Überspannungsableiter. Die vorliegende Erfindung betrifft einen Z\berspannungsableiter.
Schutzvorrichtungen dieser Art bestehen zur Hauptsache aus voneinander distanzier ten, in eine Kammer hineinragenden Elektro den. Diese Kammer ist gewöhnlich ein zylin drisches Rohr, das mit einem Material gefüt tert ist oder solches enthält, z. B. Hartfiber, (las beim Erhitzen durch einen elektrischen Lielitbogen fähig ist, Gas zu entwickeln. Die eine der Elektroden steht dabei mit der Aussenluft in Verbindung, um dem erzeugten (Ias Abzug zu ermöglichen.
Beim Auftreten einer Spannungswelle bildet sich zwischen den Elektroden ein Lichtbogen, Lind es entwickelt sieh eine grosse Menge von nichtionisiertem Gas, das sieh stürmisch mit den Lichtbogen gasen mischt, wodurch der Bogen von dem durch die Lüftungsöffnung entweichenden (xasstrom ausgelöscht und sein Weg entioni- siert. wird. Auf diese Weise wird der bei einer Entladung auftretende Starkstrom unterbro- elieii, und zwar gewöhnlich während der ersten Halbperiode.
Zwecks Erhaltens guter Unterbrechungs. Charakteristika, insbesondere bei niedrigen Stromstärken, muss der Lichtbogenweg relativ verengt werden. Es ist üblich, Expulsions- ableiter mit Mitteln zum Verengen des Licht bogenweges zu versehen, so dass der Licht bogen in einem relativ engen Raum auftritt. Beim Auftreten hoher Starkströme jedoch erzeugt die grosse, im verengten Raum in einer sehr kurzen Zeitspanne entwickelte Gasmenge ausserordentlich hohe Gasdrücke, die beträcht liche Schlagbeanspruchungen oder Explosions kräfte am Rohr hervorrufen.
Um diesen Explosionskräften standzuhalten, muss das Rohr eine sehr hohe mechanische Festigkeit aufweisen. In diesem Zusammenhang erwies sieh oft die Serienschaltung eines Widerstand- gerät.es mit dem Ableiter als notwendig, um den Starkstrom abzuschwächen.
Der erfindungsgemässe Ableiter weist gute Unterbreehungs-Charakteristika sowohl für grosse wie kleinere Starkströme und Mittel auf, um das Auftreten von zu grossen Gas drücken zu verhindern.
Zu diesem Zweck ist. der erfindungsgemässe Ableiter dadurch ausgezeichnet, dass er zwecks Verengens des Lichtbogenweges einen losen Stapel von flachen kreisförmigen Organen zwischen den Elektroden aufweist, wobei diese Organe zwecks Ermöglichens des Durehflusses von Gas während einer Entladung axialbeweg- lich sind, .und einige dieser Organe vorzugs weise einen zentralen Raum besitzen, in den Cras einfliessen kann zwecks Entlastens des Gasdruckes, ohne dabei die Verengung des Liehtbogenweges wesentlich zu beeinflussen.
Vorzugsweise ist. auch zusätzlicher Gasspei- cherraum in der nichtventilierten Elektrode zwecks Niedrighaltens des Gasdruckes vorge sehen. Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfin dung sind in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt:
Fig.1 einen Vertikalschnitt durch ein erstes Beispiel, Fig. 2 und 3 Ansichten von Organen dieses ersten Beispiels, Fig. 4 einen teilweisen Vertikalschnitt durch ein zweites Beispiel, Fig. 5 eine Ansicht eines im letzteren ver wendeten Unterlagscheibenorganes, Fig. 6 eine Ansicht eines andern Unterlag- scheibenorganes, das im zweiten Beispiel ver wendet.
werden kann, Fig. 7 einen teilweisen Vertikalschnitt durch ein drittes Beispiel und Fig. 8 und 9 Ansichten von Organen dieses dritten Beispiels.
Der Ableiter nach Fig. 1 weist ein zylin drisches Rohr 1 aus Hartfiber oder einem andern geeigneten Isoliermaterial auf, das imstande ist, in Gegenwart eines elektrischen Lichtbogens Gas zu erzeugen, und eine genü gende mechanische Festigkeit besitzt. Dieses Rohr 1 ist als ein einziger Rohrabschnitt dar gestellt, aber es kann irgendein zweckdien liches Rohrgebilde mit einem zylindrischen Innenfetter aus isolierendem, gaserzeugendem Material verwendet- werden. Das Rohr 1 ist beiderends zwecks Ausnahme von einander gegenüberliegenden und voneinander ab stehenden Elektroden mit Innengewinde ver sehen.
