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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Löschfunkenstreckenanordnung
mit Mitteln zur Ableitung von elektrischen Überspannungen eines Stromnetzes
und Löschung
des danach entstehenden Netzfolgestromes gemäß Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
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Funkenstrecken stellen u. a. auf
Grund ihres großen
Energieableitevermögens
ein bevorzugtes Bauteil für
den Oberspannungsschutz dar. Speziell bei Funkenstrecken, die in
einem Niederspannungsversorgungssystem installiert sind, kann es
nach der Ableitung einer Überspannung
zu einem Netzfolgestrom kommen. Aus diesem Grund ergibt sich für derartige
Geräte
die Forderung nach einem genügenden Folgestromlöschvermögen. Dies
wird bei bekannten Geräten üblicherweise
durch die Kühlung
des Lichtbogens herbeigeführt.
Die Kühlung
wird in der Regel durch eine Aufweitung des Lichtbogens sowie die Verwendung
gasabgebender Isolierstoffe erreicht. Auch kann man eine Kühlung durch
entsprechende, umgebende Materialien erreichen. Zur Verbesserung des
Löschvermögens hat
man auch eine Aufteilung in Teillichtbögen durch Löschbleche, sowie eine Verlängerung
des Lichtbogens, z. B. durch hörnerartige Kontakte
vorgesehen. Die entstehenden heißen Gase des Lichtbogens werden
durch Ausblasöffnungen
(siehe z. B.
DE 29
34 237 C2 im Funkenstreckengehäuse nach außen in die Umgebung abgeführt. Dies
bedingt, daß am
Einbauort der Löschfunkenstrecke
(z. B. in der Elektroverteilung) bestimmte Abstände zu anderen spannungsführenden
Teilen einzuhalten sind, was den Einsatz nur unter bestimmten Vorgaben
ermöglicht.
Dieses Ausblasen der heißen
ionisierten Gase ist nachteilig. Aus diesen Gründen sind bei der Gestaltung
derartiger Löschfunkenstrecken
Grenzen dadurch gesetzt, daß der
durch die Ausblasöffnungen
nach außen
tretende Strahl der heißen
und ionisierten Gase begrenzt werden muß.
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Aus der gattungsbildenden
DE 38 29 650 A1 ist
eine kombinierte Löschfunkenstrecke
vorbekannt, bei welcher das Ziel verfolgt wird, den Platzbedarf von Überspannungsableitern
bei Mehrleiteranordnungen dadurch zu reduzieren, daß nur eine
kombinierte Löschfunkenstrecke
eingesetzt wird.
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Bei dem Überspannungsableiter mit Vielfachfunkenstrecke
und spannungsabhängigen
Widerständen
gemäß
DE 1 288 672 A wird
ein Ausblasen des Lichtbogens durch das erzeugte Eigenfeld vorgeschlagen,
wobei auch eine Gaszirkulation vorgesehen ist.
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Aus dem Vorgenannten ist es daher
Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Folgestrom-löschfähige Funkenstrecke
zu schaffen, deren Folgestrom-Löschfähigkeit
gegenüber
den bisher bekannten Ausführungen
verbessert wird und welche im praktischen Betrieb dementsprechende
Vorteile aufweist.
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Die Lösung der Aufgabe der Erfindung
erfolgt mit einer Löschfunkenstreckenanordnung
gemäß den Merkmalen
der Patentansprüche
1, 2, 3 oder 7.
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Es ist vorgesehen, daß die Löschfunkenstreckenanordnung
ein sie nach außen
druckdicht abkapselndes Gehäuse
aufweist und daß innerhalb
des Gehäuses
Strömungswege
vorgesehen sind, die das beim Überschlag
der Funkenstrecke vom Lichtbogen erhitzte und expandierende Gas
vom Lichtbogen wegführen,
durch einen kühleren
Bereich des Innern des Gehäuses
leiten und von dort – entsprechend
abgekühlt – wieder
zum Lichtbogen zuruckführen.
