CH269323A - Surge arresters. - Google Patents

Surge arresters.

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CH269323A
CH269323A CH269323DA CH269323A CH 269323 A CH269323 A CH 269323A CH 269323D A CH269323D A CH 269323DA CH 269323 A CH269323 A CH 269323A
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CH
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arrester according
rings
circular
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German (de)
Inventor
Corporation Westingho Electric
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Publication date
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00Details of spark gaps
    • H01T1/02Means for extinguishing arc
    • H01T1/08Means for extinguishing arc using flow of arc-extinguishing fluid
    • H01T1/10Means for extinguishing arc using flow of arc-extinguishing fluid with extinguishing fluid evolved from solid material by heat of arc

Landscapes

  • Thermistors And Varistors (AREA)

Description

  

      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.

 

Claims (1)

P ATENTANSPR UCII L?berspannungsableiter, der ein rohrförmi- ges Isoliergebilde aus einem Material, das in Gegenwart eines elektrischen Lichtbogens Cras zu entwickeln vermag, und ein Paar metal lische Elektrodenglieder, die in die entgegen gesetzten Enden des rohrförmigen Gebildes hineinragen, aufweist, wobei das Innere eines dieser Glieder mit der Aussenluft in Verbin dung steht, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl flacher, kreisförmiger Organe aus Iso liermaterial, das in Gegenwart eines elektri schen Lichtbogens Gas zu erzeugen vermag, P ATENTANSPR UCII surge arrester, which has a tubular insulating structure made of a material that is capable of developing crashes in the presence of an electric arc, and a pair of metallic electrode members that protrude into the opposite ends of the tubular structure, the Inside one of these members is in connection with the outside air, characterized in that a number of flat, circular organs made of insulating material, which is able to generate gas in the presence of an electric arc, im rohrförmigen Isoliergebilde als loser Stapel zwischen den Elektrodenendflächen der Elek- trodenglieder angeordnet sind, wobei die Höhe des Stapels kleiner ist als die Distanz zwischen den Elektrodenendflächen, damit sich die kreisförmigen Organe im rohrförmigen Ge bilde axial bewegen können. UNTERANSPRÜCHE: 1.- Ableiter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige der kreisförmigen Organe Vollscheiben sind. 2. Ableiter nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass miteinander abwechselnde Organe im Stapel einen grösseren Durchmesser als die dazwi schenliegenden Organe aufweisen. 3. are arranged in the tubular insulating structure as a loose stack between the electrode end faces of the electrode members, the height of the stack being smaller than the distance between the electrode end faces so that the circular organs in the tubular Ge form can move axially. SUB-CLAIMS: 1. Arrester according to claim, characterized in that at least some of the circular organs are solid disks. 2. Arrester according to patent claim and Un teran Claim 1, characterized in that alternating organs in the stack have a larger diameter than the organs lying between them. 3. Ableiter nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich net, dass miteinander abwechselnde Organe der kreisförmigen Organe Radialnuten in wenig stens einer ihrer Stirnflächen aufweisen. 4. Ableiter nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisförmigen Organe aus miteinander abwechselnden Vollscheiben (11) und Ringen (10) bestehen. 5. Ableiter nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (10) einen grösseren Durch- messer als die Vollscheiben (11) aufweisen und radial zusammendrückbar sind. 6. Arrester according to claim and sub-claims 1 and 2, characterized in that alternating organs of the circular organs have radial grooves in at least one of their end faces. 4. Arrester according to claim and un terclaims 1-3, characterized in that the circular organs consist of alternating solid disks (11) and rings (10). 5. Arrester according to claim and sub-claims 1-4, characterized in that the rings (10) have a larger diameter than the solid disks (11) and are radially compressible. 6th Ableiter nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ring einen durchgehenden, winklig zu seiner Axe verlaufenden Schlitz (12) auf weist, dessen Wände voneinander abstehen, so dass der Ring radial zusammendrückbar ist. 7. Ableiter nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringe (10) einen solchen Durchmesser aufweisen, dass sie mit geringem radialem Spiel in das rohrförmige Gebilde (1) passen. B. Ableiter nach Patentanspruch und Un teranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kreisförmigen Organe mit Mitteln ver sehen sind, um sie im rohrförmigen Gebilde (1) zu zentrieren und sie von der Wand des letzteren fernzuhalten. 9. Arrester according to patent claims and sub-claims 1-5, characterized in that each ring has a continuous slot (12) running at an angle to its axis, the walls of which protrude from one another so that the ring can be radially compressed. 7. Arrester according to claim and un terclaims 1-5, characterized in that the rings (10) have such a diameter that they fit into the tubular structure (1) with little radial play. B. Arrester according to patent claim and Un ter claims 1, characterized in that the circular organs are seen with means ver to center them in the tubular structure (1) and to keep them away from the wall of the latter. 9. Ableiter nach Patentanspruch und Un teransprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeieh- net, dass die kreisförmigen Organe radiale Vorsprünge 37 aufweisen. 10. Ableiter nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenglied (2), dessen Inneres nicht mit. der Aussenluft in Verbindung steht, einen Hohlraum aufweist, der mit. dem Innern des rohrförmigen Gebil des (1) in Verbindung steht. Arrester according to patent claim and sub-claims 1 and 8, characterized in that the circular organs have radial projections 37. 10. Arrester according to claim, characterized in that the electrode member (2), its interior not with. the outside air is in communication, has a cavity with. the interior of the tubular structure of (1) is in communication.
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