Ein oberes Elektrodenglied 2 ist in das obere Ende des Rohres 1 eingeschraubt. Bei diesem ersten Beispiel besteht das Glied 2 aus einem rohrförmigen Metallglied, das in einem flachen Elektrodenteil oder Kopf 3 von klei nerem Durchmesser endigt. Dieses Elektro- c.lenglied 2 weist eine Anzahl von um die Elek trode 3 angeordneten öffniuigen :1 auf, um zwischen dem Rohr 1 und dem Innern des hohlen Elektrodengliedes 2 eine Durchström- v erbindLmg herzustellen.
Eine Kappe 5 ist auf das Kopfende des obern Elektrodengliedes 2 aufgeschraubt, um den Kopf des Aggregates mit einer im wesentlichen gasdichten Verbin dung abzuschliessen. In diese Kappe 5 ist zwecks Herstellens einer elektrischen Verbin- dung mit der obern Elektrode ein Klemmbol zen 6 eingeschraubt.
Das untere Elektrodenglied 7 ist ein hohles, rohrförmiges Metallstück, das in das Fussende des Rohres 1 eingeschraubt ist und einen Elek- trodenteil oder Kopf 8 - ähnlich dem Elek- trodenteil 3 der obern Elektrode - aufweist. Um den Kopf 8 sind zum Entweichen von Gas aus dem Innern des Rohres 1 durch das hohle untere Elektrodenglied 7 eine Anzahl von Entlüftungsöffnungen 9 vorgesehen.
Die Elek- trodenteile 3, 8 des obern bzw. untern Elek- trodengliedes 2 und 7 stehen im Rohr 1 um eine Distanz voneinander ab, die der gewünsch ten Durchschlagsspannung des Rohres ent spricht, wobei die Lichtbogenstrecke zwischen den Elektroden beträchtlich kleiner ist als der Funkenweg auf der Aussenseite des Rohres, so dass Entladungen zwischen den Elektroden immer innerhalb des Rohres stattfinden.
Ein loser Stapel von flachen, kreisförmi gen Elementen ist im Rohr 1 im Raume zwi schen den beiden Elektroden angeordnet. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel nach Fig.1 besteht dieser Stapel aus einer Anzahl von miteinander abwechselnden Ringen 10 und Scheiben 11. Die Ringe 10 sind aus Hartfiber oder einem andern passenden, isolierenden, gaserzeugenden Material hergestellt. Diese Ringe 10 können aus Platten ausgestanzt wer den, sind aber vorzugsweise von Fiberröhren abgeschnitten, da dies zufolge der umfang weisen Konstruktur eine grössere Festigkeit und Zähigkeit ergibt.
Jeder Ring 10 weist eine relativ grosse zentrale Öffnung und einen Schlitz 12 auf, so dass der Ring durch Schlie ssen dieses Schlitzes radial zusammendrück- bar ist. Der Schlitz 12 ist vorzugsweise unter einem Winkel zur Ringaxe, wie in Fig. 2 ge zeigt, angeordnet, um durch Aufeinanderglei- ten der Schlitzwände den Grad der Zusam- mendrückbarkeit des Ringes zu vergrössern. Die Scheiben 11 sind Vollscheiben aus Hart fiber oder einem andern gaserzeugenden Mate rial und weisen auf wenigstens einer Ober fläche eine Anzahl radialer Nuten 13 auf.
Beim bevorzugten Beispiel nach Fig.1 und 3 besitzt jede Scheibe 11 vier Nuten 13 auf jeder Oberfläche, wobei die Nuten auf der einen Oberfläche gegenüber denjenigen auf der an dern Oberfläche versetzt sind, um ein zu gro sses Schwächen der Scheibe zu vermeiden. Diese Nuten 13 weisen gegen das Scheiben zentrum eine abnehmende Tiefe aus. Die obere und untere Scheibe 11 des Stapels können, wie in Fig. 1 gezeigt, mir auf der einen Seite mit. Nuten versehen sein.
Die Ringe 10 besitzen einen solchen Durch messer, dass sie mit geringem Spiel in das Rohr 1 passen zwecks Beschränkens des Licht- bogenweges. Die Scheiben 11 weisen einen etwas kleineren Durchmesser auf als die Ringe 10, zwecks Verstärkens der Turbulenz des im Betriebe entwickelten Gases. Die Ringe 10 und Scheiben 17. wechseln miteinander ab und sind in einem Stapel angeordnet, dessen Höhe kleiner ist als der Abstand der beiden Elek troden 3 und 8, so dass unter normalen Bedin gungen zwischen dem obern Ende des Stapels und der Elektrode, wie in Fig. 1 gezeigt, ein Zwischenraum vorhanden ist.
