DE19615521C2

DE19615521C2 - Spark gap

Info

Publication number: DE19615521C2
Application number: DE1996115521
Authority: DE
Inventors: Peter Zahlmann; Raimund Koenig; Manfred Zeidler
Original assignee: Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Dehn SE and Co KG
Priority date: 1996-04-19
Filing date: 1996-04-19
Publication date: 2000-10-19
Anticipated expiration: 2016-04-20
Also published as: IT1291584B1; DE19615521A1; CH691840A5; ITMI970884A1; FR2748354A1; FR2748354B1

Description

Funkenstrecken stellen aufgrund ihres sehr großen Ableitver mögens ein bevorzugtes Bauteil für den Blitz- und Überspan nungsschutz dar. Dies gilt insbesondere für ihren Einsatz in Niederspannungsversorgungsnetzen. Die Erfindung geht daher aus von einer Funkenstrecke, insbesondere für den Blitz- oder Überspannungsschutz, mit zwei Elektroden und einer zwischen den beiden Elektroden befindlichen, diese in einem gewissen, eine Über schlagstrecke bildenden Abstand voneinander distanzierenden Isolierung aus einem bei Erhitzung ein Gas abgebenden Iso lierstoff, wobei die Elektroden mit einer gewissen Druckkraft zueinander hin gedrückt sind (Oberbegriff des Anspruchs 1).Spark gaps provide due to their very large discharge line a preferred component for lightning and overvoltage protection. This applies in particular to their use in Low voltage supply networks. The invention is therefore based on from a spark gap, especially for the lightning or Surge protection, with two electrodes and one between the two electrodes, these in a certain, an over distance forming distance from each other Insulation from an iso which emits a gas when heated Lierstoff, the electrodes with a certain pressure are pressed towards each other (preamble of claim 1).

Beispiele einer solchen Funkenstrecke sind DE 42 40 138 C2 und DE 26 27 648 C2 zu entnehmen. Bei den bekannten Funkenstrecken dieser Art besteht das Erfordernis, die beiden Elektroden mit einem gewissen Druck zusammenzupressen, um etwaige Luftspalte - dies können auch sehr kleine Luftspalte sein - oder auch Luft einschlüsse zwischen den Elektroden und dem gasabgebenden Isolierstoff zu vermeiden, bzw. zu beseitigen. Andernfalls ist die Ansprechspannung einer solchen Funkenstrecke nicht genau vorherbestimmbar, oder sie weicht von der bei der betreffenden Bauart einer Funkenstrecke an sich zu erwartenden Ansprech spannung ab. Die vorgenannte Andruckkraft wirkt bei diesen bekannten Funkenstrecken auf die quer zur Druckrichtung liegende Schicht aus dem gasabgebenden Isolierstoff. Die Stärke dieser Schicht muß der Länge der jeweiligen Überschlagsstrecke zwischen den beiden Elektroden entsprechen. Dieser Betrag ist aber, insbesondere beim Einsatz in Niederspannungsversorgungs netzen, relativ klein, meist nur Bruchteile eines Millimeters. Dies bedeutet, daß die entsprechend dünne Isolierschicht unter dem o. g. Druck gequetscht wird. Hinzu kommt, daß die auf dem Markt befindlichen gasabgebenden Isolierstoffe schon bei einer Erwärmung etwas über 100°C beginnen weich zu werden. Diese Tendenz wird durch den o. g. Anpreßdruck verstärkt mit dem Ergebnis, daß eine solche Schicht aus einem gasabgebenden Isolierstoff seine Form verliert und zum Teil seitlich heraus gequetscht wird. Dies verringert den Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen der Elektroden und damit auch die Länge der Überschlagsstrecke, mit dem Nachteil, daß die Ansprechspannung verringert wird. Dieser Nachteil besteht im besonderen Maß bei Hochleistungsfunkenstrecken, die ein sehr hohes Stoßstromableitvermögen und auch ein großes Folgestrom löschvermogen besitzen müssen, bei denen also aufgrund der hohen Ströme eine starke Wärmeerzeugung erfolgt, welche die Konsistenz der Isolierschicht wie dargelegt stark beeinträch tigt. Mit dem o. g. Absinken der Ansprechspannung einer solchen Funkenstrecke verschlechtert sich deren Folgestromlöschver mögen. Es können sogar Kurzschlüsse zwischen den Elektroden auftreten. Aus DE 23 37 743 B2 ist eine Funkenstrecke bekannt, bei der die Elektroden unterschiedliche Durchmesser haben. Zwischen den Elektroden ist eine Isolierschicht vorgesehen, die z. B. aus Glimmer besteht und nicht bei Erhitzung gasabgebend ist. Im Bereich des Überschlages steht diese Isolierschicht unter dem Druck der beiden Elektroden. Einen ähnlichen Aufbau hat eine Durchschlagssicherungsvorrichtung gemäß dem deutschen Gebrauchsmuster 18 46 683.Examples of such a spark gap are DE 42 40 138 C2 and DE 26 27 648 C2. With the known spark gaps of this type there is a need to use the two electrodes a certain amount of pressure to compress any air gaps - these can also be very small air gaps - or air Inclusions between the electrodes and the gas donor Avoid or eliminate insulating material. Otherwise it is the response voltage of such a spark gap is not exact predeterminable, or it differs from that in the case of the Design of a spark gap expected response tension off. The aforementioned pressure force works with these known spark gaps on the transverse to the printing direction lying layer of the gas-emitting insulating material. The strenght This layer must be the length of the rollover distance correspond between the two electrodes. That amount is but, especially when used in low voltage supply mesh, relatively small, usually only a fraction of a millimeter. This means that the correspondingly thin insulating layer underneath the above Pressure is squeezed. In addition, that on the Gas-releasing insulating materials already on the market at one Warming a little over 100 ° C begin to soften. This The tendency is determined by the above. Contact pressure increased with the Result that such a layer of a gas-emitting Insulating material loses its shape and partly out of the side is squeezed. This narrows the gap between the opposite surfaces of the electrodes and thus also the length of the rollover section, with the disadvantage that the response voltage is reduced. This disadvantage exists especially with high-performance spark gaps, which is a very high surge current discharge capacity and also a large follow current must have extinguishing capacity, so where due to high currents there is a strong generation of heat, which the The consistency of the insulating layer, as stated, greatly affects does. With the above Decrease in the response voltage of such Spark gap deteriorates their follow current extinguishing to like. There may even be short circuits between the electrodes occur. A spark gap is known from DE 23 37 743 B2, where the electrodes have different diameters. An insulating layer is provided between the electrodes e.g. B. consists of mica and does not give off gas when heated is. This insulating layer is in the area of the rollover under the pressure of the two electrodes. A similar structure has a puncture protection device according to the German Utility model 18 46 683.

