EP3127199A1 - Surge arrester - Google Patents

Surge arrester

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EP3127199A1
EP3127199A1 EP15713185.5A EP15713185A EP3127199A1 EP 3127199 A1 EP3127199 A1 EP 3127199A1 EP 15713185 A EP15713185 A EP 15713185A EP 3127199 A1 EP3127199 A1 EP 3127199A1
Authority
EP
European Patent Office
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housing
arc
electrodes
combustion chamber
chambers
Prior art date
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Granted
Application number
EP15713185.5A
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German (de)
French (fr)
Other versions
EP3127199B1 (en
Inventor
Maik Dittert
Thomas Meyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Phoenix Contact GmbH and Co KG
Original Assignee
Phoenix Contact GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Phoenix Contact GmbH and Co KG filed Critical Phoenix Contact GmbH and Co KG
Publication of EP3127199A1 publication Critical patent/EP3127199A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP3127199B1 publication Critical patent/EP3127199B1/en
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Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/20—Means for starting arc or facilitating ignition of spark gap
    • 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
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/02—Means for extinguishing arc
    • 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
    • H01T2/00—Spark gaps comprising auxiliary triggering means
    • H01T2/02—Spark gaps comprising auxiliary triggering means comprising a trigger electrode or an auxiliary spark gap
    • 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
    • H01T4/12—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel hermetically sealed

Definitions

  • the invention relates to a surge arrester for use in the supply of low-voltage networks, in particular for use between a neutral conductor N and a potential equalization PE, with a cylindrical housing, with two axially opposite electrodes and with an arc formed inside the housing arc, wherein the arc combustion chamber is axially bounded by the two electrodes and between the two electrodes, a spark gap is formed, so that when igniting the spark gap between the two electrodes, an arc is formed.
  • An essential component of overvoltage saber of the type in question here is a spark gap, which responds at a certain overvoltage, whereby an arc arises when the spark gap between the two electrodes is ignited.
  • Very high and steeply rising currents with values of up to three-digit kA range can flow over the spark gap.
  • surge arresters which are provided as lightning current arresters for use between a neutral conductor N and the equipotential bonding PE or a PE conductor, must have a very high surge current capability of up to 100 kA 10/350. Due to the pressures and forces occurring in the interior of the surge arrester such surge sableiter are usually arranged in pressure-resistant housings.
  • Surge arresters with a spark gap have the advantage of a high surge current carrying capacity, but also the disadvantage of a relatively high and also not very constant response voltage. Therefore, for the ignition of sparks stretch for a long time different types of ignition aids are used, with the help of the response voltage of the spark gap and the surge arrester is reduced.
  • cooling channels are provided in the housing in the known Matternapssabieiter through which the produced in the arc combustion chamber during the discharge process by the arc hot, ionized gases are removed from the housing. So that the gases flowing out of the housing do not have too high a temperature, the cooling channels must be designed such that they provide a sufficiently long path which the plasma flows along in the housing.
  • the housing is formed in two parts and the two housing halves are arranged coaxially to each other, wherein between the two housing parts helical cooling channels are arranged, through which on the one hand the plasma can flow to the other at the same time for Ver gland of the two housing parts serve each other.
  • the housing consists of two coaxially arranged housing parts, which are screwed together, to ensure sufficient mechanical stability, the wall thickness of the two housing parts must be relatively large, resulting in a correspondingly increased outer diameter of the housing as a whole.
  • the fundamental problem that can be affected or damaged by the exiting the channels ionized gas electrical components and devices that are in the immediate vicinity of the surge arrester.
  • the present invention is therefore based on the object of developing the above-described surge arrester in such a way that the aforementioned disadvantages are avoided as far as possible.
  • it should be dispensed with the blowing out of ionized gases, but the surge sableiter should have the smallest possible size.
  • the volume of the two chambers serving for deionization of the arc combustion chamber together is substantially larger than the volume of the arc combustion chamber, the ratio of the volume of the arc both chambers to the volume of the arc combustion chamber is at least 10: 1, in particular about 20: 1.
  • the surge arrester according to the invention is therefore an encapsulated surge arrester which has no outflow openings or discharge openings through which ionized gas is intentionally released into the environment.
  • the two chambers are arranged in the longitudinal direction of the housing on opposite sides of the arc combustion chamber, wherein the two chambers each have an axial and a radial distance from the arc combustion chamber. From the point of view of the arc combustion chamber, the two chambers which serve to receive the hot, ionized gases produced during the discharge process are thus arranged radially outwardly behind the electrodes or their end faces delimiting the arc combustion chamber.
  • the inventive design and arrangement of the two chambers within the housing initially allow that during discharge by the burning arc resulting hot, conductive gases can flow out of the arc combustion chamber, so deleted a Netz Steinstrom and prevents renewed ignition of the spark gap below the operating voltage of the surge sableiters becomes.
  • a force or pressure in the direction of the electrodes is generated by the arrangement of the two chambers on opposite sides of the arc combustion chamber and behind the electrodes by the gas flowing into the chambers, which counteracts the pressure that occurs in the ignition of the spark gap in the Arc combustion chamber is created. The load on the two electrodes of the spark gap is thereby reduced.
  • the desired large volume of the two chambers in comparison to the volume of the arc combustion chamber can preferably be relatively easily realized in that the two chambers are annular.
  • the fact is exploited in an advantageous manner that usually in the housing of a surge arrester in the area behind the electrodes most easily the volume required for the chambers can be provided without the outer dimensions of the surge arrester must be increased.
  • the ring-shaped Formation of the two chambers also lower mechanical stress on the housing, as the pressures and forces substantially uniformly distributed on the housing act.
  • a cylindrical insulating body is arranged in the housing of the surge arrester, which has a bore extending in the longitudinal direction of the housing into which the two electrodes each project with their the arc combustion chamber facing end, so that the insulating body surrounding the arc combustion chamber radially.
  • the at least one channel is at least partially formed by the insulating body.
  • the arc combustion chamber is thus delimited in the axial direction by the two opposing electrodes or their end faces and in the radial direction by the cylindrical insulating body.
  • the limitation of the arc combustion chamber in the radial direction is interrupted by the at least one channel, via which the arc combustion chamber is connected to the two chambers.
  • the at least one channel between the arc combustion chamber and the two chambers can be realized simply by forming corresponding recesses, openings or free spaces in the insulating body, which allow a flow of the gas from the arc combustion chamber into the two chambers.
  • the actual channel does not have to be completely surrounded by the insulating body, but may also - be formed entirely or section by a portion of the insulating body and a portion of another, the portion of the insulating member opposite component.
  • the insulating body also serves to ensure permanent insulation between the two electrodes and the mechanical stability of the spark gap by the insulator ensures that the distance between the two electrodes to one another remains unchanged even after a discharge.
  • the insulating body is preferably formed so that it has an inner portion surrounding the bore and a sleeve-shaped outer portion which has a greater extension in the longitudinal direction of the housing than the inner portion.
  • the sleeve-shaped outer section It also serves to insulate the electrodes from the housing, especially if it is preferably made of metal, while the inner portion serves to ensure the permanent insulation between the two electrodes and the mechanical stability of the spark gap.
  • at least a part of the channel is formed between the inner portion and the outer portion of the insulating body.
  • the inner portion of the insulating body on two arcuate webs which overlap in the circumferential direction of the inner portion only in a small area and are arranged one behind the other in the longitudinal direction of the housing.
  • the two circular webs thus together form at least a part of the radial boundary of the bore of the insulating body, wherein the two webs, however, are arranged axially offset from one another.
  • the two arcuate webs thus have a thickness extending in the longitudinal direction of the housing, which is less than the corresponding total thickness of the inner portion of the insulating body, so that in each case a free space remains, through which the ionized gas can flow.
  • the two circular arc-shaped webs at a radial distance to the outer portion of the insulating body, so that the gas can flow between the webs and the outer portion.
  • the two channels are formed, which connect the arc combustion chamber in each case with two chambers.
  • the two channels each have a first radially extending channel section and a second axially extending channel section, wherein the first channel sections are connected to the arc combustion chamber and the second channel sections are each connected to both chambers.
  • Hot ionized gas which arises after the ignition of the spark gap through the arc in the arc combustion chamber, can thus flow radially along the two arcuate webs or along and then axially between the outer edge of the arcuate webs and the outer portion of the insulator through and along the inner surface of the sleeve-shaped outer portion flow into the two chambers.
  • the surge arrester according to the invention preferably has an ignition aid arranged within the housing, which comprises at least one ignition element and one ignition electrode.
  • the ignition element and the ignition electrode are in contact with the arc combustion chamber, the ignition element being electrically conductively connected on one side to the one electrode and on the other side to the ignition electrode.
  • the ignition aid used in the surge arrester according to the invention can be constructed as well as the ignition aid described in DE 103 38 835 AI is constructed.
  • a current first flows from the first connection via the housing, the ignition electrode and the ignition element to the wide electrode or to the second connection. In this case, the current flow via the ignition element leads to a discharge or an initial arc between the ignition electrode and the electrode associated with the ignition element, which then leads to an ignition of the spark gap between the two electrodes.
  • the inner portion of the insulating body preferably has a receiving region for the ignition element and the ignition electrode, which has an opening to the arc combustion chamber through which the ignition electrode and the ignition element in contact with the arc combustion chamber.
  • the receiving area formed on the inner portion of the insulating body is preferably arranged in the circumferential direction of the inner portion between the two circular arc-shaped webs, so that the inner portion of the insulating body is divided in the circumferential direction in three areas, namely the two arcuate webs, which in overlap a small area, and the receiving area for the ignition element and the ignition electrode, which is preferably arranged opposite to the overlap region.
  • the housing is preferably made of metal, in particular of steel.
  • the housing is formed in two parts, wherein it consists of a cup-shaped first housing part and a corresponding housing cover.
  • the housing cover preferably has an external thread, so that this can be screwed into the first housing part, which has a corresponding internal thread. Due to the design of the housing with a cup-shaped first housing part and a housing cover, the outer diameter of the housing compared to the known from DE 103 38 835 AI housing with two substantially equally long coaxial housing halves can be reduced without the wall thickness of the first housing part reduced or the space available inside the housing is reduced.
  • the two electrodes are each arranged in the end face of an electrode holder.
  • This has the advantage that different materials can be used for the electrodes on the one hand and for the electrode holder on the other hand, wherein the electrodes themselves are usually made of tungsten or a composite material, such as a tungsten-copper alloys and the electrode holder made of brass.
  • the end face of the electrode holders receiving the electrodes lies on one side on the inner portion of the insulating body, so that the end face surrounding the electrodes Electrode holder are covered by the inner portion of the insulating body.
  • the electrode holder are each surrounded by an insulating sleeve open on both sides.
  • the electrode holders are each surrounded by an insulating sleeve open on both sides.