Die Ringe und Scheiben sind lose aufeinandergesetzt, so dass sie sich frei voneinander trennen und sich axial im Rohr 1 bewegen können. Die Ringe 10 sind so angeordnet, dass ihre Schlitze nicht miteinander ausgefluehtet sind, um so die Bil dung eines durchgehenden Entladungsweges zu vermeiden. Die Schrägschlitze 12 bewirken jedoch eine Verlängerung des Lichtbogen weges, wenn eine Entladung eine oder meh rere dieser Schlitze durchschlägt. Dieser Effekt ist besonders in dem Falle von Bedeu- tung, wenn die Schlitze 12 miteinander ausgefluelitet sind.
Der eigentliche Ableiter, einschliesslich des Rohres 1 und den zugehörigen Elektroden, ist vorzugsweise in ein Porzellangehäuse 14 ein geschlossen, das auf einer zwischen einem Ab satz der untern Elektrode 7 und dem Fuss des Rohres 1 eingeklemmten perforierten Unter lagsscheibe 15 ruhen kann. Ein Dichtungsring 16 ist zweckmässigerweise zwischen dem Ge häuse 14 und der Unterlagsscheibe angeord net. Eine metallische Kappe 17 schliesst den Kopf des Porzellangehäuses 1:1 ab, wobei zwi- zwischen dieser Kappe und dem Gehäuse 14 ein Diehtungsring 18 vorgesehen und die Kappe 17 durch ein geflanschtes Glied 19 auf ; dem Klemmbolzen 6 festgehalten ist.
Ein Dichtungsring 20 ist zwischen den Flansch 19 und die Kappe 17 eingelegt. Wenn der Klemm bolzen 6 fest angezogen wird, so wird das Ganze zusammengehalten. Zwecks Befestigens ; eines Leitungsdrahtes am Klemmbolzen 6 kann. am letzteren eine Mutter 21 mit Unterlag scheibe oder eine andere Klemmvorrichtung vorgesehen sein. Die Fusselektrode 7 ist in eine Stützplatte 22 eingesehraubt und wird durch , eine Sperrscheibe 23 festgehalten. Falls erfor derlich oder gewünscht, kann eine Abweis platte 24 an der Stützplatte 22 befestigt sein, um den von der Fusselektrode 7 abgegebenen Gasstrahl von anliegenden leitenden Teilen , wegzuleiten.
Beim. Installieren wird der Klemmbolzen 6 über eine äussere seriengeschaltete Funken strecke 26 an eine Klemme eines Transforma tors oder andern geschützten Apparates oder an eine Leitung 25 angeschlossen. Die Fuss elektrode 7 ist über die Stützplatte 22, wie bei 27 angegeben, geerdet. Unter normalen Ver hältnissen isoliert der Spalt 26 den Ableiter von der Leitungsspannung, so da.ss das Fiber rohr 1 nicht dauernd unter dieser Spannung steht. Beim Auftreten eines die Durchschlags spannung des Ableiters übersteigenden Über spannungsstosses wird der äussere Spalt 26 und der innere Spalt zwischen den Elektroden 3 und 8 durchgeschlagen, um den Spannungs stoss zu erden.
Es bildet sich also zwischen den beiden Elektroden 3 und 8, im beschränkten Weg zwischen den Ringen 10 und der Wand des Rohres 1, ein Lichtbogen, wobei die Sehei ben 11 ein Entladen durch die zentralen Öff nungen der Ringe 10 verhindern. Sobald sieh zwischen den Elektroden 3 und 8 der Licht bogen gebildet hat, wird vom Fiberrohr 1, den Fiberringen 10 und den Fiberscheiben 11 eine grosse Menge von relativ nichtionisiertem Gas entwickelt.
Dieses Gas mischt sich stürmisch mit den Lichtbogengasen und wird durch die Entlüftungsöffnungen 9 und die rohrförmige Fusselektrode 7 ausgestossen, wodurch der Lichtbogen ausgelöscht und der Lichtbogen- weg entionisiert wird, so dass der Kraftstrom unterbrochen wird.
