[0001] Die Erfindung betrifft eine Luftfunkenstrecke nach dem Oberbegriff des Anspruches
1.
[0002] In großen Bereichen der Fernmeldetechnik werden Überspannungsableiter zum Schutz
gegen Überspannungen und den daraus resultierenden Überströmen eingesetzt. Diese weisen
üblicherweise eine Elektrodenanordnung in einer mit einem Edelgas, z.B. Neon oder
Argon, gefüllten gasdichten Kapsel aus Glas oder Keramik auf. Ein derartiger Überspannungsableiter
verhält sich wie ein spannungsabhängiger Schalter, der nach dem Überschreiten der
typenabhängigen Zündspannung einen Lichtbogen mit hoher Stromtragfähigkeit (ca. 2,5
kA - 20 kA) ausbildet. Jedoch können diese Überspannungsableiter je nach Dauer des
Einsatzes und Art der Belastungen Alterungserscheinungen aufweisen, wobei eine typische
Erscheinung ein Entweichen des Edelgases aus der Kapsel und ein allmähliches Ersetzen
durch Luft ist. Hierdurch steigt die Ansprechspannung des Überspannungsableiters derart,
daß sie ein Mehrfaches (ca. 2500-5000 V) des normalen Wertes betragen kann. Daher
bestehen Forderungen, einen zusätzlichen Schutz vorzusehen, der eine bestimmte maximale
Ansprechspannung sicherstellt. Diese liegt üblicherweise im Bereich von 1000-1500
V.
[0003] Ein derartiger Schutz kann durch eine Trennfunkenstrecke in Luft realisiert werden.
Mit Elektrodenabständen zwischen 0,1 und 0,5 mm können dabei Ansprechspannungen von
0,1 kV bis 0,5 kV erzielt werden. Diese zusätzlichen Trennfunkenstrecken bedingen
jedoch veränderte geometrische Abmessungen des Überspannungsableiters und somit ein
Abweichen von der Standardbauform; weiterhin erhöhen sich hierdurch die Herstellungskosten
nicht unbeträchtlich.
[0004] Aus der DE 38 13 889 C1 ist eine Schalt- oder Trennleiste für die Fernmeldetechnik
bekannt, auf die mindestens ein Überspannungsschutzstecker mit einem Gehäuse, in welchem
ein Überspannungsableiter angeordnet ist, aufsteckbar ist.
[0005] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Überspannungsableiter mit einer
zusätzlichen Luftfunkenstrecke in der Weise zu versehen, daß trotz Einhalten der entsprechenden
Prüfvorschriften keine Veränderung der geometrischen Abmessungen, beispielsweise des
Gehäuses des Überspannungsableiters, erforderlich ist und die Herstellungskosten nur
geringfügig erhöht werden, außerdem soll die Trennfunkenstrecke vor äußeren Einflüssen
weitgehend geschützt sein.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs
1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Trennfunkenstrecke
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0007] Dadurch, daß das eine der Kontaktglieder elektrisch mit einem Kontaktelement verbunden
ist, das federnd an dem anderen der Kontaktglieder flächig anliegt, derart, daß zur
elektrischen Trennung eine Elektroisolierfolie mit vorgegebener Dicke zwischen ihnen
angeordnet ist, die zur Bildung einer Luftstrecke zwischen dem anderen der Kontaktglieder
und dem Kontaktelement mit einem Loch versehen ist, kann die Trennfunkenstrecke auf
engem Raum zwischen den Kontaktgliedern ausgebildet werden, und es können die gewünschten
Elektrodenabstände der Funkenstrecke mit hoher Genauigkeit und auf einfachste Weise
erhalten werden. Durch die flächige Verbindung zwischen der Elektroisolierfolie und
dem anderen der Kontaktglieder einerseits und die federnde flächeige Auflage des einen
der Kontaktglieder auf der Elektroisolierfolie andererseits erhält man eine gekapselte
Trennfunkenstrecke, bei der äußere Einflüsse wie Luftdruck, Luftfeuchtigkeit und Verschmutzungen
auf die Durchschlagspannung weitgehend unterbunden werden können.
