EP4270689A1 - Funkenstreckenanordnung - Google Patents
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- EP4270689A1 EP4270689A1 EP23168906.8A EP23168906A EP4270689A1 EP 4270689 A1 EP4270689 A1 EP 4270689A1 EP 23168906 A EP23168906 A EP 23168906A EP 4270689 A1 EP4270689 A1 EP 4270689A1
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Definitions
- the invention relates to a spark gap arrangement with at least three electrodes and with at least two holding frames which are arranged flat one above the other, the holding frames each having an edge which surrounds a recess for receiving at least one electrode.
- the invention also relates to a holding frame for such a spark gap arrangement.
- a variety of surge protection devices are known from the prior art and are used to protect electrical devices or lines from surges that can be caused, for example, by lightning strikes or defects in technical systems. Spark gap arrangements with multiple electrodes have been used for decades in the area of overvoltage protection in electrical devices and systems. In order to dissipate high overvoltages while at the same time ensuring a high mains follow current extinguishing capacity, multiple spark gaps are often used, which are often referred to as stacked spark gaps due to their structure. Such stacked spark gaps consist of several electrodes and several insulations, which are arranged between the individual electrodes, so that there is insulation between two electrodes, which has an opening in the middle, so that two electrodes form a spark gap.
- the electrodes are generally designed as circular or rectangular graphite disks, between which corresponding ring-shaped or frame-like insulation is then arranged.
- the insulations are often designed as thin insulation films made of plastic, for example PTFE, and are generally less than 1 mm thick.
- a stacking spark gap is known in which the installation space or space requirement is reduced by the fact that the individual electrodes are perforated in the middle and the contact plates arranged on the end faces of the stacked electrodes are connected to one another by a guide rod, which perforates the individual electrodes and the perforations of the ring-shaped insulation passes through.
- the DE 10 2016 114 787 A1 discloses a carrier unit for spark gaps that can be connected and stacked in series, which consists of an insulating body that has a recess for the electrode.
- the insulating body is designed such that it accommodates a single electrode, with several insulating bodies then being stacked one on top of the other.
- a radial opening is additionally formed in the insulating body, which is connected to the receptacle for the electrode, so that the electrode can be contacted through the opening on its radial outer surface.
- the DE 10 2011 102 864 A1 discloses a stacked spark gap with several individual spark gaps connected in series, with the individual electrodes each being arranged in an insulating body.
- the insulating bodies each have a recess for receiving a disk-shaped electrode and a receptacle for a control element, the receptacle for the control element being connected to the recess for the electrode.
- a control element is connected to the edge of the electrode via a contact spring, so that triggering of the individual electrodes of the stack spark gap can be achieved via the control elements.
- the DE 10 2018 118 898 B3 discloses a holding arrangement for several electrodes, which consists of at least two holding frames that can be stacked flat on top of each other.
- the individual holding frames In the individual holding frames, three recesses are formed next to each other to accommodate one electrode per recess, so that three stacking spark gaps arranged next to one another can be realized by stacking several such holding frames on top of one another.
- a corresponding number of openings connected to the recesses are formed in the individual holding frames, through which the outer surfaces of the individual electrodes can be contacted. The openings are formed on one long side of the holding frame, so that the individual electrodes can be contacted from this side.
- stacked spark gaps are known from the prior art, in which the individual electrodes are each arranged in a frame-shaped insulating body.
- the individual disc-shaped electrodes are contacted on their narrow side, i.e. on their outer surface arranged in the longitudinal extent of the stacked spark gap.
- the present invention is therefore based on the object of providing a spark gap arrangement which enables contacting of the individual electrodes even when using particularly narrow electrodes.
- a holding frame should be provided that can be used in such a spark gap arrangement.
- At least one receiving opening is formed in the edge of at least one holding frame, in which a control element is arranged.
- the individual holding frames are arranged twisted relative to one another about their central axis M, which is arranged perpendicular to the plane of the holding frame, in such a way that the receiving opening of a first holding frame is located above an electrode which is accommodated in a second holding frame arranged underneath is.
- the spark gap arrangement preferably consists of several electrodes and accordingly also of several holding frames, so that the spark gap arrangement is a multiple spark gap or stacked spark gap.
- the individual holding frames - and with them the electrodes accommodated in them - are then arranged as a stack mounted twisted around the center.
- the at least one receiving opening in the holding frame is arranged near a corner of the holding frame.
- the arrangement of the receiving opening near a corner of the holding frame makes it possible for the angle by which the individual holding frames arranged one above the other must be arranged twisted relative to one another to be relatively small.
- the individual holding frames are each arranged twisted relative to one another to such an extent that the electrode arranged underneath can be contacted in the area of a corner by a control element arranged in a receiving opening.
- angles of rotation of less than 15°, in particular less than 10°, for example 7.5°, may be sufficient.
- the individual holding frames each have a collar-shaped support section directed inwards towards the central axis M, against which at least one electrode comes into contact.
- the electrodes are therefore not held in their position, at least not only by the edge of the holding frame surrounding the recess, even if the recesses are adapted to the outer dimensions of the electrodes, but also by the fact that the edge of the electrodes rests on the collar-shaped support section of the on the holding frame.
- the support section is opposite the edge of the Holding frame is set back in the direction of the central axis M. An electrode can come into contact on both sides of the collar-shaped support section.
- the collar-shaped support section also takes on the function of the insulation foils between the individual electrodes, which are otherwise often used in stacking spark gaps.
- the individual electrodes By placing the individual electrodes on the support section of the respective holding frame, two electrodes that are at least partially accommodated by a holding frame thus have a defined distance from one another, which is predetermined by the thickness of the support section.
- a spark gap arrangement can be realized which has very small dimensions, in particular in the longitudinal extent of the spark gap arrangement or the stacked spark gap.
- a spark gap arrangement has two holding frames, a total of three electrodes can be accommodated by the two holding frames, with the middle electrode being arranged between the two holding frames and thus being held together by both holding frames.
- the two outer electrodes on the other hand, only have one end face, the front or the back, resting on a support section of a holding frame, while the other end face is electrically contacted by a contact plate and held in the holding frame.
- a spark gap arrangement with n holding frames can therefore accommodate n + 1 electrodes. Since the two outer electrodes can each be contacted via a contact plate, n - 1 control elements can be provided in such a spark gap arrangement, which correspondingly contact n - 1 electrodes.
- the holding frames can have an approximately rectangular shape. However, this does not exclude the possibility that the holding frames have an outer contour and an inner contour, each of which deviates from that of a rectangle.
- the outer contour of the holding frame, which deviates from a rectangle, can be used in particular to provide space for the arrangement of the receiving opening for the control element in the edge of the holding frame.
- the edge of the holding frame can have a section that projects outwards, in which case the receiving opening for the control element is formed in the area of the section.
- the inner contour of the holding frame is determined by the inner edge of the support section.
- the collar-shaped support section can have an octagonal inner edge, with individual inner angles being able to have different values. If, in the spark gap arrangement according to the invention, two holding frames are arranged rotated relative to one another by an angle ⁇ , it is preferably provided that four internal angles ⁇ 1 have a value of 90° + ⁇ and four internal angles ⁇ 2 have a value of 180° - ⁇ . The different interior angles ⁇ 1 and ⁇ 2 are arranged or formed alternately relative to one another in the circumferential direction.
- the specific shape of the holding frame in particular its inner contour, is therefore designed depending on the angle at which individual holding frames are arranged twisted relative to one another or the angle of rotation between the individual holding frames depends on the specific shape of the holding frame .