Wenn die Strommenge verhältnismässig gross ist, so werden im beschränkten Bogen raum sehr grosse Gasmengen in einer sehr kur zen Zeit entwickelt, so dass das Gas genügend schnell durch die Entlüftungsöffnungen 7 ab gegeben werden muss, tun das Erzeugen sehr hoher Drucke zu vermeiden. Das Gas im Licht bogenweg strömt jedoch durch die Nuten 13 in den Scheiben 11 in die zentrale Öffnung der Ringe 10, die dem Gas zusätzlichen Raum bieten und damit den Druck vermindern.
Das auf diesem Weg zwischen den Scheiben und Ringen strömende Gas hat das Bestreben, diese Glieder voneinander axial zu trennen, wodurch die oberste Scheibe 11 gegen die Kopfelektrode 3 bewegt wird und die untern Scheiben im Stapel voneinander getrennt wer den, so dass für das Gas. zusätzlicher Raum geschaffen und der Gasdruck noch weiter ver ringert. wird. Das Gas am obern Ende des Lichtbogenweges fliesst auch durch die Öff- immgen 4 ins Innere der hohlen Kopfelektrode 2, wodurch weiterer Raum für das Gas ge schaffen und dessen Druck noch weiter ver kleinert wird.
Wenn der Gasdruck im Licht- bogenweg genügend hoch ist, werden die Ringe 10 zufolge Schliessens der Schlitze 12 radial zusammengedrückt, wodurch der Licht bogenweg vergrössert und der Gasdruck ver kleinert wird. Wenn der Druck ausserordent lich hoch ist, können die Seitenwände der Schlitze 12 aufeinander gleiten, um die Ringe <B>10</B> noch weiter zusammenzudrücken.
Wenn die Ringe 10 auf diese Weise zusammenge drückt werden, so wird die Fläche des Licht: Bogenweges natürlich vergrössert, aber da ein merkliches Zusammendrücken der Ringe 10 nur unter sehr hohen Gasdrücken, d. h. nur bei sehr hohen Stromstärken eintritt, so wird das Unterbrechungsvermögen des Ableiters ernstlich beeinflusst. Wenn die Ringe 10 zu sammengedrückt sind, so haben sie zufolge ihrer Elastizität das Bestreben, wieder ihre ursprüngliche Grösse einzunehmen. Es ist da bei also fortwährend eine Kraft wirksam, um die Profilfläche des Lichtbogenweges zu redu- zieren, und dieser Umstand verbessert das Un terbrechungsvermögen des Ableiters noch wei ter.
Diese Wirktrog zeigt noch einen weiteren Vorteil, indem die Ringe 10 ,zusammengedrückt werden können, um den Durchtritt sehr hoher Stromstösse zu gestatten, wobei sie aber unmit telbar darauf sich wieder auf ihre ursprüng liche Grösse ausdehnen zwecks wirkungsvollen Unterbrechens von niedrigen Kraftnachfolge strömen.
Die beschriebene Konstruktion des bevor zugten Beispiels schafft einen beträchtlichen Gasspeicherraum innerhalb des Ableiters in den Zentralöffnungen der Ringe 10 und im hohlen obern Elektrodenglied 2, so dass das im eingeengten Lichtbogenweg entwickelte Gas in diese Öffnungen strömen kann und der Gasdruck abgebaut wird. Da die Ringe 10 nur wenig zusammengedrückt sind, ausser beim Eintreten sehr hoher Gasdrücke,. wird die Ein engung des Lichtbogenweges aufrechterhalten. Der Ableiter weist also hervorragende Eigen schaften zum Unterbrechen von Kraftstrom auf, und zwar sowohl für hohe wie niedrige Stromstärken, wobei aber das Auftreten eines zu hohen Gasdruckes verhütet wird.
Offensichtlich können verschiedene Va rianten des soeben beschriebenen bevorzugten Beispiels vorgesehen sein. Der in der obern Elektrode vorgesehene Gasspeicherrauin ist nicht. immer erforderlich, und diese Elektrode kann in diesen Fällen massiv gemacht werden. In einigen Fällen, wo in der obern Elektrode Raum für Gasspeicherung vorgesehen ist, kann sich ein Gasspeicherraum im Stapel von kreis förmigen Elementen als unnötig erweisen, und die Ringe 10 können durch Vollscheiben er setzt werden, wodurch der Stapel abwechselnd Scheiben grösseren und kleineren Durchmes sers aufweist. Die Betriebsweise Lund der Wir kungsgrad einer solchen Variante ist offen sichtlich, ähnlich wie beim oben beschriebenen Beispiel.
