ÜBERSPANNUNGSABLEITER MIT THERMISCHEM ÜBERLASTSCHUTZ

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter mit thermischem Überlastschutz sowie dessen Verwendung und ein Verfahren zum Schutz eines Überspannungsableiters vor thermischer Überlastung.

[0002] Aus der DE 102005036265 A1 ist ein Überspannungsableiter bekannt.

[0003] Die Druckschrift US 5,198,791 A beschreibt eine Überspannungsschutzvorrichtung, die ein Überspannungsschutzelement mit zwei Elektroden aufweist, das über Zuleitungsdrähte, Schmelzelemente und eine Feder mit Außenanschlüssen verbunden ist. Beim Auslösen der Vorrichtung schmilzt eines der Schmelzelemente und die Feder zieht sich in Richtung eines der Außenanschlüsse zusammen, wodurch das Überspannungsschutzelement vom Stromkreis getrennt wird.

[0004] Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen thermischen Überlastschutz für einen Überspannungsableiter und ein Verfahren anzugeben, die den Überspannungsableiter sicher und einfach vor thermischer Überlast schützen. Weiterhin ist eine Verwendung anzugeben.

[0005] Diese Aufgabe wird bei dem Überspannungsableiter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst, bei der Verwendung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und bei dem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12.

[0006] Der Überspannungsableiter weist wenigstens zwei Elektroden auf; es kann sich sowohl um einen Zweielektroden- als um einen Dreielektroden-Überspannungsableiter handeln. Der Überspannungsableiter bildet mittels eines rohrförmigen Isolators, vorzugsweise eines Keramikzylinders, sowie an dessen stirnseitigen Enden angeordneten Außenelektroden bzw. Außenanschlüsse einen Innenraum. In dem Innenraum sind die wenigstens zwei Elektroden mit den Außenanschlüssen verlötet oder verschweißt und stehen sich typischerweise als Stiftelektroden gegenüber oder sind als Rohrelektrode und Stiftelektrode, die in die Rohrelektrode ragt, ausgebildet. Der Innenraum des Überspannungsableiters ist gegenüber der Umgebung gasdicht verschlossen und enthält ein Gas.

[0007] Überspannungsableiter dienen insbesondere dazu, hohe pulsförmige Spannungen von einigen kV und Ströme von einigen kA in sehr kurzer Zeit kurzzuschließen beziehungsweise zur Erde abzuleiten. Eine im Fehlerfall länger andauernde Belastung, zum Beispiel wenn ein Netzstrom über Stromversorgungsnetz oder über ein Telekommunikationsnetzwerk beziehungsweise einen Spannungsableiter kurzgeschlossen ist (Power Cross), kann es zu einer unzulässig hohen Erwärmung des Überspannungsableiters kommen, was möglicherweise zu einem Brand führt. Andererseits wird ein Überspannungsableiter bei einer Beanspruchung mit Gleich- oder Wechselspannungen bzw. mit Gleich- oder Wechselströmen thermisch belastet. Dieser Fall kann zeitweise auch bei Blitzschutzanwendungen auftreten. Überspannungsableiter im Bereich des Netzschutzes, beispielsweise in der Stromversorgung von Gebäuden, dienen zum Schutz des Netzes vor Blitzstoßströmen und vor Überspannungen.

[0008] Im Inneren des Überspannungsableiters kommt es bei Überschreiten einer bestimmten Grenzspannung zu einem Lichtbogenüberschlag. Der Lichtbogen wird durch den speisenden Strom aufrecht erhalten, solange die elektrischen Bedingungen für den Lichtbogen gegeben sind. Der Lichtbogen erzeugt eine thermische Belastung des Überspannungsableiters, die für den Überspannungsableiter und für seine Einbauumgebung spezifizierte Werte nicht überschreiten darf. Durch unzulässig hohe Erwärmung besteht die Gefahr, dass der Überspannungsableiter in Brand gerät.

[0009] Eine der wenigstens zwei Elektroden des Überspannungsableiters ist im Normalfall und unter normalen Betriebsbedingungen mit Hilfe eines Schmelzelements mit dem zugehörigen Außenanschluss des Überspannungsableiters verbunden. Das Schmelzelement stellt einen elektrischen Kontakt her und verbindet die Elektrode mit dem Außenanschluss mechanisch.