- the individual holding frames are designed such that they are locked in their mutually twisted arrangement. This also simplifies the positioning of the individual holding frames relative to one another and ensures that the position of the individual holding frames relative to one another, in particular the angle by which adjacent holding frames are rotated relative to one another, does not unintentionally change again during assembly of the spark gap arrangement.
- the holding frames can each have at least one locking element on at least one side, with two locking elements of two holding frames interacting when the two holding frames are stacked one above the other in the intended, mutually twisted arrangement.
- the holding frames can each have at least one latching element on the front and a counter-latching element on the back, the latching element of a holding frame engaging in a counter-latching element of a second holding frame when the two holding frames are stacked one above the other, twisted relative to one another by the intended angle ⁇ are.
- pin-shaped pins and corresponding pin holes as counter-locking elements can be provided as locking elements.
- the individual electrodes of the spark gap arrangement are preferably designed as rectangular, in particular square, thin disks made of graphite or a tungsten-copper composite material.
- the thickness of the electrode disks can be less than 5 mm, in particular less than 3 mm.
- the task mentioned at the beginning is achieved in a holding frame for a corresponding spark gap arrangement with the features of patent claim 9.
- the holding frame has an edge which surrounds a recess for receiving an electrode, the recess being adapted to the external dimensions of the electrode. According to the invention it is provided that at least one receiving opening is formed in the edge of the holding frame for receiving a control element.
- the holding frame preferably has a collar-shaped support section for at least one electrode directed inwards towards the central axis M of the holding frame, the support section preferably being set back relative to the edge of the holding frame in the direction of the central axis M.
- the outer contour and the inner contour of the holding frame are preferably designed in such a way that they deviate from that of a rectangle, with the collar-shaped support section in particular having an octagonal inner edge.
- the inner edge preferably does not correspond to a regular octagon, with eight interior angles ⁇ of equal size. Rather, the inner edge preferably has four internal angles ⁇ 1 and four internal angles ⁇ 2 , which are arranged alternately with one another.
- the interior angle ⁇ 1 is 90° + ⁇ and the interior angle ⁇ 2 is 180° - ⁇ .
- the holding frame can consist of a plastic or a ceramic material and have a relatively small thickness of preferably less than 10 mm, in particular less than 5 mm. In principle, however, other insulating materials for the holding frame and other dimensions, in particular other thicknesses, are also possible.
- the figures show a spark gap arrangement 1 or electrodes 2 and holding frame 3 for a spark gap arrangement 1, each holding frame 3 being able to partially accommodate two electrodes 2.
- a spark gap arrangement 1 consists of at least three electrodes 2 and at least two holding frames 3 that accommodate the electrodes 2, the holding frames 3 being arranged flat one above the other. Even if in Fig. 1 only three holding frames 3 are shown, the number of holding frames 3 and thus also the number of electrodes 2, which are part of the spark gap arrangement 1, is not limited to this, but a spark gap arrangement 1 can also have significantly more electrodes 2 and thus also significantly more holding frames 3 have.
- a spark gap arrangement 1 with n holding frames 3 can accommodate a total of n - 1 electrodes 2.
- FIG. 1 An exploded view of such a spark gap arrangement 1 is in Fig. 1 shown.
- the spark gap arrangement shown consists of three holding frames 3, 3 ', 3 "and four electrodes 2, of which, however, only three electrodes 2 are visible.
- the middle holding frame 3 ' only the front electrode 2 is visible, which in the assembled state is between the front holding frame 3 and the middle holding frame 3 'is arranged.
- the electrode is not visible, which is arranged in the assembled state between the middle holding frame 3' and the rear holding frame 3".
- This electrode is also arranged in the central holding frame 3 ', but is shown in the illustration Fig. 1 covered by the first, front electrode 2 arranged in the middle holding frame 3 '.
- the holding frame 3 has an edge 4 which surrounds a recess 5 for receiving an electrode 2.
- the electrodes 2 are rectangular, in particular square, so that the recess 5 enclosed by the edge 4 is also rectangular or square.
- the edge 4 of the holding frame 3 is also completely circumferential. In principle, however, it is also possible for the edge to have interruptions, as long as secure accommodation of an electrode 2 is still guaranteed.
- a receiving opening 6 is formed in the edge 4 of the holding frame 3, into which a control element 7, which can in particular be a capacitor, can be inserted.
- the control elements 7 of the spark gap arrangement 1 serve to control or trigger the individual spark gaps, for which purpose a control element 7 is electrically connected to an electrode 2.
- the individual electrodes 2 are not contacted on their narrow side - as in the prior art - but on the front or back of the electrode 2, i.e. on the large surface of the electrode 2.
- the individual holding frames 3, and with them the electrodes 2 arranged therein are arranged twisted relative to one another about their central axis M, which is arranged perpendicular to the plane of the holding frame 3, in such a way that the receiving opening 6 of a first holding frame 3 is located above an electrode 2, which is in a second holding frame 3 arranged underneath is.
- the control element 7 arranged in the receiving opening 6 of the first holding frame 3 can contact the electrode 2 accommodated in the second holding frame 3 arranged underneath.
- the spark gap arrangement 1 thus has a plurality of holding frames 3 arranged one above the other, each of which is arranged twisted relative to one another about the central axis M, so that a twisted stack of holding frames 3 results, each of which accommodates two electrodes 2.
- the receiving opening 6 is arranged near a corner of the holding frame 3, so that a control element 7 inserted in the receiving opening 6 also contacts the underlying electrode 2 in the area of a corner.
- the holding frame 3 has a collar-shaped support section 8 directed inwards towards the central axis M, against which an electrode 2 rests on both sides when it is received by the holding frame 3. In the direction of the central axis M, the electrodes 2 are thus held in their position in particular by the support section 8.
- the support section 8 also takes on the function of the insulation film between the individual electrodes 2, which is otherwise often used in stacking spark gaps.
- the thickness of the individual holding frames 3 as well as the thickness and position of the support section 8 in the holding frame 3 are determined the distance at which the individual electrodes 2 are arranged from one another in the assembled state.
- the collar-shaped support section 8 viewed in the direction of the central axis M, is arranged centrally in the holding frame 3, as shown in particular in the sectional view Fig. 3 and according to the enlarged detailed view Fig. 4 is visible.
- Fig. 5 From the sectional view according to Fig. 5 It can be seen that the distance between two electrodes 2 is determined by the thickness of the support section 8 of the holding frame 3.
- This sectional view also shows how three electrodes 2 are held by two holding frames 3, 3', with the middle electrode 2 being arranged between the two holding frames 3, 3' and thereby being held together by both holding frames 3, 3'.
- an electrode 2 rests on both sides of the collar-shaped support section 8 of a holding frame 3.
- both the outer contour and the inner contour of the holding frame 3 differ from that Shape of a rectangle.
- the outer contour of the holding frame 3, which deviates from a rectangle, is used to provide space for the arrangement of the receiving opening 6 for the control element 7.
- the holding frame 3 has an outwardly directed section 9 on all four sides, rising towards a respective corner, with a receiving opening 6 being formed in only two of these sections 9.
- the inner contour of the holding frame 3, which deviates from the shape of a rectangle, is realized in that the support section 8 has a non-rectangular inner edge 10.
- the collar-shaped support section 8 has an inwardly projecting section 11 on all four sides, each rising towards a corner.
- An outwardly rising section 9 of the holding frame 3 and the inwardly rising section 11 of the support section 8 are arranged offset from one another in such a way that the two sections 9, 11 on one side of the holding frame 3 are not opposite one another.
