DE2131833A1 - Funkenstrecke fuer Ventilableiter - Google Patents
Funkenstrecke fuer VentilableiterInfo
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- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
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- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
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Description
Die Urfindung bezieht sich auf eine Funkenstrecke für Ventilableiter
mit magnetischer Löschung des Lichtbogens, bestehend aus mindestens zwei aufeinandergestapelten Scheiben aus lichtbogenbeständigem
Isoliermaterial, einem zwischen den Scheiben liegenden Hohlraum, aus an den Scheiben angebrachten metallischen
Elektroden, die in dem Hohlraum eine Zündstelle mit
Zündstrecke und einen Auslaufweg für den über der Zündstrecke erzeugten Lichtbogen bilden, und aus den Funkenstrecken zugeordneten Funkenlöschspulen in solcher Anordnung, daß der erzeugte Magnetfluß im Zentrum der Scheiben hauptsächlich rechtwinklig zu der Scheibenebene und am Umfang der Scheiben im
wesentlichen parallel zu den Scheibenebenen verläuft.
Zündstrecke und einen Auslaufweg für den über der Zündstrecke erzeugten Lichtbogen bilden, und aus den Funkenstrecken zugeordneten Funkenlöschspulen in solcher Anordnung, daß der erzeugte Magnetfluß im Zentrum der Scheiben hauptsächlich rechtwinklig zu der Scheibenebene und am Umfang der Scheiben im
wesentlichen parallel zu den Scheibenebenen verläuft.
Bin Ventilableiter mit magnetischer Lichtbogenlöschung hat
mehrere Funkenstreckenstapel mit einer oder mehreren Funkenlöschspulen und mit nicht-linearen Widerstandsblöcken. Die
Funkenstrecken liegen auf kreisförmigen Scheiben aus Isoliermaterial und sind so angeordnet, daß der Lichtbogen die ganze Zeit parallel zur Scheibenebene und rechtwinklig zu dem von
mehrere Funkenstreckenstapel mit einer oder mehreren Funkenlöschspulen und mit nicht-linearen Widerstandsblöcken. Die
Funkenstrecken liegen auf kreisförmigen Scheiben aus Isoliermaterial und sind so angeordnet, daß der Lichtbogen die ganze Zeit parallel zur Scheibenebene und rechtwinklig zu dem von
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den Funkenlöschspulen erzeugten axialen Magnetfeld liegt. Dieses axiale Magnetfeld bewirkt auf bekannte Weise, daß
der Lichtbogen gelängt, abgekühlt und zum Erlöschen gebracht wird.
Da aus naheliegenden Gründen die Höhe der B'unkenstreckenstapel
so klein wie möglich sein soll, gibt man den Elektroden kleine Ausmaße in axialer Richtung des Stapels, was zur Folge hat,
daß die Blektrodenflachen, von denen der Lichtbogen ausgeht,
verhältnismäßig klein werden. Bei hohen Strömen führt dies zu hoher Stromdichte und Erosion der Zündflächen. Hit zunehmender
Erosion der Zündflächen an der Zündstelle nimmt die Schlagweite und damit auch die Zündspannung der einzelnen
Funkenstrecken zu.
Die Aufgabe der Erfindung ist, bei einem Ventilabieiter der einleitend beschriebenen Art die Elektroden so anzuordnen
und auszubilden, daß die Elektroden an der Zündstelle große Zündflächen erhalten können, ohne daß hierdurch die axialen
Abmessungen vergrößert werden. Zu diesem Zweck ist die Funkenstrecke so ausgebildet, daß die Elektroden in dem Hohlraum
zwischen den Scheiben so angeordnet sind, daß die Zündstelle nahe dem Umfang der Scheiben liegt und daß die eine Elektrode
sich von der Zündstelle aus im wesentlichen entlang dem Umfanr der Scheibe und die andere Elektrode sich von der gleichen
Stelle aus zu dem zentralen Teil der Scheibe erstreckt. Bei dieser Funkenstrecke sind die Elektroden so geformt und ange-
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ordnet, daß die Zündntrecke, d.h. die Strecke zwischen den beiden
Jlektrodcnflachen, die die Ziindstrecke begrenzen, axial verläuft.
