WO2015135731A1 - Überspannungsableiter mit schutz vor erwärmung - Google Patents

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WO2015135731A1
WO2015135731A1 PCT/EP2015/053511 EP2015053511W WO2015135731A1 WO 2015135731 A1 WO2015135731 A1 WO 2015135731A1 EP 2015053511 W EP2015053511 W EP 2015053511W WO 2015135731 A1 WO2015135731 A1 WO 2015135731A1
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shorting bar
surge arrester
holding element
hollow body
region
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PCT/EP2015/053511
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English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Bobert
Peter Heide
Original Assignee
Epcos Ag
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Publication date
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/043—Protection of over-voltage protection device by short-circuiting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/14—Means structurally associated with spark gap for protecting it against overload or for disconnecting it in case of failure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/10—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
    • H01T4/12—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel hermetically sealed

Definitions

  • the invention relates to a surge absorber with protection against heating, as soon as a threshold value of a temperature of the surge arrester is exceeded.
  • a gas-filled surge arrester usually consists of a tube of ceramic material, which is hermetically sealed at both open sides by one electrode. Inside the
  • Ceramic tube may be a noble gas.
  • the noble gas is at a anlie ⁇ constricting between the electrodes of the arrester voltage below a threshold value represents a high Wi ⁇ resistor, so that through the arrester, no current flows. If the voltage applied to the electrodes exceeds the level of an ignition voltage, the resistance of the ex ⁇ conductor falls within microseconds to very low values. In the ignited state of the arrester, current peaks of up to several kiloamperes can be dissipated.
  • surge arresters after being ignited, can not return to the nonconductive state. This circumstance occurs, for example, when a voltage between the electrodes of the Abieiters permanently above the
  • Ignition voltage applied The current then flowing through the arrester for a long time with a high current level can cause the arrester and its surroundings to heat up considerably. If the trap does not clear in time, he may eventually become so hot that it destroys itself be ⁇ relationship as its environment, for example on a scarf ⁇ processing circuit board is heated so much that be ⁇ -sensitive components are destroyed in the area. During extreme heating, even the environment of the drain can be set on fire. To prevent this, make sure that the surge clears in time, so an over ⁇ overheating of Abieiters and its environment can be prevented.
  • the object of the present invention is to specify an overvoltage arrester with protection against heating, in which it is ensured that the arrester deletes quickly and reliably when a threshold value of a temperature is exceeded as a result of heating.
  • the surge absorber with protection against heating comprises a first electrode for applying a first voltage potential to the surge arrester, a second electrode for applying a second voltage potential to the surge arrester, a shorting bar for shorting the first and second electrodes and a holding element for holding the surge arrester shorting bar.
  • the Craigele ⁇ ment is designed such that it is un ⁇ ter holding at a temperature a threshold the shorting bar in a distance from the first and second electrodes and shifts upon exceeding the threshold value of the temperature in relation to the shorting bar such that the shorting bar against the first and second electrode is pressed, causing a short circuit between the first and second electrodes.
  • the Matter Kunststoffsabieiter has due to the Kurz gleichbü ⁇ gel and the holding element on a mechanical Kurz gleichme ⁇ mechanism by which he short-circuited at elevated temperature, so that excessive heating of the Abiei ⁇ ters itself and its environment can be prevented.
  • the holding element may have a bow-shaped bent region and a support region on which the short-circuiting bar rests at a temperature below the threshold value of the temperature.
  • the shorting bar can be shaped such that it rests on the support area of the holding element under a mechanical tension.
  • the materials of the retaining element expand in such a way that the
  • the holding member releases the shorting bar so that it now ⁇ against due to the mechanical preload the first and second electrodes are pressed causing a short circuit between the first and second electrodes.
  • the holding element may contain materials that expand differently when heated, so that the holding element, in particular the bent portion of the support ⁇ elements, is bent relative to the original state.
  • the holding element may for example contain a material made of a thermo-bimetal.
  • the surge arrester may comprise a hollow body having a cavity which is hermetically sealed at both open ends by the first and second electrodes. Inside the cavity may be a noble gas.
  • the shorting bar and the Hal ⁇ teelement can be firmly connected to each other at least one of its sections, so that the short-circuit mechanism consists of holding element and shorting bar only of a single component.
  • the shorting bar and the holding element can be welded together, for example, at one point.
  • the shorting bar and the holding element can be attached to the hollow ⁇ body of the surge arrester.
  • the short-circuit bar can be shaped or bent such that it is held with a bias on the support region of the holding element at a distance from the first and second electrode, as long as the temperature of the Abieiters is below the threshold.
  • the threshold value of the temperature comparable to the holding element or the Auflagebe ⁇ rich of the holding member slides in such a way that the standing under mechanical tension shorting bar immediately released, and thus the distance between the first and second elec- Rode of the Abieiter is bridged very fast. Due to the fast-closing contact, arcing during approach and thus material erosion can be prevented.
  • the shorting mechanism made of shorting bar and Halteele ⁇ ment can be mounted in particular as part of a 3-Elektrodenableiters on a hollow body of the 3-Elektrodenableiters.
  • the hollow body has a first and second part body and a metal ring arranged between the two part bodies, which forms the third electrode.
  • the short ⁇ iron is attached to a position on the holding element, which is arranged on the metallic ring.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a surge arrester with protection against heating in a longitudinal view prior to the triggering of the short-circuit mechanism
  • FIG. 2 shows an embodiment of a surge arrester with protection against heating in a transverse view before triggering the short-circuit mechanism
  • FIG. 3 shows an embodiment of a surge arrester with protection against heating in a longitudinal view after the triggering of the short circuit mechanism
  • FIG. 4 shows an embodiment of a surge arrester with protection against heating in a transverse view after the triggering of the short circuit mechanism.
  • FIG. 1 shows a longitudinal view and FIG. 2 shows the corresponding transverse view of an embodiment of a surge arrester 1 with protection against heating with a short-circuit mechanism, by means of which the drain can be short-circuited at elevated temperature, so that further and excessive heating of the drainage component is prevented.
  • the surge arrester 1 comprises an electrode 10 for applying a first voltage potential to the drain and a second electrode 20 for applying a second voltage potential ⁇ to the Abieiter.
  • the first and second electrodes 10, 20 are arranged on the open sides of a hollow body 50 of the Abieiters.
  • the hollow body 50 has a cavity 53 between a first opening 51 and a second opening 52 of the hollow body.
  • the hollow body 50 may be formed, for example, as a tube made of a ceramic material.
  • the first opening 51 of the hollow body 50 is covered by the first electrode 10.
  • the second opening 52 of the hollow body 50 is covered by the second electrode 20.
  • the first and second electrodes 10, 20 are arranged on the open sides 51, 52 of the hollow body such that the cavity 53 is hermetically sealed by the first and second electrodes.
  • a gas such as a noble gas, may be located in the cavity 53.
  • the electrode 10 is connected to an electrical see conductor 2 connected to the Abieiter for applying the first voltage potential.
  • an electrical conductor 3 for applying the second voltage potential to the Abieiter is arranged.
  • the surge arrester is designed as a so-called 3-electrode arrester.
  • the hollow body 50 has a first partial body 54 in the form of a hollow cylinder and a second partial body 55 in the form of a hollow body, each made of a ceramic material, and additionally comprises a metallic ring 56 which forms a third electrode of the Abieiters.
