EP3931921A1 - Lightning-protection spark gap - Google Patents

Lightning-protection spark gap

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Publication number
EP3931921A1
EP3931921A1 EP20734723.8A EP20734723A EP3931921A1 EP 3931921 A1 EP3931921 A1 EP 3931921A1 EP 20734723 A EP20734723 A EP 20734723A EP 3931921 A1 EP3931921 A1 EP 3931921A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
area
conductive layer
base material
diverging
spark gap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20734723.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Arnd Ehrhardt
Uwe Strangfeld
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.)
Dehn SE and Co KG
Original Assignee
Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dehn and Soehne GmbH and Co KG filed Critical Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Publication of EP3931921A1 publication Critical patent/EP3931921A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/10—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
    • H01T4/14—Arcing horns
    • 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
    • H01T1/22—Means for starting arc or facilitating ignition of spark gap by the shape or the composition of the electrodes
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a lightning protection spark gap with diverging electrodes.
  • diverging electrodes run along and the line follow current arc in one
  • the arcing chamber is divided and extinguished.
  • DE 10 2005 015 401 A1 discloses a lightning protection spark gap with two diverging electrodes and a spark gap acting between the electrodes, a housing and a sliding aid for the arc and means for magnetic blowing of the arc, the mobility of the arc immediately following its ignition by a combination of measures to strengthen the
  • divergent electrodes e.g. Stainless steel or copper.
  • Extinguishing devices can be effected.
  • the arc root point can “persist” and thus, in this case, an undesirable thermal overload.
  • This constructive design variant of the electrodes therefore does not produce the desired effect.
  • the power conversion in the arc remains as small as possible, which can only be achieved with the lowest possible arc voltage due to the current applied to the pulse process.
  • the smallest possible arc voltage can be achieved in particular over the smallest possible arc length in the ignition area.
  • the arc should remain in this ignition range during the pulsed current phase. If the arc were to run into the arc extinguisher during the pulse phase, there would be a thermal overload or destruction of the spark gap.
  • the mains follow current fed from the low-voltage network must be limited and switched off. This can be achieved using the highest possible arc voltage, which acts as a counter voltage to the mains voltage.
  • the arc should run into the arc quenching chamber as quickly as possible after the end of the pulse current phase.
  • the present invention provides a lightning protection spark gap according to claim 1.
  • the essence of the invention is the use of at least one divergent electrode with a layer structure of different conductive layers, the conductive layers made of materials with different electrical conductivity (preferably factor> 4 or> 10) and the conductive layer with higher electrical conductivity at least in
  • Running area of the diverging electrode is provided.
  • the present invention makes it possible to increase the running speed of the arc on diverging electrodes in the case of mains follow current and to reduce the forces acting on the arc in the case of high pulse current loads in order to create a “persistence” in the ignition area.
  • This "persistence” goes hand in hand with a small arc tension (small arc column) and a low power consumption and pressure generation. This protects the materials used and the entire assembly.
  • the conductive layer made of the conductive material is on the
  • the conductive layer made of the conductive material is applied to the base material at least in some areas.
  • the conductive layer made of the conductive material is applied to the base material at least in regions in the ignition region of the first and second diverging electrodes.
  • the first diverging electrode has a first electrical connection area with a first connection terminal connected to it, and the second diverging electrode has a second electrical connection area with a second connection terminal connected thereto.
  • the conductive layer made of the conductive material is on the associated inside of the first and / or second connection area
  • Base material applied at least in areas. This improves the heat dissipation for the pulse current.
  • the base material is exposed at least in areas in the ignition area of the first and / or second diverging electrode.
  • the conductive layer made of the conductive material is applied to the base material at least in some areas on the associated outside of the first and / or second diverging electrode.
  • the conductive layer made of the conductive material is applied over the entire surface of the base material and on the first outer side
  • the first diverging electrode is as
  • the operating behavior can also be influenced in the desired way by the contours of the electrodes.
  • the conductive layer made of the conductive material is on the at least in the running area of one of the first and second diverging electrodes
  • Base material applied over the whole area at least in some areas, with the conductive layer of the conductive material being applied over the whole area of the base material at least in areas in the ignition area of one of the first and second diverging electrodes, and with a whole area of the conductive layer in the running area and a whole area of the conductive layer in the
  • Ignition area are separated by an area in which the base material is completely exposed.
  • the conductive layer made of the conductive material is on the at least in the running area of one of the first and second diverging electrodes
  • Base material applied at least in regions in the form of longitudinal strips with a width smaller than the width of the inside, the conductive layer of the conductive material being applied to the base material in the ignition area of one of the first and second diverging electrodes at least in regions in the form of longitudinal strips with a width smaller than the width of the inside, and wherein a longitudinal strip-shaped area of the conductive layer in the running area and a longitudinal strip-shaped area of the conductive layer in the ignition area are separated by an area in which the
  • the conductive layer made of the conductive material is on the at least in the running area of one of the first and second diverging electrodes
  • Base material applied in the form of a longitudinal strip with a width smaller than the width of the inside the conductive layer of the conductive material being applied to the base material in the form of a longitudinal strip with a width of less than a width of the inside in the ignition area of one of the first and second diverging electrodes, and a longitudinal strip-shaped area of the conductive layer in the running area and a longitudinal strip-shaped area of the conductive layer in the ignition area are connected to one another.
  • the conductive layer made of the conductive material is on the at least in the running area of one of the first and second diverging electrodes
  • Base material applied in the form of a longitudinal strip with a width smaller than the width of the inside the conductive layer made of the conductive material on the base material in the form of a longitudinal strip with a smaller width than one in the ignition area of one of the first and second divergent electrodes Width of the inside is applied, wherein a first longitudinal strip-shaped area of the conductive layer in the running area and a second longitudinal strip-shaped area of the conductive layer in the ignition area are connected to one another, a third longitudinal strip-shaped area of the conductive layer in the running area and a fourth longitudinal strip-shaped area of the conductive layer in the ignition area are interconnected, and wherein between the first and second
  • the second electrical conductivity is a factor greater than or equal to 4, in particular a factor greater than or equal to 10, higher than the first electrical conductivity.
  • the base material is stainless steel and / or the conductive layer is copper or silver.
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view to explain a lightning protection spark gap according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view to explain a lightning protection spark gap according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view to explain a lightning protection spark gap according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view to explain a lightning protection spark gap according to a fourth embodiment of the present invention
  • 5 shows a schematic cross-sectional view to explain a lightning protection spark gap according to a fifth embodiment of the present invention
  • 6a) a schematic sectional plan view of the first and second diverging electrodes to explain a lightning protection spark gap according to a sixth and seventh embodiment of the present invention
  • FIG. 8 shows a fragmentary schematic cross-sectional view to explain a
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view to explain a lightning protection spark gap according to a first embodiment of the present invention.
  • the lightning protection spark gap according to the first embodiment has a first diverging electrode 3a, which has a first outside Aa and a first inside Ia. Furthermore, the lightning protection spark gap has a second diverging electrode 3b, which has a second outside Ab and a second inside Ib.
  • the first and second diverging electrodes 3a, 3b are formed from a base material which has a first electrical conductivity. In this example it is
  • Base material stainless steel has an electrical conductivity between 1.4 MS / m and 9 MS / m, preferably 1.4 MS / m.
  • An ignition area Z and an adjoining running area L for an arc are formed on the inside of the second diverging electrode 3b.
  • the first diverging electrode 3a and the second diverging electrode 3b are closely spaced, whereas the distance in the running area L widens continuously.
  • the lightning energy is essentially converted by a pulse current in the ignition area Z, whereas in the running area L a line follow current arc, driven by a line follower current, spreads towards an arc extinguishing chamber 4, the arc extinguishing chamber 4 being laterally surrounded by arc guide plates 5a, 5b.
  • a conductive layer 6a, 6b made of a conductive material with a second electrical conductivity on the
  • this conductive material is copper, which has an electrical conductivity of 56 MS / m, so that the electrical conductivity of the applied conductive material is about a factor of 6 greater than the conductivity of the base material.
  • the first diverging electrode 3a For connection to an electrical system, for example an electrical system with a first and second busbar of a supply network, the first diverging electrode 3a has a first electrical connection area A1 with a first connected thereto
  • Connection terminal la and the second diverging electrode 3b has a second electrical connection area A2 with a second connection terminal 1b connected to it.
  • Mobility of the arc base point is reduced by the base material stainless steel in the ignition area of the first and second diverging electrodes 3a, 3b.
  • the mobility of the arc in the running area L is increased so that the line follow current arc can quickly enter the arc extinguishing chamber 4.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view for explaining a lightning protection spark gap according to a second embodiment of the present invention.
  • the layer made of the conductive material copper is also provided over the entire area in the ignition area Z of the first divergent electrode 3a and merges continuously into the running area L.
  • the basic material steel in the ignition zone Z is the second divergent one
  • the energy conversion in the ignition area Z can be increased by this configuration.
  • the layer thickness of the electrically conductive layer 6a made of copper should be coordinated in such a way that in the case of impulse currents of a certain level (energy, charge), at which the arc should not enter the arc extinguishing chamber 4, the conductive layer made of copper is adiabatically overloaded and at least partially destroyed is, whereby the current density is reduced so much by the distribution in a geometrically significantly stronger layer that known measures to avoid the running of pulsed arcs are sufficient and nevertheless an accelerated movement with a line follower current can be used.
  • a copper layer with a thickness of 200 ⁇ m on a stainless steel layer with a thickness of 1.5 mm is destroyed within approx. 400 ps under a load of 25 kA.
  • the load can be set to different values of pulse currents.
  • the partial coating of the ignition area Z with the conductive layer made of copper also contributes to further improved heat dissipation.
  • Lig. 3 shows a schematic cross-sectional view to explain a lightning protection spark gap according to a third embodiment of the present invention.
  • the conductive layer 6a made of copper is also applied to the inside 1a of the first diverging electrode 3a in the first connection area A1 and in thermal contact with the first connection terminal 1a.
  • the conductive layer made of copper 6b is applied to the inside Ib of the second diverging electrode 3b also in the second connection area A2 and is in thermal contact with the second connection terminal 1b.
  • the base material steel is also exposed in the ignition region of the second diverging electrode 3b in the third embodiment.
  • the copper coating of this type on the first and second connection areas A1, A2 enables considerably improved heat dissipation in the event of a lightning strike, which contributes to the protection of a typically surrounding polymer housing.
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view for explaining a lightning protection spark gap according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the fourth embodiment differs from the third embodiment in that the conductive layer made of copper 6a is only provided in a partial area of the ignition area Z of the first diverging electrode 3a and the conductive layer 6b made of copper is also provided in a corresponding partial area of the ignition area Z of the second divergent electrode Electrode 3b.