Demgegenüber besteht die Aufgabe bzw. Problemstellung der Erfindung darin, ausgehend von einer Funkenstrecke gemäß dem oben genannten Oberbegriff des Anspruchs 1, unter Beibehaltung der vorteilhaften Löschung des Folgestromes mittels der Gase, die von einem gasabgebenden Isolierstoff aufgrund der Erhitzung durch den Lichtbogen des Folgestromes abgegeben werden, dafür zu sorgen, daß auf den gasabgebenden Isolierstoff kein schäd licher, seine Konsistenz oder Form beeinträchtigender Druck ausgeübt wird.In contrast, there is the task or problem of Invention based on a spark gap according to the the preamble of claim 1 above, while maintaining the advantageous extinguishing of the follow current by means of the gases, that of a gas-emitting insulating material due to the heating given off by the arc of the follow current, for that to ensure that there is no damage to the gas-emitting insulating material pressure that affects its consistency or shape is exercised.

Zur Lösung dieser Aufgaben- bzw. Problemstellung ist, ausgehend von dem eingangs genannten Oberbegriff des Anspruchs 1, gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 vorgesehen, daß ein Kernbereich des Isolierstoffes außerhalb des Bereiches gelegen ist, in dem die Druckkraft übertragen wird, wobei der Kernbereich des Isolierstoffes nahe, bevorzugt unmittelbar benachbart der Überschlagsstrecke gelegen ist. Damit ist eine Funktions trennung erreicht zwischen der mechanischen Druckkraft einer seits, die jetzt nur noch den Elektroden zugeordnet ist, und der elektrischen Isolierung in Verbindung mit der Abgabe des Löschgases andererseits, wobei diese Abgabe nunmehr die aus schließliche Aufgabe des betreffenden Isolierstoffes ist. Während beim Stand der Technik sich der gasabgebende Isolier stoff quer zur Druckrichtung verlaufend in dieser befand, ist er gemäß der Erfindung aus dieser Druckrichtung herausgenommen und in eine Position gebracht worden, in der er sich außerhalb des Kraftübertra gungsbereiches des Elektrodenpaketes befindet, wobei er mechanisch nicht belastet wird.To solve this task or problem is starting out from the preamble of claim 1, according to the characterizing part of claim 1 provided that a core area of the insulating material is located outside the area in which the pressure force is transmitted, the core area of the Isolieres close, preferably immediately adjacent to the Rollover distance is located. So that is a functional separation achieved between the mechanical pressure force of a hand, which is now only assigned to the electrodes, and the electrical insulation in connection with the delivery of the Extinguishing gas on the other hand, this levy now from eventual task of the relevant insulating material is. While in the prior art, the gas-emitting insulation material in this direction was transverse to the printing direction he removed according to the invention from this printing direction and put in a position where he is outside the power transfer supply area of the electrode packet is located, wherein it is not mechanically loaded.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 2. Dies erlaubt eine sehr raumsparende, kompakte und dabei in der Löschwirkung sehr effektive Zuordnung der Isolierung zu den Elektrodenarmen, die ihrerseits die Druck kraft übertragen und aufnehmen. Hiermit sind ferner in der elektrischen Funktion vorteilhafte rotationssymmetrisch ausgebildete Funkenstrecken erreichbar.A preferred embodiment of the invention is the subject of Claim 2. This allows a very space-saving, compact and very effective assignment of the extinguishing effect Isolation to the electrode arms, which in turn the pressure Transfer and absorb power. Hereby are also in the electrical function advantageous rotationally symmetrical trained spark gaps reachable.

Anspruch 3 ist eine vorteilhafte Weiterbildung der Ausfüh rung nach Anspruch 2.Claim 3 is an advantageous development of the Ausfüh tion according to claim 2.

Eine in ihrer Herstellung einfache und damit kostengünstige und daher bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 3. Eine solche Funkenstrecke ist vorteilhafterweise auch sehr kompakt und in ihrer Längsrich tung betrachtet relativ kurz.A simple and therefore inexpensive to manufacture and therefore is preferred embodiment of the invention The subject of claim 3. Such a spark gap is advantageously also very compact and in its longitudinal direction considered relatively short.

In einer einfachen Bauweise besitzt jede Elektrode einen Arm. Hierzu wird auf Anspruch 4 verwiesen.In a simple design, each electrode has one Poor. In this regard, reference is made to claim 4.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist gemäß Anspruch 5 eine Funkenstrecke mit zwei Elektroden vorgese hen, von denen jede zwei im Umfang um 180° zueinander ver setzte Arme besitzt. Beide Arme greifen gabelartig ineinan der und zwischen ihnen befindet sich der gasabgebende Iso lierstoff. Während bei der Anordnung nach Anspruch 4 zwi schen den beiden Armen zwei Überschlagsstrecken geschaffen sind, ist beim Gegenstand des Anspruches 5 die Zahl der Überschlagsstrecken auf vier verdoppelt. Auch hiermit läßt sich in vorteilhafter Weise eine kompakte rotationssym metrische Ausbildung der Funkenstrecke erreichen. In a preferred embodiment of the invention, according to Claim 5 a spark gap with two electrodes vorese hen, each of which two circumferentially 180 ° to each other has arms. Both arms interlock like a fork that and between them is the gas-emitting iso lierstoff. While in the arrangement according to claim 4 between two arches between the two arms are, the subject of claim 5 is the number of Rollover routes doubled to four. Also lets her a compact rotationssym advantageously achieve metric formation of the spark gap.