[0008] Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 -
- eine Schnittansicht eines Überspannungsschutzsteckers im Ausgangszustand,
- Fig. 2 -
- die Schnittansicht des Überspannungsschutzsteckers nach Fig. 1 im aufgesteckten Zustand,
- Fig. 3 -
- das Kontaktglied für die a-Ader in der Seitenansicht (a) und ein Teil von diesem in
der Draufsicht (b), und
- Fig. 4 -
- das Kontaktglied für die b-Ader in der Seitenansicht (a) und in der Draufsicht (b).
[0009] Der Überspannungsschutzstecker weist ein Gehäuse auf, das aus einem Unterteil 1 aus
Kunststoff und einem Deckel 2 aus Metall besteht. Der Deckel 2 ist im auf eine Schalt-
oder Trennleiste aufgesteckten Zustand des Überspannungsschutzsteckers elektrisch
mit einem nicht gezeigten Sammelerder verbunden, so daß er den Erdkontakt bildet.
Weiterhin sind zwei Steckzungen 3 und 4 aus dem Gehäuse herausgeführt, die im aufgesteckten
Zustand des Überspannungsschutzsteckers mit einer a-Ader bzw. b-Ader einer Fernmeldeleitung
verbunden sind. Jeweils ein Überspannungsableiter 5 ist zwischen die Steckzunge 3
und den Deckel 2 bzw. die Steckzunge 4 und den Deckel 2 geschaltet, wobei zusätzlich
zwischen der Steckzunge 3 bzw. 4 und dem zugehörigen Überspannungsableiter 5 jeweils
eine elektrisch leitende Schmelzpille 6 angeordnet ist.
[0010] Tritt eine die Ansprechspannung mindestens eines der Überspannungsableiter 5 übersteigende
Überspannung in der Fernmeldeanlage und damit zwischen dem den Erdkontakt bildenden
Deckel 2 und zumindest einer der Steckzungen 3 oder 4 auf, dann zündet der entsprechende
mit Edelgas gefüllte Überspannungsableiter 5, so daß die Überspannung durch die niederohmige
Verbindung über diesen Überspannungsableiter 5 abgeleitet wird. Dauert die Zündung
des Überspannungsableiters 5 an, dann schmilzt die entsprechende Schmelzpille 6 durch
die erzeugte Wärme, so daß die zugehörige, federnd nach oben vorgespannte Steckzunge
3 bzw. 4 in Berührung mit dem Deckel 2 gelangt, wodurch der Überspannungsableiter
5 kurzgeschlossen und damit seine Zerstörung durch Überhitzung verhindert wird.
[0011] Der Deckel 2 ist mit zwei fußartigen Kontaktelementen 7 versehen, die, wenn der Überspannungsschutzstecker
aufgesteckt ist (Fig. 2), federnd gegen die jeweilige Steckzunge 3 bzw. 4 gedrückt
werden. Im nicht aufgesteckten Zustand (Fig. 1) sind die Kontaktelemente 7 von der
jeweiligen Steckzunge 3 bzw. 4 abgehoben. Zwischen der jeweiligen Steckzunge 3 bzw.
4 und dem zugehörigen Kontaktelement 7 besteht im aufgesteckten Zustand eine relativ
große Kontaktfläche.