- Fig. 2 In the top view shown of a holding frame 3, it appears to consist of two square holding frames, each arranged twisted at an angle to one another.
- the previously described design of the support section 8 means that it has an octagonal inner edge, with the eight inner angles not all being the same size. Rather, the inner edge 10 has four smaller interior angles ⁇ 1 and four larger interior angles ⁇ 2 , the smaller interior angles ⁇ 1 and the larger interior angles ⁇ 2 being arranged alternately with respect to one another.
- the interior angle ⁇ 1 is 90° + ⁇ and the interior angle ⁇ 2 is 180° - ⁇ , whereby the angle ⁇ corresponds to the angle of rotation of two holding frames 3 to one another.
- This angle ⁇ can in particular be in the range between 5 and 10°, so that the first internal angle ⁇ 1 is between 95° and 100° and the second internal angle ⁇ 2 is between 170° and 175°.
- Fig. 6 shows an example of three holding frames 3 arranged one above the other, which are arranged twisted relative to one another about their central axis M.
- the angle of rotation ⁇ between the first holding frame 3 and the second holding frame arranged underneath is 7.5°.
- Fig. 7 shows the same arrangement of three holding frames 3, the individual holding frames 3 each holding two electrodes 2, which together form a spark gap.
- the electrode 2 arranged between the first holding frame 3 and the second holding frame 3 ' is visible through the receiving opening 6 in the first, upper holding frame 3, so that a control element 7 inserted into the receiving opening 6 can contact this electrode 2 on its front side.
- a locking element 12 is formed on the sides of the holding frame 3, which interacts with the corresponding locking element 12 of a second holding frame 3 when the two holding frames 3 are stacked one on top of the other.
- the assembly of a surge protection device with such a spark gap arrangement 1 is also very simple, since the individual components can be stacked one after the other. The assembly can be carried out in particular from one direction.
- a housing half-shell 15 is shown, which forms part of a housing accommodating the spark gap arrangement 1.
- the dimensions of the housing half-shell 15 are only slightly larger than the external dimensions of the spark gap arrangement 1 or the individual holding frames 3, since no additional installation space is required for the control elements 7.
- the contacting of individual electrodes 2 by control elements 7 is shown in the sectional view 8 and 9 can be seen, in which in the two sectional views only the electrodes 2 are shown in their mutually twisted position predetermined by the holding frames 3, but not the holding frames 3 themselves.
- the first electrode 21 arranged on the far right is contacted on one side by the contact plate 14, which in turn is connected to a connection element 16 for the electrical connection of a neutral conductor.
- On the other side of the first electrode 21 is located the second electrode 22, which are spaced apart from one another by the support section of the first holding frame arranged between the two electrodes 21, 22, so that the two electrodes 21, 22 form a first spark gap.
- the second electrode 22 and the third electrode 23 arranged at a distance therefrom form a second spark gap and the third electrode 23 and the fourth electrode 24 which are also arranged at a distance therefrom form a third spark gap of the spark gap arrangement 1.
- the side facing away from the third electrode 23 Fourth electrode 24 is then connected to the contact plate 23, not shown here, which is intended for connecting a PE conductor.
- a busbar 17 is arranged and electrically connected to the contact plate 14, with the two ends 18, 19 of the busbar 16 each contacting a first connection of a control element 7, 7 '.
- the first control element 7 shown above is arranged in a first opening 6 in the first holding frame 3. As a result, it can use its second connection to contact the second electrode 22, which is arranged twisted relative to the first electrode 21 in the first holding frame 3, on its front side, without touching the first electrode 21 with its second connection.
- the second control element 7' shown is arranged in a second opening 6 in the first holding frame 3.
- This control element 7' can thereby use its second connection to contact the third electrode 23, which is arranged in the second holding frame 3', on its front side, without contacting the first electrode 21 and the second electrode 22 with its second connection.
- the two control elements 7, 7' are each arranged in an opening 6 in the first holding frame 3, the required insulation distances between the control elements 7, 7' themselves and between the control elements 7, 7' and the electrodes not contacted by them can also be achieved 21, 22 must be adhered to.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Funkenstreckenanordnung mit mindestens drei Elektroden und mit mindestens zwei Halterahmen, die flächig übereinander angeordnet sind, wobei die Halterahmen jeweils einen Rand aufweisen, der eine Ausnehmung zur Aufnahme mindestens einer Elektrode umgibt. Daneben betrifft die Erfindung auch noch einen Halterahmen für eine solche Funkenstreckenanordnung.
- Überspannungsschutzgeräte sind in einer Vielzahl aus dem Stand der Technik bekannt und dienen zum Schutz von elektrischen Geräten oder Leitungen vor Überspannungen, die beispielsweise durch Blitzeinschläge oder Defekte in technischen Anlagen verursacht werden können. Dabei werden Funkenstreckenanordnung mit mehreren Elektroden seit Jahrzehnten im Bereich des Überspannungsschutzes von elektrischen Geräten und Anlagen eingesetzt. Zur Ableitung von hohen Überspannungen bei gleichzeitiger Gewährleistung eines hohen Netzfolgestrom-Löschvermögens werden häufig Mehrfachfunkenstrecken eingesetzt, die aufgrund ihres Aufbaus häufig auch als Stapelfunkenstrecken bezeichnet werden. Derartige Stapelfunkenstrecken bestehen aus mehreren Elektroden und mehreren Isolierungen, die zwischen den einzelnen Elektroden angeordnet sind, sodass sich jeweils zwischen zwei Elektroden eine Isolierung befindet, die in der Mitte eine Öffnung aufweist, sodass zwei Elektroden eine Funkenstrecke bilden. Die Elektroden sind dabei in der Regel als kreisförmige oder rechteckförmige Graphitscheiben ausgebildet, zwischen denen dann entsprechend ringförmige oder rahmenartige Isolierungen angeordnet sind. Die Isolierungen sind dabei häufig als dünne Isolationsfolien aus Kunststoff, beispielsweise PTFE ausgebildet und weisen eine Dicke von in der Regel weniger als 1 mm auf.
- Aus der Praxis sind unterschiedliche Varianten bekannt, wie die einzelnen Elektroden und die einzelnen Isolierungen zu einer Stapelfunkenstrecke verbunden werden können. Häufig werden dazu großflächige Kontaktplatten verwendet, die die Stirnseiten der Stapelfunkenstrecke bilden und über mehrere Führungsstangen in axialer Richtung durch Verschrauben miteinander verspannt sind, sodass die einzelnen Elektroden und die einzelnen Isolierungen in ihrer stapelförmigen Anordnung zwischen den Kontaktplatten geklemmt sind. Wenn die zwischen den Kontaktplatten angeordneten Führungsstangen außen an den einzelnen Elektroden vorbeigeführt sind, führt dies dazu, dass der benötigte Bauraum relativ groß ist.