[0010] Der Überspannungsableiter enthält weiter eine Löschvorrichtung, die eingerichtet ist, um einen Lichtbogen zu löschen. Der Lichtbogen brennt entweder bei einem Ansprechen des Überspannungsableiters zwischen den beiden Elektroden oder entsteht zwischen der einen Elektrode und dem Außenanschluss, wenn das Schmelzelement anspricht und schmilzt. Die Löschvorrichtung wird durch das Aufschmelzen des Schmelzelements bei zu hoher thermischer Belastung ausgelöst. Die Löschung des Lichtbogens erfolgt, indem die Wegstrecke, die der Lichtbogen von der einen Elektrode zu der anderen Elektrode oder zu der Außenelektrode des Überspannungsableiters zurücklegt oder zurücklegen kann, verlängert wird. Durch die Löschung des Lichtbogens wird der elektrische Kreis, der bei dem Lichtbogenüberschlag zwischen den Elektroden des Überspannungsableiters und der an die Außenelektroden angeschlossenen Spannungs- oder Stromquelle geschlossen ist, getrennt. Dadurch wird ein Stromkreis unterbrochen, so dass keine weitere thermische Belastung erfolgt.

[0011] Der Überspannungsableiter mit Löscheinrichtung ist so eingerichtet, dass auch bei ausgelöster Löscheinrichtung die äußere Integrität des Überspannungsableiters erhalten ist. Äußere Integrität bedeutet, dass die Gehäuseanordnung des Überspannungsableiters unversehrt erhalten bleibt und keine Teile abgelöst oder abgesprengt werden, die außerhalb des Überspannungsableiters Schaden anrichten könnten. Die Löschvorrichtung ist vorzugsweise vollständig im Innern des Gehäuses des Überspannungsableiters angeordnet.

[0012] Durch die Löschung des Lichtbogens wird verhindert, dass es durch eine thermische Überlastung zu einer unzulässig hohen Erwärmung des Überspannungsableiters kommt und der Überspannungsableiter in Brand gerät. Gleichzeitig ist es möglich, dass ein den Lichtbogen löschendes Gas oder Medium aus dem Außenbereich des Überspannungsableiters in den Innenraum des Überspannungsableiters oder in die Umgebung der Löschvorrichtung einströmt und ein durch den Trennvorgang erzeugter Lichtbogen gelöscht wird.

[0013] In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Schmelzelement die Eigenschaften eines niedrig schmelzenden Lotes auf. Als Alternativen sind ein Weichlot oder ein Hartlot einsetzbar. Dadurch wird sichergestellt, dass bei einer thermischen Belastung des Überspannungsableiters zunächst das Lot des Schmelzelements aufgeschmolzen wird, bevor die übrigen Elemente des Überspannungsableiters Schaden nehmen können. Das aufschmelzende Lot löst die Löschvorrichtung aus und ein bereits bestehender oder durch den Schmelzvorgang entstehender Lichtbogen wird gelöscht.

[0014] In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Schmelzelement ausgebildet, um bei einer unzulässigen Erwärmung zu schmelzen und die Löschvorrichtung zu veranlassen, die eine Elektrode in eine von der anderen Elektrode des Überspannungsableiters weiter entfernte Position zu bewegen bzw. den dazwischen gebildeten Abstand zu vergrößern. Diese Ausführungsform ermöglicht es, durch die Bewegung der einen Elektrode gegenüber der anderen Elektrode nicht nur für eine Verlängerung des Abstands zwischen diesen beiden Elementen zu sorgen, sondern die eine Elektrode auch aus dem Innenraum des Überspannungsableiters so weit herauszubewegen, dass dieser sicher funktionsunfähig wird. Dadurch wird ein besonders effizienter Schutz gegen thermische Überlastung des Überspannungsableiters und der durch sie geschützten Einrichtung erreicht.

[0015] In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist das Schmelzelement ausgebildet, um bei Erwärmung zu schmelzen und die Löschvorrichtung zu veranlassen, ein Isolationselement zwischen den Außenanschluss und die eine Elektrode zu bewegen. Bevorzugt ist die eine Elektrode mehrteilig ausgebildet und enthält neben der Hauptelektrode des eigentlichen Überspannungsableiters eine Hilfselektrode, mit der die Elektrode in dem Überspannungsableiter fixiert wird. Ferner weist die Elektrode einen von dem Innenraum des Überspannungsableiters wegweisenden Stift bzw. Zapfen auf, der mit der Außenelektrode mittels des Schmelzelements elektrisch verbunden ist. Das Schmelzelement ist so ausgebildet, dass zwischen der Außenelektrode und der damit verbundenen einen Elektrode ein Spalt gebildet ist. In diesem Spalt wird bei unzulässiger Erwärmung des Überspannungsableiters und bei einem Aufschmelzen des Schmelzelements ein Isolationselement bewegt, sodass die Verbindung zwischen dem Außenanschluss und der einen Elektrode aufgetrennt und unterbrochen ist.