Eine weitere Variante ist in Fig. 4 Lind 5 gezeigt. Fig. 4 zeigt eine Teilansicht, teilweise im Schnitt, des Fiberrohres 1 eines Ableiters ähnlicher Konstruktion wie nach Fig. 1. Bei dieser Variante besteht der Stapel von kreis- förmigen Elementen aus miteinander abwech selnden Fiberscheiben 30 und Fiberringen 31, wobei aber diese Scheiben und Ringe alle den selben Durchmesser aufweisen und mit klei nem radialem Spiel in das Rohr 1 passen.
Die Ringe 31 sind, wie in Fig. 5 gezeigt, nicht ge schlitzt, so dass sie kaum zusainmendrüekbar sind. Falls -erwünseht, können. die Scheiben 30 einen kleineren Durchmesser als die Ringe 31 aufweisen, um dadurch die Turbulenz des CTa- ses zu vergrössern. Beim Beispiel nach Fis. 4 und 5 sind auf der einen. Endfläche jedes Ringes 31 Radialnuten 32 vorgesehen, damit Gas in die zentralen Räume der Ringe strömen kann.
Die Scheiben 30 und Ringe 31 sind im Rolir 1 als loser Stapel angeordnet, auf gleiche Art und Weise wie beim Beispiel nach Fig. 1, und die Arbeitsweise dieser Variante ist so- init ähnlich derjenigen des oben beschriebenen Beispiels.
Wenn also im beschränkten Raum zwischen dein Stapel von Scheiben und Rin gen und der Wandung des Rohres 1 ein Licht bogen auftritt, so strömt- das im. besehränkten Liehtbogenweg entwickelte Gas durch die Nu ten 32 in die zentralen Räume der Ringe 31., uni den Druck zu verringern und die Scheiben und Ringe auseinanderzutreiben, zwecks wei- tern Verringerns des (f'asdruckes.
Fig.6 zeigt eine weitere Form 33 eines Ringes, der im Gebilde naeli Fis. 4 verwendet werden kann. Dieser Ring 33 ist dem Ring 31 ähnlich, ausser dass er auf beiden Endflächen eine Anzahl von radialen Nuten oder Vertie fungen 34 aufweist. Letztere können durch Pressen hergestellt werden, so dass der Ring 33 billiger als der Ring 31 hergestellt werden kann, bei dein die Nuten 32 in einem separaten Arbeitsvorgang gesehnitten werden müssen. Der Ring 33 ist in der aus Fig. 4 ersichtlichen Art und Weise mit den.
Scheiben 30 zusam mengesetzt, und die Arbeitsweise des fertigen (lebildes ist dieselbe wie oben beschrieben.
Fig. 7 zeigt noeli eine weitere Variante der Erfindung, bei der Ringe 35 und Scheiben 36 - die in Fig. 8 und 9 dargestellt sind verwendet werden. Die Ringe 35 und die Scheiben 36 weiset. denselbon Durchmesser und radiale Vorsprünge 37 auf. Die Ringe 35 und die Scheiben 36 werden miteinander ab wechselnd in Form eines losen Stapels im Rohr 1 übereinandergelegt, wie in Fig.7 ge zeigt und ähnlieh dem in Fig. 1 gezeigten Sta pel.
Durch die Vorsprünge 37 werden die Ringe 35 und die Scheiben 36 in einem gewis sen Abstand von der Wandung des Rohres 1 gehalten und in diesem zentriert. Auf diese Weise entsteht. ein enger radialer Spielraum für den Liehtbogenweg zwischen dem Stapel und dem Rohr 1. Beim Zusammenstellen des Stapels werden die Vorsprünge 37 benachbar ter .Elemente -egeneinander versetzt, wie in Fing. 7 gezeigt, um dem CTas einen freien axia len Durchfluss zu ermöglichen.
Die Ringe 35 weisen auf der einen Stirnfläche Radialnuten 38 auf, um ein Einströmen von Gas in die zentralen. Ausnehmungen der Ringe zii er möglichen, wie in den vorstehend beseliriebe- nen Beispielen. Es ergibt sieh ohne weiteres, dass der Aufbau nach Fig. 7 derselbe ist wie oben beschrieben.
Diese Anordnung, weist aber den Vorteil auf, dass die Vorsprünge 37 die Ringe 35 und Scheiben 36 sicher im Rohr 1 zentriert halten, so dass sieh diese Elemente unter hohem CTasdruek nicht seitlich versehie- ben können. Die Quersehnittverengung des Liclitbogenweges wird somit aufrechterhalten und während einer Entladung nicht vergrö ssert, was bei den andern Ausführungsbeispie len der Erfindung nicht der Fall ist, da dort die Riiige iuicl Seheiben auf die Seite gedrüekt werden können.
