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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrode für eine Hörnerfunkenstrecke sowie eine Hörnerfunkenstrecke.
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In bekannten Hörnerfunkenstrecken weisen die Elektroden eine unsymmetrische Form mit einer längeren und einer kürzeren Elektrode auf, wobei die Elektroden im Zündbereich des Lichtbogens zueinander nahezu parallel und mit geringer Divergenz verlaufen können und sich im weiteren Verlauf voneinander aufweiten können. Ebenfalls sind Hörnerfunkenstrecken mit symmetrischen Elektroden bekannt.
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Bei Blitzbelastungen kann ein Materialabbrand an den Elektroden solcher Hörnerfunkenstrecken auftreten, insbesondere am Zündbereich, wobei dann bei solchen hohen Belastungen ein auftretender Abbrand verschiedene Funktionen der Funkenstrecke negativ beeinflussen kann, wobei eine dadurch miterzeugte Alterung der Elektrode(n) zu einer Verminderung der Effektivität und Funktionsweise der Hörnerfunkenstrecke führen kann. Zur Vorbeugung oder Verminderung solcher Abbrände kann es zu einem Einsatz von abbrandfesteren (abbrandresitiveren) Materialien kommen, beispielsweise können Refraktärmetalle, wie etwa Wolfram-Kupfer, genutzt werden, wobei solche Materialien jedoch meist bei der Fertigung und der Bearbeitung aufwendig und teuer sein können.
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Des Weiteren sind im Falle von Elektroden für Hörnerfunkenstrecken die Geometrien und die Abmessungen verhältnismäßig komplex, was für den Fall einer einstückigen Fertigung zu hohem Aufwand und verhältnismäßig hohen Kosten führen kann.
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Üblicherweise werden Abbrandkontakte auf Laufschienen gelötet oder an diesen befestigt (beispielsweise durch Schweißen, Nieten oder gegebenenfalls Schrauben), was im Falle kompakter Geräte meist zu negativen Rückwirkungen und zusätzlichen Prozessen führen kann und erfordert teilweise auch eine spezielle, aufwendig sowie platzraubende Fertigung und Gestaltung der Einzelteile.
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In der
DE 10 2019 209 477 B4 wird eine Hörnerfunkenstrecke beschrieben, deren Elektroden zumindest bereichsweise mit einem bestimmten Material beschichtet sind, wodurch gegenüber dem Grundmaterial eine verbesserte Leitfähigkeit erzielt werden kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrode für eine Hörnerfunkenstrecke anzugeben, welche mehrteilig ausgeführt ist und bei welcher im durch den Lichtbogen stark belasteten Bereich ein Abbrand der Elektrode verringert oder vermieden werden kann, da in diesem Bereich (Verschleißbereich) ein abbrandresistenteres Material zum Einsatz kommt. Des Weiteren kann durch eine derartig bereichsweise Nutzung von abbrandresistentem Material der Herstellungsaufwand und die damit verbundenen Kosten gesenkt werden.
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Die Elektrode kann hierbei mindestens zweiteilig aber auch mehrteilig sein und kann somit aus zwei oder mehreren Materialien bestehen. Die Teilbereiche dieser Elektrode können gleiche oder unterschiedliche Querschnitte aufweisen, insbesondere an die dort zu erwartende Beanspruchung ausgelegt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Elektrode für eine Hörnerfunkenstrecke gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Hörnerfunkenstrecke nach Anspruch 12.
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Erfindungsgemäß umfasst die Elektrode ein Anschlussteil mit einer ersten Anschlussstelle; und ein Belastungsteil mit zumindest einer zweiten Anschlussstelle, wobei die zweite Anschlussstelle mit der ersten Anschlussstelle verbindbar ist und dadurch das Belastungsteil mit dem Anschlussteil mechanisch und elektrisch leitend verbindbar ist; das Belastungsteil ein abbrandresistives Material umfasst; und das Belastungsteil einen Zündbereich für einen Lichtbogen umfasst, wobei die erste Anschlussstelle zumindest eine erste Kontaktfläche und eine zweite Kontaktfläche umfasst und die zweite Anschlussstelle zumindest eine dritte Kontaktfläche und eine vierte Kontaktfläche umfasst, wobei bei verbundener erster und zweiter Anschlussstelle die erste Kontaktfläche mit der dritten Kontaktfläche in Berührung steht und die zweite Kontaktfläche mit der vierten Kontaktfläche in Berührung steht und dann innerhalb eines Bereichs der ersten Anschlussstelle und/oder innerhalb eines Bereichs der zweiten Anschlussstelle eine Drehachse vorhanden ist, welche senkrecht zu einer Längsrichtung des Belastungsteils verläuft und die erste Kontaktfläche mit der dritten Kontaktfläche eine Drehung des Anschlussteils gegen das Belastungsteil in einer ersten Drehrichtung um die Drehachse gegeneinander abstützen und die zweite Kontaktfläche mit der vierten Kontaktfläche eine Drehung des Anschlussteils gegen das Belastungsteil in einer zweiten Drehrichtung um die Drehachse gegeneinander abstützen, wobei die erste Drehrichtung der zweiten Drehrichtung entgegenläuft.
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Bei der Verdrehung kann angenommen werden, dass sich nur ein Teil dreht und das andere relativ zu diesem fix ist.
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Der Zündbereich kann jener Fläche entsprechen, an welcher sich der Lichtbogen zuerst ausbilden kann. Das Belastungsteil kann teilweise oder vollständig aus dem abbrandresistiven Material bestehen oder dieses umfassen. Als abbrandresistives Material kann ein solches Material verstanden werden, welches den Belastungen der Elektrode durch einen Lichtbogen ausreichend widerstehen kann, um keine oder nur unwesentliche Alterungserscheinungen durch den Lichtbogen zu erfahren.
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Durch das Aneinandersetzen (in Berührung gebrachte Kontaktflächen), wird die mechanische und elektrisch leitfähige Verbindung des Anschlussteils mit dem Belastungsteil erzielt.
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Die Verbindungsstelle zwischen dem Anschlussteil und dem Belastungsteil kann derart ausgeformt sein, dass die ineinandergesteckten Formteile und Kontaktflächenpaare der zueinandergehörenden Anschlussstellen sich derart umschließen können, dass die jeweiligen Kontaktflächen durch ein Abstützen aneinander die Verdrehung um die Drehachse, welche senkrecht zur Längsrichtung durch die Formteile (Anschlussstellen) verlaufen kann, blockieren können und somit eine drehfeste Verbindung an Ober- und Unterseite der aneinanderliegenden Teile (etwa Belastungsteil und Anschlussteil) darstellen können.