- Aus der
DE 20 2013 102 647 U1 ist eine Stapelfunkenstrecke bekannt, bei der der Bauraum bzw. Raumbedarf dadurch reduziert ist, dass die einzelnen Elektroden mittig gelocht sind und die an den Stirnseiten der gestapelten Elektroden angeordneten Kontaktplatten durch eine Führungsstange miteinander verbunden sind, die die Lochung der einzelnen Elektroden und die Lochung der ringförmigen Isolierungen durchgreift. Durch die Verwendung nur einer Führungsstange und deren innenliegende Anordnung kann eine Stapelfunkenstrecke realisiert werden, deren Raumbedarf nicht wesentlich größer als der Raumbedarf der gestapelten Elektroden ist. - Die
DE 10 2016 114 787 A1 offenbart eine Trägereinheit für in Reihe schalt- und stapelbare Funkenstrecken, die aus einem Isolierkörper besteht, der eine Ausnehmung für die Elektrode aufweist. Gemäß einer Ausführungsvariante ist der Isolierkörper so ausgebildet, dass er eine einzelne Elektrode aufnimmt, wobei dann mehrere Isolierkörper übereinander gestapelt werden. In dem Isolierkörper ist zusätzlich eine radiale Öffnung ausgebildet, die mit der Aufnahme für die Elektrode verbunden ist, sodass die Elektrode durch die Öffnung an ihrer radialen Außenfläche kontaktiert werden kann. - Auch die
DE 10 2011 102 864 A1 offenbart eine Stapelfunkenstrecke mit mehreren in Reihe geschalteten Einzelfunkenstrecken, wobei die einzelnen Elektroden jeweils in einem Isolierkörper angeordnet sind. Die Isolierkörper weisen jeweils eine Ausnehmung zur Aufnahme einer scheibenförmigen Elektrode und eine Aufnahme für ein Steuerungselement auf, wobei die Aufnahme für das Steuerungselement mit der Ausnehmung für die Elektrode verbundene ist. Ein Steuerungselement ist dabei über eine Kontaktfeder mit dem Rand der Elektrode verbunden, sodass über die Steuerungselemente eine Triggerung der einzelnen Elektroden der Stapelfunkenstrecke erreicht werden kann. - Die
DE 10 2018 118 898 B3 offenbart eine Halteanordnung für mehrere Elektroden, die aus mindestens zwei Halterahmen besteht, die flächig übereinander stapelbar sind. In den einzelnen Halterahmen sind jeweils drei Ausnehmungen zur Aufnahme jeweils einer Elektrode pro Ausnehmung nebeneinander ausgebildet, sodass durch das Aufeinanderstapeln von mehreren derartigen Halterahmen drei nebeneinander angeordnete Stapelfunkenstrecken realisiert werden können. In den einzelnen Halterahmen sind neben den Ausnehmungen für die Elektroden jeweils auch eine entsprechende Anzahl von mit den Ausnehmungen verbundenen Öffnungen ausgebildet, durch die die Außenflächen der einzelnen Elektroden kontaktiert werden können. Die Öffnungen sind dabei an einer Längsseite der Halterahmen ausgebildet, sodass die Kontaktierung der einzelnen Elektroden von dieser Seite erfolgen kann. - Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ausgestaltungen von Stapelfunkenstrecken bekannt, bei denen die einzelnen Elektroden jeweils in einem rahmenförmigen Isolierkörper angeordnet sind. Zur Beeinflussung des Zündverhaltens der Stapelfunkenstrecke erfolgt eine Kontaktierung der einzelnen scheibenförmigen Elektroden an deren Schmalseite, also an deren in Längserstreckung der Stapelfunkenstrecke angeordneten Außenfläche. Hierzu ist es bereits bekannt, in dem Isolierkörper bzw. den Halterahmen eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Steuerungselements auszubilden, das über ein fehlendes Kontaktelement mit der Schmalseite der jeweiligen Elektrode verbunden ist.
- Mit zunehmendem Integrationsgrad werden bei Funkenstreckenanordnung, insbesondere bei Stapelfunkenstrecken immer dünnere Elektroden eingesetzt. Dies führt dazu, dass eine Kontaktierung der scheibenförmigen Elektroden mit den Steuerungselementen an der Schmalseite zunehmend schwieriger wird, zumal auch die erforderlichen Isolationsabstände zwischen den Steuerungselementen berücksichtigt werden müssen. Eine direkte Kontaktierung der Schmalseite der Elektroden mit unbedrahteten Steuerungselementen ist dabei in der Regel nicht mehr möglich.
- Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Funkenstreckenanordnung bereitzustellen, die eine Kontaktierung der einzelnen Elektroden auch bei Verwendung von besonders schmalen Elektroden ermöglicht. Außerdem soll ein Halterahmen zur Verfügung gestellt werden, der bei einer derartigen Funkenstreckenanordnung eingesetzt werden kann.
- Diese Aufgabe ist bei der eingangs beschriebenen Funkenstreckenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass im Rand mindestens eines Halterahmens mindestens eine Aufnahmeöffnung ausgebildet ist, in der ein Steuerungselement angeordnet ist. Außerdem sind die einzelnen Halterahmen derart um ihre senkrecht zur Ebene des Halterahmens angeordnete Mittelachse M verdreht zueinander angeordnet, dass die Aufnahmeöffnung eines ersten Halterahmens sich oberhalb einer Elektrode befindet, die in einem darunter angeordneten zweiten Halterahmen aufgenommen ist. Dadurch ist die Möglichkeit geschaffen, dass ein in der Aufnahmeöffnung des ersten Halterahmens angeordnetes Steuerungselement die in dem darunter angeordneten zweiten Halterahmen aufgenommene Elektrode kontaktiert, wobei die Kontaktierung der Elektrode nicht auf der schmalen Seitenfläche, also der Schmalseite, sondern auf der Stirnseite, der Vorder- oder Rückseite erfolgt, die eine wesentlich größere Fläche als die schmale Seitenfläche aufweist.
- Auch wenn die erfindungsgemäße Funkenstreckenanordnung grundsätzlich auch nur drei Elektroden und zwei Halterahmen aufweisen kann, so besteht die Funkenstreckenanordnung vorzugsweise aus mehreren Elektroden und dementsprechend auch aus mehreren Halterahmen, sodass es sich bei der Funkenstreckenanordnung um eine Mehrfachfunkenstrecke bzw. Stapelfunkenstrecke handelt. Die einzelnen Halterahmen - und mit ihnen auch die darin aufgenommenen Elektroden - sind dann als ein um den Mittelpunkt verdreht montierter Stapel angeordnet.
- Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die mindestens eine Aufnahmeöffnung in den Halterahmen in der Nähe einer Ecke des Halterahmens angeordnet. Die Anordnung der Aufnahmeöffnung in der Nähe einer Ecke des Halterahmens ermöglicht es, dass der Winkel, um den die einzelnen übereinander angeordneten Halterahmen verdreht zueinander angeordnet sein müssen, relativ gering sein kann. Die einzelnen Halterahmen sind dabei jeweils so weit verdreht zueinander angeordnet, dass durch ein in einer Aufnahmeöffnung angeordnetes Steuerungselement die darunter angeordnete Elektrode im Bereich einer Ecke kontaktiert werden kann. Je nach Form der Halterahmen, die in der Regel eine näherungsweise rechteckige Grundform aufweisen, können dabei Verdrehwinkel von weniger als 15°, insbesondere weniger als 10°, beispielsweise 7,5° ausreichend sein.
- Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die einzelnen Halterahmen jeweils einen nach innen, zur Mittelachse M gerichteten kragenförmigen Auflageabschnitt auf, an denen jeweils mindestens eine Elektrode zur Anlage kommt. Die Elektroden werden somit nicht, jedenfalls nicht nur von dem die Ausnehmung umgebenden Rand der Halterahmen in ihrer Position gehalten, auch wenn die Ausnehmungen an die Außenabmessungen der Elektroden angepasst sind, sondern auch dadurch, dass die Elektroden jeweils mit ihrem Rand auf dem kragenförmigen Auflageabschnitt der Halterahmen aufliegen. Der Auflageabschnitt ist dabei gegenüber dem Rand des Halterahmens in Richtung der Mittelachse M zurückversetzt. Dabei kann an beiden Seiten des kragenförmigen Auflageabschnitts eine Elektrode zur Anlage kommen.
