DE2740695C2

DE2740695C2 - Überspannungsableiter mit einer Gasentladungsröhren-Funkenstrecke und mit einer parallel geschalteten Hilfsfunkenstrecke

Info

Publication number: DE2740695C2
Application number: DE2740695A
Authority: DE
Inventors: Manfred W. Goleta Calif. Wilms
Original assignee: Joslyn Manufacturing and Supply Co
Current assignee: Joslyn Manufacturing and Supply Co
Priority date: 1977-01-14
Filing date: 1977-09-09
Publication date: 1983-09-15
Also published as: US4132915A; JPS5388938A; GB1583913A; DE2740695A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Überspannungsableiter mit einer Gasentladungsröhren-Funkenstrecke und einer parallel geschalteten Hilfsfunkenstrecke gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Überspannungsableiter ist aus der DE-OS 23 39 564 bekannt. Bei diesem Überspannungsableiter ist die Gasentladungsröhren-Funkenstrecke zusammen mit einem Schutzring im Inneren eines zylindrischen Bechers, über den ein zweiter zylindrischer Becher gestülpt ist, angeordnet Eine Schraubenfeder spannt die beiden Becher zwischen zwei Anschlußorganen ein. Zwischen die Zylinderwände der Becher ist eine gelochte Isoliermanschette eingeschoben. Die freie Randkante des inneren Bechers endet im Abstand vom Boden des äußeren Bechers. Im Kurzschlußfall, d.h. beim Erweichen des Schmelzrin^s, verschiebt sich der äußere Becher und bewirkt ehiei. Kurzschluß zum inneren Becher. Die einander gegenüberliegenden Zylinderwände der Becher bilden durch die Löcher der Isoliermanschette hindurch eine Hilfsfunkenstrecke.

Da die Reibung zwischen den Zylinderwänden und der Manschette klein gehalten werden muß. hat die Manschette an der Innenfläche zwei vorstehende Rippen, die sich an die Zylinderwand des inneren Bechers anlegen und zusammen mit der Dicke dar Manschette die Funkentänge der Hilfsfunkenstrecke bestimmen. Die Isoliermanschette einschließlich der beiden Rippen muß relativ robust dimensioniert sein, so daß die minimal erzielbare Funkenlänge der Hilfsfunkenstrecke relativ groß ist. Die zugehörige Durchbruchsspannung liegt deshalb erheblich oberhalb der Durchbruchsspannung der intakten Gasentladungsfunkenstrecke. Der Spannungsbereich zwischen der Durchbruchsspannung der nicht intakten Gasentladungsfunkenstrecke und der Durchbruchsspannung der Hilfsfunkenstrecke ist somit relativ grüß. Weiterhin können die beiden Becher lediglich mit geringem Auflagedruck an der dazwischen angeordneten Manschette anliegen, um die Axialbeweglichkeit des inneren Bechers relativ zur Manschette nicht zu behindern.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Überspannungsableiter der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Funkenlänge der Hilfsfunkenstrecke auf beliebig kleine Werte einstellbar ist und während des Betriebes präzise erhalten bleibt.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst

Die Hilfsfunkenstrecke eines solchen Oberspannungsableiters kann auf eine vorbestimmbare niedrige Durchbruchsspannung eingestellt werden, so daß der Überspannungsableiter auch bei vergleichsweise kleinen Spannungen eingesetzt werden kann. Die Durchbruchsspannung der Hilfsfunkenstrecke braucht nur wenig höher zu liegen als die Durchbruchsspannung der intakten Gasentladungsröhren-Funkenstrecke, die die Hauptfunkenstrecke bildet Die Funkenlänge der Hilfsfunkenstrecke wird allein durch die Dicke des isolierenden, flachen Abstandhalters bestimmt, der an jeder Stelle der Hilfsfunkenstrecke einen gleichbleibenden Abstand sicherstellt

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Von Vorteil sind hierbei insbesondere solche Ausgestaltungen, bei welchen der Schmelzkörper sowohl nahe der Hauptfunkenstrecke als auch unmittelbar neben der Hilfsfunkenstrecke liegt und daher auch bei längerer Hitzeeinwirkung von der Hilfsfunkenstrecke aus erreicht werden kann, was zur Überbrückung beider Funkenstrecken führt

Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Überspannungsabieiters;