[0016] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Löschvorrichtung eine Feder auf, mit der die für die Isolation erforderlichen Bewegungen umgesetzt werden. Die Feder hat den Vorzug, dass sie einerseits das Schmelzelement mechanisch vorspannt und bei einem Auslösen des Schmelzelements durch eine Entspannung der Feder eine effiziente Bewegung der zu führenden Elektrode beziehungsweise des Isolationselements ausgeführt wird, um die Isolation durchzuführen. Je nach Gestaltung ist die Feder als Druckfeder oder als Zugfeder vorgesehen. Eine Druckfeder hat jedoch den besonderen Vorteil, dass die Federabstützung einfach ausgeführt sein kann.

[0017] In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Löschvorrichtung in einem von der nicht mit dem Schmelzelement verbundenen Elektrode des Überspannungsableiters abgetrennten Raum angeordnet. Diese Ausführungsform ermöglicht es, einerseits den durch die Elektroden und den Isolator gebildeten Innenraum des eigentlichen Überspannungsableiters optimal auf die Spezifikationen des Überspannungsableiters hin zu optimieren. Andererseits kann der abgetrennte Raum, der die Löschvorrichtung aufnimmt, optimal auf die von der Löschvorrichtung zu erfüllende Funktion hin ausgelegt sein. Beispielsweise ist es möglich, Materialien für den abgetrennten Raum und die Löschvorrichtung zu verwenden, die einem bei dem Trennvorgang entstehenden Lichtbogen beziehungsweise dem Lichtbogen bei dem Vorgang der Verlängerung des Elektrodenabstands widerstehen können, ohne in Brand zu geraten. Weiterhin kann der abgetrennte Raum ein Gas oder ein Medium enthalten, das bei Auslösen des Schmelzelements beziehungsweise dem Einsatz der Löschvorrichtung hilft, den entstehenden Lichtbogen möglichst effizient zu löschen.

[0018] In einer Ausführungsform, bei dem die eine Elektrode des Überspannungsableiters mittels der Löschvorrichtung von der anderen Elektrode entfernt wird, ist die Feder besonders bevorzugt als Druckfeder ausgebildet, die im Normalzustand, also ohne Ansprechen des Schmelzelements, zwischen dem Außenanschluss und der einen Elektrode vorgespannt ist. Dadurch wird es möglich, dass sich bei Aufschmelzen des Schmelzelements die Feder entspannt und durch diese Bewegung die Elektrode aus dem Innenraum des Überspannungsableiters herauszieht und von dem Außenanschluss trennt.

[0019] In einer Ausführungsform, bei der im Auslösefall des Schmelzelements ein Isolationselement zwischen die eine Elektrode und den Außenanschluss bewegt wird, ist es besonders vorteilhaft, an der Außenelektrode eine Abstützung für eine Druckfeder so vorzusehen, dass die Druckfeder im Auslösefall des Schmelzelements entspannt und das Isolationselement zwischen die eine Elektrode und den Außenanschluss bewegt. In diesem Fall ist die Form des Isolationselements an die Form der Elektrode angepasst. Bei einer Stiftelektrode hat das Isolationselement bevorzugt die Form eines Topfes, dessen Wände sich zwischen die Stiftelektrode und den Außenanschluss bewegen und gegen dessen Boden die Druckfeder drückt.

[0020] In abgewandelten Ausführungsformen ist eine Ausführung der Feder als Zugfeder vorgesehen.

[0021] Bei geschmolzenem Schmelzelement ist es möglich, mit Erreichen der Endposition nach der Bewegung der einen Elektrode ein Kontaktelement zu betätigen. Durch die Feder und das Kontaktelement wird ein elektrischer Kontakt geschlossen und ein elektrisches Signal erzeugt. Dieses elektrische Signal kann zur weiteren Verarbeitung, beispielsweise zur Anzeige des Funktionszustands des Überspannungsableiters genutzt werden.