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Durch die Verbindung über die Anschlussstellen kann eine Fügung der Teile der Elektrode relativ einfach, und anpassbar an Geometrien und Leistungsvermögen der Hörnerfunkenstrecke, erreicht werden. Des Weiteren kann eine Kontaktierung (Fügung) der Elektrode durch die Steckteile (Formteile) oder der Übergang zwischen Anschlussteil und Belastungsteil von der ersten Verbindung zwischen Anschlussteil und Belastungsteil variabel oder frei gestaltbar sein, insbesondere betreffend das Material, die Geometrie des Ausgangsmaterials oder ähnliches. Des Weiteren sind keine Zusatzstoffe für die Verbindung der Einzelteile der Elektrode zwingend notwendig. Hierdurch kann auch auf den Einsatz von aufwendigen Fügetechnologie verzichtet werden. Der häufig negative Einfluss von Zusatzstoffen, wie Lot, Flussmittel etc. oder auch die Konturänderung infolge von anhaftenden Reststoffen auf das Laufverhalten des Lichtbogens können so vermieden werden. Die Art der Fügekonturen mit oder ohne Zusatzteile (zusätzliche Verbindungselemente) ist leicht variierbar und die Kombination mit dem einfachen Prozess eines Aufschrumpfens (thermisch) ist auch möglich.
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Die Geometrie der Teile der Elektrode und deren Verbindung kann derart sein, dass das abbrandresistive Material, etwa das Refraktärmetall, in Endkontur gefertigt werden kann bzw. nur eine sehr einfache Nacharbeit nötig ist. Der Materialeinsatz des hochwertigen abbrandresistiven Materials kann zudem auf den belasteten Bereich begrenzt werden. Durch den Einsatz eines solchen abbrandfesten Materials kann zudem der Alterung der Funkenstrecke bei höheren Belastungen entgegengewirkt werden und die Funktionsbeeinträchtigungen infolge des Abbrandes stärker begrenzt werden. Bei einer Funkenstrecke, bei welcher ein unterschiedliches Laufverhalten des Lichtbogens bei Folgestrom und bei Blitzbelastung beispielsweise, wie in der
DE 10 2011 051 738 A1 beschrieben, genutzt werden soll, würde ein starker Abbrand der Elektroden ein solche Abstimmung erschweren. Infolge des Abbrandes erhöht sich die Lichtbogenlänge, wodurch sich nicht nur die Lauffähigkeit des Lichtbogens, sondern auch die Druckbelastung und Druckverteilung negativ verändern.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Elektrode weisen die erste Anschlussstelle und die zweite Anschlussstelle entlang einer Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung des Anschlussteils und des Belastungsteils jeweils eine im Wesentlichen konstante Form oder weisen konstante Abschnitte mit Ausnehmungen auf und entlang dieser Richtung, also zur Drehachse, senkrecht zur Längsrichtung des Anschlussteils und des Belastungsteils sind die erste Anschlussstelle und die zweite Anschlussstelle ineinander steckbar.
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Eine Ausnehmung in einem Teil in der Tiefe (Breite), etwa als Abweichung von einer konstanten Steckform, kann vorteilhaft die Fügung nicht behindern und kann für eine zusätzliche Verriegelung oder Lotaufnahme dienen.
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Bei der Längsrichtung kann es sich um jene Richtung handeln, entlang welcher sich das jeweilige Teil der Elektrode (Anschlussteil, Belastungsteil, Laufteil, usw.) ausdehnt. Diese Längsrichtung muss nicht unbedingt geradlinig sein und kann durch die komplexe Geometrie der Teile der Elektrode auch gebogen sein, und dabei in der gleichen Ebene bleiben. Die Längsrichtung kann somit die Länge des jeweiligen Teils der Elektrode beschreiben und eine Richtung senkrecht dazu dann die Breite oder Höhe. Da sich die Form jenes Bereichs der Anschlussstelle (erste und/oder zweite oder weitere) dann entlang dieser Breite oder Höhe im Wesentlichen nicht verändert, können entlang genau dieser Richtung (Breite oder Höhe) dann die beiden Formgegenstücke der miteinander verbindbaren Anschlussstellen (erste und/oder zweite oder weitere) ineinandergeschoben (gesteckt) werden. Eine Separierung dieser beiden Formgegenstücke entlang der Längsrichtung ist dann durch deren Form und der zugehörigen Kontaktflächen (beispielsweise erste bis vierte Kontaktfläche an zwei Anschlussstellen) nicht mehr möglich. Die Kräfte, die bei einem Lichtbogen und/oder infolge der Strombelastung in der Fügerichtung (Breite, Höhe) auftreten können, sind meist nicht stark genug um die zwei Formgegenstücke entlang der Breite (Höhe) wieder auseinanderzudrücken. Um dieses Verschieben in Breite (Höhe) durch den Lichtbogen verhindern zu können, können sich seitlich (an der Breite und/oder Höhe) Abdeckwände befinden, um die seitliche Bewegung abzublocken.
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Es ist jedoch auch möglich in eines oder auch beide Teile, welche durch Stecken zusammengefügt werden, zusätzliche Hohlräume oder Ausnehmungen einzuarbeiten. Diese können dann genutzt werden um zusätzliche Teile zur Verriegelung (Bolzen, Stifte, etc.), Teile zur Unterstützung der Kontaktierung (Federn, ggf. auch Lotformteile, reaktive Lote etc.) vor oder nach der Fügung durch Stecken einzubringen. Bei einer internen Verriegelung nach dem Stecken können dann Maßnahmen gegen das seitliche Verschieben der Teile entfallen. Bei Maßnahmen, welche zur Unterstützung der Kontaktierung dienen, können Federn beispielsweise die Kontaktkraft der bevorzugten Kontaktflächen der Anschlussstellen verbessern bzw. erhöhen. Lotformteile oder reaktiv Lote können zusätzlich den primären Fügeprozess unterstützen, aber auch erst im Falle einer starken Belastung die Kontaktierung weiter verbessern. Diese zusätzlichen Teile, Ausnehmung bzw. Hohlräume können hierbei innerhalb der Fügeteile realisiert werden, ohne dass die für die Fügung notwendigen Konturen (Breite, Höhe) der Formgegenstücke der Anschlussstellen von Anschlussteil und Belastungsteil der Elektroden in der Fügerichtung im Wesentlichen geändert werden müssen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Elektrode ist das abbrandresistive Material Wolfram-Kupfer. Das Belastungsteil kann vollständig oder nur teilweise aus abbrandfesten Material bestehen.
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Anstatt oder zusätzlich zum Wolfram-Kupfer kann auch ein anderes abbrandresistives Material genutzt werden, mit welchem der Abbrand der Elektrode im Verschleißbereich verringert oder vermieden werden kann. Dabei kann das Belastungsteil teilweise oder vollständig aus diesem abbrandresistiven Material bestehen. Der Verschleißbereich ist derjenige Bereich der Elektrode in welchem der Lichtbogen bevorzugt während der Impulsstrombelastung insbesondere der Blitzstrombelastung fußt. Nach dem Zünden des Lichtbogens im Zündbereich der Elektroden dehnt sich der Lichtbogen entsprechend der Stromhöhe und Stromdauer aus. Die Ausdehnung des Impulslichtbogens und damit des Verschleißbereiches bei dem angestrebten maximalen Blitzstoßstrom der Funkenstrecke sollte sich daher idealerweise auf das Belastungsteil beschränken.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Elektrode befindet sich die zweite Anschlussstelle außerhalb des Zündbereichs für den Lichtbogen.
