DE19647682C2 - Reservefunkenstrecke für einen gasgefüllten Überspannungsableiter und gasgefüllter Drei-Elektroden-Überspannungsableiter mit aufgesetzten Reservefunkenstrecken - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Überspannungsschutzes für Kommunikationsnetze und befaßt sich mit der konstruktiven Ausgestaltung einer Reservefunkenstrecke, die axial auf eine Endelektrode eines gasgefüllten Überspannungsableiters, ins­ besondere auf die beiden Endelektroden eines gasgefüllten Drei-Elektroden-Überspannungsableiters aufgesetzt wird.

Zum Schutz gegen Überspannungen, wie sie unter anderem durch Blitzeinschläge auftreten können, werden in Kommunikations­ netzen und den zugehörigen Geräten gasgefüllte Überspannungs­ ableiter verwendet, die zwei Entladungsstrecken aufweisen und hierzu aus einer Mittelelektrode, zwei Endelektroden und zwei hohlzylindrischen Keramikisolatoren bestehen. Dabei sind die Keramikisolatoren sowohl mit der Mittelelektrode als auch mit jeweils einer Endelektrode verlötet. Um sicherzustellen, daß derartige Überspannungsableiter auch bei einer Undichtigkeit im Gehäuse ihre Funktion wahrnehmen können, ist es bekannt, jeder Ableiterstrecke eine Reservefunkenstrecke zuzuordnen, die als Luftfunkenstrecke ausgebildet sein kann. Derartige Reservefunkenstrecken werden als "Air-gap back up" bezeichnet und bestehen häufig aus zwei scheibenförmigen Elektroden, zwischen denen eine gelochte Isolierfolie aus Kunststoff, Glimmer oder Keramik angeordnet ist. Bei einer bekannten Re­ servefunkenstrecke dieser Art sind die beiden Elektroden und die gelochte Isolierfolie miteinander verklebt und sind von einem flachen Isoliergehäuse umfaßt, mit dessen Hilfe die Re­ servefunkenstrecke axial auf die jeweilige Endelektrode des Drei-Elektroden-Überspannungsableiters aufgesetzt wird. Zur elektrischen Kontaktierung und zur mechanischen Fixierung der beiden Reservefunkenstrecken dient weiterhin ein zweiarmiger Federbügel, der auf die Mittelelektrode des Überspannungsab­ leiters aufgeklemmt ist und mit seinen freien Enden axial an der einen Elektrode jeder Reservefunkenstrecke anliegt (US 5 282 109).

Bei einem anderen bekannten Überspannungsableiter dieser Art sind die beiden Reservefunkenstrecken gekapselt ausgebildet, wobei die beiden Elektroden jeder Reservefunkenstrecke mit­ tels eines Glasisolators vakuumdicht verbunden sind. Hier wird die Höhe der Zündspannung durch die Gasfüllung einge­ stellt (DE 42 36 538 A1, US 5 450 273).

Es ist weiterhin bekannt, die erwähnten Überspannungsableiter zusätzlich so auszubilden, daß bei Überhitzung des Ableiters die beiden Gasentladungswege kurzgeschlossen werden (sog. "fail-safe-Verhalten"). Hierzu tragen die Enden des an der Mittelelektrode befestigten Federbügels eine Kappe, die mit ei­ nem flanschartigen Rand versehen ist. Dieser Rand wird mit­ tels eines Abstandhalters auf Abstand zur jeweiligen Endelek­ trode des Überspannungsableiters gehalten. Als Abstandhalter dienen eine Schmelzpille und ein isolierendes Bauteil, bei dem es sich um einen Metalloxid-Varistor handeln kann, der die Funktion der Reservefunkenstrecke wahrnimmt (DE 43 18 366 A1 , US 5 388 023).

Ausgehend von einer Reservefunkenstrecke mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 (US 5 282 109) liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Reservefunkenstrecke so auszuge­ stalten, daß sie einfach herzustellen und dem Überspannungs­ ableiter leicht zuzuordnen ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die beiden scheibenförmigen Elektroden den gleichen Au­ ßendurchmesser aufweisen und daß das weitere Kon­ struktionselement, mit dem die beiden Elektroden und die Iso­ lierfolie eine Baueinheit bilden, aus einem Schrumpfschlauch besteht, der die Mantelfläche der beiden scheibenförmigen Elektroden umfaßt.

Bei einer derartigen Ausgestaltung der Reservefunkenstrecke werden die funktionsnotwendigen Teile mittels eines einfachen und extrem kleinen und leicht zu montierenden Konstruktionse­ lementes miteinander mechanisch verbunden.