  • a corresponding layer thickness of the conductive layer made of copper can ensure that the conductive layer made of copper is adiabatically overloaded and partially destroyed when the pulse currents are too high, so that the pulse current remains in the ignition area.
  • FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view for explaining a lightning protection spark gap according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the conductive layer 6a made of copper is applied over the entire surface of the first outside Aa on the base material, the base material stainless steel being exposed over the entire surface of the first inside Ia.
  • the conductive layer 6b made of copper is applied over the entire surface of the base material stainless steel, whereas on the second outside Ab the base material stainless steel is exposed over the entire surface.
  • the coating of the outside Aa of the first diverging electrode 6a in addition to improved heat dissipation, increases the forces exerted by the inherent magnetic field on the arc at the second divergent electrode 3a, which also results in greater mobility and faster entry of the arc into the arc extinguishing chamber 4 can be achieved.
  • the second connection terminal 1b ' is on the outside Ab of the second diverging electrode 3b anchored so that the inside Ib of the second diverging electrode 3b can be covered over the entire surface with the conductive material from 6b made of copper.
  • Fig. 6a), b) show a schematic sectional plan view of the first and second
  • the conductive layer 6a, 6b made of the conductive material copper is applied over the entire surface at least in some areas of the base material stainless steel.
  • Reference symbol K denotes a virtual dividing line between running area L and ignition area Z.
  • the conductive layer 6a, 6b made of the conductive material copper is applied over the whole area at least in some areas on the base material stainless steel.
  • a full-area area 61 of the conductive layer 6a, 6b in the running area L and a full-area area 62 of the conductive layer 6a, 6b in the ignition area Z are separated by an area 60 in which the base material is exposed over the whole area.
  • the conductive layer 6a, 6b made of the conductive material copper on the base material stainless steel is at least regionally in the form of longitudinal strips with less
  • Width as a width of the inside Ia, Ib applied.
  • the conductive layer 6a, 6b made of the conductive material copper is applied to the base material stainless steel at least in some areas in the form of longitudinal strips with a width smaller than the width of the inside Ia, Ib.
  • a longitudinal strip-shaped area 61 'of the conductive layer 6a, 6b in the running area L and a longitudinal strip-shaped area 62' of the conductive layer 6a, 6b in the ignition area Z are separated by an area 60 in which the base material is exposed over the entire area.
  • 7a), b) show a schematic sectional plan view of the first and second diverging electrodes to explain a lightning protection spark gap according to an eighth and ninth embodiment of the present invention.
  • the conductive layer 6a, 6b made of the conductive material copper on the base material stainless steel is longitudinally strip-shaped with a width smaller than a width of
  • the conductive layer 6a made of the conductive material copper is applied to the base material stainless steel in the form of a longitudinal strip with a width smaller than the width of the inside Ia, Ib.
  • a longitudinal strip-shaped area 61 ′′ of the conductive layer 6a, 6b in the running area L and a longitudinal strip-shaped area 62 ′′ of the conductive layer 6a, 6b are connected to one another in the ignition area Z.
  • the conductive layer 6a, 6b made of the conductive material copper on the base material stainless steel is longitudinally strip-shaped with a width smaller than a width of
  • FIG. 8 is a partial schematic cross-sectional view for explaining a lightning protection spark gap according to a tenth embodiment of the present invention.
  • the first diverging electrode 3a is formed as a long horn electrode and the second diverging electrode 3b is formed as a hook electrode, i.e. the diverging electrodes 3a, 3b run asymmetrically.
  • the conductive layer 6a is made of copper on the first
  • the conductive layer 6b made of copper is on the base material on the second inner side Ib
  • the functional separation between the pulse current phase and the line follower current phase is not only due to the material combination, but also due to the
  • Electrode contours influenced.
  • the first diverging electrode 3a designed as a long horn electrode, has a continuous contour with an essentially constant radius of curvature to a maximum of 90 ° without fluidic inhomogeneities. As a result, a laminar flow can be generated along the first diverging electrode 3a without turbulence.
  • the active inside Ia of the first diverging electrode 3a consists of stainless steel 6a and has a low thermal conductivity of about 20 W / (mK).
  • the arc base moves only very slowly or abruptly on the first diverging electrode 6a in the pulsed current phase, since it remains fixed in the melt crater.
  • the laminar flow is used to move the arc base in the direction of the arc extinguishing chamber 4.
  • a certain pressure build-up is necessary for this, which is only reached with a time delay after the maximum value of the pulse current has been reached.
  • the second diverging electrode 3b designed as a hook electrode, has a discontinuous contour with a higher rectified radius of curvature starting from the ignition area Z than the first diverging electrode 3 a designed as a long-horn electrode and then, after a turning point, an opposing radius of curvature like the first diverging electrode 3 a designed as a long-horn electrode.
  • Copper 6b which has a high thermal conductivity of around 380 W / (m K), is used as the material on the active inner side Ib. As a result, no melting crater forms there that would cause the arc to persist.
  • diverging electrode 3b could cause the arc to blow out too quickly
  • Ignition area Z moves in the direction of the arc extinguishing chamber 4.
  • the said flow shadow causes the arc root point to persist in the ignition area Z for a few 100 microseconds up to one microsecond, and only afterwards and thus after the impulse current has subsided, the rapid movement continues in the direction of
  • Arc extinguishing chamber 4 a Arc extinguishing chamber 4 a.
  • Hook electrode formed second diverging electrode 3b can also in this case
  • Embodiment can be achieved that the conductive layer 6b made of copper at too high
  • Pulse currents are adiabatically overloaded and partially destroyed, so that the pulse current remains in the ignition area.
  • the present invention is not limited to the material combination steel / copper. It has been found that in general any material combinations can be used for the diverging electrodes in order to achieve the effects according to the invention.
  • the invention is also not limited to the described geometry of the diverging electrodes, but can be used in principle for any geometries.

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Abstract

The present invention provides a lightning-protection spark gap with a first diverging electrode (3a), which has a first outer side (Aa) and a first inner side (Ia), and a second diverging electrode (3b), which has a second outer side (Ab) and a second inner side (Ib), wherein the first and the second diverging electrodes (3a, 3b) are formed from a conductive basic material which has a first electrical conductivity, wherein an ignition region (Z) and an adjoining propagation region (L) for an arc are formed between the first inner side (Ia) of the first diverging electrode (3a) and the second inner side (Ib) of the second diverging electrode (3b), wherein a conductive layer (6a, 6b) composed of a conductive material with a second electrical conductivity is applied to the basic material at least in regions at least in the propagation region (L) of one of the first and the second diverging electrodes (3a, 3b), and wherein the second electrical conductivity is higher than the first electrical conductivity.

Description

Blitzschutz-Funkenstrecke Lightning protection spark gap
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Blitzschutz-Funkenstrecke mit divergierenden Elektroden. The present invention relates to a lightning protection spark gap with diverging electrodes.
Obwohl auf beliebige Blitzschutz-Funkenstrecken mit divergierenden Elektroden anwendbar, werden die vorliegende Erfindung und die ihr zugrunde liegende Problematik im Hinblick auf Blitzschutz-Funkenstrecken mit divergierenden Elektroden erläutert, welche eine Löschkammer mit einer Mehrzahl von Löschblechen aufweisen. Although applicable to any lightning protection spark gaps with diverging electrodes, the present invention and the problems on which it is based are explained with regard to lightning protection spark gaps with diverging electrodes which have an arcing chamber with a plurality of arc splitters.
Stand der Technik State of the art
Die DE 10 2011 051 738 Al offenbart eine Blitzschutz-Funkenstrecke mit divergierenden Elektroden, wobei der Abstand der gegenüberliegenden Elektrodenflächen im Zündbereich eng gehalten ist und sich im Laufbereich aufweitet. Die Impulsstrombelastung begrenzt sich daher im Wesentlichen auf den Zündbereich, während die Netzfolgeströme im Laufbereich die DE 10 2011 051 738 A1 discloses a lightning protection spark gap with diverging electrodes, the distance between the opposing electrode surfaces being kept narrow in the ignition area and widening in the walking area. The pulse current load is therefore essentially limited to the ignition area, while the line sequence currents in the running area
divergierenden Elektroden entlanglaufen und der Netzfolgestrom-Lichtbogen in einer diverging electrodes run along and the line follow current arc in one
Löschkammer aufgeteilt und gelöscht wird. The arcing chamber is divided and extinguished.
Die DE 10 2005 015 401 Al offenbart eine Blitzschutz-Funkenstrecke mit zwei divergierenden Elektroden und einer zwischen den Elektroden wirkenden Funkenstrecke, einem Gehäuse sowie einer am Elektrodenfußpunkt wirksamen Gleithilfe für den Lichtbogen und Mitteln zur magnetischen Beblasung des Lichtbogens, wobei die Beweglichkeit des Lichtbogens unmittelbar nach dessen Zündung durch ine Kombination von Maßnahmen zur Verstärkung des DE 10 2005 015 401 A1 discloses a lightning protection spark gap with two diverging electrodes and a spark gap acting between the electrodes, a housing and a sliding aid for the arc and means for magnetic blowing of the arc, the mobility of the arc immediately following its ignition by a combination of measures to strengthen the
lichtbogenbedingten Eigenmagnetfelds und einer gestaffelten Gaszirkulation des gekapselt ausgeführten Ableiters erhöht wird. arc-related intrinsic magnetic field and a staggered gas circulation of the encapsulated arrester is increased.
Allgemein werden unterschiedliche leitfähige Reinmaterialien zur Bildung der divergierenden Elektroden verwendet, z.B. Edelstahl oder Kupfer. In general, various pure conductive materials are used to form the divergent electrodes, e.g. Stainless steel or copper.
Von Laufschienen in Schaltgeräten ist der Einsatz von leitfähigen Materialien mit Schichtaufbau mit unterschiedlichen Leitfähigkeiten bekannt. Durch relativ dünne Laufschienen und einen gezielten Schichtaufbau unter Ausnutzung unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeiten wird die Stromdichte in den Laufschienen, insbesondere im Bereich des Lichtbogenfußpunktes, erhöht. Dies erzeugt eine Erhöhung der Kräfte durch das Eigenmagnetfeld auf den Lichtbogen, wodurch eine höhere Beweglichkeit und ein schnelleres Einlaufen des Lichtbogens in die The use of conductive materials with a layer structure with different conductivities is known from running rails in switching devices. The current density in the running rails, particularly in the area of the arc base, is increased by relatively thin running rails and a targeted layer structure using different electrical conductivities. This creates an increase in the forces due to the inherent magnetic field on the arc, which means greater mobility and faster entry of the arc into the
Löscheinrichtungen bewirkt werden kann. Extinguishing devices can be effected.