Surge arresters. The present invention relates to a surge arrester.
Protective devices of this type mainly consist of each other distanzier th, protruding into a chamber electrode. This chamber is usually a cylin drical tube that is fed with a material or contains such. B. Hartfiber, (read is capable of developing gas when heated by an electric arc. One of the electrodes is in contact with the outside air in order to allow the generated (Ias exhaust.
When a voltage wave occurs, an arc is formed between the electrodes, and a large amount of non-ionized gas develops, which mixes violently with the arc gases, whereby the arc is extinguished from the gas flow escaping through the ventilation opening and its path is deionized In this way, the high current occurring during a discharge is interrupted, usually during the first half cycle.
In order to get good interruption. Characteristics, especially at low currents, the arc path must be relatively narrowed. It is common to provide expulsion arresters with means for narrowing the arc path so that the arc occurs in a relatively narrow space. When high currents occur, however, the large amount of gas developed in the narrowed space in a very short period of time generates extraordinarily high gas pressures, which cause considerable impact loads or explosive forces on the pipe.
In order to withstand these explosive forces, the pipe must have a very high mechanical strength. In this context, it often proved necessary to connect a resistance device in series with the arrester in order to weaken the heavy current.
The arrester according to the invention has good interruption characteristics for both large and small high-voltage currents and means to prevent the occurrence of excessive gas pressures.
To that end is. the arrester according to the invention is characterized by the fact that it has a loose stack of flat circular organs between the electrodes for the purpose of narrowing the arc path, these organs being axially movable in order to enable the flow of gas during a discharge, and some of these organs preferably have a central one Have space into which the crash can flow in order to relieve the gas pressure without significantly affecting the narrowing of the arcuate path.
Preferably is. Additional gas storage space is also provided in the non-ventilated electrode in order to keep the gas pressure low. Several embodiments of the inven tion are shown in the drawing, namely shows:
1 shows a vertical section through a first example, FIGS. 2 and 3 views of organs of this first example, FIG. 4 shows a partial vertical section through a second example, FIG. 5 shows a view of a washer element used in the latter, FIG. 6 shows a view of another washer element that is used in the second example.
7 is a partial vertical section through a third example and FIGS. 8 and 9 are views of organs of this third example.
The arrester of Fig. 1 has a cylin drical tube 1 made of hard fiber or other suitable insulating material which is able to generate gas in the presence of an electric arc, and has sufficient mechanical strength. This pipe 1 is presented as a single pipe section is, but it can be used any expedient Liches pipe structure with a cylindrical inner grease made of insulating, gas-generating material. The tube 1 is ver see both ends for the purpose of the exception of opposing and standing electrodes with internal threads.
An upper electrode member 2 is screwed into the upper end of the tube 1. In this first example, the member 2 consists of a tubular metal member which terminates in a flat electrode part or head 3 of small diameter. This electrode member 2 has a number of openings arranged around the electrode 3: 1, in order to establish a flow connection between the tube 1 and the interior of the hollow electrode member 2.
A cap 5 is screwed onto the head end of the upper electrode member 2 in order to complete the head of the unit with a substantially gas-tight connec tion. A clamping bolt 6 is screwed into this cap 5 in order to establish an electrical connection with the upper electrode.
The lower electrode member 7 is a hollow, tubular metal piece which is screwed into the foot end of the tube 1 and has an electrode part or head 8 - similar to the electrode part 3 of the upper electrode. A number of vents 9 are provided around the head 8 for gas to escape from inside the tube 1 through the hollow lower electrode member 7.
The electrode parts 3, 8 of the upper and lower electrode members 2 and 7 protrude from one another in the tube 1 by a distance which corresponds to the desired breakdown voltage of the tube, the arc gap between the electrodes being considerably smaller than the spark path on the outside of the tube, so that discharges between the electrodes always take place inside the tube.
A loose stack of flat, circular elements is arranged in the tube 1 in the space between the two electrodes. In the preferred embodiment according to FIG. 1, this stack consists of a number of alternating rings 10 and disks 11. The rings 10 are made of hard fiber or some other suitable, insulating, gas-generating material. These rings 10 can be punched out of plates who, but are preferably cut off from fiber tubes, as this results in greater strength and toughness as a result of the circumferential construction.