F i g. 2 eine teilweise Schnittansicht eines Teiles des Überspannungsabieiters nach F i g. 1 ohne einen normalerweise darin enthaltenen Schmelzkörper;

F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in F i g. 1;

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht eines kurzschließenden Käfigs des Überspannungsabieiters nach F i g. 1;

Fig.5 eine teilweise Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Überspannungsabieiters;

Fig.6 eine teilweise Schnittansicht einer dritten Ausführungsform eines Überspannungsabieiters:

F i g. 7 eine teilweise Schnittansicht eines Teiles des Überspannungsabieiters nach Fig.6 ohne einen normalerweise darin enthaltenen Schmelzkörper;

F i g. 8 einen Schnitt entlang der Linie 8-8 in F i g. 6;

Fig.9 eine detailliertere teilweise gebrochene Ansicht eines Teiles des in Fi g. 6 dargestellten ÜberspannungsableJters;

Fig. 10 eine teilweise Schnittansicht einer vierten Ausführungsform eines Überspannungsabieiters;

F i g. 11 eine teilweise Schnittansicht des Überspannungsableiter nach F17. 10 ohne einen normalerweise darin enthaltenen Schmelzkörper;

Fig. 12 einen Schnitt entlang der Linie 12-12 in Fig. 10:

Fig. 13 einen Schnitt entlang der Linie 13-13 in Fig. 10.

In den Zeichnungen und insbesondere in den F i g. 1 bis 4 ist eine hohlzylinderförmige Halterung 10 aus Metalfdargestellt, die einen geschlossenen Deckelteil 12 enthält, der in eine axiale Schulter 14 und in einen äußeren Gewindeteil 16 zur Verbindung mit einem inneren Gewinde 18 in einem isolierenden Gehäuseteil 20 mündet. Der äußere Gewindeteil 16 der Halterung 10 greift in einen gewindeförmigen leitenden Bund 22 ein, gegen den die Schulter 14 gezogen wird. Der Bund 22 ist elektrisch mit einer leitenden Platte 24 verbunden, die sich entlang der Überseite des isolierenden Gehäuses 20 erstreckt oder in dieses eingelassen ist und ihrerseits an einer Bolzen-Muttervevbinclung 26 für einen Kabelschuh 28 endet. Der Kabelschuh 28 ist mit der zu schützenden Leitung 30 verbunden.

Innerhalh der zylindrischen Halterung 10 befinde» sich ein Käfig 32 (vergleiche Fig.4), der ein erstes,

scheibenförmiges, mit einer öffnung versehenes Ende 34 sowie eine Vielzahl zu einer zylindrischen Konfiguration abgebogener Federfinger 36 aufweist, weiche fest in der Halterung 10 angeordnet sind. Zwischen der Oberseite des Deckelteiles 12 und einem Ende 34 des

ίο Käfigs 32 befindet sich eine Feder 38, die den Käfig 32 in einer axial nach außen aus der Halterung 10 weisenden Richtung drückt

Innerhalb des Käfigs 32 ist eine hermetisch abgedichtete Gasentladungsröhre 40 mit Funkenstrecke untergebracht, deren grundsätzliche Form in der US-PS 38 11 064 beschrieben ist Die Gasentladungsröhre 40 umfaßt-zwei Elektroden 42 und 44 mit topfförmigen Enden, die radiale Flansche 50 und 52 aufweisen und durch ein isolierendes Abstandsrohr 46 so voneinander getrennt rind, daß die Elektrode 42 und 44 eine Funkenstrecke 48 zwischen sich bi-' "en. Die Flansche der Elektroden 42, 44 sind mit oen isolierenden Abstandsrohr 46 abgedichtet verbunden. Das Innere der hierdurch gebildeten Anordnung ist mit Gas bei einem vorgegebenen Druck gefüllt, womit die Funkenstrecke 48 überschlägt, wenn ein vorgegebener Spannungspegel an den Elektroden 42,44 erreicht ist. Die Außenflächen der Elektroden 42 bzw. 44 mit den Flanschen 50 und 52 bilden einen ersten und einen zweiten Abschluß der Gasentladungsröhre 40.