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Die zweite Anschlussstelle und Verbindung zum Anschlussteil kann an einer vorbestimmten Distanz vom Zündbereich am Belastungsteil ausgeformt sein. Der Ort der Lichtbogenzündung auf der Oberfläche des Belastungsteiles kann durch die Näherung der beiden Elektroden bei einer passiven Funkenstrecke oder durch die Positionierung einer Zündhilfe an einer der Elektroden bestimmt sein. Nach der Zündung des Lichtbogens auf den Belastungsteilen beider Elektroden läuft dieser entlang der Elektroden in Richtung der Löschkammer ab. Durch die Festlegung der Zündposition des Lichtbogens, die Kenntnis der Ausbreitung des Impulslichtbogens bei dem für die Funkenstrecke zulässigen maximalen Blitzstoßstrom kann die minimale Größe des benötigten Verschleißbereiches und des Belastungsteils festgelegt werden. Die Verbindung zwischen dem Anschlussteil und dem Belastungsteil ist hierdurch vor den Auswirkungen des Lichtbogens geschützt. Die Anforderungen bezüglich eines nahtlosen bzw. stufenfreien Übergangsbereichs der Oberflächen von Anschluss- und Belastungsteils sind daher gering. Die Verbindung der beiden Teile kann zusätzlich durch Abdeckungen an oder zwischen den beiden Elektroden, welche ein Zünden, ein Ausbreiten oder auch ein Rückzünden des Lichtbogens im Bereich unterhalb der Zündstelle verhindern, geschützt werden.
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Da der Lichtbogen dadurch nicht im Bereich der Verbindung der beiden Teile der Elektrode auftritt bzw. bei Zündung über diese drüberläuft, kann eine Krafteinwirkung oder auch sonstige Wirkungen des Lichtbogens auf diese Verbindung vorteilhaft verringert sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Elektrode umfasst das Belastungsteil an einem ersten Ende die zweite Anschlussstelle und an einem in Längsrichtung gegenüberliegenden zweiten Ende eine dritte Anschlussstelle und die Elektrode umfasst weiterhin ein Laufteil, welches eine vierte Anschlussstelle umfasst, die mit der dritten Anschlussstelle verbindbar ist, wobei ein Lichtbogen entlang des Laufteils propagierbar ist.
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Das Laufteil kann ein dünnes Metallteil sein, welches den Lichtbogen beispielsweise bis zu einer Deionkammer weiterleiten kann, die sich zwischen zwei Laufteilen zweier Elektroden befinden kann. Auch das Laufteil kann mit dem Belastungsteil ineinandergesteckt werden, etwa auch entlang der Breite oder Höhe dieser Teile (senkrecht zur Längsrichtung).
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Elektrode weisen die dritte Anschlussstelle und die vierte Anschlussstelle entlang einer Richtung senkrecht zu einer Längsrichtung des Laufteils und des Belastungsteils jeweils eine im Wesentlichen konstante Form auf und entlang dieser Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Laufteils und des Belastungsteils sind die dritte Anschlussstelle und die vierte Anschlussstelle ineinander steckbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Elektrode umfasst die dritte Anschlussstelle zumindest eine fünfte Kontaktfläche und eine sechste Kontaktfläche und die vierte Anschlussstelle zumindest eine siebte Kontaktfläche und eine achte Kontaktfläche, wobei bei verbundener dritter und vierter Anschlussstelle die fünfte Kontaktfläche mit der siebten Kontaktfläche in Berührung steht und die sechste Kontaktfläche mit der achten Kontaktfläche in Berührung steht und dann innerhalb eines Bereichs der dritten Anschlussstelle und/oder innerhalb eines Bereichs der vierten Anschlussstelle eine Drehachse vorhanden ist, welche senkrecht zu einer Längsrichtung des Belastungsteils verläuft und die fünfte Kontaktfläche mit der siebten Kontaktfläche eine Drehung des Laufteils gegen das Belastungsteil in einer dritten Drehrichtung um die Drehachse gegeneinander abstützen und die sechste Kontaktfläche mit der achten Kontaktfläche eine Drehung des Laufteils gegen das Belastungsteil in einer vierten Drehrichtung um die Drehachse gegeneinander abstützen, wobei die dritte Drehrichtung der vierten Drehrichtung entgegenläuft.
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Ähnlich zur Verbindungsstelle zwischen dem Anschlussteil und dem Belastungsteil kann auch die Verbindung zwischen dem Laufteil und dem Belastungsteil derart ausgeformt sein, dass die ineinandergesteckten Formteile der zueinandergehörenden Anschlussstellen sich derart umschließen können, dass die jeweiligen Kontaktflächen durch ein Abstützen aneinander die Verdrehung um die Drehachse, welche senkrecht zur Längsrichtung durch die Formteile verlaufen kann, blockieren können und somit eine drehfeste Verbindung an Ober- und Unterseite der aneinanderliegenden Teile (etwa Belastungsteil und Laufteil) darstellen können.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Elektrode umfasst diese ein erstes Verbindungselement und die erste Anschlussstelle eine erste Ausnehmung im Anschlussteil umfasst und die zweite Anschlussstelle eine zweite Ausnehmung im Belastungsteil umfasst, wobei das erste Verbindungselement in die erste Ausnehmung und in die zweite Ausnehmung steckbar ist und dadurch die erste Anschlussstelle mit der zweiten Anschlussstelle elektrisch leitbar und mechanisch verbindbar sind, wobei das erste Verbindungselement an zumindest einem Ende eine Hinterschnittform zur Längsrichtung umfasst und in eine zugehörig passgleiche Form der ersten Ausnehmung und/oder zweiten Ausnehmung steckbar ist.
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Das Verbindungselement kann ein elektrisch leitbares Material umfassen und beide anliegenden Teile der Elektrode (Anschlussteil und Belastungsteil) miteinander elektrisch leitend verbinden. Des Weiteren kann auch der physische Kontakt der Kontaktflächen der beiden Teile miteinander zu einer elektrisch leitenden Verbindung führen. Der Hinterschnitt kann in einem Querschnitt entlang der senkrechten Richtung zur Längsrichtung (von der Breite oder Höhe) des Verbindungselements und der jeweiligen Ausnehmung ausgeformt sein (an einem oder beiden Enden und an einer oder beiden Ausnehmungen, etwa gleich oder in unterschiedlichen Geometrien). Dabei kann bei ineinandergestecktem Zustand des Verbindungselements mit dem Anschlussteil (in deren Ausnehmung) durch den Hinterschnitt eine Kraftkomponente der Kraft in Längsrichtung (vor und/oder zurück) von der Berandung der Ausnehmung am Hinterschnitt (von der Kontaktfläche des Anschlussteils) abgestützt werden und die Verbindung einer Separierung in Längsrichtung standhalten. Auch eine Verdrehung um die Drehachse (Drehachse verläuft in senkrechter Richtung/Steckrichtung) bleibt durch die Kontaktflächen der Anschlussstellen und/oder des Verbindungselements, welches auch als Teil der jeweiligen Anschlussstelle gesehen werden kann, vorhanden, da die jeweilige Drehachse auch mit dem Verbindungselement vorhanden bleibt.