  • FIG. 1 is a side view of a surge arrester according to the invention
  • FIG. 2 shows a first longitudinal section through the surge arrester according to FIG. 1, FIG.
  • FIG. 3 shows a second longitudinal section rotated by 90 ° through the surge arrester according to FIG. 1,
  • FIG. 5 is a perspective view of an insulating body of the surge arrester
  • FIG. 6 is a plan view of the insulator according to FIG. 5.
  • FIGS. 1 to 4 show an overvoltage arrester 1 according to the invention, an exploded view of the surge arrester 1 being shown in FIG. 4, so that the individual components of the surge arrester 1 can be seen.
  • the surge arrester 1 according to the invention is provided in particular for use between a neutral conductor N and the equipotential bonding PE, so that the surge arrester 1 must have a surge current capability of up to 100 kA 10/350. In addition, network follow currents up to 100 A must be able to be safely deleted.
  • the Matternapsabieiter 1 has a cylindrical housing 2, in the interior of which two mutually axially opposed electrodes 3, 4 are arranged.
  • the housing 2 is made of steel and has a cup-shaped first housing part 2a and a housing cover 2b, which is screwed into the first housing part 2a.
  • the two electrodes 3, 4 delimit with their opposite end faces in the housing 2 from formed arc combustion chamber 5, so that between the two electrodes 3, 4, a spark gap is formed.
  • the distance of the two electrodes from one another and thus the extent of the arc combustion chamber 5 in the longitudinal direction of the housing 2 is less than 1 mm, preferably only about 0.8 mm, in the illustrated surge absorber 1.
  • two chambers 6, 7 are formed within the housing 2, which are both connected via two channels 8, 9 with the arc combustion chamber 5.
  • the two chambers 6, 7 are arranged in the longitudinal direction of the housing 2 on opposite sides of the arc combustion chamber 5.
  • the two chambers 6, 7 each have an axial and radial distance to the arc combustion chamber 5, so that the two chambers 6, 7 are arranged radially outwardly behind the electrodes 3, 4 as viewed from the arc combustion chamber 5.
  • the volume of the two annular chambers 6, 7 together is substantially greater than the volume of the arc combustion chamber 5.
  • the ratio of the volume of the two chambers 6, 7 to the volume of the arc combustion chamber 5 is about 20: 1.
  • Hot, conductive gases produced during the discharge process by the burning arc can thus flow through the channels 8, 9 into the annular chambers 6, 7 serving for deionization and cooling, so that an arc present within the arc combustion chamber 5 is rapidly extinguished and reliably prevents renewed ignition becomes.
  • the hot, ionized gases are guided into regions which are not critical both with respect to the risk of renewed ignition and with respect to the insulation between the two electrodes 3, 4. Since the annular chambers 6, 7 are surrounded by the metal housing 2, a good and rapid heat release to the housing 2 and thus a rapid cooling of the gases is possible.
  • An essential component of the surge arrester 1 is the cylindrical insulator 10 which is arranged in the interior of the housing 2 and which is enlarged in FIGS. 5 and 6.
  • the insulating body 10 has a bore 11 which extends in the longitudinal direction of the housing 2 and into which the two electrodes 3, 4 respectively project with their end face facing the arc combustion chamber 5.
  • the insulating body 10 has a bore 11 surrounding inner portion 12 and a sleeve-shaped outer portion 13 which has a significantly greater extension in the longitudinal direction of the housing 2 as the inner portion 12, as shown in the two sectional views of FIGS. 3 and 4 is.
  • the inner portion 12 of the insulating body 10 has two arcuate webs 14, 15 which overlap in the circumferential direction of the inner portion 12 only in a small, web-like region 16 and in the longitudinal direction of the housing 2 are arranged one behind the other.
  • the two circular-arc-shaped webs 14, 15 also have a radial distance from the outer portion 13 of the insulator 10, so that between the outer edge of the arcuate webs 14, 15 and the sleeve-shaped outer portion 13, two passages 17 are formed for the gas, the one Part of the two channels 8, 9 form.
  • the two channels 8, 9 each have a first radially extending channel section 8a, 9a and a second axially extending channel section 8b, 9b.
  • the first channel sections 8a, 9a which are delimited on one side by a web 14, 15, are connected to the arc combustion chamber 5, while the second channel sections 8b, 9b are respectively connected to both chambers 6, 7.
  • the passages 17 provided between the circular-arc-shaped webs 14, 15 and the sleeve-shaped outer section 13 make it possible for hot ionized gas to be able to flow out of the arc combustion chamber 5 into both chambers 6, 7 via both channels 8, 9.
  • the gas can thus flow radially from the arcuate combustion chamber 5 past the two arcuate webs 14, 15 and then flow axially along the inner surface of the sleeve-shaped outer portion 13 into both chambers 6, 7.
  • the insulating body 10 also still serves to receive a firing element
  • a receiving region 20 is provided in the inner portion 12 of the insulating body 10, which has an opening 21 to the arc combustion chamber 5, so that the ignition element 18 and the ignition electrode 19 are in contact with the arc combustion chamber 5 through the opening 21, as shown in FIG. 3 can be seen. From the top view of the insulating body 10 of FIG. 6 it can be seen that the receiving area 20 in the circumferential direction of the inner portion 12 between the two arcuate webs 14, 15 is arranged, wherein the two arcuate webs 14, 15 and the receiving area 20 respectively extend over about one third of the circumference of the inner portion 12 of the insulator 10.
  • the inner portion 12 of the insulating body 10 is thus divided into three functional areas, wherein in the receiving area 20 for the ignition element 18 and the ignition electrode 19, the ignition of the spark gap, while the circular arc-shaped webs 14, 15 each have a part of the two channels 8, 9 for the flow of the ionized gas from the arc combustion chamber 5 in the two cylindrical chambers 6, 7 form.
  • the web-like region 16, in which the arcuate webs 14, 15 overlap is connected to the outer portion 13 of the insulating body 10.
  • the web-like region 16 is designed to be very stable, so that it is ensured that the distance between the two electrodes 3, 4 remains permanently unchanged.
  • the web-like region 16 and the edge of the receiving area 20 which is also connected to the outer portion 13 of the insulating body 10 and the same thickness as the web-like region 16 has.
  • the outer portion 13 of the insulating body 10 has a recess 22, the direction of the insulator 10 seen in the circumference, corresponding to the receiving area 20 for the ignition element 18 and the ignition electrode 19 in the inner portion 12th is arranged.
  • the recess 22 ensures that the ignition electrode
  • the arc combustion chamber 5 facing away from the edge of the housing 2 is in contact. It also facilitates training the recess 22 in the outer portion 13 of the insulator 10, the assembly of the surge arrester 1, since the ignition electrode 19 and the ignition element 18 can be easily inserted into the receiving area 20 on the inner portion 12 of the insulator 10.
  • the two electrodes 3, 4, which are preferably made of tungsten, are each arranged in the end face of an electrode holder 23, 24.
  • the end faces of the electrode holders 23, 24 accommodating the electrodes 3, 4 rest in each case on one side on the inner portion 12 of the insulating body 10, namely respectively on an arcuate web 14 or 15.
  • the electrodes 3, 4 facing away from the ends of the electrode holder 23, 24 protrude, however, out of the housing 2, for which purpose in the bottom of the cup-shaped first housing part 2a and in the housing cover 2b each have a bore 25, 26 is seconded.
  • the radially extending channel sections 8a, 9a formed in the interior of the insulating body 10 are thus bounded on each side by an arcuate web 14, 15 and on the other side by the opposite region of the end face of an electrode holder 23, 24.
  • the hot ionized gases produced during the discharge process can flow unhindered through the channel sections 8a, 9a, so that deposits of conductive particles on the end faces of the electrode holders 23, 24 do not occur.
  • the end faces of the electrode holder 23, 24 are not exposed to high temperatures for a long period of time. This prevents brass electrode holders 23, 24 from damaging the electrode holders 23, 24 or from leakage currents or short-circuits due to conductive deposits.
  • the two electrode holders 23, 24 are each surrounded by an insulating sleeve 27, 28 open on both sides.
  • the insulation between the - in the figures right electrode holder 24 and the cup-shaped first housing part 2a is also ensured in the region of the recess 22 in the outer portion 13 of the insulator 10, the electrode holder 24 associated insulating 28 has an axially and radially over standing collar 29 which engages in the recess 22, so that the insulation is interrupted to the first housing part 2a only in the region of the ignition element 18 and the ignition electrode 19.

Abstract

The invention relates to a surge arrester (1) for use in the power supply of low-voltage networks, in particular for use between a neutral conductor N and a potential equalization means PE, comprising a cylindrical housing (2), two electrodes (3, 4) arranged axially opposite each other, and an arc chamber (5) formed inside the housing (2), wherein the arc chamber (5) is axially bounded by the two electrodes (3, 4) and a spark gap is formed between the two electrodes (3, 4) such that an arc is produced when the spark gap between the two electrodes (3, 4) is ignited. In the case of the surge arrester according to the invention, the blowing out of ionized gases can be dispensed, because two chambers (6, 7) are formed within the housing (2), each of which two chambers is connected to the arc chamber (5) by means of two channels (8, 9) such that hot ionized gas can flow from the arc chamber (5) into the chambers (6, 7) after the ignition of the spark gap, wherein the volume of the two chambers (6, 7) together is greater than the volume of the arc chamber (5) and wherein the two chambers (6, 7) are arranged on opposite sides of the arc chamber (5) in a longitudinal direction of the housing (2) and each have an axial and a radial distance from the arc chamber (5).

Description

Uberspannungsableiter  Surge arresters
Die Erfindung betrifft einen Überspannungsabieiter zum Einsatz in der Stromversorgung von Niederspannungsnetzen, insbesondere für den Einsatz zwischen einem Neutralleiter N und einem Potentialausgleich PE, mit einem zylinderischen Gehäuse, mit zwei einander axial gegenüberliegenden Elektroden und mit einer im Inneren des Gehäuses ausgebildeten Lichtbogenbrennkammer, wobei die Lichtbogenbrennkammer axial von den beiden Elektroden begrenzt ist und zwischen den beiden Elektroden eine Funkenstrecke ausgebildet ist, so dass beim Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden ein Lichtbogen entsteht. The invention relates to a surge arrester for use in the supply of low-voltage networks, in particular for use between a neutral conductor N and a potential equalization PE, with a cylindrical housing, with two axially opposite electrodes and with an arc formed inside the housing arc, wherein the arc combustion chamber is axially bounded by the two electrodes and between the two electrodes, a spark gap is formed, so that when igniting the spark gap between the two electrodes, an arc is formed.