Der Flansch 50 der Elektrode 42 ist von dem ersten Ende 34 des Käfigs 32 durch einen Schmelzkörper 54 aus schmelzbarem Material, vorzugsweise Lötmetall, räumlich getrennt. Die gegenüberliegende Elektrode 44 nimmt innerhalb ihres ausgezackten topfförmigen Teiles ein zylindrisches Kontaktelement 56 auf, das einen hervorstehenden Bördelrand 58 rings um seinen oberen Umfang aufweist. Der Bördelrand hält das Kontaktelement 56 innerhalb der Elektrode 44 und verbindet es elektrisch mit der Elektrode 44. Da die Eingangsöffnung der becherförmigen Elektrode etwas nac'.. innen gezogen ist, wird das Kontaktelement 56 in Form einer Schnappverbindung gleitend innerhalb der Elektrode 44 aufgenommen. Das Kontalcielement 56

•»s besitzt weiterhin einen verbreiterten radialen Flansch 60, der an einem unteren Kontakt 62 durch den Druck der Feder 38 anliegt, wobei der Kontakt 62 sich in der Mitte an dem unteren Ende einer Ausnehmung 64 in dem Gehäuseteil 20 befindet. Eine Verbindung 65 aus

''" Bolzen und Mutter befestigt einen Kabelschuh 66 an dem Gehäuseteil 20, wobei der Bolzen innerhalb des Gehäuseteils 20 mit dem Kontakt 62 verbunden ist. Ein mit dem Kabelschuh 66 verbundener Draht 68 ist in geeig 'eier Weise mit Erde verbunden. Wahlweise kann

" der Draht 68 auch die zu schützende Leitung enthalten, während die Leitung 30 geerdet ist.

Die Federfinger 36 des Käfigs 32 sind an ihrem unteren Ende an der Stelle 70 nach innen gebogen und bilden eine konvexe Oberfläche, um einen leitenden Metallring 72 zu üoergreifen. Der Metallring 72 besitzt eine Öffnung 74, durch die der kleinere Durchmesser des Kontaktelements 56 koaxial hindurchgreift, wobei er räumlich von dem Kontaktelement 5ύ getrennt ist. Der Metallring 72 ist oberhalb des Flansches 60 des

6ί Kontaktelementes 56 angeordnet, jedoch von diesem durch einen isolierenden Abstandsring 76 isoliert. Der Abstandsring 76 ist vorzugsweise sehr dünn und besteht aus geeignetem Material wie z. B. Polyimidharz, welches

sicherstellt, daß er kein Fließvermögen in der Kälte besitzt, wodurch ein verfrühter Kurzschluß der Anordnung verursacht werden könnte. Der isolierende Abstandsring 76 besitzt vorzugsweise eine Dicke von 0,0762 bis 0.127 mm. Das Materini des Abstandsrings 76 kann aus einem Polyimidfilm (Poly-Diphenyloxid-Pyromellithimid) bestehen. Der Abstandsring 76 besitzt eine zentrale Öffnung 77, die dicht an dem Kontaktelement 56 anliegt, wobei jedoch diese Öffnung an diametral entgegengesetzten Seiten zu Schlitzen 78 erweitert ist, _in deren Größe von Ende zu Ende gemessen ungefähr "A_n des Durchmessers des Abstandsringes 76 beträgt. An ihrer engsten Stelle haben die Schlitze 78 vorzugsweise eine Breite von ungefähr dem halben Durchmesser der Öffnung 77. Diese Anordnung ermöglicht dichtes ,-, Nebeneinanderliegen des Flansches 60 und des Metallringes 72 innerhalb des durch den Abstandsring 76 im Bereich der Schlitze 78 gebildeten Zwischenraumes. Innerhalb dieses Gebietes wird hierdurch eine H.üfsfunkenstrecke als zusätzliche Absicherung geschaffen, für >„ den Fall, daß die Gasentladungsröhre 40 ausfällt. Wie bereits erwähnt, ist die niedrige Durchbruchsspannung der Gasentladungsröhre exakt vorherbestimmbar, auch wenn der Spaltzwischenraum ungefähr 0,0762 mm beträgt. Ein solcher Zwischenraum vergrößert die ₂i Lebensdauer der Anordnung und ermöglicht eine gewünschte Durchbruchsspannung, ohne daß schwierige konstruktive Toleranzen eingehalten werden müssen. Dringt jedoch in die Gasentladungsröhre 40 Luft ein. so steigt die Durchbruchsspannung von einigen _J0 Hundert Volt auf mehrere Tausend Volt an. Bei der vorliegenden Ausbildung der Erfindung, bei der der Abstandsring 76 ungefähr 0,0762 mm dick ist, beträgt die Durchbruchsspannung an dem Abstandsring 76 ungefähr 750 Volt Gleichspannung, was einen ausrei- _J5 chenden zusätzlichen Schutz ermöglicht. Nach einem oder mehreren Spannungsdurchbrüchen über die Hilfsfunkenstrecke wird darüber hinaus der Abstandsring 76 ausreichend verkohlt, so daß die Kurzschlußeinrichtung anspricht. Generell soll die Durchbruchsspannung über den Abstandsring 76 größer sein als die der Hai'ptfunkenstrecke 48, jedoch ausreichend klein um die angeschlossene zu schützende elektrische Einrichtung in angemessener Weise zu schützen.