Dieser Effekt wird bei homogenen Materialien auch durch partielle Verjüngungen der Dicke der Laufschienen bewirkt. Dies wird auch bei Blitzschutz-Funkenstrecken mit Wolfram- Kupferelektroden ausgenutzt, wie z.B. aus der DE 44 35 968 Al bekannt. In the case of homogeneous materials, this effect is also brought about by partially tapering the thickness of the running rails. This is also used for lightning protection spark gaps with tungsten-copper electrodes, e.g. known from DE 44 35 968 A1.
Bei Hochleistungs-Funkenstrecken kann die Dicke der Elektroden oder die Tiefe der Einschnitte aufgrund der hohen Impulsstrombelastung und auch der damit verbundenen elektromagnetischen Kräfte nicht beliebig reduziert werden. In the case of high-performance spark gaps, the thickness of the electrodes or the depth of the incisions cannot be reduced at will due to the high pulse current load and the associated electromagnetic forces.
Insbesondere an den Einschnitten, die eine Inhomogenität der Struktur bedeuten, kann es zu einem „Verharren“ des Lichtbogenfußpunktes und damit zu einer in diesem Fall unerwünschten thermischen Überlastung kommen. Damit bringt diese konstruktive Gestaltungsvariante der Elektroden nicht den gewünschten Effekt. In particular at the incisions, which mean an inhomogeneity of the structure, the arc root point can “persist” and thus, in this case, an undesirable thermal overload. This constructive design variant of the electrodes therefore does not produce the desired effect.
Nachteilig bei dem Einsatz von geschichteten Elektroden, insbesondere in Funkenstrecken, ist jedoch, dass die Auftriebskräfte quadratisch mit der Stromhöhe steigen und somit sehr hohe Stromkräfte bei Impulsströmen auf den Lichtbogen einwirken. However, the disadvantage of using layered electrodes, especially in spark gaps, is that the lifting forces increase quadratically with the current level and thus very high current forces act on the arc in the case of impulse currents.
Bei kompakten Geräten hätte dies zur Konsequenz, dass der Lichtbogen dann zu schnell in die Lichtbogenkammer einläuft und der hohe Leistungsumsatz des Lichtbogens das Umfeld zerstört, so dass sich die Verstärkung der Stromkräfte durch die Schichtung der Laufschienen bei In the case of compact devices, the consequence would be that the arc would then enter the arc chamber too quickly and the high power output of the arc would destroy the surroundings, so that the current forces would be amplified by the layering of the running rails
Impulsbelastungen eher negativ auswirkt. Impulse loads tend to have a negative effect.
Zusammenfassend lassen sich die Betriebsphasen derartiger Funkenstrecken folgendermaßen zusammenfassen· In summary, the operating phases of such spark gaps can be summarized as follows
In der Impulsstromphase ist darauf zu achten, dass der Leistungsumsatz im Lichtbogen möglichst klein bleibt, was bedingt durch den eingeprägten Strom des Impulsvorganges nur über eine möglichst kleine Lichtbogenspannung zu erreichen ist. Eine möglichst kleine Lichtbogenspannung ist insbesondere über eine möglichst kleine Lichtbogenlänge im Zündbereich erzielbar. In diesem Zündbereich sollte der Lichtbogen während der Impulsstromphase verharren. Würde der Lichtbogen bereits während der Impulsphase in die Lichtbogenlöschlammer laufen, käme es zu einer thermischen Überlastung bzw. Zerstörung der Funkenstrecke. In the pulse current phase, care must be taken to ensure that the power conversion in the arc remains as small as possible, which can only be achieved with the lowest possible arc voltage due to the current applied to the pulse process. The smallest possible arc voltage can be achieved in particular over the smallest possible arc length in the ignition area. The arc should remain in this ignition range during the pulsed current phase. If the arc were to run into the arc extinguisher during the pulse phase, there would be a thermal overload or destruction of the spark gap.
Während der Netzfolgestromphase ist der aus dem Niederspannungsnetz gespeiste Netzfolgestrom zu begrenzen und abzuschalten. Dies lässt sich über eine möglichst hohe Lichtbogenspannung erreichen, welche als Gegenspannung zur Netzspannung wirkt. During the mains follow current phase, the mains follow current fed from the low-voltage network must be limited and switched off. This can be achieved using the highest possible arc voltage, which acts as a counter voltage to the mains voltage.
Um eine möglichst hohe Lichtbogenspannung zu erreichen, sollte der Lichtbogen also nach Ende der Impulsstromphase möglichst schnell in die Lichtbogenlöschkammer laufen. In order to achieve the highest possible arc voltage, the arc should run into the arc quenching chamber as quickly as possible after the end of the pulse current phase.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung schafft eine Blitzschutz-Funkenstrecke nach Anspruch 1. The present invention provides a lightning protection spark gap according to claim 1.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Preferred developments are the subject of the respective subclaims.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Der Kern der Erfindung ist der Einsatz von mindestens einer divergierenden Elektrode mit einem Schichtaufbau unterschiedlicher leitfähiger Schichten, wobei die leitfähigen Schichten aus Materialien mit unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit (vorzugsweise Faktor > 4 oder > 10) bestehen und die leitfähige Schicht mit höherer elektrischer Leitfähigkeit zumindest im The essence of the invention is the use of at least one divergent electrode with a layer structure of different conductive layers, the conductive layers made of materials with different electrical conductivity (preferably factor> 4 or> 10) and the conductive layer with higher electrical conductivity at least in
Laufbereich der divergierenden Elektrode vorgesehen ist. Running area of the diverging electrode is provided.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, die Laufgeschwindigkeit des Lichtbogens an divergierenden Elektroden bei Netzfolgestrom erhöhen und bei hohen Impulsstrombelastungen die auf den Lichtbogen wirkenden Kräfte reduzieren, um damit ein„Verharren“ im Zündbereich zu erzeugen. Dieses„Verharren“ geht einher mit einer kleinen Bogenspannung (kleine Bogensäule) und einem geringen Leistungsumsatz und einer Druckerzeugung. Dies schont die verwendeten Materialien und die gesamte Baugruppe. The present invention makes it possible to increase the running speed of the arc on diverging electrodes in the case of mains follow current and to reduce the forces acting on the arc in the case of high pulse current loads in order to create a “persistence” in the ignition area. This "persistence" goes hand in hand with a small arc tension (small arc column) and a low power consumption and pressure generation. This protects the materials used and the entire assembly.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist im Laufbereich der ersten und zweiten divergierenden Elektrode die leitfähige Schicht aus dem leitfähigen Material auf dem According to a preferred embodiment, in the running area of the first and second diverging electrodes, the conductive layer made of the conductive material is on the
Grundmaterial zumindest bereichsweise aufgebracht. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist im Zündbereich einer der ersten und zweiten divergierenden Elektrode die leitfähige Schicht aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial zumindest bereichsweise aufgebracht. Base material applied at least in areas. According to a further preferred embodiment, in the ignition area of one of the first and second diverging electrodes, the conductive layer made of the conductive material is applied to the base material at least in some areas.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist im Zündbereich der ersten und zweiten divergierenden Elektrode die leitfähige Schicht aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial zumindest bereichsweise aufgebracht. According to a further preferred embodiment, the conductive layer made of the conductive material is applied to the base material at least in regions in the ignition region of the first and second diverging electrodes.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die erste divergierende Elektrode einen ersten elektrischen Anschlussbereich mit einer damit verbundenen ersten Anschlussklemme und die zweite divergierende Elektrode einen zweiten elektrischen Anschlussbereich mit einer damit verbundenen zweiten Anschlussklemme auf. According to a further preferred embodiment, the first diverging electrode has a first electrical connection area with a first connection terminal connected to it, and the second diverging electrode has a second electrical connection area with a second connection terminal connected thereto.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist auf der zugehörigen Innenseite vom ersten und/oder zweiten Anschlussbereich die leitfähige Schicht aus dem leitfähigen Material auf dem According to a further preferred embodiment, the conductive layer made of the conductive material is on the associated inside of the first and / or second connection area
Grundmaterial zumindest bereichsweise aufgebracht. Dies verbessert die Wärmeableitung für den Impulsstrom. Base material applied at least in areas. This improves the heat dissipation for the pulse current.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist im Zündbereich der ersten und/oder zweiten divergierenden Elektrode das Grundmaterial zumindest bereichsweise freigelegt. According to a further preferred embodiment, the base material is exposed at least in areas in the ignition area of the first and / or second diverging electrode.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist auf der zugehörigen Außenseite der ersten und/oder zweiten divergierenden Elektrode die leitfähige Schicht aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial zumindest bereichsweise aufgebracht. According to a further preferred embodiment, the conductive layer made of the conductive material is applied to the base material at least in some areas on the associated outside of the first and / or second diverging electrode.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist auf der ersten Außenseite die leitfähige Schicht aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial ganzflächig aufgebracht und auf der ersten According to a further preferred embodiment, the conductive layer made of the conductive material is applied over the entire surface of the base material and on the first outer side
Innenseite das Grundmaterial ganzflächig freigelegt, wobei auf der zweiten Innenseite die leitfähige Schicht aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial ganzflächig aufgebracht ist und auf der zweiten Außenseite das Grundmaterial ganzflächig freigelegt ist. So lässt sich das Eigenmagnetfeld des Lichtbogens an der ersten divergierenden Elektrode derart beeinflussen, dass die Laufgeschwindigkeit des Lichtbogens auch dort erhöht ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die erste divergierende Elektrode als The entire surface of the base material is exposed on the inside, the conductive layer of the conductive material being applied over the entire surface of the base material on the second inside and the base material being exposed over the entire surface on the second outside. In this way, the inherent magnetic field of the arc at the first diverging electrode can be influenced in such a way that the speed of the arc is also increased there. According to a further preferred embodiment, the first diverging electrode is as
Langhornelektrode und die zweite divergierende Elektrode als Hakenelektrode ausgebildet. So lässt sich das Betriebsverhalten auch durch die Konturen der Elektroden im gewünschten Sinne beeinflussen. Long horn electrode and the second diverging electrode designed as a hook electrode. In this way, the operating behavior can also be influenced in the desired way by the contours of the electrodes.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest im Laufbereich einer der ersten und zweiten divergierenden Elektrode die leitfähige Schicht aus dem leitfähigen Material auf dem According to a further preferred embodiment, the conductive layer made of the conductive material is on the at least in the running area of one of the first and second diverging electrodes
Grundmaterial zumindest bereichsweise ganzflächig aufgebracht, wobei im Zündbereich der einen der ersten und zweiten divergierenden Elektrode die leitfähige Schicht aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial zumindest bereichsweise ganzflächig aufgebracht ist, und wobei ein ganzflächiger Bereich der leitfähigen Schicht im Laufbereich und ein ganzflächiger Bereich der leitfähigen Schicht im Base material applied over the whole area at least in some areas, with the conductive layer of the conductive material being applied over the whole area of the base material at least in areas in the ignition area of one of the first and second diverging electrodes, and with a whole area of the conductive layer in the running area and a whole area of the conductive layer in the