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Neben verschiedenen Geometrien mit Hinterschnitt kann auch ein Teilbereich des Verbindungselements vorhanden sein, der zwar auf einer Seite oder einem Teil keinen Hinterschnitt aufweist aber dann dort verpresst, geschrumpft oder anders fix gefügt sein kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Elektrode ist das erste Verbindungselement in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Belastungsteils in die erste Ausnehmung und in die zweite Ausnehmung steckbar und umfasst einen konstanten Querschnitt zur jeweiligen Ausnehmung hin.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Elektrode stellt eine Steckverbindung zwischen der ersten Anschlussstelle und der zweiten Anschlussstelle eine Fügeverbindung dar, bei welcher zumindest ein Teilbereich der ersten Anschlussstelle auf zumindest einen Teilbereich der zweiten Anschlussstelle aufgeschrumpft ist oder umgekehrt.
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Die Fügung kann beispielsweise auch kraftschlüssig durch Aufschrumpfen oder andere Verbindungsmethoden, die zu einer kraftschlüssigen Verbindung führen, ausgeführt werden.
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Die enge Verbindung, etwa die Steckverbindung, kann ein Wackeln der Teile gegeneinander gering halten oder sogar unterbinden. Die Verbindung kann mit einer ausreichenden Breite deren Teile und der Anschlussstelle, welche sich in deren Form über die gesamte Breite des Anschlussteils, des Belastungsteils und/oder des Laufteils erstrecken kann, zu einer guten mechanischen und elektrischen Verbindung sowie zu einer guten Temperaturableitung führen und ausreichend stabil gegen eine temperaturbedingte Ausdehnung sein betreffend die verbleibende Festigkeit der Verbindung.
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Das Laufteil kann Eisen, Stahl und/oder Kupfer oder andere anwendbare Metalle umfassen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Elektrode geht an einem Übergang zwischen dem Anschlussteil und dem Belastungsteil und an der ersten Anschlussstelle zur zweiten Anschlussstelle zumindest eine Oberfläche des Anschlussteils stetig auf eine anliegende Oberfläche des Belastungsteils über.
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Es können demnach eine oder alle Elektroden der Hörnerfunkenstrecke mit dem Anschlussteil und dem Belastungsteil in einen reinen Stromzuführungsbereich und einen belastungsfähigen Bereich (und ggf. einen Laufbereich falls es ein Laufteil oder weitere Teile gibt) unterteilt sein.
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Das Belastungsteil also der belastungsfähige Bereich beginnt in Lichtbogenlaufrichtung vor dem Zündbereich, so dass der Übergangsbereich zwischen dem Anschlussteil zum Belastungsteil vor einer direkten Lichtbogeneinwirkung geschützt sein kann und der Kontaktbereich (Anschlussstellen) zwischen den beiden Teilen das Ablaufen und das Rückzünden eines Lichtbogens selbst bei Kanten oder Spaltbildung nicht begünstigt wird. Das Belastungsteil mit dessen abbrandresistivem Abschnitt der Elektrode kann in Laufrichtung (auch Längsrichtung) bevorzugt durch eine weitere Anschlussstelle mit einer Laufschiene verbunden werden, welche das Laufteil bildet, und über welche der Lichtbogen zur Lichtbogenlöschkammer gelangen kann. Sind keine Laufschienen oder keine direkte Verbindung zu diesen erforderlich, kann auf den weiteren Kontaktbereich (Verbindungstelle) auch verzichtet werden. Im Gegensatz zur Verbindungstelle zwischen Anschlussteil und Belastungsteil sollte der Übergangsbereich zwischen Belastungsteil und dem Laufteil so gestaltet werden, dass das Laufen des Lichtbogens bis zur Löschkammer/Deionkammer nicht behindert wird.
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Die erste Anschlussstelle und die zweite Anschlussstelle können deren Formteile zur steckbaren Verbindung in Längsrichtung am Ende der zugehörigen Teile (Anschlussteil und Belastungsteil) in Längsrichtung aufweisen oder in einem Endbereich des jeweiligen Anschlussteils und/oder Belastungsteils zu einer Unterseite oder Oberseite (relativ zur Längsrichtung) hin ausgeformt sein, beispielsweise Bereiche mit den entsprechenden ineinandergreifenden Formteilen und zugehörigen Kontaktflächen bilden.
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Es kann somit eine Steckverbindung, deren Formteile am Belastungsteil und am Anschlussteil von der Unterseite her und dem Zündbereich abgewandt und in Längsrichtung vor diesem ausgeführt sein, dass die wirkenden Stromkräfte infolge der Leitungsführung in der Funkenstrecke selbst nicht direkt gegen die Verbindungsrichtung der Steckteile arbeiten. Nach dem seitlichen Fügen der Steckverbindung in Richtung der Breite bzw. Tiefe der Elektroden verhindern die Formteile von Belastungsteil und Anschlussteil aufgrund der Hinterschnitte ein Trennen der Teile in deren Längsrichtung sicher.
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Es können somit nur noch geringe Teilkräfte aus der Stromführung und auch infolge des Druckes bei Lichtbogenbildung in der Funkenstrecke in Richtung der Fügung der Formteile der Steckverbindung auftreten. Eine Bewegung der Teilstücke der Elektroden infolge von Kraftwirkungen ist bei der Verbindung nach dem Fügen nur infolge von den Toleranzen der Formteile der Teilstücke in deren Kontaktbereich möglich.
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Es kann ein stromführender Kontaktbereich der Teilstücke der Elektrode in mindestens zwei mögliche Kontaktflächenpaare unterteilt sein, welche im Falle einer Bewegung bzw. Abhebung einer der Flächen durch Kraftwirkung dazu führt, dass das andere Flächenpaar bzw. der andere Kontaktbereich stärker verpresst werden kann, was aus der Drehung um die Drehachse resultiert. Mit anderen Worten ist die Fügeverbindung so ausgeführt, dass im Falle einer Bewegung mindesten ein Drehpunkt zwischen den Einzelteilen wirksam wird. Jede der Kontaktflächen kann derart ausgeführt sein, dass die erforderliche Stromstärke bei Blitzstoßströmen und dem Folgestrom entsprechend der Auslegung und üblichen Funktionsweise ohne nennenswerte Kontaktschädigung getragen werden kann.
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Die Kontaktflächen der Anschlussstellen können beim Stecken entlang der Richtung senkrecht zur Längsrichtung einfach miteinander in mechanischen und elektrisch leitfähigen Kontakt kommen. Durch eine entsprechende Fixierung der Elektroden beispielsweise im Gehäuse, etwa mit einer Begrenzung (Abdeckung) an den lateralen Seiten (senkrecht zur Längsrichtung), kann dieser Zustand selbst bei Kraftwirkungen aufrechterhalten werden. Die Kontaktfläche ist hierbei bevorzugt so ausgelegt, dass bei dem max. Blitzstoßstrom der Funkenstrecke die Erwärmung eines Vollleiters mit entsprechender Querschnittsfläche unter 600 K liegt. Infolge der beiden Kontaktflächen kann erreicht werden, dass eine kritische Erwärmung verringert oder vermieden werden kann, welche die Elektrodenteile oder die Gehäuseteile zu stark oder überhaupt schädigt. Die Kontur der Einzelteile ist so gestaltet, dass die Fügung quer zur belasteten Lichtbogenlauffläche liegt.
