DE102014104576A1 - Surge arresters - Google Patents

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Abstract

Beschrieben und dargestellt ist ein Überspannungsableiter (1) zum Einsatz in der Stromversorgung von Niederspannungsnetzen, insbesondere für den Einsatz zwischen einem Neutralleiter N und einem Potentialausgleich PE, mit einem zylinderischen Gehäuse (2), mit zwei einander axial gegenüberliegenden Elektroden (3, 4) und mit einer im Inneren des Gehäuses (2) ausgebildeten Lichtbogenbrennkammer (5), wobei die Lichtbogenbrennkammer (5) axial von den beiden Elektroden (3, 4) begrentzt ist und zwischen den beiden Elektroden (3, 4) eine Funkenstrecke ausgebildet ist, so dass beim Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden (3, 4) ein Lichtbogen entsteht. Bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsableiter kann dadurch auf das Ausblasen von ionisierten Gasen verzichtet werden, dass innerhalb des Gehäuses (2) zwei Kammern (6, 7) ausgebildet sind, die jeweils über zwei Kanäle (8, 9) mit der Lichtbogenbrennkammer (5) verbunden sind, so dass nach dem Zünden der Funkenstrecke heißes ionisiertes Gas aus der Lichtbogenbrennkammer (5) in die Kammern (6, 7) strömen kann, wobei das Volumen der beiden Kammern (6, 7) zusammen größer als das Volumen der Lichtbogenbrennkammer (5) ist und wobei die beiden Kammer (6, 7) in Längsrichtung des Gehäuses (2) auf einander gegenüberliegenden Seiten der Lichtbogenbrennkammer (5) angeordnet sind und jeweils einen axialen und radialen Abstand zur Lichtbogenbrennkammer (5) aufweisen.Described and illustrated is a surge arrester (1) for use in the supply of low-voltage networks, in particular for use between a neutral conductor N and a potential equalization PE, with a cylindrical housing (2), with two axially opposite electrodes (3, 4) and with an arc combustion chamber (5) formed in the interior of the housing (2), wherein the arc combustion chamber (5) is axially delimited by the two electrodes (3, 4) and a spark gap is formed between the two electrodes (3, 4), so that Upon ignition of the spark gap between the two electrodes (3, 4), an arc is formed. In the surge arrester according to the invention can be dispensed with the blowing out of ionized gases, that within the housing (2) two chambers (6, 7) are formed, which are each connected via two channels (8, 9) with the arc combustion chamber (5) in that, after ignition of the spark gap, hot ionized gas from the arc combustion chamber (5) can flow into the chambers (6, 7), the volume of the two chambers (6, 7) together being greater than the volume of the arc combustion chamber (5) and wherein the two chambers (6, 7) in the longitudinal direction of the housing (2) on opposite sides of the arc combustion chamber (5) are arranged and each having an axial and radial distance from the arc combustion chamber (5).

Description

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter zum Einsatz in der Stromversorgung von Niederspannungsnetzen, insbesondere für den Einsatz zwischen einem Neutralleiter N und einem Potentialausgleich PE, mit einem zylinderischen Gehäuse, mit zwei einander axial gegenüberliegenden Elektroden und mit einer im Inneren des Gehäuses ausgebildeten Lichtbogenbrennkammer, wobei die Lichtbogenbrennkammer axial von den beiden Elektroden begrenzt ist und zwischen den beiden Elektroden eine Funkenstrecke ausgebildet ist, so dass beim Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden ein Lichtbogen entsteht. The invention relates to a surge arrester for use in the supply of low-voltage networks, in particular for use between a neutral conductor N and a potential equalization PE, with a cylindrical housing, with two axially opposite electrodes and with an arc formed inside the housing arc, wherein the arc combustion chamber is axially bounded by the two electrodes and between the two electrodes, a spark gap is formed, so that when igniting the spark gap between the two electrodes, an arc is formed.

Wenn Überspannungen auftreten, die oberhalb der oberen Toleranzgrenze der jeweiligen Nennspannung liegen, müssen die betroffenen Geräte, Anlagen und Leitungen in möglichst kurzer Zeit mit dem Potentialausgleich kurzgeschlossen werden. Dafür werden je nach Einsatzort (Schutzzone) und Art der zu schützenden Geräte und Anlagen unterschiedliche Bauelemente verwendet. Die einzelnen Bauelemente unterscheiden sich dabei im Wesentlichen durch ihr Ansprechverhalten und ihr Ableitvermögen. If overvoltages occur that are above the upper tolerance limit of the respective rated voltage, the affected devices, systems and lines must be short-circuited with the equipotential bonding in the shortest possible time. Depending on the place of use (protection zone) and the type of equipment and systems to be protected, different components are used. The individual components differ essentially by their response and their Ableitvermögen.

Wesentlicher Bestandteil von Überspannungsableitern der hier in Rede stehenden Art ist eine Funkenstrecke, die bei einer bestimmten Überspannung anspricht, wobei beim Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden ein Lichtbogen entsteht. Dabei können sehr hohe und steil ansteigende Ströme mit Werten bis in den dreistelligen kA-Bereich über die Funkenstrecke fließen. Insbesondere Überspannungsableiter, die als Blitzstromableiter für den Einsatz zwischen einem Neutralleiter N und dem Potentialausgleich PE bzw. eimem PE-Leiter vorgesehen sind, müssen dabei über ein sehr hohes Stoßstromableitvermögen von bis zu 100 kA 10/350 µs verfügen. Aufgrund der dabei im Inneren des Überspannungsableiters auftretenden Drücke und Kräfte sind derartige Überspannungsableiter in der Regel in druckfesten Gehäusen angeordnet. An essential part of surge arresters of the type in question is a spark gap, which responds at a certain overvoltage, wherein an arc is formed when the spark gap between the two electrodes. Very high and steeply rising currents with values up to the three-digit kA range can flow over the spark gap. In particular surge arresters, which are designed as a lightning arrester for use between a neutral conductor N and the equipotential bonding PE or eimem PE conductor, it must have a very high surge current capacity of up to 100 kA 10/350 μs. Due to the pressures and forces occurring in the interior of the surge arrester such surge arresters are usually arranged in pressure-resistant housings.

Überspannungsableiter mit einer Funkenstrecke haben zwar den Vorteil einer hohen Stoßstromtragfähigkeit, jedoch auch den Nachteil einer relativ hohen und auch nicht sonderlich konstanten Ansprechspannung. Daher werden zur Zündung von Funkenstrecken bereits seit langem unterschiedliche Arten von Zündhilfen verwendet, mit deren Hilfe die Ansprechspannung der Funkenstrecke bzw. des Überspannungsableiters verringert wird. Although surge arresters with a spark gap have the advantage of a high surge current carrying capacity, they also have the disadvantage of a relatively high and not very constant response voltage. Therefore, different types of ignition aids have long been used for the ignition of spark gaps, with the help of the response voltage of the spark gap and the surge arrester is reduced.

Bei Überspannungsableitern der in Rede stehenden Art – mit oder ohne Verwendung einer Zündhilfe – entsteht beim Zünden der Funkenstrecke über den Lichtbogen eine niederimpedante Verbindung zwischen den beiden Elektroden, über die – gewollt – der abzuleitende transiente Stoßstrom fließt. Bei anliegender Netzspannung kann über diese niederimpedante Verbindung jedoch auch ein unerwünschter Netzfolgestrom fließen, so dass man bestrebt ist, den Lichtbogen nach abgeschlossenem Ableitvorgang möglichst schnell zu löschen. Eine Möglichkeit zur Erreichung dieses Zieles besteht darin, die Lichtbogenlänge und damit die Lichtbogenspannung nach dem Ansprechen der Funkenstrecke zu vergrößern. Eine andere Möglichkeit, den Lichtbogen nach dem Ableitvorgang zu löschen, besteht in der Kühlung des Lichtbogens durch die Kühlwirkung von Isolierstoffwänden sowie die Verwendung von Gas abgebenden Isolierstoffen. In surge arresters of the type in question - with or without the use of a starting aid - arises when igniting the spark gap on the arc a niederimpedante connection between the two electrodes, on the - intentionally - flows to be derived transient surge current. When the mains voltage is applied, however, an undesired follow-on current can also flow via this low-impedance connection, so that efforts are made to extinguish the arc as quickly as possible after the discharge process has been completed. One way to achieve this goal is to increase the arc length and thus the arc voltage after the response of the spark gap. Another way to extinguish the arc after the discharge, consists in the cooling of the arc by the cooling effect of Isolierstoffwänden and the use of gas-releasing insulating materials.

