DE2128138C3 - Funkenstreckenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Funkenstreckenanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine solche Funkenstrecke ist bekannt aus der

ίο schweizer Patentschrift 4 46 501.

Bei einem Überspannungsschutz in Form von Venlüableitern werden Funkenstrecken verwendet, die aus zwei auf einer runden Scheibe aus lichtbogenbeständigem Isoliermaterial angeordneten Elektroden beste-

hen. Von einer Zündstelle zwischen den beiden Elektroden divergieren die Elektrodenfäden und bilden für den Lichtbogen eine Auslaufstrecke mit zunehmender Länge. Der Ventilableiter ist in der Rege) mit Funkenlöschspulen versehen, die von dem Ableiiungsstrom durchflossen werden und ein axial ausgerichtetes Magnetfeld durch den Ableiter erzeugen.

Das Magnetfeld bewirkt eine kräftige Verlängerung der Lichtbogen und eine entsprechende Zunahme der Lichtbogenresistenz, was eine Drosselung des Stroms durch Jen Ableiter zur Folge hat. Das Löschen des Lichtbogens wird dadurch erleichtert, daß der Lichtbogen während der Verlängerung in die Löschkammer gepreßt und abgekühlt wird.
Bei der aus der schweizer Patentschrift 4 46 501 bekannten Funkenstreckenanordnung verläuft die Zwischenelektrode im wesentlichen diametral durch den Hohlraum zwischen den beiden Scheiben. Die Hauptelektroden sind, parallel zueinander, in ähnlicher Weise wie die Zwischenelektrode angeordnet und liegen der

.15 Zwischenelektrode diametral gegenüber. Der Zweck dieser bekannten Anordnung dient der Erzielung einer möglichst genauen und konstanten Ansprechempfindlichkeit. Die bekannte Funkenstrecke hat den Nachteil, daß ihre Zündstelle im direkten Strahlungsbereich des fortgewanderten Lichtbogens liegt. Da bei dieser Anordnung die Lichtbogen im wesentlichen auf Kreisbahnen liegen, ist eine große Länge der Lichtbogen nicht erreichbar.

Eine ähnliche Funkenstreckenanordnung ist aus der österreichischer, Patentschrift 2 23 686 bekannt. Auch hier läuft die Zwischenelektrode im wesentlichen diametral durch den Hohlraum, während die Hauptelektroden an der Peripherie zu beiden Seiten der Zwischenelektrode liegen. Auch bei dieser Anordnung

so verbleibt die Zündstelle im Strahlungsbereich des Lichtbogens, gleichgültig, wie weit der Lichtbogen auseinandergewandert ist.

Dadurch wird ein sicheres Löschen des Lichtbogens erschwert.

Aus der deutschen Auslegeschrift 12 89 906 ist es bereits bekannt, eine Funkenstreckenanordnung so aufzubauen, daß eine Hauptelektrode sich von einer Funkenstrecke auf der einen Seite der Scheibe zu einer Funkenstrecke auf der anderen Seite der Scheibe

f>o erstreckt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Funkenstreckenanordnung der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der einerseits eine schnelle und große Verlängerung des Lichtbogens eintritt und andererseits ein schnelles Entfernen des Lichtbogens von der Zündstelle eintritt, so daß diese entionisiert und die Gefahr einer Wiederzündung weitgehend eliminiert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Funkenstrekkenanordnung der eingangs genannten Art vorgeschladie erfindungsgemaß die im kennzeichnenden Teil Ses Hauptanspruches genannten Merkmaie aufweist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion der Funkenstrecke wird erreicht, daß die Zündstelle »wischen den Hauptelektroden nicht mehr im direkten Strahlungsbereich der sich schnell vergrößernden TeilUchtbögen liegt. Vielmehr bilden die am weitesten __ur Peripherie reichenden Enden der Haupielektroden eine Barriere gegenüber der Lichtbogenstrahlung. Dies hat zur Folge, daß die Zündstelle zwischen den Hauptelektroden nicht zu stark aufgeheizt wird, daß die vom Lichtbogen ausgehenden Ionen nicht direkt in den Zündraum geschleudert werden und daß Abbrandfunken nicht direkt in den Zündstellenraum geschleudert werden. Ein weiterer Vorteil der erilndungsgemäßen Konstruktion besteht darin, daß langgestreckte Löschkammern gebildet werden, in die sich der Lichtbogen haarnadelförmig hineinerstreckt. Er kann daher eine größere Länge erreichen, als die Lichtbogen bei den bekannten Funkenstreckenanordnungen. Außerdem sind die von dem Magnetfeld auf den Lichtbogen ausgeübten Kräfte bei der Erfindung wesentlich größer als bei den bekannten Anordnungen, da die Durchtrittsfläche durch den Lichtbogen im Verhältnis zu seiner Länge wesentlich kleiner ist als bei den bekannten Anordnungen.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben, in dieser zeigen

Fig. 1. 2 und 3 drei Varianten der Erfindung, wobei Fig.3 ein Schnitt längs der Linie 111-111 in Fig.4 ist

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in F i g;. 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 kleiner werdenden 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 Zwichenelektrode 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 gepreßt werden. Somit bildet sich ein Laufweg 13 zwischen der Zündelektrode 3 uno dem Elektrodenteil 11 und ein zweiter Laufweg 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 TeH 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 ίο Fußpunkt fortwährend auf einer Zündelektrode und dem anderen Fußpunkt auf einem Teil der Zwischenelektrode und werden auf bekannte Weise in je eine Löschkammer gepreßt. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß es möglich ist, innerhalb des ,₅ 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 Spannungsfall im Lichtbogen schnell gesteigert werden kann ohne Wiederzündungen an der Zündstelle zu riskieren. Dies gilt besonders bei großen Strömen, bei denen der Lichtbogen gern innerhalb des Raumes _2S flackern will und eine kräftige Erosion verursacht. Bei klejnen Strömen ist der Lichtbogenweg lang und verläuft an den Begrenzungen des Raumes. Hierdurch wird der aufgedrückte Strom gedrosselt und die Funkenstrecke hat auch nach Ableitung eines groben ίο Stromes gute Löschfähigkeit.