Das die Löschfunkenstreckenanordnung
druckdicht nach außen
abschließende
Gehäuse
verhindert das Ausblasen bzw. Austreten der heißen Gase des Lichtbogens nach
außen.
Diese heißen
Gase bleiben somit im Innern des Gehäuses und bewegen sich darin
entlang der vorgesehenen Strömungswege.
Hiermit werden mehrere, sich ergänzende
Effekte zur Löschung
des Netzfolgestromes erreicht. Zum einen bewirkt der Überschlag
und die Entstehung des Lichtbogens in einem druckdicht nach außen abgeschlossenen
Gehäuse
in diesem eine starke Erhöhung
des Innendrucks und damit eine erhebliche Erhöhung der Längsfeldstarke des Lichtbogens.
Die damit verbundene hohe Bogenspannung begünstigt bzw. fördert das
Löschvermögen. Außerdem wird
die Löschung durch
die Kühlung
und Strömung
des erhitzten Gases innerhalb der abgekapselten Löschfunkenstreckenanordnung
gefördert.
Der abgekühlte
Gasstrom bebläst
bei seiner Rückkehr
den Lichtbogen, was weiter zur Begünstigung der Löschung beiträgt. Sämtliche
vorgenannten Effekte wirken mit dem Ergebnis einer Verbesserung
der Folgestrom-Löschfähigkeit
einer solchen Anordnung gegenüber
dem eingangs genannten Stand der Technik zusammen.
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Der Vollständigkeit halber wird darauf
hingewiesen, daß man
zwar nach außen
luftdicht abgeschlossene Funkenstrecken kennt, jedoch nicht im Einsatz
in Stromnetzen, die nach dem erfolgten Überschlag einen Netzfolgestrom
bewirken. Vielmehr wurden solche luftdicht abgeschlossenen Funkenstrecken
nur für
andere, nicht an ein Niederspannungsversorgungsnetz angeschlossene
Einsatzzwecke verwendet, z. B. sogenannte Gasentladungsableiter,
deren Elektroden sich in einem hermetisch gekapselten Gehäuse befinden,
und die bereits seit vielen Jahren in informationstechnischen Netzen,
bei denen nur geringe Folgeströme
auftreten, eingesetzt werden. Bei solchen Einsatzfällen besteht
damit nicht das Problem, einen aus dem Stromnetz über die
gezündete
Funkenstrecke fließenden
Folgestrom zu löschen,
der die Größenordnung
des Netzkurzschlußstromes
erreichen kann. Auch fehlen bei den vorgenannten Funkenstrecken
die im Zusammenhang mit der Erfindung vorgesehenen Strömungswege
und die Kühlung
für das
erhitzte Gas. Auch kommt es beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung
nicht auf einen absolut luftdichten bzw. gasdichten Abschluß des Innern
des Gehäuses
der Funkenstrecke nach außen
an. Vielmehr ist die erwahnte Druckdichtheit und natürlich auch
Druckfestigkeit erforderlich, damit sich beim Zünden des Lichtbogens im Innern
des Gehäuses
der angestrebte hohe Druck aufbauen kann und das Gehäuse auch
in der Lage ist, diesem Druck standzuhalten.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung
besteht darin, daß die
die Löschung
fördernde
Druckerhöhung erst
durch den Lichtbogen selbst, d. h. während seines Stromflusses erzeugt
wird, während
bei normalem Betrieb, d. h. bevor der Überschlag einsetzt, innerhalb
des Gehäuses
der Löschfunkenstreckenanordnung
der Luftdruck der äußeren Umgebung herrscht.
Hieraus ergibt sich der Vorteil einer niedrigen Ansprechspannung.