Aus der DE 103 38 835 A1 ist ein eingangs beschriebener Überspannungsableiter bekannt, bei dem das Auftreten eines Netzfolgestromes dadurch verhindert wird, dass der Abstand zwischen den beiden Elektroden so groß gewählt ist, dass die Lichtbogenspannung größer als die erwartete Netzspannung ist. Damit die Ansprechspannung dieses Überspannungsableiters durch den relativ großen Abstand der beiden Elektroden der Funkenstrecke nicht zu groß ist, ist eine Zündhilfe vorgesehen, durch die die gewünschte Ansprechspannung des Überspannungsableiters eingestellt werden kann. From the DE 103 38 835 A1 a surge arrester described at the beginning is known, in which the occurrence of a line follow current is prevented by the distance between the two electrodes being chosen so large that the arc voltage is greater than the expected mains voltage. Thus, the response of this surge arrester is not too large by the relatively large distance between the two electrodes of the spark gap, a starting aid is provided by the desired response voltage of the surge arrester can be adjusted.

Um ein erneutes Zünden der Funkenstrecke zu verhindern, sind bei dem bekannten Überspannungsableiter Kühlkanäle im Gehäuse vorgesehen, durch die die in der Lichtbogenbrennkammer beim Ableitvorgang durch den Lichtbogen produzierten heißen, ionisierten Gase aus dem Gehäuse abgeführt werden. Damit die aus dem Gehäuse ausströmenden Gase keine zu hohe Temperatur aufweisen, müssen die Kühlkanäle so ausgebildet sein, dass sie eine ausreichend lange Wegstrecke zur Verfügung stellen, die das Plasma im Gehäuse entlangströmt. Bei dem aus der DE 103 38 835 A1 bekannten Überspannungsableiter wird dies dadurch erreicht, dass das Gehäuse zweiteilig ausgebildet ist und die beiden Gehäusehälften koaxial zueinander angeordnet sind, wobei zwischen den beiden Gehäuseteilen schraubenförmige Kühlkanäle angeordnet sind, durch die zum Einen das Plasma strömen kann, die zum Anderen gleichzeitig zur Verschraubung der beiden Gehäuseteile miteinander dienen. In order to prevent a renewed ignition of the spark gap, cooling channels are provided in the housing in the known surge arrester, through which the hot, ionized gases produced in the arc chamber during the discharge process by the arc are removed from the housing. So that the gases flowing out of the housing do not have too high a temperature, the cooling channels must be designed such that they provide a sufficiently long path which the plasma flows along in the housing. In the from the DE 103 38 835 A1 This known surge arrester is achieved in that the housing is formed in two parts and the two housing halves are arranged coaxially to each other, wherein between the two housing parts helical cooling channels are arranged, through which the plasma can flow on the one hand to the other at the same time for screwing the two housing parts serve each other.

Da das Gehäuse aus zwei koaxial zueinander angeordneten Gehäuseteilen besteht, die miteinander verschraubt werden, muss zur Gewährleistung einer ausreichenden mechanischen Stabilität die Wandstärke der beiden Gehäuseteile relativ groß sein, was zu einem entsprechend vergrößerten Außendurchmesser des Gehäuses insgesamt führt. Darüber hinaus besteht bei dem bekannten Überspannungsableiter – wie bei allen ausblasenden Funkenstrecken – das grundsätzliche Problem, dass durch das aus den Kanälen austretende ionisierte Gas elektrische Bauteile und Geräte, die sich im unmittelbaren Umfeld des Überspannungsableiters befinden, beeinträchtigt oder geschädigt werden können. Since the housing consists of two coaxially arranged housing parts, which are screwed together, to ensure sufficient mechanical stability, the wall thickness of the two housing parts must be relatively large, resulting in a correspondingly increased outer diameter of the housing as a whole. Moreover, in the known surge arrester - as with all Ausblasenden spark gaps - the fundamental problem that the ionized gas leaving the ducts can damage or damage electrical components and devices located in the immediate vicinity of the surge arrester.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den eingangs beschriebenen Überspannungsableiter derart weiterzuentwickeln, dass die zuvor genannten Nachteile nach Möglichkeit vermieden werden. Insbesondere soll dabei auf das Ausblasen von ionisierten Gasen verzichtet werden, wobei jedoch der Überspannungsableiter eine möglichst geringe Baugröße aufweisen soll. The present invention is therefore based on the object to further develop the surge arrester described above such that the aforementioned disadvantages are avoided as far as possible. In particular, it should be dispensed with the blowing out of ionized gases, but the surge arrester should have the smallest possible size.

Diese Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Überspannungsableiter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass innerhalb des Gehäuses zwei Kammern ausgebildet sind, die jeweils über mindestens einen Kanal mit der Lichtbogenbrennkammer verbunden sind, wobei das Volumen der beiden Kammern zusammen größer als das Volumen der Lichtbogenbrennkammer ist, so dass nach dem Zünden der Funkenstrecke heißes ionisiertes Gas aus der Lichtbogenbrennkammer in die Kammern strömen kann. Vorzugsweise ist das Volumen der beiden der Entionisierung der Lichtbogenbrennkammer dienenden Kammern zusammen wesentlich größer als das Volumen der Lichtbogenbrennkammer, wobei das Verhältnis des Volumens der beiden Kammern zum Volumen der Lichtbogenbrennkammer mindestens 10:1, insbesondere etwa 20:1 beträgt. This object is achieved in the surge arrester described above with the features of claim 1, characterized in that two chambers are formed within the housing, which are each connected via at least one channel to the arc combustion chamber, wherein the volume of the two chambers together greater than the volume of Arc combustion chamber is, so that after the ignition of the spark gap hot ionized gas from the arc combustion chamber can flow into the chambers. Preferably, the volume of the two chambers serving for the deionization of the arc combustion chamber together is substantially larger than the volume of the arc combustion chamber, wherein the ratio of the volume of the two chambers to the volume of the arc combustion chamber is at least 10: 1, in particular about 20: 1.

Bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsableiter handelt es sich somit um einen gekapselten Überspannungsableiter der keine Ausström- oder Ausblasöffnungen aufweist, durch die ionisiertes Gas gewollt in die Umgebung abgegeben wird. Die beiden Kammern sind in Längsrichtung des Gehäuses auf einander gegenüberliegenden Seiten der Lichtbogenbrennkammer angeordnet, wobei die beiden Kammern jeweils einen axialen und einen radialen Abstand zur Lichtbogenbrennkammer aufweisen. Aus Sicht der Lichtbogenbrennkammer sind die beiden Kammern, die zur Aufnahme der beim Ableitvorgang entstehenden heißen, ionisierten Gase dienen, somit radial nach außen versetzt hinter den Elektroden bzw. deren die Lichtbogenbrennkammer begrenzenden Stirnseite angeordnet. The surge arrester according to the invention is thus an encapsulated surge arrester which has no outflow openings or discharge openings through which ionized gas is intentionally released into the environment. The two chambers are arranged in the longitudinal direction of the housing on opposite sides of the arc combustion chamber, wherein the two chambers each have an axial and a radial distance from the arc combustion chamber. From the point of view of the arc combustion chamber, the two chambers which serve to receive the hot, ionized gases produced during the discharge process are thus arranged radially outwardly behind the electrodes or their end faces delimiting the arc combustion chamber.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung und Anordnung der beiden Kammern innerhalb des Gehäuses ermöglichen zunächst, dass beim Ableitvorgang durch den brennenden Lichtbogen entstehende heiße, leitfähige Gase aus der Lichtbogenbrennkammer abströmen können, so dass ein Netzfolgestrom gelöscht und ein erneutes Zünden der Funkenstrecke unterhalb der Ansprechspannung des Überspannungsableiters verhindert wird. Darüber hinaus wird durch die Anordnung der beiden Kammern auf einander gegenüberliegenden Seiten der Lichtbogenbrennkammer und hinter den Elektroden durch das in die Kammern strömende Gas eine Kraft bzw. ein Druck in Richtung der Elektroden generiert, der dem Druck entgegenwirkt, der beim Zünden der Funkenstrecke in der Lichtbogenbrennkammer entsteht. Die Belastung der beiden Elektroden der Funkenstrecke wird dadurch verringert. The inventive design and arrangement of the two chambers within the housing initially allow that in the discharge by the burning arc resulting hot, conductive gases can flow out of the arc combustion chamber, so that deleted a Netzfolgestrom and reignition of the spark gap below the operating voltage of the surge arrester is prevented , In addition, a force or pressure in the direction of the electrodes is generated by the arrangement of the two chambers on opposite sides of the arc combustion chamber and behind the electrodes by the gas flowing into the chambers, which counteracts the pressure that occurs in the ignition of the spark gap in the Arc combustion chamber is created. The load on the two electrodes of the spark gap is thereby reduced.