- Der kragenförmige Auflageabschnitt übernimmt dabei zugleich auch die Funktion der bei Stapelfunkenstrecken ansonsten häufig eingesetzten Isolationsfolien zwischen den einzelnen Elektroden. Durch die Anlage der einzelnen Elektroden an dem Auflageabschnitt der jeweiligen Halterahmen weisen zwei von einem Halterahmen zumindest teilweise aufgenommene Elektroden somit einen, durch die Dicke des Auflageabschnitts vorgegebenen definierten Abstand zueinander auf. Dabei kann insgesamt eine Funkenstreckenanordnung realisiert werden, die sehr geringe Abmessungen aufweist, insbesondere in Längserstreckung der Funkenstreckenanordnung bzw. der Stapelfunkenstrecke.
- Weist eine Funkenstreckenanordnung zwei Halterahmen auf, so können von den beiden Halterahmen insgesamt drei Elektroden aufgenommen werden, wobei die mittlere Elektrode zwischen beiden Halterahmen angeordnet ist und somit von beiden Halterahmen zusammen aufgenommen wird. Die beiden äußeren Elektroden liegen dagegen nur mit einer Stirnseite, der Vorderseite bzw. der Rückseite, auf einem Auflageabschnitt eines Halterahmens auf, während die jeweils andere Stirnseite von einer Kontaktplatte elektrisch kontaktiert und im Halterahmen gehalten wird. Eine Funkenstreckenanordnung mit n Halterahmen kann somit n + 1 Elektroden aufnehmen. Da die beiden äußeren Elektroden jeweils über eine Kontaktplatte kontaktiert werden, kann, können bei einer solchen Funkenstreckenanordnung n - 1 Steuerungselemente vorgesehen sein, die entsprechend n - 1 Elektroden kontaktieren.
- Zuvor ist ausgeführt worden, dass die Halterahmen näherungsweise eine rechteckige Form aufweisen können. Dies schließt jedoch nicht aus, dass die Halterahmen eine Außenkontur und eine Innenkontur aufweisen, die jeweils von der eines Rechtecks abweicht. Die von einem Rechteck abweichende Außenkontur des Halterahmens kann dabei insbesondere dafür genutzt werden, Platz für die Anordnung der Aufnahmeöffnung für das Steuerungselement im Rand des Halterahmens zur Verfügung zu stellen. Hierzu kann beispielsweise der Rand des Halterahmens einen nach außen vorstehenden Abschnitt aufweisen, wobei dann im Bereich des Abschnitts die Aufnahmeöffnung für das Steuerungselement ausgebildet ist.
- Weist der Halterahmen einen nach innen gerichteten kragenförmigen Auflageabschnitt auf, so wird die Innenkontur des Halterahmens durch den Innenrand des Auflageabschnitts bestimmt. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der kragenförmige Auflageabschnitt dabei einen achteckigen Innenrand aufweisen, wobei einzelnen Innenwinkel unterschiedliche Werte aufweisen können. Sind bei der erfindungsgemäßen Funkenstreckenanordnung zwei Halterahmen um einen Winkel α verdreht zueinander angeordnet, so ist vorzugsweise vorgesehen, dass vier Innenwinkel δ1 einen Wert von 90° + α und vier Innenwinkel δ2 einen Wert von 180° - α aufweisen. Die unterschiedlichen Innenwinkel δ1 und δ2 sind dabei in Umfangsrichtung abwechselnd zueinander angeordnet bzw. ausgebildet.
- Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung der Funkenstreckenanordnung bzw. der Halterahmen ist die konkrete Form des Halterahmens, insbesondere dessen Innenkontur somit abhängig davon ausgeführt, um welchen Winkel einzelnen Halterahmen zueinander verdreht angeordnet sind bzw. der Verdrehwinkel zwischen den einzelnen Halterahmen hängt von der konkreten Form der Halterahmen ab.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Funkenstreckenanordnung sind die einzelnen Halterahmen derart ausgebildet, dass sie in ihrer zueinander verdrehten Anordnung arretiert sind. Hierdurch wird auch die Positionierung der einzelnen Halterahmen zueinander vereinfacht und sichergestellt, dass sich bei der Montage der Funkenstreckenanordnung die Position der einzelnen Halterahmen zueinander, insbesondere der Winkel, um den benachbarte Halterahmen zueinander verdreht sind, nicht unbeabsichtigt wieder verändert. Bezüglich der Ausgestaltung der Arretierung zwischen den einzelnen Halterahmen gibt es verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise können die Halterahmen jeweils an mindestens einer Seite mindestens ein Arretierelement aufweisen, wobei zwei Arretierelemente zweier Halterahmen zusammenwirken, wenn die beiden Halterahmen in der vorgesehenen, zueinander verdrehten Anordnung, übereinander gestapelt sind.
- Alternativ oder zusätzlich können die Halterahmen jeweils auf der Vorderseite mindestens ein Rastelement und auf der Rückseite ein Gegenrastelement aufweisen, wobei das Rastelement eines Halterahmens in ein Gegenrastelement eines zweiten Halterahmens eingreift, wenn die beiden Halterahmen um den vorgesehenen Winkel α zueinander verdreht übereinander gestapelt sind. Als Rastelemente können beispielsweise stiftförmige Zapfen und als Gegenrastelemente dazu korrespondierende Zapfenlöcher vorgesehen sein.
- Die einzelnen Elektroden der Funkenstreckenanordnung sind vorzugsweise als rechteckige, insbesondere quadratische dünne Scheiben aus Graphit oder einem Wolfram-Kupferverbundwerkstoff ausgebildet. Die Dicke der Elektrodenscheiben kann dabei weniger als 5 mm, insbesondere weniger als 3 mm betragen.
- Die eingangs genannte Aufgabe ist bei einem Halterahmen für eine entsprechende Funkenstreckenanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Der Halterahmen weist einen Rand auf, der eine Ausnehmung zur Aufnahme einer Elektrode umgibt, wobei die Ausnehmung an die Außenabmessung der Elektrode angepasst ist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass im Rand des Halterahmens mindestens eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines Steuerungselements ausgebildet ist.
- Bezüglich der vorteilhaften Ausgestaltungen des Halterahmens kann auf die vorstehenden, entsprechenden Ausführungen zur Funkenstreckenanordnung verwiesen werden. So weist der Halterahmen vorzugsweise einen nach innen, zur Mittelachse M des Halterahmens gerichteten kragenförmigen Auflageabschnitt für mindestens eine Elektrode auf, wobei der Auflageabschnitt vorzugsweise gegenüber dem Rand des Halterahmens in Richtung der Mittelachse M zurückversetzt ist. Außerdem sind bei dem Halterahmen vorzugsweise die Außenkontur und die Innenkontur so gestaltet, dass sie von der eines Rechtecks abweichen, wobei insbesondere der kragenförmige Auflageabschnitt einen achteckigen Innenrand aufweist. Der Innenrand entspricht dabei vorzugsweise nicht einem regelmäßigen Achteck, mit acht gleich großen Innenwinkel δ. Vielmehr weist der Innenrand vorzugsweise vier Innenwinkel δ1 und vier Innenwinkel δ2 auf, die abwechselnd zueinander angeordnet sind. Der Innenwinkel δ1 beträgt dabei 90° + α und der Innenwinkel δ2 beträgt 180° - α.