In den Figuren ist eine Isolierscheibe 80 gezeigt, die zwischen dem Metallring 72 und dem unteren Flansch 52 der Elektrode 44 angeordnet ist. Die Isolierscheibe 80 kann aus dem gleichen Material bestehen wie der Abstsndsring 76 und besitzt vorzugsweise eine Dicke von ungefähr 0,127 mm. Die Isolierscheibe 80 ist rings um den unterem Teil des Flansches 52 nach oben abgebogen, wodurch die nach innen ragenden Teile 70 der Federfinger 36 von dem Flansch 52 getrennt bleiben. Die Isolierscheibe 80 besitzt eine zentrale Öffnung, durch welche das Kontaktelement 56 dicht anliegend hindurchragt Die Isolierscheibe 80 isoliert den Flansch der Elektrode 44 von dem Metallring 72 und den Federfingern 36 des Käfigs 32 und ist kräftig genug, einen Druck auf den Metallring 72 und den Abstandsring 76 auszuüben, um den Zwischenraum von ungefähr 0,0762 mm der Hilfsfunkenstrecke aufrecht zu erhalten. Fig.5 zeigt eine zweite Ausfühningsform der vorliegenden Erfindung, bei der die oben genannte Isolierscheibe 80 durch ein isolierendes becherförmiges F.Iemem 80' ersetzt wurde. Dieses Element 8O⁷. das ebenfalls aus Polyimidharz gebildet ist, besitzt einen scheibenförmigen Teil 82, der den leitenden Metallring von dem Flansch 52 trennt und einen zylinderförmigcn Teil 84. der dicht entlang etw;i der lliilfte der Gasentladungsröhre 40 anliegt. Der scheibenförmige Teil 82 besitzt eine zentrale Öffnung, durch die das Kontaktteil 56 dicht anliegend hindurchragt. Die Anordnung der F i g. 5 erfordert eine geringere Sorgfalt beim Zusammensetzen der vollständigen Absicherung, ist jedoch andererseits in konstruktiver und betriebsmä-Uiger Hinsicht der oben beschriebenen Anordnung im wesentlichen gleich.

Bei einer normalen Betriebsweise der Einrichtungen der Fig. 1 bis 5 bricht die Spannung an der Funkenstrecke 48 in eine Lichtbogenentladung zusammen, wenn zwischen den Leitungen 30 und 68 die Spannung einen vorbestimmten Pegel erreicht hut. wobei diese hohe Spannung zum Schutz der Einrichtung an den Leitungen gegen Erde kurzgeschlossen wird. Tritt eine kurzandauerndc Entladung auf, so wird die Betriebscharakteristik der Funkenstreckenanordnung 40 nirht verändert und die Funkenstrecke 48 bleibt generell betriebsbereit. Tritt jedoch eine Lichtbogenentladung für eine längere Zeitdauer auf, z. B. durch das Ableiten länger andauernder Ströme, so wird eine ausreichende Hitze erzeugt, durch die der Schmelzkörper 54 zum Schmelzen gebracht wird. Die Feder 38 drückt dann den Käfig 32 und dessen Federfinger 36 bzw. deren konvexe Enden nach unten, so daß sie den Kontakt 62 übergreifen und eine elektrische Verbindung r.'it ihm herstellen, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist. In diesem Falle ist der Überspannungsableiter abgeschaltet, wobei die Leitung 30 gegen Erde kurzgeschlossen ist.