Das gewünschte große Volumen der beiden Kammern im Vergleich zum Volumen der Lichtbogenbrennkammer kann vorzugsweise dadurch relativ einfach realisiert werden, dass die beiden Kammern ringförmig ausgebildet sind. Dabei wird in vorteilhafter Weise der Umstand ausgenutzt, dass in der Regel im Gehäuse eines Überspannungsableiters im Bereich hinter den Elektroden am einfachsten der benötigte Volumen für die Kammern zur Verfügung gestellt werden kann, ohne dass die Außenabmessungen des Überspannungsableiters vergrößert werden müssen. Darüber hinaus führt die ringförmige Ausbildung der beiden Kammern auch zu einer geringeren mechanischen Belastung des Gehäuses, da die Drücke und Kräfte im Wesentlichen gleichmäßig verteilt auf das Gehäuse wirken. The desired large volume of the two chambers in comparison to the volume of the arc combustion chamber can preferably be relatively easily realized in that the two chambers are annular. In this case, the fact is exploited in an advantageous manner that usually in the housing of a surge arrester in the area behind the electrodes most easily the volume required for the chambers can be provided without the outer dimensions of the surge arrester must be increased. In addition, the annular design of the two chambers also leads to a lower mechanical stress on the housing, since the pressures and forces act substantially uniformly distributed on the housing.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im Gehäuse des Überspannungsableiters ein zylinderförmiger Isolierkörper angeordnet, der eine sich in Längsrichtung des Gehäuses erstreckende Bohrung aufweist, in die die beiden Elektroden mit ihren der Lichtbogenbrennkammer zugewandten Stirnseite jeweils hineinragen, so dass der Isolierkörper die Lichtbogenbrennkammer radial umgibt. Außerdem ist der zumindest eine Kanal zumindest teilweise von dem Isolierkörper gebildet. Bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsableiter wird die Lichtbogenbrennkammer somit in axialer Richtung von den beiden einander gegenüberliegenden Elektroden bzw. deren Stirnseiten und in radialer Richtung von dem zylinderförmigen Isolierkörper begrenzt. Hierbei ist die Begrenzung der Lichtbogenbrennkammer in radialer Richtung jedoch durch den mindestens einen Kanal unterbrochen, über den die Lichtbogenbrennkammer mit den beiden Kammern verbunden ist. According to an advantageous embodiment of the invention, a cylindrical insulating body is arranged in the housing of the surge arrester, which has a bore extending in the longitudinal direction of the housing into which the two electrodes each project with their the arc combustion chamber facing end, so that the insulating body surrounding the arc combustion chamber radially. In addition, the at least one channel is at least partially formed by the insulating body. In the surge arrester according to the invention, the arc combustion chamber is thus bounded in the axial direction by the two opposing electrodes or their end faces and in the radial direction by the cylindrical insulating body. In this case, however, the limitation of the arc combustion chamber in the radial direction is interrupted by the at least one channel, via which the arc combustion chamber is connected to the two chambers.

Mit Hilfe des zylinderförmigen Isolierkörpers kann der mindestens eine Kanal zwischen der Lichtbogenbrennkammer und den beiden Kammern einfach dadurch realisiert werden, dass im Isolierkörper entsprechende Ausnehmungen, Öffnungen oder Freiräume ausgebildet sind, die eine Strömung des Gases von der Lichtbogenbrennkammer in die beiden Kammern ermöglichen. Der eigentliche Kanal muss dabei nicht vollständig von dem Isolierkörper umgeben sein, sondern kann auch – ganz oder Abschnittsweise – von einem Abschnitt des Isolierkörpers und einem Abschnitt eines anderen, dem Abschnitt des Isolierkörpers gegenüberliegenden Bauteil gebildet sein. Darüber hinaus dient der Isolierkörper auch zur Gewährleistung der dauerhaften Isolation zwischen den beiden Elektroden und zur mechanischen Stabilität der Funkenstrecke, indem der Isolierkörper sicherstellt, dass der Abstand der beiden Elektroden zueinander auch nach einem Ableitvorgang unverändert bleibt. With the aid of the cylindrical insulating body, the at least one channel between the arc combustion chamber and the two chambers can be realized simply by forming corresponding recesses, openings or free spaces in the insulating body, which allow a flow of the gas from the arc combustion chamber into the two chambers. The actual channel does not have to be completely surrounded by the insulating body, but can also - in whole or in sections - by a portion of the insulating body and a portion of another, the Be formed portion of the insulator opposite component. In addition, the insulating body also serves to ensure permanent insulation between the two electrodes and the mechanical stability of the spark gap by the insulator ensures that the distance between the two electrodes to one another remains unchanged even after a discharge.

Konstruktiv ist der Isolierkörper dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass er einen die Bohrung umgebenden inneren Abschnitt und einen hülsenförmigen äußeren Abschnitt aufweist, der in Längsrichtung des Gehäuses eine größere Erstreckung als der innere Abschnitt hat. Der hülsenförmige äußere Abschnitt dient dabei auch zur Isolierung der Elektroden gegenüber dem Gehäuse, insbesondere wenn dieses vorzugsweise aus Metall besteht, während der inneren Abschnitt zur Gewährleistung der dauerhaften Isolation zwischen den beiden Elektroden und zur mechanischen Stabilität der Funkenstrecke dient. Darüber hinaus ist zumindest ein Teil des Kanals zwischen dem inneren Abschnitt und dem äußeren Abschnitt des Isolierkörpers ausgebildet. Structurally, the insulating body is preferably formed so that it has an inner portion surrounding the bore and a sleeve-shaped outer portion which has a greater extension in the longitudinal direction of the housing than the inner portion. The sleeve-shaped outer portion also serves to insulate the electrodes relative to the housing, especially if it is preferably made of metal, while the inner portion serves to ensure permanent insulation between the two electrodes and mechanical stability of the spark gap. Moreover, at least a part of the channel is formed between the inner portion and the outer portion of the insulating body.

Vorzugsweise weist dabei der innere Abschnitt des Isolierkörpers zwei kreisbogenförmige Stege auf, die sich in Umfangsrichtung des inneren Abschnitts nur in einem kleinen Bereich überlappen und in Längsrichtung des Gehäuses hintereinander angeordnet sind. Die beiden kreisförmigen Stege bilden somit zusammen zumindest einen Teil der radialen Begrenzung der Bohrung des Isolierkörpers, wobei die beiden Stege jedoch axial versetzt zueinander angeordnet sind. Die beiden kreisbogenförmigen Stege weisen somit eine in Längsrichtung des Gehäuses sich erstreckende Dicke auf, die geringer als die entsprechende Gesamtdicke des inneren Abschnitts des Isolierkörpers ist, so dass jeweils ein Freiraum verbleibt, durch den das ionisierte Gas strömen kann. Darüber hinaus weisen die beiden kreisbogenförmigen Stege zumindest in den Bereichen, in denen sie sich nicht überlappen, einen radialen Abstand zum äußeren Abschnitt des Isolierkörpers auf, so dass das Gas zwischen den Stegen und dem äußeren Abschnitt hindurchströmen kann. Preferably, the inner portion of the insulating body has two arc-shaped webs which overlap in the circumferential direction of the inner portion only in a small area and are arranged one behind the other in the longitudinal direction of the housing. The two circular webs thus together form at least a part of the radial boundary of the bore of the insulating body, wherein the two webs, however, are arranged axially offset from one another. The two arcuate webs thus have a thickness extending in the longitudinal direction of the housing, which is less than the corresponding total thickness of the inner portion of the insulating body, so that in each case a free space remains, through which the ionized gas can flow. In addition, at least in the areas in which they do not overlap, the two circular arc-shaped webs at a radial distance to the outer portion of the insulating body, so that the gas can flow between the webs and the outer portion.

Durch die beiden kreisbogenförmigen Stege sind zwei Kanäle ausgebildet, die die Lichtbogenbrennkammer jeweils mit beiden Kammern verbinden. Die beiden Kanäle weisen dabei jeweils einen ersten radial verlaufenden Kanalabschnitt und einen zweiten axial verlaufenden Kanalabschnitt auf, wobei die ersten Kanalabschnitte mit der Lichtbogenbrennkammer und die zweiten Kanalabschnitte jeweils mit beiden Kammern verbunden sind. Heißes ionisiertes Gas, das nach dem Zünden der Funkenstrecke durch den Lichtbogen in der Lichtbogenbrennkammer entsteht, kann somit radial an den beiden kreisbogenförmigen Stegen vorbei bzw. entlang strömen und dann axial zwischen dem äußeren Rand der kreisbogenförmigen Stege und dem äußeren Abschnitt des Isolierkörpers hindurch und entlang der Innenfläche des hülsenförmigen äußeren Abschnitts in die beiden Kammern strömen. Through the two arcuate webs two channels are formed, which connect the arc combustion chamber in each case with two chambers. The two channels each have a first radially extending channel section and a second axially extending channel section, wherein the first channel sections are connected to the arc combustion chamber and the second channel sections are each connected to both chambers. Hot ionized gas, which arises after the ignition of the spark gap through the arc in the arc combustion chamber, can thus flow radially along the two arcuate webs or along and then axially between the outer edge of the arcuate webs and the outer portion of the insulator through and along the inner surface of the sleeve-shaped outer portion flow into the two chambers.