Die gemäß der Erfindung ausgebildete Reservefunkenstrecke ist besonders zur Bestückung von Drei-Elektroden- Überspannungsableitern geeignet, bei denen an der Mittelelek­ trode ein zweiarmiger Federbügel befestigt ist, dessen Enden jeweils eine Reservefunkenstrecke axial federnd gegen eine Endelektrode drücken. Zweckmäßig wird hierbei der Fußteil je­ der Endelektrode mit einer zylindrischen Ausnehmung zur Auf­ nahme einer Schmelzpille (wegen des erwünschten "fail-safe"- Verhaltens) und zur zentrischen Aufnahme der einen Elektrode der Reservefunkenstrecke versehen; weiterhin sollten die En­ den der Arme des Federbügels eine die Reservefunkenstrecke überdeckende Kappe mit einem flanschartigen Rand tragen, des­ sen axialer Abstand von der jeweiligen Endelektrode zur Ge­ währleistung des erwünschten "fail-Safe"-Verhaltens kleiner als die Höhe der Schmelzpille ist.

Anstelle der beiden Kappen an den Enden der Arme des Federbü­ gels als bewegliche Elektroden für den "fail-safe"-Fall kön­ nen auch die außenliegenden Elektroden der Reservefunken­ strecken als bewegliche Elektroden dienen. Hierzu sind die außen liegenden Elektroden mit einem zylindrischen Ansatz zu versehen, dessen Außendurchmesser größer ist als der Durch­ messer der Ausnehmung im Fußteil der jeweiligen Endelektrode; weiterhin muß gewährleistet sein, daß die axiale Tiefe der Ausnehmung kleiner ist als die axiale Höhe der Schmelzpille und des vom Schrumpfschlauch umfaßten Bereiches der Reserve­ funkenstrecke.

Dadurch ist gewährleistet, daß die andere, d. h. die außenlie­ gende Elektrode der Reservefunkenstrecke normalerweise durch einen Luftspalt von der Endelektrode des Überspannungsablei­ ters isoliert ist; im Falle einer thermischen Überlastung des Überspannungsableiters schmilzt die Schmelzpille und als Fol­ ge davon wird die außen liegende Elektrode der Reservefunken­ strecke unter der Kraftwirkung eines Armes des Federbügels gegen die Endelektrode des Überspannungsableiters gedrückt.

Zwei Ausführungsbeispiele der neuen Reservefunkenstrecke so­ wie ein Ausführungsbeispiel eines gasgefüllten Drei-Elek­ troden-Überspannungsableiters mit aufgesetzten Reservefunken­ strecken sind in den Fig. 1 bis 3 dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Re­ servefunkenstrecke,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer an einer Ableiterelektrode angeordneten Reservefunkenstrecke und

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Drei-Elek­ troden-Überspannungsableiters mit aufge­ setzten Reservefunkenstrecken gemäß Fig. 1.

Die Reservefunkenstrecke gemäß Fig. 1 besteht aus den beiden kreisscheibenförmigen Elektroden 1 und 2, zwischen denen eine Isolierfolie 3 angeordnet ist. Die beiden Elektroden 1 und 2 haben die gleichen Außendurchmesser d; die Isolierfolie 3 ist mittig gelocht, ihr Außendurchmesser ist kleiner als der Au­ ßendurchmesser der Elektroden 1 und 2. Ein Schrumpfschlauch 4 halt die beiden Elektroden 1 und 2 und die Isolierfolie 3 axial zusammen. Dabei ist die axiale Länge des Schrumpf­ schlauches 4 etwas kürzer als die axiale Höhe der Reservefun­ kenstrecke gewählt, um eine einwandfreie Kontaktierung der beiden Elektroden der Reservefunkenstrecke zu gewährleisten.- Bei einer mehr mittigen Kontaktierung der Elektroden kann der Schrumpfschlauch auch länger gewählt werden, so daß er im geschrumpften Zustand die Kanten der Elektroden umgreift.

Gemäß Fig. 2 werden für eine Reservefunkenstrecke die ge­ lochte Isolierfolie 13 und die zwei Elektroden 11 und 12 ver­ wendet, von denen die Elektrode 11 scheibenförmig und die Elektrode 12 als abgestufter Zylinder ausgebildet ist. Der Außendurchmesser der Elektrode 11 und der kleinere Außen­ durchmesser d der Elektrode 12 sind gleich, und in diesem Be­ reich liegt der Schrumpfschlauch 14 an den Elektroden an. Der zylindrische Ansatz 15 der Elektrode 12 mit dem größeren Au­ ßendurchmesser D überragt radial die Ausnehmung 20 im Fußteil 21 einer Endelektrode 22 eines Überspannungsableiters. Die Ausnehmung 20 dient zur Aufnahme einer Schmelzpille 23 und der Reservefunkenstrecke 11/12/13/14, wobei der zylindrische Ansatz 15 zugleich einen axial bewegbaren Elektrodenkontakt darstellt.