  • a line 4 for supplying a third voltage potential is arranged.
  • the 3-lead electrode driving an earth-ester Bezie ⁇ hung, ground potential is applied, for example, at the third electrode.
  • the first part body 54 of the hollow body 50 comprises the first opening 51 which is covered by the first electrode 10 and a further opening 57.
  • the second part body 55 of the hollow body 50 has the second opening 52 of the hollow body which is covered by the second electrode 20 is, and additionally includes a further opening 58.
  • the metallic ring 56 is disposed between the further opening 57 of the first part body 54 and the further opening 58 of the second part body 55. Thus, there is a continuous cavity between the first opening 51 and the second opening 52.
  • the first and the second partial body 54, 55 may have the same outer diameter.
  • the metallic ring 56 which forms the third electrode of the surge arrester, can have a larger outer diameter than the first and second body parts 54, 55. As a result, an edge 560 of the metallic ring 56 protrudes from the planar surface of the first and second part-bodies 54, 55.
  • the inner diameter of the metallic ring 56 may be smaller than the inner diameter of the first and second part of the body so that the in ⁇ nenmpmesser of the hollow body 50 in the region of the metallic ring / the third electrode 56 is smaller than the area of the first and second sub-body 54 , 55.
  • the gas-filled surge arrester 1 shown in FIGS. 1 and 2 operates on the gas-physical principle of the arc discharge. Electrically, the surge arrester behaves like a voltage-dependent switch.
  • Ignition voltage applied it may happen that the surge arrester after ignition is not returned to the non-conductive state. Due to the high current level of the current flowing between the first and second electrodes 10, 20 or, in the case of the 3-electrode arrester, between the first and second electrodes 10, 20 and the third electrode 30 of the arrester, it is possible for an excessively large current to flow through the collector Warming occur, which can destroy the Abieiter or even cause a fire.
  • the surge arrester In order to prevent excessive heating of the surge arrester, it has a mechanical short-circuit mechanism in the form of a shorting bar 30 for short-circuiting the first and second electrodes 10, 20 and a holding element 40 for holding the shorting bar 30.
  • the shorting bar 30 In the embodiment of a 3-electrode arrester shown in FIGS. 1 and 2, the shorting bar 30 is designed to short-circuit the first electrode 10, the second electrode 20 and the third electrode 30.
  • the short-circuiting bar 30 is shaped in such a way that it is pressed against the holding element 40 while standing under a mechanical stress, as long as the temperature of the arrester is below the threshold value.
  • the holding element 40 is configured such that it keeps at a temperature below the threshold value of the temperature, the shorting bar 30, which is pressed against the holding element due to the mechanical bias, at a distance from the first and second electrodes 10, 20.
  • FIG. 3 shows the surge arrester shown in FIG. 1 in a longitudinal view after the triggering of the short-circuiting mechanism.
  • FIG. 4 shows a transverse view of the overlay voltage diverter of Figure 3 after the triggering of the short-circuiting mechanism.
  • the holding element 40 is asbil ⁇ det, that the holding element when crossing the
  • Threshold of the temperature relative to the shorting bar 30 shifts so that the shorting bar 30 is freely gege ⁇ ben and pressed due to the mechanical stress against the first and second electrode.
  • the Kurz practitionerbü ⁇ gel then forms a low-resistance connection between the first and second electrode. This creates a short circuit between the first and second electrodes 10, 20.
  • the shorting bar 30 has a bridging area 31 for electrically bridging a distance between the first and second electrodes 10, 20.
  • the shorting bar 30 and the holding member 40 may be formed such that the bridging portion 31 of the shorting bar is maintained under mechanical stress from the holding member 40 at a distance from the first and second electrodes 10, 20 when the temperature of the puller is below the threshold value the temperature is.
  • the bridging portion 31 of shorting bar 30 may have ei ⁇ NEN first end portion 311 and a second end portion 312 as well as a reasonable arranged between the first and second end portion 311, center portion 312 313th
  • the first and the second end portion 311, 312 of the bridging region 31 of the short ⁇ circuiting link are bent away from a plane in which the center part 313 of the bridging portion 31 of shorting bar is arranged and in the direction of the first and second elec- rode 10, 20 bent towards.
  • the bridging region 31 contains a low-resistance material so that it short-circuits the distance between the electrodes 10 and 20.
  • the holding element 40 may have a region 41 resting against the hollow body 50.
  • the region 41 of the holding element 40 may abut, for example, approximately one quarter of the circumference of the hollow body 50.
  • the holding element 40 can have a bent region 42 adjoining the region 41, which is bent away from the surface of the hollow body 50 and bent toward the bridging region 31 of the shorting bar 30.
  • the retaining element 40 may moreover have a bearing region 43 which adjoins the bent region 42 and on which the bridging region 31 of the short-circuiting strap 30 rests on the retaining element 40 when the temperature drops below the
  • Threshold is.
  • the support area 43 may have a larger area compared to the bent area 42.
  • the support regions 42 may be formed merely as an extension of the bent region 42.
  • the holding member 40 may be formed according to a possible execution ⁇ shape such that the bent portion bending at the exceeding of the threshold value of the temperature with respect to the bridging portion 31 of the short-circuit clip 30 such 42 and / or at least the supporting portion 43 of the holding member 40 that the Matterbschungsbe ⁇ rich 31 of shorting bar 30 from slipping off the support portion 43 of the holding member 40 and is pressed against the first and second electrodes 10, 20 due to its mechanical ⁇ rule bias.
  • the holding element 40 may be formed, for example, as a wire bow, on the support area 43 of the bridging region 31 of the shorting bar when deactivated Short circuit mechanism rests, so that the bridging region of the shorting bar to the first and second Elektode ⁇ 10, 20 is arranged spaced.
  • the holding member 40 may include, for example, a material of a thermo-bimetal.
  • the shorting bar 30 may have a holding area 32, on which the bridging area 31 of the shorting bar is arranged.
  • the holding region 32 of the KurzMANbü ⁇ gel may have a support portion 323, which rests on the surface of the hollow body 50.
  • the holding portion 32 of shorting bar may have a cut Befest Trentsab ⁇ 324 which is fixed to the appended on the surface of the hollow body 50 portion 41 of the retaining member 40, have.
  • the shorting bar 30 is fixedly connected to the holding member 40.
  • the shorting bar can, for example, on the Befest Trentsab ⁇ section 324 to the holding element, in particular at the abutting on the hollow body 50 portion 41 of the holding member 40 to be welded.
  • the shorting bar may be present at the Fixed To ⁇ supply section 324 to the hollow body 50th
  • the holding region 32 of the shorting bar can furthermore have an end section 325, on which the bridging region 31 of the shorting bar is arranged.
  • the Studentsbrü ⁇ ckungs Society 31 of shorting bar may be formed for example as a wire or a plate which in itself connects the end portion 325 of the holding portion 32.
  • the bridging portion 31 of shorting bar may ⁇ example, at the end portion 325 of the holding portion of his closing strap soldered or welded short ⁇ .
  • the bridging region 31 of the shorting bar can, for example, be arranged at right angles to the holding region 32.