Der erfindungsgemäße Überspannungsableiter weist vorzugsweise eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Zündhilfe auf, die zumindest ein Zündelement und eine Zündelektrode umfasst. Das Zündelement und die Zündelektrode stehen dabei mit der Lichtbogenbrennkammer in Berührung, wobei das Zündelement auf der einen Seite mit der einen Elektrode und auf der anderen Seite mit der Zündelektrode elektrisch leitend verbunden ist. Von ihrem grundsätzlichen Aufbau kann die bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsableiter verwendete Zündhilfe so aufgebaut sein, wie auch die in der DE 103 38 835 A1 beschriebene Zündhilfe aufgebaut ist. Beim Zünden der Zündhilfe fließt zunächst ein Strom vom ersten Anschluss über das Gehäuse, die Zündelektrode und das Zündelement zur weiten Elektrode bzw. zum zweiten Anschluss. Dabei führt der Stromfluss über das Zündelement zu einer Entladung bzw. einem Initiallichtbogen zwischen der Zündelektrode und der dem Zündelement zugeordneten Elektrode, was dann zu einem Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden führt. The surge arrester according to the invention preferably has an ignition aid arranged within the housing, which comprises at least one ignition element and one ignition electrode. The ignition element and the ignition electrode are in contact with the arc combustion chamber, the ignition element being electrically conductively connected on one side to the one electrode and on the other side to the ignition electrode. From its basic structure, the ignition aid used in the surge arrester according to the invention can be constructed as well as in the DE 103 38 835 A1 described ignition aid is constructed. When the ignition aid is ignited, a current first flows from the first connection via the housing, the ignition electrode and the ignition element to the wide electrode or to the second connection. In this case, the current flow via the ignition element leads to a discharge or an initial arc between the ignition electrode and the electrode associated with the ignition element, which then leads to an ignition of the spark gap between the two electrodes.

Damit das Zündelement und die Zündelektrode – wie zuvor beschrieben – mit der Lichtbogenbrennkammer in Berührung stehen können, weist der innere Abschnitt des Isolierkörpers vorzugsweise einen Aufnahmebereich für das Zündelement und die Zündelektrode auf, der eine Öffnung zur Lichtbogenbrennkammer hat, über die die Zündelektrode und das Zündelement mit dem Lichtbogenbrennkammer in Berührung stehen. Der am inneren Abschnitt des Isolierkörpers ausgebildete Aufnahmebereich ist vorzugsweise in Umfangsrichtung des inneren Abschnitts zwischen den beiden kreisbogenförmigen Stegen angeordnet, so dass der innere Abschnitt des Isolierkörpers in Umfangsrichtung in drei Bereiche unterteilt ist, nämlich die beiden kreisbogenförmigen Stege, die sich in einem kleinen Bereich überlappen, und den Aufnahmebereich für das Zündelement und die Zündelektrode, wobei dieser vorzugsweise gegenüberliegend von dem Überlappungsbereich angeordnet ist. In order that the ignition element and the ignition electrode may be in contact with the arc combustion chamber as described above, the inner portion of the insulating body preferably has a receiving region for the ignition element and the ignition electrode, which has an opening to the arc combustion chamber through which the ignition electrode and the ignition element in contact with the arc combustion chamber. The receiving portion formed on the inner portion of the insulating body is preferably disposed in the circumferential direction of the inner portion between the two arcuate ridges so that the inner portion of the insulating body is circumferentially divided into three areas, namely, the two arcuate ridges overlapping in a small area , and the receiving area for the ignition element and the ignition electrode, wherein this is preferably arranged opposite to the overlap region.

Um eine hohe mechanische Stabilität zu gewährleisten und die beim Ableitvorgang auftretenden Kräfte sicher beherrschen zu können, besteht das Gehäuse vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Stahl. Außerdem ist das Gehäuse zweiteilig ausgebildet, wobei es aus einem topfförmigen ersten Gehäuseteil und einem dazu korrespondierenden Gehäusedeckel besteht. Der Gehäusedeckel weist dabei vorzugsweise ein Außengewinde auf, so dass dieser in das erste Gehäuseteil eingeschraubt werden kann, welches dazu ein entsprechendes Innengewinde aufweist. Durch die Ausbildung des Gehäuses mit einem topfförmigen ersten Gehäuseteil und einem Gehäusedeckel kann der Außendurchmesser des Gehäuses im Vergleich zu dem aus der DE 103 38 835 A1 bekannten Gehäuse mit zwei im wesentlichen gleich lang ausgebildeten koaxialen Gehäusehälften verringert werden, ohne dass die Wandstärke des ersten Gehäuseteils verringert oder der im Inneren des Gehäuses zur Verfügung stehende Platz reduziert wird. In order to ensure a high mechanical stability and to be able to control the forces occurring during the diversion process, the housing is preferably made of metal, in particular of steel. In addition, the housing is formed in two parts, wherein it consists of a cup-shaped first housing part and a corresponding housing cover. The housing cover preferably has an external thread, so that it is screwed into the first housing part can be, which has a corresponding internal thread. Due to the formation of the housing with a cup-shaped first housing part and a housing cover, the outer diameter of the housing in comparison to that of the DE 103 38 835 A1 known housing with two substantially equally long coaxial housing halves can be reduced without reducing the wall thickness of the first housing part or the space available inside the housing space is reduced.

Wie für sich aus dem Stand der Technik bekannt ist, sind auch bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsableiter die beiden Elektroden jeweils in der Stirnseite eines Elektrodenhalters angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass für die Elektroden einerseits und für die Elektrodenhalter andererseits unterschiedliche Materialien verwendet werden können, wobei die Elektroden selber in der Regel aus Wolfram oder einem Verbundwerkstoff, beispielsweise einer Wolfram-Kupferlegierungen und die Elektrodenhalter aus Messing bestehen. Während die den Elektroden abgewandten Enden der Elektrodenhalter zum elektrischen Anschluss der Elektroden jeweils an einer Stirnseite des Gehäuses aus diesem herausragen, liegt die die Elektroden aufnehmende Stirnseite der Elektrodenhalter jeweils auf einer Seite am inneren Abschnitt des Isolierkörpers an, so dass die die Elektroden umgebende Stirnseite der Elektrodenhalter durch den inneren Abschnitt des Isolierkörpers abgedeckt sind. As is known per se from the prior art, the two electrodes are each also arranged in the end face of an electrode holder in the surge arrester according to the invention. This has the advantage that different materials can be used for the electrodes on the one hand and for the electrode holder on the other hand, wherein the electrodes themselves are usually made of tungsten or a composite material, such as a tungsten-copper alloys and the electrode holder made of brass. While the ends of the electrode holders facing away from the electrodes for electrical connection of the electrodes each protrude from an end face of the housing, the end face of the electrode holders receiving the electrodes lies on one side on the inner portion of the insulating body, so that the end face surrounding the electrodes Electrode holder are covered by the inner portion of the insulating body.

Damit bei der bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters, bei dem das Gehäuse aus Metall besteht, keine elektrisch leitende Verbindung der beiden Elektrodenhalter über das metallische Gehäuse erfolgen kann, sind die Elektrodenhalter jeweils von einer beidseitig offenen Isolierhülle umgeben. Insbesondere in Verbindung mit dem hülsenförmigen äußeren Abschnitt des Isolierkörpers ist dadurch eine sichere und dauerhafte Isolierung zwischen den beiden Elektrodenhaltern und damit auch zwischen den an den Elektrodenhaltern angeschlossenen Leitern, insbesondere einem Neutralleiter und dem Potentialausgleich bzw. einem PE-Leiter gewährleistet. Thus, in the preferred embodiment of the surge arrester according to the invention, in which the housing consists of metal, no electrically conductive connection of the two electrode holder can be made via the metallic housing, the electrode holder are each surrounded by an insulating sleeve open on both sides. In particular, in conjunction with the sleeve-shaped outer portion of the insulator thereby a secure and permanent insulation between the two electrode holders and thus between the conductors connected to the electrode holders, in particular a neutral conductor and the equipotential bonding or a PE conductor is ensured.

Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Überspannungsableiter auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, als auch auf die nachfolgende Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen In particular, there are now a variety of ways to design and develop the surge arrester according to the invention. Reference is made to both the claims subordinate to claim 1, as well as to the following description of a preferred embodiment in conjunction with the drawings. In the drawing show

1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Überspannungsableiters, 1 a side view of a surge arrester according to the invention,

2 einen ersten Längsschnitt durch den Überspannungsableiter gemäß 1, 2 a first longitudinal section through the surge arrester according to 1 .

3 einen um 90° gedrehten zweiten Längsschnitt durch den Überspannungsableiter gemäß 1, 3 a rotated by 90 ° second longitudinal section through the surge arrester according to 1 .

4 eine Explosionsdarstellung des Überspannungsableiters, 4 an exploded view of the surge arrester,

5 eine perspektivische Darstellung eines Isolierkörpers des Überspannungsableiters, und 5 a perspective view of an insulating body of the surge arrester, and

6 eine Draufsicht auf den Isolierkörper gemäß 5. 6 a plan view of the insulating body according to 5 ,

Die 1 bis 4 zeigen einen erfindungsgemäßen Überspannungsableiter 1, wobei in der 4 eine Explosionsdarstellung des Überspannungsableiters 1 dargestellt ist, so dass die einzelnen Bauteile des Überspannungsableiters 1 erkennbar sind. Der erfindungsgemäße Überspannungsableiter 1 ist insbesondere für den Einsatz zwischen einem Neutralleiter N und dem Potentialausgleich PE vorgesehen, so dass der Überspannungsableiter 1 eine Stoßstromableitvermögen von bis zu 100 kA 10/350 µs aufweisen muss. Darüber hinaus müssem Netzfolgeströme bis 100 A sicher gelöscht werden können. The 1 to 4 show a surge arrester according to the invention 1 , where in the 4 an exploded view of the surge arrester 1 is shown, so that the individual components of the surge arrester 1 are recognizable. The surge arrester according to the invention 1 is intended in particular for use between a neutral conductor N and the equipotential bonding PE, so that the surge arrester 1 must have a surge current capacity of up to 100 kA 10/350 μs. In addition, network follow currents up to 100 A must be able to be safely deleted.

Der Überspannungsableiter 1 weist ein zylindrisches Gehäuse 2 auf, in dessen Innerem zwei einander axial gegenüberliegende Elektroden 3, 4 angeordnet sind. Das Gehäuse 2 ist dabei aus Stahl und weist ein topfförmiges erstes Gehäuseteil 2a und einen Gehäusedeckel 2b auf, der in das erste Gehäuseteil 2a eingeschraubt ist. Hierdurch wird ein druckfestes und gleichzeitig sehr kompaktes Gehäuse zur Verfügung gestellt. Die beiden Elektroden 3, 4 begrenzen mit ihren einander gegenüberliegenden Stirnseiten die in dem Gehäuse 2 ausgebildete Lichtbogenbrennkammer 5, so dass zwischen den beiden Elektroden 3, 4 eine Funkenstrecke ausgebildet ist. Der Abstand der beiden Elektroden voneinander und damit die Erstreckung der Lichtbogenbrennkammer 5 in Längsrichtung des Gehäuses 2 beträgt bei dem dargestellten Überspannungsableiter 1 weniger als 1 mm, vorzugsweise nur etwa 0,8 mm. The surge arrester 1 has a cylindrical housing 2 on, in the interior of two axially opposed electrodes 3 . 4 are arranged. The housing 2 is made of steel and has a cup-shaped first housing part 2a and a housing cover 2 B on, in the first housing part 2a is screwed. As a result, a pressure-resistant and at the same time very compact housing is provided. The two electrodes 3 . 4 limit with their opposite end faces in the housing 2 trained arc combustion chamber 5 so that between the two electrodes 3 . 4 a spark gap is formed. The distance between the two electrodes from each other and thus the extension of the arc combustion chamber 5 in the longitudinal direction of the housing 2 is in the illustrated surge arrester 1 less than 1 mm, preferably only about 0.8 mm.

Wie aus den 2 und 3 ersichtlich ist, sind innerhalb des Gehäuses 2 zwei Kammern 6, 7 ausgebildet, die beide über zwei Kanäle 8, 9 mit der Lichtbogenbrennkammer 5 verbunden sind. Die beiden Kammern 6, 7 sind dabei in Längsrichtung des Gehäuses 2 auf einander gegenüberliegenden Seiten der Lichtbogenbrennkammer 5 angeordnet. Darüber hinaus weisen die beiden Kammern 6, 7 jeweils einen axialen und radialen Abstand zur Lichtbogenbrennkammer 5 auf, so dass die beiden Kammern 6, 7 aus Sicht der Lichtbogenbrennkammer 5 radial nach außen versetzt hinter den Elektroden 3, 4 angeordnet sind. Das Volumen der beiden ringförmigen Kammern 6, 7 zusammen ist dabei wesentlich größer als das Volumen der Lichtbogenbrennkammer 5. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis des Volumens der beiden Kammern 6, 7 zum Volumen der Lichtbogenbrennkammer 5 etwa 20:1. Like from the 2 and 3 it can be seen are inside the housing 2 two chambers 6 . 7 formed, both over two channels 8th . 9 with the arc combustion chamber 5 are connected. The two chambers 6 . 7 are in the longitudinal direction of the housing 2 on opposite sides of the arc combustion chamber 5 arranged. In addition, the two chambers 6 . 7 each an axial and radial distance to the arc combustion chamber 5 on, leaving the two chambers 6 . 7 from the perspective of the arc combustion chamber 5 radial offset outwards behind the electrodes 3 . 4 are arranged. The volume of the two annular chambers 6 . 7 together is much larger than the volume of the arc combustion chamber 5 , Preferably, the ratio of the volume of the two chambers 6 . 7 to the volume of the arc combustion chamber 5 about 20: 1.

Beim Ableitvorgang durch den brennenden Lichtbogen entstehende heiße, leitfähige Gase können somit durch die Kanäle 8, 9 in die der Entionisierung und Kühlung dienenden ringförmigen Kammern 6, 7 strömen, so dass ein innerhalb der Lichtbogenbrennkammer 5 anstehender Lichtbogen schnell gelöscht und ein erneutes Zünden sicher verhindert wird. Durch die Anordnung der Kammern 6, 7 hinter den Elektroden 3, 4 werden die heißen, ionisierten Gase in Bereiche geführt, die sowohl hinsichtlich der Gefahr einer erneuten Zündung als auch hinsichtlich der Isolation zwischen den beiden Elektroden 3, 4 unkritisch sind. Da die ringförmigen Kammern 6, 7 von dem aus Metall bestehenden Gehäuse 2 umgeben sind, wird auch eine gute und schnelle Wärmeabgabe an das Gehäuse 2 und damit eine rasche Abkühlung der Gase ermöglicht. Da die Kammern 6, 7 keine Öffnungen bzw. Austrittskanäle aufweisen, so dass heißes ionisierte Gas nicht aus dem Gehäuse 2 ausgeblasen wird, besteht auch nicht die Gefahr, dass in der Nähe des Überspannungsableiters 1 angeordnete elektrische Bauteile und Geräte beeinträchtigt werden. In the discharge process by the burning arc resulting hot, conductive gases can thus through the channels 8th . 9 in the deionization and cooling serving annular chambers 6 . 7 flow, leaving one inside the arc combustion chamber 5 pending arc quickly extinguished and re-ignition is reliably prevented. By the arrangement of the chambers 6 . 7 behind the electrodes 3 . 4 The hot, ionized gases are guided into areas that are both in terms of the risk of re-ignition and in terms of the insulation between the two electrodes 3 . 4 are not critical. Because the annular chambers 6 . 7 from the metal housing 2 Also, there is a good and quick heat dissipation to the housing 2 and thus allows a rapid cooling of the gases. Because the chambers 6 . 7 have no openings or outlet channels, so that hot ionized gas does not escape from the housing 2 is blown out, there is also no risk that near the surge arrester 1 arranged electrical components and devices are affected.

Ein wesentliches Bauteil des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters 1 ist der im Inneren des Gehäuses 2 angeordnete zylinderförmige Isolierkörper 10, der in den 5 und 6 vergrößert dargestellt ist. Der Isolierkörper 10 weist eine sich in Längsrichtung des Gehäuses 2 erstreckende Bohrung 11 auf, in die die beiden Elektroden 3, 4 jeweils mit ihrer der Lichtbogenbrennkammer 5 zugewandten Stirnseite hineinragen. Der Isolierkörper 10 weist einen die Bohrung 11 umgebenden inneren Abschnitt 12 und einen hülsenförmigen äußeren Abschnitt 13 auf, der in Längsrichtung des Gehäuses 2 eine deutlich größere Erstreckung als der innere Abschnitt 12 hat, wie aus den beiden Schnittdarstellungen gemäß den 3 und 4 ersichtlich ist. An essential component of the surge arrester according to the invention 1 is the inside of the case 2 arranged cylindrical insulator 10 in the 5 and 6 is shown enlarged. The insulator 10 has a longitudinal direction of the housing 2 extending bore 11 on, in which the two electrodes 3 . 4 each with their the arc combustion chamber 5 protrude facing end face. The insulator 10 has a hole 11 surrounding inner section 12 and a sleeve-shaped outer portion 13 on, in the longitudinal direction of the housing 2 a much larger extension than the inner section 12 has, as from the two sectional views according to the 3 and 4 is apparent.

