ITMI980189A1

ITMI980189A1 - GAS-FILLED SURGE DISCHARGER WITH TWO CUP-SHAPED ELECTRODES

Info

Publication number: ITMI980189A1
Application number: IT98MI000189A
Authority: IT
Inventors: Gerhard Lange; Juergen Boy
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1998-02-02
Publication date: 1999-08-02
Also published as: DE29702309U1; BR9807042A; KR20000070647A; WO1998034308A1; CN1241313A; TW367642B; IT1298532B1

Description

Descrizione Description

L'invenzione si colloca nel settore della componentistica elettrica e va adottata nella configurazione costruttiva di uno scaricatore di sovratensioni a riempimento di gas, che è costituito da un isolatore tubolare di ceramica e da due elettrodi, laddove gli elettrodi sono ricavati, con forma a coppa, da pezzi di lamiera tramite imbutitura. Tali scaricatori di sovratensioni, quando vengono montati in un circuito elettrico, vengono di norma messi in contatto assialmente nel momento in cui li si inseriscono in un alloggiamento molleggiato. Nel momento in cui si ha l'intenzione di saldarli in piastrine circuitali, essi devono essere provvisti di speciali fili di connessione. Nel momento in cui tali scaricatori per la protezione contro sovraccarichi vengono provvisti con un dispositivo esterno di cortocircuito, allo scopo devono anche essere previste particolari connessioni elettrodiche. The invention is located in the field of electrical components and must be adopted in the constructive configuration of a gas-filled surge arrester, which consists of a tubular ceramic insulator and two electrodes, where the electrodes are obtained, with a cup shape , from sheet metal pieces by deep drawing. Such surge arresters, when mounted in an electrical circuit, are usually axially contacted when they are inserted into a sprung housing. When it is intended to solder them in circuit boards, they must be provided with special connection wires. When such arresters for protection against overloads are provided with an external short-circuit device, special electrode connections must also be provided for this purpose.

Nel caso di un noto scaricatore di sovratensioni del genere citato, con elettrodi realizzati a forma di coppia, questi consistono in una lega di nickel/ferro/cobalto e nella zona di scarica sono realizzati a forma di calotta. Gli elettrodi a forma di calotta sono provvisti di una zona marginale anulare, con la quale essi sono frontalmente saldati nelle estremità dell'isolatore di ceramica (SU 3,588,576 A). In un altro scaricatore di sovratensioni noto gli elettrodi consistono in rame e possono essere formati tramite estrusione di un pezzo di rame. In proposito sussiste la possibilità di dotare gli elettrodi di punti di connessione che corrono assialmente, sui quali può essere saldato un filo di connessione (US 4,266,260 A). In the case of a known surge arrester of the aforementioned type, with electrodes made in the form of a pair, these consist of a nickel / iron / cobalt alloy and in the discharge zone they are made in the shape of a cap. The cap-shaped electrodes are provided with an annular marginal zone, with which they are welded to the ends of the ceramic insulator at the front (SU 3,588,576 A). In another known surge arrester, the electrodes consist of copper and can be formed by extruding a piece of copper. In this regard, it is possible to provide the electrodes with connection points which run axially, on which a connection wire (US 4,266,260 A) can be welded.

Per equipaggiare scaricatori di sovratensioni con un dispositivo di cortocircuito è inoltre noto disporre, in parallelo elettrico rispetto ai due elettrodi, un contatto molleggiato ed un controcontatto, laddove il contatto molleggiato viene tenuto a distanza relativamente al contro-contatto con un distanziatore che fonde a temperatura piuttosto alta. Tanto il contatto molleggiato come anche il contro-contatto sono al riguardo costituiti da una striscia di lamiera che, per una parte della sua lunghezza, frontalmente è unita, con omogeneità di materiale, con il rispettivo elettrodo dello scaricatore (EP 0548 587 Al). To equip surge arresters with a short-circuit device, it is also known to have, in electrical parallel with respect to the two electrodes, a spring contact and a counter contact, where the spring contact is kept at a distance relative to the counter contact with a spacer which melts at temperature quite high. Both the spring contact as well as the counter contact are in this regard constituted by a strip of sheet metal which, for a part of its length, is frontally joined, with homogeneity of material, with the respective electrode of the arrester (EP 0548 587 A1).

Prendendo le mosse da uno scaricatore di sovratensioni a riempimento di gas, avente le caratteristiche di cui alla definizione introduttiva della rivendicazione, alla base dell'invenzione sta il compito di dotare lo scaricatore di connessioni elettrodiche, le quali rendono in maniera semplice possibile il montaggio dello scaricatore in una piastrina circuitale, oppure l'equipaggiamento dello scaricatore con un dispositivo di cortocircuito esterno . Starting from a gas-filled surge arrester having the characteristics set out in the introductory definition of the claim, the aim of the invention is to provide the arrester with electrode connections, which make it possible to easily mount the arrester in a circuit board, or equipping the arrester with an external short-circuit device.