- Der Halterahmen kann aus einem Kunststoff oder einem Keramikmaterial bestehen und eine relativ geringe Dicke von vorzugsweise weniger als 10 mm, insbesondere weniger als 5 mm aufweisen. Grundsätzlich sind jedoch auch andere isolierende Materialien für den Halterahmen und andere Abmessungen, insbesondere andere Dicken möglich.
- Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Funkenstreckenanordnung sowie den Halterahmen weiterzubilden und auszugestalten. Dazu wird verwiesen sowohl auf die nachgeordneten Patentansprüche als auch auf die Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
- Fig. 1
- eine Funkenstreckenanordnung mit vier Elektroden und drei Halterahmen, in Explosionsdarstellung,
- Fig. 2
- einen Halterahmen, in Draufsicht,
- Fig. 3
- eine Schnittdarstellung des Halterahmens gemäß
Fig. 2 , - Fig. 4
- eine vergrößerte Detaildarstellung von
Fig. 3 , - Fig. 5
- eine Schnittdarstellung zweier Halterahmen mit drei aufgenommenen Elektroden,
- Fig. 6
- drei verdreht zueinander angeordnete Halterahmen,
- Fig. 7
- drei verdreht zueinander angeordnete Halterahmen, mit einer im oberen Halterahmen eingesetzten Elektrode,
- Fig. 8
- eine Schnittdarstellung von vier in Stapelanordnung angeordnete Elektroden zwei Steuerungselementen und
- Fig. 9
- eine vergrößerte Detaildarstellung von
Fig. 8 . - Die Figuren zeigen eine Funkenstreckenanordnung 1 bzw. Elektroden 2 und Halterahmen 3 für eine Funkenstreckenanordnung 1, wobei jeder Halterahmen 3 zwei Elektroden 2 teilweise aufnehmen kann. Eine Funkenstreckenanordnung 1 besteht aus mindestens drei Elektroden 2 und mindestens zwei, die Elektroden 2 aufnehmenden Halterahmen 3, wobei die Halterahmen 3 flächig übereinander angeordnet sind. Auch wenn in
Fig. 1 nur drei Halterahmen 3 dargestellt sind, so ist die Anzahl der Halterahmen 3 und damit auch die Anzahl der Elektrode 2, die Teil der Funkenstreckenanordnung 1 sind, nicht darauf beschränkt, sondern eine Funkenstreckenanordnung 1 kann auch deutlich mehr Elektroden 2 und somit auch deutlich mehr Halterahmen 3 aufweisen. Grundsätzlich kann eine Funkenstreckenanordnung 1 mit n Halterahmen 3 insgesamt n - 1 Elektroden 2 aufnehmen. - Eine Explosionsdarstellung einer solchen Funkenstreckenanordnung 1 ist in
Fig. 1 dargestellt. Die dargestellte Funkenstreckenanordnung besteht aus drei Halterahmen 3, 3', 3" und vier Elektroden 2, von denen jedoch nur drei Elektroden 2 sichtbar ist. Beim mittleren Halterahmen 3' ist nur die vordere Elektrode 2 sichtbar, die im montierten Zustand zwischen dem vorderen Halterahmen 3 und dem mittleren Halterahmen 3' angeordnet ist. Nicht sichtbar ist die Elektrode, die im montierten Zustand zwischen dem mittleren Halterahmen 3' und dem hinteren Halterahmen 3" angeordnet ist. Diese Elektrode ist ebenfalls im mittleren Halterahmen 3' angeordnet, wird jedoch bei der Darstellung gemäßFig. 1 von der im mittleren Halterahmen 3' angeordneten ersten, vorderen Elektrode 2 verdeckt. - Aus der Darstellung der Funkenstreckenanordnung 1 und auch aus der Darstellung eines einzelnen Halterahmens 3 gemäß
Fig. 2 ist ersichtlich, dass der Halterahmen 3 einen Rand 4 aufweist, der eine Ausnehmung 5 zur Aufnahme einer Elektrode 2 umgibt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Elektroden 2 rechteckig, insbesondere quadratisch, sodass auch die von dem Rand 4 umschlossene Ausnehmung 5 rechteckig bzw. quadratisch ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist außerdem der Rand 4 des Halterahmens 3 vollständig umlaufend. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass der Rand Unterbrechungen aufweist, so lange weiterhin eine sichere Aufnahme einer Elektrode 2 gewährleistet ist. - Im Rand 4 des Halterahmens 3 ist jeweils eine Aufnahmeöffnung 6 ausgebildet, in die ein Steuerungselement 7, bei dem es sich insbesondere um einen Kondensator handeln kann, eingesetzt werden kann. Die Steuerungselemente 7 der Funkenstreckenanordnung 1 dienen zur Ansteuerung bzw. Triggerung der einzelnen Funkenstrecken, wozu ein Steuerungselement 7 jeweils mit einer Elektrode 2 elektrisch verbunden wird. Bei der erfindungsgemäßen Funkenstreckenanordnung 1 erfolgt die Kontaktierung der einzelnen Elektroden 2 nicht - wie im Stand der Technik - an deren Schmalseite, sondern auf der Vorderseite bzw. der Rückseite der Elektrode 2, also auf der großen Fläche der Elektrode 2.
- Hierzu sind die einzelnen Halterahmen 3, und mit ihnen die darin angeordneten Elektroden 2, um ihre senkrecht zur Ebene der Halterahmen 3 angeordneten Mittelachse M derart verdreht zueinander angeordnet, dass die Aufnahmeöffnung 6 eines ersten Halterahmens 3 sich oberhalb einer Elektrode 2 befindet, die in einem darunter angeordneten zweiten Halterahmen 3 aufgenommen ist. Dadurch kann das in der Aufnahmeöffnung 6 des ersten Halterahmens 3 angeordnete Steuerungselement 7 die in dem darunter angeordneten zweiten Halterahmen 3 aufgenommene Elektrode 2 kontaktieren. Die erfindungsgemäße Funkenstreckenanordnung 1 weist somit mehrere übereinander angeordnete Halterahmen 3 auf, die jeweils um die Mittelachse M verdreht zueinander angeordnet sind, sodass sich ein verdreht montierter Stapel von Halterahmen 3 ergibt, die jeweils zwei Elektroden 2 aufnehmen. Wie insbesondere aus
Fig. 2 ersichtlich ist, ist die Aufnahmeöffnung 6 in der Nähe einer Ecke des Halterahmens 3 angeordnet, sodass ein in der Aufnahmeöffnung 6 eingesetztes Steuerungselement 7 die darunter liegende Elektrode 2 ebenfalls im Bereich einer Ecke kontaktiert. - Aus der
Fig. 2 ist auch ersichtlich, dass der Halterahmen 3 einen nach innen, zur Mittelachse M gerichteten kragenförmigen Auflageabschnitt 8 aufweist, an dem auf beiden Seiten jeweils eine Elektrode 2 anliegt, wenn sie von dem Halterahmen 3 aufgenommen ist. In Richtung der Mittelachse M werden die Elektroden 2 somit insbesondere durch den Auflageabschnitt 8 in ihrer Position gehalten. Neben der Funktion der Positionierung einer Elektrode 2 im Halterahmen 3 übernimmt der Auflageabschnitt 8 auch die Funktion der ansonsten bei Stapelfunkenstrecken häufig eingesetzten Isolationsfolie zwischen den einzelnen Elektroden 2. Die Dicke der einzelnen Halterahmen 3 sowie die Dicke und die Position des Auflageabschnitts 8 im Halterahmen 3 bestimmt dabei, mit welchem Abstand die einzelnen Elektroden 2 im montierten Zustand zueinander angeordnet sind. - Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der kragenförmige Auflageabschnitt 8, in Richtung der Mittelachse M gesehen, mittig im Halterahmen 3 angeordnet, wie insbesondere aus der Schnittdarstellung gemäß
Fig. 3 und der vergrößerten Detaildarstellung gemäßFig. 4 ersichtlich ist. Aus der Schnittdarstellung gemäßFig. 5 ist dabei ersichtlich, dass der Abstand zwischen zwei Elektroden 2 durch die Dicke des Auflageabschnitts 8 der Halterahmen 3 bestimmt wird. Aus dieser Schnittdarstellung ergibt sich auch, wie drei Elektroden 2 von zwei Halterahmen 3, 3' aufgenommen werden, wobei die mittlere Elektrode 2 zwischen den beiden Halterahmen 3, 3' angeordnet und dadurch von beiden Halterahmen 3, 3' gemeinsam aufgenommen wird. Außerdem ist aus der Darstellung gemäßFig. 5 ersichtlich, dass an beiden Seiten des kragenförmigen Auflageabschnitts 8 eines Halterahmens 3 jeweils eine Elektrode 2 anliegt. - Auch wenn die einzelnen Elektroden 2 eine rechteckige, insbesondere quadratische Form aufweisen und somit auch der Rand 4 des Halterahmens 3, der eine aufgenommene Elektrode 2 außen umgibt, eine quadratische Form aufweist, so weichen sowohl die Außenkontur als auch die Innenkontur des Halterahmens 3 von der Form eines Rechtecks ab. Die von einem Rechteck abweichende Außenkontur des Halterahmens 3 wird dafür genutzt, Platz für die Anordnung der Aufnahmeöffnung 6 für das Steuerungselement 7 zur Verfügung zu stellen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Halterahmen 3 an allen vier Seiten jeweils einen nach außen gerichteten, in Richtung einer jeweiligen Ecke ansteigenden Abschnitt 9 auf, wobei nur in zweien dieser Abschnitte 9 jeweils eine Aufnahmeöffnung 6 ausgebildet ist.