Zündbereich durch einen Bereich getrennt sind, in dem das Grundmaterial ganzflächig freigelegt ist. Ignition area are separated by an area in which the base material is completely exposed.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest im Laufbereich einer der ersten und zweiten divergierenden Elektrode die leitfähige Schicht aus dem leitfähigen Material auf dem According to a further preferred embodiment, the conductive layer made of the conductive material is on the at least in the running area of one of the first and second diverging electrodes
Grundmaterial zumindest bereichsweise längsstreifenförmig mit geringerer Breite als einer Breite der Innenseite aufgebracht, wobei im Zündbereich der einen der ersten und zweiten divergierenden Elektrode die leitfähige Schicht aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial zumindest bereichsweise längsstreifenförmig mit geringerer Breite als einer Breite der Innenseite aufgebracht ist, und wobei ein längsstreifenförmiger Bereich der leitfähigen Schicht im Laufbereich und ein längsstreifenförmiger Bereich der leitfähigen Schicht im Zündbereich durch einen Bereich getrennt sind, in dem das Base material applied at least in regions in the form of longitudinal strips with a width smaller than the width of the inside, the conductive layer of the conductive material being applied to the base material in the ignition area of one of the first and second diverging electrodes at least in regions in the form of longitudinal strips with a width smaller than the width of the inside, and wherein a longitudinal strip-shaped area of the conductive layer in the running area and a longitudinal strip-shaped area of the conductive layer in the ignition area are separated by an area in which the
Grundmaterial ganzflächig freigelegt ist. Base material is fully exposed.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest im Laufbereich einer der ersten und zweiten divergierenden Elektrode die leitfähige Schicht aus dem leitfähigen Material auf dem According to a further preferred embodiment, the conductive layer made of the conductive material is on the at least in the running area of one of the first and second diverging electrodes
Grundmaterial längsstreifenförmig mit geringerer Breite als einer Breite der Innenseite aufgebracht, wobei im Zündbereich der einen der ersten und zweiten divergierenden Elektrode die leitfähige Schicht aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial längsstreifenförmig mit geringerer Breite als einer Breite der Innenseite aufgebracht ist, und wobei ein längsstreifenförmiger Bereich der leitfähigen Schicht im Laufbereich und ein längsstreifenförmiger Bereich der leitfähigen Schicht im Zündbereich miteinander verbunden sind. Base material applied in the form of a longitudinal strip with a width smaller than the width of the inside, the conductive layer of the conductive material being applied to the base material in the form of a longitudinal strip with a width of less than a width of the inside in the ignition area of one of the first and second diverging electrodes, and a longitudinal strip-shaped area of the conductive layer in the running area and a longitudinal strip-shaped area of the conductive layer in the ignition area are connected to one another.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest im Laufbereich einer der ersten und zweiten divergierenden Elektrode die leitfähige Schicht aus dem leitfähigen Material auf dem According to a further preferred embodiment, the conductive layer made of the conductive material is on the at least in the running area of one of the first and second diverging electrodes
Grundmaterial längsstreifenförmig mit geringerer Breite als einer Breite der Innenseite aufgebracht, wobei im Zündbereich der einen der ersten und zweiten divergierenden Elektrode die leitfähige Schicht aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial längsstreifenförmig mit geringerer Breite als einer Breite der Innenseite aufgebracht ist, wobei ein erster längsstreifenförmiger Bereich der leitfähigen Schicht im Laufbereich und ein zweiter längsstreifenförmiger Bereich der leitfähigen Schicht im Zündbereich miteinander verbunden sind, wobei ein dritter längsstreifenförmiger Bereich der leitfähigen Schicht im Laufbereich und ein vierter längsstreifenförmiger Bereich der leitfähigen Schicht im Zündbereich miteinander verbunden sind, und wobei zwischen dem ersten und zweiten Base material applied in the form of a longitudinal strip with a width smaller than the width of the inside, the conductive layer made of the conductive material on the base material in the form of a longitudinal strip with a smaller width than one in the ignition area of one of the first and second divergent electrodes Width of the inside is applied, wherein a first longitudinal strip-shaped area of the conductive layer in the running area and a second longitudinal strip-shaped area of the conductive layer in the ignition area are connected to one another, a third longitudinal strip-shaped area of the conductive layer in the running area and a fourth longitudinal strip-shaped area of the conductive layer in the ignition area are interconnected, and wherein between the first and second
längsstreifenförmigen Bereich einerseits und dem dritten und und vierten längsstreifenförmigen Bereich andererseits das Grundmaterial freigelegt ist. longitudinal strip-shaped area on the one hand and the third and fourth longitudinal strip-shaped area on the other hand, the base material is exposed.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die zweite elektrische Leitfähigkeit um einen Faktor größer gleich 4, insbesondere um einen Faktor größer gleich 10, höher als die erste elektrische Leitfähigkeit. According to a further preferred embodiment, the second electrical conductivity is a factor greater than or equal to 4, in particular a factor greater than or equal to 10, higher than the first electrical conductivity.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Grundmaterial Edelstahl und/oder die leitfähige Schicht Kupfer oder Silber. According to a further preferred embodiment, the base material is stainless steel and / or the conductive layer is copper or silver.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Blitzschutz- Funkenstrecke gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 shows a schematic cross-sectional view to explain a lightning protection spark gap according to a first embodiment of the present invention;
Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Blitzschutz- Funkenstrecke gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 shows a schematic cross-sectional view to explain a lightning protection spark gap according to a second embodiment of the present invention;
Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Blitzschutz- Funkenstrecke gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 3 shows a schematic cross-sectional view to explain a lightning protection spark gap according to a third embodiment of the present invention;
Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Blitzschutz- Funkenstrecke gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 4 shows a schematic cross-sectional view to explain a lightning protection spark gap according to a fourth embodiment of the present invention;
Fig. 5 eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Blitzschutz- Funkenstrecke gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 6a), b) eine schematische ausschnittsweise Draufsicht auf die erste bzw. zweite divergierende Elektrode zur Erläuterung einer Blitzschutz -Funkenstrecke gemäß einer sechsten und siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 5 shows a schematic cross-sectional view to explain a lightning protection spark gap according to a fifth embodiment of the present invention; 6a), b) a schematic sectional plan view of the first and second diverging electrodes to explain a lightning protection spark gap according to a sixth and seventh embodiment of the present invention;
Fig. 7a), b) eine schematische ausschnittsweise Draufsicht auf die erste bzw. zweite 7a), b) a schematic sectional plan view of the first and second, respectively
divergierende Elektrode zur Erläuterung einer Blitzschutz -Funkenstrecke gemäß einer achten und neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und diverging electrode to explain a lightning protection spark gap according to an eighth and ninth embodiment of the present invention; and
Fig. 8 eine ausschnittsweise schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung einer 8 shows a fragmentary schematic cross-sectional view to explain a
Blitzschutz-Funkenstrecke gemäß einer zehnten Ausführungsform der Lightning protection spark gap according to a tenth embodiment of the
vorliegenden Erfindung. present invention.
In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen. In the figures, elements that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Description of the exemplary embodiments
Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Blitzschutz-Funkenstrecke gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 shows a schematic cross-sectional view to explain a lightning protection spark gap according to a first embodiment of the present invention.
Die Blitzschutz-Funkenstrecke gemäß der ersten Ausführungsform weist eine erste divergierende Elektrode 3a auf, welche eine erste Außenseite Aa und eine erste Innenseite Ia aufweist. Weiterhin weist die Blitzschutz-Funkenstrecke eine zweite divergierende Elektrode 3b auf, welche eine zweite Außenseite Ab und eine zweite Innenseite Ib aufweist. The lightning protection spark gap according to the first embodiment has a first diverging electrode 3a, which has a first outside Aa and a first inside Ia. Furthermore, the lightning protection spark gap has a second diverging electrode 3b, which has a second outside Ab and a second inside Ib.
Die erste und zweite divergierende Elektrode 3a, 3b sind aus einem Grundmaterial gebildet, welches eine erste elektrische Leitfähigkeit aufweist. Beim vorliegenden Beispiel ist das The first and second diverging electrodes 3a, 3b are formed from a base material which has a first electrical conductivity. In this example it is
Grundmaterial Edelstahl und weist eine elektrische Leitfähigkeit zwischen 1 ,4 MS/m und 9 MS/m auf, bevorzugt 1 ,4 MS/m. Base material stainless steel and has an electrical conductivity between 1.4 MS / m and 9 MS / m, preferably 1.4 MS / m.
Zwischen der ersten Innenseite Ia der ersten divergierenden Elektrode 3 a und der zweiten Between the first inside Ia of the first diverging electrode 3 a and the second
Innenseite der zweiten divergierenden Elektrode 3b sind ein Zündbereich Z und ein sich daran anschließender Laufbereich L für einen Lichtbogen gebildet. Im Zündbereich Z sind die erste divergierende Elektrode 3a und die zweite divergierende Elektrode 3b eng beabstandet, wohingegen sich der Abstand im Laufbereich L kontinuierlich aufweitet. Bei einem Blitzeinschlag wird die Blitzenergie im Wesentlichen durch einen Impulsstrom im Zündbereich Z umgesetzt, wohingegen sich im Laufbereich L ein von einem Netzfolgestrom getriebener Netzfolgestrom-Lichtbogen in Richtung einer Lichtbogenlöschkammer 4 ausbreitet, wobei die Lichtbogenlöschkammer 4 von Lichtbogenleitblechen 5a, 5b lateral umgeben ist. An ignition area Z and an adjoining running area L for an arc are formed on the inside of the second diverging electrode 3b. In the ignition area Z, the first diverging electrode 3a and the second diverging electrode 3b are closely spaced, whereas the distance in the running area L widens continuously. In the event of a lightning strike, the lightning energy is essentially converted by a pulse current in the ignition area Z, whereas in the running area L a line follow current arc, driven by a line follower current, spreads towards an arc extinguishing chamber 4, the arc extinguishing chamber 4 being laterally surrounded by arc guide plates 5a, 5b.
Im Laufbereich L der ersten und zweiten divergierenden Elektrode 3a, 3b ist eine leitfähige Schicht 6a, 6b aus einem leitfähigen Material mit einer zweiten elektrischen Leitfähigkeit auf dem In the running area L of the first and second diverging electrodes 3a, 3b is a conductive layer 6a, 6b made of a conductive material with a second electrical conductivity on the
Grundmaterial ganzflächig aufgebracht. Dieses leitfähige Material ist im vorliegenden Beispiel Kupfer, welches eine elektrische Leitfähigkeit von 56 MS/m aufweist, sodass die elektrische Leitfähigkeit des aufgebrachten leitfähigen Materials um etwa einen Faktor 6 größer als die Leitfähigkeit des Grundmaterials ist. Base material applied over the entire surface. In the present example, this conductive material is copper, which has an electrical conductivity of 56 MS / m, so that the electrical conductivity of the applied conductive material is about a factor of 6 greater than the conductivity of the base material.