Sowohl bei der Ausführung der Erfindung gemäß Anspruch 4 mit je einem Arm pro Elektrode als auch gemäß Anspruch 5 mit zwei Armen pro Elektrode ergibt sich in der Praxis der Vorteil, daß zunächst nur eine dieser Überschlagsstrecken ansprechen wird. Ist bei ihr der Abbrand der sich gegenüber liegenden Kanten oder Flächen soweit erfolgt, daß sich eine spürbare Vergrößerung des die Überschlagsstrecke bildenden Spaltes zwischen den einander benachbarten Armen ergibt, so tritt dann bei der Ausführung nach Anspruch 4 die andere Überschlagsstrecke und bei der Ausführung nach Fig. 5 eine der anderen Überschlagsstrecken in Funktion. Ist an dieser Überschlagsfunkenstrecke ein entsprechend großer Abbrand erfolgt, so erfolgt dann der Überschlag bei der dritten Überchlagsstrecke usw. Hiermit wird die Lebensdauer einer solchen Funkenstrecke wesentlich verlängert.Both in the embodiment of the invention according to claim 4 with one arm per electrode and also according to claim 5 with two arms per electrode, there is the advantage in practice that only one of these rollover distances will initially respond. If the burning of the opposite edges or surfaces takes place to such an extent that there is a noticeable increase in the gap forming the rollover distance between the adjacent arms, then the other rollover distance occurs in the embodiment according to claim 4 and in the embodiment according to FIG . 5 one of the other rollover lines in function. If a correspondingly large erosion has occurred on this arcing spark gap, then the arcing takes place on the third arcing gap, etc. The life of such a spark gap is hereby extended considerably.

Wie bereits erwähnt können die vier Arme der Funkenstrecke nach Anspruch 5 rotationssymmetrisch zum Umfang der Funken strecke angeordnet sein. Dies ermöglicht eine symmetrisch über den Umfang verteilte, durch die Arme von der einen zur anderen Elektrode übertragene Druckkraft.As already mentioned, the four arms of the spark gap according to claim 5 rotationally symmetrical to the extent of the sparks route be arranged. This enables a symmetrical distributed over the circumference, through the arms from one to the other pressure force transferred to another electrode.

Es können auch pro Elektrode drei Arme (Anspruch 7) oder vier Arme (Anspruch 8) vorgesehen sein. Hiermit werden im Prinzip die gleichen Vorteile erreicht wie bei der Ausge staltung der Funkenstrecke gemäß Anspruch 5.There can also be three arms per electrode (claim 7) or four arms (claim 8) may be provided. Hereby are in Principle achieved the same advantages as the Ausge design of the spark gap according to claim 5.

Es ist hinsichtlich der vorgesehenen Isolierungen von der Funktion her zu unterscheiden zwischen dem elektrisch akti ven, gasabgebenden Isolierstoff, der sich innerhalb der Funkenstrecke und zwischen den Elektroden befindet und dabei keiner Andruckkraft ausgesetzt ist einerseits, sowie der elektrischen Isolierung und zugleich mechanischen Abstützung zwischen den Elektroden andererseits, wobei auf die letztge nannte Isolierung die Druckkraft der Elektroden wirkt. Die zuletzt genannte Isolierung kann eine separate Isolierung sein (siehe Anspruch 9). Sie könnte aber auch mit der gasab gebenden, elektrisch wirksamen Isolierung einstückig sein (siehe Anspruch 10).It is of the intended insulation from the Function to distinguish between the electrically acti ven, gas-emitting insulating material, which is within the Spark gap and located between the electrodes while doing so is not exposed to any pressure force, on the one hand, and the electrical insulation and mechanical support between the electrodes, on the other hand, the last called insulation the pressure force of the electrodes acts. The last mentioned insulation can be a separate insulation be (see claim 9). But you could also with the gas giving, electrically effective insulation be in one piece (see claim 10).

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den weite ren Unteransprüchen, auf deren Inhalt hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird, sowie der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung von erfindungsgemäßen Ausfüh rungsmöglichkeiten zu entnehmen. In der im wesentlichen schematischen Zeichnung zeigt:Other advantages and features of the invention are the wide ren subclaims, the content of which is hereby expressly stated Reference is made, as well as the description below and the associated drawing of Ausfüh invention options. In the main schematic drawing shows:

Fig. 1: in Explosionsdarstellung die Bauteile einer ersten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 1: an exploded view of the components of a first embodiment of the invention,

Fig. 2: die aus den Bauelementen der Fig. 1 zusam mengesetzte Funkenstrecke in perspektivi scher Darstellung, Fig. 2: consisting of the components of Figure 1 together quantitative sat spark gap in perspektivi shear representation.

Fig. 2a: die aus den Bauelementen der Fig. 1 zusam mengesetzte Funkenstrecke in einer Seitenan sicht, FIG. 2a: the view from the components of Figure 1 together quantitative sat spark gap in a Seitenan.

Fig. 3: der Querschnitt der in der Ebene der Achse II-II in Fig. 2 liegt,3 shows the cross-section lies in the plane of line II-II in FIG. 2,.

Fig. 4: ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfin dung in Explosionsdarstellung, Fig. 4 shows a second embodiment of the dung OF INVENTION in exploded view,

Fig. 5: die Bauelemente der Fig. 4 zur Funkenstrecke zusammengesetzt in perspektivischer Darstel lung, . FIG. 5 shows the components of Figure 4 assembled to the spark gap in perspective depicting lung,

Fig. 5a: die Bauelemente der Fig. 4 zur Funkenstrecke zusammengesetzt in der Seitenansicht, FIG. 5a. The components of Figure 4 assembled to the spark gap in the side view,

Fig. 6: in einem vergrößerten Maßstab ein Quer schnitt in perspektivischer Ansicht gemäß der strichpunktierten Linie VI-VI in Fig. 5, FIG. 6 shows in an enlarged scale a cross-section perspective view in accordance with the dashed line VI-VI in Figure 5.