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Die Elektrode kann beispielsweise bei kompakten blitzstromtragfähigen Niederspannungsfunkenstrecken (mindestens 12,5 kA 10/350µs) genutzt werden.
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Erfindungsgemäß umfasst die Hörnerfunkenstrecke ein Gehäuse und zumindest eine erfindungsgemäße Elektrode.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Hörnerfunkenstrecke umfasst das Gehäuse zumindest eine Abdeckwand, an welche die zumindest eine Elektrode lateral positioniert ist und durch welche ein laterales Verschieben der Elektrode entgegen einer Fügerichtung des Anschlussteils und des Belastungsteils blockierbar ist. Die zumindest eine Abdeckwand kann im Inneren des Gehäuses angeordnet sein.
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Das Gehäuse kann die Elektroden lateral seitlich fixieren, nachdem deren Einzelteile gesteckt sind und die Hörnerfunkenstrecke kann beispielsweise auch eine Deionkammer und weitere bekannte Elemente einer Hörnerfunkenstrecke umfassen.
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Zusätzlich können auch Abstützungen für die Elektroden an Gehäuseteilen oder durch die direkte Führung der Elektroden in den Gehäuseteilen die Bewegung der Elektroden um die Drehachse begrenzen. Hierdurch kann die Höhe der Kraftwirkung und auch die Richtung der Kraftwirkung auf die Verbindungstellen beeinflusst werden.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer Hörnerfunkenstrecke mit Elektroden gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 2a - c
- eine schematische Darstellung einer Detailansicht einer Elektrode und deren Komponenten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 2d
- eine schematische Darstellung einer zusammengesteckten Elektrode aus den Figuren 2a-2c;
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung eines Belastungsteils für die Elektrode gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 4a-d
- eine schematische Darstellung von Verbindungen zwischen Anschlussteil und Belastungsteil mit zwei Anschlussstellen für eine Elektrode gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ohne (a, b) und mit (c, d) zusätzlichem Verbindungselement und
- Fig. 5
- eine perspektivische dreidimensionale Ansicht der Elektrode gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In Fig. 1 wird eine schematische Darstellung einer Hörnerfunkenstrecke mit Elektroden gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt.
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Die Hörnerfunkenstrecke 200 umfasst zwei Elektroden 100, dabei eine Hakenelektrode und eine Langhornelektrode, welche beide unsymmetrisch aufgebaut sein können. Eine Fixierung beider Elektroden in einem Gehäuse kann vorliegen, ist jedoch in der Fig. 1 nicht gezeigt. Dabei können insbesondere die beiden Elektroden 100 (oder nur eine) an deren lateralen Seiten mit Begrenzungen abgedeckt sein, und somit eine Verschiebung entlang der Steckrichtung (in die Bildebene hinein, x-Achse) geblockt sein. Die Fig. 1 zeigt dazu eine Draufsicht auf beide Elektroden 100 entlang einer solchen lateralen Richtung. Beide Elektroden 100 weisen somit noch eine Tiefe (Breite) in der x-Achse auf, die in die Bildebene hineinzeigt. Ausgehend vom Anschlusskontakt an deren linken Enden verlaufen beide Elektroden 100 aufeinander zu, bis beide im Verbindungsbereich VB, in welchem der Zündbereich für die Lichtbögen liegen kann, nah aneinander und nahezu parallel zueinander verlaufen können. Der Verbindungsbereich VB umfasst mit dem Belastungsteil 2 daher im Wesentlichen auch den Bereich der Elektroden mit dem signifikanten Materialabbrand infolge der Einwirkung der Blitzstoßströme. Der Anschlussteil 1 jeder Elektrode 100 kann somit in diesen Verbindungsbereich VB hinein verlaufen und dort kann sich dann das Belastungsteil 2 anschließen, und danach kann bei jeder Elektrode 100 das Laufteil 3 an dem Belastungsteil anschließen und die Elektroden 100 wieder divergent zueinander verlaufen. Zum Ende der Laufteile 3 hin können diese eine Deionkammer DK umgeben.
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Die Fig. 2a - c zeigen jeweils eine schematische Darstellung einer Detailansicht einer Elektrode und deren Komponenten gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die Fig. 2a zeigt das Anschlussteil 1, als gebogenes Teil, welches an einem Ende die erste Anschlussstelle 1a umfasst. Diese erste Anschlussstelle 1a kann ein Formteil aufweisen, etwa als eine Nase, welche über eine gerade erste Kontaktfläche K1 in Richtung (y-Achse) des Belastungsteils (nicht gezeigt) abstehen kann. Eine Rückseite der Nase, welche im Uhrzeigersinn (bei planarer Draufsicht aus lateraler Richtung) der ersten Kontaktfläche K1 abgewandt sein kann, kann dann eine zweite Kontaktfläche K2 bilden. Die gezeigte Querschnittsform der ersten Anschlussstelle 1a (mit der Nase und den Kontaktflächen), kann dann entlang der gesamten Breite des Anschlussteils 1 (entlang der Richtung zur Bildebene hin, x-Achse) konstant in deren Querschnittsgeometrie sein.
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Die Nase kann eine kreisförmige Auswuchtung am Ende der Anschlussstelle 1a sein. Zwischen dieser und dem Rest des Anschlussteils/Belastungsteils (das jeweilige Teil kann einstückig sein) können gerade und gebogene Kontaktflächen vorhanden sein. Die Nase kann rund mit einem Durchmesser von beispielsweise kleiner als 1 mm sein.
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Die Fig. 2b zeigt in ähnlicher Ansicht ein Belastungsteil 2, welches auch entlang der lateralen Richtung eine konstante Querschnittsgeometrie aufweisen kann. Das Belastungsteil 2 kann in dessen Breite (x-Achse) und/oder Höhe (z-Achse) gleich dem Anschlussteil sein, oder davon abweichen. Das Belastungsteil 2 kann eine zweite Anschlussstelle 2a und eine dritte Anschlussstelle 2b aufweisen, vorteilhaft jeweils an unterschiedlichen Enden des Belastungsteils 2 in Längsrichtung LR (y-Achse) gesehen. Die Pfeilrichtung zeigt hierbei in Richtung der Laufrichtung des Lichtbogens. Auf einer Oberfläche des Belastungsteils 2 kann ein Zündbereich 10 für den Lichtbogen ausgeprägt sein, wobei dann die erste Verbindung mit dem Anschlussteil, insbesondere die Verbindung zwischen erster und zweiter Anschlussstelle 1a und 2a auf der gleichen Seite, wie der Zündbereich 10 des Lichtbogens liegen kann. Es wird in dieser Darstellung deutlich, dass sowohl die Anschlussstelle 2a und 2b bei der Lichtbogenbelastung zwischen den beiden Elektroden am Belastungsteil 2 bei einer starken Einwirkung von Lichtbögen ungünstig sind, da die Gefahr besteht, dass der Lichtbogen auch auf die weniger abbrandfesten Materialen des Anschlussteiles 1 bzw. des Laufteiles 3 einwirken kann. Die Art der beispielhaft dargestellten Verbindungen ist zwar geeignet, führt aber nicht zum Optimum eines reduzierten Materialeinsatzes des Belastungsteiles 2, da nur ein Teil der Gesamtlänge des Teiles dem Abbrand durch den Blitzstoßstrom ausgesetzt werden sollte.