Zum Anschluss an ein elektrisches System, beispielsweise ein elektrisches System mit einer ersten und zweiten Stromschiene eines Versorgungsnetzes, weist die erste divergierende Elektrode 3a einen ersten elektrischen Anschlussbereich Al mit einer damit verbundenen ersten For connection to an electrical system, for example an electrical system with a first and second busbar of a supply network, the first diverging electrode 3a has a first electrical connection area A1 with a first connected thereto
Anschlussklemme la auf und weist die zweite divergierende Elektrode 3b einen zweiten elektrischen Anschlussbereich A2 mit einer damit verbundenen zweiten Anschlussklemme lb auf. Connection terminal la and the second diverging electrode 3b has a second electrical connection area A2 with a second connection terminal 1b connected to it.
Bei einem Blitzeinschlag, bei dem der hohe Impulsstrom im Zündbereich Z fließt, ist die In the event of a lightning strike in which the high pulse current flows in the ignition area Z, the
Beweglichkeit des Lichtbogen-Fußpunktes durch das Grundmaterial Edelstahl im Zündbereich der ersten und zweiten divergierenden Elektrode 3a, 3b reduziert. Durch die Beschichtung mit dem leitfähigen Material Kupfer ist die Beweglichkeit des Lichtbogens im Laufbereich L erhöht, sodass der Netzfolgestrom-Lichtbogen schnell in die Lichtbogenlöschkammer 4 einlaufen kann. Mobility of the arc base point is reduced by the base material stainless steel in the ignition area of the first and second diverging electrodes 3a, 3b. As a result of the coating with the conductive material copper, the mobility of the arc in the running area L is increased so that the line follow current arc can quickly enter the arc extinguishing chamber 4.
Somit erniedrigt sich die für die Löschung des Lichtbogens benötigte Zeitdauer erheblich. This significantly reduces the time required to extinguish the arc.
Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Blitzschutz-Funkenstrecke gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 shows a schematic cross-sectional view for explaining a lightning protection spark gap according to a second embodiment of the present invention.
Bei der zweiten Ausführungsform ist im Gegensatz zur oben beschriebenen ersten Aus führungsform die Schicht aus dem leitfähigen Material Kupfer auch ganzflächig im Zündbereich Z der ersten divergierenden Elektrode 3a vorgesehen und geht kontinuierlich in den Laufbereich L über. Hingegen ist das Grundmaterial Stahl im Zündbereich Z der zweiten divergierenden In the second embodiment, in contrast to the first embodiment described above, the layer made of the conductive material copper is also provided over the entire area in the ignition area Z of the first divergent electrode 3a and merges continuously into the running area L. In contrast, the basic material steel in the ignition zone Z is the second divergent one
Elektrode 3b freigelegt. Durch diese Ausgestaltung kann der Energieumsatz im Zündbereich Z gesteigert werden. Electrode 3b exposed. The energy conversion in the ignition area Z can be increased by this configuration.
Allerdings sollte die Schichtdicke der elektrisch leitfähigen Schicht 6a aus Kupfer derart abgestimmt werden, dass bei Impulsströmen einer gewissen Höhe (Energie, Ladung), bei denen der Lichtbogen nicht in die Lichtbogenlöschkammer 4 einlaufen soll, die leitfähige Schicht aus Kupfer adiabatisch überlastet und zumindest teilweise zerstört wird, wodurch die Stromdichte durch die Verteilung in einer geometrisch deutlich stärkeren Schicht so stark reduziert wird, dass bekannte Maßnahmen zur Vermeidung des Laufens von Impulslichtbögen ausreichend sind und trotzdem eine beschleunigte Bewegung bei einem Netzfolgestrom ausnutzbar ist. However, the layer thickness of the electrically conductive layer 6a made of copper should be coordinated in such a way that in the case of impulse currents of a certain level (energy, charge), at which the arc should not enter the arc extinguishing chamber 4, the conductive layer made of copper is adiabatically overloaded and at least partially destroyed is, whereby the current density is reduced so much by the distribution in a geometrically significantly stronger layer that known measures to avoid the running of pulsed arcs are sufficient and nevertheless an accelerated movement with a line follower current can be used.
Beispielsweise wird eine Kupferschicht von 200 pm Dicke auf einer Edelstahlschicht mit 1 ,5 mm Dicke bei einer Belastung von 25 kA innerhalb von ca. 400 ps zerstört. For example, a copper layer with a thickness of 200 μm on a stainless steel layer with a thickness of 1.5 mm is destroyed within approx. 400 ps under a load of 25 kA.
Durch entsprechende Variation der Schichtdicke der leitfähigen Schicht 6a aus Kupfer kann die Belastung auf unterschiedliche Werte von Impulsströmen eingestellt werden. By correspondingly varying the layer thickness of the conductive layer 6a made of copper, the load can be set to different values of pulse currents.
Bei normalen Impulsströmen trägt die teilweise Beschichtung des Zündbereichs Z mit der leitfähigen Schicht aus Kupfer zudem zur weiter verbesserten Wärmeableitung bei. With normal pulse currents, the partial coating of the ignition area Z with the conductive layer made of copper also contributes to further improved heat dissipation.
Ansonsten entspricht die dritte Ausführungsform der zweiten Ausführungsform. Otherwise the third embodiment corresponds to the second embodiment.
Lig. 3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Blitzschutz-Lunkenstrecke gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Lig. 3 shows a schematic cross-sectional view to explain a lightning protection spark gap according to a third embodiment of the present invention.
Bei der dritten Ausführungsform ist im Unterschied zur zweiten Ausführungsform die leitfähige Schicht 6a aus Kupfer auch auf der Innenseite Ia der ersten divergierenden Elektrode 3a im ersten Anschlussbereich Al aufgebracht und im thermischen Kontakt mit der ersten Anschlussklemme la. In the third embodiment, in contrast to the second embodiment, the conductive layer 6a made of copper is also applied to the inside 1a of the first diverging electrode 3a in the first connection area A1 and in thermal contact with the first connection terminal 1a.
Weiterhin ist die leitfähige Schicht aus Kupfer 6b auf der Innenseite Ib der zweiten divergierenden Elektrode 3b auch im zweiten Anschlussbereich A2 aufgebracht und steht im thermischen Kontakt mit der zweiten Anschlussklemme lb. Furthermore, the conductive layer made of copper 6b is applied to the inside Ib of the second diverging electrode 3b also in the second connection area A2 and is in thermal contact with the second connection terminal 1b.
Wie bei der zweiten Ausführungsform ist auch bei der dritten Ausführungsform das Grundmaterial Stahl im Zündbereich der zweiten divergierenden Elektrode 3b freigelegt. Die derartige Kupferbeschichtung des ersten und zweiten Anschlussbereichs Al, A2 ermöglicht eine erheblich verbesserte Wärmeabfuhr bei Blitzeinschlag, was zum Schutz eines typischerweise umgebenden Polymergehäuses beiträgt. As in the second embodiment, the base material steel is also exposed in the ignition region of the second diverging electrode 3b in the third embodiment. The copper coating of this type on the first and second connection areas A1, A2 enables considerably improved heat dissipation in the event of a lightning strike, which contributes to the protection of a typically surrounding polymer housing.
Fig. 4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Blitzschutz-Funkenstrecke gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 shows a schematic cross-sectional view for explaining a lightning protection spark gap according to a fourth embodiment of the present invention.
Die vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform dadurch, dass die leitfähige Schicht aus Kupfer 6a nur in einem Teilbereich des Zündbereiches Z der ersten divergierenden Elektrode 3a vorgesehen ist und die leitfähige Schicht 6b aus Kupfer auch in einem entsprechenden Teilbereich des Zündbereichs Z der zweiten divergierenden Elektrode 3b. The fourth embodiment differs from the third embodiment in that the conductive layer made of copper 6a is only provided in a partial area of the ignition area Z of the first diverging electrode 3a and the conductive layer 6b made of copper is also provided in a corresponding partial area of the ignition area Z of the second divergent electrode Electrode 3b.
Wie bereits im Zusammenhang mit der zweiten Ausführungsform erwähnt, kann durch eine entsprechende Schichtdicke der leitfähigen Schicht aus Kupfer erreicht werden, dass die leitfähige Schicht aus Kupfer bei zu hohen Impulsströmen adiabatisch überlastet und teilweise zerstört wird, sodass der Impulsstrom im Zündbereich verharrt. As already mentioned in connection with the second embodiment, a corresponding layer thickness of the conductive layer made of copper can ensure that the conductive layer made of copper is adiabatically overloaded and partially destroyed when the pulse currents are too high, so that the pulse current remains in the ignition area.
Fig. 5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Blitzschutz-Funkenstrecke gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 shows a schematic cross-sectional view for explaining a lightning protection spark gap according to a fifth embodiment of the present invention.
Bei der fünften Ausführungsform ist die leitfähige Schicht 6a aus Kupfer auf der ersten Außenseite Aa auf dem Grundmaterial ganzflächig aufgebracht, wobei auf der ersten Innenseite Ia das Grundmaterial Edelstahl ganzflächig freigelegt ist. In the fifth embodiment, the conductive layer 6a made of copper is applied over the entire surface of the first outside Aa on the base material, the base material stainless steel being exposed over the entire surface of the first inside Ia.
Auf der zweiten Innenseite Ib ist die leitfähige Schicht 6b aus Kupfer auf dem Grundmaterial Edelstahl ganzflächig aufgebracht, wohingegen auf der zweiten Außenseite Ab das Grundmaterial Edelstahl ganzflächig freigelegt ist. On the second inside Ib, the conductive layer 6b made of copper is applied over the entire surface of the base material stainless steel, whereas on the second outside Ab the base material stainless steel is exposed over the entire surface.
Bei der fünften Ausführungsform bewirkt die Beschichtung der Außenseite Aa der ersten divergierenden Elektrode 6a neben einer verbesserten Wärmeableitung eine Erhöhung der Kräfte durch das Eigenmagnetfeld auf den Lichtbogen an der zweiten divergierenden Elektrode 3a, wodurch ebenfalls eine höhere Beweglichkeit und ein schnelleres Einlaufen des Lichtbogens in die Lichtbogenlöschkammer 4 erreicht werden kann. In the fifth embodiment, the coating of the outside Aa of the first diverging electrode 6a, in addition to improved heat dissipation, increases the forces exerted by the inherent magnetic field on the arc at the second divergent electrode 3a, which also results in greater mobility and faster entry of the arc into the arc extinguishing chamber 4 can be achieved.