F i g. 2 zeigt beispielhaft die Stellung des Käfigs 32 in Beziehung zu den anderen Teilen, die dieser nach Abschmelzen des Schmelzkörpers 54 in F i g. 1 einnimmt. Das geschmolzene Lötmetall fließt üblicherweise über die öffnung 55 ab und ebenso über die Seiten der Gasentladungsröhre 40, was in den Figuren nich.' weiter dargestellt ist.

Wird die Gasentladungsröhre 40 durch Spannungsstoße, die nicht zum Abschmelzen des Schmelzkörpers 54 ausreichen, zerstört oder anderweitig außer Betrieb gesetzt, so wird die Hilfsfunkenstrecke, die durch den Abstandsring 76 errichtet wurde, durchbrochen, und zwar bei einer etwas höheren Spannung, wodurch jedoch ein ausreichendes Maß an Absicherung für die mit der Leitung 30 verbundene Einrichtung erzielt wird. Nach einer langer andauernden Entladung verkohlt der Abstandsring 76 und wird damit ausfallsicher.

In den F i g. 6 bis 9 ist eire weitere Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, bei der die Lage der Gasentladungsröhre 40 und des Schmelzkörpers 54 vertuscht sind. Die Ausfallsicherungsanordnung des Überspannungsableiter der F i g. 6 bis 9 arbeitet normalerweise im wesentlichen in gleicher Weise wie oben beschrieben. Eine über längere Zeit andauernde Bogenentladung mit langandauernden Strömen erzeugt also ausreichend Hitze, um den scheibenförmigen Schmelzkörper 54 zum Schmelzen zu bringen, wobei der Federdruck der Feder 38 den Käfig 32 nach unten drückt, und die Federfinger 36 und insbesondere deren konvexe Enden nach unten bewegt werden und den Kontakt 62 übergreifen und mit ihm eine elektrische Verbindung herstellen, wie in F i g. 7 dargestellt Wenn der Schmelzkörper 54 schmilzt, so bewegt sich auch die Gasentladungsröhre 40 nach unten und zwar rings über das Kontaktelement 56 (vergleiche F i g. 7), dessen einer Teil 56ß einen geringeren Durchmesser aufweist, um diese Bewegung zu ermöglichen. Ein unterer Kontakt-

teil 56/\ besitzt einen etwas größeren Durchmesser zur Zentrierung der verschiedenen Bauteile um ihn herum, einschließlich des .Schmelzkörpers 54, der so ausgebildet ist. diiß er mit mindestens der unteren Schulter des unteren Kontaktteiles 564 einen festen Sitz aufweist. , Der Schmelzkörper 54 bildet bevor er abschmilzt über das Kontaklclement 56 die serielle Hauptverbindung zwirnen dem unteren Flansch 52 der Gasentladungsröhre 10 und dem Kontakt 62.

In den F i g. 6 bis 9 wird die Hilfsfunkenstrecke durch einen zwischen dem Metallring 72 und einem Metallring 86 befindlichen isolierenden Abstandsring 76' gebildet, wobei der Metallring 86 an der Unterseile des Schmelzkörpers 54 anliegt, wie detaillierter in Fig. 9 dargestellt. Der Abstandsring 76' besteht vorzugsweise r> aus dem gleichen Material wie der oben beschriebene Abstandsring 76', wobei seine Dicke vorzugsweise zwischen 0,0762 und 0,127 mm liegt. Der Abstandsring 76' besitzt ebenfalls eine zentrale öffnung 77'. in welcher das Kontaktelement 56 fest aufgenommen ist. > <> Diese öffnung bildet an diametral gegenüberliegenden Seiten Schlitze 78', deren Abmaß von Ende zu Ende ungefähr ⁷/\o des Durchmessers des Abstandsringes 76' beträgt, wobei das engste Maß der Schlitze ungefähr die Hälfte des Durchmessers der öffnung 77' beträgt. Der 2> Abstandsring 76' entspricht im wesentlichen dem oben in bezug auf die anderen Ausführungsformen beschriebenen Abstandsring 76 und errichtet eine Hilfsfunkenstrecke zur zusätzlichen Absicherung bei einem Ausfall der Gasentladungsröhren 40. Die Durchbruchsspan- i< > nun; durch den Abstandsring 76' beträgt bei einer Dicke von 0.0762 mm ungefähr 750 Volt Gleichspannung.