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Es wird jedoch auch deutlich, dass durch simples Spiegeln der Verbindungskonturen zwischen dem Anschlussteil und dem Belastungsteil sich ein deutlich besserer Schutz der Verbindungstelle ergibt. Die Wirkung des Spiegelns ist zusätzlich in Figur 2 b in einer Zoom-Darstellung veranschaulicht.
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Das Spiegeln kann einer Umkehr der Orientierung/Anordnung der geometrischen Formen der Verbindungskonturen entsprechen, beispielsweise in einer Richtung oben-unten (z-Richtung) des Belastungsteils.
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Der Zündbereich 10 des Lichtbogens wäre dann auf der anderen Oberseite des Belastungsteils 2 ausgeprägt, wobei dann die erste Verbindung mit dem Anschlussteil, insbesondere die Verbindung zwischen erster und zweiter Anschlussstelle 1a und 2a auf einer dem Zündbereich 10 gegenüberliegenden Unterseite ausgeprägt sein kann. Die zweite Anschlussstelle 2a und die dritte Anschlussstelle 2b sind als Ausnehmungen im Belastungsteil 2 ausgeprägt, was jedoch auch anders sein kann. Diese Ausnehmungen können in seitlicher, lateraler Richtung (x-Achse) die Formteile der zugehörigen Anschlussstelle des Anschlussteils oder des Laufteils aufnehmen, derart dass das Formteil von der lateralen Seite entlang der Ausnehmung in diese eingeschoben werden kann. Deshalb kann die Ausnehmung auch entlang der lateralen Richtung (x-Achse) eine konstante Querschnittsgeometrie aufweisen. Die Innenseiten der Ausnehmung können dann die entsprechenden Kontaktflächen für eine Abstützung der Verdrehung um eine Drehachse in der lateralen Richtung (und durch die Ausnehmung und durch die Nase) aufweisen. So kann die Ausnehmung der zweiten Anschlussstelle 2a nach oben hin die dritte Kontaktfläche K3 und nach unten hin (der dritten Kontaktfläche K3 gegenüberliegend) die vierte Kontaktfläche K4 aufweisen. Wenn die Nase aus der Fig. 2a in diese Ausnehmung eingesteckt ist, dann können die erste und die dritte Kontaktfläche aneinander anliegen und die zweite und die vierte Kontaktfläche aneinander anliegen und sich gegenseitig durch Verdrehung stützen, derart dass wenn zwei dieser anliegenden Kontaktflächen durch Drehung separiert werden, dann die anderen beiden aneinander anliegenden Kontaktfläche zueinander zugedreht und verpresst werden und umgekehrt. Auf diese Weise können Verdrehungen in beide Richtungen (Uhrzeigersinn und gegen Uhrzeigersinn) um die Drehachse senkrecht zur Längsrichtung (y-Achse) außerhalb von zulässigen Toleranzen geblockt werden und die Verbindung stabil bleiben, beispielsweise Kräften durch Lichtbögen oder anderen Belastungen widerstehen. Beide oder eine der gezeigten Ausnehmungen können zu einer vom Lichtbogenbereich abgewandte Oberfläche des Belastungsteiles hin offen sein.
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In der Fig. 2c wird ein Laufteil 3 gezeigt, welches beispielsweise als Blech in gebogener Weise ausgeführt sein kann und an einem Ende eine vierte Anschlussstelle 3a aufweisen kann, welche in die Ausnehmung der dritten Anschlussstelle des Belastungsteils aus der Fig. 2b eingesteckt werden kann, insbesondere auch aus der lateralen Richtung (x-Achse). Dazu kann auch diese vierte Anschlussstelle 3a eine Nase (Form mit Hinterschnitt) aufweisen, die in Querschnitt und lateraler Richtung eine konstante Geometrie aufweisen kann. Alternativ sind auch andere zueinander passende Formteile der zugehörigen Anschlussstellen möglich, welche dann sich umgreifend und mit paaren von Kontaktflächen drehverblockt ausgeprägt sein können.
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Es kann die dritte Anschlussstelle 2b (wie in Fig. 2b gezeigt) zumindest eine fünfte Kontaktfläche K5 und eine sechste Kontaktfläche K6 umfasst und die vierte Anschlussstelle 3a (wie in Fig. 2c gezeigt) kann eine siebte Kontaktfläche K7 und eine achte Kontaktfläche K8 umfassen, wobei bei verbundener dritter und vierter Anschlussstelle (2b, 3a) die fünfte Kontaktfläche K5 mit der siebten Kontaktfläche K7 in Berührung steht und die sechste Kontaktfläche K6 mit der achten Kontaktfläche K8 in Berührung steht und dann innerhalb eines Bereichs der dritten Anschlussstelle 2b und/oder innerhalb eines Bereichs der vierten Anschlussstelle 3a eine Drehachse P' (wie in Fig. 3 gezeigt) vorhanden sein kann, welche senkrecht zu einer Längsrichtung des Belastungsteils 2 verläuft und die fünfte Kontaktfläche K5 mit der siebten Kontaktfläche K7 eine Drehung des Laufteils 3 gegen das Belastungsteil (2) in einer dritten Drehrichtung um die Drehachse P' gegeneinander abstützen und die sechste Kontaktfläche K6 mit der achten Kontaktfläche K8 eine Drehung des Laufteils 3 gegen das Belastungsteil 2 in einer vierten Drehrichtung um die Drehachse P' gegeneinander abstützen, wobei die dritte Drehrichtung der vierten Drehrichtung entgegenläuft.
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Die Fig. 2d zeigt eine schematische Darstellung einer zusammengesteckten Elektrode aus den Figuren 2a-2c.
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Nach der Fig. 2d ist zu sehen, wie das Laufteil 3 in das Belastungsteil 2 und das Anschlussteil 1 in das andere Ende des Belastungsteils 2 eingesteckt ist, insbesondere mit den entsprechenden Anschlussstellen 1a in 2a und 3a in 2b. Das Belastungsteil 2 befindet sich dann vollständig im Verbindungsbereich VB (siehe auch Fig. 1).
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Das Belastungsteil 2 umfasst auf einer Seite den Zündbereich 10 in welchen bei einer Überspannung der Lichtbogen gezündet wird. Bei einem Impulsstromlichtbogen breitet sich der Lichtbogen auf der Oberfläche des Teiles 2 entsprechend der Stromhöhe und Stromdauer der Impulsentladung aus. Die Entladung bedingt hierdurch einen Abbrand am Teil 2. Bei dem maximalen Blitzstoßstrom für den die Funkenstrecke ausgelegt wird, sollte die Ausdehnung des Lichtbogens nicht die Längsausdehnung des Teiles 2 bzw. den Verschleißbereiches 11 überschreiten.