  • the short-circuit bar 30 may be bent in such a way that a section between the support section 323 and the fastening section 324 is bent away from the hollow body 50 and spaced therefrom, so that this region does not bear against the hollow body. Furthermore, the shorting bar 30 can be bent such that the end portion 325 and a cut from ⁇ between the end portion 325 and the Befest Trentsab- section 324 of the region 41 of the holding member 40 is beab ⁇ standet.
  • the shorting bar 30 is bent between the resting portion 323 and the end portion 325 of the holding portion 32 so that the bridging portion 31 of the shorting bar is pressed under mechanical tension against the supporting portion 43 of the holding member 40 when the temperature is below the threshold.
  • the holding region 32 of the shorting bar may be formed as a wire, which is bent around the hollow body 50 as shown in FIGS. 1 to 4.
  • the Haltebe ⁇ rich 32 may be bent, for example, c-shaped around the hollow body.
  • the holding region 32 of the shorting bar can abut the fastening portion 324 on the hollow body 50.
  • the surge arrester as a 3-
  • the electrode 41 is the region 41 of the holding member 40 on the metallic ring 56 of the hollow body 50, which forms the third electrode of the Abieiters on. As indicated by the financial Guren 2 and 4 is shown, the region 41 of the Halteele ⁇ element 40 is located at about a quarter of the circumference of the metallic ring 56 of the hollow body 50 at.
  • the holding element 40 is fixedly connected at the region 41 to the hollow body 50, in particular the metallic ring 56.
  • the region 41 of the holding element 40 may, for example, be welded to the metallic ring 56 in the embodiment of the 3-electrode arrester.
  • the holding portion 32 of shorting bar 30 is connected at the off ⁇ guide die of the surge arrester as a 3-Elektrodenab- conductor on the mounting portion 324 with the voltage applied to the electrode 56 drit ⁇ th region 41 of the retaining element.
  • the short-circuit bar is electrically connected to the third electrode 56.
  • FIG Holding portion 32 of the shorting bar 30 has a first web 321 and a second web 322, wherein the second web 322 is spaced from the first web 321 by a gap width.
  • Shorting bar 30 is in particular in such a way arranged on the hollow body 50 of the 3-electrode driving lead diester that the me ⁇ -metallic ring 56 and the holding member 40 between the first and second web 321, 322 of the holding portion 32 of the disposed short ⁇ circuit clip.
  • the bridging portion 31 of the shorting bar is disposed at the respective end portions 325 of the first and second ridges 321, 322.
  • the first and second web 321, 322 may be connected by a narrow intermediate web 326 behind the respective support portion 323 of the two webs together.
  • the entire short circuit mechanism in the surge arrester according to the invention consists only of a single component, in particular when assembling the surge arrester as a whole on the hollow body and in the embodiment of the 3-electrode arrester can be attached to the metallic ring 56 of the hollow ⁇ body.
  • the short-circuit mechanism of the shorting bar 30 and the holding element 40 it is possible to detect the exceeding of a threshold value of a tempera ture and to activate the short circuit between the first and second electrode.
  • a soldering pellet removes a shorting bar from contact with the

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Abstract

Ein Überspannungsableiter (1) mit Schutz vor Erwärmung umfasst eine erste Elektrode (10) zum Anlegen eines ersten Spannungspotenzialsan den Überspannungsableiter, eine zweite Elektrode (20) zum Anlegen eines zweiten Spannungspotenzials an den Überspannungsableiter, einen Kurzschlussbügel (30) zum Kurzschließen der ersten und zweiten Elektrode (10, 20) und ein Halteelement (40) zum Halten des Kurzschlussbügels (30). Das Halteelement (40) ist derart ausgebildet, dass es bei einer Temperatur unter einem Schwellwert den Kurzschlussbügel (30) in einem Abstand zu der ersten und zweiten Elektrode (10, 20) hält und sich beim Überschreiten des Schwellwertes der Temperatur gegenüber dem Kurzschlussbügel (30) derart verschiebt, dass der Kurzschlussbügel (30) gegen die erste und zweite Elektrode (10, 20) gedrückt wird, wodurch zwischen der ersten und zweiten Elektrode (10, 20) ein Kurzschluss entsteht.

Description

Beschreibung
Überspannungsabieiter mit Schutz vor Erwärmung Die Erfindung betrifft einen Überspannungsabieiter mit Schutz vor Erwärmung, sobald ein Schwellwert einer Temperatur des Überspannungsabieiters überschritten ist.
Überspannungsabieiter werden zum Begrenzen gefährlicher Über- Spannungen in elektrischen Leitungen oder Geräten eingesetzt. Zum Schutz von Kleingeräten werden oftmals gasgefüllte Über- spannungsableiter eingesetzt. Ein gasgefüllter Überspannungsabieiter besteht üblicherweise aus einem Röhrchen aus keramischem Material, das an beiden offenen Seiten durch jeweils eine Elektrode luftdicht abgeschlossen ist. Im Inneren des
Keramikröhrchens kann sich ein Edelgas befinden. Das Edelgas stellt bei einer zwischen den Elektroden des Ableiters anlie¬ genden Spannung unterhalb eines Schwellwertes einen hohen Wi¬ derstand dar, sodass durch den Ableiter kein Strom fließt. Wenn die an den Elektroden anliegende Spannung den Pegel einer Zündspannung überschreitet, fällt der Widerstand des Ab¬ leiters innerhalb von Mikrosekunden auf sehr geringe Werte. Im gezündeten Zustand des Ableiters können Stromspitzen bis zu mehreren Kiloampere abgeleitet werden.
Nach dem Zünden des Ableiters fließt durch die Edelgasat¬ mosphäre im Inneren des Ableiters ein Strom zwischen den beiden Elektroden. Der Zeitpunkt, wann der Ableiter zündet, ist festgelegt durch die Art des Edelgases, durch den Druck des Gases und den Abstand der Elektroden zueinander. Aufgrund des durch den Ableiter fließenden hohen Stroms tritt an dem Ableiter im gezündeten Zustand eine Erwärmung auf. Bei einem Rückgang einer an dem Ableiter anliegenden treibenden Span- nung unter den Pegel der Bogenbrennspannung beziehungsweise bei einem Rückgang des durch den Ableiter fließenden Stroms unter einen bestimmten Pegel löscht der Ableiter und der Innenwiderstand nimmt seinen ursprünglichen Betriebszustand mit mehreren 100 ΜΩ wieder an.
Unter bestimmten elektrischen Bedingungen können Überspannungsabieiter, nach dem sie gezündet wurden, jedoch nicht wieder in den nicht-leitenden Zustand zurückkehren. Dieser Umstand tritt zum Beispiel dann auf, wenn permanent zwischen den Elektroden des Abieiters eine Spannung oberhalb der
Zündspannung anliegt. Der dann durch den Ableiter über längere Zeit fließende Strom mit einem hohen Strompegel kann zur Folge haben, dass sich der Ableiter und seine Umgebung stark erwärmen. Wenn der Ableiter nicht rechtzeitig löscht, kann er schließlich so heiß werden, dass er sich selbst zerstört be¬ ziehungsweise seine Umgebung, beispielsweise auf einer Schal¬ tungsplatine, so stark erwärmt wird, dass in der Umgebung be¬ findliche Bauelemente zerstört werden. Bei extremer Erwärmung kann sogar die Umgebung des Abieiters in Brand gesetzt wird. Um dies zu verhindern, muss sichergestellt sein, dass der Überspannungsabieiter rechtzeitig löscht, sodass eine Über¬ hitzung des Abieiters und seiner Umgebung verhindert werden kann .