Bei der fünften Ausführungsform ist im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsformen die zweite Anschlussklemme lb ' auf der Außenseite Ab der zweiten divergierenden Elektrode 3b verankert, sodass die Innenseite Ib der zweiten divergierenden Elektrode 3b ganzflächig mit dem leitfähigen Material aus 6b aus Kupfer belegt werden kann. In the fifth embodiment, in contrast to the previous embodiments, the second connection terminal 1b 'is on the outside Ab of the second diverging electrode 3b anchored so that the inside Ib of the second diverging electrode 3b can be covered over the entire surface with the conductive material from 6b made of copper.
Fig. 6a), b) zeigen eine schematische ausschnittsweise Draufsicht auf die erste bzw. zweite Fig. 6a), b) show a schematic sectional plan view of the first and second
divergierende Elektrode zur Erläuterung einer Blitzschutz -Funkenstrecke gemäß einer sechsten und siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Divergent electrode to explain a lightning protection spark gap according to a sixth and seventh embodiment of the present invention.
Bei der sechsten Ausführungsform ist zumindest im Laufbereich L einer der ersten und zweiten divergierenden Elektrode 3a, 3b die leitfähige Schicht 6a, 6b aus dem leitfähigen Material Kupfer auf dem Grundmaterial Edelstahl zumindest bereichsweise ganzflächig aufgebracht ist. In the sixth embodiment, at least in the running area L of one of the first and second diverging electrodes 3a, 3b, the conductive layer 6a, 6b made of the conductive material copper is applied over the entire surface at least in some areas of the base material stainless steel.
Bezugszeichen K bezeichnet eine virtuelle Trennlinie zwischen Laufbereich L und Zündbereich Z. Reference symbol K denotes a virtual dividing line between running area L and ignition area Z.
Auch im Zündbereich Z der einen der ersten und zweiten divergierenden Elektrode 3a, 3b ist die leitfähige Schicht 6a, 6b aus dem leitfähigen Material Kupfer auf dem Grundmaterial Edelstahl zumindest bereichsweise ganzflächig aufgebracht ist. In the ignition area Z of one of the first and second diverging electrodes 3a, 3b, the conductive layer 6a, 6b made of the conductive material copper is applied over the whole area at least in some areas on the base material stainless steel.
Ein ganzflächiger Bereich 61 der leitfähigen Schicht 6a, 6b im Laufbereich L und ein ganzflächiger Bereich 62 der leitfähigen Schicht 6a, 6b im Zündbereich Z sind durch einen Bereich 60 getrennt, in dem das Grundmaterial ganzflächig freigelegt ist. A full-area area 61 of the conductive layer 6a, 6b in the running area L and a full-area area 62 of the conductive layer 6a, 6b in the ignition area Z are separated by an area 60 in which the base material is exposed over the whole area.
Bei der siebenten Ausführungsform ist zumindest im Laufbereich L einer der ersten und zweiten divergierenden Elektrode 3a, 3b die leitfähige Schicht 6a, 6b aus dem leitfähigen Material Kupfer auf dem Grundmaterial Edelstahl zumindest bereichsweise längsstreifenförmig mit geringerer In the seventh embodiment, at least in the running area L of one of the first and second diverging electrodes 3a, 3b, the conductive layer 6a, 6b made of the conductive material copper on the base material stainless steel is at least regionally in the form of longitudinal strips with less
Breite als einer Breite der Innenseite Ia, Ib aufgebracht. Width as a width of the inside Ia, Ib applied.
Im Zündbereich Z der einen der ersten und zweiten divergierenden Elektrode 3a, 3b ist die leitfähige Schicht 6a, 6b aus dem leitfähigen Material Kupfer auf dem Grundmaterial Edelstahl zumindest bereichsweise längsstreifenförmig mit geringerer Breite als einer Breite der Innenseite Ia, Ib aufgebracht ist. In the ignition area Z of one of the first and second diverging electrodes 3a, 3b, the conductive layer 6a, 6b made of the conductive material copper is applied to the base material stainless steel at least in some areas in the form of longitudinal strips with a width smaller than the width of the inside Ia, Ib.
Ein längsstreifenförmiger Bereich 61‘ der leitfähigen Schicht 6a, 6b im Laufbereich L und ein längsstreifenförmiger Bereich 62‘ der leitfähigen Schicht 6a, 6b im Zündbereich Z sind durch einen Bereich 60 getrennt, in dem das Grundmaterial ganzflächig freigelegt ist. Fig. 7a), b) zeigen eine schematische ausschnittsweise Draufsicht auf die erste bzw. zweite divergierende Elektrode zur Erläuterung einer Blitzschutz -Funkenstrecke gemäß einer achten und neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. A longitudinal strip-shaped area 61 'of the conductive layer 6a, 6b in the running area L and a longitudinal strip-shaped area 62' of the conductive layer 6a, 6b in the ignition area Z are separated by an area 60 in which the base material is exposed over the entire area. 7a), b) show a schematic sectional plan view of the first and second diverging electrodes to explain a lightning protection spark gap according to an eighth and ninth embodiment of the present invention.
Bei der achten Ausführungsform ist zumindest im Laufbereich L einer der ersten und zweiten divergierenden Elektrode 3a, 3b die leitfähige Schicht 6a, 6b aus dem leitfähigen Material Kupfer auf dem Grundmaterial Edelstahl längsstreifenförmig mit geringerer Breite als einer Breite der In the eighth embodiment, at least in the running area L of one of the first and second diverging electrodes 3a, 3b, the conductive layer 6a, 6b made of the conductive material copper on the base material stainless steel is longitudinally strip-shaped with a width smaller than a width of
Innenseite Ia, Ib aufgebracht. Inside Ia, Ib applied.
Im Zündbereich Z der einen der ersten und zweiten divergierenden Elektrode 3a, 3b ist die leitfähige Schicht 6a aus dem leitfähigen Material Kupfer auf dem Grundmaterial Edelstahl längsstreifenförmig mit geringerer Breite als einer Breite der Innenseite Ia, Ib aufgebracht. In the ignition area Z of one of the first and second diverging electrodes 3a, 3b, the conductive layer 6a made of the conductive material copper is applied to the base material stainless steel in the form of a longitudinal strip with a width smaller than the width of the inside Ia, Ib.
Ein längsstreifenförmiger Bereich 61“ der leitfähigen Schicht 6a, 6b im Laufbereich L und ein längsstreifenförmiger Bereich 62“ der leitfähigen Schicht 6a, 6b sind im Zündbereich Z miteinander verbunden. A longitudinal strip-shaped area 61 ″ of the conductive layer 6a, 6b in the running area L and a longitudinal strip-shaped area 62 ″ of the conductive layer 6a, 6b are connected to one another in the ignition area Z.
Bei der neunten Ausführungsform ist zumindest im Laufbereich L einer der ersten und zweiten divergierenden Elektrode 3a, 3b die leitfähige Schicht 6a, 6b aus dem leitfähigen Material Kupfer auf dem Grundmaterial Edelstahl längsstreifenförmig mit geringerer Breite als einer Breite der In the ninth embodiment, at least in the running area L of one of the first and second diverging electrodes 3a, 3b, the conductive layer 6a, 6b made of the conductive material copper on the base material stainless steel is longitudinally strip-shaped with a width smaller than a width of
Innenseite Ia, Ib aufgebracht. Inside Ia, Ib applied.
Fig. 8 ist eine ausschnittsweise schematische Querschnittsansicht zur Erläuterung einer Blitzschutz- Funkenstrecke gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 8 is a partial schematic cross-sectional view for explaining a lightning protection spark gap according to a tenth embodiment of the present invention.
Bei der zehnten Ausführungsform ist die erste divergierende Elektrode 3a als Langhornelektrode und die zweite divergierende Elektrode 3b als Hakenelektrode ausgebildet, d.h. die divergierenden Elektroden 3a, 3b verlaufen asymmetrisch. In the tenth embodiment, the first diverging electrode 3a is formed as a long horn electrode and the second diverging electrode 3b is formed as a hook electrode, i.e. the diverging electrodes 3a, 3b run asymmetrically.
Wie bei der fünften Ausführungsform ist die leitfähige Schicht 6a aus Kupfer auf der ersten As in the fifth embodiment, the conductive layer 6a is made of copper on the first
Außenseite Aa auf dem Grundmaterial ganzflächig aufgebracht, wobei auf der ersten Innenseite Ia das Grundmaterial Edelstahl ganzflächig freigelegt ist. Outside Aa applied over the entire surface of the base material, the base material stainless steel being exposed over the entire surface on the first inside Ia.
Auf der zweiten Innenseite Ib ist die leitfähige Schicht 6b aus Kupfer auf dem Grundmaterial The conductive layer 6b made of copper is on the base material on the second inner side Ib
Edelstahl ganzflächig aufgebracht, wohingegen auf der zweiten Außenseite Ab das Grundmaterial Edelstahl ganzflächig freigelegt ist. Bei der zehnten Ausführungsform wird die Funktionstrennung zwischen Impulsstromphase und Netzfolgestromphase nicht nur durch die Materialkombination, sondern auch durch die Stainless steel applied over the entire surface, whereas on the second outer side Ab the basic material stainless steel is exposed over the entire surface. In the tenth embodiment, the functional separation between the pulse current phase and the line follower current phase is not only due to the material combination, but also due to the
Elektrodenkonturen beeinflusst. Electrode contours influenced.
Die als Langhornelektrode ausgebildete erste divergierende Elektrode 3a besitzt eine stetige Kontur mit im Wesentlichen konstantem Krümmungsradius auf maximal 90° ohne strömungstechnische Inhomogenitäten. Dadurch lässt sich eine laminare Strömung entlang der ersten divergierenden Elektrode 3a ohne Verwirbelungen erzeugen. Die aktive Innenseite Ia der ersten divergierenden Elektrode 3a besteht aus Edelstahl 6a und besitzt eine geringe Wärmeleitfähigkeit von etwa 20 W/(mK). The first diverging electrode 3a, designed as a long horn electrode, has a continuous contour with an essentially constant radius of curvature to a maximum of 90 ° without fluidic inhomogeneities. As a result, a laminar flow can be generated along the first diverging electrode 3a without turbulence. The active inside Ia of the first diverging electrode 3a consists of stainless steel 6a and has a low thermal conductivity of about 20 W / (mK).
Dadurch bedingt bewegt sich der Lichtbogenfußpunkt in der Impulsstromphase nur sehr langsam bzw. sprungartig auf der ersten divergierenden Elektrode 6a, da er im Schmelzkrater fixiert bleibt. As a result, the arc base moves only very slowly or abruptly on the first diverging electrode 6a in the pulsed current phase, since it remains fixed in the melt crater.