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Sowohl der Impulslichtbogen, als auch der sich anschließende Folgestromlichtbogen besitzen ihren Fußpunkt auf der Oberfläche des Belastungsteiles 2, auf welcher sich der Zündbereiches 10 befindet. Der Lichtbogen fußt also auf der Oberfläche (Breite) des Teiles 2, welche sich senkrecht zur Darstellungsebene in die Tiefe (x-Achse) erstreckt und bewegt sich entlang der Oberfläche von Teil 2 überwiegend in Richtung der y-Achse bis zur Verbindung zum Teil 3. Die Oberfläche des Teiles 2, auf welcher sich der Lichtbogen ausbreitet und bewegt ist in der Ansicht mit Bezug zur z-Achse also die Unterseite von Teil 2. Die Übergangsbereiche von Anschlussteil 1, Belastungsteil 2 und Laufteil 3 werden bevorzugt auf der Unterseite bzw. der Oberfläche, auf welcher der Lichtbogen läuft, stetig und nahezu glatt ausgeführt.
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Vorteilhaft zur Minimierung des Belastungsteiles 2 kann es hierbei sein, wenn entgegen der Darstellung in der Figur 2d die Konturen der Anschlussteile 1 und 2 entlang der y-Achse gespiegelt werden (siehe Figur 2b). Ebenso vorteilhaft ist es, wenn die Verbindung zwischen Belastungsteil 2 und dem Laufteil 3, falls dies benötigt wird, entlang der y-Achse gespiegelt wird. Hierdurch kann die benötigte Länge des kostenintensiven Belastungsteiles 2 erheblich reduziert werden. Die notwendige Umgestaltung des einfachen und preiswerten Biegeteiles 3 für eine nahtlose Gestaltung des Übergangsbereiches zwischen Teil 2 und 3 ist selbstverständlich und selbsterklärend und erfordert keiner weiteren Darstellung.
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In der Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Belastungsteils für die Elektrode gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt.
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In der Fig. 3 wird das Belastungsteil 2 in vergrößerter Darstellung gezeigt, insbesondere ähnlich der Figuren 1 bis 2d entlang der Längsrichtung, wobei die Breite in die Bildebene hinein zeigt und in diesen Darstellungen nicht zu sehen ist. Es sind hierbei die zweite Anschlussstelle 2a mit einer Ausnehmung A1 und am gegenüberliegenden Endbereich die dritte Anschlussstelle 2b mit Ausnehmung A2 gezeigt. Hierbei ist gezeigt, dass die zweite Ausnehmung A2 der dritten Anschlussstelle 2b im Endbereich nah am Ende des Belastungsteils 2 vorliegen kann, aber nicht unbedingt an dessen äußersten Ende vorliegen muss. Beide Ausnehmungen A1 und A2 können vom Zündbereich (oben) weg und schräg nach unten und zum nächsten Teil der Elektrode hin geöffnet sein. Durch jede der Ausnehmungen kann jeweils eine der Drehachsen P und P' verlaufen, welche senkrecht zur Längsrichtung stehen kann und um welche herum die Formteile/Ausnehmungen der angrenzenden verbundenen Teile der Elektrode drehbar sein kann, durch die anliegenden Kontaktflächenpaare der Elektrodenteile aber gegen Drehung verblockt sein können. In anderen Ausführungen kann diese Drehachse auch außerhalb der Ausnehmung sein, jedoch innerhalb zweier sich umgreifender Formteile der Anschlussstellen.
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Des Weiteren sind beispielhaft die Kontaktflächen an den Anschlussstellen gezeigt, welche einander bezüglich der Ausnehmung und Ausrichtung zum dazu verbindenden Teil gegenüberliegen, wodurch dann beidseitige Verdrehungen blockierbar sind. So kann die dritte Kontaktfläche K3 an einer Wand direkt zum Anschlussteil senkrecht stehen und die vierte Kontaktfläche K4 an der Innenseite der Ausnehmung A1, welcher zur Unterseite des Belastungsteils steht. Alternativ sind auch andere Ausrichtungen möglich, welche mit den zugehörigen Kontaktflächen des Anschlussteils zum Verblocken der Drehung führen können. Die fünfte und sechste Kontaktfläche K5 und K6 können an unterschiedlichen Innenseiten der Ausnehmung A2 ausgeformt sein und ein Verdrehen des Laufteils mit dessen Kontaktflächen blocken.
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Der Darstellung Fig. 3 kann unter Berücksichtigung des Zusammenbaus von dem Anschlussteil 1 mit dem Belastungsteil 2 beispielsweise entsprechend Figur 2d leicht entnommen werden, dass bei einer Drehung eines der Teile 1 und 2 um die Drehachse P es zur Reduzierung der Kontaktkraft und oder der Kontaktfläche an K3 oder an K4 kommen kann. Reduziert sich die Kraft oder die Fläche an K3, wird sie jedoch gleichermaßen an K4 erhöht. Für die Führung des maximalen Blitzstoßstromes steht somit mindestens eine der beiden Kontaktflächen K3 oder K4 des Teiles 2 und die jeweils entsprechende Gegenfläche K1 oder K2 am Teil 1 zur Verfügung. Für die Auslegung der Flächen ist neben der Stromhöhe unter anderen die Fläche und die Materialeigenschaften zu berücksichtigen.
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Bei der Annahme von Kupfer für das Teil 1 und Wolframkupfer (80/20) für das Teil 2 ist beispielsweise bei einer Belastung mit einem Blitzstoßstrom von 25 kA eine Fläche von ca. 3,5 mm2 hinreichend. Werden die Kontaktflächenpaare K1/K3 und K2/K4 an den Teilen 1 und 2 jeweils so ausgelegt, wäre selbst beim vollständigen Trennen eines der Kontaktflächenpaare die sichere Funktion der Verbindungsstelle noch hinreichend gewährleistet.
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Nach der Fig. 4 a, b werden jeweils Alternativen in einer schematischen Darstellung ohne separateres Verbindungselement und in Fig. 4c, d mit mindestens einem separaten Verbindungselement mit zwei Anschlussstellen für eine Elektrode gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt.
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Nach den Figuren 4a und 4b sind unterschiedliche Querschnittsgeometrien der Anschlussstellen gezeigt, beispielhaft der ersten und zweiten Anschlussstelle 1a und 2a. Dabei kann die zweite Anschlussstelle 2a eine Ausnehmung aufweisen, in welche ein Vorsprung der ersten Anschlussstelle 1a eingesetzt oder eingesteckt werden kann. Der Vorsprung der Fig. 4a kann ein Schwalbenschwanz (Vorsprung) sein und als in einer Linie von oben nach unten durch das Belastungsteil 2 zwei Hinterschnitte gegen ein Herausziehen in Längsrichtung aufweisen. Anliegend senkrecht aneinander können dann oberhalb des Vorsprungs die erste und dritte Kontaktfläche K1 und K3 in Kontakt sein und unterhalb des Vorsprungs in senkrechtem Kontakt die zweite und vierte Kontaktfläche K2 und K4 miteinander in Kontakt stehen. Zudem stehen bei dieser Geometrie zusätzliche paarige Kontaktflächen am Schwalbenschwanz zur Verfügung, welche bei Drehung ebenfalls gleichwirkend sind. Diese werden aufgrund der Übersichtlichkeit jedoch nicht separat gekennzeichnet. Die Geometrien bzw. Formteile der Anschlussstellen beispielsweise von 1a und 2a können selbstverständlich bei dem Anschlussteil 1 und dem Belastungsteil 2 auch getauscht werden, also praktisch auch entlang der z-Achse gespiegelt werden.