Das Anliegen der vorliegenden Erfindung ist es, einen Über- spannungsableiter mit Schutz vor Erwärmung anzugeben, bei dem sichergestellt ist, dass der Ableiter beim Überschreiten eines Schwellwertes einer Temperatur in Folge einer Erwärmung schnell und zuverlässig löscht.
Eine Ausführungsform eines Überspannungsabieiters mit Schutz vor Erwärmung ist im Patentanspruch 1 angegeben. Gemäß einer möglichen Ausführungsform umfasst der Überspannungsabieiter mit Schutz vor Erwärmung eine erste Elektrode zum Anlegen eines ersten Spannungspotenzials an den Überspannungsabieiter, eine zweite Elektrode zum Anlegen eines zweiten Spannungspo- tenzials an den Überspannungsabieiter, einen Kurzschlussbügel zum Kurzschließen der ersten und zweiten Elektrode und ein Halteelement zum Halten des Kurzschlussbügels. Das Halteele¬ ment ist derart ausgebildet, dass es bei einer Temperatur un¬ ter einem Schwellwert den Kurzschlussbügel in einem Abstand zu der ersten und zweiten Elektrode hält und sich beim Überschreiten des Schwellwertes der Temperatur gegenüber dem Kurzschlussbügel derart verschiebt, dass der Kurzschlussbügel gegen die erste und zweite Elektrode gedrückt wird, wodurch zwischen der ersten und zweiten Elektrode ein Kurzschluss entsteht.
Der Überspannungsabieiter weist aufgrund des Kurzschlussbü¬ gels und des Halteelements einen mechanischen Kurzschlussme¬ chanismus auf, durch den er bei erhöhter Temperatur kurzge- schlössen wird, sodass eine übermäßige Erwärmung des Abiei¬ ters selbst als auch seiner Umgebung verhindert werden kann. Das Halteelement kann einen bügeiförmig gebogenen Bereich und einen Auflagebereich, auf dem der Kurzschlussbügel bei einer Temperatur unterhalb des Schwellwertes der Temperatur auf- liegt, aufweisen. Der Kurzschlussbügel kann derart geformt sein, dass er unter einer mechanischen Spannung stehend auf dem Auflagebereich des Halteelements aufliegt.
Beim Überschreiten des Schwellwertes der Temperatur dehnen sich die Materialien des Halteelements derart aus, dass der
Kurzschlussbügel von dem Auflagebereich des Halteelements ab¬ rutscht. Das Halteelement gibt den Kurzschlussbügel frei, so¬ dass dieser nun aufgrund der mechanischen Vorspannung gegen die erste und zweite Elektrode gedrückt wird und einen Kurz- schluss zwischen der ersten und zweiten Elektrode hervorruft. Das Halteelement kann dazu Materialien enthalten, die sich bei einer Erwärmung unterschiedlich ausdehnen, so dass das Halteelement, insbesondere der gebogene Abschnitt des Halt¬ elements, gegenüber dem ursprünglichen Zustand verbogen wird. Das Halteelement kann beispielsweise ein Material aus einem Thermo-Bimetall enthalten.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Überspannungsabieiter einen Hohlkörper mit einem Hohlraum, der an beiden offenen Enden durch die erste und zweite Elektrode hermetisch dicht abgeschlossen ist, umfassen. Im Inneren des Hohlraums kann sich ein Edelgas befinden. Der Kurzschlussbügel und das Hal¬ teelement können an mindestens einem ihrer Abschnitte fest miteinander verbunden sein, sodass der Kurzschlussmechanismus aus Halteelement und Kurzschlussbügel nur aus einem einzigen Bauteil besteht. Der Kurzschlussbügel und das Halteelement können beispielsweise an einer Stelle miteinander verschweißt sein .
Der Kurzschlussbügel und das Halteelement können an dem Hohl¬ körper des Überspannungsabieiters befestigt sein. Wie oben ausgeführt, kann der Kurzschlussbügel dabei derart geformt beziehungsweise gebogen sein, dass er mit einer Vorspannung auf dem Auflagebereich des Halteelements in einem Abstand zu der ersten und zweiten Elektrode gehalten wird, solange die Temperatur des Abieiters unterhalb des Schwellwertes liegt. Beim Überschreiten des Schwellwertes der Temperatur ver- schiebt sich das Halteelement beziehungsweise der Auflagebe¬ reich des Halteelements derart, dass der unter mechanischer Spannung stehende Kurzschlussbügel unmittelbar freigegeben und somit die Strecke zwischen der ersten und zweiten Elekt- rode des Abieiters sehr schnell überbrückt wird. Durch den schnell schließenden Kontakt können Funkenüberschläge während der Annäherung und somit ein Materialabbrand verhindert wer¬ den .
Der Kurzschlussmechanismus aus Kurzschlussbügel und Halteele¬ ment kann insbesondere als Teil eines 3-Elektrodenableiters an einem Hohlkörper des 3-Elektrodenableiters angebracht sein. Bei der Ausführungsform als 3-Elektrodenableiter weist der Hohlkörper einen ersten und zweiten Teilkörper sowie einen zwischen den beiden Teilkörpern angeordneten metallischen Ring, der die dritte Elektrode bildet, auf. Der Kurzschluss¬ bügel ist an einer Stelle an dem Halteelement, das auf dem metallischen Ring angeordnet ist, befestigt. Beim Auslösen des Kurzschlussbügels nach dem Überschreiten des Schwellwertes der Temperatur schließt der Kurzschlussbügel die erste und zweite Elektrode kurz, so dass die erste, die zweite und die dritte Elektrode leitend miteinander verbunden sind. Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen, näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Ausführungsform eines Überspannungsabieiters mit Schutz vor Erwärmung in einer Längsansicht vor dem Auslösen des Kurzschlussmechanismus,
Figur 2 eine Ausführungsform eines Überspannungsabieiters mit Schutz vor Erwärmung in einer Queransicht vor dem Auslösen des Kurzschlussmechanismus, Figur 3 eine Ausführungsform eines Überspannungsabieiters mit Schutz vor Erwärmung in einer Längsansicht nach dem Auslösen des Kurzschlussmechanismus, Figur 4 eine Ausführungsform eines Überspannungsabieiters mit Schutz vor Erwärmung in einer Queransicht nach dem Auslösen des Kurzschlussmechanismus.
Figur 1 zeigt eine Längsansicht und Figur 2 zeigt die ent- sprechende Queransicht einer Ausführungsform eines Überspannungsabieiters 1 mit Schutz vor Erwärmung mit einem Kurzschlussmechanismus, durch den der Abieiter bei erhöhter Temperatur kurzgeschlossen werden kann, sodass eine weitere und übermäßige Erwärmung des Abieitersbauteils verhindert wird. Der Überspannungsabieiter 1 umfasst eine Elektrode 10 zum Anlegen eines ersten Spannungspotentials an den Abieiter und eine zweite Elektrode 20 zum Anlegen eines zweiten Spannungs¬ potentials an den Abieiter. Die erste und zweite Elektrode 10, 20 sind an den offenen Seiten eines Hohlkörpers 50 des Abieiters angeordnet. Der Hohlkörper 50 weist zwischen einer ersten Öffnung 51 und einer zweiten Öffnung 52 des Hohlkörpers einen Hohlraum 53 auf. Der Hohlkörper 50 kann beispielsweise als ein Röhrchen aus einem keramischen Material ausgebildet sein.
