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Die Erfindung betrifft eine Funkenstrecke für Überspannungsableiter mit einer ersten Elektrode und einer davon beabstandeten zweiten Elektrode, die eine Funkenstrecke als Isolationsstrecke bilden, sowie einem ringförmigen Isolator-Element, welches zwischen den scheibenförmigen Elektroden positioniert ist, wobei das Isolator-Element aus einer oder mehreren ringförmigen Einheiten besteht und eine Gesamtdicke von „X” aufweist.
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Es wird durch die entsprechende Funkenstrecke, die mit dem weiteren elektrischen Element kombiniert ist, eine Isolierung gegen Nennspannung erreicht, so dass es nicht zu einem ungewollten Stromfluss über die Überspannungsschutzeinrichtung kommen kann.
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Im Stand der Technik ist es beispielsweise bekannt, dass die Elektroden einer Funkenstrecke aus Graphitscheiben bestehen, wobei ringförmige Isolator-Elemente in Form von dünnen Kunststoffringen zwischen den Elektroden der Funkenstrecke angeordnet sind. Eine solche Anordnung hat sich an sich im Stand der Technik bewährt. Es tritt jedoch das Problem auf, dass beispielsweise bei der Montage durch Reibung beim Zusammenbau der Elemente, bei der Handhabung oder insbesondere auch bei einem Überspannungsereignis sich Staub in der zwischen den Elektroden und den ringförmigen Isolator-Element gebildeten Kammer bildet und absetzt. Solche Stäube, die aus dem Material der Elektroden bestehen, sind zunächst unschädlich. Sofern aber eine solche Funkenstrecke im Falle eines Überspannungsereignisses beaufschlagt wird, so wird der sich in dieser Kammer absetzende Staub nach radial außen gedrängt zu der Mantelfläche des ringförmigen Isolator-Elementes. Hierdurch kann die gewünschte Isolierwirkung herabgesetzt werden, weil die Kriechstrecke zwischen den beiden Elektroden durch den sich randseitig des Isolator-Elementes absetzenden Staub verringert wird und somit keine ausreichende Isolierung gegen Nennspannung erreicht wird.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Funkenstrecke zu schaffen, die in einfacher Weise ausreichend gegen Nennspannung isoliert bleibt, auch wenn sich in dem Hohlraum zwischen den Elektroden, der von dem ringförmigen Isolator-Element umgeben ist, Materialschichten der Elektroden absetzen.
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Prinzipiell wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Isolator-Element bei gleicher Dicke „X” eine verlängerte Kriechstrecke bildet oder aufweist.
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Sofern eine verlängerte Kriechstrecke ausgebildet werden sollte, so wäre es eine Möglichkeit, anstelle eines Isolator-Elementes der gleichen Dicke „X” ein Isolator-Element mit beispielsweise doppelter Dicke einzusetzen. Dies hätte aber nicht nur die gewünschte Isolierung zur Folge, sondern der nachteilige Effekt hierbei wäre, dass durch die größere Dicke des Isolator-Elementes eine höhere Ansprechspannung folgte, was unerwünscht ist, da eine niedrige Ansprechspannung solcher Funkenstrecken für die Zwecke von Überspannungsschutzeinrichtungen erwünscht ist.
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Die Erfindung geht daher einen anderen Weg, indem Sie vorschlägt, dass das Isolator-Element zwar gleiche Dicke „X” aufweisen soll, so dass eine gleiche Ansprechspannung wie bei bisheriger Ausgestaltung sichergestellt ist, wobei aber das Isolator-Element eine verlängerte Kriechstrecke bilden oder aufweisen soll.
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Durch diese verlängerte Kriechstrecke wird erreicht, dass auch dann, wenn sich Stäube aus Elektrodenmaterial in der von dem Isolator-Element umschlossenen Kammer absetzen und am Innenmantel des Isolator-Elementes aufbauen, dennoch eine ausreichende Isolierung gegen Nennspannung erreicht wird, weil die Kriechstrecke verlängert ist.
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Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Innenmantelfläche, die die Kriechstrecke darstellt, bei gleicher Dicke „X” des Isolator-Elementes die verlängerte Kriechstrecke bildet.
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Gemäß dieser Ausgestaltung wird die Innenmantelfläche des Isolator-Elementes so gestaltet, dass die Kriechstrecke trotz gleicher Dicke „X” des Isolator-Elementes gegenüber der im Stand der Technik bekannten Lösung verlängert ist.
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Eine bevorzugte Weiterbildung hierzu wird darin gesehen, dass die Innenmantelfläche gestuft ausgebildet ist, so dass sie mindestens zwei Ringflächen bildet, die unterschiedlichen Innendurchmesser aufweisen.
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Dadurch, dass die Innenmantelfläche gestuft ausgebildet ist und somit zwei Ringflächen mit unterschiedlichen Innendurchmessern gebildet sind, wird die verlängerte Kriechstrecke durch die Innenmantelflächen der Ringflächen und den Stufenflächenübergang zwischen den Ringflächen erreicht.
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Eine bevorzugte Weiterbildung, die praktisch sehr einfach zu realisieren ist, wird darin gesehen, dass die mindestens zwei Ringflächen durch mindestens zwei ringförmige Scheiben mit unterschiedlichem Innendurchmesser gebildet sind, die aufeinanderliegen.
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Gemäß dieser Ausgestaltung werden zwei ringförmige Scheiben mit unterschiedlichem Innendurchmesser aufeinandergelegt, so dass hierdurch sie mindestens zwei Ringflächen mit unterschiedlichem Innendurchmesser und die Stufenfläche erzeugt wird, wodurch eine verlängerte Kriechstrecke zur Verfügung gestellt ist.