Wenn Überspannungen auftreten, die oberhalb der oberen Toleranzgrenze der jeweiligen Nennspannung liegen, müssen die betroffenen Geräte, Anlagen und Leitungen in möglichst kurzer Zeit mit dem Potentialausgleich kurzgeschlossen werden. Dafür werden je nach Einsatzort (Schutzzone) und Art der zu schützenden Geräte und Anlagen unterschiedliche Bauelemente verwendet. Die einzelnen Bauelemente unterscheiden sich dabei im Wesentlichen durch ihr Ansprechverhalten und ihr Abieitvermögen. If overvoltages occur that are above the upper tolerance limit of the respective rated voltage, the affected devices, systems and lines must be short-circuited with the equipotential bonding in the shortest possible time. Depending on the place of use (protection zone) and the type of equipment and systems to be protected, different components are used. The individual components differ essentially by their response and Abieitvermögen.
Wesentlicher Bestandteil von Überspannung sableitern der hier in Rede stehenden Art ist eine Funkenstrecke, die bei einer bestimmten Überspannung anspricht, wobei beim Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden ein Lichtbogen entsteht. Dabei können sehr hohe und steil ansteigende Ströme mit Werten bis in den dreistelligen kA-B ereich über die Funkenstrecke fließen. Insbesondere Überspannungsabieiter, die als Blitzstromableiter für den Einsatz zwischen einem Neutralleiter N und dem Potentialausgleich PE bzw. eimem PE-Leiter vorgesehen sind, müssen dabei über ein sehr hohes Stoßstromableitvermögen von bis zu 100 kA 10/350 verfügen. Aufgrund der dabei im Inneren des Überspannungsabieiters auftretenden Drücke und Kräfte sind derartige Überspannung sableiter in der Regel in druckfesten Gehäusen angeordnet. An essential component of overvoltage saber of the type in question here is a spark gap, which responds at a certain overvoltage, whereby an arc arises when the spark gap between the two electrodes is ignited. Very high and steeply rising currents with values of up to three-digit kA range can flow over the spark gap. In particular, surge arresters, which are provided as lightning current arresters for use between a neutral conductor N and the equipotential bonding PE or a PE conductor, must have a very high surge current capability of up to 100 kA 10/350. Due to the pressures and forces occurring in the interior of the surge arrester such surge sableiter are usually arranged in pressure-resistant housings.
Überspannungsabieiter mit einer Funkenstrecke haben zwar den Vorteil einer hohen Stoßstromtragfähigkeit, jedoch auch den Nachteil einer relativ hohen und auch nicht sonderlich konstanten Ansprechspannung. Daher werden zur Zündung von Funken strecken bereits seit langem unterschiedliche Arten von Zündhilfen verwendet, mit deren Hilfe die Ansprechspannung der Funkenstrecke bzw. des Überspannungsabieiters verringert wird. Surge arresters with a spark gap have the advantage of a high surge current carrying capacity, but also the disadvantage of a relatively high and also not very constant response voltage. Therefore, for the ignition of sparks stretch for a long time different types of ignition aids are used, with the help of the response voltage of the spark gap and the surge arrester is reduced.
Bei Überspannung s abieitern der in Rede stehenden Art - mit oder ohne Verwendung einer Zündhilfe - entsteht beim Zünden der Funkenstrecke über den Lichtbogen eine niederimpedante Verbindung zwischen den beiden Elektroden, über die - gewollt - der abzuleitende transiente Stoßstrom fließt. Bei anliegender Netzspannung kann über diese niederimpedante Verbindung jedoch auch ein unerwünschter Netzfolgestrom fließen, so dass man bestrebt ist, den Lichtbogen nach abgeschlossenem Ableitvorgang möglichst schnell zu löschen. Eine Möglichkeit zur Erreichung dieses Zieles besteht darin, die Lichtbogenlänge und damit die Lichtbogenspannung nach dem Ansprechen der Funken strecke zu vergrößern. Eine andere Möglichkeit, den Lichtbogen nach dem Ableitvorgang zu löschen, besteht in der Kühlung des Lichtbogens durch die Kühlwirkung von Isolierstoffwänden sowie die Verwendung von Gas abgebenden Isolierstoffen. When overvoltage s abieitern of the type in question - with or without the use of a starting aid - arises when igniting the spark gap via the arc a niederimpedante connection between the two electrodes on the - intentionally - the transient surge current to be derived flows. When the mains voltage is applied, however, an undesired follow-on current can also flow via this low-impedance connection, so that efforts are made to extinguish the arc as quickly as possible after the discharge process has been completed. One way to achieve this goal is to increase the arc length and thus the arc voltage after the response of the spark gap. Another way to extinguish the arc after the discharge, consists in the cooling of the arc by the cooling effect of Isolierstoffwänden and the use of gas-releasing insulating materials.
Aus der DE 103 38 835 AI ist ein eingangs beschriebener Überspannungsabieiter bekannt, bei dem das Auftreten eines Netzfolgestromes dadurch verhindert wird, dass der Abstand zwischen den beiden Elektroden so groß gewählt ist, dass die Lichtbogenspannung größer als die erwartete Netzspannung ist. Damit die Ansprechspannung dieses Überspannungsabieiters durch den relativ großen Abstand der beiden Elektroden der Funkenstrecke nicht zu groß ist, ist eine Zündhilfe vorgesehen, durch die die gewünschte Ansprechspannung des Überspannungsabieiters eingestellt werden kann. From DE 103 38 835 AI an initially described surge arrester is known in which the occurrence of a Netzfolgestromes is prevented by the fact that the distance between the two electrodes is chosen so large that the arc voltage is greater than the expected mains voltage. Thus, the response of this surge arrester is not too large by the relatively large distance between the two electrodes of the spark gap, a starting aid is provided by the desired response voltage of the surge arrester can be adjusted.
Um ein erneutes Zünden der Funkenstrecke zu verhindern, sind bei dem bekannten Überspannungsabieiter Kühlkanäle im Gehäuse vorgesehen, durch die die in der Lichtbogenbrennkammer beim Ableitvorgang durch den Lichtbogen produzierten heißen, ionisierten Gase aus dem Gehäuse abgeführt werden. Damit die aus dem Gehäuse ausströmenden Gase keine zu hohe Temperatur aufweisen, müssen die Kühlkanäle so ausgebildet sein, dass sie eine ausreichend lange Wegstrecke zur Verfügung stellen, die das Plasma im Gehäuse entlangströmt. Bei dem aus der DE 103 38 835 AI bekannten Überspan- nungsableiter wird dies dadurch erreicht, dass das Gehäuse zweiteilig ausgebildet ist und die beiden Gehäusehälften koaxial zueinander angeordnet sind, wobei zwischen den beiden Gehäuseteilen schraubenförmige Kühlkanäle angeordnet sind, durch die zum Einen das Plasma strömen kann, die zum Anderen gleichzeitig zur Ver schraubung der beiden Gehäuseteile miteinander dienen. In order to prevent a renewed ignition of the spark gap, cooling channels are provided in the housing in the known Überspannungsabieiter through which the produced in the arc combustion chamber during the discharge process by the arc hot, ionized gases are removed from the housing. So that the gases flowing out of the housing do not have too high a temperature, the cooling channels must be designed such that they provide a sufficiently long path which the plasma flows along in the housing. In the known from DE 103 38 835 AI overspan arrester this is achieved in that the housing is formed in two parts and the two housing halves are arranged coaxially to each other, wherein between the two housing parts helical cooling channels are arranged, through which on the one hand the plasma can flow to the other at the same time for Ver gland of the two housing parts serve each other.
Da das Gehäuse aus zwei koaxial zueinander angeordneten Gehäuseteilen besteht, die miteinander verschraubt werden, muss zur Gewährleistung einer ausreichenden mechanischen Stabilität die Wandstärke der beiden Gehäuseteile relativ groß sein, was zu einem entsprechend vergrößerten Außendurchmesser des Gehäuses insgesamt führt. Darüber hinaus besteht bei dem bekannten Überspannungsabieiter - wie bei allen ausblasenden Funkenstrecken - das grundsätzliche Problem, dass durch das aus den Kanälen austretende ionisierte Gas elektrische Bauteile und Geräte, die sich im unmittelbaren Umfeld des Überspannungsabieiters befinden, beeinträchtigt oder geschädigt werden können. Since the housing consists of two coaxially arranged housing parts, which are screwed together, to ensure sufficient mechanical stability, the wall thickness of the two housing parts must be relatively large, resulting in a correspondingly increased outer diameter of the housing as a whole. In addition, in the known Überspannungsabieiter - as with all Ausblasenden spark gaps - the fundamental problem that can be affected or damaged by the exiting the channels ionized gas electrical components and devices that are in the immediate vicinity of the surge arrester.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den eingangs beschriebenen Überspannungsabieiter derart weiterzuentwickeln, dass die zuvor genannten Nachteile nach Möglichkeit vermieden werden. Insbesondere soll dabei auf das Ausblasen von ionisierten Gasen verzichtet werden, wobei jedoch der Überspannung sableiter eine möglichst geringe Baugröße aufweisen soll. The present invention is therefore based on the object of developing the above-described surge arrester in such a way that the aforementioned disadvantages are avoided as far as possible. In particular, it should be dispensed with the blowing out of ionized gases, but the surge sableiter should have the smallest possible size.