Fig. 7, 8: das elektrische Schemabild der Funktion der Funkenstrecke nach Fig. 4, 5 und 6. Fig. 7, 8: the electrical schematic diagram of the function of the radio link according to Figures 4, 5 and 6..

In den Zeichnungen sind nur die für das Verständnis der Erfindung erforderlichen Teile schematisch dargestellt.The drawings are only for understanding the Parts required by the invention are shown schematically.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1-3 ist eine erste Elek trode 1 und eine zweite Elektrode 2, sowie ein Isolierteil 3 vorgesehen, das aus einem gasabgebenden Isolierstoff be steht. Hierzu eignet sich neben POM (Polyoxymethylen) als Standardwerkstoff auch PMMA (Polymehylenmethacrylat), sowie PTFE (Polyetraflourethylen).In the embodiment of FIGS . 1-3, a first electrode 1 and a second electrode 2 , and an insulating part 3 is provided, which is made of a gas-emitting insulating material. In addition to POM (polyoxymethylene), PMMA (polymethylene methacrylate) and PTFE (polyetrafluoroethylene) are also suitable for this.

Jede der Elektroden ist mit einem Arm 4 bzw. 5 versehen, die sich in Richtung der Längsachse A-A der Funkenstrecke (siehe hierzu auch Fig. 2) erstrecken und gemäß Fig. 2, 2a, 3 an einem Widerlager 6 bzw. 7 der jeweils gegenüberliegenden Elektrode unter Zwischenschaltung einer elektrischen Isolie rung anliegen. Diese elektrische Isolierung muß nicht aus einem gasabgebenden Werkstoff bestehen. Sie hat lediglich eine elektrische Isolierfunktion. Derartige Isoliermateria lien können wesentlich temparaturfester und hitzebeständiger hergestellt werden als die gasabgebenden Isolierstoffe. Sie kann also eine gesonderte Scheibe aus einem entsprechenden, kein Löschgas abgebender Isolierstoff sein (in der Zeichnung nicht dargestellt). Die vorgenannte Isolierung kann aber auch von dem gasabgebenden Isolierteil 3 mitgebildet sein, sofern die entsprechenden Abschnitte genügend dick und massiv ausgebildet sind, um durch die entstehende Wärme nicht weich zu werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind dies gemäß der Zeichnung halbkreisförmig umlaufende Ansätze 8 und 9, die an ihrem äußeren Rand durch umlaufende Leisten 8' bw. 9' verstärkt sein können. Diese Ansätze 8 und 9 mit den Leisten 8' bzw. 9' dienen zudem der Arretierung der Elektrodenarme 4, 5. Die Fig. 2, 2a, 3 zeigen die fertige, zusammengesetzte Funkenstrecke mit je einem Spalt 10 zwi schen einander gegenüberliegenden Längskanten oder schmalen Flächen 15 der Arme 4 und 5. Diese Spalte 10 bilden die Überschlagsstrecken und sind auf einander diametral gelege nen Stellen der Funkenstrecke gelegen, um durch den entste henden Lichtbogen des Überschlages auch genügend Gas freizu setzen.Each of the electrodes is provided with an arm 4 or 5 , which extend in the direction of the longitudinal axis AA of the spark gap (see also FIG. 2) and, according to FIGS. 2, 2a, 3, on an abutment 6 or 7 of the opposite one Apply the electrode with the interposition of electrical insulation. This electrical insulation does not have to consist of a gas-emitting material. It only has an electrical insulation function. Such Isoliermateria lien can be made much more temperature resistant and heat resistant than the gas-emitting insulating materials. It can therefore be a separate pane made of a suitable insulating material that does not release extinguishing gas (not shown in the drawing). The aforementioned insulation can, however, also be formed by the gas-emitting insulating part 3 , provided that the corresponding sections are sufficiently thick and solid so that they are not softened by the heat generated. In the present exemplary embodiment, according to the drawing, these are semicircular lugs 8 and 9 , which at their outer edge are encircled by strips 8 '. 9 'can be reinforced. These approaches 8 and 9 with the strips 8 'and 9 ' also serve to lock the electrode arms 4 , 5 . Figs. 2, 2a, 3 show the finished composite radio path, each with a gap 10 Zvi rule opposite longitudinal edges or narrow faces 15 of the arms 4 and 5. This column 10 form the flashover paths and are located on each other diametrically placed NEN points of the spark gap in order to release enough gas through the arcing of the flashover.

Aus der Zeichnung ist ferner ersichtlich, daß der Bereich 3' der Isolierung an den Spalten 10 anliegt oder dazu sehr nahe benachbart ist, so daß beim Entstehen eines Überschlages die hierbei erzeugte Hitze die Absonderung von Gas aus dem Isolierstoff des freiliegenden Teiles des Bereiches 3' einleitet, der durch den Spalt 10 gebildet wird.From the drawing it can also be seen that the area 3 'of the insulation bears against the gaps 10 or is very close to it, so that when a flashover occurs, the heat generated in this way causes gas to separate from the insulating material of the exposed part of the area 3 '. initiates, which is formed by the gap 10 .