Per risolvere questo compito è previsto secondo l'invenzione che, in corrispondenza della zona marginale, anulare, di ciascun elettrodo sia ricavata per formatura, in un sol pezzo con questa, una connessione elettrodica sotto forma di filo. Queste connessioni elettrodiche sono preferibilmente realizzate in modo che esse sporgano radialmente dallo scaricatore. Le connessioni che sporgono radialmente possono in proposito essere curvate l'una verso l'altra ad una distanza assiale preassegnabile, che sarà più corta della lunghezza dell'isolatore al fine di adeguare la distanza delle connessioni a distanze normalizzate tra i fori delle piastrine circuitali. Una tale curvatura delle connessioni elettrodiche può anche essere utile quando le connessioni vengono utilizzate per equipaggiare lo scaricatore con un dispositivo di cortocircuito, il quale non dovrà superare la lunghezza assiale dello scaricatore. In order to solve this task, according to the invention, an electrode connection in the form of a wire is formed in correspondence with the annular marginal zone of each electrode. These electrode connections are preferably made so that they protrude radially from the arrester. The radially protruding connections can in this regard be bent towards each other at a pre-assignable axial distance, which will be shorter than the length of the insulator in order to adapt the distance of the connections to normalized distances between the holes of the circuit boards. Such a curvature of the electrode connections can also be useful when the connections are used to equip the arrester with a shorting device, which shall not exceed the axial length of the arrester.

Elettrodi dotati di connessioni elettrodiche conformemente all'invenzione possono essere ricavati da materiale in lamiera mediante tranciatura ed imbutitura, laddove per effetto della formatura integrale delle connessioni elettrodiche si rendono superflue quelli fasi di lavorazione che finora erano necessarie in un secondo tempo per tagliare a lunghezza un filo di connessione, saldarlo e piegarlo. La fabbricazione degli elettrodi mediante tranciatura ed imbutitura di un materiale in lamiera, specialmente anche di una lamiera di rame, rende oltre a ciò possibile realizzare gli elettrodi sotto forma di catodo cavo, al fine di poter disporre nella cavità che si viene a formare quantità piuttosto grandi di una massa attivante, quali quelle che a titolo di esempio si rendono necessarie in speciali impieghi circuitali di tali scaricatori di sovratensioni. Electrodes equipped with electrode connections according to the invention can be obtained from sheet metal material by blanking and drawing, where as a result of the integral forming of the electrode connections, those processing steps that were previously necessary at a later time to cut to length a connection wire, solder and bend it. The manufacture of the electrodes by blanking and drawing a sheet metal material, especially a copper sheet, also makes it possible to make the electrodes in the form of a hollow cathode, in order to be able to arrange in the cavity that is formed rather quantities large of an activating ground, such as those which, by way of example, are necessary in special circuit uses of such surge arresters.

L'utilizzo delle connessioni elettrodiche, ricavate per formatura in un sol pezzo, per la creazione di un dispositivo di cortocircuito esterno ha opportunamente luogo nel senso che su una prima connessione viene calzata una staffa molleggiata, a forma di arco, che può oscillare attorno a questa connessione e la cui estremità libera, con interposizione di un distanziatore isolante, poggia contro l'altra connessione sotto tensione, molleggiata. Il distanziatore può al riguardo essere costituito da un pezzo di tubo flessibile, consistente in una materia plastica che fonde a temperature piuttosto elevate, calzabile sulla seconda connessione oppure sull'estremità della staffa molleggiata. The use of the electrode connections, obtained by forming in a single piece, for the creation of an external short-circuit device suitably takes place in the sense that a sprung bracket, in the shape of an arc, is fitted on a first connection, which can oscillate around a this connection and the free end of which, with the interposition of an insulating spacer, rests against the other connection under tension, sprung. In this regard, the spacer can be constituted by a piece of flexible tube, consisting of a plastic material which melts at rather high temperatures, which can be worn on the second connection or on the end of the spring-loaded bracket.

La configurazione di un dispositivo di cortocircuito esterno può anche essere attuata nel senso che le due connessioni elettrodiche sono curvate parallelamente verso lo scaricatore, con una certa distanza radiale rispetto all'isolatore, e nel senso che su una prima connessione è calzata una staffa molleggiata, la cui estremità libera poggia radialmente contro l'altra connessione, con interposizione di un distanziatore isolante. The configuration of an external short-circuit device can also be implemented in the sense that the two electrode connections are curved parallel towards the arrester, with a certain radial distance with respect to the insulator, and in the sense that a spring-loaded bracket is fitted on a first connection, the free end of which rests radially against the other connection, with the interposition of an insulating spacer.