Bei der nachfolgenden Folgestromphase wird die laminare Strömung dazu benutzt, dass der Lichtbogenfußpunkt in Richtung der Lichtbogenlöschkammer 4 bewegt wird. Dazu ist ein gewisser Druckaufbau notwendig, der erst zeitverzögert nach dem Erreichen des Maximalwertes des Impulsstroms erreicht wird. In the subsequent follow-up flow phase, the laminar flow is used to move the arc base in the direction of the arc extinguishing chamber 4. A certain pressure build-up is necessary for this, which is only reached with a time delay after the maximum value of the pulse current has been reached.
Die als Hakenelektrode ausgebildete zweite divergierende Elektrode 3b besitzt eine unstetige Kontur mit ausgehend vom Zündbereich Z höherem gleichgerichtetem Krümmungsradius als die als Langhornelektrode ausgebildete erste divergierende Elektrode 3 a und anschließend nach einem Wendepunkt entgegengerichtetem Krümmungsradius wie die als Langhornelektrode ausgebildete erste divergierende Elektrode 3 a. The second diverging electrode 3b, designed as a hook electrode, has a discontinuous contour with a higher rectified radius of curvature starting from the ignition area Z than the first diverging electrode 3 a designed as a long-horn electrode and then, after a turning point, an opposing radius of curvature like the first diverging electrode 3 a designed as a long-horn electrode.
Von besonderer Bedeutung ist der Strömungsschatten nach der maximalen Krümmung der zweiten divergierenden Elektrode 3b. Als Material auf der aktiven Innenseite Ib wird Kupfer 6b verwendet, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit von etwa 380 W/(m K) besitzt. Dadurch bedingt bildet sich dort kein Schmelzkrater aus, der ein Verharren des Lichtbogens verursachen würde. The flow shadow after the maximum curvature of the second diverging electrode 3b is of particular importance. Copper 6b, which has a high thermal conductivity of around 380 W / (m K), is used as the material on the active inner side Ib. As a result, no melting crater forms there that would cause the arc to persist.
Die hohe Beweglichkeit des Lichtbogenfußpunktes auf der Innenseite Ib der zweiten The high mobility of the arc base on the inside Ib of the second
divergierenden Elektrode 3b könnte dazu führen, dass der Lichtbogen zu schnell aus dem diverging electrode 3b could cause the arc to blow out too quickly
Zündbereich Z in Richtung der Lichtbogenlöschkammer 4 wandert. Der besagte Strömungsschatten bewirkt jedoch bei entsprechender Dimensionierung ein Verharren des Lichtbogenfußpunktes im Zündbereich Z für einige 100 Mikrosekunden bis zu einer Mikrosekunde, und erst danach und damit nach Abklingen des Impulsstromes setzt die schnelle Bewegung in Richtung der Ignition area Z moves in the direction of the arc extinguishing chamber 4. The said flow shadow, however, causes the arc root point to persist in the ignition area Z for a few 100 microseconds up to one microsecond, and only afterwards and thus after the impulse current has subsided, the rapid movement continues in the direction of
Lichtbogenlöschkammer 4 ein. Arc extinguishing chamber 4 a.
Durch eine entsprechende Schichtdicke der leitfähigen Schicht 6b aus Kupfer auf der als By a corresponding layer thickness of the conductive layer 6b made of copper on the as
Hakenelektrode ausgebildeten zweiten divergierende Elektrode 3b kann auch bei dieser Hook electrode formed second diverging electrode 3b can also in this
Ausführungsform erreicht werden, dass die leitfähige Schicht 6b aus Kupfer bei zu hohen Embodiment can be achieved that the conductive layer 6b made of copper at too high
Impulsströmen adiabatisch überlastet und teilweise zerstört wird, sodass der Impulsstrom im Zündbereich verharrt. Pulse currents are adiabatically overloaded and partially destroyed, so that the pulse current remains in the ignition area.
Beispielsweise schmilzt eine 0,2 mm dicke leitfähige Schicht 6b aus Kupfer, welche beispielsweise galvanisch, durch Ummantelung oder durch Plattieren aufgebracht wurde, bei 25 kA 10/350ps. For example, a 0.2 mm thick conductive layer 6b made of copper, which has been applied, for example, by electroplating, sheathing or plating, melts at 25 kA 10 / 350ps.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Although the present invention has been fully described above on the basis of preferred exemplary embodiments, it is not restricted thereto, but rather can be modified in many different ways.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere nicht auf die Materialkombination Stahl/Kupfer beschränkt. Es hat sich herausgestellt, dass generelle beliebige Materialkombinationen für die divergierenden Elektroden verwendet werden können, um die erfindungsgemäßen Effekte zu erzielen. In particular, the present invention is not limited to the material combination steel / copper. It has been found that in general any material combinations can be used for the diverging electrodes in order to achieve the effects according to the invention.
Auch ist die Erfindung nicht auf die geschilderte Geometrie der divergierenden Elektroden beschränkt, sondern prinzpiell für beliebige Geometrien anwendbar. The invention is also not limited to the described geometry of the diverging electrodes, but can be used in principle for any geometries.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Blitzschutz -Funkenstrecke mit: einer ersten divergierenden Elektrode (3 a), welche eine erste Außenseite (Aa) und eine erste Innenseite (Ia) aufweist, und einer zweiten divergierenden Elektrode (3b), welche eine zweite Außenseite (Ab) und eine zweite Innenseite (Ib) aufweist; wobei die erste und zweite divergierende Elektrode (3a, 3b) aus einem leitfähigen Grundmaterial gebildet sind, welches eine erste elektrische Leitfähigkeit aufweist; wobei zwischen der ersten Innenseite (Ia) der ersten divergierenden Elektrode (3 a) und der zweiten Innenseite (Ib) der zweiten divergierenden Elektrode (3b) ein Zündbereich (Z) und ein sich daran anschließender Laufbereich (L) für einen Lichtbogen gebildet sind; wobei zumindest im Laufbereich (L) einer der ersten und zweiten divergierenden Elektrode (3a, 3b) eine leitfähige Schicht (6a, 6b) aus einem leitfähigen Material mit einer zweiten elektrischen Leitfähigkeit auf dem Grundmaterial zumindest bereichs weise aufgebracht ist; und wobei die zweite elektrische Leitfähigkeit höher als die erste elektrische Leitfähigkeit ist. 1. Lightning protection spark gap with: a first diverging electrode (3 a), which has a first outside (Aa) and a first inside (Ia), and a second diverging electrode (3b), which has a second outside (Ab) and a has a second inside (Ib); wherein the first and second diverging electrodes (3a, 3b) are formed from a conductive base material having a first electrical conductivity; wherein between the first inside (Ia) of the first diverging electrode (3 a) and the second inside (Ib) of the second diverging electrode (3b) an ignition area (Z) and an adjoining running area (L) for an arc are formed; wherein at least in the running area (L) of one of the first and second diverging electrodes (3a, 3b) a conductive layer (6a, 6b) made of a conductive material with a second electrical conductivity is applied at least in some areas to the base material; and wherein the second electrical conductivity is higher than the first electrical conductivity.
2. Blitzschutz -Lunkenstrecke nach Anspruch 1, wobei im Laufbereich (L) der ersten und zweiten divergierenden Elektrode (3a, 3b) die leitfähige Schicht (6a, 6b) aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial zumindest bereichsweise aufgebracht ist. 2. Lightning protection spark gap according to claim 1, wherein in the running area (L) of the first and second diverging electrodes (3a, 3b) the conductive layer (6a, 6b) made of the conductive material is applied at least in some areas to the base material.
3. Blitzschutz -Lunkenstrecke nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Zündbereich (Z) einer der ersten und zweiten divergierenden Elektrode (3a, 3b) die leitfähige Schicht (6a, 6b) aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial zumindest bereichsweise aufgebracht ist. 3. Lightning protection spark gap according to claim 1 or 2, wherein in the ignition area (Z) one of the first and second diverging electrodes (3a, 3b) the conductive layer (6a, 6b) made of the conductive material is applied to the base material at least in some areas.
4. Blitzschutz -Lunkenstrecke nach Anspruch 3, wobei im Zündbereich (Z) der ersten und zweiten divergierenden Elektrode (3a, 3b) die leitfähige Schicht (6a, 6b) aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial zumindest bereichsweise aufgebracht ist. 4. Lightning protection spark gap according to claim 3, wherein in the ignition area (Z) of the first and second diverging electrodes (3a, 3b), the conductive layer (6a, 6b) made of the conductive material is applied at least in areas to the base material.
5. Blitzschutz-Lunkenstrecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste divergierende Elektrode (3a) einen ersten elektrischen Anschlussbereich (Al) mit einer damit verbundenen ersten Anschlussklemme (la) und die zweite divergierende Elektrode (3b) einen zweiten elektrischen 5. Lightning protection spark gap according to one of the preceding claims, wherein the first diverging electrode (3a) has a first electrical connection area (Al) with a first connected thereto Terminal (la) and the second divergent electrode (3b) have a second electrical
Anschlussbereich (A2) mit einer damit verbundenen zweiten Anschlussklemme (lb; lb‘) aufweist. Connection area (A2) with a second connection terminal (lb; lb ‘) connected thereto.
6. Blitzschutz-Funkenstrecke nach Anspruch 5, wobei auf der zugehörigen Innenseite (Ia, Ib) vom ersten und/oder zweiten Anschlussbereich (Al, A2) die leitfähige Schicht (6a, 6b) aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial zumindest bereichsweise aufgebracht ist. 6. Lightning protection spark gap according to claim 5, wherein on the associated inner side (Ia, Ib) of the first and / or second connection area (Al, A2), the conductive layer (6a, 6b) made of the conductive material is applied at least partially to the base material .
7. Blitzschutz -Funkenstrecke nach Anspruch 3 oder 4, wobei im Zündbereich (Z) der ersten und/oder zweiten divergierenden Elektrode (3a, 3b) das Grundmaterial zumindest bereichsweise freigelegt ist. 7. lightning protection spark gap according to claim 3 or 4, wherein in the ignition area (Z) of the first and / or second diverging electrode (3a, 3b), the base material is exposed at least in some areas.
8. Blitzschutz -Funkenstrecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf der zugehörigen Außenseite (Aa, Ab) der ersten und/oder zweiten divergierenden Elektrode (3a, 3b) die leitfähige Schicht (6a, 6b) aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial zumindest bereichsweise aufgebracht ist. 8. Lightning protection spark gap according to one of the preceding claims, wherein on the associated outside (Aa, Ab) of the first and / or second diverging electrode (3a, 3b), the conductive layer (6a, 6b) made of the conductive material on the base material at least is applied in areas.