Diese Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Überspannungsabieiter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass innerhalb des Gehäuses zwei Kammern ausgebildet sind, die jeweils über mindestens einen Kanal mit der Lichtbogenbrennkammer verbunden sind, wobei das Volumen der beiden Kammern zusammen größer als das Volumen der Lichtbogenbrennkammer ist, so dass nach dem Zünden der Funkenstrecke heißes ionisiertes Gas aus der Lichtbogenbrennkammer in die Kammern strömen kann. Vorzugsweise ist das Volumen der beiden der Entionisierung der Lichtbogenbrennkammer dienenden Kammern zusammen wesentlich größer als das Volumen der Lichtbogenbrennkammer, wobei das Verhältnis des Volumens der beiden Kammern zum Volumen der Lichtbogenbrennkammer mindestens 10 : 1 , insbesondere etwa 20 : 1 beträgt. This object is achieved in the above-described surge arrester with the features of claim 1, characterized in that two chambers are formed within the housing, which are each connected via at least one channel to the arc combustion chamber, wherein the volume of the two chambers together greater than the volume of Arc combustion chamber is, so that after the ignition of the spark gap hot ionized gas from the arc combustion chamber can flow into the chambers. Preferably, the volume of the two chambers serving for deionization of the arc combustion chamber together is substantially larger than the volume of the arc combustion chamber, the ratio of the volume of the arc both chambers to the volume of the arc combustion chamber is at least 10: 1, in particular about 20: 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsabieiter handelt es sich somit um einen gekapselten Überspannungsabieiter der keine Ausström- oder Ausblasöffnungen aufweist, durch die ionisiertes Gas gewollt in die Umgebung abgegeben wird. Die beiden Kammern sind in Längsrichtung des Gehäuses auf einander gegenüberliegenden Seiten der Lichtbogenbrennkammer angeordnet, wobei die beiden Kammern jeweils einen axialen und einen radialen Abstand zur Lichtbogenbrennkammer aufweisen. Aus Sicht der Lichtbogenbrennkammer sind die beiden Kammern, die zur Aufnahme der beim Ableitvorgang entstehenden heißen, ionisierten Gase dienen, somit radial nach außen versetzt hinter den Elektroden bzw. deren die Lichtbogenbrennkammer begrenzenden Stirnseite angeordnet. The surge arrester according to the invention is therefore an encapsulated surge arrester which has no outflow openings or discharge openings through which ionized gas is intentionally released into the environment. The two chambers are arranged in the longitudinal direction of the housing on opposite sides of the arc combustion chamber, wherein the two chambers each have an axial and a radial distance from the arc combustion chamber. From the point of view of the arc combustion chamber, the two chambers which serve to receive the hot, ionized gases produced during the discharge process are thus arranged radially outwardly behind the electrodes or their end faces delimiting the arc combustion chamber.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung und Anordnung der beiden Kammern innerhalb des Gehäuses ermöglichen zunächst, dass beim Ableitvorgang durch den brennenden Lichtbogen entstehende heiße, leitfähige Gase aus der Lichtbogenbrennkammer abströmen können, so dass ein Netzfolgestrom gelöscht und ein erneutes Zünden der Funkenstrecke unterhalb der Ansprechspannung des Überspannung sableiters verhindert wird. Darüber hinaus wird durch die Anordnung der beiden Kammern auf einander gegenüberliegenden Seiten der Lichtbogenbrennkammer und hinter den Elektroden durch das in die Kammern strömende Gas eine Kraft bzw. ein Druck in Richtung der Elektroden generiert, der dem Druck entgegenwirkt, der beim Zünden der Funkenstrecke in der Lichtbogenbrennkammer entsteht. Die Belastung der beiden Elektroden der Funkenstrecke wird dadurch verringert. The inventive design and arrangement of the two chambers within the housing initially allow that during discharge by the burning arc resulting hot, conductive gases can flow out of the arc combustion chamber, so deleted a Netzfolgestrom and prevents renewed ignition of the spark gap below the operating voltage of the surge sableiters becomes. In addition, a force or pressure in the direction of the electrodes is generated by the arrangement of the two chambers on opposite sides of the arc combustion chamber and behind the electrodes by the gas flowing into the chambers, which counteracts the pressure that occurs in the ignition of the spark gap in the Arc combustion chamber is created. The load on the two electrodes of the spark gap is thereby reduced.
Das gewünschte große Volumen der beiden Kammern im Vergleich zum Volumen der Lichtbogenbrennkammer kann vorzugsweise dadurch relativ einfach realisiert werden, dass die beiden Kammern ringförmig ausgebildet sind. Dabei wird in vorteilhafter Weise der Umstand ausgenutzt, dass in der Regel im Gehäuse eines Überspannungsabieiters im Bereich hinter den Elektroden am einfachsten der benötigte Volumen für die Kammern zur Verfügung gestellt werden kann, ohne dass die Außenabmessungen des Überspannungsabieiters vergrößert werden müssen. Darüber hinaus führt die ringförmige Aus- bildung der beiden Kammern auch zu einer geringeren mechanischen Belastung des Gehäuses, da die Drücke und Kräfte im Wesentlichen gleichmäßig verteilt auf das Gehäuse wirken. The desired large volume of the two chambers in comparison to the volume of the arc combustion chamber can preferably be relatively easily realized in that the two chambers are annular. In this case, the fact is exploited in an advantageous manner that usually in the housing of a surge arrester in the area behind the electrodes most easily the volume required for the chambers can be provided without the outer dimensions of the surge arrester must be increased. In addition, the ring-shaped Formation of the two chambers also lower mechanical stress on the housing, as the pressures and forces substantially uniformly distributed on the housing act.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Gehäuse des Überspannungsabieiters ein zylinderförmiger Isolierkörper angeordnet, der eine sich in Längsrichtung des Gehäuses erstreckende Bohrung aufweist, in die die beiden Elektroden mit ihren der Lichtbogenbrennkammer zugewandten Stirnseite jeweils hineinragen, so dass der Isolierkörper die Lichtbogenbrennkammer radial umgibt. Außerdem ist der zumindest eine Kanal zumindest teilweise von dem Isolierkörper gebildet. Bei dem erfindungsgemäßen Überspannung sableiter wird die Lichtbogenbrennkammer somit in axialer Richtung von den beiden einander gegenüberliegenden Elektroden bzw. deren Stirnseiten und in radialer Richtung von dem zylinderförmigen Isolierkörper begrenzt. Hierbei ist die Begrenzung der Lichtbogenbrennkammer in radialer Richtung jedoch durch den mindestens einen Kanal unterbrochen, über den die Lichtbogenbrennkammer mit den beiden Kammern verbunden ist. According to an advantageous embodiment of the invention, a cylindrical insulating body is arranged in the housing of the surge arrester, which has a bore extending in the longitudinal direction of the housing into which the two electrodes each project with their the arc combustion chamber facing end, so that the insulating body surrounding the arc combustion chamber radially. In addition, the at least one channel is at least partially formed by the insulating body. In the case of the overvoltage surge arrester according to the invention, the arc combustion chamber is thus delimited in the axial direction by the two opposing electrodes or their end faces and in the radial direction by the cylindrical insulating body. In this case, however, the limitation of the arc combustion chamber in the radial direction is interrupted by the at least one channel, via which the arc combustion chamber is connected to the two chambers.
Mit Hilfe des zylinderförmigen Isolierkörpers kann der mindestens eine Kanal zwischen der Lichtbogenbrennkammer und den beiden Kammern einfach dadurch realisiert werden, dass im Isolierkörper entsprechende Ausnehmungen, Öffnungen oder Freiräume ausgebildet sind, die eine Strömung des Gases von der Lichtbogenbrennkammer in die beiden Kammern ermöglichen. Der eigentliche Kanal muss dabei nicht vollständig von dem Isolierkörper umgeben sein, sondern kann auch - ganz oder Abschnittsweise - von einem Abschnitt des Isolierkörpers und einem Abschnitt eines anderen, dem Abschnitt des Isolierkörpers gegenüberliegenden Bauteil gebildet sein. Darüber hinaus dient der Isolierkörper auch zur Gewährleistung der dauerhaften Isolation zwischen den beiden Elektroden und zur mechanischen Stabilität der Funkenstrecke, indem der Isolierkörper sicherstellt, dass der Abstand der beiden Elektroden zueinander auch nach einem Ableitvorgang unverändert bleibt. With the aid of the cylindrical insulating body, the at least one channel between the arc combustion chamber and the two chambers can be realized simply by forming corresponding recesses, openings or free spaces in the insulating body, which allow a flow of the gas from the arc combustion chamber into the two chambers. The actual channel does not have to be completely surrounded by the insulating body, but may also - be formed entirely or section by a portion of the insulating body and a portion of another, the portion of the insulating member opposite component. In addition, the insulating body also serves to ensure permanent insulation between the two electrodes and the mechanical stability of the spark gap by the insulator ensures that the distance between the two electrodes to one another remains unchanged even after a discharge.
Konstruktiv ist der Isolierkörper dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass er einen die Bohrung umgebenden inneren Abschnitt und einen hülsenförmigen äußeren Abschnitt aufweist, der in Längsrichtung des Gehäuses eine größere Erstreckung als der innere Abschnitt hat. Der hülsenförmige äußere Abschnitt dient dabei auch zur Isolierung der Elektroden gegenüber dem Gehäuse, insbesondere wenn dieses vorzugsweise aus Metall besteht, während der inneren Abschnitt zur Gewährleistung der dauerhaften Isolation zwischen den beiden Elektroden und zur mechanischen Stabilität der Funkenstrecke dient. Darüber hinaus ist zumindest ein Teil des Kanals zwischen dem inneren Abschnitt und dem äußeren Abschnitt des Isolierkörpers ausgebildet. Structurally, the insulating body is preferably formed so that it has an inner portion surrounding the bore and a sleeve-shaped outer portion which has a greater extension in the longitudinal direction of the housing than the inner portion. The sleeve-shaped outer section It also serves to insulate the electrodes from the housing, especially if it is preferably made of metal, while the inner portion serves to ensure the permanent insulation between the two electrodes and the mechanical stability of the spark gap. Moreover, at least a part of the channel is formed between the inner portion and the outer portion of the insulating body.
Vorzugsweise weist dabei der innere Abschnitt des Isolierkörpers zwei kreisbogenförmige Stege auf, die sich in Umfang srichtung des inneren Abschnitts nur in einem kleinen Bereich überlappen und in Längsrichtung des Gehäuses hintereinander angeordnet sind. Die beiden kreisförmigen Stege bilden somit zusammen zumindest einen Teil der radialen Begrenzung der Bohrung des Isolierkörpers, wobei die beiden Stege jedoch axial versetzt zueinander angeordnet sind. Die beiden kreisbogenförmigen Stege weisen somit eine in Längsrichtung des Gehäuses sich erstreckende Dicke auf, die geringer als die entsprechende Gesamtdicke des inneren Abschnitts des Isolierkörpers ist, so dass jeweils ein Freiraum verbleibt, durch den das ionisierte Gas strömen kann. Darüber hinaus weisen die beiden kreisbogenförmigen Stege zumindest in den Bereichen, in denen sie sich nicht überlappen, einen radialen Abstand zum äußeren Abschnitt des Isolierkörpers auf, so dass das Gas zwischen den Stegen und dem äußeren Abschnitt hindurchströmen kann. Preferably, in this case, the inner portion of the insulating body on two arcuate webs, which overlap in the circumferential direction of the inner portion only in a small area and are arranged one behind the other in the longitudinal direction of the housing. The two circular webs thus together form at least a part of the radial boundary of the bore of the insulating body, wherein the two webs, however, are arranged axially offset from one another. The two arcuate webs thus have a thickness extending in the longitudinal direction of the housing, which is less than the corresponding total thickness of the inner portion of the insulating body, so that in each case a free space remains, through which the ionized gas can flow. In addition, at least in the areas in which they do not overlap, the two circular arc-shaped webs at a radial distance to the outer portion of the insulating body, so that the gas can flow between the webs and the outer portion.
