DE2032899C2 - Schutzfunkenstrecke - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung beulfft eine Schutzfunkenstrecke gemäß dem Oberbegriff des Anbruchs 1.

Eine solche Schutzfunkenstrecke ist aus der US-PS 34 734 bekannt. Dort besteht die elektrisch leitenden Schicht aus Metall. Untersuchungen haben gezeigt, daß eine Schutzfunkenstrecke mit einer derartigen leitenden Schicht aus Metall erst bei relativ hohen Spannungen anspricht und daß die Zeit bis zur Zündung der Funkenstrecke relativ lang Ist.

Aus der DE-AS 10 70 733 Ist eine Schutzfunkenstrecke der In Rede stehenden Art mit einer elektrisch leitenden Schicht aus einer mechanischen Mischung von zumindest zwei Komponenten bekannt, bei der die leitenden Eigenschaften durch leitende Metallpartikel In einen Isolator realisiert sind. Auch dabei sind die vorgenannten Nachteile einer Schutzfunkenstrecke nach der US-PS 34 734 noch vorhanden, wobei noch hinzukommt, daß eine solche elektrisch leitenden Schicht eine besonders geringe Lebensdauer besitzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bei verhältnismäßig niedrigen Überspannungen ansprechende Schutzfunkenstrecke anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch das Im Anspruch I gekennzeichnete Merkmal gelöst.

Es hat sich gezeigt, daß eine Graphitlinie eine günstige Konzentration des elektrischen Feldes zur Folge hat, die eine rasche Ionisierung Im Bereich des Funkenstreckenspaltes fördert. Eine solche Ionisierung mindert die Spannung, bei der die Schutzfunkenstrecke anspricht. Darüber hinaus ist auch die Ansprechzelt klein und bleibt während der gesamten Lebensdauer konstant.

Weiterhin Ist eine Graphltlinle In sehr einfacher Welse ohne großen Aufwand, beispielsweise durch Auftragen mit einem Schreibstift auf den Isolierkörper aufzubrln-Elne vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung Ist Im Unteranspruch gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfflhrungsformen erläutert. Es zeigt

Fig, I einen Längsschnitt durch eine Schutzfunkenstrecke gemäß der Erfindung;

Flg.2 eine Endansicht der Schutzfunkenstrecke gemäß Flg. 1;

FI g. 3 einen Längsschnitt durch eine gegenüber H g. 1 abgeänderte Ausfuhrungsform;

FIg.4 einen Längsschnitt durch eine Doppelanordnung einer Schutzfunkenstrecke entsprechend Fig. 1;

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 1, wcbei eine langgestreckte Graphitlfnle dargestellt Ist;

F i g. 6 einen tellweisen Längsschnitt durch die Schutzfunkenstrecke entsprechend Fig. 1, wobei dei zugeordneten elektrischen Feldlinien dargestellt sind;

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie 7-7 der Fig. I, wobei außerdem die Ausbildung elektrischer Feldlinien dargestellt ist;

Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung; und

Fig.9 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß den Fig. I und 2 weist eine Schutzfunkenstrecke entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Isolierendes Abstandsglied auf, das In Form eines zylindrischen Isolierstoffkörpers 10 mit einem Durchmesser und einer Länge von jeweils 8 mm ausgebildet ist. Der Isolierstoffkörper 10 besteht vorzugsweise aus Aluminiumoxid. Beim Zusammenbau werden die Enden des Isollerstoffkörpers 10 wie bei 12 und 14 angedeutet metallisiert und es werden Hartlötscheiben 16 und 18, weiche aus Kupfer oder einer Legierung aus Kupfer und Silber bestehen können, an den metallisierten Enden angeordnet. Dann werden dünnwandige Elektroden 20 und 22, die vorzugsweise aus einer Nickel-Eisen-Kobaltleglerung hergestellt sind und einen Ausdehnungskoeffizienten vergleichbar mit dem von Tonerde aufweisen, von<.e!den Seiten her In den Isolierstoffkörper eingesetzt, um eine Kammer 25 zu bilden. Die so gebildete Kammer wird später mit einer Gasatmosphäre versehen, wobei das Gas entsprechend den gewünschten Betriebseigenschaften ausgewählt 1st. Beispielsweise kann das Gas einen Druck aufweisen, der geringer als der Atmosphärendruck ist.