Die Licntbogenverlängerung unmittelbar nach Zündung des Lichtbogens
wird dadurch erreicht, daß die Zündstelle exzentrisch und vorzugsweise am Rand der Scheibe angeordnet ist. Hier wird
der Lichtbogen von der horizontalen Komponente des Magnetfeldes beeinflußt, so dai3 er sich in tangentialer Richtung ausdehnt. Dadurch
daß die Flächen im Zündspalt parallel zu der Scheibe verlaufen, können sie größer gemacht werden, ohne deshalb die
axiale Höhe des Stapels zu beeinflussen. Man kann also sehr
viel höhere Ströme zulassen, ohne eine Erosion der Zündflächen und eine Veränderung der Zündspannung befürchten zu müssen.
Cemä'5 der Erfindung sind die Außenkanten der Elektroden in der
Scheibenebene gekrümmt, und die beiden Elektroden, die eine funkenstrecke bilden, sind verschiedenartig gekrümmt, so daß
sich der Abstand zwischen ihnen von der Zündstelle nach außen vergrößert. Der axiale Abstand der elektroden ist aber im wesentlichen
unverändert. Diese Anordnung der Elektroden hat zur Folge, daß sich der Lichtbogen, in demselben 1-Iaß wie er von
der Zündstelle aus verlängert wird und sich von der Zündstrecke zum Auslaufweg bewegt, von im wesentlichen vertikaler Richtung
in im wesentlichen horizontale Richtung dreht, wobei er gleichzeitig unter den Einfluß der vertikalen Komponente des Magnetfeldes
gerät. I-Iit Auslaufweg ist hier der Weg zwischen den
Elektroden gemeint, dem der Lichtbogen folgt, wenn er sich
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unter Einwirkung des Magnetfeldes und der Lichtbogenkräfte von der Zündstelle zu den freien Enden der Elektroden bewegt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben, in dieser zeigen :
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch einen E'unkenstreckenstapel
eines Ventilableiters gemäß der Erfidnung,
Fig. 2 einen Horizontalschnitt nach Linie II-II in
Fig. 1,
Fig. 3 eine einzelne Scheibe mit Elektroden, Fig. 4 einen Vertikalschnitt nach Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V in Fig. 3,
Fig. 6 eine Draufsicht auf eine Scheibe und
Fig. 7 einen Schnitt nach Linie VII-VII in Fig. 6.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Funkenstreckenstapel eines Ventilableiters. Der Stapel hat eine Funkenlöschspule 1,
mehrere Scheiben 2, auf denen die Elektroden angebracht sind, die die Funkenstrecken bilden, und einen nicht-linearen Widerstandsblock
3.-Ein vollständiger Ventilabieiter umfaiBt in der Regel eine Reihe solcher Stapel, die übereinander angeordnet
sind.- Über der Funkenlöschspule 1 liegt eine ringförmige Metallscheibe 4, die bei 5 an der Spule angeschlossen ist.
Die Scheiben 2, auf denen die Elektroden angebracht sind, sind aus lichtbogenbeständigem Isoliermaterial. Die obere Scheibe,
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die an einer Metallscheibe 6 anliegt, hat auf ihrer Unterseite eine Elektrode 7. Die Elektrode ist an der Scheibe mit einem
Niet 9 festgenietet, der durch die Scheibe 2 geht und an der Metallscheibe 6 anliegt. Die obere Scheibe 2 ist eben, während
die übrigen rundherum einen aufwärtsgerichteten Flansch 10 haben, so da;3 sich zv/ischen zwei Platten ein Hohlraum 11 bildet. Die
beiden mittleren Scheiben haben an ihren Oberseiten ,je eine Elektrode 8 und an den Unterseiten je eine Elektrode 7. Die
Elektroden sind miteinander verbunden und mit dem genannten Niet 9 an der Scheibe 2 befestigt.