Durch die beiden kreisbogenförmigen Stege sind zwei Kanäle ausgebildet, die die Lichtbogenbrennkammer jeweils mit beiden Kammern verbinden. Die beiden Kanäle weisen dabei jeweils einen ersten radial verlaufenden Kanalabschnitt und einen zweiten axial verlaufenden Kanalabschnitt auf, wobei die ersten Kanalabschnitte mit der Lichtbogenbrennkammer und die zweiten Kanalabschnitte jeweils mit beiden Kammern verbunden sind. Heißes ionisiertes Gas, das nach dem Zünden der Funkenstrecke durch den Lichtbogen in der Lichtbogenbrennkammer entsteht, kann somit radial an den beiden kreisbogenförmigen Stegen vorbei bzw. entlang strömen und dann axial zwischen dem äußeren Rand der kreisbogenförmigen Stege und dem äußeren Abschnitt des Isolierkörpers hindurch und entlang der Innenfläche des hülsenförmigen äußeren Abschnitts in die beiden Kammern strömen. Der erfindungsgemäße Überspannungsabieiter weist vorzugsweise eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Zündhilfe auf, die zumindest ein Zündelement und eine Zündelektrode umfasst. Das Zündelement und die Zündelektrode stehen dabei mit der Lichtbogenbrennkammer in Berührung, wobei das Zündelement auf der einen Seite mit der einen Elektrode und auf der anderen Seite mit der Zündelektrode elektrisch leitend verbunden ist. Von ihrem grundsätzlichen Aufbau kann die bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsabieiter verwendete Zündhilfe so aufgebaut sein, wie auch die in der DE 103 38 835 AI beschriebene Zündhilfe aufgebaut ist. Beim Zünden der Zündhilfe fließt zunächst ein Strom vom ersten Anschluss über das Gehäuse, die Zündelektrode und das Zündelement zur weiten Elektrode bzw. zum zweiten Anschluss. Dabei führt der Stromfluss über das Zündelement zu einer Entladung bzw. einem Initiallichtbogen zwischen der Zündelektrode und der dem Zündelement zugeordneten Elektrode, was dann zu einem Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden führt. Through the two arcuate webs two channels are formed, which connect the arc combustion chamber in each case with two chambers. The two channels each have a first radially extending channel section and a second axially extending channel section, wherein the first channel sections are connected to the arc combustion chamber and the second channel sections are each connected to both chambers. Hot ionized gas, which arises after the ignition of the spark gap through the arc in the arc combustion chamber, can thus flow radially along the two arcuate webs or along and then axially between the outer edge of the arcuate webs and the outer portion of the insulator through and along the inner surface of the sleeve-shaped outer portion flow into the two chambers. The surge arrester according to the invention preferably has an ignition aid arranged within the housing, which comprises at least one ignition element and one ignition electrode. The ignition element and the ignition electrode are in contact with the arc combustion chamber, the ignition element being electrically conductively connected on one side to the one electrode and on the other side to the ignition electrode. From its basic structure, the ignition aid used in the surge arrester according to the invention can be constructed as well as the ignition aid described in DE 103 38 835 AI is constructed. When the ignition aid is ignited, a current first flows from the first connection via the housing, the ignition electrode and the ignition element to the wide electrode or to the second connection. In this case, the current flow via the ignition element leads to a discharge or an initial arc between the ignition electrode and the electrode associated with the ignition element, which then leads to an ignition of the spark gap between the two electrodes.
Damit das Zündelement und die Zündelektrode - wie zuvor beschrieben - mit der Lichtbogenbrennkammer in Berührung stehen können, weist der innere Abschnitt des Isolierkörpers vorzugsweise einen Aufnahmebereich für das Zündelement und die Zündelektrode auf, der eine Öffnung zur Lichtbogenbrennkammer hat, über die die Zündelektrode und das Zündelement mit dem Lichtbogenbrennkammer in Berührung stehen. Der am inneren Abschnitt des Isolierkörpers ausgebildete Aufnahmebereich ist vorzugsweise in Umfangs- richtung des inneren Abschnitts zwischen den beiden kreisbogenförmigen Stegen angeordnet, so dass der innere Abschnitt des Isolierkörpers in Um- fangsrichtung in drei Bereiche unterteilt ist, nämlich die beiden kreisbogenförmigen Stege, die sich in einem kleinen Bereich überlappen, und den Aufnahmebereich für das Zündelement und die Zündelektrode, wobei dieser vorzugsweise gegenüberliegend von dem Überlappungsbereich angeordnet ist. In order that the ignition element and the ignition electrode may be in contact with the arc combustion chamber as described above, the inner portion of the insulating body preferably has a receiving region for the ignition element and the ignition electrode, which has an opening to the arc combustion chamber through which the ignition electrode and the ignition element in contact with the arc combustion chamber. The receiving area formed on the inner portion of the insulating body is preferably arranged in the circumferential direction of the inner portion between the two circular arc-shaped webs, so that the inner portion of the insulating body is divided in the circumferential direction in three areas, namely the two arcuate webs, which in overlap a small area, and the receiving area for the ignition element and the ignition electrode, which is preferably arranged opposite to the overlap region.
Um eine hohe mechanische Stabilität zu gewährleisten und die beim Ableitvorgang auftretenden Kräfte sicher beherrschen zu können, besteht das Gehäuse vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Stahl. Außerdem ist das Gehäuse zweiteilig ausgebildet, wobei es aus einem topfförmigen ersten Gehäuseteil und einem dazu korrespondierenden Gehäusedeckel besteht. Der Gehäusedeckel weist dabei vorzugsweise ein Außengewinde auf, so dass dieser in das erste Gehäuseteil eingeschraubt werden kann, welches dazu ein entsprechendes Innengewinde aufweist. Durch die Ausbildung des Gehäuses mit einem topfförmigen ersten Gehäuseteil und einem Gehäusedeckel kann der Außendurchmesser des Gehäuses im Vergleich zu dem aus der DE 103 38 835 AI bekannten Gehäuse mit zwei im wesentlichen gleich lang ausgebildeten koaxialen Gehäusehälften verringert werden, ohne dass die Wandstärke des ersten Gehäuseteils verringert oder der im Inneren des Gehäuses zur Verfügung stehende Platz reduziert wird. In order to ensure a high mechanical stability and to be able to control the forces occurring during the diversion process, the housing is preferably made of metal, in particular of steel. In addition, the housing is formed in two parts, wherein it consists of a cup-shaped first housing part and a corresponding housing cover. The housing cover preferably has an external thread, so that this can be screwed into the first housing part, which has a corresponding internal thread. Due to the design of the housing with a cup-shaped first housing part and a housing cover, the outer diameter of the housing compared to the known from DE 103 38 835 AI housing with two substantially equally long coaxial housing halves can be reduced without the wall thickness of the first housing part reduced or the space available inside the housing is reduced.
Wie für sich aus dem Stand der Technik bekannt ist, sind auch bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsabieiter die beiden Elektroden jeweils in der Stirnseite eines Elektrodenhalters angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass für die Elektroden einerseits und für die Elektrodenhalter andererseits unterschiedliche Materialien verwendet werden können, wobei die Elektroden selber in der Regel aus Wolfram oder einem Verbundwerkstoff, beispielsweise einer Wolfram-Kupferlegierungen und die Elektrodenhalter aus Messing bestehen. Während die den Elektroden abgewandten Enden der Elektrodenhalter zum elektrischen Anschluss der Elektroden jeweils an einer Stirnseite des Gehäuses aus diesem herausragen, liegt die die Elektroden aufnehmende Stirnseite der Elektrodenhalter jeweils auf einer Seite am inneren Abschnitt des Isolierkörpers an, so dass die die Elektroden umgebende Stirnseite der Elektrodenhalter durch den inneren Abschnitt des Isolierkörpers abgedeckt sind. As is known per se from the prior art, also in the case of the surge arrester according to the invention, the two electrodes are each arranged in the end face of an electrode holder. This has the advantage that different materials can be used for the electrodes on the one hand and for the electrode holder on the other hand, wherein the electrodes themselves are usually made of tungsten or a composite material, such as a tungsten-copper alloys and the electrode holder made of brass. While the ends of the electrode holders facing away from the electrodes for electrical connection of the electrodes each protrude from an end face of the housing, the end face of the electrode holders receiving the electrodes lies on one side on the inner portion of the insulating body, so that the end face surrounding the electrodes Electrode holder are covered by the inner portion of the insulating body.
Damit bei der bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspan- nungsableiters, bei dem das Gehäuse aus Metall besteht, keine elektrisch leitende Verbindung der beiden Elektrodenhalter über das metallische Gehäuse erfolgen kann, sind die Elektrodenhalter jeweils von einer beidseitig offenen Isolierhülle umgeben. Insbesondere in Verbindung mit dem hülsenförmigen äußeren Abschnitt des Isolierkörpers ist dadurch eine sichere und dauerhafte Isolierung zwischen den beiden Elektrodenhaltern und damit auch zwischen den an den Elektrodenhaltern angeschlossenen Leitern, insbesondere einem Neutralleiter und dem Potentialausgleich bzw. einem PE-Leiter gewährleistet. Thus, in the preferred embodiment of the surge arrester according to the invention, in which the housing consists of metal, no electrically conductive connection of the two electrode holder on the metallic housing can be done, the electrode holder are each surrounded by an insulating sleeve open on both sides. In particular, in conjunction with the sleeve-shaped outer portion of the insulator thereby a secure and permanent insulation between the two electrode holders and thus between the conductors connected to the electrode holders, in particular a neutral conductor and the equipotential bonding or a PE conductor is ensured.
Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Überspannungsabieiter auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patent- anspräche, als auch auf die nachfolgende Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen In particular, there are now a variety of ways to design and develop the surge arrester according to the invention. Reference is made both to the subordinate patent claim 1 As well as the following description of a preferred embodiment in conjunction with the drawings. In the drawing show
Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Überspannungsabieiters, 1 is a side view of a surge arrester according to the invention,
Fig. 2 einen ersten Längsschnitt durch den Überspannungsabieiter gemäß Fig. 1 , 2 shows a first longitudinal section through the surge arrester according to FIG. 1, FIG.
Fig. 3 einen um 90° gedrehten zweiten Längsschnitt durch den Über- spannungsableiter gemäß Fig. 1 , 3 shows a second longitudinal section rotated by 90 ° through the surge arrester according to FIG. 1,
Fig. 4 eine Explosionsdarstellung des Überspannungsabieiters, 4 is an exploded view of the surge arrester,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Isolierkörpers des Über- spannungsableiters, und 5 is a perspective view of an insulating body of the surge arrester, and
Fig. 6 eine Draufsicht auf den Isolierkörper gemäß Fig. 5. 6 is a plan view of the insulator according to FIG. 5.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen einen erfindungsgemäßen Überspannungsabieiter 1 , wobei in der Fig. 4 eine Explosionsdarstellung des Überspannungsabieiters 1 dargestellt ist, so dass die einzelnen Bauteile des Überspannungsabieiters 1 erkennbar sind. Der erfindungsgemäße Überspannungsabieiter 1 ist insbesondere für den Einsatz zwischen einem Neutralleiter N und dem Potentialausgleich PE vorgesehen, so dass der Überspannungsabieiter 1 eine Stoßstromableitvermögen von bis zu 100 kA 10/350 aufweisen muss. Darüber hinaus müssem Netzfolgeströme bis 100 A sicher gelöscht werden können. FIGS. 1 to 4 show an overvoltage arrester 1 according to the invention, an exploded view of the surge arrester 1 being shown in FIG. 4, so that the individual components of the surge arrester 1 can be seen. The surge arrester 1 according to the invention is provided in particular for use between a neutral conductor N and the equipotential bonding PE, so that the surge arrester 1 must have a surge current capability of up to 100 kA 10/350. In addition, network follow currents up to 100 A must be able to be safely deleted.