Bei einem Ausfall der Gasentladungsröhre 40 wird eine Absicherung über die Hilfsfunkenstrecke erreicht. In dem Ausführungsbeispiel der F i g. 6 bis 9 verläuft der über die Hilfsfunkenstrecke verlaufende Stromweg bei einem Spannungsstoß auch über den Schmelzkörper 54. Da der Schmelzkörper 54 in Serie geschaltet ist und in fester enger Verbindung mit der Hilfsfunkenstrecke liegt, kann er leichter geschmolzen werden, wodurch ein ausfallsicherer Zustand geschaffen wird, wenn die Hilfsfunkenstrecke durchbricht und zwar günstiger als in dem Falle des ersten Ausführungsbeispiels.

Der Überspannungsableiter gemäß den Fig.6 bis 9 weist eine Isolierscheibe 80' auf, die aus dem gleichen Material wie der Abstandsring 76' besteht und zwischen dem Metallring 72 und dem Flansch 60 des Kontaktelements 56 angeordnet ist. Die Isolierscheibe 80' besitzt vorzugsweise eine Dicke von ungefähr 0,127 mm und hat eine zentrale Öffnung zur festen Aufnahme des Kontaktelements 56 dort hindurch. Bei der Ausbildung gemäß den Fig.6 bis 9 ist der scheibenförmige Metallring 72 von dem Metallring 86 im wesentlichen nur durch den dazwischen liegenden isolierenden Abstandsring 76' getrennt, so daß hierdurch eine Hilfsfunkenstrecke erzeugt wird, deren Abstand ungefähr der Dicke des Abstandsringes 76' entspricht Wenn der Abstandsring 76' oder die Isolierscheibe 80' infolge von Feuchtigkeit anstelle der Gasentladungsröhre 40 leitend wird und gleichzeitig ein hoher, durch einen Spannungsstoß verursachter Strom fließt, so schmilzt der Schmelzkörper 54 aufgrund der engen Nachbarschaft zu dem Kurzschlußweg und bringt die Anordnung in einen ausfallsicheren Zustand.

Eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist in den F i g. 10 bis 13 dargestellt Sie ist dann von Vorteil anwendbar, wenn der Durchmesser einer Ausnehmung 64' in dem Gehäuseteil 20' begrenzt ist. In diesem Falle besitzt eine zylindrische Halterung 10' aus Metall ein geschlossenes Deckelteil 12', das durch eine axiale Schulter 14' begrenzt wird und weiterhin ein äußeres Gewindeteil 16' zur Verbindung mit einem Innengewinde in dem isolierenden Gehäuseteil 20'. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 bis 13 ist der Deckelteil 12' gegenüber den vorstehend beschriebenen Ausfühningsformen vertikal etwas verlängert und beinhaltet hierin eine Gasentladungsröhre 40 der oben beschriebenen Art. Der Flansch 50 der Gasentladungsröhre 40 liegt gegenüber der oberen Innenseite des Deckelteiles 12 in elektrischem Kontakt mit diesem, während ein verlängertes Kontaktelement 56' und insbesondere dessen nach oben ragender Zapfen 98 in der becherförmigen Elektrode 44 aufgenommen ist. Im einzelnen ist ein Teil 98fl mit einer Erstreckung kleineren Durchmessers und einem Wulst 58' innerhalb der Elektrode 44 angeordnet.

Das untere Ende der Elektrode 56' liegt an einer ringförmigen leitenden Platte 88 an, die über eine leitende Schraubenfeder 90 nach oben vorgespannt ist, wobei die Feder 90 zwischen der Platte 88 und einem ebenen an dem unteren Ende der Ausnehmung 64 untergebrachten Kontakt 62' angeordnet ist. Die Feder 90 errichtet eine elektrische Verbindung zwischen dem äußeren Stromkreis und dem Kontaktelement 56' und drückt das Kontaktelement 56' nach oben, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Flansch 50 der Gasentladungsröhre und der obereren Fläche des Deckelteiles 12'sicherzustellen.