Die Druckkraft der beiden zueinander parallelen Arme 4, 5 wirkt nur auf die Ansätze 8, 9 des Isolierteiles 3 und wird von diesen auf das jeweilige Widerlager 6 bzw. 7 übertragen und zwar im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf die jeweils dem betreffenden Arm zugewandte Fläche 6' bzw. 7' eines Absatzes des betreffenden Widerlagers 6 bzw. 7. Die Spalte 10 sind mit dem Material des gasabgebenden Isolierstoffes gemäß den Zwickeln 3" gefüllt. Die äußeren Stirnflächen dieser Zwickel 3" sind bündig mit dem Außenumfang der Arme 4, 5. Im Überspannungsfall erfolgt dort ein Gleitüberschlag. Das aus dem jeweiligen Zwickel gebildete Löschgas drückt den Lichtbogen nach außen und leitet damit den Löschvorgang ein. Überschläge in diesem Bereich können durch Wahl eines ent sprechenden Durchmessers und/oder der Dicke dieser Iso lierung vermieden werden. In der in den Fig. 1-3 gezeig ten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Ansätze 8, 9 einstückig mit dem Bereich 3' und damit aus demselben, gasabgebenden Isolierstoff hergestellt. Sie können, wie bereits erwähnt, so dick ausgeführt werden, daß die Druckkräfte der Arme der Elektroden auch bei Entstehen einer relativ großen Erhitzung innerhalb der Funkenstrecke von dem Material der Ansätze 8, 9 aufgenommen wird, ohne daß es zu einer nachteiligen Erweichung des Isolierstoffmateri als und damit zu dessen Deformation kommt. Hinzu kommt, daß aufgrund der Dicke der Ansätze 8, 9 diese eine entsprechend große Wärmespeicherkapazität haben, die zumindest einen Teil der sich bildenden Wärme aufnimmt.The compressive force of the two mutually parallel arms 4 , 5 only acts on the shoulders 8 , 9 of the insulating part 3 and is transmitted by them to the respective abutment 6 or 7 , specifically in the present exemplary embodiment to the surface 6 ′ or respectively facing the respective arm 7 'of a paragraph of the abutment 6 or 7 in question . The gaps 10 are filled with the material of the gas-emitting insulating material according to the gussets 3 ". The outer end faces of these gussets 3 " are flush with the outer circumference of the arms 4 , 5 . In the event of an overvoltage, there is a sliding flashover. The quenching gas formed from the respective gusset pushes the arc outwards and thus initiates the quenching process. Rollovers in this area can be avoided by choosing an appropriate diameter and / or the thickness of this insulation. In the gezeig th in FIGS. 1-3, the preferred embodiment of the invention, the projections 8, 9 made in one piece with the region 3 'and thus from the same gas-releasing insulating material. As already mentioned, they can be made so thick that the compressive forces of the arms of the electrodes are absorbed by the material of the lugs 8 , 9 even when a relatively large heating occurs within the spark gap, without there being an adverse softening of the insulating material and thus comes to its deformation. In addition, due to the thickness of the lugs 8 , 9, these have a correspondingly large heat storage capacity, which absorbs at least part of the heat generated.

Es ist ferner ersichtlich, daß der gasabgebende Bereich 3' des Isolierteiles 3 sich zwar wie beabsichtigt innerhalb der Funkenstrecke befindet und dabei parallel zu den Elektroden armen 4, 5 verläuft, daß aber dieser Teil 3' der Isolierung außerhalb des Bereiches der Funkenstrecke gelegen ist, in dem Druckkraft übertragen wird. Dies ist der Bereich der Arme 4, 5, die sich in Richtung der Andruckkraft 11, 12 erstrecken. Der das Löschgas abgebenden Teil 3' der Isolie rung 3 und die sich gegenüberstehenden Seiten der Elektro denarme 4, 5 bilden miteinander die Überschlagsstrecke in Form des Spaltes 10.It can also be seen that the gas-emitting region 3 'of the insulating part 3 is located as intended within the spark gap and runs parallel to the electrode arms 4 , 5 , but that this part 3 ' of the insulation is located outside the region of the spark gap, in which pressure force is transmitted. This is the region of the arms 4 , 5 which extend in the direction of the pressing force 11 , 12 . The part 3 'of the extinguishing gas supplying the insulation 3 and the opposite sides of the electrical arms 4 , 5 together form the rollover path in the form of the gap 10 .

Die Fig. 1-3 zeigen ferner, daß die Arme 4, 5 im Quer schnitt ein etwa halbkreisförmiger Abschnitt eines Hohl zylinders sein können. Hiermit ist in Verbindung mit den kreisrunden Widerlagern 6, 7 und den ebenfalls im Quer schnitt kreisrunden Anschlußzapfen 13, 14 der Funkenstrecke eine insgesamt konzentrische Funkenstrecke geschaffen. FIGS. 1-3 also show that the arms 4, 5 in cross-section, an approximately semi-circular section of a hollow cylinder may be. This is in connection with the circular abutments 6 , 7 and also in cross section circular connecting pins 13 , 14 of the spark gap, a total concentric spark gap created.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Fig. 4-6 dargestellt. Der Aufbau dieser Funkenstrecke ist mit Ausnahme der Gestaltung und Anordnung der Arme und der Gestaltung des Isolierteiles mit der Ausführung nach den Fig. 1-3 identisch. Insoweit sind auch dieselben Bezugs ziffern verwendet worden wie im erstgenannten Ausführungs beispiel. Im Unterschied zum Beispiel der Fig. 1-3 ist jede Elektrode mit zwei Armen 16, 17 bzw. 16', 17' versehen, die über den Umfang betrachtet um 180° zueinander versetzt sind. Die vorgenannten vier Arme verlaufen parallel zueinan der. Zur Bildung der fertigen, zusammengesetzten Funkenstre cke (Fig. 5) sind in der Umfangsrichtung dieser, ebenfalls konzentrischen Anordnung die beiden Elektroden 1, 2 so zueinander verdreht, daß die Querachsen C-C und D-D der Armpaare 16, 17 und 16', 17' rechtwinklig zueinander verlau fen (siehe Fig. 5).A preferred embodiment of the invention is shown in Figs. 4-6. With the exception of the design and arrangement of the arms and the design of the insulating part, the construction of this spark gap is identical to the design according to FIGS. 1-3. In this respect, the same reference numerals have been used as in the first-mentioned embodiment example. In contrast to the example in FIGS. 1-3, each electrode is provided with two arms 16 , 17 and 16 ', 17 ', which are offset from one another by 180 ° when viewed over the circumference. The aforementioned four arms run parallel to each other. To form the finished, assembled spark gap ( Fig. 5) are in the circumferential direction of this, also concentric arrangement, the two electrodes 1 , 2 rotated so that the transverse axes CC and DD of the pairs of arms 16 , 17 and 16 ', 17 ' at right angles to each other (see Fig. 5).