[0012] In dem Bereich, in welchem beim Aufstecken des Überspannungsschutzsteckers der flächige
Kontakt zwischen den Kontaktelementen 7 und der jeweiligen Steckzunge 3 bzw. 4 hergestellt
wird, ist auf diese eine Elektroisolierfolie 8 bzw. 9 aufgeklebt. Diese verhindert
somit einen direkten Kontakt zwischen der Steckzunge 3 bzw. 4 und dem zugehörigen
Kontaktelement 7. Die beiden Elektroisolierfolien 8 und 9 haben jedoch im Bereich
der Kontaktfläche jeweils ein Loch 10 bzw. 11, so daß die Steckzunge 3 bzw. 4 und
das zugehörige Kontaktelement 7 hier nur durch eine Luftstrecke von einer der Dicke
der Elektroisolierfolie 8 bzw. 9 entsprechenden Länge voneinander getrennt sind. Die
Durchschlagspannung zwischen der Steckzunge 3 bzw. 4 und dem Zugehörigen Kontaktelement
7 bzw. dem Deckel 2 (Sammelerder) kann daher durch entsprechende Wahl der Dicke der
Elektroisolierfolie 8 bzw. 9 eingestellt werden. Dickentoleranzen der Elektroisolierfolie
von maximal 3 µm erlauben auf einfache Weise eine große Genauigkeit bei der Einstellung
verschiedener Durchschlagspannungen.
[0013] Durch eine entsprechende Ausbildung der Löcher 10 und 11 (Größe und Form) kann in
diesen ein stark inhomogenes elektrisches Feld zwischen der Steckzunge 3 bzw. 4 und
dem zugehörigen Kontaktelement 7 ausgebildet werden, so daß eine Durchschlagcharakteristik
wie bei einer Platte-Spitze-Anordnung erreicht werden kann. Die Durchschlagfestigkeit
wird somit erheblich herabgesetzt, so daß beispielsweise für eine bestimmte Durchschlagspannung
ein größerer Elektrodenabstand bzw. eine dickere Elektroisolierfolie verwendet werden
kann. Hierdurch ist auch bei einer niedrigen Durchschlagspannung ein ausreichend großer
Elektrodenabstand möglich, so daß ein Verschweißen der Elektroden weitgehend ausgeschlossen
werden kann.
1. Luftfunkenstrecke zum Festlegen der Höchstspannung an einem Überspannungsableiter,
der eine Elektrodenanordnung in einer Edelgas gefüllten Kapsel aufweist, wobei die
Luftfunkenstrecke zwischen zwei Kontaktgliedern parallel zum Überspannungsableiter
angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das eine (2) der Kontaktglieder elektrisch mit einem Kontaktelement (7) verbunden
ist, das federnd an dem anderen (3,4) der Kontaktglieder flächig anliegt, derart,
daß zur elektrischen Trennung mindestens eine Elektroisolierfolie (8,9) mit vorgegebener
Dicke zwischen ihnen angeordnet ist, die zur Bildung einer Luftstrecke zwischen dem
anderen (3,4) der Kontaktglieder und dem Kontaktelement (7) mit einer Öffnung (10,11)
versehen ist.
2. Luftfunkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überspannungsableiter
(5) in einem Überspannungsschutzstecker angeordnet ist und daß das Kontaktelement
(7) im aufgesteckten Zustand des Überspannungsschutzsteckers an dem anderen der Kontaktglieder
(3,4) anliegt.
3. Luftfunkenstrecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überspannungsschutzstecker
auf eine Schalt- oder Trennleiste für die Fernmeldetechnik aufsteckbar ist.
4. Luftfunkenstrecke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine (2) der Kontaktglieder
mit einem Sammelerder und das andere (3,4) der Kontaktglieder mit einer a- bzw. b-Ader
verbunden ist.
5. Luftfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kontaktglieder (3,4) in Form von Steckzungen ausgebildet sind.
6. Luftfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Kontaktelement (7) von dem einen (2) der Kontaktglieder federnd gegen das andere (3,4)
der Kontaktglieder gedrückt wird.
7. Luftfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Elektroisolierfolie (8,9) eine Mindestdicke von 100 µm hat.
8. Luftfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Elektroisolierfolie (8,9) auf das andere (3,4) der Kontaktglieder aufgeklebt ist.
9. Luftfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie
im Gehäuse (1,2) des Überspannungsschutzsteckers angeordnet ist.
10. Luftfunkenstrecke nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
Loch (10,11) in der Elektroisolierfolie (8,9) eine solche Größe und/oder Form hat,
daß in der Luftstrecke ein stark inhomogenes elektrisches Feld gebildet ist.