Aus den 5 und 6 ist erkennbar, dass der innere Abschnitt 12 des Isolierkörpers 10 zwei kreisbogenförmige Stege 14, 15 aufweist, die sich in Umfangsrichtung des inneren Abschnitts 12 nur in einem kleinen, stegartigen Bereich 16 überlappen und in Längsrichtung des Gehäuses 2 hintereinander angeordnet sind. Die beiden kreisbogenförmigen Stege 14, 15 weisen außerdem einen radialen Abstand zum äußeren Abschnitt 13 des Isolierkörpers 10 auf, so dass zwischen dem äußeren Rand der kreisbogenförmigen Stege 14, 15 und dem hülsenförmigen äußeren Abschnitt 13 zwei Durchgänge 17 für das Gas gebildet sind, die einen Teil der beiden Kanäle 8, 9 bilden. From the 5 and 6 it can be seen that the inner section 12 of the insulating body 10 two circular webs 14 . 15 has, extending in the circumferential direction of the inner portion 12 only in a small, bar-like area 16 overlap and in the longitudinal direction of the housing 2 arranged one behind the other. The two circular arched bridges 14 . 15 also have a radial distance to the outer portion 13 of the insulating body 10 on, so that between the outer edge of the circular arched webs 14 . 15 and the sleeve-shaped outer portion 13 two passes 17 are formed for the gas, which forms part of the two channels 8th . 9 form.

Wie aus 2 ersichtlich ist, weisen die beiden Kanäle 8, 9 jeweils einen ersten radial verlaufenden Kanalabschnitt 8a, 9a und einen zweiten axial verlaufenden Kanalabschnitt 8b, 9b auf. Die ersten Kanalabschnitte 8a, 9a, die auf einer Seite jeweils von einem Steg 14, 15 begrenzt sind, sind mit der Lichtbogenbrennkammer 5 verbunden, während die zweiten Kanalabschnitte 8b, 9b jeweils mit beiden Kammern 6, 7 verbunden sind. Die zwischen den kreisbogenförmigen Stegen 14, 15 und dem hülsenförmigen äußeren Abschnitt 13 vorgesehenen Durchgänge 17 ermöglichen es dabei, dass heißes ionisiertes Gas, über beide Kanäle 8, 9 aus der Lichtbogenbrennkammer 5 in beide Kammern 6, 7 strömen kann. Das Gas kann somit aus der Lichtbogenbrennkammer 5 radial an den beiden kreisbogenförmigen Stegen 14, 15 vorbei bzw. entlang strömen und dann axial entlang der Innenfläche des hülsenförmigen äußeren Abschnitts 13 in beide Kammern 6, 7 strömen. How out 2 it can be seen, the two channels 8th . 9 in each case a first radially extending channel section 8a . 9a and a second axially extending channel portion 8b . 9b on. The first channel sections 8a . 9a on each side of a footbridge 14 . 15 are limited, are with the arc combustion chamber 5 connected while the second channel sections 8b . 9b each with two chambers 6 . 7 are connected. The between the arcuate ridges 14 . 15 and the sleeve-shaped outer portion 13 provided passageways 17 allow it, that hot ionized gas, over both channels 8th . 9 from the arc combustion chamber 5 in both chambers 6 . 7 can flow. The gas can thus escape from the arc combustion chamber 5 radially to the two arcuate webs 14 . 15 flow along and then axially along the inner surface of the sleeve-shaped outer portion 13 in both chambers 6 . 7 stream.

Der Isolierkörper 10 dient außerdem noch zur Aufnahme eines Zündelements 18 und einer Zündelektrode 19, die zusammen eine Zündhilfe für die Funkenstrecke des Überspannungsableiters 1 bilden. Hierzu ist in dem inneren Abschnitt 12 des Isolierkörpers 10 ein Aufnahmebereich 20 vorgesehen, der eine Öffnung 21 zur Lichtbogenbrennkammer 5 hat, so dass das Zündelement 18 und die Zündelektrode 19 durch die Öffnung 21 mit der Lichtbogenbrennkammer 5 in Berührung stehen, wie dies aus 3 ersichtlich ist. Aus der Draufsicht auf den Isolierkörper 10 gemäß 6 ist erkennbar, dass der Aufnahmebereich 20 in Umfangsrichtung des inneren Abschnitts 12 zwischen den beiden kreisbogenförmigen Stegen 14, 15 angeordnet ist, wobei sich die beiden kreisbogenförmigen Stege 14, 15 und der Aufnahmebereich 20 jeweils über etwa ein Drittel des Umfangs des inneren Abschnitts 12 des Isolierkörpers 10 erstrecken. The insulator 10 also serves to hold an ignition element 18 and an ignition electrode 19 , which together provide an ignition aid for the spark gap of the surge arrester 1 form. This is in the inner section 12 of the insulating body 10 a recording area 20 provided, an opening 21 to the arc combustion chamber 5 has, so the ignition element 18 and the ignition electrode 19 through the opening 21 with the arc combustion chamber 5 get in touch like this 3 is apparent. From the top view of the insulator 10 according to 6 is recognizable that the receiving area 20 in the circumferential direction of the inner portion 12 between the two arcuate webs 14 . 15 is arranged, wherein the two circular arc-shaped webs 14 . 15 and the recording area 20 each over about one third of the circumference of the inner portion 12 of the insulating body 10 extend.

Der innere Abschnitt 12 des Isolierkörpers 10 ist somit funktional in drei Bereiche aufgeteilt, wobei in dem Aufnahmebereich 20 für das Zündelement 18 und die Zündelektrode 19 die Zündung der Funkenstrecke erfolgt, während die kreisbogenförmigen Stege 14, 15 jeweils einen Teil der beiden Kanäle 8, 9 für die Strömung des ionisierten Gases aus der Lichtbogenbrennkammer 5 in die beiden zylindrischen Kammern 6, 7 bilden. Um eine ausreichende Stabilität des Isolierkörpers 10 zu gewährleisten, ist der stegartige Bereich 16, in dem sich die kreisbogenförmigen Stege 14, 15 überlappen, mit dem äußeren Abschnitt 13 des Isolierkörpers 10 verbunden. Dadurch ist auch der stegartige Bereich 16 sehr stabil ausgebildet, so dass sichergestellt ist, dass der Abstand der beiden Elektroden 3, 4 zueinander dauerhaft unverändert bleibt. Hierzu dient neben dem stegartigen Bereich 16 auch der Rand des Aufnahmebereichs 20, der ebenfalls mit dem äußeren Abschnitt 13 des Isolierkörpers 10 verbunden und die gleiche Dicke wie der stegartige Bereich 16 aufweist. The inner section 12 of the insulating body 10 is thus functionally divided into three areas, wherein in the receiving area 20 for the ignition element 18 and the ignition electrode 19 the ignition of the spark gap occurs while the arcuate ridges 14 . 15 each a part of the two channels 8th . 9 for the flow of ionized gas from the arc combustion chamber 5 in the two cylindrical chambers 6 . 7 form. To ensure sufficient stability of the insulating body 10 to ensure is the web-like area 16 in which are the arcuate webs 14 . 15 overlap with the outer section 13 of the insulating body 10 connected. This is also the web-like area 16 formed very stable, so as to ensure that the distance between the two electrodes 3 . 4 remains permanently unchanged. This is in addition to the web-like Area 16 also the edge of the reception area 20 also with the outer section 13 of the insulating body 10 connected and the same thickness as the web-like area 16 having.