Der Isolierteil 3 besteht zumindest in seinem innen gelege nen Kernbereich 18 aus einem bei Erhitzung ein Löschgas abgebenden Material, wie es bereits anhand der Fig. 1-3 erläutert wurde. Aus Gründen der Zweckmäßigkeit ist er auch in diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit Isolierstoff teilen 19, 20, die bei zusammengebauter Funkenstrecke sich zwischen den freien Stirnflächen 16" und 17" der Enden der Arme 16', 17' und den Bunden oder ringförmigen Flanschen 6 bzw. 7 der jeweils gegenüberliegenden Elektrode 1 oder 2 abstützen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt insbe sondere Fig. 5 die Abstützung der Arme, hier des Armes 16 der ersten Elektrode 1 auf dem Isolierstoffteil 20 und in Verbindung hiermit zeigen die Fig. 4 und 5a, daß der Teil 20 auf einer Oberfläche 6' eines entsprechenden Ansatzes des Widerlagers 6 der zweiten Elektrode 2 aufliegt. Das gleiche gilt für die Abstützung des weiteren Armes 17 der Elektrode 1. Umgekehrt stützen sich die Arme 16', 17' der Elektrode 2 am Widerlager 7 bzw. der Oberfläche 7' eines entsprechenden Ansatzes des Widerlagers 7 der Elektrode 1 ab. Fig. 5 und 5a zeigen die vorerwähnte Abstützung der Arme 16, 17 und 16', 17' zu den Elektroden und die zugehörige Anordnung und Gestaltung des Isolierteiles 3 mit seinen Bestandteilen 18, 19 und 20. Dabei zeigen die Fig. 5 und 5a die aus den Teilen 1, 2, 3 zusammengesetzte Funkenstrecke nach Fig. 4.The insulating part 3 consists at least in its inner core region 18 of an extinguishing gas-emitting material when heated, as has already been explained with reference to FIGS. 1-3. For reasons of expediency, it is also in this embodiment in one piece with insulating material 19 , 20 which, when the spark gap is assembled, extends between the free end faces 16 "and 17 " of the ends of the arms 16 ', 17 ' and the collars or annular flanges 6 or Support 7 of the opposite electrode 1 or 2 . In the present embodiment, showing in particular sondere Fig. 5, the support of the arms, here the arm 16 of the first electrode 1 to the insulating material 20, and in conjunction therewith, Figs. 4 and 5a, that the part 20 on a surface 6 'of a corresponding approach of the abutment 6 of the second electrode 2 rests. The same applies to the support of the further arm 17 of the electrode 1 . Conversely, the arms 16 ', 17 ' of the electrode 2 are supported on the abutment 7 or the surface 7 'of a corresponding attachment of the abutment 7 of the electrode 1 . FIGS. 5 and 5a show the above-mentioned support of the arms 16, 17 and 16 ', 17' to the electrodes and the associated arrangement and design of the insulating member 3 with its components 18, 19 and 20. Here, FIGS. 5 and 5a composed of the parts 1, 2, 3 spark gap according to Fig. 4.

Statt der vorstehend erläuterten und in den Figuren darge stellten Ausgestaltung der Abstützung der Arme an der be treffenden Gegenelektrode könnten auch zur Isolierung sepa rate Teile vorgesehen sein die nicht aus einem gasabgeben den, sondern nur aus einem elektrisch isolierenden Werk stoff, der z. B. bessere thermische Eigenschaften besitzt hergestellt sind. Hierzu wird im Detail auf die Ausführung zu Fig. 1, 2, 3 verwiesen.Instead of the above-explained and in the figures Darge presented embodiment of the support of the arms on the appropriate counter electrode be separate parts could also be provided for insulation that do not give off a gas, but only from an electrically insulating material, the z. B. has better thermal properties. For this purpose, reference is made in detail to the embodiment of FIGS. 1, 2, 3.

Aus der schaubildlichen Darstellung der Fig. 6 ist die Form gebung der vorgenannten Arme der Elektroden und des Kernbe reiches 18 des Isolierteiles mit einem etwa quadratischen Querschnitt zu entnehmen, wobei im Bereich der Eckpunkte 21 des vom Kernbereiches 18 gebildeten Quadrates zwischen den angrenzenden Kanten oder Flächen 15 der betreffenden Elek troden ein Spalt 22 verbleibt, der sich zwischen allen Elektroden befindet, jedoch in der zeichnerischen Darstel lung der Fig. 6 nur zwischen den Elektroden 16 und 16' erkennbar ist. Die Breite dieses Spaltes entspricht der erforderlichen Länge der Überschlagsstrecke. Ein gemäß Ziffer 23 zündender Lichtbogen befindet sich in unmittelba rer Nähe des Materials des Kernbereiches 18 der Isolierung und setzt dort das Löschgas frei. Dies bewirkt unter der Blaswirkung des nach außen strömenden Gases ein Aufweiten des Lichtbogens nach außen in die Position 24 (Fig. 8). Dies ergibt eine erhebliche Erhöhung der Bogenspannung und damit die Löschung des diesen Lichtbogen 24 bildenden Folgestro mes.From the graphical representation of FIG. 6, the shape of the aforementioned arms of the electrodes and the core region 18 of the insulating part can be seen with an approximately square cross-section, wherein in the area of the corner points 21 of the square formed by the core region 18 between the adjacent edges or surfaces 15 of the electrodes in question, a gap 22 remains, which is located between all electrodes, but is only visible in the drawing of FIG. 6 between the electrodes 16 and 16 '. The width of this gap corresponds to the required length of the rollover path. An arc igniting according to number 23 is in the immediate vicinity of the material of the core area 18 of the insulation and releases the quenching gas there. This causes the arc to expand outward into position 24 ( FIG. 8) under the blowing action of the gas flowing outwards. This results in a significant increase in the arc voltage and thus the quenching of this arc 24 forming consequent current.