Da die erreichte Druckerhöhung
proportional dem Energiezuwachs während des Stromflusses des Lichtbogens
ist, ergibt sich mit steigendem Netzfolgestrom ein ebenfalls steigendes Löschvermögen der
Funkenstrecke. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
die Löschfunkenstreckenanordnung
innerhalb des druckdichten Gehäuses
in zwei Kammern unterteilt, wobei während der Bildung des Lichtbogens
an einer Löschfunkenstrecke
oder der Bildung zweier Lichtbögen
an zwei Löschfunkenstrecken
der Druck in einer dieser Kammern höher ist als in der anderen
Kammer. Diese Druckdifferenz bewirkt in Verbindung mit den Durchtrittsöffnungen
der Trennwand das Strömen
der erhitzten Gase aus der Kammer höheren Druckes in die Kammer
niedrigeren Druckes und von dieser wieder zurück in die Kammer höheren Druckes.
Hiermit wird eine besonders intensive Strömung und zugleich auch Kühlung der
expandierten, erhitzten Gase erreicht, welche zu einer schnellen Löschung auch
größerer Netzfolgeströme führt. Der vorgenannte
Druckunterschied der beiden Kammern ergibt sich dadurch, daß in der
einen Kammer ein größerer Energieeintrag
und damit ein entsprechend höherer
Druck gebildet wird, als in der anderen Kammer. Dies kann gemäß den Merkmalen
des Anspruches 1 erreicht werden, wobei die Funkenstrecke der ersten
Kammer aufgrund der höheren
Dicke ihrer Isolationsschicht einen größeren Lichtbogen und damit einen
größeren Energieeintrag
in diese Kammer bildet als die zweite Kammer, in der sich eine Funkenstrecke
mit einer demgegenüber
dünneren
Isolationsschicht befindet. Die vorgesehene Reihenschaltung zweier
Funkenstrecken ergibt dazu den Vorteil, daß sich der gesamte Löschungsvorgang
auf zwei Funkenstrecken verteilt, so daß alleine dadurch das Löschvermögen deutlich
gegenüber
einer Einzelfunkenstrecke erhöht
wird.
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Der zuvor bereits erläuterte unterschiedliche Energieeintrag
in die beiden Kammern des Gehäuses
kann aber auch in der Weise erreicht werden, daß nur die eine, erste Kammer
eine Löschfunkenstrecke
aufweist und die andere, zweite Kammer nicht, wobei die zweite Kammer
nur der Strömung und
insbesondere Kühlung
der expandierten und erhitzten Gase sowie deren Rückführung zum
Lichtbogen in der ersten Kammer dient. Es bildet sich nämlich in
der ersten Kammer an der Löschfunkenstrecke der Überschlag
und damit der Lichtbogen sowie der gewünschte Überdruck. Das expandierende
Gas gelangt dann in die zweite Kammer, in der es abgekühlt und
hieraus der ersten Kammer zwecks Abkühlung und Auseinanderblasens
des Lichtbogens wieder zugeführt
wird. Auch hierdurch werden die vorstehend erläuterten Löscheffekte erreicht. Die beabsichtigte Strömung des
expandierten und erhitzten Gases aus der ersten, die Funkenstrecke
aufweisenden Kammer in die zweite Kammer und von dieser zurück in die
erste Kammer wird durch die Merkmale gemäß Anspruch 2 strömungstechnisch
vervollkommnet.
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Es ist sowohl eine kontinuierliche
Strömung der
heißen
ionisierten Gase möglich,
als auch eine hin- und herpulsierende Strömung mit Hilfe von Druckbereichen.
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Es ist also mit der Erfindung möglich, durch die
Gestaltung der Strömungswege
im Gehäuseinnern
und insbesondere beim Vorsehen zweier Kammern eine gezielte Gasströmung zu
erreichen, die zusätzlich
zu den schon erläuterten
Vorteilen für
einen schnellen Abtransport der Ladungsträger des Lichtbogens sowie der
mit Zersetzungsprodukten verunreinigten Gase aus dem unmittelbaren
Funkenstreckenbereich sorgt. Sie setzen sich irgendwo im Strömungsweg
an den Wänden
der Kammern und damit an Stellen ab, an denen sie nicht stören. Dies verbessert
die Spannungsfestigkeit dieser Löschfunkenstreckenanordnung
nach dem Verlöschen
des Lichtbogens und führt
zu einem erhöhten
Ausschaltvermögen.