Each ring 10 has a relatively large central opening and a slot 12, so that the ring can be radially compressed by closing this slot. The slot 12 is preferably arranged at an angle to the ring axis, as shown in FIG. 2, in order to increase the degree of compressibility of the ring by sliding the slot walls towards one another. The disks 11 are solid disks made of hard fiber or some other gas-generating material and have a number of radial grooves 13 on at least one upper surface.
In the preferred example of FIGS. 1 and 3, each disc 11 has four grooves 13 on each surface, the grooves on one surface being offset from those on the other surface in order to avoid too great a weakening of the disc. These grooves 13 have a decreasing depth towards the disc center. The upper and lower panes 11 of the stack can, as shown in FIG. 1, with me on one side. Be provided with grooves.
The rings 10 have a diameter such that they fit into the tube 1 with little play in order to limit the arc path. The disks 11 have a slightly smaller diameter than the rings 10, in order to increase the turbulence of the gas developed in the company. The rings 10 and discs 17 alternate with one another and are arranged in a stack whose height is smaller than the distance between the two electrodes 3 and 8, so that under normal conditions between the top of the stack and the electrode, as in FIG As shown in Fig. 1, there is a gap.
The rings and disks are loosely placed on top of one another so that they can freely separate from one another and move axially in the tube 1. The rings 10 are arranged in such a way that their slots are not flushed out with one another in order to avoid the formation of a continuous discharge path. The inclined slots 12, however, cause an extension of the arc path when a discharge breaks through one or more of these slots. This effect is particularly important in the case where the slots 12 are filled with one another.
The actual arrester, including the tube 1 and the associated electrodes, is preferably enclosed in a porcelain housing 14, which can rest on a perforated washer 15 clamped between a set of the lower electrode 7 and the foot of the tube 1. A sealing ring 16 is conveniently net angeord between the Ge housing 14 and the washer. A metallic cap 17 closes the head of the porcelain housing 1: 1, with a sealing ring 18 being provided between this cap and the housing 14 and the cap 17 being opened by a flanged member 19; the clamping bolt 6 is held.
A sealing ring 20 is inserted between the flange 19 and the cap 17. If the clamping bolt 6 is tightened firmly, the whole thing is held together. In order to fasten; a wire on the clamping bolt 6 can. on the latter a nut 21 with washer or another clamping device may be provided. The foot electrode 7 is screwed into a support plate 22 and is held in place by a locking disk 23. If necessary or desired, a deflector plate 24 can be attached to the support plate 22 in order to guide the gas jet emitted by the foot electrode 7 away from adjacent conductive parts.
At the. Install the clamping bolt 6 via an external series-connected spark gap 26 to a terminal of a transformer or other protected apparatus or to a line 25 connected. The foot electrode 7 is on the support plate 22, as indicated at 27, grounded. Under normal conditions, the gap 26 isolates the arrester from the line voltage, so that the fiber tube 1 is not permanently under this voltage. When a surge voltage exceeds the breakdown voltage of the arrester, the outer gap 26 and the inner gap between the electrodes 3 and 8 are broken through in order to earth the voltage surge.
So it forms between the two electrodes 3 and 8, in the restricted path between the rings 10 and the wall of the tube 1, an arc, the Sehei ben 11 prevent a discharge through the central openings of the rings 10 Publ. As soon as the light arc has formed between the electrodes 3 and 8, a large amount of relatively non-ionized gas is developed from the fiber tube 1, the fiber rings 10 and the fiber discs 11.
This gas mixes violently with the arc gases and is expelled through the ventilation openings 9 and the tubular foot electrode 7, whereby the arc is extinguished and the arc path is deionized, so that the power flow is interrupted.
If the amount of electricity is relatively large, very large amounts of gas are developed in the restricted arc space in a very short time, so that the gas must be released quickly enough through the vents 7 to avoid generating very high pressures. However, the gas in the light arc path flows through the grooves 13 in the discs 11 in the central opening of the rings 10, which offer the gas additional space and thus reduce the pressure.
The gas flowing in this way between the discs and rings tends to separate these members axially, whereby the top disc 11 is moved against the top electrode 3 and the lower discs in the stack are separated from each other, so that for the gas. Additional space is created and the gas pressure is further reduced. becomes. The gas at the upper end of the arc path also flows through the openings 4 into the interior of the hollow top electrode 2, creating more space for the gas and reducing its pressure even further.
When the gas pressure in the arc path is sufficiently high, the rings 10 are radially compressed as a result of the slits 12 being closed, whereby the arc path is enlarged and the gas pressure is reduced. If the pressure is extraordinarily high, the side walls of the slots 12 can slide on one another in order to compress the rings 10 even further.