Das Kontaktelement 56' umschließt eine zwischenliegende Schulter 94, die unterhalb des Flansches 52 der Gasentladungsröhre 40 durch einen scheibenförmigen Schmelzkörper 54' von dieser getrennt angeordnet ist, einen Metallring 106, einen isolierenden Abstandsring 100, einen Käfig 32' mit einem Boden 34' und eine isolierende Scheibe 104. jedes dieser Teiie besitzt eine zentrale öffnung, um den Zapfen 98 des Kontaktelementes 56' dort hindurch aufzunehmen und insbesondere einen unteren Teil 98/1 dieses Zapfens 98. Dei Schmelzkörper 54' liegt an dem Flansch 52 der Gasentladungsröhre 40 an, während ein flacher leitender Ring 106, der z. B. aus Kupfer ist, die untere Seite des Schmelzkörpers 54' von dem Abstandsring 100 trennt. Der Schmelzkörper 54' ist so ausgebildet, daß er zumindest mit der oberen Schulter des unteren Teiles 98Λ des Zapfens einen festen Sitz aufweist. Der Abstandsring 100 hat vorzugsweise eine Dicke von 0,0762 bis 0,127 mm und kann aus dem gleichen Material bestehen, wie die isolierenden Abstandsringe 76 und 76' in den oben beschriebenen Ausführungen. Der Abstandsring 100 besitzt eine zentrale Öffnung, die den Zapfen 98 des Kontaktelements 56' fest umschließt, wobei diese Öffnung jedoch an diametral gegenüberliegenden Seiten in Schlitze 102 mündet, deren engstes Maß vorzugsweise etwa dem halben Durchmesser der zentralen öffnung entspricht Das Maß vom Ende zum Ende der Schlitze gemessen liegt ungefähr bei ⁷Ao des Durchmessers des Abstandsringes 100. Der Metallring 106 und das obere Ende 34' des Käfigs 32' liegen damit dicht nebeneinander. Der Käfig 32' weist eine zentrale Öffnung 55' auf, die durchmessergrößer ist als der Zapfen 98 des Kontaktelements 56', jedoch wesentlich kleiner im Durchmesser als die Länge der Schlitze 102. Auf diese Weise wird zwischen dem Metailring 106 und dem Käfigende 34' eine Hilfsfunkenstrecke gebildet Die Scheibe 104, die vorzugsweise aus dem gleichen

Material wie der Abslandsring 100 besteht, trennt das Käfigende 34' von der Schulter 94 des Kontaktelements 56', wobei die Dicke der Scheibe 104 vorzugsweise ungefähr 0,127 mm ist. Der Käfig 32' befindet sich fest aufgenommen in der Metallhalterung 10', hat jedoch im Gegensatz zu d«;n vorhergehenden Alisführungsformen gestreckte Finger 86', die primär zur Positionierung des Käfigs und zl<· Herstellung eines elektrischen Kontaktes mit der metallischen Halterung 10' dienen.

Während des Betriebes sichert der Überspannungsableiter gemäß den Fig. 10 bis 13 gegen Spannungsstöße mittels der Gasentladungsröhre 40, die normalerweise hohe Spannungsstöße gegen Erde ableitet. Eine langer andauernde Bogenentladung erzeugt eine ausreichende Hitze, um den Schmelzkörper 54' zu schmelzen, wodurch der Federdruck der Feder 90 die Platte 88 und das Kontaktelcmcnt 56' nach oben drückt, und die Platte 88 mit einem unteren Kragen 92 der Halterung 10' in Kontakt gebra.lit wird. Unter diesen Bedingungen ist die Funkenstrecke abgeschaltet.

Wird jedoci. die Gasentladungsröhre 40 beschädigt, z. B. belüftet, so übernimmt die bei einer etwas größeren Spannung durchbrechende Hilfsfunkenstrecke über den Abstandsring 100 die Absicherung. Ebenso wie in dem vorhergehenden Beispiel ist der Schmelzkörper 54' seriell in den Strompfad geschaltet, der durch beide Einrichtungen, nämlich die Gasentladungsröhre 40 und die Hilfsfunkenstrecke führt, wobei der Schmelzkörper 54' leicht geschmolzen werden kann. Ebenso wird, wenn sich Feuchtigkeit in dem Gebiet der Hilfsfunkenstrecke angesammelt hat und ein höherer durch Spannungsstöße verursachter Strom dort hindurchfließt, durch die benachbarte Anordnung des Schmclzkörpers 54' der Ausfallsicheriingsvorgang leichter durchgeführt.

