DE2128138A1 - Funkenstreckenanordnung - Google Patents

Description

Funkenstreckenanordnung

Die Erfindung betrifft eine Funkenstreckenanordnung, vorzugsweise für Ventilableiter mit magnetischer Löschung der zwischen den Funkenstreckenelektroden auftretenden Lichtbögen, bestehend aus mindestens zwei, vorzugsweise runden und mit Abstand voneinander angeordneten Scheiben aus lichtbogenbeständigem Isoliermaterial und mit in dem Raum zwischen den Scheiben derart angeordneten metallischen Elektroden, daß sich zwischen diesen einmal Funkenstrecken und zum anderen Wege für die an den Elektroden gezündeten Lichtbögen bilden.

Bei einem Überspannungsschutz in Form von Ventilableitern werden Funkenstrecken verwendet, die aus zwei auf einer runden Scheibe aus lichtbogenbeständigem Isoliermaterial angeordneten Elektroden bestehen. Von einer Zündstelle zwischen den beiden Elektroden divergieren die Elektrodenflächen und bilden .für den Lichtbogen eine Auslaufstrecke mit zunehmender Länge. Der Ventilableiter ist in der Regel mit Funkenlöschspulen versehen, die von dem Ableitungsstrom durchflossen werden und ein axial ausgerichtetes Magnetfeld durch den Ableiter erzeugen.

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Das Magnetfeld bewirkt eine kräftige Verlängerung der Lichtbogen und eine entsprechende Zunahme der Lichtbogenresistanz, was eine Drosselung des Stroms durch den Ableiter zur Folge hat. Das Löschen des Lichtbogens wird dadurch erleichtert, daß der Lichtbogen während der Verlängerung in die Löschkammer gepreßt und abgekühlt wird. Ein schnelles und sicheres Löschen des Licht- , bogens erfordert einmal eine schnelle Verlängerung des Lichtbogens und zum anderen ein schnelles Entfernen des Lichtbogens ^ von der Zündstelle, so daß diese entionisiert und die Wiederzündungsgefahr eliminiert werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist die Ausbildung einer Funkenstrecke der einleitend beschriebenen Art, die die genannten Forderungen eines Ventilabieiters erfüllt. Zu diesem Zweck ist eine solche Anordnung erfindungsgemäß so ausgebildet, daß in dem Raum zwischen zwei Scheiben längs des Umfanges der Scheiben eine Zwischenelektrode und vor dieser paarweise angeordnete Zündelektroden angeordnet sind, wobei sowohl die Zwischenelektrode " als auch jedes Zündelektrodenpaar symmetrisch zu einem Durchmesser der Scheiben angeordnet sind, und daß die Elektroden so geformt sind, daß die von einer Zündstelle zwischen zwei Elektroden ausgehenden Laufwege zunächst nach außen zum Außenrande der Scheibe im wesentlichen parallel mit dem Durchmesser verlaufen und sich danach um einen Winkel zwischen 90° und 180° drehen, gleichzeitig erweitern und in einem als Löschkammer geformten Raum zwischen den Scheiben enden.

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Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben, in dieser zeigen :

Fig. 1, 2 lind 3 drei Varianten der Erfindung,- wobei Fig. ein Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 4 ist, und

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3.

Fig. 1 zeigt eine Scheibe 1 aus lichtbogenbeständigem Isoliermaterial, auf der eine Funkenstrecke angeordnet ist. Ein zentraler Teil 2 der Scheibe trägt zwei Zündelektroden 3 und 4, die an ihrem oberen Ende einen kleinerwerdenden Abstand voneinander haben, so daß sich eine Zündstelle 5 bildet. Die Scheibe 1 hat an ihrem Umfang einen erhöhten Rand 6. Längs eines Teiles dieses Randes ist eine Zwischenelektrode 7 angeordnet. Die Zwischenelektrode hat eine Ausbuchtung 8, die der Zündstelle 5 zugewandt ist. Die beiden Zündelektroden sind an der Scheibe befestigt. Zu diesem Zweck sind ihre Enden zu einer Öse gebogen, von denen jede einen Vorsprung 9 bzw. 10 auf dem zentralen Teil 2 der Scheibe 1 umschließt. Von der Ausbuchtung 8 erstreckt sich die Zwischenelektrode nach rechts und links mit zwei Elektrodenteilen 11 bzw. 12, die am inneren Rand 6 der Scheibe entlanglaufen. Die Räume, die zwischen den Zündelektroden und den gegenüberliegenden Teilen der Zwischenelektrode liegen, bilden Laufwege für die Lichtbogen, die an der Zündstelle 5 gezündet und von dem Magnetfeld gegen den Umfang der Scheibe