Zusatzlich zu der erläuterten
Verbesserung des Folgestromlöschvermögens wird
auch die dielektrische Festigkeit und damit das Isolationsvermögen verbessert.
Dies ist ein für
die Anwendung der Trennfunkenstrecke angestrebter bzw. erforderlicher Effekt.
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Weitere Vorteile und Merkmale der
Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung
von erfindungsgemäßen Ausführungsmöglichkeiten
zu entnehmen. In der Zeichnung zeigt jeweils im Langsschnitt:
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1 eine
Löschfunkenstreckenanordnung mit
zwei in Reihe geschalteten Funkenstrecken,
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2 einen
Schnitt gemäß der Linie
II-II in 1,
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3, 4 jeweils Löschfunkenstreckenanordnungen,
bestehend aus zwei Kammern, von denen nur eine Kammer eine Funkenstrecke
aufweist,
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5 im
Schnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Löschfunkenstreckenanordnung
nach der Erfindung und
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6 eine
weitere Ausführungsform
einer Löschfunkenstreckenanordnung
nach der Erfindung, ebenfalls im Langsschnitt.
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Das Ausführungsbeispiel nach 1 zeigt innerhalb eines
druckdichten Gehäuses,
das in diesem Beispiel aus einem etwa zylindrischen Isolierstoffgehäuse 3,
das vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt
ist und aus daran stirnseitig befestigten, äußeren metallischen Kontaktplatten 4 besteht,
eine erste Kammer A und eine zweite Kammer B. In jeder dieser Kammern
ist eine Löschfunkenstrecke
vorgesehen, bestehend aus zwei Elektroden 1, 2 und
einer dazwischen vorgesehene Isolierschicht 25, 26,
wobei die Isolierschicht 25 der Löschfunkenstrecke der ersten
Kammer A eine größere Dicke
hat als die Isolierschicht 26 der Löschfunkenstrecke der oberen
Kammer B. Somit entsteht bei Zündung
der Lichtbogen die Bogenspannungen UB1 und UB2 dieser beiden Löschfunkenstrecken
in der Kammer A ein größerer Energieeintrag
als in der Kammer B, da aufgrund der unterschiedlichen Dicken der
Isolierschichten die Bogenspannung UB1 der Kammer A größer ist
als die Bogenspannung UB2 der Kammer B. Die metallischen Kontaktplatten 3 sind
in mechanischem und elektrischem Kontakt mit den ihnen jeweils gegenüberliegenden
Elektroden 1. Dazwischen kann noch eine elektrisch leitende
Bedampfungssperre vorgesehen sein. Zwischen den beiden Kammern A
und B ist eine Mittelelektrode 9 vorgesehen, die Öffnungen
27 zum Druckausgleich zwischen den Kammern A und B und den entsprechenden
Durchtritt der Gase aufweist. Die Mittelelektrode 9 besteht
ebenfalls aus Metall und ist elektrisch leitend. Sie stellt somit
eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den an ihr anliegenden
Elektroden 1 der beiden Löschfunkenstrecken dar. Zugleich
bildet die Mittelelektrode 9 hier die Trennwand zwischen
den beiden Kammern A und B. Da sich in den Kammern A und B die Lichtbögen nicht
völlig
gleichmäßig bilden,
werden die in ihnen befindlichen Gase vom jeweiligen Lichtbogen
auch nicht über
den Umfang der Funkenstrecke betrachtet stets gleichmäßig erhitzt
werden. Hinzu kommt, daß (siehe
oben) der Kammer A mehr Energie zugeführt und dadurch in ihr eine
größere Erhitzung
erreicht wird. Die vorgenannten Umstände ergeben zusammen eine Strömung der
Gase, wie sie mit den Pfeilen in den Öffnungen 27 angedeutet
sind. Dies ist nicht auf die angegebenen Pfeilrichtungen, namlich
links in 1 nach oben
und rechts in 1 nach
unten, beschränkt. 2 zeigt in dem Zusammenhang,
daß sich
eine Anzahl dieser Öffnungen 27 etwa
auf einem Kreis angeordnet in der Trennwand bzw. Elektrode 9 befinden
kann. Hiermit ist für
eine hinreichende Strömung
und Abkühlung der
Gase zwischen den beiden Kammern A und B gesorgt, wobei die strömenden Gase
nach ihrer Abkühlung
zu dem betreffenden Lichtbogen gelangen und durch ihre Kühlwirkung
zum Löschvorgang
beitragen.