Secondo un ulteriore aspetto dell'invenzione, anche ciascun elettrodo può essere dotato di un'ulteriore connessione elettrodica che sporge radialmente e che è disposta sfalsata rispetto alla prima connessione, preferibilmente in ragione di 90 oppure di 180°. In questo caso lo scaricatore può essere tanto saldato in una piastrina circuitale come anche può essere equipaggiato con un dispositivo di cortocircuito. According to a further aspect of the invention, each electrode can also be provided with a further electrode connection which protrudes radially and which is offset with respect to the first connection, preferably by 90 or 180 °. In this case, the arrester can be both soldered into a circuit board as well as equipped with a short-circuit device.

Svariati esempi di realizzazione, del nuovo scaricatore di sovratensioni sono rappresentati nelle figure 1 fino a 7. In proposito Various embodiments of the new surge arrester are shown in Figures 1 to 7. In this regard

la figura 1 mostra uno scaricatore di sovratensioni con connessioni elettrodiche che sporgono radialmente, Figure 1 shows a surge arrester with radially protruding electrode connections,

la figura 2 mostra una vista frontale di questo scaricatore, con accenno a supplementari connessioni elettrodiche, figure 2 shows a front view of this arrester, with reference to additional electrode connections,

le figure 3 e 4 mostrano uno scaricatore conforme alla figura 1, il quale è equipaggiato con un dispositivo di cortocircuito, Figures 3 and 4 show a surge arrester according to Figure 1, which is equipped with a short-circuit device,

la figura 5 mostra una forma di realizzazione alternativa del dispositivo di cortocircuito e Figure 5 shows an alternative embodiment of the short-circuit device e

le figure 6 e 7 mostrano un ulteriore esempio di realizzazione per l'associazione di un dispositivo di cortocircuito. Figures 6 and 7 show a further example of embodiment for the association of a short-circuit device.

La figura 1 mostra uno scaricatore di sovratensione 1 con riempimento a gas, il quale è costituito dall'isolatore 2 e dai due elettrodi 3 e 4 realizzati a forma di coppa. Gli elettrodi sono ricavati per tranciatura da una lamiera di rame e formati mediante imbutitura, cosicché nella zona di scarica sussiste un incavo 31 rispettivamente 41 a forma di calotta. In questo incavo è introdotta una massa attivante 5. Figure 1 shows a gas-filled surge arrester 1, which consists of the insulator 2 and the two electrodes 3 and 4 made in the shape of a cup. The electrodes are obtained by blanking from a copper sheet and formed by drawing, so that in the discharge area there is a recess 31 respectively 41 in the shape of a cap. An activating mass 5 is introduced into this recess.

Gli elettrodi presentano inoltre un bordo anulare 32 rispettivamente 42, nella cui regione essi sono saldati frontalmente con l'isolatore di ceramica 2 tubolare. Ciascun elettrodo è inoltre dotato di una connessione elettrodica 33 rispettivamente 43, che in un sol pezzo è ricavata per formatura in corrispondenza del rispettivo bordo degli elettrodi e sporge radialmente. Le due connessioni elettriche 33 e 43 sono in aggiunta piegate due volte (zona 34 e 44) in modo tale che esse presentino una distanza preassegnabile tra i centri. The electrodes also have an annular edge 32 respectively 42, in the region of which they are frontally welded to the tubular ceramic insulator 2. Each electrode is also provided with an electrode connection 33 respectively 43, which in one piece is formed by forming at the respective edge of the electrodes and protrudes radially. The two electrical connections 33 and 43 are additionally folded twice (zone 34 and 44) so that they have a pre-assignable distance between the centers.

Dalla figura 2 si evince che le connessioni elettrodiche 33 e 43 sono realizzate sotto forma di filo. Ciascun elettrodo può per il resto essere dotato di un'ulteriore connessione elettrodica 33a rispettivamente 3b che è disposta sfalsata, preferibilmente in ragione di 90 rispettivamente 180°, rispetto alla connessione 33 rispettivamente 43. From Figure 2 it can be seen that the electrode connections 33 and 43 are made in the form of wire. For the rest, each electrode can be provided with a further electrode connection 33a respectively 3b which is arranged offset, preferably by 90 respectively 180 °, with respect to connection 33 respectively 43.