Der Überspannungsabieiter 1 weist ein zylindrisches Gehäuse 2 auf, in dessen Innerem zwei einander axial gegenüberliegende Elektroden 3, 4 angeordnet sind. Das Gehäuse 2 ist dabei aus Stahl und weist ein topfförmiges erstes Gehäuseteil 2a und einen Gehäusedeckel 2b auf, der in das erste Gehäuseteil 2a eingeschraubt ist. Hierdurch wird ein druckfestes und gleichzeitig sehr kompaktes Gehäuse zur Verfügung gestellt. Die beiden Elektroden 3, 4 begrenzen mit ihren einander gegenüberliegenden Stirnseiten die in dem Gehäuse 2 aus- gebildete Lichtbogenbrennkammer 5, so dass zwischen den beiden Elektroden 3, 4 eine Funkenstrecke ausgebildet ist. Der Abstand der beiden Elektroden voneinander und damit die Erstreckung der Lichtbogenbrennkammer 5 in Längsrichtung des Gehäuses 2 beträgt bei dem dargestellten Überspannungsabieiter 1 weniger als 1 mm, vorzugsweise nur etwa 0,8 mm. The Überspannungsabieiter 1 has a cylindrical housing 2, in the interior of which two mutually axially opposed electrodes 3, 4 are arranged. The housing 2 is made of steel and has a cup-shaped first housing part 2a and a housing cover 2b, which is screwed into the first housing part 2a. As a result, a pressure-resistant and at the same time very compact housing is provided. The two electrodes 3, 4 delimit with their opposite end faces in the housing 2 from formed arc combustion chamber 5, so that between the two electrodes 3, 4, a spark gap is formed. The distance of the two electrodes from one another and thus the extent of the arc combustion chamber 5 in the longitudinal direction of the housing 2 is less than 1 mm, preferably only about 0.8 mm, in the illustrated surge absorber 1.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, sind innerhalb des Gehäuses 2 zwei Kammern 6, 7 ausgebildet, die beide über zwei Kanäle 8, 9 mit der Lichtbogenbrennkammer 5 verbunden sind. Die beiden Kammern 6, 7 sind dabei in Längsrichtung des Gehäuses 2 auf einander gegenüberliegenden Seiten der Lichtbogenbrennkammer 5 angeordnet. Darüber hinaus weisen die beiden Kammern 6, 7 jeweils einen axialen und radialen Abstand zur Lichtbogenbrennkammer 5 auf, so dass die beiden Kammern 6, 7 aus Sicht der Lichtbogenbrennkammer 5 radial nach außen versetzt hinter den Elektroden 3, 4 angeordnet sind. Das Volumen der beiden ringförmigen Kammern 6, 7 zusammen ist dabei wesentlich größer als das Volumen der Lichtbogenbrennkammer 5. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis des Volumens der beiden Kammern 6, 7 zum Volumen der Lichtbogenbrennkammer 5 etwa 20 : 1. As is apparent from FIGS. 2 and 3, two chambers 6, 7 are formed within the housing 2, which are both connected via two channels 8, 9 with the arc combustion chamber 5. The two chambers 6, 7 are arranged in the longitudinal direction of the housing 2 on opposite sides of the arc combustion chamber 5. In addition, the two chambers 6, 7 each have an axial and radial distance to the arc combustion chamber 5, so that the two chambers 6, 7 are arranged radially outwardly behind the electrodes 3, 4 as viewed from the arc combustion chamber 5. The volume of the two annular chambers 6, 7 together is substantially greater than the volume of the arc combustion chamber 5. Preferably, the ratio of the volume of the two chambers 6, 7 to the volume of the arc combustion chamber 5 is about 20: 1.
Beim Ableitvorgang durch den brennenden Lichtbogen entstehende heiße, leitfähige Gase können somit durch die Kanäle 8, 9 in die der Entionisierung und Kühlung dienenden ringförmigen Kammern 6, 7 strömen, so dass ein innerhalb der Lichtbogenbrennkammer 5 anstehender Lichtbogen schnell gelöscht und ein erneutes Zünden sicher verhindert wird. Durch die Anordnung der Kammern 6, 7 hinter den Elektroden 3, 4 werden die heißen, ionisierten Gase in Bereiche geführt, die sowohl hinsichtlich der Gefahr einer erneuten Zündung als auch hinsichtlich der Isolation zwischen den beiden Elektroden 3, 4 unkritisch sind. Da die ringförmigen Kammern 6, 7 von dem aus Metall bestehenden Gehäuse 2 umgeben sind, wird auch eine gute und schnelle Wärmeabgabe an das Gehäuse 2 und damit eine rasche Abkühlung der Gase ermöglicht. Da die Kammern 6, 7 keine Öffnungen bzw. Austrittskanäle aufweisen, so dass heißes ionisierte Gas nicht aus dem Gehäuse 2 ausgeblasen wird, besteht auch nicht die Gefahr, dass in der Nähe des Überspannungsabieiters 1 angeordnete elektrische Bauteile und Geräte beeinträchtigt werden. Ein wesentliches Bauteil des erfindungsgemäßen Überspannungsabieiters 1 ist der im Inneren des Gehäuses 2 angeordnete zylinderförmige Isolierkörper 10, der in den Fig. 5 und 6 vergrößert dargestellt ist. Der Isolierkörper 10 weist eine sich in Längsrichtung des Gehäuses 2 erstreckende Bohrung 11 auf, in die die beiden Elektroden 3, 4 jeweils mit ihrer der Lichtbogenbrennkammer 5 zugewandten Stirnseite hineinragen. Der Isolierkörper 10 weist einen die Bohrung 11 umgebenden inneren Abschnitt 12 und einen hülsenförmigen äußeren Abschnitt 13 auf, der in Längsrichtung des Gehäuses 2 eine deutlich größere Erstreckung als der innere Abschnitt 12 hat, wie aus den beiden Schnittdarstellungen gemäß den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist. Hot, conductive gases produced during the discharge process by the burning arc can thus flow through the channels 8, 9 into the annular chambers 6, 7 serving for deionization and cooling, so that an arc present within the arc combustion chamber 5 is rapidly extinguished and reliably prevents renewed ignition becomes. As a result of the arrangement of the chambers 6, 7 behind the electrodes 3, 4, the hot, ionized gases are guided into regions which are not critical both with respect to the risk of renewed ignition and with respect to the insulation between the two electrodes 3, 4. Since the annular chambers 6, 7 are surrounded by the metal housing 2, a good and rapid heat release to the housing 2 and thus a rapid cooling of the gases is possible. Since the chambers 6, 7 have no openings or outlet channels, so that hot ionized gas is not blown out of the housing 2, there is also no risk that electrical components and devices arranged in the vicinity of the surge arrester 1 will be impaired. An essential component of the surge arrester 1 according to the invention is the cylindrical insulator 10 which is arranged in the interior of the housing 2 and which is enlarged in FIGS. 5 and 6. The insulating body 10 has a bore 11 which extends in the longitudinal direction of the housing 2 and into which the two electrodes 3, 4 respectively project with their end face facing the arc combustion chamber 5. The insulating body 10 has a bore 11 surrounding inner portion 12 and a sleeve-shaped outer portion 13 which has a significantly greater extension in the longitudinal direction of the housing 2 as the inner portion 12, as shown in the two sectional views of FIGS. 3 and 4 is.
Aus den Fig. 5 und 6 ist erkennbar, dass der innere Abschnitt 12 des Isolierkörpers 10 zwei kreisbogenförmige Stege 14, 15 aufweist, die sich in Um- fangsrichtung des inneren Abschnitts 12 nur in einem kleinen, stegartigen Bereich 16 überlappen und in Längsrichtung des Gehäuses 2 hintereinander angeordnet sind. Die beiden kreisbogenförmigen Stege 14, 15 weisen außerdem einen radialen Abstand zum äußeren Abschnitt 13 des Isolierkörpers 10 auf, so dass zwischen dem äußeren Rand der kreisbogenförmigen Stege 14, 15 und dem hülsenförmigen äußeren Abschnitt 13 zwei Durchgänge 17 für das Gas gebildet sind, die einen Teil der beiden Kanäle 8, 9 bilden. 5 and 6 it can be seen that the inner portion 12 of the insulating body 10 has two arcuate webs 14, 15 which overlap in the circumferential direction of the inner portion 12 only in a small, web-like region 16 and in the longitudinal direction of the housing 2 are arranged one behind the other. The two circular-arc-shaped webs 14, 15 also have a radial distance from the outer portion 13 of the insulator 10, so that between the outer edge of the arcuate webs 14, 15 and the sleeve-shaped outer portion 13, two passages 17 are formed for the gas, the one Part of the two channels 8, 9 form.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weisen die beiden Kanäle 8, 9 jeweils einen ersten radial verlaufenden Kanalabschnitt 8a, 9a und einen zweiten axial verlaufenden Kanalabschnitt 8b, 9b auf. Die ersten Kanalabschnitte 8a, 9a, die auf einer Seite jeweils von einem Steg 14, 15 begrenzt sind, sind mit der Lichtbogenbrennkammer 5 verbunden, während die zweiten Kanalabschnitte 8b, 9b jeweils mit beiden Kammern 6, 7 verbunden sind. Die zwischen den kreisbogenförmigen Stegen 14, 15 und dem hülsenförmigen äußeren Abschnitt 13 vorgesehenen Durchgänge 17 ermöglichen es dabei, dass heißes ionisiertes Gas, über beide Kanäle 8, 9 aus der Lichtbogenbrennkammer 5 in beide Kammern 6, 7 strömen kann. Das Gas kann somit aus der Lichtbogenbrennkammer 5 radial an den beiden kreisbogenförmigen Stegen 14, 15 vorbei bzw. entlang strömen und dann axial entlang der Innenfläche des hülsenförmigen äußeren Abschnitts 13 in beide Kammern 6, 7 strömen. Der Isolierkörper 10 dient außerdem noch zur Aufnahme eines ZündelementsAs can be seen from FIG. 2, the two channels 8, 9 each have a first radially extending channel section 8a, 9a and a second axially extending channel section 8b, 9b. The first channel sections 8a, 9a, which are delimited on one side by a web 14, 15, are connected to the arc combustion chamber 5, while the second channel sections 8b, 9b are respectively connected to both chambers 6, 7. The passages 17 provided between the circular-arc-shaped webs 14, 15 and the sleeve-shaped outer section 13 make it possible for hot ionized gas to be able to flow out of the arc combustion chamber 5 into both chambers 6, 7 via both channels 8, 9. The gas can thus flow radially from the arcuate combustion chamber 5 past the two arcuate webs 14, 15 and then flow axially along the inner surface of the sleeve-shaped outer portion 13 into both chambers 6, 7. The insulating body 10 also still serves to receive a firing element
18 und einer Zündelektrode 19, die zusammen eine Zündhilfe für die Funkenstrecke des Überspannungsabieiters 1 bilden. Hierzu ist in dem inneren Abschnitt 12 des Isolierkörpers 10 ein Aufnahmebereich 20 vorgesehen, der eine Öffnung 21 zur Lichtbogenbrennkammer 5 hat, so dass das Zündelement 18 und die Zündelektrode 19 durch die Öffnung 21 mit der Lichtbogenbrennkammer 5 in Berührung stehen, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist. Aus der Draufsicht auf den Isolierkörper 10 gemäß Fig. 6 ist erkennbar, dass der Aufnahmebereich 20 in Umfang srichtung des inneren Abschnitts 12 zwischen den beiden kreisbogenförmigen Stegen 14, 15 angeordnet ist, wobei sich die beiden kreisbogenförmigen Stege 14, 15 und der Aufnahmebereich 20 jeweils über etwa ein Drittel des Umfangs des inneren Abschnitts 12 des Isolierkörpers 10 erstrecken. 18 and an ignition electrode 19, which together form a starting aid for the spark gap of the surge arrester 1. For this purpose, a receiving region 20 is provided in the inner portion 12 of the insulating body 10, which has an opening 21 to the arc combustion chamber 5, so that the ignition element 18 and the ignition electrode 19 are in contact with the arc combustion chamber 5 through the opening 21, as shown in FIG. 3 can be seen. From the top view of the insulating body 10 of FIG. 6 it can be seen that the receiving area 20 in the circumferential direction of the inner portion 12 between the two arcuate webs 14, 15 is arranged, wherein the two arcuate webs 14, 15 and the receiving area 20 respectively extend over about one third of the circumference of the inner portion 12 of the insulator 10.