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gepreßt werden. Somit bildet sich ein Laufweg 13 zwischen der Zündelektrode 3 und dem Elektrodenteil 11 und ein zweiter Laufweg 14 zwischen der Zündelektrode 4 und dem Elektrodenteil 12. Die beiden Laufwege, die in dem Bereich direkt über der Zündstelle sozusagen zusammenfallen, verlaufen erst zum Umfang der Scheibe, aber sobald der Lichtbogen in Kontakt mit der Zwischenelektrode kommt,, wird er in zwei Teile geteilt und jeder Teil wandert in einer eigenen Bahn, die von dem Bereich zwischen der Zündstelle und der Ausbuchtung 8 in einem Winkel zwischen 90° und 180° abbiegt, sich erweitert und in einer Löschkammer 15 bzw. 16 endet.

Wenn ein Lichtbogen an der Zündstelle 5 entstanden ist, wird er erst nach oben gepreßt, während die Fußpunkte auf den Zündelektroden liegen. Sowie der Lichtbogen in Kontakt mit der Ausbuchtung 8 der Zwischenelektrode kommt, teilt er sich, die beiden Teile laufen in verschiedener Richtung weiter, mit dem einen . Fußpunkt fortwährend auf einer Zündelektrode und dem anderen ψ Fußpunkt auf einem Teil der Zwischenelektrode, und werden auf bekannte Weise in je eine Löschkammer gepreßtx Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß es möglich ist, innerhalb des begrenzten Gebiets der Scheibe 1 einen verhältnismäßig langen Gesamtlaufweg von der Zündstelle zur Löschkammer anzuordnen. Der lange Laufweg und auch dessen Drehung bringt mit sich, daß die Zündstelle gegen den Lichtbogen geschützt wird und Zeit zum Entionisieren bekommt. Das hat zur Folge, daß der

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Spannungsfall im Lichtbogen schnell gesteigert werden kann, ohne Wiederzündungen an der Zündstelle zu riskieren. Dies gilt besonders bei größen Strömen, bei denen der Lichtbogen gern innerhalb des Raumes flackern will und eine kräftige Erosion verursacht. Bei kleinen Strömen iäb der Lichtbogenweg lang und verläuft an den Begrenzungen des Raumes. Hierdurch wird der aufgedrückte Strom gedrosselt und die Funkenstrecke hat auch nach Ableitung eines großen Stromes gute Löschfähigkeit.

Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungs5brm der Erfindung hat außer den beiden Zündelektroden 3 und 4 und der Zwischenelektrode 7 zwei zusätzliche Zündelektroden 20 und 21, von denen die eine, 20, zwischen der Zündelektrode 3 und der Zwischenelektrode 7 liegt, deren Ausbuchtung 8 bis zu dem zentralen Teil 2 der Scheibe 1 hin verlängert ist und an der die Zündelektrode 20 befestigt ist. Die Zündelektrode 21 liegt zwischen der Zündelektrode 4 und der Ausbuchtung der Zwischenelektrode 7. Auch die beiden zusätzlichen Zündelektroden sind an dem zentralen Teil 2 der Scheibe befestigt.