Die Elektroden sind mit einem ersten und einem zweiten Elektrodenendtell 26 und 28 versehen, die einander gegenüberliegend angeordnet sind und einen Funkenstreckenspalt 30 zwischen sich begrenzen, an dem die Lichtbogenentladung stattfindet. Die Elektrodenendwände sind an Ihren am Funkstreckenspalt angrenzenden Teilen leicht becherförmig oder konkav ausgebildet, wodurch sich eine erhöhte Festigkell dieser Endteile ergibt.

Die Elektroden 20 und 22 sind Im Bereich Ihrer Endtelle 26 und 28 zylindrisch ausgebildet und weisen an dieser Stelle einen Abstand zum Isolierstoffkörper 10 auf. In Richtung auf die Enden des Isolierstoffkörpers 10 sind *° die Elektroden 20 und 22 jedoch nach auswärts und nach hinten erweitert und mit radialen Flanschen 24 an Ihren äußeren Enden versehen, um einen Kontakt mit den Lötscheiben 16 und 18 herzustellen. Um die Elektroden 20 und 22 Innerhalb des Isollersloffkörpers 10 festzulegen, wird die gesamte Anordnung dieser Teile zusammen mit den zwischengelegten Lötscheiben 16 und 18 verlötet.

Die Schutzfunkensirecke Ist weiterhin mit Graphltllnlen 32, 34 versehen, die mit Innigem Kontakt zum

isoliersiot'fkörper 10 auf diesem angtbracht sind, und In elektrischer Verbindung mlv den Elektroden 20 und 22 stehen, Auf diese Welse stellt die Graphltlinle 32 einen elektrischen Kontakt mit der Lötscheibe 16 und die Graphitlinie 34 einen elektrischen Kontakt mit der Lötscheibe 18 her. Die Graphitlinien sind sehr schmal Im Vergleich zum Durchmesser der E|ektrodenendte||e 26 und 28 ausgebildet und erstrecken sich von einer Elektrode in Richtung auf die andere und enden kurz vor der anderen Elektrode mit einem Abstand, der größer Ist als die Breite des Funkenstreckenspaltes 30. Es ist nämlich nicht beabsichtigt, daß ein Funkenüberschlag, be..,-eisweise zwischen der Graphitlinie 32 und dem Elektrodenendteil 28 stattrindet.

Während zwei leitende Schichten erwünscht sind-, die sich von jeder Elektrode aus erstrecken, um symmetrische Betriebsbedingungen für die Schutzfunkenstrecke zu bilden, kann auch nur eine Graphitlinie vorgesehen sein, wenn dies erwünscht sein sollte. Es können auch mehr als zwei Graphitlinien zur Anwendung kommen, die in geeigneter Weise zueinander mit Abstand angeordnet sind, jedoch fahrt dies zu einem nur geringen zusätzlichen Vorteil.

Fi g. 5 zeigt die innere Räche des Isolierstoffkörpers 10 mit der Graphitlinie 34, die dort aufgebracht ist. Es ist ersichtlich, daß die Graphitlinie 34 im wesentlichen linienförmig ausgebildet Ist und sich in Längsrichtung der Vorrichtung erstreckt. Diese Ausgestaltung Ist am einfachsten, jedoch muß die leitende Graphitlinie nicht gerade sein. Beispielsweise kann es erwünscht sein, die Graphitlinie schraubenförmig Im Innern des Isolierstoffkörpers 10 anzuordnen. Das Graphit kann in einem geeigneten flüssigen Träger auf den Isolierstoffkörper aufgetragen werden, um die Graphitlinie 34 zu bilden. Bei der Schutzfunkenstrecke gemäß Flg. I hat sich eine Linie mit einer Breite von 0,35 bis 0,7 mm als ausreichend erwiesen. In allen Fällen muß eine solche Schicht besonders gut haftend auf dem feuerfesten Material aufgebracht werden.