Die erste Öffnung 51 des Hohlkörpers 50 ist von der ersten Elektrode 10 abgedeckt. Die zweite Öffnung 52 des Hohlkörpers 50 ist von der zweiten Elektrode 20 abgedeckt. Die erste und zweite Elektrode 10, 20 sind an den offenen Seiten 51, 52 des Hohlkörpers derart angeordnet, dass der Hohlraum 53 durch die erste und zweite Elektrode hermetisch dicht abgeschlossen ist. In dem Hohlraum 53 kann sich ein Gas, beispielsweise ein Edelgas, befinden. Die Elektrode 10 ist mit einem elektri- sehen Leiter 2 zum Anlegen des ersten Spannungspotentials an den Abieiter verbunden. An der zweiten Elektrode 20 ist ein elektrischer Leiter 3 zum Anlegen des zweiten Spannungspotentials an den Abieiter angeordnet.
Bei der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsform ist der Überspannungsabieiter als ein sogenannter 3-Elektroden- ableiter ausgebildet. Bei dieser Ausführungsform weist der Hohlkörper 50 einen ersten als Hohlzylinder ausgebildeten Teilkörper 54 und einen zweiten als Hohlkörper ausgebildeten Teilkörper 55 jeweils aus einem keramischen Material auf und umfasst zusätzlich einen metallischen Ring 56, der eine dritte Elektrode des Abieiters bildet. An der dritten Elektrode 56 des Abieiters ist eine Leitung 4 zum Zuführen eines drit- ten Spannungspotentials angeordnet. Bei der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsform des 3-Elektrodenableiters liegt beispielsweise an der dritten Elektrode ein Erd- bezie¬ hungsweise Massepotential an. Der erste Teilkörper 54 des Hohlkörpers 50 umfasst die erste Öffnung 51, die durch die erste Elektrode 10 abgedeckt ist, sowie eine weitere Öffnung 57. Der zweite Teilkörper 55 des Hohlkörpers 50 weist die zweite Öffnung 52 des Hohlkörpers, die von der zweiten Elektrode 20 bedeckt ist, auf und umfasst zusätzlich eine weitere Öffnung 58. Der metallische Ring 56 ist zwischen der weiteren Öffnung 57 des ersten Teilkörpers 54 und der weiteren Öffnung 58 des zweiten Teilkörpers 55 angeordnet. Somit ist zwischen der ersten Öffnung 51 und der zweiten Öffnung 52 ein durchgehender Hohlraum vorhanden.
Der erste und der zweite Teilkörper 54, 55 können den gleichen Außendurchmesser aufweisen. Der metallische Ring 56, der die dritte Elektrode des Überspannungsabieiters bildet, kann einen größeren Außendurchmesser als der erste und zweite Teilkörper 54, 55 haben. Dadurch ragt ein Rand 560 des metallischen Rings 56 aus der ebenen Oberfläche des ersten und zweiten Teilkörpers 54, 55 hervor. Der Innendurchmesser des metallischen Rings 56 kann kleiner als der Innendurchmesser des ersten und des zweiten Teilkörpers sein, so dass der In¬ nendurchmesser des Hohlkörpers 50 im Bereich des metallischen Rings/der dritten Elektrode 56 kleiner ist als an dem Bereich des ersten und zweiten Teilkörpers 54, 55.
Der in den Figuren 1 und 2 gezeigte gasgefüllte Überspannungsabieiter 1 arbeitet nach dem gasphysikalischen Prinzip der Bogenentladung . Elektrisch verhält sich der Überspannungsabieiter wie ein spannungsabhängiger Schalter. Sobald die zwischen der ersten und zweiten beziehungsweise dritten
Elektrode beziehungsweise die zwischen der zweiten und ersten beziehungsweise dritten Elektrode angelegte Spannung den Pe¬ gel einer Zünd- beziehungsweise Ansprechspannung überschrei¬ tet, bildet sich innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde in dem gasdichten Entladungsraum 53 des Abieiters ein Lichtbogen aus .
Durch die hohe Stromtragfähigkeit und die vom Strom nahezu unabhängige Brennspannung des Lichtbogens wird die zwischen der ersten und zweiten Elektrode anliegende Überspannung kurzgeschlossen. Bei abnehmender Überspannung verarmt der Strom im Lichtbogen, bis der zur Aufrechterhaltung der Bogenentladung erforderliche Pegel eines Minimalstroms des Abiei¬ ters unterschritten wird. Die Bogenentladung reißt ab und der Abieiter löscht nach Durchlaufen einer Glimmphase. Der Innenwiderstand des Abieiters nimmt seinen ursprünglichen Be¬ triebszustand mit mehreren 100 ΜΩ wieder an. Wenn zwischen den Elektroden des Überspannungsabieiters permanent ein hoher Spannungspegel oberhalb des Pegels der
Zündspannung anliegt, kann es vorkommen, dass der Überspannungsabieiter nach dem Zünden nicht wieder in den nicht- leitenden Zustand zurückversetzt wird. Durch den hohen Strompegel des Stroms, der zwischen der ersten und zweiten Elektrode 10, 20 oder im Falle des 3-Elektrodenableiters zwischen der ersten beziehungsweise zweiten Elektrode 10, 20 und der dritten Elektrode 30 des Ableiters fließt, kann an dem Ablei- ter eine übermäßige Erwärmung auftreten, durch die der Abieiter zerstört wird oder sogar ein Brand entstehen kann.
Um die übermäßige Erwärmung des Überspannungsabieiters zu verhindern, weist dieser einen mechanischen Kurzschlussmecha- nismus in Form eines Kurzschlussbügels 30 zum Kurzschließen der ersten und zweiten Elektrode 10, 20 und ein Halteelement 40 zum Halten des Kurzschlussbügels 30 auf. Bei der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Ausführungsform eines 3-Elektroden- ableiters ist der Kurzschlussbügel 30 zum Kurzschließen der ersten Elektrode 10, der zweiten Elektrode 20 und der dritten Elektrode 30 ausgebildet. Der Kurzschlussbügel 30 ist dazu derart geformt, dass er unter einer mechanischen Spannung stehend gegen das Halteelement 40 gedrückt wird, so lange die Temperatur des Ableiters unterhalb des Schwellwertes liegt. Das Halteelement 40 ist derart ausgestaltet, dass es bei ei¬ ner Temperatur unter dem Schwellwert der Temperatur den Kurzschlussbügel 30, der aufgrund der mechanischen Vorspannung gegen das Halteelement gedrückt wird, in einem Abstand zu der ersten und zweiten Elektrode 10, 20 hält.
Figur 3 zeigt den in Figur 1 dargestellten Überspannungsabieiter in einer Längsansicht nach dem Auslösen des Kurzschlussmechanismus. Figur 4 zeigt eine Queransicht des Über- spannungsableiters der Figur 3 nach dem Auslösen des Kurzschlussmechanismus. Das Halteelement 40 ist derart ausgebil¬ det, dass sich das Halteelement beim Überschreiten des
Schwellwertes der Temperatur gegenüber dem Kurzschlussbügel 30 derart verschiebt, dass der Kurzschlussbügel 30 frei gege¬ ben wird und aufgrund der mechanischen Spannung gegen die erste und zweite Elektrode gedrückt wird. Der Kurzschlussbü¬ gel bildet dann eine niederohmige Verbindung zwischen der ersten und zweiten Elektrode. Dadurch entsteht zwischen der ersten und zweiten Elektrode 10, 20 ein Kurzschluss.