Die beiden Elektroden 7 und 8, die sich bei aufeinander gestapelten
Scheiben 2 in demselben Hohlraum 11 befinden, bilden eine Funkenstrecke, über der ein Lichtbogen entsteht, wenn der
Ventilableiter zündet. Um den Punkt auf der Elektrode zu bestimmen, an dem der "Überschlag zwischen den beiden Elektroden
geschehen soll, wird zumindest die eine Elektrode mit einer etwas erhöhten Zündfläche 12 versehen. Zweckmaßigerweise versieht
man jedoch beide Elektroden mit einer Zündfläche. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, liegen die Zündflächen parallel zur
Scheibe 2, so daß man die Zündflächen größer halten kann, was bei großen Ableitströmen vorteilhaft ist. Einmal wird dabei
die Stromdichte geringer und zum anderen kann man damit rechnen, daß der Lichtbogen nicht immer genau von demselben Punkt der
Zündfläche ausgeht, wenn ein neuer Lichtbogen entsteht. Beide Umstände tragen dazu bei, die Erosion auf der Zündfläche zu
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vermindern, die Lebensdauer der ITunkenstrecke zu vergrößern
und der Änderung der Schlagweite entgegenzuwirken, die einer Erosion der Zündflächen folgt.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind de Elektroden gekrümmt und verschieden
lang. Die Elektrode 8 ist am längsten und ihre Außenkante im wesentlichen konzentrisch zum Umfang der Scheibe 2. Sie
liegt nahe der Innenseite des Flansches 10. Die Elektrode 7
ist stärker gekrümmt und ihre Außenkante erstreckt sich zu dem zentralen Teil der Scheibe 2. Die Elektroden sind vorzugsweise
so geformt, daß der Abstand zwischen zwei in ein und demselben Hohlraum angeordneten Elektroden sukzessive von der Zündstelle
bis zu den freien Enden der Elektroden zunimmt.
Da die Funkenlöschspule 1 an dem einen Ende des Funkenstreckenstapels
liegt und die Löschbogenräume am Umfang der Scheiben angeordnet sind, werden diese von einem inhomogenen Hagnetfluß
0 durchflossen, der mit gestrichelten Linien im linken Teil der Fig. 1 gezeigt ist. Der Fluß, der durch einen Lichtbogenraum
geht, kann also z.B. aus einer horizontalen und einer vertikalen Komponente bestehen. Im Zündaugenblick ist der Lichtbogen vertikal
und wird von der horizontalen Komponente des Flusses beeinflußt, so daß er sich im Uhrzeigersinn bewegt. Wenn der Lichtbogen
so lang geworden ist, daß seine Fußpunkte auf den Elektroden nicht mehr übereinander liegen, beginnt der Hauptteil
des Lichtbogens seine Richtung zu ändern, und zwar von im wesentlichen
rechtwinkliger Richtung zu den Scheiben in eine Richtung,
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die sich mehr und mehr parallel zu den Scheiben erstreckt, in demselben I-Iaij wie der Lichtbogen ausläuft und sein Weg größer
wird. Indem der Bogen die Richtung ändert, gerät er mehr und
mehr unter den liinfluu der vertikalen Komponente des Magnetfeldes,
so daß er nach außen getrieben und langer wird.
In den Bereich außerhalb der freien Enden der Elektroden bildet
der Hohlraum 11 eine Löschkammer 13 mit niedrigerer Höhe als der Hohlraum. Die Löschkammer beginnt ungefähr bei der gestrichelten
Linie 14 in Fig. 2. In der Löschkammer nimmt die Länge des Lichtbogens zu und aufgrund des immer kleiner werdenden Abstandes
zwischen den Begrenzungsflächen wird der Lichtbogen obgekühlt.
Dies ist eine bei Ventilableitern bekannte Anordnung.