Die Fig. 6 und 7 zeigen Teilschnitte der Schutzfunkenstrecke, in denen die elekrischen Feldlinien in der Nachbarschaft des Spaltes dargestellt sind. Diese Schnitte liegen in Ebenen, die um 90° gegeneinander versetzt sind. Die elektrischen Feldlinien erstrecken sich von den Enden der Graphitlinien 32 und 34 gegen die gegenüberliegende Elektrode wie dies bei 36 und 37 In den Fl g. 6 und 7 angedeutet ist.

Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung, in welcher ähnliche Teile mit BezugszvMchen mit einem Strich versehen sind. Die Konstruktion ist die gleiche mit Ausnahme der Graphitlinie 38, das sich in Längsrichtung der Schutzfunkenstrecke entlang der inneren Wand des Isolierstoffkörpers 10' erstreckt. In diesem Fall Ist die mit dem Isolierstoffkörper 10' verbundene Graphitlinle 38 mit keinem dieser Teile verbunden. Die Graphitlinle 38 Ist ebenfalls schmal Im Vergleich zum Durchmesser der Elektrodenteile 26' und 28', beispielsweise derjenige Teil der Graphitlinle 38, der In der Nähe der Funkenstreckenspalte 30' Hegt. Die Abstände zwischen der Graphitlinle 38 und den Elektroden 20' und 22' sollte größer als die Breite des Funkenstreckenspaltes 30' sein, um so eine Funkenstrecke zu vermelden, die die Linie 38 einschließt.

In Flg. 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die ein Paar In Reihe angeordneter Schutzfunkenstretken umfaßt, von denen jede den grundsätzlichen Aufbau wie die Schutzfunkenstrecke gemäß Fig. 1 aufweist. Die erste Schutzfunkenstre.cke der FIg,4 besitzt Elektroden 40 und 42, die durch einen Isollerstoffkörper 44 voneinander getrennt sind. In Längsrichtung mit der ersten Scrtutzfunkermrecke verbunden Ist eine zweite Schutzfunkenstrecke, die Elektroden 46 und 48 aufweist, welche durch einen Isollerstoffkörper 50 voneinander getrennt sind. Die Elektroden 42 und 46 sind an Ihren mit Flanschen versehenen Enden durch eine Lötscheibe 52 miteinander verbunden. Die Endwände der Elektroden 42 und 46 in der Nähe der

ίο Funkenstreckenspalte 54 und 56 sind mit Öffnungen versehen, wodurch der Funkenüberschlag an einem Spalt den anderen Spalt anstrahlt und die Ionisierung und den gleichzeitigen Funkenüberschiag beim zweiten Spalt anregt. Eine Kammer 58 ist innerhalb der miteinander verbundenen Elektroden 42 und 46 gebildet, um das Auslöschen des Funkenüberschlags zu unterstützen, wenn die Überspannungsbedingung nicht mehr vorhanden ist.
Bei der Schutzfunkenstrecke gemäß Fig. 4 erstrecken sich erste und zweite Graphitlinien 60 und 62, ausgehend von den Elektroden 40 und 48 in R' fitung auf die Funkenstreckenspaite 54 und 56. Die Anwendung einer einzelnen Graphitlinie an jedem Ende der Schutzfonkenstrecke hat sich als befriedigend erwiesen, um symmetri-