Der Kurzschlussbügel 30 weist einen Überbrückungsbereich 31 zum elektrischen Überbrücken einer Strecke zwischen der ersten und zweiten Elektrode 10, 20 auf. Der Kurzschlussbügel 30 und das Halteelement 40 können derart ausgebildet sein, dass der Überbrückungsbereich 31 des Kurzschlussbügels unter einer mechanischen Spannung stehend von dem Halteelement 40 in dem Abstand zu der ersten und zweiten Elektrode 10, 20 gehalten wird, wenn die Temperatur des Abieiters unter dem Schwellwert der Temperatur liegt.
Der Überbrückungsbereich 31 des Kurzschlussbügels 30 kann ei¬ nen ersten Endteil 311 und einen zweiten Endteil 312 sowie einen zwischen dem ersten und zweiten Endteil 311, 312 ange- ordneten Mittelteil 313 aufweisen. Der erste und der zweite Endteil 311, 312 des Überbrückungsbereichs 31 des Kurz¬ schlussbügels sind von einer Ebene, in der der Mittelteil 313 des Überbrückungsbereichs 31 des Kurzschlussbügels angeordnet ist, weggebogen und in Richtung der ersten und zweiten Elekt- rode 10, 20 hingebogen. Der Überbrückungsbereich 31 enthält ein niederohmiges Material, so dass er die Strecke zwischen den Elektroden 10 und 20 kurzschließt. Gemäß einer möglichen Ausführungsform des Überspannungsablei- ters 1 kann das Halteelement 40 einen an dem Hohlkörper 50 anliegenden Bereich 41 aufweisen. Der Bereich 41 des Halteelements 40 kann beispielsweise an ungefähr einem Viertel des Umfangs des Hohlkörpers 50 anliegen. Des Weiteren kann das Halteelement 40 einen sich an den Bereich 41 anschließenden gebogenen Bereich 42, der von der Oberfläche des Hohlkörpers 50 weggebogen und zu dem Überbrückungsbereich 31 des Kurzschlussbügels 30 hingebogen ist, aufweisen. Das Halteele- ment 40 kann darüber hinaus einen sich an den gebogenen Bereich 42 anschließenden Auflagebereich 43 aufweisen, an dem der Überbrückungsbereich 31 des Kurzschlussbügels 30 auf dem Halteelement 40 aufliegt, wenn die Temperatur unter dem
Schwellwert liegt. Der Auflagebereich 43 kann gegenüber dem gebogenen Bereich 42 eine größere Fläche aufweisen. Der Auf- lagebereiche 42 kann bei einer anderen Ausführungsform des Überspannungsabieiters lediglich als eine Verlängerung des gebogenen Bereichs 42 ausgebildet sein. Das Halteelement 40 kann gemäß einer möglichen Ausführungs¬ form derart ausgebildet sein, dass sich der gebogenen Bereichs 42 und/oder zumindest der Auflagebereich 43 des Halteelements 40 bei dem Überschreiten des Schwellwertes der Temperatur gegenüber dem Überbrückungsbereich 31 des Kurz- schlussbügels 30 derart verbiegt, dass der Überbrückungsbe¬ reich 31 des Kurzschlussbügels 30 von dem Auflagebereich 43 des Halteelements 40 abrutscht und aufgrund seiner mechani¬ schen Vorspannung gegen die erste und zweite Elektrode 10, 20 gedrückt wird.
Das Halteelement 40 kann beispielsweise als ein Drahtbügel ausgebildet sein, auf dessen Auflagebereich 43 der Überbrückungsbereich 31 des Kurzschlussbügels bei deaktiviertem Kurzschlussmechanismus aufliegt, sodass der Überbrückungsbe- reich des Kurzschlussbügels zu der ersten und zweiten Elekt¬ rode 10, 20 beabstandet angeordnet ist. Das Halteelement 40 kann beispielsweise ein Material aus einem Thermo-Bimetall enthalten. Dadurch tritt beim Überschreiten des Schwellwertes der Temperatur die Verbiegung des Halteelements 40 auf, wodurch der Kurzschlussbügel freigegeben und der Überbrü- ckungsbereich 31 durch die mechanische Vorspannung des Kurzschlussbügels bedingt ohne Verzögerung gegen die Elektroden des Überspannungsabieiters schnappt.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform des Überspannungsablei- ters kann der Kurzschlussbügel 30 einen Haltebereich 32, an dem der Überbrückungsbereich 31 des Kurzschlussbügels ange- ordnet ist, aufweisen. Der Haltebereich 32 des Kurzschlussbü¬ gels kann einen Auflageabschnitt 323, der auf der Oberfläche des Hohlkörpers 50 aufliegt, aufweisen. Des Weiteren kann der Haltebereich 32 des Kurzschlussbügels einen Befestigungsab¬ schnitt 324, der an dem auf der Oberfläche des Hohlkörpers 50 anliegenden Bereich 41 des Halteelements 40 befestigt ist, aufweisen. An dem Befestigungsabschnitt 324 ist der Kurzschlussbügel 30 fest mit dem Halteelement 40 verbunden. Der Kurzschlussbügel kann beispielsweise an dem Befestigungsab¬ schnitt 324 an das Halteelement, insbesondere an den an dem Hohlkörper 50 anliegenden Bereich 41 des Halteelements 40, angeschweißt sein. Der Kurzschlussbügel kann an dem Befesti¬ gungsabschnitt 324 an dem Hohlkörper 50 anliegen.
Der Haltebereich 32 des Kurzschlussbügels kann des Weiteren einen Endabschnitt 325, an dem der Überbrückungsbereich 31 des Kurzschlussbügels angeordnet ist, aufweisen. Der Überbrü¬ ckungsbereich 31 des Kurzschlussbügels kann beispielsweise als ein Draht oder eine Platte ausgebildet sein, die sich an den Endabschnitt 325 des Haltebereichs 32 anschließt. Der Überbrückungsbereich 31 des Kurzschlussbügels kann beispiels¬ weise an den Endabschnitt 325 des Haltebereichs des Kurz¬ schlussbügels angelötet oder angeschweißt sein. Der Überbrü- ckungsbereich 31 des Kurzschlussbügels kann beispielsweise rechtwinkelig an dem Haltebereich 32 angeordnet sein.
Der Kurzschlussbügel 30 kann derart gebogen sein, dass ein Abschnitt zwischen dem Auflageabschnitt 323 und dem Befesti- gungsabschnitt 324 von dem Hohlkörper 50 weggebogen und zu diesem beabstandet ist, sodass dieser Bereich nicht an dem Hohlkörper anliegt. Des Weiteren kann der Kurzschlussbügel 30 derart gebogen sein, dass der Endabschnitt 325 sowie ein Ab¬ schnitt zwischen dem Endabschnitt 325 und dem Befestigungsab- schnitt 324 von dem Bereich 41 des Halteelements 40 beab¬ standet ist.