Zwischen der Löschkammer 13 und dem Befestigungspunkt der Elektroden
ist eine V/and 15 aus Isoliermaterial angeordnet, so daß sich ein Raum 16 bildet, der von der Löschkammer getrennt ist.
In diesem Raum werden eine erforderliche Ionisierungsanordnung für die ZUndstelle und eventuelle Steuerimpedanzelemente angeordnet.
Bei der in Fir:. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind
die elektroden an der Befestigungsstelle vollkommen eben und durch die i<iete 9 verbunden. Bei einem Ableiter für hohe Ströme
muß der Uiet stark sein, um der Strombelastung widerstehen zu können. Das führt zu einer gewissen Komplikation bei der Befestigung
der elektroden. Fig. 3, 4 und 5 zeigen eine andere
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Möglichkeit, die besonders für hohe Ströme geeignet ist. Die Scheiben 2 haben hier ein Loch 18 und die Elektroden einen in
das Loch hineinragenden Teil 17, dessen Höhe ungefähr der halben Dicke der Scheibe entspricht. Die Elektroden sind miteinander
durch einen Niet 19 verbunden, so daß die Teile 17 der Elek-•troden
Kontakt miteinander haben und die Stromübertragung zwischen den Elektroden direkt geschieht. Dadurch wird es möglich,
kleine Niete zu verwenden, z.B. Rohrniete, die leicht zu nieten sind, und man erhält gleichzeitig eine große Kontaktfläche zwischen
den Elektroden.
Bei den bisher gezeigten Ausführungsformen sind die Elektroden aus Blech und liegen voll und ganz in der Ebene der Scheibe
Wenn der Lichtbogen so lang geworden ist, daß er im wesentlichen horizontal läuft, hat er seine Fußpunkte auf den verhältnismäßig
schmalen Kanten der Elektroden, was zu großer Stromdichte am iTußpunkt führt. Eine Möglichkeit, die Kontaktfläche zwischen
Elektroden und Lichtbogen zu vergrößern, besteht darin, daß man die Elektrode eine Vierteldrehung herumdreht und mit dieser
Drehung beginnt, wenn der Lichtbogen beginnt, sich zu drehen. Das Drehen kann kontinuierlich entlang einer bestimmten Strecke
oder etwas absatzweise vor sich gehen, wenn die Elektroden verhältnismäßig scharf gebogen sind. Da die Laufgeschwindigkeit für den Lichtbogenfußpunkt, der auf der äußeren Elektrode
8 läuft, am größten ist, ist es oft ausreichend, diese Elektrode herumzudrehen. Fig. 6 und 7 zeigen, wie die Elektrode 8
eine Vierteldrehung herumgedreht ist. Am Befestigungspunkt
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und der Zündstelle ist die Elektrode völlig parallel mit der
Scheibe, aber an einem Punkt 20, wo der Lichtbogen sich von rein vertikaler Lage wegzudrehen beginnt, beginnt auch die Elektrode
sich um ihre Längsrichtung zu drehen, und die Drehung ist vorzugsweise so gewählt, dai'3 der Lichtbogen im wesentlichen
rechtwinklig zu der Elektrodenflache verläuft. Die Drehung kann
mehr oder weniger schnell erfolgen, als Grenzwert kann man sich eine starke Biegung der Elektrode um 90 denken. Auch eine Drehung
der inneren Elektrode ist denkbar, wenn diese auch im allgemeinen keine so ausgeprägten Vorteile hat wie die Drehung der äui'3eren
Elektrode,
Um ein Wiederzünden des Lichtbogens quer über den Auslaufweg zwischen den freien Enden der Elektroden 7, 8 zu vermeiden, wenn
der Lichtbogen so lang ist, daß er sich weit in der Löschkammer befindet und hohen Spannungsabfall hat., kann es in gewissen
Fällen notwendig sein, eine Funkensperre 21 zwischen den Elektrodenenden anzuordnen.