- Die von der Form eines Rechtecks abweichende Innenkontur des Halterahmens 3 ist dadurch realisiert, dass der Auflageabschnitt 8 einen nicht rechteckförmigen Innenrand 10 aufweist. Der kragenförmige Auflageabschnitt 8 weist dazu an allen vier Seiten einen nach innen ragenden, jeweils in Richtung einer Ecke ansteigenden Abschnitt 11 auf. Dabei sind ein nach außen ansteigender Abschnitt 9 des Halterahmens 3 und der nach innen ansteigende Abschnitt 11 des Auflageabschnitts 8 derart versetzt zueinander angeordnet, dass die beiden Abschnitte 9, 11 einer Seite des Halterahmens 3 nicht einander gegenüberliegen. In der in
Fig. 2 dargestellten Draufsicht auf einen Halterahmen 3 scheint dieser somit aus zwei, um einen Winkel verdreht zueinander angeordnete, jeweils quadratische Halterahmen zu bestehen. - Die zuvor beschriebene Ausgestaltung des Auflageabschnitts 8 führt dazu, dass dieser einen achteckigen Innenrand aufweist, wobei die acht Innenwinkel nicht alle gleich groß sind. Vielmehr weist der Innenrand 10 vier kleinere Innenwinkel δ1 und vier größere Innenwinkel δ2 auf, wobei die kleineren Innenwinkel δ1 und die größeren Innenwinkel δ2 abwechselnd zueinander angeordnet sind. Der Innenwinkel δ1 beträgt 90° + α und der Innenwinkel δ2 beträgt 180° - α, wobei der Winkel α dem Verdrehwinkel zweier Halterahmen 3 zueinander entspricht. Dieser Winkel α kann insbesondere im Bereich zwischen 5 und 10° liegen, sodass der erste Innenwinkel δ1 zwischen 95° und 100° beträgt und der zweite Innenwinkel δ2 zwischen 170° und 175° beträgt.
-
Fig. 6 zeigt beispielhaft drei übereinander angeordnete Halterahmen 3, die um ihre Mittelachse M verdreht zueinander angeordnet sind. Der Verdrehwinkel α zwischen dem ersten Halterahmen 3 und dem darunter angeordneten zweiten Halterahmen beträgt dabei 7,5°.Fig. 7 zeigt die gleiche Anordnung von drei Halterahmen 3, wobei die einzelnen Halterahmen 3 jeweils zwei Elektroden 2 aufnehmen, die zusammen eine Funkenstrecke bilden. Die zwischen dem ersten Halterahmen 3 und dem zweiten Halterahmen 3' angeordnete Elektrode 2 ist dabei durch die Aufnahmeöffnung 6 im ersten, oberen Halterahmen 3 sichtbar, sodass ein in der Aufnahmeöffnung 6 eingestecktes Steuerungselement 7 diese Elektrode 2 auf ihrer Vorderseite kontaktieren kann. - Damit die einzelnen Halterahmen 3 in ihrer gewollt zueinander verdrehten Anordnung verbleiben, sind die einzelnen Halterahmen 3 in ihrer verdrehten Anordnung arretiert. Hierzu ist an den Seiten des Halterahmens 3 jeweils ein Arretierelement 12 ausgebildet, das mit dem korrespondierenden Arretierelement 12 eines zweiten Halterahmens 3 zusammenwirkt, wenn die beiden Halterahmen 3 übereinandergestapelt sind. Wie aus der Explosionsdarstellung der Funkenstreckenanordnung 1 gemäß
Fig. 1 ersichtlich ist, ist auch die Montage eines Überspannungsschutzgeräts mit einer solchen Funkenstreckenanordnung 1 sehr einfach, da die einzelnen Bauteile nacheinander aufeinander gestapelt werden können. Dabei kann die Montage insbesondere aus einer Richtung erfolgen. - Zum elektrischen Anschluss der Funkenstreckenanordnung 1 sind darüber hinaus noch zwei Kontaktplatten 13, 14 vorgesehen, wobei vorliegend die Kontaktplatte 13 zum Anschluss eines PE-Leiters und die Kontaktplatte 14 zum Anschluss eines Neutral-Leiters vorgesehen ist. Darüber hinaus ist in
Fig. 1 eine Gehäusehalbschale 15 dargestellt, die einen Teil eines die Funkenstreckenanordnung 1 aufnehmenden Gehäuses bildet. Die Abmessungen der Gehäusehalbschale 15 sind dabei nur geringfügig größer als die Außenabmessungen der Funkenstreckenanordnung 1 bzw. der einzelnen Halterahmen 3, da für die Steuerungselemente 7 kein zusätzlicher Bauraum benötigt wird. - Die Kontaktierung einzelner Elektroden 2 durch Steuerungselemente 7 ist aus der Schnittdarstellung gemäß
Fig. 8 und 9 ersichtlich, wobei in den beiden Schnittdarstellungen nur die Elektroden 2 in ihrer durch die Halterahmen 3 vorgegebenen, zueinander verdrehten Position, aber nicht die Halterahmen 3 selber dargestellt sind. Die ganz rechts angeordnete erste Elektrode 21 ist auf der einen Seite von der Kontaktplatte 14 kontaktiert, die ihrerseits mit einen Anschlusselement 16 zum elektrischen Anschluss eines Neutral-Leiters verbunden ist. Auf der anderen Seite der ersten Elektrode 21 befindet sich die zweite Elektrode 22, die durch den zwischen beiden Elektroden 21, 22 angeordneten Auflageabschnitt des ersten Halterahmens voneinander beabstandet sind, sodass die beiden Elektroden 21, 22 eine erste Funkenstrecke bilden. Entsprechend bilden die zweite Elektrode 22 und die mit Abstand dazu benachbart angeordnete dritte Elektrode 23 eine zweite Funkenstrecke sowie die dritte Elektrode 23 und die ebenfalls mit Abstand dazu benachbart angeordnete vierte Elektrode 24 eine dritte Funkenstrecke der Funkenstreckenanordnung 1. Die der dritten Elektrode 23 abgewandte Seite der vierten Elektrode 24 ist dann mit der, hier nicht dargestellten, Kontaktplatte 23 verbunden, die zum Anschluss eines PE-Leiters vorgesehen ist. - Auf der der ersten Elektrode 21 abgewandten Seite der Kontaktplatte 14 ist eine Stromschiene 17 angeordnet und elektrisch leitend mit der Kontaktplatte 14 verbunden, wobei die beiden Enden 18, 19 der Stromschiene 16 jeweils einen ersten Anschluss eines Steuerungselements 7, 7' kontaktieren. Das in
Fig. 8 oben dargestellte ersten Steuerungselement 7 ist in einer ersten Öffnung 6 im ersten Halterahmen 3 angeordnet. Dadurch kann es mit seinem zweiten Anschluss die zweite Elektrode 22, die verdreht zur ersten Elektrode 21 im ersten Halterahmen 3 angeordnet ist, auf deren Vorderseite kontaktieren, ohne mit seinem zweiten Anschluss die erste Elektrode 21 zu berühren. - Das in