Aus den 5 und 6 ist darüber hinaus erkennbar, dass der äußere Abschnitt 13 des Isolierkörpers 10 eine Aussparung 22 aufweist, die in Umfangsrichtung des Isolierkörpers 10 betrachtet, korrespondierend zum Aufnahmebereich 20 für das Zündelement 18 und die Zündelektrode 19 im inneren Abschnitt 12 angeordnet ist. Die Aussparung 22 gewährleistet es, dass die Zündelektrode 19 mit ihrem äußeren, der Lichtbogenbrennkammer 5 abgewandten Rand mit dem Gehäuse 2 in Berührung steht. Darüber hinaus erleichtert die Ausbildung der Aussparung 22 im äußeren Abschnitt 13 des Isolierkörpers 10 die Montage des Überspannungsableiters 1, da so die Zündelektrode 19 und das Zündelement 18 einfacher in den Aufnahmebereich 20 am inneren Abschnitt 12 des Isolierkörpers 10 eingelegt werden können. From the 5 and 6 In addition, it is recognizable that the outer section 13 of the insulating body 10 a recess 22 has, in the circumferential direction of the insulating body 10 considered, corresponding to the receiving area 20 for the ignition element 18 and the ignition electrode 19 in the inner section 12 is arranged. The recess 22 ensures that the ignition electrode 19 with its outer, the arc combustion chamber 5 opposite edge to the housing 2 in contact. In addition, the formation of the recess facilitates 22 in the outer section 13 of the insulating body 10 the installation of the surge arrester 1 , because so the ignition electrode 19 and the ignition element 18 easier in the reception area 20 at the inner section 12 of the insulating body 10 can be inserted.

Insbesondere aus den Schnittdarstellungen gemäß den 2 und 3 ist ersichtlich, dass die beiden vorzugsweise aus Wolfram bestehenden Elektroden 3, 4 jeweils in der Stirnseite eines Elektrodenhalters 23, 24 angeordnet sind. Aus der Schnittdarstellung gemäß 2 ist dabei erkennbar, dass die die Elektroden 3, 4 aufnehmende Stirnseite der Elektrodenhalter 23, 24 jeweils auf einer Seite am inneren Abschnitt 12 des Isolierkörpers 10, nämlich jeweils an einem kreisbogenförmigen Steg 14. bzw. 15 anliegen. Die den Elektroden 3, 4 abgewandten Enden der Elektrodenhalter 23, 24 ragen dagegen aus dem Gehäuse 2 heraus, wozu in dem Boden des topfförmigen ersten Gehäuseteils 2a und in dem Gehäusedeckel 2b jeweils eine Bohrung 25, 26 abgeordnet ist. In particular, from the sectional views according to the 2 and 3 it can be seen that the two electrodes are preferably made of tungsten 3 . 4 in each case in the end face of an electrode holder 23 . 24 are arranged. From the sectional view according to 2 it can be seen that the electrodes 3 . 4 receiving end face of the electrode holder 23 . 24 each on one side on the inner section 12 of the insulating body 10 , namely in each case at an arcuate web 14 , respectively. 15 issue. The electrodes 3 . 4 opposite ends of the electrode holder 23 . 24 on the other hand protrude from the case 2 out, including in the bottom of the cup-shaped first housing part 2a and in the housing cover 2 B one hole each 25 . 26 seconded.

Die im Inneren des Isolierkörpers 10 ausgebildeten radial verlaufenden Kanalabschnitte 8a, 9a werden somit jeweils auf einer Seite von einem kreisbogenförmigen Steg 14, 15 und auf der anderen Seite von dem gegenüberliegenden Bereich der Stirnseite eines Elektrodenhalters 23, 24 begrenzt. Die beim Ableitvorgang entstehenden heißen ionisierten Gase können dabei ungehindert durch die Kanalabschnitte 8a, 9a strömen, so dass es nicht zu Ablagerungen von leitfähigen Partikeln an den Stirnseiten der Elektrodenhalter 23, 24 kommt. Außerdem werden die Stirnseiten der Elektrodenhalter 23, 24 auch nicht über einen längeren Zeitraum hohen Temperaturen ausgesetzt. Dadurch wird verhindert, dass es bei aus Messing bestehenden Elektrodenhaltern 23, 24 zu einer Beschädigung der Elektrodenhalter 23, 24 oder zu Leckströmen oder Kurzschlüssen aufgrund von leitfähigen Ablagerungen kommt. The inside of the insulator 10 formed radially extending channel sections 8a . 9a are thus each on one side of a circular arc-shaped bridge 14 . 15 and on the other side of the opposite region of the front side of an electrode holder 23 . 24 limited. The hot ionized gases produced during the discharge process can pass unhindered through the channel sections 8a . 9a so that it does not lead to deposits of conductive particles on the end faces of the electrode holder 23 . 24 comes. In addition, the front sides of the electrode holder 23 . 24 not exposed to high temperatures for a long time. This prevents it from being made of brass electrode holders 23 . 24 to damage the electrode holder 23 . 24 or leakage or short circuits due to conductive deposits.

Um eine elektrische Verbindung zwischen dem metallischen Gehäuse 2 und den Elektrodenhaltern 23, 24 zu verhindern, sind die beiden Elektrodenhalter 23, 24 jeweils von einer beidseitig offenen Isolierhülle 27, 28 umgeben. Damit die Isolierung zwischen dem – in den Figuren rechten Elektrodenhalter 24 und dem topfförmigen ersten Gehäuseteil 2a auch im Bereich der Aussparung 22 im äußeren Abschnitt 13 des Isolierkörpers 10 sichergestellt ist, weist die dem Elektrodenhalter 24 zugeordnete Isolierhülle 28 einen axial und radial überstehenden Kragen 29 auf, der in die Aussparung 22 eingreift, so dass die Isolierung zum ersten Gehäuseteil 2a nur im Bereich des Zündelements 18 und der Zündelektrode 19 unterbrochen ist. To make an electrical connection between the metallic housing 2 and the electrode holders 23 . 24 To prevent, are the two electrode holder 23 . 24 each of a double-sided open insulating 27 . 28 surround. So that the insulation between the - in the figures right electrode holder 24 and the cup-shaped first housing part 2a also in the area of the recess 22 in the outer section 13 of the insulating body 10 is assured that the electrode holder 24 associated insulation 28 an axially and radially protruding collar 29 on, in the recess 22 engages, so that the insulation to the first housing part 2a only in the area of the ignition element 18 and the ignition electrode 19 is interrupted.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10338835 A1 [0006, 0007, 0019, 0021] DE 10338835 A1 [0006, 0007, 0019, 0021]

Claims (12)