When the rings 10 are pressed together in this way, the area of the light: arc path is of course increased, but since a noticeable compression of the rings 10 only under very high gas pressures, i. H. occurs only at very high currents, the interruption capacity of the arrester is seriously affected. When the rings 10 are compressed, they tend to return to their original size due to their elasticity. There is thus a constant force at work to reduce the profile area of the arc path, and this circumstance further improves the arrester's ability to interrupt.
This active trough shows yet another advantage in that the rings 10 can be compressed to allow the passage of very high current surges, but immediately afterwards they expand back to their original size for the purpose of effectively interrupting low force successions.
The described construction of the preferred example creates a considerable gas storage space within the arrester in the central openings of the rings 10 and in the hollow upper electrode member 2, so that the gas developed in the narrowed arc path can flow into these openings and the gas pressure is reduced. Since the rings 10 are only slightly compressed, except when very high gas pressures occur. the narrowing of the arc path is maintained. The arrester thus has excellent properties for interrupting power current, both for high and low currents, but the occurrence of too high a gas pressure is prevented.
Obviously, different variants of the preferred example just described can be provided. The gas storage space provided in the upper electrode is not. always required, and this electrode can be made massive in these cases. In some cases, where space is provided for gas storage in the upper electrode, a gas storage space in the stack of circular elements may prove unnecessary, and the rings 10 can be replaced by solid disks, whereby the stack of alternating disks of larger and smaller diameter having. The mode of operation and the efficiency of such a variant is obvious, similar to the example described above.
Another variant is shown in FIGS. 4 and 5. Fig. 4 shows a partial view, partially in section, of the fiber tube 1 of an arrester of similar construction to FIG. 1. In this variant, the stack of circular elements consists of alternating fiber disks 30 and fiber rings 31, but these disks and Rings all have the same diameter and fit into the tube 1 with small radial play.
As shown in FIG. 5, the rings 31 are not slotted so that they can hardly be pressed together. If you wish, you can. the disks 30 have a smaller diameter than the rings 31, in order to thereby increase the turbulence of the CTase. In the example according to Fis. 4 and 5 are on one. End face of each ring 31 provided radial grooves 32 to allow gas to flow into the central spaces of the rings.
The disks 30 and rings 31 are arranged in the roller blind 1 as a loose stack, in the same way as in the example according to FIG. 1, and the mode of operation of this variant is thus similar to that of the example described above.
So if a light arc occurs in the limited space between your stack of discs and rings and the wall of the tube 1, it flows in the. The filled Liehtbogenweg developed gas through the grooves 32 in the central spaces of the rings 31, to reduce the pressure and to drive the discs and rings apart, for the purpose of further reducing the pressure.
6 shows a further shape 33 of a ring, which in the structure naeli Fis. 4 can be used. This ring 33 is similar to ring 31 except that it has a number of radial grooves or recesses 34 on both end faces. The latter can be produced by pressing, so that the ring 33 can be produced more cheaply than the ring 31, in which the grooves 32 have to be sifted in a separate operation. The ring 33 is in the manner shown in FIG. 4 with the.
Discs 30 put together, and the operation of the finished (lebildes is the same as described above.
Fig. 7 shows noeli another variant of the invention, in which rings 35 and washers 36 - which are shown in Figs. 8 and 9 are used. The rings 35 and the discs 36 point. the same diameter and radial projections 37. The rings 35 and the discs 36 are superimposed on each other from alternately in the form of a loose stack in the tube 1, as shown in FIG. 7 and similar to the Sta pel shown in FIG.
Through the projections 37, the rings 35 and the discs 36 are held at a certain distance from the wall of the tube 1 and centered in this. This is how it arises. a narrow radial clearance for the Liehtbogenweg between the stack and the pipe 1. When assembling the stack, the projections 37 are adjacent ter .Elemente offset against each other, as in fing. 7 to allow the CTas free axial flow.
The rings 35 have radial grooves 38 on one end face in order to allow gas to flow into the central. Recesses in the rings are possible, as in the examples described above. It can readily be seen that the structure of FIG. 7 is the same as that described above.
This arrangement, however, has the advantage that the projections 37 keep the rings 35 and washers 36 securely centered in the tube 1, so that these elements cannot shift sideways under high pressure. The narrowing of the cross-section of the arcuate path is thus maintained and not enlarged during a discharge, which is not the case with the other exemplary embodiments of the invention, since there the large sections can be pushed to the side.