Der innere Abschnitt 12 des Isolierkörpers 10 ist somit funktional in drei Bereiche aufgeteilt, wobei in dem Aufnahmebereich 20 für das Zündelement 18 und die Zündelektrode 19 die Zündung der Funkenstrecke erfolgt, während die kreisbogenförmigen Stege 14, 15 jeweils einen Teil der beiden Kanäle 8, 9 für die Strömung des ionisierten Gases aus der Lichtbogenbrennkammer 5 in die beiden zylindrischen Kammern 6, 7 bilden. Um eine ausreichende Stabilität des Isolierkörpers 10 zu gewährleisten, ist der stegartige Bereich 16, in dem sich die kreisbogenförmigen Stege 14, 15 überlappen, mit dem äußeren Abschnitt 13 des Isolierkörpers 10 verbunden. Dadurch ist auch der stegartige Bereich 16 sehr stabil ausgebildet, so dass sichergestellt ist, dass der Abstand der beiden Elektroden 3, 4 zueinander dauerhaft unverändert bleibt. Hierzu dient neben dem stegartigen Bereich 16 auch der Rand des Aufnahmebereichs 20, der ebenfalls mit dem äußeren Abschnitt 13 des Isolierkörpers 10 verbunden und die gleiche Dicke wie der stegartige Bereich 16 aufweist. The inner portion 12 of the insulating body 10 is thus divided into three functional areas, wherein in the receiving area 20 for the ignition element 18 and the ignition electrode 19, the ignition of the spark gap, while the circular arc-shaped webs 14, 15 each have a part of the two channels 8, 9 for the flow of the ionized gas from the arc combustion chamber 5 in the two cylindrical chambers 6, 7 form. In order to ensure sufficient stability of the insulating body 10, the web-like region 16, in which the arcuate webs 14, 15 overlap, is connected to the outer portion 13 of the insulating body 10. As a result, the web-like region 16 is designed to be very stable, so that it is ensured that the distance between the two electrodes 3, 4 remains permanently unchanged. For this purpose, in addition to the web-like region 16 and the edge of the receiving area 20, which is also connected to the outer portion 13 of the insulating body 10 and the same thickness as the web-like region 16 has.
Aus den Fig. 5 und 6 ist darüber hinaus erkennbar, dass der äußere Abschnitt 13 des Isolierkörpers 10 eine Aussparung 22 aufweist, die in Umfang srichtung des Isolierkörpers 10 betrachtet, korrespondierend zum Aufnahmebereich 20 für das Zündelement 18 und die Zündelektrode 19 im inneren Abschnitt 12 angeordnet ist. Die Aussparung 22 gewährleistet es, dass die Zündelektrode5 and 6 is also recognizable that the outer portion 13 of the insulating body 10 has a recess 22, the direction of the insulator 10 seen in the circumference, corresponding to the receiving area 20 for the ignition element 18 and the ignition electrode 19 in the inner portion 12th is arranged. The recess 22 ensures that the ignition electrode
19 mit ihrem äußeren, der Lichtbogenbrennkammer 5 abgewandten Rand mit dem Gehäuse 2 in Berührung steht. Darüber hinaus erleichtert die Ausbildung der Aussparung 22 im äußeren Abschnitt 13 des Isolierkörpers 10 die Montage des Überspannungsabieiters 1 , da so die Zündelektrode 19 und das Zündelement 18 einfacher in den Aufnahmebereich 20 am inneren Abschnitt 12 des Isolierkörpers 10 eingelegt werden können. 19 with its outer, the arc combustion chamber 5 facing away from the edge of the housing 2 is in contact. It also facilitates training the recess 22 in the outer portion 13 of the insulator 10, the assembly of the surge arrester 1, since the ignition electrode 19 and the ignition element 18 can be easily inserted into the receiving area 20 on the inner portion 12 of the insulator 10.
Insbesondere aus den Schnittdarstellungen gemäß den Fig. 2 und 3 ist ersichtlich, dass die beiden vorzugsweise aus Wolfram bestehenden Elektroden 3, 4 jeweils in der Stirnseite eines Elektrodenhalters 23, 24 angeordnet sind. Aus der Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 ist dabei erkennbar, dass die die Elektroden 3, 4 aufnehmende Stirnseite der Elektrodenhalter 23, 24 jeweils auf einer Seite am inneren Abschnitt 12 des Isolierkörpers 10, nämlich jeweils an einem kreisbogenförmigen Steg 14. bzw. 15 anliegen. Die den Elektroden 3, 4 abgewandten Enden der Elektrodenhalter 23 , 24 ragen dagegen aus dem Gehäuse 2 heraus, wozu in dem Boden des topfförmigen ersten Gehäuseteils 2a und in dem Gehäusedeckel 2b jeweils eine Bohrung 25, 26 abgeordnet ist. 2 and 3 it can be seen that the two electrodes 3, 4, which are preferably made of tungsten, are each arranged in the end face of an electrode holder 23, 24. It can be seen from the sectional illustration according to FIG. 2 that the end faces of the electrode holders 23, 24 accommodating the electrodes 3, 4 rest in each case on one side on the inner portion 12 of the insulating body 10, namely respectively on an arcuate web 14 or 15. The electrodes 3, 4 facing away from the ends of the electrode holder 23, 24 protrude, however, out of the housing 2, for which purpose in the bottom of the cup-shaped first housing part 2a and in the housing cover 2b each have a bore 25, 26 is seconded.
Die im Inneren des Isolierkörpers 10 ausgebildeten radial verlaufenden Kanalabschnitte 8a, 9a werden somit jeweils auf einer Seite von einem kreisbogenförmigen Steg 14, 15 und auf der anderen Seite von dem gegenüberliegenden Bereich der Stirnseite eines Elektrodenhalters 23, 24 begrenzt. Die beim Ableitvorgang entstehenden heißen ionisierten Gase können dabei ungehindert durch die Kanalabschnitte 8a, 9a strömen, so dass es nicht zu Ablagerungen von leitfähigen Partikeln an den Stirnseiten der Elektrodenhalter 23, 24 kommt. Außerdem werden die Stirnseiten der Elektrodenhalter 23, 24 auch nicht über einen längeren Zeitraum hohen Temperaturen ausgesetzt. Dadurch wird verhindert, dass es bei aus Messing bestehenden Elektrodenhaltern 23, 24 zu einer Beschädigung der Elektrodenhalter 23, 24 oder zu Leckströmen oder Kurzschlüssen aufgrund von leitfähigen Ablagerungen kommt. The radially extending channel sections 8a, 9a formed in the interior of the insulating body 10 are thus bounded on each side by an arcuate web 14, 15 and on the other side by the opposite region of the end face of an electrode holder 23, 24. The hot ionized gases produced during the discharge process can flow unhindered through the channel sections 8a, 9a, so that deposits of conductive particles on the end faces of the electrode holders 23, 24 do not occur. In addition, the end faces of the electrode holder 23, 24 are not exposed to high temperatures for a long period of time. This prevents brass electrode holders 23, 24 from damaging the electrode holders 23, 24 or from leakage currents or short-circuits due to conductive deposits.