Überspannungsableiter zum Einsatz in der Stromversorgung von Niederspannungsnetzen, insbesondere für den Einsatz zwischen einem Neutralleiter N und einem Potentialausgleich PE, mit einem zylinderischen Gehäuse (2), mit zwei einander axial gegenüberliegenden Elektroden (3, 4) und mit einer im Inneren des Gehäuses (2) ausgebildeten Lichtbogenbrennkammer (5), wobei die Lichtbogenbrennkammer (5) axial von den beiden Elektroden (3, 4) begrentzt ist und zwischen den beiden Elektroden (3, 4) eine Funkenstrecke ausgebildet ist, so dass beim Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden (3, 4) ein Lichtbogen entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (2) zwei Kammern (6, 7) ausgebildet sind, die jeweils über mindestens einen Kanal (8, 9) mit der Lichtbogenbrennkammer (5) verbunden sind, so dass nach dem Zünden der Funkenstrecke heißes ionisiertes Gas aus der Lichtbogenbrennkammer (5) in die Kammern (6, 7) strömen kann, dass das Volumen der beiden Kammern (6, 7) zusammen größer als das Volumen der Lichtbogenbrennkammer (5) ist und dass die beiden Kammer (6, 7) in Längsrichtung des Gehäuses (2) auf einander gegenüberliegenden Seiten der Lichtbogenbrennkammer (5) angeordnet sind und jeweils einen axialen und radialen Abstand zur Lichtbogenbrennkammer (5) aufweisen. Surge arrester for use in the supply of low-voltage networks, in particular for use between a neutral conductor N and a potential equalization PE, with a cylindrical housing ( 2 ), with two axially opposite electrodes ( 3 . 4 ) and with one inside the housing ( 2 ) formed arc combustion chamber ( 5 ), wherein the arc combustion chamber ( 5 ) axially from the two electrodes ( 3 . 4 ) and between the two electrodes ( 3 . 4 ) a spark gap is formed, so that when igniting the spark gap between the two electrodes ( 3 . 4 ) an arc is produced, characterized in that inside the housing ( 2 ) two chambers ( 6 . 7 ) are formed, each having at least one channel ( 8th . 9 ) with the arc combustion chamber ( 5 ) are connected so that after ignition of the spark gap hot ionized gas from the arc combustion chamber ( 5 ) into the chambers ( 6 . 7 ) can flow that the volume of the two chambers ( 6 . 7 ) together greater than the volume of the arc combustion chamber ( 5 ) and that the two chambers ( 6 . 7 ) in the longitudinal direction of the housing ( 2 ) on opposite sides of the arc combustion chamber ( 5 ) are arranged and in each case an axial and radial distance to the arc combustion chamber ( 5 ) exhibit. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (2) ein zylinderförmiger Isolierkörper (10) angeordnet ist, der eine sich in Längsrichtung des Gehäuses (2) erstreckende Bohrung (11) aufweist, in die die beiden Elektroden (3, 4) mit ihren der Lichtbogenbrennkammer (5) zugewandten Stirnseite jeweils hineinragen, so dass der Isolierkörper (10) die Lichtbogenbrennkammer (5) radial umgibt, und dass der zumindest eine Kanal (8, 9) zumindest teilweise vom Isolierkörper (10) gebildet ist. Surge arrester according to claim 1, characterized in that in the housing ( 2 ) a cylindrical insulating body ( 10 ) is arranged, one in the longitudinal direction of the housing ( 2 ) extending bore ( 11 ) into which the two electrodes ( 3 . 4 ) with its the arc combustion chamber ( 5 ) facing each end, so that the insulating body ( 10 ) the arc combustion chamber ( 5 ) radially surrounds, and that the at least one channel ( 8th . 9 ) at least partially from the insulating body ( 10 ) is formed. Überspannungsableiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (10) einen die Bohrung (11) umgebenden inneren Abschnitt (12) und einen hülsenförmigen äußeren Abschnitt (13) aufweist, der in Längsrichtung des Gehäuses (2) eine größere Erstreckung als der innere Abschnitt (12) aufweist. Surge arrester according to Claim 2, characterized in that the insulating body ( 10 ) a the bore ( 11 ) surrounding inner section ( 12 ) and a sleeve-shaped outer portion ( 13 ), which in the longitudinal direction of the housing ( 2 ) a greater extent than the inner portion ( 12 ) having. Überspannungsableiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Abschnitt (12) des Isolierkörpers (10) zwei kreisbogenförmige Stege (14, 15) aufweist, die sich in Umfangsrichtung des inneren Abschnitt (12) nur in einem kleinen Bereich (16) überlappen und in Längsrichtung des Gehäuses (2) hintereinander angeordnet sind, wobei die beiden kreisbogenförmigen Stege (14, 15) einen radialen Abstand zum äußeren Abschnitt (13) des Isolierkörpers (10) aufweisen, so dass zwei Kanäle (8, 9) ausgebildet sind, die die Lichtbogenbrennkammer (5) jeweils mit beiden Kammern (6, 7) verbinden, wobei die beiden Kanäle (8, 9) jeweils einen ersten radial verlaufenden Kanalabschnitt (8a, 9a) und einen zweiten axial verlaufenden Kanalabschnitt (8b, 9b) aufweisen, wobei die ersten Kanalabschnitte (8a, 9a) mit der Lichtbogenbrennkammer (5) und die zweiten Kanalabschnitte (8b, 9b) jeweils mit beiden Kammer (6, 7) verbunden sind. Surge arrester according to Claim 3, characterized in that the inner section ( 12 ) of the insulating body ( 10 ) two arcuate webs ( 14 . 15 ) extending in the circumferential direction of the inner portion ( 12 ) only in a small area ( 16 ) overlap and in the longitudinal direction of the housing ( 2 ) are arranged one behind the other, wherein the two arcuate webs ( 14 . 15 ) a radial distance to the outer portion ( 13 ) of the insulating body ( 10 ), so that two channels ( 8th . 9 ) are formed, which the arc combustion chamber ( 5 ) each with two chambers ( 6 . 7 ), the two channels ( 8th . 9 ) each have a first radially extending channel section ( 8a . 9a ) and a second axially extending channel section ( 8b . 9b ), wherein the first channel sections ( 8a . 9a ) with the arc combustion chamber ( 5 ) and the second channel sections ( 8b . 9b ) each with two chambers ( 6 . 7 ) are connected. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (2) eine Zündhilfe angeordnet ist, die ein Zündelement (18) und eine Zündelektrode (19) aufweist, wobei das Zündelement (18) und die Zündelektrode (19) mit der Lichtbogenbrennkammer (5) in Berührung stehen und das Zündelement (18) auf der einen Seite mit der einen Elektrode (4) und auf der anderen Seite mit der Zündelektrode (18) elektrisch leitend verbunden ist. Surge arrester according to one of Claims 1 to 4, characterized in that inside the housing ( 2 ) a starting aid is arranged, which is an ignition element ( 18 ) and an ignition electrode ( 19 ), wherein the ignition element ( 18 ) and the ignition electrode ( 19 ) with the arc combustion chamber ( 5 ) and the ignition element ( 18 ) on one side with the one electrode ( 4 ) and on the other side with the ignition electrode ( 18 ) is electrically connected. Überspannungsableiter nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Abschnitt (12) des Isolierkörpers (10) einen Aufnahmebereich (20) für das Zündelement (18) und die Zündelektrode (19) aufweist, wobei der Aufnahmebereich (20) eine Öffnung (21) zum Lichtbogenbrennkammer (5) hat und vorzugsweise in Umfangsrichtung des inneren Abschnitt (12) zwischen den beiden kreisbogenförmigen Stegen (14, 15) angeordnet ist. Surge arrester according to Claims 4 and 5, characterized in that the inner section ( 12 ) of the insulating body ( 10 ) a receiving area ( 20 ) for the ignition element ( 18 ) and the ignition electrode ( 19 ), wherein the receiving area ( 20 ) an opening ( 21 ) to the arc combustion chamber ( 5 ) and preferably in the circumferential direction of the inner portion ( 12 ) between the two arcuate webs ( 14 . 15 ) is arranged. Überspannungsableiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Abschnitt (13) des Isolierkörpers (10) eine Aussparung (22) aufweist, die korrespondierend zu Aufnahmebereich (20) für das Zündelement (18) und die Zündelektrode (19) am inneren Abschnitt (12) angeordnet ist. Surge arrester according to Claim 6, characterized in that the outer section ( 13 ) of the insulating body ( 10 ) a recess ( 22 ) corresponding to the receiving area ( 20 ) for the ignition element ( 18 ) and the ignition electrode ( 19 ) at the inner portion ( 12 ) is arranged. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus Metall, insbesondere aus Stahl besteht und zweiteilig ausgebildet ist, nämlich ein topfförmiges erstes Gehäuseteil (2a) und einen Gehäusedeckel (2b) aufweist. Surge arrester according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the housing ( 2 ) consists of metal, in particular made of steel and is formed in two parts, namely a cup-shaped first housing part ( 2a ) and a housing cover ( 2 B ) having. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elektroden (3, 4) jeweils in der Stirnseite eines Elektrodenhalters (23, 24) angeordnet sind, wobei die die Elektroden (3, 4) aufnehmende Stirnseite der Elektrodenhalter (23, 24) jeweils auf einer Seite am inneren Abschnitt (12) des Isolierkörpers (10) anliegen und die den Elektroden (3, 4) abgewandten Enden der Elektrodenhalter (23, 24) jeweils an einer Stirnseite des Gehäuses (2) aus dem Gehäuse (2) herausragen. Surge arrester according to one of Claims 3 to 8, characterized in that the two electrodes ( 3 . 4 ) in each case in the end face of an electrode holder ( 23 . 24 ), wherein the electrodes ( 3 . 4 ) receiving end face of the electrode holder ( 23 . 24 ) each on one side at the inner portion ( 12 ) of the insulating body ( 10 ) and the electrodes ( 3 . 4 ) facing away from the electrode holder ( 23 . 24 ) in each case on an end face of the housing ( 2 ) out of the housing ( 2 protrude). Überspannungsableiter nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenhalter (23, 24) jeweils von einer beidseitig offenen Isolierhülle (27, 28) umgeben sind, durch die die Elektrodenhalter (23, 24) gegenüber dem Gehäuse (2) isoliert sind. Surge arrester according to Claims 8 and 9, characterized in that the electrode holders ( 23 . 24 ) each of a double-sided open insulating ( 27 . 28 ) are surrounded by which the electrode holder ( 23 . 24 ) opposite the housing ( 2 ) are isolated. Überspannungsableiter nach Anspruch 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolierhülle (28) an ihrer der Lichtbogenbrennkammer (5) zugewandten Seite einen axial und radial überstehenden Kragen (29) aufweist, der in die Aussparung (22) des äußeren Abschnitts (13) des Isolierkörpers (10) hineinragt. Surge arrester according to Claims 7 and 10, characterized in that an insulating sleeve ( 28 ) at its the arc combustion chamber ( 5 ) facing side an axially and radially projecting collar ( 29 ), which in the recess ( 22 ) of the outer section ( 13 ) of the insulating body ( 10 ) protrudes. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kammern (6, 7) ringeförmig ausgebildet sind. Surge arrester according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the two chambers ( 6 . 7 ) are formed ring-shaped.
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