Secondo le figure 3 e 4, lo scaricatore di sovratensioni di cui alla figura 1 è dotato di un dispositivo di cortocircuito 6 esterno, il quale è realizzato con l'ausilio delle connessioni elettrodiche 33 e 43. Allo scopo, sulla connessione elettrodica 33 è calzata una staffa molleggiata a forma di arco, costituita da una striscia di lamiera della larghezza di circa 2 fino a 3 mm e recante l'occhiello 62. Questa staffa molleggiata viene piegata in modo da impegnarsi nella connessione elettrodica 43, laddove la staffa molleggiata viene messa in tensione. L'estremità libera 63 della staffa molleggiata poggia pertanto contro l'altra connessione elettrodica 43 con interposizione di un distanziatore isolante 64. In qualità di distanziatore 64 serve un pezzo di tubo flessibile consistente in una materia plastica resistente al calore. According to Figures 3 and 4, the surge arrester of Figure 1 is equipped with an external short-circuit device 6, which is made with the aid of the electrode connections 33 and 43. For this purpose, the electrode connection 33 is fitted an arc-shaped spring bracket, consisting of a strip of sheet metal with a width of about 2 to 3 mm and bearing the eyelet 62. This spring bracket is bent so as to engage in the electrode connection 43, where the spring bracket is placed in tension. The free end 63 of the spring-loaded bracket therefore rests against the other electrode connection 43 with the interposition of an insulating spacer 64. As a spacer 64 a piece of flexible tube consisting of a heat-resistant plastic material is needed.

Nel caso del dispositivo di cortocircuito di cui alla figura 5 il distanziatore isolante 65 è calzato sull'estremità libera 63 della staffa molleggiata 61. In the case of the short-circuit device of Figure 5, the insulating spacer 65 is fitted on the free end 63 of the spring-loaded bracket 61.

Secondo le figure 6 e 7, un dispositivo di cortocircuito può essere anche realizzato in modo che le connessioni elettrodiche 35 e 45 vengano ripiegate parallelamente all'asse longitudinale dello scaricatore, con una certa distanza rispetto all'isolatore di ceramica 2, e che sulla connessione elettrodica 35 viene calzata una staffa molleggiata 66, la cui estremità libera poggia radialmente contro l'altra connessione elettrodica 35, con interposizione di un distanziatore isolante 67. Il distanziatore 67 può in proposito essere costituito da un foglio, da un pezzo di tubo flessibile oppure anche da un corpo profilato avente profilo a U. According to Figures 6 and 7, a short-circuit device can also be made so that the electrode connections 35 and 45 are folded parallel to the longitudinal axis of the arrester, with a certain distance with respect to the ceramic insulator 2, and that on the connection electrode 35 a sprung bracket 66 is fitted, the free end of which rests radially against the other electrode connection 35, with the interposition of an insulating spacer 67. The spacer 67 may in this regard consist of a sheet, a piece of flexible tube or also by a profiled body having a U profile.

Claims

Claims 1.- Gas-filled surge arrester (1), comprising a tubular ceramic insulator (2) and two cup-shaped electrodes (3, 4), obtained by drawing from pieces of sheet metal, where the electrodes are made, in the discharge zone, in the shape of a cap and, by means of a marginal zone (32, 42), annular, they are frontally welded to the ceramic insulator (2), characterized in that in correspondence with the marginal zone (32, 42), annular, of each electrode (3, 4), forming a single piece with it, an electrode connection (33, 43) in the form of a wire is formed by forming. 2.- Surge arrester according to Claim 1, characterized in that the two electrode connections (33, 43) protrude radially. 3.- Surge arrester according to Claim 2, characterized in that the radially protruding electrode connections (33, 43) are curved relative to each other (34, 44) at a pre-assignable axial distance (a), which it is smaller than the length of the insulator (2). 4.- Surge arrester according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electrode connections (33, 43) are integrated in an external short-circuit device (6), which consists of a spring-loaded bracket (61) arc-shaped, which can oscillate around a first connection (33) and whose free end (63) rests axially against the other electrode connection (43), under elastic tension, with the interposition of an insulating spacer (64). 5.- Surge arrester according to Claim 4, characterized in that the spacer is constituted by a piece of flexible tube (64) fitted on the second electrode connection or on the end of the spring-loaded bracket. 6.- Surge arrester according to claim 1, characterized by the fact that the two electrode connections (35, 45) are folded parallel to the arrester (1) with a certain radial distance with respect to the insulator (2), and by the fact that on a first connection (35) is fitted with a spring-loaded bracket (66), the free end of which rests radially against the other electrode connection (45), with the interposition of an insulating spacer (67). 7.- Surge arrester according to one of Claims 1 to 6, characterized in that each electrode (3) is provided with a further electrode connection (33a, 33b) which protrudes radially and which, likewise forming a single piece with the The electrode (3) is formed on this by forming and is arranged offset in the circumferential direction with respect to the first connection (33).