Die Funkensperre kann aus einer aus der Scheibe herausragenden Rippe aus keramischem Material oder einer in der Scheibe befestigten
Metallscheibe bestehen. Die Funkensperre verhindert, dai3 sicn die kräftige Ionisierung, die an den Lichtbogenfußpunkten
auf den Elektroden entsteht, auf die entgegengesetzte Elektrode auswirkt. Diese Erscheinung ist bei hohen Strömen
und lan/;dauernden Lichtbogen mehr ausgeprägt. Die Anordnung der
Funkensperre ist in Fig. 1 und 2 gezeigt.
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Claims (9)
1.) Flankenstrecke für Ventilableiter mit magnetischer Löschung
des Lichtbogens, bestehend aus mindestens zwei aufeinandergestapelten
Scheiben aus lichtbogenbeständigem Isoliermaterial, einem zwischen den Scheiben liegenden Hohlraum, aus an den
Scheiben angebrachten metallischen Elektroden, die in dem Hohlraum eine Zündstelle mit Zündstrecke und einen Auslaufweg
für den über der Zündstrecke erzeugten Lichtbogen bilden, und aus den Funkenstrecken zugeordneten Funkenlöschspulen in solche;
™ Anordnung, daß der erzeugte Hagnetfluß im Zentrum der Scheiben
hauptsächlich recht winklig zu der Scheibenebene und am Umfang der Scheiben im wesentlichen parallel zu den Scheibenebenen
verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (7, B) in dem Hohlraum (11) zwischen den Scheiben (2) so angeordnet
sind, daß die Zündstelle nahe dem Umfang der Scheiben liegt und daß die eine Elektrode (8) sich von der Zündstelle aus im
wesentlichen entlang dem Umfang der Scheibe (2) und die andere Elektrode (7) sich von der gleichen Stelle aus zu dem zentralen
^ Teil der Scheibe erstreckt.
2. Funkenstrecke nach Anspruch 1, bei der ,jede Scheibe aui*
jeder Seite eine Elektrode trägt, die !Elektroden elektrisch und mechanisch durch nahe dem Umfang der Scheibe angeordnete
und durch die Scheibe gehende Befestigungselemente miteinander
verblenden sind und mindestens eine der Elektroden mit einer
Zündfläche versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die ,äindflache
parallel zu der Scheibenebene verläuft.
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3. Funkonstrecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die .Jlektroden (7, 8) langgestreckt und nahe ihres einen Endes
auf der Scheibe (2) befestigt sind, während das andere frei ist.
4. Funkenstrecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zündfläche (12) der Elektrode (7, 8) in der Hähe der Stelle
liegt, an der die Elektrode an der Scheibe (2) befestigt ist.
ι?. Funkenstrecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zündfläche (12) auf einer elektrode zwischen der Befestigung der
ijlektrode an der Scheibe (2) und dem freien Ende der Elektrode
liegt.
o. Funkenstrecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Elektroden (V, Q) gekrümmt sind und daß die eine Elektrode (b)
in v/esentlicheii konzentrisch mit dem Umfang der Scheibe (2)
ist und die andere Elektrode sich von der Befestigungsstelle an der Scheibe in einem Bogen zu dem zentralen Teil der Scheibe
erstreckt.
7. Funkenstrecke nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den beiden in einem Hohlraum angeordneten
Elektroden (7, C) von der Zündstelle zu den freien Enden der
Elektroden zunimmt.
8. Funkenstrecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (7, 8) eine Ausprägung (17) haben und die
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Scheiben (2) ein Loch (18) und daß die Ausprägungen zweier Elektroden innerhalb des Loches (18) durch einen Niet (19)
oder dergl. verbunden sind, so daß die Elektroden direkten metallischen Kontakt miteinander haben.
9. Funkenstrecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die eine der beiden Elektroden (8), die eine Zündstelle
für den Lichtbogen bilden, eine Vierteldrehung um ihre Längsrichtung verdreht ist, wobei aber der Teil der Elektrode,
der die Befestigungsstelle und die Zündstelle (12) bildet, in Scheibenebene liegt.
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BAD ORIQfNAL
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