Die Anordnung mit fünf Elektroden ergibt vier miteinander in Reihe geschaltete Zündstellen 22, 23, 24, 25, wie aus der Fig. hervorgeht. Auf dieselbe Weise wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben bilden die Räume zwischen den Elektroden Laufwege für die Lichtbögen, die an den vier Zündstellen gezündet werden. Zwischen der Zündelektrode 20 und der Zwischenelektrode 7 bzw..

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deren Elektrodenteil 11 bildet sich ein Laufweg für den an Zündstelle 23 gezündeten Lichtbogen. Auf dieselbe Weise bildet sich ein Laufweg 27 zwischen der Zündelektrode 21 und der Zwischenelektrode mit ihrem Elektrodenteil 12. Ein dritter Laufweg 28 bildet sich zwischen der Zündelektrode 3 und der Zündelektrode 20 und ein entsprechender Laufweg 29 zwischen der zweiten Zündelektrode 4 und der Zündelektrode 21. Sämtliche Laufwege erstrecken sich von der Zündstelle in der Figur aufwärts zur Außenkante der Scheibe, drehen sich danach um einen Winkel zwischen 90° und 180°, erweitern sich und enden in je einer Löschkammer 30, 31, 32 und 33. In der Figur ist gezeigt, daß der Lichtbogen 34, der sich zwischen der Zwischenelektrode 7 und der Zündelektrode 20 gebildet hat, in die Löschkammer 30 gezwungen worden ist, die sozusagen eine Fortsetzung des Laufweges 26 ist. Auf dieselbe Weise geht der Laufweg 28 in die Löschkammer 31 > der Laufweg 29 in die Löschkammer 32 und der Lauf weg 27 in die Löschkammer 33 über.

Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform kann so geändert werden, daß die Ausbuchtung 8, die etwas auf die Zündstelle 5 zugeht, verlängert wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist, so daß man zwei reihengeschaltete Funkenstrecken zwischen der Zwischenelektrode und den beiden Zündelektroden 3 und 4 erhält.

Die in Fig. 3 gezeigte Zündelektrode 4 besteht aus einem Metalldraht, der wie in der Figur gezeigt gebogen ist und an jedem Ende eine offene Öse hat. Die obere öse umschließt den

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Vorsprung 10 in Fig. 3, in Fig. 4 nicht gezeigt. Die Elektrode erstreckt sich durch einen Spalt 17 zu der Unterseite der Scheibe 1a, wo die andere Öse einen zweiten Vorsprung 18 auf der unter der Scheibe 1a liegenden Scheibe 19 in Fig. 4 umschließt. Fig. 4 zeigt, wie die Zündelektrode 3 den Vorsprung ur.'.schließt und sich durch einen Spalt 17 zu der über der Scheibe ia liegenden Scheibe 1b erstreckt und dort mit ihrer oberen Öse einen aufwärtsgerichteten Vorsprung 9b umschließt. Jede Zündelektrode wird somit dadurch an ihrem Platz gehalten, daß die eine Öse einen Vorsprung auf einer Scheibe und die andere Öse

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einen Vorsprung auf einer benachbarten Scheibe umschließt.

Aus Fig. 3 geht hervor, daß der zentrale Teil 2 der Scheibe aus zwei parallelen Teilen 2a und 2b besteht, die vom Rand 6 an der rechten Seite der Scheibe ausgehen, sich nach links erstrecken und mit den VorSprüngen 9 und 10 enden. Wenn eine zweite Scheibe auf die Scheibe gelegt wird, wird der Raum zwischen den beiden Teilen 2a und 2b vollkommen von den beiden Löschkammern 15 und 16 getrennt. Weiter wird der Lichtbogen, der entsteht, wenn die Funkenstrecke gezündet wird, von dem magnetischen Feld daran gehindert, in den genannten Raum zu kommen. Es besteht daher keine Gefahr, daß durch die Spalten 17 ein Überschlag von der einen Seite der Scheibe zu der anderen erfolgt.