Der Kurzschlussbügel 30 ist zwischen dem Auflageabschnitt 323 und dem Endabschnitt 325 des Haltebereichs 32 derart gebogen, dass der Überbrückungsbereich 31 des Kurzschlussbügels unter mechanischer Spannung stehend gegen den Auflagebereich 43 des Halteelements 40 gedrückt wird, wenn die Temperatur unter dem Schwellwert liegt. Der Haltebereich 32 des Kurzschlussbügels kann als ein Draht ausgebildet sein, der wie in den Figuren 1 bis 4 gezeigt, um den Hohlkörper 50 gebogen ist. Der Haltebe¬ reich 32 kann beispielsweise c-förmig um den Hohlkörper gebogen sein. Der Haltebereich 32 des Kurzschlussbügels kann an dem Befestigungsabschnitt 324 an dem Hohlkörper 50 anliegen. Bei der Ausführungsform des Überspannungsabieiters als 3-
Elektrodenableiter liegt der Bereich 41 des Halteelements 40 auf dem metallischen Ring 56 des Hohlkörpers 50, der die dritte Elektrode des Abieiters bildet, an. Wie anhand der Fi- guren 2 und 4 gezeigt ist, liegt der Bereich 41 des Halteele¬ ments 40 an circa einem Viertel des Umfangs des metallischen Ringes 56 des Hohlkörpers 50 an. Das Halteelement 40 ist an dem Bereich 41 fest mit dem Hohlkörper 50, insbesondere dem metallischen Ring 56, verbunden. Der Bereich 41 des Halteelements 40 kann beispielsweise bei der Ausführungsform des 3- Elektrodenableiters an den metallischen Ring 56 angeschweißt sein . Der Haltebereich 32 des Kurzschlussbügels 30 ist bei der Aus¬ führungsform des Überspannungsabieiters als 3-Elektrodenab- leiter an dem Befestigungsabschnitt 324 mit dem an der drit¬ ten Elektrode 56 anliegenden Bereich 41 des Halteelements verbunden. Dadurch ist der Kurzschlussbügel elektrisch lei- tend mit der dritten Elektrode 56 verbunden. Beim Überschrei¬ ten des Schwellwertes der Temperatur verbiegt sich der gebo¬ gene Bereich 42 und/oder der Auflagebereich 43 des Haltelements 40 gegenüber dem Überbrückungsbereich 31 des Kurzschlussbügels 30 derart, dass der Überbrückungsbereich 31 des Kurzschlussbügels 30 von dem Auflagebereich 43 des Halteele¬ ments 40 abrutscht, sodass der Kurzschlussbügel freigegeben und gegen die erste Elektrode 10 und die zweite Elektrode 20 gedrückt wird. Somit sind die erste Elektrode 10, die zweite Elektrode 20 und die dritte Elektrode 30 über den Kurz- schlussbügel leitend miteinander verbunden.
Wie bereits erläutert, weist der metallische Ring 56 bei der Ausführungsform des Überspannungsabieiters als 3-Elektroden- ableiter einen größeren Außendurchmesser als der erste und zweite Teilkörper 54, 55 auf, wodurch der Rand 560 des metal¬ lischen Rings aus der Oberfläche des ersten und zweiten Teil¬ körpers 54, 55 hervorragt. Gemäß der in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform des 3-Elektrodenableiters weist der Haltebereich 32 des Kurzschlussbügels 30 einen ersten Steg 321 und einen zweiten Steg 322 auf, wobei der zweite Steg 322 zu dem ersten Steg 321 um eine Spaltbreite beabstandet ist. Der Kurzschlussbügel 30 ist insbesondere derart an dem Hohl- körper 50 des 3-Elektrodenableiters angeordnet, dass der me¬ tallische Ring 56 und das Halteelement 40 zwischen dem ersten und zweiten Steg 321, 322 des Haltebereichs 32 des Kurz¬ schlussbügels angeordnet sind. Der Überbrückungsbereich 31 des Kurzschlussbügels ist an den jeweiligen Endabschnitten 325 des ersten und zweiten Stegs 321, 322 angeordnet. Wie an¬ hand der Figuren 1 und 3 gezeigt ist, können der erste und zweite Steg 321, 322 durch einen schmalen Zwischensteg 326 hinter dem jeweiligen Auflageabschnitt 323 der beiden Stege miteinander verbunden sein.
Aufgrund der Fixierung des Kurzschlussbügels 30 im Bereich des Befestigungsabschnitts 324 an dem Halteelement 40 besteht der gesamte Kurzschlussmechanismus bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsabieiter nur aus einem einzigen Bauteil, das beim Zusammenbau des Überspannungsabieiters als Ganzes auf dem Hohlkörper und bei der Ausführungsform des 3-Elektroden- ableiters insbesondere auf dem metallischen Ring 56 des Hohl¬ körpers befestigt werden kann. Mit dem Kurzschlussmechanismus aus dem Kurzschlussbügel 30 und dem Halteelement 40 ist es möglich, das Überschreiten eines Schwellwertes einer Tempera¬ tur zu detektieren und den Kurzschluss zwischen der ersten und zweiten Elektrode zu aktivieren. Im Unterschied zu einer Ausführungsform eines Kurzschlussmechanismus, bei dem eine Lotpille einen Kurzschlussbügel von dem Kontakt mit den
Elektroden des Überspannungsabieiters abhält, solange die Temperatur unter dem Schwellwert liegt, erfolgt der Kurzschluss bei dem Kurzschlussmechanismus aus Kurzschlussbügel 30 und Halteelement 40 deutlich schneller, da das Weichlot einer Lotpille bei erhöhter Temperatur nur langsam schmilzt, während der Kurzschlussbügel 30 nach dem Verbiegen des Hal¬ teelements schlagartig freigegeben und auf die Elektroden des Überspannungsabieiters aufschlägt, wenn der Schwellwert der Temperatur des Abieiters überschritten wird. Aufgrund der schnellen Bewegung des Kurzschlussbügels wird das Auftreten eines Funkenüberschlags und somit eines Materialabbrands wäh¬ rend der Bewegung des Überbrückungsbereichs 31 des Kurz¬ schlussbügels gegen die Elektroden des Überspannungsabieiters verhindert.
Bezugs zeichenliste
1 Überspannungsabieiter
2, 3, 4 Leiterbahn
10, 20 Elektrode
30 Kurzschlussbügel
31 Überbrückungsbereich
32 Haltebereich
40 Halteelement
41 anliegender Bereich des Halteelements
42 gebogener Bereich des Halteelements
43 Auflagebereich des Halteelements
50 Hohlkörper
51, 52 Öffnung des Hohlkörpers
53 Hohlraum
54, 55 Teilkörper des Hohlkörpers
56 metallischer Ring
57, 58 weitere Öffnung der Teilkörper des Hohlkörpers

Claims

Patentansprüche
1. Überspannungsabieiter mit Schutz vor Erwärmung, umfassend:
- eine erste Elektrode (10) zum Anlegen eines ersten Span- nungspotenzials an den Überspannungsabieiter,
- eine zweite Elektrode (20) zum Anlegen eines zweiten Span¬ nungspotenzials an den Überspannungsabieiter,
- einen Kurzschlussbügel (30) zum Kurzschließen der ersten und zweiten Elektrode (10, 20),
- ein Halteelement (40) zum Halten des Kurzschlussbügels (30) ,
- wobei das Halteelement (40) derart ausgebildet ist, dass es bei einer Temperatur unter einem Schwellwert den Kurzschlussbügel (30) in einem Abstand zu der ersten und zweiten Elekt- rode (10, 20) hält und sich beim Überschreiten des Schwell¬ wertes der Temperatur gegenüber dem Kurzschlussbügel (30) derart verschiebt, dass der Kurzschlussbügel (30) gegen die erste und zweite Elektrode (10, 20) gedrückt wird, wodurch zwischen der ersten und zweiten Elektrode (10, 20) ein Kurz- schluss entsteht.