>; sehe Betriebsbedingungen zu erhalten, wenn diese zwischen zwei Leitungen oder zwischen eine Leitung und Erde geschaltet ist. Wenn jedoch eine Schutzfunkenstrecke mit Mittelelektroden verwendet werden soll; die an einen dritten Leiter (üblicherweise Ist dies Erde) ange-

jn schlossen sind, sollten Graphitlinien von den Elektroden 42 und 46 ausgehend angeordnet werden, um die Schutzfunkenstrecke elektrisch symmetrisch zu machen. Die Konstruktion ist im übrigen die gleiche wie In Fl g.'l
Eine andere Ausführungsform der Erfindung Ist in

α Fig. 8 dargestellt wobei diese Schutzfunkenstrecke größer und schwerer Ist. EiPß erste Elektrode 64 ist als eine mit Gewinde versehene Stange 66 ausgebildet und mit einem Elektrodenteil 68 versehen. Der Elektrodenteil 68 1st mit einer Endplatte 70 verbunden, d;e ml' einem axialen Flansch 72 zur Aufnahme eines Endes eines Isolierstoffkörpers 74 versehen Ist. Das keramische Abstandsrohr Ist gegenüber dem Flansch 72 mittels eine Metallbalges 76 abgedichtet, der an einen metallisierten Teil des Abstandsrohres angelötet ist.

Eine zweite Elektrode In Form einer leitenden Gewindestange 80 1st mit einem Elektrodenendtell 82 versehen, der mit Abstand zu dem anderen Elektrodenendtell 68 angeordnet ist, um zwischen diesen beiden Endteilen einen Funkenstreckenspalt 84 zu bilden. Die Gewinde-

■wi stange 80 Ist In einer Nabe 86 aufgenommen, die mit einer Kappe 88 verbunden Ist, welche ebenfalls einen Metallbalg bildet. Die Kappe 88 Ist In geeigneter Welse mit dem Isollerstoffkörper 74 verlötet, wobei dieses an der Verbindungsstelle metallisiert 1st. Eine Mutter 90 ist

<> auf die Gewindestange 66 aufgeschraubt und sichert die Endplatte 70 auf eisern leitenden Träger 92. Der leitende Träger 92 bildet einen Anschluß dei Schutzfunkenstrecke. Auf der Gewindestange 80 aufgeschraubte Muttern 94 sichern rile Stange 80 an einem leitenden Trag«

»n 96, der den anderen Anschluß der Schutzfunkenstrecke bildet.

Graphltlinlen 98 und 100 sind auf der Innenseite des Isollerstoffkörpes 74 vorgesehen, und stehen mit dem Balg 76 bzw. der Endkappe 88 In Verbindung. Diese

<>'■ Graphltl'nlen sind In der gleichen Welse ausgebildet wie dies In Verbindung mit den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben wurde und erstrecken sich Im Innern des Isollerstoffkörpers bis zu Stellen, In der Nähe

und an gegenüberliegenden Selten des Funkenstreckenspaltes M, um ein konzentriertes elektrische Feld zu bilden. Die Oraphltllnlen sind wieder schmal Im Verhältnis zu dem Durchmesser der Elektrodenendtelle.Beispielsweise besitzen die Oraphltllnlen eine Breite von 1,6 mm wahrend das Endteil 68 einen Durchmesser d von ungefähr 1 cm In einer entsprechend der Abbildung konstruierten Schutzfunkenstrecke aufweist.

In Flg. 9 Ist eine Schutzfunkenstrecke dargestellt, bei der ein Isolierstoffkörper 102 Im Innern des Leiters einer Elektrode angeordnet Ist. Der Isollerstoffkörper 102 Ist mittels eine Metallbalgs 104 mit einem zylindrischen Metallgehäuse 107 verbunden, das koaxial um den Isollerstoffkörper 102 angeordnet Ist. Der Isollerstoffkörper 102 trägt Im Innern eine Gewindestange 106. die sich in Längsrichtung durch Ihn hindurch erstreckt und einen Leiter für eine Elektrode bildet, die ein Endteil 108 aufweist, das auf die Stange 106 am Ende des Isolierstoffkörpers 102 aufgeschraubt Ist. Das Gehäuse 107 Ist an den am Balg 104 gegenüberliegenden Ende mit Innengewinde versehen und nimmt einen Metallzapfen 110 auf. eier einen Leiter für eine Elektrode bildet und auch ein Elektrodenendtell 112 aufweist, das gegenüber dem Elektrodenteil 108 angeordnet Ist. um einen Funkenstreckenspalt 114 zwischen diesen Teilen zu bilden. Der Zapfen 110 Ist mittels einer Schraube 116 an einem leitenden Träger 115 befestigt, wobei die Schraube In ein Gewindeloch des Zapfens 110 eingeschraubt und mittels einer Mutter 118 auf der gegenüberliegenden Seite des leitenden Trägers 115 angezogen Ist.