[0022] Mit besonderem Vorteil lässt sich der Überspannungsableiter in einer Einrichtung einsetzen, die hohe Ansprüche sowohl an eine einwandfreie Funktion als auch gegenüber thermischen und sonstigen Belastungen stellt. Dazu gehören beispielsweise ein Stromversorgungsnetz, z.B. in einem Gebäude, oder eine Telekommunikationseinrichtung oder ein Telekommunikationsnetzwerk, die mit dem Überspannungsableiter effizient gegen Blitz und sonstige Überspannungen geschützt werden können. Der Überspannungsableiter ist in seiner Verwendung nicht eingeschränkt und kann auch in jeder anderen elektrischen Schaltung verwendet werden, in der hohe Spannungen mittels eines Überspannungsableiters abgeführt werden müssen.

[0023] Bei einem Verfahren zum Schutz eines wie zuvor beschriebenen Überspannungsableiters vor thermischer Überlast sind die folgenden Schritte vorgesehen. Bei einer unzulässig starken Erwärmung des Überspannungsableiters erwärmt sich der Überspannungsableiter an dem Schmelzelement, das so ausgelegt ist, dass es bei unzulässig starker thermischer Belastung schmilzt, bevor andere Teile des Überspannungsableiters in Brand geraten können. Durch das Schmelzen des Schmelzelements wird in einem nächsten Schritt eine Löschvorrichtung ausgelöst, die eine von der einen Elektrode des Überspannungsableiters ausgehende Strecke zu der anderen Elektrode des Überspannungsableiters oder zu der Außenelektrode verlängert. Die Verlängerung der Strecke erfolgt dadurch, dass bei einem bevorzugten Verfahrensschritt die Elektrode von der anderen Elektrode fortbewegt wird und in ihrer Endposition weiter von dieser entfernt ist. Dabei wird die äußere Integrität des Überspannungsableiters erhalten.

[0024] In einem anderen bevorzugten Verfahrensschritt wird mit Hilfe der Löschvorrichtung ein Isolationselement in einen Raum zwischen der einen Elektrode und der Außenelektrode bewegt. Der eine Raum wird durch Aufschmelzen des Schmelzelements gebildet und für die Bewegung des Isolationselements freigegeben.

[0025] In einem weiteren bevorzugten Verfahrensschritt wird beim Schmelzen des Schmelzelements mit Hilfe der Löschvorrichtung ein Kontaktelement aktiviert, das ein elektrisches Signal erzeugt und zu einer Anzeige- oder Steuereinrichtung weiterleitet.

[0026] Die Anordnung und das Verfahren werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und dazugehörigen Figuren näher erläutert. Die in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele sind nicht als maßstabsgetreu aufzufassen und rein schematisch zur Erläuterung der Elemente und des Verfahrens dargestellt. Gleiche Elemente oder Elemente mit gleicher Funktion sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

[0027] Es zeigen:

Figur 1

einen Überspannungsableiter gemäß einer ersten Ausführungsform im Normalzustand und nach einer Auslösung der Löschvorrichtung,

Figur 2

einen Überspannungsableiter gemäß einer zweiten Ausführungsform im Normalzustand und nach einer Auslösung der Löschvorrichtung.

[0028] Figur 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines Überspannungsableiters. Figur 1a zeigt den Normalzustand und Figur 1b den Zustand nach Auslösung der Löschvorrichtung.

[0029] Gemäß Figur 1a weist der Überspannungsableiter einen Innenraum 10 als Entladeraum auf, der durch einen rohrförmigen Isolator 11 und zwei an den Außenseiten des Isolators angeformte Außenelektroden 12 und 13 gebildet wird. Als Ableiterstrecke enthält der Innenraum des Überspannungsableiters eine rohrförmige Elektrode 14, die mit der Außenelektrode 13 verbunden ist und eine in die rohrförmige Elektrode 14 hineinragende Stiftelektrode 15, die mit der Außenelektrode 12 verbunden ist.

[0030] Die Außenelektrode 12 ist napfförmig gebildet und ragt mit ihrem Napf in den Innenraum 10 des Überspannungsableiters hinein. Der Napfboden enthält ein Loch 16, durch das die Innenelektrode 15 geführt ist. Außerhalb des Innenraums 10 weist die Elektrode 15 einen Kopf 17 auf, dessen Außendurchmesser größer als der Innendurchmesser des Lochs 16 ist. Die Elektrode 15 mit Kopf 17 ist mit dem Außenanschluss 12 mit Hilfe eines Schmelzelements 18 verbunden.