Um eine elektrische Verbindung zwischen dem metallischen Gehäuse 2 und den Elektrodenhaltern 23, 24 zu verhindern, sind die beiden Elektrodenhalter 23, 24 jeweils von einer beidseitig offenen Isolierhülle 27, 28 umgeben. Damit die Isolierung zwischen dem - in den Figuren rechten Elektrodenhalter 24 und dem topfförmigen ersten Gehäuseteil 2a auch im Bereich der Aussparung 22 im äußeren Abschnitt 13 des Isolierkörpers 10 sichergestellt ist, weist die dem Elektrodenhalter 24 zugeordnete Isolierhülle 28 einen axial und radial über- stehenden Kragen 29 auf, der in die Aussparung 22 eingreift, so dass die Isolierung zum ersten Gehäuseteil 2a nur im Bereich des Zündelements 18 und der Zündelektrode 19 unterbrochen ist. In order to prevent an electrical connection between the metallic housing 2 and the electrode holders 23, 24, the two electrode holders 23, 24 are each surrounded by an insulating sleeve 27, 28 open on both sides. Thus, the insulation between the - in the figures right electrode holder 24 and the cup-shaped first housing part 2a is also ensured in the region of the recess 22 in the outer portion 13 of the insulator 10, the electrode holder 24 associated insulating 28 has an axially and radially over standing collar 29 which engages in the recess 22, so that the insulation is interrupted to the first housing part 2a only in the region of the ignition element 18 and the ignition electrode 19.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Überspannung sableiter zum Einsatz in der Stromversorgung von Niederspannung snetzen, insbesondere für den Einsatz zwischen einem Neutralleiter N und einem Potentialausgleich PE, mit einem zylinderischen Gehäuse (2), mit zwei einander axial gegenüberliegenden Elektroden (3, 4) und mit einer im Inneren des Gehäuses (2) ausgebildeten Lichtbogenbrennkammer (5), wobei die Lichtbogenbrennkammer (5) axial von den beiden Elektroden (3, 4) begrentzt ist und zwischen den beiden Elektroden (3, 4) eine Funkenstrecke ausgebildet ist, so dass beim Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden (3, 4) ein Lichtbogen entsteht, 1. Surge arrester for use in the power supply of low voltage snetzen, in particular for use between a neutral conductor N and a potential equalization PE, with a cylindrical housing (2), with two axially opposite electrodes (3, 4) and with an inside The arc combustion chamber (5) is axially delimited by the two electrodes (3, 4) and a spark gap is formed between the two electrodes (3, 4), so that when the spark gap is ignited an arc is generated between the two electrodes (3, 4),
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass innerhalb des Gehäuses (2) zwei Kammern (6, 7) ausgebildet sind, die jeweils über mindestens einen Kanal (8, 9) mit der Lichtbogenbrennkammer (5) verbunden sind, so dass nach dem Zünden der Funkenstrecke heißes ionisiertes Gas aus der Lichtbogenbrennkammer (5) in die Kammern (6, 7) strömen kann, in that two chambers (6, 7) are formed within the housing (2) and are each connected to the arc chamber (5) via at least one channel (8, 9), so that after ignition of the spark gap hot ionized gas from the arc chamber (5) can flow into the chambers (6, 7),
dass das Volumen der beiden Kammern (6, 7) zusammen größer als das Volumen der Lichtbogenbrennkammer (5) ist und that the volume of the two chambers (6, 7) together is greater than the volume of the arc combustion chamber (5) and
dass die beiden Kammer (6, 7) in Längsrichtung des Gehäuses (2) auf einander gegenüberliegenden Seiten der Lichtbogenbrennkammer (5) angeordnet sind und jeweils einen axialen und radialen Abstand zur Lichtbogenbrennkammer (5) aufweisen. in that the two chambers (6, 7) are arranged in the longitudinal direction of the housing (2) on opposite sides of the arc combustion chamber (5) and each have an axial and radial distance to the arc combustion chamber (5).
2. Überspannung sableiter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (2) ein zylinderförmiger Isolierkörper (10) angeordnet ist, der eine sich in Längsrichtung des Gehäuses (2) erstreckende Bohrung (11) aufweist, in die die beiden Elektroden (3, 4) mit ihren der Lichtbogenbrennkammer (5) zugewandten Stirnseite jeweils hineinragen, so dass der Isolierkörper (10) die Lichtbogenbrennkammer (5) radial umgibt, und dass der zumindest eine Kanal (8, 9) zumindest teilweise vom Isolierkörper (10) gebildet ist. 2. Surge arrester according to claim 1, characterized in that in the housing (2) a cylindrical insulating body (10) is arranged, which has a in the longitudinal direction of the housing (2) extending bore (11) into which the two electrodes (3 , 4) with their arc of the combustion chamber (5) facing end face in each case protrude, so that the insulating body (10) surrounding the arc combustion chamber (5) radially, and that the at least one channel (8, 9) is at least partially formed by the insulating body (10) ,
3. Überspannung sableiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (10) einen die Bohrung (11) umgebenden inneren Abschnitt (12) und einen hülsenförmigen äußeren Abschnitt (13) aufweist, der in Längsrichtung des Gehäuses (2) eine größere Erstreckung als der innere Abschnitt (12) aufweist. 3. Surge arrester according to claim 2, characterized in that the insulating body (10) has a bore (11) surrounding the inner portion (12) and a sleeve-shaped outer portion (13), in the longitudinal direction of the housing (2) has a greater extent as the inner portion (12).
4. Überspannung sableiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Abschnitt (12) des Isolierkörpers (10) zwei kreisbogenförmige Stege (14, 15) aufweist, die sich in Umfang srichtung des inneren Abschnitt (12) nur in einem kleinen Bereich (16) überlappen und in Längsrichtung des Gehäuses (2) hintereinander angeordnet sind, wobei die beiden kreisbogenförmigen Stege (14, 15) einen radialen Abstand zum äußeren Abschnitt (13) des Isolierkörpers (10) aufweisen, so dass zwei Kanäle (8, 9) ausgebildet sind, die die Lichtbogenbrennkammer (5) jeweils mit beiden Kammern (6, 7) verbinden, wobei die beiden Kanäle (8, 9) jeweils einen ersten radial verlaufenden Kanalabschnitt (8a, 9a) und einen zweiten axial verlaufenden Kanalabschnitt (8b, 9b) aufweisen, wobei die ersten Kanalabschnitte (8a, 9a) mit der Lichtbogenbrennkammer (5) und die zweiten Kanalabschnitte (8b, 9b) jeweils mit beiden Kammer (6, 7) verbunden sind. 4. overvoltage sableiter according to claim 3, characterized in that the inner portion (12) of the insulating body (10) has two arcuate webs (14, 15) extending in the circumferential direction of the inner portion (12) only in a small area ( 16) overlap and in the longitudinal direction of the housing (2) are arranged one behind the other, wherein the two arcuate webs (14, 15) at a radial distance to the outer portion (13) of the insulating body (10), so that two channels (8, 9) are formed, which connect the arc combustion chamber (5) each with two chambers (6, 7), wherein the two channels (8, 9) each have a first radially extending channel portion (8a, 9a) and a second axially extending channel portion (8b, 9b ), wherein the first channel sections (8a, 9a) are connected to the arc combustion chamber (5) and the second channel sections (8b, 9b) are each connected to both chambers (6, 7).
5. Überspannung sableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (2) eine Zündhilfe angeordnet ist, die ein Zündelement (18) und eine Zündelektrode (19) aufweist, wobei das Zündelement (18) und die Zündelektrode (19) mit der Lichtbogenbrennkammer (5) in Berührung stehen und das Zündelement (18) auf der einen Seite mit der einen Elektrode (4) und auf der anderen Seite mit der Zündelektrode5. overvoltage sableiter according to one of claims 1 to 4, characterized in that within the housing (2) an ignition aid is arranged, which has an ignition element (18) and an ignition electrode (19), wherein the ignition element (18) and the ignition electrode (19) with the arc chamber (5) are in contact and the ignition element (18) on one side with the one electrode (4) and on the other side with the ignition electrode
(19) elektrisch leitend verbunden ist. (19) is electrically connected.
6. Überspannung sableiter nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Abschnitt (12) des Isolierkörpers (10) einen Aufnahmebereich6. Surge arrester according to claim 4 and 5, characterized in that the inner portion (12) of the insulating body (10) has a receiving area
(20) für das Zündelement (18) und die Zündelektrode (19) aufweist, wobei der Aufnahmebereich (20) eine Öffnung (21) zum Lichtbogenbrennkammer (5) hat und vorzugsweise in Umfang srichtung des inneren Abschnitt (12) zwischen den beiden kreisbogenförmigen Stegen (14, 15) angeordnet ist. (20) for the ignition element (18) and the ignition electrode (19), wherein the receiving region (20) has an opening (21) to the arc combustion chamber (5) and preferably in the circumferential direction of the inner portion (12) between the two arcuate webs (14, 15) is arranged.
7. Überspannung sableiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Abschnitt (13) des Isolierkörpers (10) eine Aussparung (22) aufweist, die korrespondierend zu Aufnahmebereich (20) für das Zündelement (18) und die Zündelektrode (19) am inneren Abschnitt (12) angeordnet ist. 7. overvoltage sableiter according to claim 6, characterized in that the outer portion (13) of the insulating body (10) has a recess (22) corresponding to receiving area (20) for the ignition element (18) and the ignition electrode (19) on inner portion (12) is arranged.
8. Überspannung sableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus Metall, insbesondere aus Stahl besteht und zweiteilig ausgebildet ist, nämlich ein topfförmiges erstes Gehäuseteil (2a) und einen Gehäusedeckel (2b) aufweist. 8. surge arrester according to one of claims 1 to 7, characterized in that the housing (2) made of metal, in particular made of steel and is formed in two parts, namely a cup-shaped first housing part (2a) and a housing cover (2b).
9. Überspannung sableiter nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elektroden (3, 4) jeweils in der Stirnseite eines Elektrodenhalters (23, 24) angeordnet sind, wobei die die Elektroden (3, 4) aufnehmende Stirnseite der Elektrodenhalter (23, 24) jeweils auf einer Seite am inneren Abschnitt (12) des Isolierkörpers (10) anliegen und die den Elektroden (3, 4) abgewandten Enden der Elektrodenhalter (23, 24) jeweils an einer Stirnseite des Gehäuses (2) aus dem Gehäuse (2) herausragen. 9. surge arrester according to one of claims 3 to 8, characterized in that the two electrodes (3, 4) in each case in the end face of an electrode holder (23, 24) are arranged, wherein the electrodes (3, 4) receiving end face of Electrode holder (23, 24) each on one side of the inner portion (12) of the insulating body (10) and the electrodes (3, 4) facing away from the ends of the electrode holder (23, 24) respectively at an end face of the housing (2) protrude the housing (2).
10. Überspannung sableiter nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenhalter (23, 24) jeweils von einer beidseitig offenen Isolierhülle (27, 28) umgeben sind, durch die die Elektrodenhalter (23, 24) gegenüber dem Gehäuse (2) isoliert sind. 10. Surge arrester according to claim 8 and 9, characterized in that the electrode holders (23, 24) are each surrounded by an insulating sleeve (27, 28) open on both sides, through which the electrode holders (23, 24) relative to the housing (2). are isolated.
11. Überspannung sableiter nach Anspruch 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolierhülle (28) an ihrer der Lichtbogenbrennkammer (5) zugewandten Seite einen axial und radial überstehenden Kragen (29) aufweist, der in die Aussparung (22) des äußeren Abschnitts (13) des Isolierkörpers (10) hineinragt. 11. surge arrester according to claim 7 and 10, characterized in that an insulating sleeve (28) at its the arc combustion chamber (5) facing side has an axially and radially projecting collar (29) in the recess (22) of the outer portion (22) 13) of the insulating body (10) protrudes.
12. Überspannung sableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kammern (6, 7) ringeförmig ausgebildet sind. 12. surge sableiter according to one of claims 1 to 11, characterized in that the two chambers (6, 7) are formed ring-shaped.
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