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Es können Innenwandbeschichtungen
aus einem Isoliermaterial, z. B. POM, vorgesehen sein, das unter
dem Einfluß des
Lichtbogens ein Löschgas freisetzt.
Das freigesetzte Gas kann ferner zur Erhöhung des Innendruckes in der
den Lichtbogen aufweisenden Kammer dienen. Eine solche Innenwandbeschichtung 6 ist
beispielsweise in 1 in
der Kammer B eingezeichnet. Ferner können auch gemäß Darstellung
im Bereich der Kammer A Innenwandbeschichtungen 7' vorgesehen
sein, die aus einem kein Gas freisetzenden Material bestehen. Die erläuterten
Innenwandbeschichtungen, die entweder aus einem Gas abgebenden Isoliermaterial
oder aus einem kein Gas abgebenden Isoliermaterial bestehen, können nicht
nur an den vorerwähnten
Stellen, sondern auch in anderen Bereichen bzw. Wandflächen der
vorliegenden Ausführungsbeispiele
angebracht werden. Dies ist jeweils nicht im einzelnen erläutert.
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Das Ausführungsbeispiel der 1 zeigt ferner eine Ausführung einer
Ausbuchtung des zylindrischen Gehäuseteiles 3 nach innen,
die hier in Form eines umlaufenden Steges 7 verwirklicht
ist. Derartige Ausbuchtungen dienen der Verminderung des Volumens
des Innenraumes der Kammer A und damit einer weiteren Erhöhung des
Druckes, der mit dem Zünden
des Lichtbogens entsteht. Auch dienen die vorgenannten Ausbuchtungen
der Schaffung gewünschter
Strömungswege
und zugleich einer zusätzlichen
Abkühlung
der erhitzten Gase.
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Die im Zusammenhang mit den äußeren Elektroden 1 bereits
erwähnten
Bedampfungssperren 8 können
aus einem ein Löschgas
abgebenden Kunststoff oder auch aus einem metallischen, die Gase
kühlenden
Werkstoff bestehen. Die Bedampfungssperren verhindern eine durchgängige leitfähige Bedampfung
der Isolierstrecke zwischen den Elektroden mit leitfähigen Partikeln,
die sich dort als Folge des Lichtbogens niederschlagen. Eine zusätzliche
Kühlung
der Gase kann dadurch erreicht werden, indem man an den Bedampfungssperren
Metallschirme befestigt. Auch können
die Bedampfungssperren in ihrer Konfiguration so gestaltet sein,
daß sie
die Strömungsgeschwindigkeit
der Gase erhöhen.
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Das vorstehend erlauterte Ausführungsbeispiel
nach 1, 2, aber auch die Ausführungsbeispiele nach den 3, 4 mit Funkenstrecken, die rotationssymmetrische
Elektroden und Isolierschichten aufweisen, zeigen, wie man konventionelle
Funkenstreckenanordnungen gemäß der Erfindung
so anordnen und einsetzen kann, daß die erläuterten Effekte der Erfindung
eintreten. Es empfehlen sich, wie die Zeichnungen zeigen, Funkenstrecken
mit sich zur jeweiligen Isolierschicht hin kegelförmig verjüngenden
Elektroden 1, 2, so daß die Lichtbögen UB1,
UB2 sich mit ihrem Wandern von der Isolierschicht her nach außen entsprechend
vergrößern. Im
Fall der 1 erhält man durch
die zwei in Reihe geschalteten Funkenstrecken die doppelte Bogenbrennspannung
(UB1 + UB2) gegenüber
dem Einsatz einer Einzelfunkenstrecke.