Fig. 3 zeigt in Anlehnung an die Darstellung gemäß der DE 43 18 366 /US 5 388 023 einen Drei-Elektroden-Überspannungsab­ leiter mit den Endelektroden 31 und 32, einer Mittelelektrode 33, den Isolatoren 34 und 35, dem Federbügel 36 mit den Armen 37 und 38 und den Kappen 39 und 40. Die federnden Arme 37 und 38 drücken mittels der Kappen 39 und 40 jeweils eine Reserve­ funkenstrecke gemäß Fig. 1 und eine Schmelzpille 41 gegen eine Endelektrode. Der Fußteil 42 jeder Endelektrode ist hierzu mit einer Ausnehmung 43 zur Aufnahme der Schmelzpille 41 und zur Zentrierung der Reservefunkenstrecke versehen.

Claims (3)

1. Reservefunkenstrecke zum axialen Aufsetzen auf eine End­ elektrode eines gasgefüllten Überspannungsableiters, bestehend aus einer ersten scheibenförmigen Elektrode und aus einer axial dahinter angeordneten zweiten scheibenförmigen Elektrode und aus einer zwischen diesen beiden Elektroden angeordneten Isolierfolie, wobei die Isolierfolie und die beiden Elektroden zusammen mit einem weiteren Konstruk­ tionselement eine Baueinheit bilden, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden scheibenförmigen Elektroden (1, 2; 11,12) den gleichen Außendurchmesser (d) aufweisen
und daß das weitere Konstruktionselement aus einem Schrumpfschlauch (4, 14) besteht, der die Mantelflächen der beiden scheibenförmigen Elektroden umfaßt.

2. Gasgefüllter Drei-Elektroden-Überspannungsableiter mit zwei Reservefunkenstrecken, bestehend aus einer Mittelelektrode, zwei hohlzylindrischen Keramikisolatoren, zwei stirnseitig angeordneten Endelektro­ den und zwei axial auf die Endelektroden aufgesetzten Reservefunkenstrecken sowie aus einem an der Mittelelektrode befestigten, zweiarmigen Federbügel, dessen Enden axial an jeweils einer Elektrode einer Reservefunkenstrecke federnd anliegen,
dadurch gekennzeichnet, daß jede Reservefunkenstrecke (1, 2, 3, 4) gemäß Patentanspruch 1 ausgebildet ist,
daß der Fußteil (42) jeder Endelektrode (32) mit einer zylindrischen Ausnehmung (43) zur Aufnahme einer Schmelzpille (41) und zur zentrischen Aufnahme der einen Elektrode (1) der Reservefunkenstrecke versehen ist
und daß die Enden der Arme (37, 38) des Federbügels (36) eine Kappe (39, 40) mit einem flanschartigen Rand tragen, dessen axialer Abstand von der jeweiligen Endelektrode (31, 32) kleiner als die Höhe der Schmelzpille (41) ist (Fig. 3).

3. Gasgefüllter Drei-Elektroden-Überspannungsableiter mit zwei Reservefunkenstrecken, bestehend aus einer Mittelelektrode, zwei hohlzylindrischen Keramikisolatoren, zwei stirnseitig angeordneten Endelektro­ den und zwei axial auf die Endelektroden aufgesetzten Reservefunkenstrecken sowie aus einem an der Mittelelektrode befestigten, zweiarmigen Federbügel, dessen Enden axial an jeweils einer Elektrode einer Reservefunkenstrecke federnd anliegen,
dadurch gekennzeichnet, daß jede Reservefunkenstrecke (11, 12, 13, 14) gemäß Patentanspruch 1 ausgebildet ist,
daß der Fußteil (21) jeder Endelektrode (22) mit einer zylindrischen Ausnehmung (20) zur Aufnahme einer Schmelzpille (23) und zur zentrischen Aufnahme der ersten Elektrode (11) der Reservefunkenstrecke versehen ist
und daß die zweite Elektrode (12) der Reservefunkenstrecke einen zylindrischen Ansatz (15) aufweist, dessen Außendurchmesser (D) größer als der Durchmesser der Ausnehmung in dem Fußteil (21) der Endelektrode ist, wobei die axiale Höhe der Schmelzpille (23) und der ersten Elektrode (11) der Reservefunkenstrecke größer als die axiale Tiefe der Ausnehmung (20) ist.