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Nach der Fig. 4b kann der Vorsprung der ersten Anschlussstelle 1a eine ellipsenförmige Ausbeulung in das Belastungsteil 2 hinein darstellen. Die Kontaktflächen der Verbindung der Teile sind entsprechend der bisherigen Beschreibungen gekennzeichnet. Die Funktion ist ähnlich der Beschreibung zu Fig. 4a. Hierbei kann die Ausbeulung der Fläche K1 entsprechen und die Gegenkontur, welche die Ausbeulung aufnehmen kann, der Fläche K3.
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Nach den beiden Darstellungen der Fig. 4c können zwischen dem Anschlussteil 1 und dem Belastungsteil 2 noch ein erstes Verbindungselement V1 mit einem oder mehreren Hinterschnitten vorhanden sein und in Ausnehmungen der beiden Anschlussstellen 1a und 2a in Richtung der x-Achse eingesteckt sein (und formal auch von diesen umfasst sein/diesen zugehören). Die Querschnittsgeometrie in lateraler Richtung kann beispielsweise einem Knochen mit einseitig (links) oder beidseitig (rechts) ausgeformten Auswölbungen , ein Schwalbenschwanz oder eine andersartige Gestaltung (nicht dargestellt) an den Enden entsprechen, wodurch durch die Form Hinterschnitte gestaltet werden, welche ein Herausziehen aus den Ausnehmungen A1 und A2 der zugehörigen Anschlussstelle in Längsrichtung LR (y-Achse) verhindert werden kann .
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Das Verbindungselement V1 besitzt bevorzugt selbst eine hinreichende Stromtragfähigkeit. Die formschlüssige Verbindung des Verbindungselementes V1 mit den Teilen der Elektroden kann selbstverständlich auch durch einen Schrumpfungsprozess unterstützt werden. Die Hinterschnitte können an einem oder an beiden Enden des Verbindungselements V1 in z-Richtung nach oben und/oder nach unten ausgeprägt sein.
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So kann ein erstes Verbindungselement V1 realisiert sein und die erste Anschlussstelle 1a eine erste Ausnehmung A1 im Anschlussteil 1 umfassen und die zweite Anschlussstelle 2a eine zweite Ausnehmung A2 im Belastungsteil 2 umfassen, wobei das erste Verbindungselement V1 in die erste Ausnehmung A1 und in die zweite Ausnehmung A2 steckbar ist und dadurch die erste Anschlussstelle 1a mit der zweite Anschlussstelle 2a elektrisch leitbar und mechanisch verbindbar sind, wobei das erste Verbindungselement V1 an zumindest einem Ende eine Hinterschnittform H1 und H2 zur Längsrichtung umfasst und in eine zugehörig passgleiche Form der ersten Ausnehmung A1 und/oder zweiten Ausnehmung A2 steckbar ist. Da auch dies eine Verdrehung um die laterale Drehachse blocken kann, diese Drehachse wäre beispielsweise fiktiv in der Mitte des Verbindungselements, können zwei Kontaktflächen eines Paares wieder einander gepresst werden, wenn gleichzeitig andere separiert werden, beispielsweise die Kontaktflächen an den senkrechten Enden (nur K2 und K4 gezeigt). Je nach der jeweiligen Geometrie der Anschlussstellen und Endwände oder Ausnehmungen können solche Kontakflächenpaare unterschiedlich definiert sein und vorliegen. Bei den Geometrien mit zusätzlichem Verbindungselement stehen ebenfalls mehrere zusätzliche paarige Kontaktflächen zur Verfügung, welche bei Drehung ebenfalls gleichwirkend sein können, wie die beispielhaft gekennzeichneten Kontaktflächen. Diese werden aufgrund der Übersichtlichkeit jedoch auch hier nicht separat gekennzeichnet.
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Die Fig. 4d zeigt zwei weitere mögliche Beispiele der Querschnittsgeometrie eines solchen Verbindungselements V1, welches dann mit Hinterschnittswirkung in die zugehörigen Ausnehmungen eingesteckt werden kann. Dabei kann an einem Ende mehr als ein Hinterschnitt ausgeprägt sein.
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Ein ähnliches Verbindungselement kann auch zwischen dem Belastungsteil und dem Laufteil vorhanden sein oder zwischen weiteren Teilstücken der Elektrode, etwa bei mehreren Teilen des Belastungsteils und/oder des Anschlussteils, da die Elektrode eine Vielzahl von derart steckbaren Teilen umfassen kann (oder nach einer Verbindung einer der anderen Ausführungen).
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Die Fig. 5 zeigt eine perspektivische dreidimensionale Ansicht der Elektrode gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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Die Fig. 5 zeigt nochmal die gesamte gesteckte Elektrode 100 aus der Fig. 2d, allerdings in einer perspektivischen dreidimensionalen Darstellung, in welcher auch die Breite des Anschlussteils 1 und des Belastungsteils 2 (und des Laufteils 3) ersichtlich ist. Dabei ist zu erkennen, dass diese Breite größer sein kann als die Höhe (zwischen Ober- und Unterseite) der Teile, was die lateral ineinander eingeschobene Steckverbindung zwischen den Anschlussstellen 1a zu 2a und 2b zu 3a in deren Verbindungsstabilität verbessern kann.
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Zum besseren Verständnis wird in Figur 5 auf einer Seite der Elektrode noch skizzenhaft eine Abdeckwand AW in der X-Achse dargestellt, welche lateral die Elektrode begrenzt und am Gehäuse befestigt oder Bestandteil desselben sein kann. Die Bewegung der Einzelteile in der Steckrichtung (x-Achse) wird somit nach dem Fügeprozesse und dem Einsetzen in das Gehäuse selbst bei einer einfachen Steckverbindung der Teile und ohne weitere Maßnahmen bzw. Verbindungsmittel bereits hinreichend verhindert. Die Abdeckwand AW ist selbstverständlich beidseitig möglich und muss auch nicht vollflächig über die Länge des Teiles 2 erfolgen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
Bezeichnungen:
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- 1
- Anschlussteil
- 1a
- erste Anschlussstelle
- 2
- Belastungsteil
- 2a
- zweite Anschlussstelle
- 2b
- dritte Anschlussstelle
- 3
- Laufteil
- 3a
- vierte Anschlussstelle
- 10
- Zündbereich
- 11
- Verschleißbereich
- 100
- Elektrode
- 200
- Hörnerfunkenstrecke
- A1
- Ausnehmung
- A2
- Ausnehmung
- DK
- Deionkammer
- H1
- Hinterschnitt
- H2
- Hinterschnitt
- K1
- Kontaktfläche
- K2
- Kontaktfläche
- K3
- Kontaktfläche
- K4
- Kontaktfläche
- K5
- Kontaktfläche
- K6
- Kontaktfläche
- K7
- Kontaktfläche
- K8
- Kontaktfläche
- LR
- Längsrichtung
- P
- Drehachse
- P'
- Drehachse
- V1
- Verbindungselement
- VB
- Verbindungsbereich
- AW
- Abdeckwand