Die erfindungsgemäße Funkenstreckenanordnung hat eine Reihe von Vorteilen, z.B. einen langen Lichtbogenweg zur Löschkammer, da

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der Lichtbogen geteilt ist. Die Zündstelle ist vor dem Lichtbogen der Löschkammer geschützt, was die Gefahr für Wiederzündung des Lichtbogens beseitigt. Weiter kann eine Elektrode einfach und praktisch geformt werden, so daß sie von einer Zündstelle zur nächsten reicht, auch wenn die beiden Zündstellen in verschiedenen Räumen liegen. Die Elektroden können im voraus hergestellt und einfach auf der Scheibe montiert werden, indem sie auf einen der Vorsprünge gedrückt werden. Beide Elektroden einer W Funkenstrecke sind auf derselben Fläche fixiert, wodurch man die größtmögliche Sicherheit erhält, daß die Schlagweite der Funkenstrecke genau die gewünschte wird.

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Claims (8)

1. - 9 Patentansprüche t

   .5 Funkenstreckenanordnung, vorzugsweise für Ventilableiter mit magnetischer Löschung der zwischen den Funkenstreckenelektroden auftretenden Lichtbögen, bestehend aus mindestens zwei, vorzugsweise runden und mit Abstand voneinander angeordneten Scheiben aus lichtbogenbeständigem Isoliermaterial und mit in dem Raum zwischen den Scheiben derart angeordneten metallischen Elektroden, daß sich zwischen diesen einmal Funkenstrecken und zum anderen Wege für die an den Elektroden gezündeten Lichtbögen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum zwischen zwei Scheiben (1) längs des Umfanges der Scheiben eine Zwischenelektrode (7) und vor dieser paarweise angeordnete Zündelektroden (3, 4; 20, 21) angeordnet sind, wobei sowohl die Zwischenelektrode (7) als auch jedes Zündelektrodenpaar symmetrisch zu einem Durchmesser der Scheiben angeordnet sind, und daß die Elektroden so geformt sind, daß die von einer Zündstelle zwischen zwei Elektroden ausgehenden Laufwege zunächst nach außen zum Außenrand (6) der Scheibe (1) im wesentlichen parallel mit dem Durchmesser verlaufen und sich danach um einen Winkel zwischen 90° und 180° drehen, gleichzeitig erweitern und in einem als Löschkammer (15, 16, 30, 31, 32, 33) geformten Raum, zwischen den Scheiben enden.
2. 2. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 1 mit zwei Zündelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrode (7)

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   eine Ausbuchtung (8) hat, die der zwischen den beiden Zündelektroden (3, 4) ausgebildeten Zündstelle zugewandt ist, und daß die Zwischenelektrode auf beiden Seiten von der Ausbuchtung (8) je einen Elektrodenteil (11, 12) hat.
3. 3. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 1 mit mehr als zwei Zündelektroden und mindestens zwei Zündstellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstrecken in Reihe geschaltet sind, indem

   fc zumindest einige der Elektroden (20, 7, 21) für zwei Funkenstrecken gemeinsam sind.
4. 4. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbuchtung (8) der Zwischenelektrode (7) in Richtung auf das Zentrum der Scheibe verlängert ist, wo sie zusammen mit zwei Zündelektroden (20, 21) zwei Funkenstrecken bildet.
5. 5. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Elektroden (3, 4) dadurch an der Scheibe (1) befestigt sind, da sie federnd einen Vorsprung (9, 10) auf der Scheibe umschließen.
6. 6. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die VorSprünge (9, 10) hauptsächlich genau vor einer Zündstelle (5) liegen, so daß die Lage der Elektroden in der Zündstelle fixiert ist.
7. 7. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zündelektrode (3, 4) sich von einer Funkenstrecke auf der

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   einen Seite der Scheibe zu einer Funkenstrecke auf der anderen Seite der Scheibe erstreckt.
8. 8. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektroden (3, 4) aus drahtförmigen Material und so gebogen sind, daß sie an jedem Ende eine Öse haben, die einen Vorsprung (9, 10) auf der Scheibe (1) umschließen.

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