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Diese auseinanderlaufende Schräge der Elektroden
bewirkt nach erfolgter Zündung
eine Aufweitung des Lichtbogens und damit eine Erhöhung der
Bogenbrennspannung bei gleichzeitiger Kühlung. Dies kommt zu der Erhöhung der
Bogenbrennspannung, die aufgrund der Druckerhöhung in der betreffenden Kammer
erfolgt, hinzu. Diese Druckerhöhung kann
noch durch die o.g. Einbauten 7 verstärkt werden.
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Das Prinzip der Erfindung ist auch
mit einer Anordnung erreichbar, die nur eine Funkenstrecke aufweist.
Hierzu zeigt 3 eine
Funkenstrecke mit den Elektroden 1, 2 und einem
Isolierkorper 25, die zwischen einer in 3 oben gelegenen metallischen Kontaktplatte 4 und
einer metallischen Trennwand 9 fest eingespannt ist. Die
vorgenannten Bauteile 4, 9 sind entsprechend fest
mit einem Gehäuseeinsatz 10 verbunden,
der unterseitig an einer weiteren metallischen Kontaktplatte 4 fest
anliegt. In analoger Weise erfolgt im übrigen der Zusammenhang der
Elektroden der Funkenstrecke der Trennwand 9 und des Isoliergehäuses 3 und
der Kontaktplatten 4 im Ausfuhrungsbeispiel der 1.
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3 zeigt
ferner ein Außengehäuse 13, das
in seinen oberen und unteren Bereichen 13' auf der jeweiligen Kontaktplatte 4 aufliegt
und ferner mit seiner ringzylindrischen Wand 13'' im Abstand vom Gehäuseeinsatz 10 gelegen
ist. Das druckdichte Gehäuse
wird von den Teilen 13, 13' in Verbindung mit den Abdeckplatten 4 gebildet.
Durch die Öffnungen 43 zwischen
den Bereichen 13' des äußeren druckfesten
Gehäuses
hindurch kann die Kontaktgabe zu den metallischen Kontaktplatten 4 erfolgen.
Somit ist zwischen dem Gehäuseeinsatz 10 und
dem ringzylindrischen Bereich 13'' ein
ringzylindrischer Luftführungsraum/Strömungskanal 11 gegeben.
Es ist ersichtlich, daß mit
dem Zünden
der Funkenstrecke in der ersten Kammer A dort ein höherer Druck
entsteht, als er in der zweiten Kammer B vorhanden ist. Die aufgrund
des Lichtbogens sich erhitzenden und expandierenden Gase der ersten
Kammer A strömen durch
die Öffnungen 27 der
Trennwand 9 nach unten in den Innenraum 14 der
Kammer B und von dort über Öffnungen 12 des
Gehäuseeinsatzes 10 in
den ringzylindrischen Raum 11. Aus diesem Raum 11 gelangen
sie durch weitere Öffnungen 28 des
Gehäuseeinsatzes 10 in
die erste Kammer A und treffen dort auf den dort befindlichen Lichtbogen.
Während
der vorstehend erläuterten
Strömung
haben sich die expandierenden Gase erheblich abgekühlt. Die
zweite Kammer B mit ihrem Innenraum 14 hat hier also auch die
Funktion einer Kühlkammer
bzw. eines Druckreservoirs. Zweckmäßigerweise ist eine Reihe von Öffnungen 12 und 28 im
Abstand voneinander und über den
Umfang des Gehäuseeinsatzes 10 verteilt
vorgesehen. Auch hier sind Innenwandbeschichtungen 15 möglich, die
aus einem bei Erhitzung Gas abgebenden Kunststoff bestehen. Die
Strömungsrichtung
der Gase kann auch entgegengesetzt zu den in 3 eingezeichneten Pfeilrichtungen erfolgen.