9. Blitzschutz-Funkenstrecke nach Anspruch 8, wobei auf der ersten Außenseite (Aa) die leitfähige Schicht (6a) aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial ganzflächig aufgebracht ist und auf der ersten Innenseite (Ia) das Grundmaterial ganzflächig freigelegt ist und wobei auf der zweiten Innenseite (Ib) die leitfähige Schicht (6b) aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial ganzflächig aufgebracht ist und auf der zweiten Außenseite (Ab) das Grundmaterial ganzflächig freigelegt ist. 9. lightning protection spark gap according to claim 8, wherein on the first outside (Aa) the conductive layer (6a) of the conductive material is applied over the entire surface of the base material and on the first inside (Ia) the base material is exposed over the entire surface and wherein on the second inside (Ib) the conductive layer (6b) made of the conductive material is applied over the entire surface of the base material and the base material is exposed over the entire surface on the second outside (Ab).
10. Blitzschutz-Funkenstrecke nach einem der vorhergehenden Anspürche, wobei die erste divergierende Elektrode (3a) als Fanghornelektrode und die zweite divergierende Elektrode (3b) als Hakenelektrode ausgebildet ist. 10. Lightning protection spark gap according to one of the preceding claims, wherein the first diverging electrode (3a) is designed as a catch horn electrode and the second diverging electrode (3b) is designed as a hook electrode.
11. Blitzschutz-Funkenstrecke nach Anspruch 3 oder 4, wobei zumindest im Faufbereich (F) einer der ersten und zweiten divergierenden Elektrode (3a, 3b) die leitfähige Schicht (6a, 6b) aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial zumindest bereichsweise ganzflächig aufgebracht ist, wobei im Zündbereich (Z) der einen der ersten und zweiten divergierenden Elektrode (3a, 3b) die leitfähige Schicht (6a, 6b) aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial zumindest bereichsweise ganzflächig aufgebracht ist, und wobei ein ganzflächiger Bereich (61) der leitfähigen Schicht (6a, 6b) im Laufbereich (L) und ein ganzflächiger Bereich (62) der leitfähigen Schicht (6a) im Zündbereich (Z) durch einen Bereich (60) getrennt sind, in dem das Grundmaterial ganzflächig freigelegt ist. 11. Lightning protection spark gap according to claim 3 or 4, wherein at least in the foot area (F) of one of the first and second diverging electrodes (3a, 3b) the conductive layer (6a, 6b) made of the conductive material is applied over the entire surface of the base material at least in some areas , wherein in the ignition area (Z) of one of the first and second diverging electrodes (3a, 3b) the conductive layer (6a, 6b) made of the conductive material is applied over the entire surface of the base material, at least in some areas, and wherein a full-area area (61) of the conductive layer (6a, 6b) in the running area (L) and a full-area area (62) of the conductive layer (6a) in the ignition area (Z) are separated by an area (60) in which the entire surface of the base material is exposed.
12. Blitzschutz-Funkenstrecke nach Anspruch 3 oder 4, wobei zumindest im Laufbereich (L) einer der ersten und zweiten divergierenden Elektrode (3a, 3b) die leitfähige Schicht (6a, 6b) aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial zumindest bereichsweise längsstreifenförmig mit geringerer Breite als einer Breite der Innenseite (Ia, Ib) aufgebracht ist, wobei im Zündbereich (Z) der einen der ersten und zweiten divergierenden Elektrode (3a, 3b) die leitfähige Schicht (6a, 6b) aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial zumindest bereichsweise längsstreifenförmig mit geringerer Breite als einer Breite der Innenseite (Ia, Ib) aufgebracht ist, und wobei ein längsstreifenförmiger Bereich (61‘) der leitfähigen Schicht (6a, 6b) im Laufbereich (L) und ein längsstreifenförmiger Bereich (62‘) der leitfähigen Schicht (6a) im Zündbereich (Z) durch einen Bereich (60) getrennt sind, in dem das Grundmaterial ganzflächig freigelegt ist. 12. Lightning protection spark gap according to claim 3 or 4, wherein at least in the running area (L) of one of the first and second diverging electrodes (3a, 3b) the conductive layer (6a, 6b) made of the conductive material on the base material, at least in some areas, in the form of longitudinal strips with less Width is applied as a width of the inside (Ia, Ib), wherein in the ignition area (Z) of one of the first and second diverging electrodes (3a, 3b) the conductive layer (6a, 6b) made of the conductive material on the base material at least regionally A longitudinal strip-shaped area (61 ') of the conductive layer (6a, 6b) in the running area (L) and a longitudinal strip-shaped area (62') of the conductive layer is applied with a width of less than the width of the inside (Ia, Ib) (6a) are separated in the ignition area (Z) by an area (60) in which the base material is exposed over the entire surface.
13. Blitzschutz-Funkenstrecke nach Anspruch 3 oder 4, wobei zumindest im Laufbereich (L) einer der ersten und zweiten divergierenden Elektrode (3a, 3b) die leitfähige Schicht (6a, 6b) aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial längsstreifenförmig mit geringerer Breite als einer Breite der Innenseite (Ia, Ib) aufgebracht ist, wobei im Zündbereich (Z) der einen der ersten und zweiten divergierenden Elektrode (3a, 3b) die leitfähige Schicht (6a, 6b) aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial längsstreifenförmig mit geringerer Breite als einer Breite der Innenseite (Ia, Ib) aufgebracht ist, und wobei ein längsstreifenförmiger Bereich (61“) der leitfähigen Schicht (6a, 6b) im Laufbereich (L) und ein längsstreifenförmiger Bereich (62“) der leitfähigen Schicht (6a, 6b) im Zündbereich (Z) miteinander verbunden sind. 13. Lightning protection spark gap according to claim 3 or 4, wherein at least in the running area (L) of one of the first and second diverging electrodes (3a, 3b) the conductive layer (6a, 6b) made of the conductive material on the base material in the form of a longitudinal strip with a width smaller than a width of the inside (Ia, Ib) is applied, wherein in the ignition area (Z) of one of the first and second diverging electrodes (3a, 3b) the conductive layer (6a, 6b) made of the conductive material on the base material in the form of a longitudinal strip with a smaller width is applied as a width of the inside (Ia, Ib), and wherein a longitudinal strip-shaped area (61 ") of the conductive layer (6a, 6b) in the running area (L) and a longitudinal strip-shaped area (62") of the conductive layer (6a, 6b ) are connected to each other in the ignition area (Z).
14. Blitzschutz-Funkenstrecke nach Anspruch 3 oder 4, wobei zumindest im Laufbereich (L) einer der ersten und zweiten divergierenden Elektrode (3a, 3b) die leitfähige Schicht (6a, 6b) aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial längsstreifenförmig mit geringerer Breite als einer Breite der Innenseite (Ia, Ib) aufgebracht ist, wobei im Zündbereich (Z) der einen der ersten und zweiten divergierenden Elektrode (3a, 3b) die leitfähige Schicht (6a, 6b) aus dem leitfähigen Material auf dem Grundmaterial längsstreifenförmig mit geringerer Breite als einer Breite der Innenseite (Ia, Ib) aufgebracht ist, wobei ein erster längsstreifenförmiger Bereich (61a) der leitfähigen Schicht (6a, 6b) im Laufbereich (L) und ein zweiter längsstreifenförmiger Bereich (61b) der leitfähigen Schicht (6a, 6b) im Zündbereich (Z) miteinander verbunden sind, wobei ein dritter längsstreifenförmiger Bereich (62a) der leitfähigen Schicht (6a, 6b) im Laufbereich (L) und ein vierter längsstreifenförmiger Bereich (62b) der leitfähigen Schicht (6a, 6b) im Zündbereich (Z) miteinander verbunden sind, und wobei zwischen dem ersten und zweiten längsstreifenförmigen Bereich (61a, 61b) einerseits und dem dritten und vierten längsstreifenförmigen Bereich (62a, 62b) andererseits das Grundmaterial freigelegt ist. 14. Lightning protection spark gap according to claim 3 or 4, wherein at least in the running area (L) of one of the first and second diverging electrodes (3a, 3b) the conductive layer (6a, 6b) of the conductive material is applied to the base material in the form of a longitudinal strip with a width smaller than the width of the inside (Ia, Ib) , wherein in the ignition area (Z) of one of the first and second diverging electrodes (3a, 3b) the conductive layer (6a, 6b) of the conductive material is applied to the base material in the form of a longitudinal strip with a width smaller than the width of the inside (Ia, Ib) is, wherein a first longitudinal strip-shaped area (61a) of the conductive layer (6a, 6b) in the running area (L) and a second longitudinal strip-shaped area (61b) of the conductive layer (6a, 6b) in the ignition area (Z) are connected to one another, wherein a third longitudinal strip-shaped area (62a) of the conductive layer (6a, 6b) in the running area (L) and a fourth longitudinal strip-shaped area (62b) of the conductive layer (6a, 6b) in the ignition area ( Z) are connected to one another, and the base material is exposed between the first and second longitudinal strip-shaped area (61a, 61b) on the one hand and the third and fourth longitudinal strip-shaped area (62a, 62b) on the other.
15. Blitzschutz-Funkenstrecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite elektrische Leitfähigkeit um einen Faktor größer gleich 4, insbesondere um einen Faktor größer gleich 10, höher als die erste elektrische Leitfähigkeit ist. 15. Lightning protection spark gap according to one of the preceding claims, wherein the second electrical conductivity is higher than the first electrical conductivity by a factor greater than or equal to 4, in particular by a factor greater than or equal to 10.
16. Blitzschutz-Funkenstrecke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Grundmaterial Edelstahl und/oder die leitfähige Schicht (6a, 6b) Kupfer oder Silber ist. 16. Lightning protection spark gap according to one of the preceding claims, wherein the base material stainless steel and / or the conductive layer (6a, 6b) is copper or silver.
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Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1123023A (en) * 1965-03-19 1968-08-07 Ass Elect Ind Improvements in spark gap electrodes
DE4435968C2 (en) * 1994-10-07 1996-09-12 Phoenix Contact Gmbh & Co Surge protection element
AU4577596A (en) * 1996-02-27 1997-09-04 Felten & Guilleaume Austria Ag Overvoltage protector
EP0793318A1 (en) * 1996-03-01 1997-09-03 Felten & Guilleaume Austria Ag Overvoltage arrester device
AT405112B (en) * 1997-02-12 1999-05-25 Felten & Guilleaume Ag Oester OVERVOLTAGE DEVICE
DE102005015401B4 (en) * 2005-01-10 2014-03-20 Dehn + Söhne Gmbh + Co. Kg Surge arrester with two diverging electrodes and a spark gap acting between the electrodes
FR2907606B1 (en) * 2006-10-20 2009-01-09 Soule Prot Surtensions Sa OVERVOLTAGE PROTECTION DEVICE WITH CONNECTION RANGES AND MONOBLOC ELECTRODES.
DE102011051738B4 (en) * 2010-08-04 2023-05-04 Dehn Se Horn spark gap lightning arrester with deion chamber

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