Fig. 8 unten und in derFig. 9 dargestellte zweite Steuerungselement 7' ist in einer zweiten Öffnung 6 im ersten Halterahmen 3 angeordnet. Diese Steuerungselement 7' kann dadurch mit seinem zweiten Anschluss die dritte Elektrode 23, die im zweiten Halterahmen 3' angeordnet ist, auf deren Vorderseite kontaktieren, ohne mit seinem zweiten Anschluss die erste Elektrode 21 und die zweite Elektrode 22 zu kontaktieren. Dadurch, dass die beiden Steuerungselemente 7, 7' jeweils in einer Öffnung 6 im ersten Halterahmen 3 angeordnet sind, können auch die erforderlichen Isolationsabstände zwischen den Steuerungselementen 7, 7' selber sowie zwischen den Steuerungselementen 7, 7' und den von ihnen nicht kontaktierten Elektroden 21, 22 eingehalten werden. -
- 1
- Funkenstreckenanordnung
- 2
- Elektroden
- 3
- Halterahmen
- 4
- Rand
- 5
- Ausnehmung
- 6
- Aufnahmeöffnung
- 7
- Steuerungselement
- 8
- Auflageabschnitt
- 9
- Abschnitt, außen
- 10
- Innenrand
- 11
- Abschnitt, innen
- 12
- Arretierelement
- 13
- Kontaktplatte PE
- 14
- Kontaktplatte N
- 15
- Gehäusehalbschale
- 16
- Anschlusselement
- 17
- Stromschiene
- 18, 19
- Enden der Stromschiene
- M
- Mittelachse
- α
- Verdrehwinkel
- δ1
- Innenwinkel
- δ2
- Innenwinkel
Claims (12)
- Funkenstreckenanordnung (1) mit mindestens drei Elektroden (2) und mit mindestens zwei Halterahmen (3), die flächig übereinander angeordnet sind, wobei die Halterahmen (3) jeweils einen Rand (4) aufweisen, der eine Ausnehmung (5) zur Aufnahme mindestens einer Elektrode (2) umgibt,
dadurch gekennzeichnet,dass im Rand (4) mindestens eines Halterahmens (3) mindestens eine Aufnahmeöffnung (6) ausgebildet ist, in der ein Steuerungselement (7) angeordnet ist, unddass die einzelnen Halterahmen (3) derart um ihre senkrecht zur Ebene des Halterahmens (3) angeordnete Mittelachse M verdreht zueinander angeordnet sind, dass die Aufnahmeöffnung (6) eines ersten Halterahmens (3) sich oberhalb einer Elektrode (2) befindet, die in einem darunter angeordneten zweiten Halterahmen (3) aufgenommen ist, sodass das in der Aufnahmeöffnung (6) des ersten Halterahmens (3) angeordnete Steuerungselement (7) die in dem darunter angeordneten zweiten Halterahmen (3) aufgenommene Elektrode (2) kontaktiert. - Funkenstreckenanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Aufnahmeöffnung (6) in der Nähe einer Ecke des Halterahmens (3) angeordnet ist.
- Funkenstreckenanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterahmen (3) jeweils einen nach innen, zur Mittelachse M gerichteten kragenförmigen Auflageabschnitt (8) aufweisen, an dem jeweils mindestens eine Elektrode (2) zur Anlage kommt.
- Funkenstreckenanordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterahmen (3) eine Außenkontur und eine Innenkontur aufweisen, die jeweils von der eines Rechtecks abweicht.
- Funkenstreckenanordnung (1) nach Anspruch 4, wobei zwei Halterahmen (3) um einen Winkel α verdreht zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der kragenförmige Auflageabschnitt (8) einen achteckigen Innenrand (10) aufweist, wobei vier Innenwinkel δ1 einen Wert von 90° + α und vier Innenwinkel δ2 einen Wert von 180° - α aufweisen und die Innenwinkel δ1 und δ2 abwechselnd zueinander angeordnet sind.
- Funkenstreckenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Halterahmen (3) in ihrer zueinander verdrehten Anordnung arretiert sind.
- Funkenstreckenanordnung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterahmen (3) jeweils an mindestens einer Seite mindestens ein Arretierelement (12) aufweisen, wobei zwei Arretierelemente (12) zweier Halterahmens (3) zusammenwirken, wenn die beiden Halterahmen (3) übereinandergestapelt sind.
- Funkenstreckenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Elektroden (3) als vorzugsweise rechteckige, dünne Scheiben aus Graphit oder einem Wolfram-Kupfer Verbundwerkstoff ausgebildet sind.
- Halterahmen (3) für eine Funkenstreckenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem Rand (4), der eine Ausnehmung (5) zur Aufnahme einer Elektrode (2) umgibt, dadurch gekennzeichnet, dass im Rand (4) mindestens eine Aufnahmeöffnung (6) zur Aufnahme eines Steuerungselements (7) ausgebildet ist.
- Halterahmen (3) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein nach innen, zur Mittelachse M des Halterahmens (3) gerichteter kragenförmigen Auflageabschnitt (8) ausgebildet ist.
- Halterahmen (3) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur und die Innenkontur des Halterahmens (3) von der eines Rechtecks abweicht, und dass der kragenförmige Auflageabschnitt (8) einen achteckigen Innenrand (10) aufweist, wobei vier Innenwinkel δ1 einen Wert von 90° + α und vier Innenwinkel δ2 einen Wert von 180° - α aufweisen und die Innenwinkel δ1 und δ2 abwechselnd zueinander angeordnet sind.
- Halterahmen (3) nach einem der Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Seite mindestens ein Arretierelement (12) ausgebildet ist, dass zur Arretierung des Halterahmens (3) mit einem zweiten Halterahmen (3) dient.
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- 2023-04-20 EP EP23168906.8A patent/EP4270689A1/de active Pending
- 2023-04-26 US US18/307,140 patent/US20230352914A1/en active Pending
- 2023-04-28 CN CN202310485701.8A patent/CN116979374A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN116979374A (zh) | 2023-10-31 |
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