2. Überspannungsabieiter nach Anspruch 1,
wobei der Kurzschlussbügel (30) und das Halteelement (40) an mindestens einem Abschnitt des Kurzschlussbügels und des Hal- teelements fest miteinander verbunden sind.
3. Überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, umfassend :
- einen Hohlkörper (50) mit einem Hohlraum (53) zwischen ei- ner ersten und einer zweiten Öffnung (51, 52) des Hohlkörpers
(50) ,
- wobei die erste Öffnung (51) von der ersten Elektrode (10) und die zweite Öffnung (52) von der zweiten Elektrode (20) derart abgedeckt sind, dass der Hohlraum (53) hermetisch dicht abgeschlossen ist.
4. Überspannungsabieiter nach Anspruch 3,
wobei das Halteelement (40) an dem Hohlkörper (50) befestigt ist .
5. Überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Halteelement (40) ein Material aus einem Thermo- Bimetall enthält.
6. Überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
- wobei der Kurzschlussbügel (30) einen Überbrückungsbereich (31) zum elektrischen Überbrücken einer Strecke zwischen der ersten und zweiten Elektrode (10, 20) aufweist,
- wobei der Kurzschlussbügel (30) derart ausgebildet ist, dass der Überbrückungsbereich (31) unter einer mechanischen Spannung stehend von dem Halteelement (40) in dem Abstand zu der ersten und zweiten Elektrode (10, 20) gehalten ist, wenn die Temperatur unter dem Schwellwert liegt.
7. Überspannungsabieiter nach Anspruch 6,
- wobei der Überbrückungsbereich (31) einen ersten und zweiten Endteil (311, 312) und einen zwischen dem ersten und zweiten Endteil angeordneten Mittelteil (313) aufweist,
- wobei der erste und der zweite Endteil (311, 312) des Über- brückungsbereichs (31) von einer Ebene, in der der Mittelteil
(313) des Überbrückungsbereichs (31) angeordnet ist, weg ge¬ bogen und in Richtung der ersten und zweiten Elektrode (10, 20) hin gebogen sind.
8. Überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, - wobei das Halteelement (40) einen an dem Hohlkörper (50) anliegenden Bereich (41) aufweist,
- wobei das Halteelement (40) einen sich an den anliegenden Bereich (41) anschließenden gebogenen Bereich (42), der von der Oberfläche des Hohlkörpers (50) weg gebogen und zu dem
Überbrückungbereich (31) des Kurzschlussbügels (30) hin gebo¬ gen ist, aufweist,
- wobei das Halteelement (40) einen sich an den gebogenen Be¬ reich (42) anschließenden Auflagebereich (43), an dem der Überbrückungsbereich (31) des Kurzschlussbügels (30) auf dem Halteelement (40) aufliegt, wenn die Temperatur unter dem Schwellwert liegt, aufweist.
9. Überspannungsabieiter nach Anspruch 8,
wobei das Halteelement (40) derart ausgebildet ist, dass sich mindestens einer des gebogenen Bereichs (42) und/oder des Auflagebereichs (43) des Halteelements (40) bei dem Über¬ schreiten des Schwellwertes der Temperatur gegenüber dem Überbrückungsbereich (31) des Kurzschlussbügels (30) derart verbiegt, dass der Überbrückungsbereich (31) des Kurzschluss¬ bügels (30) von dem Auflagebereich (43) des Haltelements (40) abrutscht und gegen die erste und zweite Elektrode (10, 20) gedrückt wird, wodurch zwischen der ersten und zweiten Elektrode der Kurzschluss entsteht.
10. Überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 8 oder 9,
- wobei der Kurzschlussbügel (30) einen Haltebereich (32), an dem der Überbrückungsbereich (31) des Kurzschlussbügels ge¬ halten ist, aufweist,
- wobei der Haltebereich (32) des Kurzschlussbügels einen
Auflageabschnitt (323) , der auf der Oberfläche des Hohlkör¬ pers aufliegt, einen Befestigungsabschnitt (324), der an dem auf der Oberfläche des Hohlkörpers (50) anliegenden Bereich (41) des Halteelements (40) befestigt ist, und einen Endab¬ schnitt (325), an dem der Überbrückungsbereich (31) des Kurzschlussbügels angeordnet ist, aufweist,
- wobei der Kurzschlussbügel (30) zwischen dem Auflageab- schnitt (323) und dem Endabschnitt (325) des Haltebereichs
(32) derart gebogen ist, dass der Überbrückungsbereich (31) des Kurzschlussbügels unter mechanischer Spannung gegen den Auflagebereich (43) des Halteelements (40) gedrückt wird, wenn die Temperatur unter dem Schwellwert liegt.
11. Überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Hohlkörper (50) einen ersten und zweiten Teilkörper (54, 55) aus einem keramischen Material und einen metalli¬ schen Ring (56) aufweist,
- wobei der erste Teilkörper (54) die erste Öffnung (51) des Hohlkörpers (50) und eine weitere Öffnung (57) aufweist,
- wobei der zweite Teilkörper (55) die zweite Öffnung (52) des Hohlkörpers und eine weitere Öffnung (58) aufweist,
- wobei der metallische Ring (56) zwischen der weiteren Öff- nung (57) des ersten Teilkörpers (54) und der weiteren Öffnung (58) des zweiten Teilkörpers (55) angeordnet ist,
- wobei der an dem Hohlkörper (50) anliegende Bereich (41) des Halteelements an dem metallischen Ring (56) des Hohlkörpers anliegt.
12. Überspannungsabieiter nach Anspruch 11,
wobei das Haltelement (40) fest mit dem metallischen Ring (56) des Hohlkörpers (50) verbunden ist.
13. Überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 11 oder 12,
wobei der metallische Ring (56) einen größeren Außendurchmes¬ ser als der erste und zweite Teilkörper (54, 55) aufweist, wodurch ein Rand (560) des metallischen Rings (56) aus der Oberfläche des ersten und zweiten Teilkörpers (54, 55) her¬ vorragt .
14. Überspannungsabieiter nach Anspruch 13,
- wobei der Haltebereich (32) des Kurzschlussbügels einen ersten Steg (321) und einen zweiten zu dem ersten Steg um eine Spaltbreite beabstandeten Steg (322) aufweist,
- wobei der Kurzschlussbügel (30) derart an dem Hohlkörper (50) angeordnet ist, dass der metallische Ring (56) des Hohl¬ körpers und das Haltelement (40) zwischen dem ersten und zweiten Steg (321, 322) des Haltebereichs (32) des Halteele¬ ments (30) angeordnet sind.
15. Überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
- wobei der metallische Ring (56) als eine dritte Elektrode des Überspannungsabieiters ausgebildet ist,
- wobei der Überspannungsabieiter als ein 3-Elektroden- ableiter ausgebildet ist.
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