[0031] Das Schmelzelement 18 ist vorzugsweise als Weichlot oder Hartlot ausgebildet, sodass im gezeigten Normalzustand eine gute elektrisch leitende Verbindung zwischen der Elektrode 15 und der Außenelektrode 12 besteht. Das Schmelzelement ist so ausgebildet, dass es den Napfboden abdeckt und gegebenenfalls in das Loch 16 der Außenelektrode 12 hineingeht. Die dem Innenraum 10 zugewandte Seite des Kopfes 17 der Elektrode 15 liegt satt auf dem Napfboden an, sodass die Elektrode 15 in dem Innenraum exakt geführt wird.

[0032] Der Kopf 17 weist auf der dem Innenraum 10 abgewandten Seite der Elektrode 15 einen Zapfen 19 auf, auf den eine Aufnahme 20 aufgeschraubt ist. Zwischen der Aufnahme 20 und der Außenelektrode 12 ist eine Druckfeder 21 angeordnet, die sich sowohl gegen die Elektrode 12 als auch die Aufnahme 20 abstützt. Im Ausführungsbeispiel wird die Aufnahme 20 in einem Rohr 24 geführt, das einerseits durch die Elektrode 12 und andererseits durch einen Anschluss 22 verschlossen ist. Der Anschluss 22 ist ebenfalls napfförmig ausgebildet und ragt mit seinem Napfboden in den Innenraum 23 hinein. Der Zapfen 19 der Elektrode 15, die Aufnahme 20 und die Druckfeder 21 bilden in Verbindung mit dem Schmelzelement die Löschvorrichtung.

[0033] Gemäß Figur 1b ist der Überspannungsableiter nach Auslösen der Schmelzvorrichtung gezeigt. Dabei wird erkennbar, dass das Schmelzelement 18 aufgeschmolzen ist und die Elektrode 15 aus dem Innenraum 10 des Überspannungsableiters durch die Kraft der Feder 21 herausbewegt worden ist. Durch das Aufschmelzen des Schmelzelements 18 ist die Druckfeder 21 aus der vorgespannten Lage gemäß Figur 1a in eine entspannte Lage gemäß Figur 1b übergegangen. Aufgefangen wird die Bewegung der Elektrode 15 aus dem Innenraum 10 des Überspannungsableiters heraus durch den Anschluss 22, der in Verbindung mit der Feder und der Außenelektrode einen Kontakt bildet bzw. schließt. Die zwischen den beiden Elektroden des Überspannungsableiters gebildete Strecke bzw. ihr Abstand ist somit so verlängert, dass der gebildete Lichtbogen gelöscht ist.

[0034] Grundsätzlich ist es nicht notwendig, dass die Löschvorrichtung in einem separaten Außenraum 23 geführt wird, solange durch konstruktive Maßnahmen dafür gesorgt ist, dass bei Auslösen der Löschvorrichtung die äußere Integrität des Überspannungsableiters erhalten bleibt und keine Teile abgelöst werden. Die Vorrichtung aus dem zylindrischen Rohr 24 und dem Anschluss 22 ist jedoch zweckmäßig, weil dadurch einerseits eine unkontrollierte Bewegung der Elektrode 15 aus dem Überspannungsableiter heraus vermieden wird. Andererseits ist es möglich, den Innenraum 23 mit einem Gas oder einem Medium zu füllen, das bei einer Bewegung der Elektrode 15 in den Raum 23 hinein durch die entstehende Öffnung 16 in den Innenraum des Überspannungsableiters 10 strömt und hilft, einen Lichtbogen zwischen der Elektrode 15 und der Elektrode 14 zu löschen.

[0035] Gemäß Figur 2a ist wie zuvor ein Überspannungsableiter mittels eines Isolationsrohrs 11, vorzugsweise aus Keramik oder Kunststoff, und einer Außenelektrode 13 gebildet. Die Außenelektrode trägt im Innenraum 10 des Überspannungsableiters eine Elektrode 14, die im Ausführungsbeispiel rohrförmig ist, aber auch stiftförmig sein kann. Die Gegenelektrode 30 zur Elektrode 14 ist mehrteilig aufgebaut. Sie enthält im Innenraum des Überspannungsableiters die Stiftelektrode 31, die in die Rohrelektrode 14 hineinragt. Alternativ können die beiden Elektroden 14 und 31 als gegenüberstehende Stiftelektroden ausgeführt sein.