Fig. 7, 8 zeigen dazu schematisch die vorstehend beschriebe nen Teile 16-18 mit der Polarität der betreffenden Elek troden und die etwa hörnerartige Erweiterung von vorzugswei se 90° des Elektrodenspaltes. Es folgt im Umfangssinn also immer eine anderspolige Elektrode. Elektrisch betrachtet sind die vier, gleichmäßig über den Umfang verteilten Über schlagsstellen 22 zwischen den beiden Elektroden 4, 5 pa rallel geschaltet. Im Überspannungsfall wird nur an der Überschlagsstelle ein Funke überschlagen, die die geringste Ansprechspannung hat. Ist dort gemäß der Teildarstellung in Fig. 8 gemäß Ziffer 23 die Erstzündung erfolgt und wird dies gemäß dem Pfeil 25 bis zu dem Lichtbogen 24 ausgeweitet, so erfolgt wie erläutert die Löschung. Aufgrund dieser Erweite rung wird das freiliegende Material der Spalte 22 thermisch wenig belastet. Es ist nicht zu vermeiden, daß bei jedem Überschlag ein gewisser Abbrand an den einander gegenüber liegenden Kanten oder Flächen der betreffenden Elektroden eintritt. Ist nun an dieser Überschlagsstelle der Abbrand so groß, daß eine der anderen Überschlagsstellen 22 der glei chen Funkenstrecke eine geringere Ansprechspannung hat, so tritt diese dann in Funktion usw. Durch die Verteilung des Abbrandes auf hier insgesamt vier Überschlagsstellen wird die Lebensdauer einer solchen Funkenstrecke entsprechend erhöht. Durch diese elektrische Parallelschaltung der Fun kenstrecken ergibt sich keine negative Rückwirkung auf die Ansprechspannung der Gesamtanordnung bei Verschleiß nur eines Teiles der Überschlagsstellen. Hieraus resultiert eine hohe Konstanz der Ansprechspannung einer so ausgestalteten Funkenstrecke auch nach großer Belastung. Die beim Stand der Technik gegebene nachteilige Verringerung des Abstandes der Elektroden und damit der Länge der Überschlagsstrecke ist vermieden. Fig. 7, 8 show schematically to the above-described parts 16-18 NEN trodes with the polarity of the respective Elek and the approximately horn-like extension of vorzugswei se 90 ° of the electrode gap. In the circumferential sense, there is always a different-pole electrode. From an electrical point of view, the four overlap points 22 , evenly distributed over the circumference, are connected in parallel between the two electrodes 4 , 5 . In the event of an overvoltage, a spark that has the lowest response voltage is only flashed over at the flashover point. If, according to the partial representation in FIG. 8 according to number 23, the first ignition has taken place and if this is expanded according to arrow 25 to the arc 24 , the extinction takes place as explained. Due to this expansion tion, the exposed material of column 22 is thermally little stressed. It is unavoidable that a certain erosion occurs on the opposite edges or surfaces of the electrodes concerned with each rollover. If the flashover at this flashover point is so large that one of the other flashover points 22 of the same spark gap has a lower response voltage, then this then comes into operation etc. By distributing the burnup over a total of four flashover points, the service life of such a spark gap is corresponding elevated. This electrical parallel connection of the spark gaps does not have a negative effect on the response voltage of the overall arrangement when only a part of the arcing points are worn. This results in a high constancy of the response voltage of a spark gap designed in this way, even after a high load. The disadvantageous reduction in the distance between the electrodes and thus the length of the rollover distance given in the prior art is avoided.

Durch eine geänderte Breite der Elektrodenarme 4, 5 kann die Ansprechspannung eingestellt werden, da dies eine entspre chende Änderung des Abstandes der Elektroden und damit der Breite des Spaltes 22 zur Folge hat. The response voltage can be adjusted by changing the width of the electrode arms 4 , 5 , since this results in a corresponding change in the distance between the electrodes and thus in the width of the gap 22 .

Es empfiehlt sich für die Herstellung zumindest der Arme der Elektroden ein elektrisch verschleißfestes Material (z. B. Wo-Cu) vorzusehen. Der übrige Elektrodenkörper kann aus demgegenüber preisgünstigeren Trägerwerkstoffen hergestellt sein.It is recommended for making at least the arms of the Electrodes an electrically wear-resistant material (e.g. Wo-Cu). The rest of the electrode body can be made in contrast, cheaper substrate materials his.

Die insgesamt vier Arme dieser Ausführung der Erfindung können an ihren nach außen gerichteten Flächen bogenförmig nach außen gewölbt sein, so daß auch hier in Verbindung mit den übrigen, kreisförmigen Teilen der Elektroden und der Isolierung eine insgesamt konzentrische Funkenstrecke gebil det ist.The total of four arms of this embodiment of the invention can be arched on their outward facing surfaces be curved outwards, so that here too in connection with the remaining circular parts of the electrodes and the Isolation creates an overall concentric spark gap det.

Die Erfindung kann auch in der Weise verwirklicht werden, daß jede der Elektroden drei Arme aufweist, die auf einem Kreisbogen betrachtet um 120° zueinander versetzt sind, wobei die Arme analog der vorhergehenden Ausführungsbei spiele ineinander gesteckt werden und zwischen sich den gasabgebenden Kernbereich 3' bzw. 18 aufweisen. Dieser Kernbereich wäre dann im Querschnitt nicht quadratisch sondern sechseckig. Auch hierbei sind in analoger Weise die Spalten 22 und zwar sechs solcher Spalten gebildet.The invention can also be implemented in such a way that each of the electrodes has three arms which, viewed on a circular arc, are offset from one another by 120 °, the arms being inserted into one another in a manner analogous to the preceding exemplary embodiments and between them the gas-releasing core region 3 'or . 18 have. This core area would then not be square in cross section but hexagonal. Here, too, the columns 22 , namely six such columns, are formed in an analogous manner.