Dies hängt von
der Zahl der Durchtrittsöffnungen 12 bzw. 28 und deren
Querschnitten ab. Auf jeden Fall ist aber sowohl hier als auch bei
den nachfolgenden Ausführungsbeispielen
der
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4 und 5, 6 dafür
gesorgt, daß die
Strömungswege
fur das aus der Kammer hohen Druckes ausströmende Gas einerseits und die
Strömungswege
fur das in die Kammer höheren
Druckes einströmende
Gas andererseits voneinander getrennte Strömungswege sind.
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Im Ausführungsbeispiel der 4 ist eine Gehäuseanordnung
analog 1 vorgesehen,
deren erste Kammer A eine Funkenstrecke mit den Elektroden 1, 2 und
der Isolierschicht 25 aufweist. Die zweite Kammer B besitzt
keine Löschfunkenstrecke.
Die nach Zündung
des Lichtbogens in der Kammer A entstehenden heißen und expandierenden Gase
werden durch die Öffnungen 27 der
metallischen Trennwand 9 in die zweite Kammer B und von dieser
durch eine zentrale Öffnung 29 der
Trennwand 9 und eine damit fluchtende Durchtrittsöffnung 30 der Funkenstrecke
in eine weitere, quer zur Öffnung 30 liegende Öffnung 31 der
Funkenstrecke und aus dieser heraus in den Bereich des Lichtbogens
UB dieser Funkenstrecke geführt.
Dabei verläuft
die Durchtrittsöffnung 30 etwa
in der Längsachse
der Funkenstrecke und in Querrichtung hierzu die Durchtrittsöffnung 31 durch
die Elektrode 1, welche zur Trennwand 9 entgegengesetzt
liegt. Es können
mehrere Durchtrittsöffnungen 31 sternförmig zwischen
dem Austrittsende der in 4 senkrechten
Durchtrittsöffnung 30 und
der Außenfläche der
oberen Elektrode 1 vorhanden sein. Die heißen Gase
kühlen
sich bei diesem Strömungsweg
ebenfalls in der Kammer B niedrigen Druckes ab, um entsprechend
gekühlt
dem Lichtbogen zugeführt
werden zu können.
Im übrigen
wird zum Prinzip der Erfindung und dessen Erläuterung auf die vorstehenden
Ausführungen
verwiesen.
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5 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit ebenfalls rotationssymmetrischen Elektroden 1, 2,
die sich zu einem Isolierkörper 44 hin
konisch verjüngen.
Der Isolierkörper
ist in seinem in der Zeichnung linken Bereich 44, der in
der linken Hälfte 45 der
Funkenstreckenkammer liegt, breiter als sein Bereich 44', der sich in
der in der Zeichnung rechten Hälfte 45' der Funkenstreckenkammer
befindet. Es ist somit eine definierte Schmalstelle 5 gebildet,
an der im Überspannungsfall
ein Überschlag
und damit ein Lichtbogen 46 entsteht. Unterhalb und oberhalb der
Funkenstreckenkammer 45, 45' befinden sich jeweils Strömungskammern 47, 48.
Die Funkenstreckenkammer 45, 45' sowie die Strömungskammern 47, 48 sind
von einer weiteren Strömungskammer 61 sowie 8 umgeben.