[0036] Der Innenraum 10 des Überspannungsableiters wird durch eine Hilfselektrode 32 abgeschlossen, die napfförmig ausgebildet ist und deren Napfboden in den Innenraum 10 hineinragt und die Stiftelektrode 31 trägt. Die Stiftelektrode 31 ist beispielsweise mit der Mittelelektrode 32 verlötet oder verschweißt. Auf der dem Innenraum 10 abgewandten Seite weist die Elektrode 30 einen Zapfen 33 mit einem Kopf 34 auf. Der Kopf 34 ist so angepasst, dass er in den Napf der Mittelelektrode 32 passt und mit dieser verlötet oder verschweißt ist. Der Zapfen 33 beziehungsweise der als Stiftelektrode ausgebildete Elektrodenteil 33 ist von einem Isolationsrohr 35 umgeben, das zwischen der Mittelelektrode 32 und einer Außenelektrode 36 des Überspannungsableiters angeordnet ist.

[0037] Die Außenelektrode 36 ist so geformt, dass sie einerseits einen dichten Anschluss mit dem Isolationsrohr 35 ermöglicht und andererseits ein zentrisches Loch 37 aufweist, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser des Zapfens 33 der Elektrode 30 ist. Das Isolationsrohr 35 weist vorzugsweise den gleichen Außen- und Innendurchmesser auf wie das Isolationsrohr 11 der eigentlichen Entladungsstrecke des Überspannungsableiters. Es ist jedoch nicht notwendig, dass das Isolationsrohr 35 aus dem gleichen Material wie das Isolationsrohr 11 bestehen muss. Bevorzugt ist das Isolationsrohr 35 jedoch ebenfalls ein Keramikrohr.

[0038] Auf der dem Isolationsrohr 35 abgewandten Seite weist die Außenelektrode 36 einen Rand 38 auf, durch den zwei Absätze der Außenelektrode 36 gebildet werden. Der Außenabsatz ermöglicht die Befestigung eines Gehäuseteils 39, das als Haltevorrichtung für die Feder der Löschvorrichtung vorgesehen ist. Bei einer Zugfeder kann der Gehäuseteil 39 auch entfallen. Der dem Innenraum zugewandte Absatz der Außenelektrode 36 nimmt eine Lotscheibe 40 auf. Die Oberfläche dieses Absatzes fluchtet mit dem Boden des Zapfens 33, der dem Kopf 34 gegenüberliegt.

[0039] Die Lotscheibe 40 ist so ausgeführt, dass sie den Absatz der Außenelektrode 36 mit dem Zapfen 33 der einen Elektrode 30 elektrisch gut verbindet. Auf den Raum beziehungsweise Spalt 37, der zwischen der Außenelektrode 36 und dem Zapfen 33 der einen Elektrode gebildet ist, drückt außenseitig ein Isoliertopf 41. Der Topf 41 hat eine Randdicke, die höchstens gleich der Differenz des Außendurchmessers des Zapfens 33 zu dem Innendurchmesser der Außenelektrode 36 sein darf. Zwischen den Boden des Isoliertopfes 41 und das Außengehäuse 39 ist eine Druckfeder 42 gespannt, die im gezeigten Normalzustand das Isolationselement 41 gegen das Schmelzelement 40 vorspannt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Isolationstopf 41 eine sich nicht über den ganzen Rand des Topfes erstreckende Verlängerung 43 auf, die durch das Schmelzelement 40 hindurch in den Raum 37 zwischen Außenelektrode und Innenelektrode 30 zeigt. Diese Verlängerung ermöglicht es im Fall des Schmelzens des Schmelzelements, dass das Isolationselement 41 auf dem Zapfen 33 geführt ist und nicht verkanten kann.

[0040] Gemäß Figur 2b ist das Isolationselement 41 im ausgelösten Zustand des Schmelzelements mit Hilfe der sich entspannenden Feder 42 über den Zapfen 33 der einen Elektrode des Überspannungsableiters beziehungsweise in das Loch der Außenelektrode geschoben. Dadurch wird die für einen Lichtbogen verfügbare freie Wegstrecke zwischen der Außenelektrode 36 von der einen Elektrode des Überspannungsableiters verlängert. In dieser Ausführungsform bleibt auch bei Auslösen des Schmelzelements der Innenraum 10 des Überspannungsableiters vollständig erhalten.

[0041] Ein durch das Trennen der einen Elektrode 30 und des Außenanschlusses 36 entstehender Lichtbogen wird einerseits durch die langen Isolationswege des Isolationselementes 41 gelöscht. Es ist jedoch auch möglich, den zwischen dem Isolationsrohr 35 und dem Zapfen 33 der einen Elektrode gebildeten Innenraum mit einem Gas oder einem Material zu füllen, das bei einem Lichtbogen die Löschung des Lichtbogens unterstützt.