Entsprechend könnte man auch eine Ausführungsform schaffen, bei der jede Elektrode 1, 2 vier Arme aufweist, die über den Kreisumfang betrachtet um 90° zueinander versetzt sind. Im übrigen ist das Prinzip der Ausgestaltung wie vorstehend beschrieben, wobei der Kernbereich 18 acht Ecken hat und insgesamt acht Spalten 22 gebildet werden. Die beiden zu letzt angegebenen Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung nicht dargestellt.Correspondingly, one could also create an embodiment in which each electrode 1 , 2 has four arms that are offset by 90 ° to one another when viewed over the circumference. Otherwise, the principle of the configuration is as described above, the core region 18 having eight corners and a total of eight columns 22 being formed. The two last-mentioned embodiments of the invention are not shown in the drawing.

In allen erläuterten Ausführungsbeispielen ist die das Löschgas abgebende Isolierung aus der Kraftachse herausge nommen und zwischen den Elektroden so positioniert, daß sie sich nahe oder in unmittelbarer Nachbarschaft der Über schlagsstrecke befindet, die zwischen diesen beiden Elektro den gelegen ist. Dieser gasabgebende Kernbereich 3' ist den jeweiligen geometrischen Verhältnissen zwischen den Elektro den angepaßt. Es fixiert die Elektroden in horizontaler und vertikaler Richtung. Hieraus ergibt sich auch ein Verdre hungsschutz der axial verlaufenden Elektrodenanordnung, wobei ferner das Isolierstück eine optimale Führung der Arme der Elektroden bei ihrem Zusammenstecken ermöglicht.In all the exemplary embodiments explained, the insulation giving off the extinguishing gas is removed from the force axis and positioned between the electrodes in such a way that it is close to or in the immediate vicinity of the flashover distance which is between these two electrodes. This gas-releasing core area 3 'is adapted to the respective geometric relationships between the electrodes. It fixes the electrodes in a horizontal and vertical direction. This also results in anti-rotation protection of the axially extending electrode arrangement, and the insulating piece also enables optimal guidance of the arms of the electrodes when they are plugged together.

Alle dargestellten und beschriebenen Merkmale, sowie ihre Kombinationen miteinander sind erfindungswesentlich.All features shown and described, as well as their Combinations with one another are essential to the invention.

Claims

1. Spark gap, in particular for lightning or overvoltage protection, with two electrodes and an insulation located between the two electrodes, at a certain distance from each other, forming a flashover distance, from an insulating gas-emitting insulating material, the electrodes with a certain compressive force are pressed towards one another, characterized in that a core region ( 3 ', 18 ) of the insulating material is located outside the region in which the compressive force ( 11 , 12 ) is transmitted, the core region of the insulating material being close, preferably immediately adjacent, to the Rollover distance is located.

2. spark gap according to claim 1, characterized in that both electrodes ( 1 , 2 ) are provided with at least one arm ( 4 , 5 ; 16 -17 '), the arms extending in the direction ( 11 , 12 ) of the pressing force, that the arms of one and the other electrode are alternately adjacent and parallel to each other to form the rollover path.

3. spark gap according to claim 2, characterized in that the respective arms ( 4 , 5 ; 16-17 ') of the electrodes with the end faces of their ends on the other electrode via an intermediate insulation ( 8 , 9 ; 19 , 20th ) support.

4. spark gap according to claim 2 or 3, characterized in that each electrode ( 1 , 2 ) is provided with an arm ( 4 , 5 ), which preferably corresponds in cross section to about half of a hollow cylinder, and that between these arms located core area ( 3 ') of the insulating material in cross section adapted to the interior between the two arms ( 4 , 5 ), preferably circular, and that between the opposite longitudinal edges or longitudinal surfaces ( 15 ) of the arms ( 4 , 5 ), the rollover distances in the form of a gap ( 10 ).

5. spark gap according to claim 2, characterized in that two in the circumferential direction of the spark gap by 180 ° staggered arms ( 16 , 16 '; 17 , 17 ') of each of the two electrodes ( 1 , 2 ) provided and sized in their cross-section and are further positioned so that viewed in cross-section through these four arms, one arm of one electrode lies between two arms of the other electrode, that a rollover stretch ( 22 ) in the form of a respective distance between opposing longitudinal edges or longitudinal surfaces ( 15 ) of the arms Gap exists and that within these four arms is the core area ( 18 ) of the insulating material.

6. spark gap according to claim 5, characterized in that the cross sections of the arms ( 16-17 ') and the core region ( 18 ) of the insulating material surrounded by the arms are square.

7. spark gap according to claim 2, characterized in that each electrode has three arms, the arms of the Electrodes arranged at 120 ° to each other in the circumferential direction that the arms are sized and positioned so that they can be plugged into each other and two arms along their length sides or edges together a rollover form, the core area of the insulating material itself located between the arms.

8. spark gap according to claim 2, characterized in that each electrode has four arms, the arms of the Electrodes to each other by 90 ° in the circumferential direction are arranged so that the arms are dimensioned and positioned are that they can be plugged into each other and on their long sides or fold two arms over each other Form route, the core area of the insulating material is between the arms.

9. spark gap according to one or more of claims 2 to 8, characterized in that between the ends of the arms ( 4 , 5 ; 16-17 ') and the respective other electrode electrical insulation from separate, preferably disc-shaped components are provided.

10. spark gap according to one or more of claims 2 to 8, characterized in that the electrical insulation between the ends of the arms ( 4 , 5 ; 16-17 ') and the respective other electrode with the core region ( 3 '; 18 ) of Insulating material in one piece and in the areas receiving the pressure ( 11 , 12 ) are dimensioned so thick that they do not become excessively soft even when subjected to excessive heating.

11. Spark gap according to one or more of claims 2 to 10, characterized in that the electrodes ( 1 , 2 ) abutments, preferably a circumferential collar ( 6 , 7 ) for the abutment of the ends of the arms ( 4 , 5 ; 16-17 ') of the respective counter electrode or the electrical insulation located between them.