Bei der erläuterten
Formgebung des Isolierkörpers
(bzw. Isolierschicht) 44, 44' entsteht der Lichtbogen 46 nur
in der rechten Hälfte 45' der Funkenstreckenkammer,
so daß von
hier aus die heißen
ionisierten Gase nach unten strömen
und durch die darunter befindliche Durchtrittsöffnung 49 hindurchtreten,
die entsprechend der Lage des Lichtbogens 46 außermittig
der durch die Anschlüsse 54, 55 gegebenen
Mittellängsachse
der Gesamtanordnung im Bereich unterhalb des Lichtbogens angeordnet
ist. Das im Überschlagsfall
ionisierte heiße
Gas strömt
von der Durchtrittsöffnung 49 der
Trennplatte 57 in die untere Strömungskammer 47 und
von dort über
Durchtrittsöffnungen 50, 50' in die Strömungskammer 61, 8 und
hiervon über
die Durchtrittsöffnungen 51, 52 in
die obere Strömungskammer 48 und von
dieser durch eine Durchtrittsöffnung 53 einer oberen
Trennplatte 56 in die Funkenstreckenkammer 45, 45'. Das Gas hat
sich auf diesem Wege stark abgekühlt
und fördert
hiermit die Löschung
des Lichtbogens 46. Da der Lichtbogen 46 nur im
Bereich der Engstelle 44' entsteht,
ist hier somit eine richtungsorientierte Gasströmung gemäß den eingezeichneten Pfeilen
geschaffen.
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Die Stromzuführungen 54, 55 sind
an die metallischen Trennplatten 56, 57 angeschlossen,
die ihrerseits in leitender Berührung
mit den Elektroden 1, 2 stehen.
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Der Isolierkorper 44, 44' sowie eine
seitliche Auskleidung 58 der Funkenstreckenkammer können aus
einem unter dem Einfluß des
oder der Lichtbögen
Gas abgebenden Isolierstoff bestehen.
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6 zeigt
eine weitere Ausführungsform, bei
der die Funkenstreckenkammer 45, 45' ebenso ausgebildet ist wie im
Ausführungsbeispiel
der 5. Anstelle der
Strömungskammern 47, 48 sind Druckbereiche 59, 60 vorgesehen,
die – abgesehen von
den Durchtrittsöffnungen 49 und 53 zur
Funkenstreckenkammer 45, 45' – allseitig abgeschlossen sind.
Soweit bei diesem Ausführungsbeispiel
die gleichen Teile gezeigt sind wie im Beispiel der 5, tragen sie auch die in 5 verwendeten Bezugsziffern.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
wird eine richtungsorientierte Strömung der ionisierten heißen Gase
erreicht. Dabei wird der Effekt ausgenutzt, daß der Gasdruck des Lichtbogens
während
der verschiedenen Ableitphasen unterschiedlich ist. So ist z. B.
der Gasdruck eines durch den Stoßstrom verursachten Lichtbogens
größer als
der Gasdruck aufgrund des nachfolgenden netzfrequenten Folgestromes.
Schließlich
erfolgt ein weiterer Druckabfall nach dem Verlöschen des Lichtbogens. Der
zunachst große
Druck im Innern der Funkenstreckenkammer 45, 45' wird über die
Durchtrittsöffnungen 49, 53 in
die als Druckreservoir dienenden Druckbereiche 59, 60 geleitet.
Sobald der diesen großen
Druck erzeugende Stoßstrom
abgeklungen ist, kommt direkt im Anschluß hieran der netzfrequente
Folgestrom zum Fließen.
Damit sinkt der Druck im Innern 45, 45' der Funkenstreckenkammer
ab. Dann kann das demgegenüber
unter höherem
Druck stehende Gas aus den Druckbereichen 59, 60 durch
die Durchtrittsöffnungen 49, 53 in
umgekehrter Richtung in das Innere der Funkenstreckenkammer zurückströmen. Die
Strömung
dieses Gases und seine inzwischen erfolgte Abkühlung fördern den Löschvorgang. Hiermit ist im Gegensatz
zu dem Ausführungsbeispiel
nach 5 keine kontinuierliche,
insbesondere keine kontinuierlich umlaufende Strömung, sondern vielmehr ein
Hin- und Herströmen
des Gases aus der Funkenstreckenkammer in die Druckbereiche und
zurück
erreicht.