[0042] Die Beschreibung der angegebenen Gegenstände und Verfahren ist nicht auf die einzelnen speziellen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr können die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen, soweit technisch sinnvoll, beliebig miteinander kombiniert werden. So können der beschriebene Gegenstand und das Verfahren z.B. auch mit einer Rohrelektrode anstatt einer Stiftelektrode realisiert werden.

Bezugszeichenliste

[0043] 

10

Innenraum

11

Isolationsrohr

12, 13, 36

Außenanschluss

14, 15, 30

Elektroden des Überspannungsableiters

16, 37

Loch einer Außenelektrode

17

Kopf einer Elektrode

18, 40

Schmelzelement

19, 33

Außenzapfen einer Elektrode des Überspannungsableiters

20

Aufnahme

21, 42

Druckfeder

22

Anschluss der Löschvorrichtung

23

Innenraum der Löschvorrichtung

24

rohrförmiger Isolierteil

31

Innenelektrode einer Elektrode

32

Mittelelektrode einer Elektrode

33

Außenzapfen einer Elektrode

34

Kopf eines Außenzapfens einer Elektrode

35

Isolationskörper

38

Rand einer Außenelektrode

39

Gehäuse

41

Isolationselement

43

Verlängerung des Randes des Isolationselements

Ansprüche

1. Überspannungsableiter mit

- wenigstens zwei gegeneinander isolierten Elektroden (14, 15; 14, 30), die jeweils mit einem Außenanschluss (12, 13; 13, 36) verbunden sind, mit

- einem Schmelzelement (18; 40), das eine erste der wenigstens zwei Elektroden (15; 30) mit einem ersten Außenanschluss (12; 36) des Überspannungsableiters verbindet, und mit

- einer Löschvorrichtung (19, 20, 21; 41, 42), die durch das Schmelzen des Schmelzelements ausgelöst wird und eingerichtet ist, um einen Lichtbogen zu löschen, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der ersten (15) der wenigstens zwei Elektroden ausgehende Strecke zur zweiten (14) der wenigstens zwei Elektroden verlängert wird oder dass mittels eines Isolationselementes (41) eine von der ersten (30) der wenigstens zwei Elektroden ausgehende Strecke zum ersten Außenanschluss (36) verlängert wird.

2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1,
bei dem die äußere Integrität des Überspannungsableiters bei ausgelöster Löschvorrichtung erhalten ist.

3. Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem mittels der Löschvorrichtung die erste (15; 30) der wenigstens zwei Elektroden in eine von der zweiten (14) der wenigstens zwei Elektroden weiter entfernte Position bewegbar ist.

4. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Löschvorrichtung eine Feder (21; 42) aufweist, die sich gegen eine Aufnahme (20) der einen Elektrode (15) abstützt und das Schmelzelement (18) auf Zug beansprucht.

5. Überspannungsableiter nach Anspruch 4,
bei dem die Feder als Druckfeder ausgebildet ist, die zwischen dem einem der zwei Außenanschlüsse (18) und der ersten Elektrode (15) vorgespannt ist.

6. Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem mittels der Löschvorrichtung das Isolationselement (41) in eine Position zwischen dem ersten Außenanschluss (36) und der ersten Elektrode (30) bewegbar ist.

7. Überspannungsableiter nach Anspruch 6,
bei dem das Isolationselement topfförmig ausgebildet ist, wobei die Wand mit Hilfe einer Feder (42) zwischen die erste Elektrode (30) und dem ersten Außenanschluss (36) bewegbar ist.

8. Überspannungsableiter nach Anspruch 7,
bei dem die Feder (42) sich gegen eine Halterung (39) und das Isolationselement (41) abstützt, wobei das Isolationselement an seinem freien Ende das Schmelzelement (40) auf Druck beansprucht.

9. Überspannungsableiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem bei dem das Schmelzelement ausgebildet ist, um bei Erwärmung zu schmelzen und ein Gas mit Lichtbogen löschenden Eigenschaften freizugeben.

10. Überspannungsableiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Löschvorrichtung in einem von der zweiten der wenigstens zwei Elektroden abgetrennten Raum (23; 39) angeordnet ist.

11. Verwendung eines Überspannungsableiters nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in einem Stromversorgungsnetz oder in einer Telekommunikationseinrichtung.