Die in F ig. 2 gezeigte Ausführungsforrn der Erfindung hat außer den beiden Zündelektroden 3 und 4 und der Zwischenelektrode 7 zwei zusätzliche Zund-Mektroden 20 und 21, von Jenen 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 Ausbuch-_J0 tung der Zwischenelektrode 7. Auch die be.den zusätzlichen Zündelektroden sind an dem zentralen Teil 2 der Scheibe befestigt.

Die Anordnung mit fünf Elektroden ergibt vier miteinander in Reihe geschaltete Zündstein 22, 23, 24 „ 25, wie aus der F i g. 2 hervorgeht. Auf dieselbe Weise ⁵ wie in Verbindung mit Fig.l beschrieben bilden die Räume zwischen den Elektroden Laufwege fur die Lichtbogen, die an den vier Zündstellen gezündet werden. Zwischen der Zündelektrode 20 und der ,₀ Zwischenelektrode 7 bzw. deren Elektrodente.l - bildet sich ein Laufweg für den ^ Zündstele gezündeten Lichtbogen. Auf dieselbe Weise bildet sich ein Laufweg 27 zwischen der Zündelektrode 21 und der Zwischenelektrode mit ihrem Elektrodenteil _1 J Ein cc dritter Laufweg 28 bildet sich zwischen der Zündelektrode 3 und der Zündelektrode 20 und ein entsprechender Laufweg 29 zwischen der zweiten Zündelektrode und der Zündelektrode 21. Sämtliche Laufwege erstrecken sich von der Zündstelle in der Figur aufwärts _6o 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 ZundeleJ-₆, trode 20 gebildet hat, in die Löschkammer 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 Laufweg 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 F i g. 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 Vorsprung 10 in F i g. 3, in F i g. 4 nicht gezeigt. Die Elektrode erstreckt sich durch einen Spalt 17 zu der Unterseite der Scheibe la, wo die andere öse einen zweiten Vorsprung 18 auf der unter der Scheibe la liegenden Scheibe 19 in Fig.4 umschließt. F i g. 4 zeigt, wie die Zündelektrode 3 den Vorsprung 9 umschließt und sich durch einen Spalt 17 zu der über der Scheibe la liegenden Scheibe 16 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 einen Vorsprung auf einer benachbarten Scheibe umschließt.

Aus F i g. 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 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 gedruckt werden. Beide Elektroden einer Funkenstrecke sind auf derselben Fläche fixiert, wodurch man die größtmögliche Sicherheit erhält, daß die Schlagweite der Funkenstrecke genau die gewünschte ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Funkenstreckenanordnung, vorzugsweise für Ventilableiter mit magnetischer Löschung der zwischen den Funkenstreckenelektroden auftretenden Lichtbogen, bestehend aus mindestens zwei vorzugsweise runden Scheiben aus lichtbogenbeständigem Isoliermaterial, die einen Hohlraum miteinander bilden, der als Löschkammer dient und in dem mindestens zwei im wesentlichen parallel zueinander sich diametral im Hohlraum gegen eine Zwischenelektrode erstreckende Hauptelektroden angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrode (7) längs eines Teils des Umfanges des Hohlraumes angeordnet ist und die die Zündstelle bildenden Enden der Hauptelektroden (3, 4) derart sich voneinander entfernend und sich in die Löschkammern (15, 16) erstreckend abgebogen sind, daß die Wanderung des Fußpunktes des Lichtbogens zunächst radial nach außen erfolgt und dann nach beiden Seiten um 90 bis 180" schwenkend in eine im wesentlichen tangentiale Bewegung übergeht.

2. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrode (7) einen Vorsprung (8) hat, welcher der Zündstelle (5) zwischen den beiden Hauptelektroden (3, 4) zugewandt ist und daß die Zwischenelektrode auf beiden Seiten von der Ausbuchtung (8) je einen Elektrodenteil (11,12) hat.

3. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenelektrode (7) einen Teil hat, der sich radial bis in die Zündstelle (5) zwischen d'e beiden Hauptelektroden (3, 4) erstreckt und die Zündstrecke unterteilt (Fig.2).

4. Funkenstreckenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Paare zusätzliche Zündelektroden (20, 21) vorhanden sind, die die Zündstelle (22 bis 25) zwischen den Hauptelektroden (3,4) unterteilen und von hier aus im wesentlichen parallel zu den Hauptelektroden (3, 4) und der Zwischenelektrode (7) bis tief in die Loschkammerräume verlaufen und diese in Teillöschkammern (30 bis 33) zerlegen (Fig.2).

5. Funkenstreckenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Elektroden (3, 4) dadurch an der Scheibe (1) befestigt sind, daß sie federnd einen Vorsprung (9, 10) auf der Scheibe umschließen.

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. Funkenstreckenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine Hauptelektrode (3, 4) sich von einer Funkenstrecke auf der einen Seite der Scheibe zu einer Funkenstrecke auf der anderen Seite der Scheibe erstreckt.

8. Funkenstreckenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptelektroden (3, 4) aus drahtförmigem Material und so gebogen sind, daß sie an jedem Ende eine Öse haben, die einen Vorsprung (9,10) auf der Scheibe (1) umschließen.