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In an sich bekannter Weise ist zudem vorgesehen, dass das Isolator-Element aus einer oder mehreren ringförmigen Scheiben aus PTFE besteht.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Gesamtdicke des Isolator-Elementes 0,3 mm beträgt.
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Ebenfalls in an sich bekannter Weise ist vorgesehen, dass die Elektroden durch Graphitscheiben gebildet sind.
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Auch ist an sich bekannter Weise vorgesehen, dass die Elektroden kreisscheibenförmig ausgebildet sind.
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Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Elektroden eine Dicke von 1,3 mm bis 2 mm aufweisen.
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Eine bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, dass zu mindestens einer Funkenstrecke ein elektrisch wirksames Überspannungsschutzelement in Reihe geschaltet ist, das sehr niederohmig ist und im Falle eines Überspannungsereignisses eine hohe Gegenspannung und/oder Dämpfung zum und/oder für den Stromfluss aufbaut.
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Ein schematisches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.
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Die einzige Zeichnungsfigur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Funkenstrecke im Querschnitt gesehen.
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In der Zeichnung ist eine Funkenstrecke 1 für Überspannungsableiter gezeigt. Sie weist eine erste Elektrode 2 und eine davon beabstandete zweite Elektrode 3 auf. Diese bilden gemeinsam eine Funkenstrecke als Isolationsstrecke. Zwischen diesen beiden Elektroden 2, 3 ist ein ringförmiges Isolator-Element 4 positioniert. Das Isolator-Element ist im Ausführungsbeispiel aus mehreren ringförmigen Einheiten 5, 6 gebildet. Diese Einheit weist eine Gesamtdicke von X auf. Durch die Elektroden 2, 3 und das Isolator-Element 4 ist ein Ringraum 5 umschlossen. Beim Zusammenbau oder bei der Handhabung oder auch bei einem Überspannungsereignis kann Staub von den Elektroden 2, 3 abgetragen werden und in diesem Innenraum 5 gelangen. Insbesondere beim Auftreten eines Überspannungsereignisses wird solcher Materialstaub in dem Raum 5 nach radial außen gedrängt zu den Innenmantelflächen des Isolator-Elementes 4 und sich dort absetzen. Hierdurch würde bei dem herkömmlichen Aufbau solcher Funkenstrecken die Kriechstrecke zwischen den Elektroden 2, 3 entlang der Innenmantelfläche des Isolator-Elementes verringert, so dass die Nennspannungsfestigkeit nicht mehr gewährleistet wäre.
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Um diesem entgegenzuarbeiten, sieht die Erfindung vor, dass das Isolator-Element 4 bei gleicher Dicke „X” eine verlängerte Kriechstrecke bildet oder aufweist. Diese verlängerte Kriechstrecke ist in der Zeichnung links durch eine dicke Linienführung gekennzeichnet, die also die verlängerte Kriechstrecke 7 zeigt.
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Insbesondere bildet also hierbei die Innenmantelfläche des Isolator-Elementes 4, welche die Kriechstrecke darstellt, bei gleicher Dicke „X” des Isolator-Elementes 4 die verlängerte Kriechstrecke 7. Insbesondere ist diese Innenmantelfläche gestuft ausgebildet, so dass sie mindestens zwei Ringflächen mit unterschiedlichen Innendurchmessern aufweist, sowie eine Stufenfläche. Insbesondere diese Stufenfläche bildet die verlängerte Kriechstrecke.
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Im Ausführungsbeispiel sind die beiden Ringflächen durch zwei ringförmige Scheiben 5, 6 mit unterschiedlichem Innendurchmesser gebildet, die aufeinanderliegen. Das Isolator-Element besteht insbesondere aus ringförmigen Scheiben aus PTFE, wobei die Gesamtdicke des Isolator-Elementes vorzugsweise etwa 0,3 mm beträgt. Die Elektroden 2, 3 sind vorzugsweise durch Graphitscheiben gebildet, wobei die Elektroden 2, 3 als Kreisscheiben ausgebildet sind und eine Dicke von etwa 1,3 mm bis 2 mm aufweisen.
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Im Stand der Technik sind also solche Isolatoren-Elemente 4 in Form einer einzigen Scheibe mit über die Höhe gleichen Innendurchmesser bekannt. Ein solcher Ring hat üblicherweise eine Dicke von 0,3 mm, so dass die Ansprechspannung der damit ausgerüsteten Überspannungseinrichtung bei ca. 1,5 KV liegt. Sofern die gleiche Ansprechspannung realisiert werden soll, aber die ausreichende Isolationsfähigkeit gegen Nennspannung gewährleistet werden soll, geht die Erfindung dazu über, anstelle der einen Scheibe mit gleichbleibendem Innenmanteldurchmesser zwei PTFE-Scheiben 5, 6 entweder gleicher Höhe von jeweils 0,15 mm oder auch unterschiedlicher Höhe beispielsweise 0,2 mm und 0,1 mm einzusetzen. Durch diese Scheiben 5, 6 mit unterschiedlichem Innendurchmesser wird eine entsprechend verlängerte Kriechstrecke 7 erzeugt, insbesondere durch die Stufenfläche zwischen den Scheiben. Damit wird bei gleicher Ansprechspannung der Funkenstrecke auch bei Anhäufung von Graphitstaub oder dergleichen in dem Hohlraum 5 eine ausreichende Isolierung gegen Nennspannung erreicht.
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Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.
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Alle in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008038486 A1 [0002]
- DE 102010021155 A1 [0002]
- DE 102010016985 A1 [0002]
- EP 2287984 B1 [0002]