potential as the smaller spark conductor (9).
- Overvoltage protection element according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the width of the larger spark conductor (8) is less than the width of the housing (5), at least in the upper region, and an exhaust outlet (20) is provided in the housing (5) preferably opposite the blow-off outlet (15) and/or that a slit (21, 22) is provided on both sides of the housing (5) between the larger spark conductor (8) and the side walls (23, 24).
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