Die Gewindestange 106 greift In eine Mutter 120 ein, die gegen eine mit axialem Flansch versehene Scheibe 122 gedrückt Ist, mit dem die Scheibe durch eine Öffnung In einer Kappe 124 hindurchgreift, welche mit dem s Isollerstoffkörper 102 verbunden Ist. Eine Mutter 126 Ist ebenfalls auf die Gewindestange 106 aufgeschraubt und gegen die Haltemutter 120 geschraubt. Weiterhin Ist eine Mutter 128 auf der Gewindestange 106 aufgenommen, die die Gewindestange an den leitenden Träger 130 festlegt. Die leitenden Träger bilden die Endanschlüsse der Schutzfunkenstrecke.

Der Teil des Isolierstoffkörpers 102 innerhalb der Umhüllung 132, die Jurch das Gehäuse 107 und den Zapfen 110 ergänzt Ist. Ist mit Abstand zu der inneren Wand des Gehäuses 107 angeordnet Dieser Teil des Isolierstoffkörpers Ist mit einer länglichen Graphitlinie 134 verbunden, die einen Kontakt mit dem Balg 104 herstellt und sich In Richtung des F.lektrodenendtells 108 erstreckt. I'm 180 versetzt gegenüber der Graphltllnle

2i) 134 ist der Isollcrstoffkörper mit einer weiteren länglichen Graphitlinie 136 versehen, die eine Verbindung mit dem Elektrodenteil 108 herstellt und sich in Richtung auf den Balg 104 erstreckt.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 9 ist ebenso innerhalb einer Doppelkonstruktion verwendbar, wie sie z. B. aus der US-PS 33 88 274 hervorgeht In diesem Falle können eine oder zwei Graphitlinien 134, 136 an den Inneren I>'len des Isolierstoffkörpers zur Anwendung kommen, die an jedem Ende tier doppelten Schutzfunkenstrecke angeordnet sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   1, Schuufunkenstrecke, mit zwei gegeneinander elektrisch Isolierten Elektroden, die einen Funkenstreckenspalt zwischen sich einschließende Endteile aufweisen, mit einem die Elektroden im Bereich des Spaltes umschließenden Isolierstoffkörper, der zwischen sich und den Elektroden einen ionisierbaren Ramn begrenzt, und mit einer langgestreckten, schmalen elektrisch leitenden Schicht auf der Innenoberfläche des Isolierstoffkörpers Innerhalb des Ionisierenden Raumes, deren eine Ende mit einer der Elektroden elektrisch leitend verbunden ist und die Ober Ihre gesamte Länge einen so großen Abstand von der anderen Elektrode hat, mit der sie nicht elektrisch leitend verbunden Ist, daß kein Funkenüberschlag zwischen Ihr und dieser Elektrode auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht durch eine auf den Isolierstoffkörper (10; 44, 50; 74; 102) aufgezeichnete Graphltlinle (32, 34; 60, 62; 98, 100; 134, 136) gebildet ist.
2. 2. Abänderung der Schuufunkenstrecke nach Anspruch.1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Isolierkörper (10") aufgezeichnete Graphitlinie (38) mit keiner Elektrode (20', 22') elektrisch leitend verbunden lst(Fig. 3).