H ic ι iu 4 Blatt

Claims

1 Patentansprüche:

1. Überspannungsableiter mit einer Gasentladungsröhren-Funkenstrecke, zu deren Elektroden zwei, durch einen isolierenden Abstandhalter voneinander getrennte Kontaktelemente konzentrisch angeordnet sind, wobei der Abstandhalter die Spaltbreite einer der Gasentladungsröhren-Funkenstrecke parallel geschalteten Hilfsfunkenstrecke festlegt und wobei eines der Kontaktelemente mittels einer Feder beweglich gegen einen bei gezündeter Funkenstrecke abschmelzenden Schmelzkörper vorgespannt ist, so daß es bei abgeschmolzenem Schmelzkörper in Kurzschlußkontakt mit dem anderen Kontaktelement gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß der die Spaltbreite der Hilfsfunkenstrecke (60, 72, 76; 72, 76', 86; 32% 100, 106) festlegende Abstandhalter (Abstandring 76; 76'; 100) als flache, um dqs eine Kontakle'ement (56; 56Λ; 9SA) angeordnete Scheibe ausgebildet ist und zwischen zwei von der Feder (38; 90) gegeneinander gedrückten, die Hilfsfunkenstrecke bildenden Metallteilen (60, 72; 72, 86; 32', 106) eingespannt ist, wobei eines der Kontaktelemente (Käfig 32, Halterung 10') und eines der Metallteile (Metallring 72; Käfig 32') zumindest im normalen Betriebszustand des Überspannungsableiter aneinander anliegen und beim Abschmelzen des Schmelzkörpers (54; 54') mittels der Feder (38; 90) relativ zueinander verschiebbar sind.

2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Kontaktelemente (56; 56') eirten d>-,ch ein Loch in dem Abstandring (76; 76'; 100) hindurch in Kontakt mit einer der Elektroden (52) der^; ^entladungsröhren-Funkenstrecke (40) tretenden Zapfen (98) trägt, welcher an einem Ende in einen radialen Flansch übergeht.

3. Überspannungsableiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandring (76; 76'; 100) von dem Loch ausgehende Schulze (78,78', 102) aufweist.

4. Überspannungsableiter nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Kontaktelement als zylinderkappenförmiger Käfig (32) mit zum anderen Kontaktelement (56) hin abstehenden, über den Schmelzkörper (54) und die Gasentladungsröhren-Funkenstrecke (40) hinweggreifenden Federfingern (36) ausgebildet ist.

5. Überspannungsableiter nach Anspruch 2 und 4, so dadurch gekennzeichnet, daß die Federfinger (36) am Außenrand eines den Zapfen umgebenden, zwischen dem Abstandhalter (76; 76') und einer Isolierscheibe (80; 80') angeordneten Metallrings (72). welcher eine Elektrode der Hilfsfunkenstrecke (60,72; 72,86) bildet, anliegen.

6. Überspannungsableiter nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die andere Elektrode der Hilfsfunkenstrecke (60, 72) durch den Ringflansch (60) am Ansatz des Zapfens (56) gebildet ist. &o

7. Überspannungsableiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzkörper (54) ein den Zapfen (56) umgebender Ring ist und daß die andere Elektrode der Hilfsfunkenstrecke (72,86) ein weiterer, elektrisch mit dem Zapfen (56) verbünde- b5 ner Metallring (86) zwischen dem Schmelzkörper (54) und dem Abstandhalter (76') ist.

8. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasentladungsröhren-Funkenstrecke (40) zusammen mit dem Schmelzkörper (54') in einer kappenförmigen, leitenden Halterung (10') sitzt, daß die Elektroden der Hilfsfunkenstrecke (106,34') durch eine mit der beweglichen Elektrode (56') elektrisch verbundenen Metallscheibe (106) und den Boden (34') eines von dem beweglichen Kontaktelement (56') isolierten Käfigs (32') mit an der Halterung (10') abliegenden Federfingern (36') gebildet sind_ und daß der Kurzschlußkontakt eine vor der Öffnung (92) der kappenförmigen Halterung (10') angeordnete Platte (88) an dem beweglichen Kontaktelement (56') umfaßt, die bei abgeschmolzenem Schmelzkörper (54') an der Halterung (10') anliegt.

9. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandhalter (76, 76', 100) eine Scheibe mit 0,075 bis 0,125 mm Dicke ist