12. Verfahren zum Schutz eines Überspannungsableiters nach einem der Ansprüche 1 bis 10 vor thermischer Überlastung mit folgenden Schritten:

- Auslösen der Löschvorrichtung durch Schmelzen des Schmelzelements bei einer thermischen Überlastung,

- Verlängerung einer Strecke, die von der zweiten der wenigstens zwei Elektroden des Überspannungsableiters zu der ersten der wenigstens zwei Elektroden des Überspannungsableiters gebildet ist, oder Verlängerung einer von der ersten der wenigstens zwei Elektroden ausgehenden Strecke zum ersten Außenanschluss mittels eines Isolationselements,

- Erhalten der äußeren Integrität des Überspannungsableiters.

13. Verfahren nach Anspruch 12,
bei dem die Verlängerung der Strecke durch eine Relativbewegung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode des Überspannungsableiters erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
bei dem ein Kontaktelement aktiviert wird, das ein elektrisches Signal erzeugt.

15. Verfahren nach Anspruch 12,
bei dem die Verlängerung der Strecke durch Bewegung des Isolationselements in einen durch das geschmolzene Schmelzelement frei gegebenen Raum erfolgt.

Claims

1. Surge arrestor having

- at least two mutually isolated electrodes (14, 15; 14, 30), which are respectively connected to an external connection (12, 13; 13, 36), having

- a fusible element (18; 40), which connects a first of the at least two electrodes (15; 30) to a first external connection (12; 36) of the surge arrestor, and having

- a quenching apparatus (19, 20, 21; 41, 42), which is initiated by melting of the fusible element and is designed to quench an arc,

characterized in that a path which originates from the first (15) of the at least two electrodes is lengthened to the second (14) of the at least two electrodes, or in that a path which originates from the first (30) of the at least two electrodes is lengthened to the first external connection (36) by means of an isolation element (41).

2. Surge arrestor according to Claim 1,
wherein the external integrity of the surge arrestor is maintained when the quenching apparatus has been initiated.

3. Surge arrestor according to Claim 1 or 2,
wherein the quenching apparatus can move the first (15; 30) of the at least two electrodes to a position further away from the second (14) of the at least two electrodes.

4. Surge arrestor according to one of Claims 1 to 3,
wherein the quenching apparatus has a spring (21; 42) which is supported against a receptacle (20) of the one electrode (15) and loads the fusible element (18) in tension.

5. Surge arrestor according to Claim 4,
wherein the spring is in the form of a compression spring which is pre-stressed between the one of the two external connections (18) and the first electrode (15).

6. Surge arrestor according to Claim 1 or 2,
wherein the quenching apparatus can move the isolation element (41) to a position between the first external connection (36) and the first electrode (30).

7. Surge arrestor according to Claim 6,
wherein the isolation element is in the form of a pot, with the wall being movable with the aid of a spring (42) between the first electrode (30) and the first external connection (36).

8. Surge arrestor according to Claim 7,
wherein the spring (42) is supported against a holder (39) and the isolation element (41), the isolation element loading the fusible element (40) in compression at its free end.

9. Surge arrestor according to one of the preceding claims,
wherein the fusible element is designed to melt when heated and to release a gas with arc-quenching characteristics.

10. Surge arrestor according to one of the preceding claims,
wherein the quenching apparatus is arranged in an area (23; 39) which is separated from the second of the at least two electrodes.

11. Use of a surge arrestor according to one of Claims 1 to 10 in a power supply system or in a telecommunications device.

12. Method for protection of a surge arrestor according to one of Claims 1 to 10 against thermal overloading, having the following steps:

- initiation of the quenching apparatus by melting of the fusible element when a thermal overload occurs,

- lengthening of a path, which is formed from the second of the at least two electrodes of the surge arrestor to the first of the at least two electrodes of the surge arrestor, or lengthening of a path, which originates from the first of the at least two electrodes, to the first external connection by means of an isolation element,

- maintenance of the external integrity of the surge arrestor.

13. Method according to Claim 12,
wherein the path is lengthened by a relative movement between the first electrode and the second electrode of the surge arrestor.

14. Method according to Claim 12 or 13,
wherein a contact element which produces an electrical signal is activated.

15. Method according to Claim 12,
wherein the path is lengthened by movement of the isolation element into an area which was released by the melted fusible element.

Revendications

1. Parasurtenseur présentant:

- au moins deux électrodes (14, 15; 14, 30) isolées l'une de l'autre, chacune reliée à une borne de raccordement extérieur (12, 13; 13, 36),

- un élément fusible (18; 40) qui relie une première des deux ou plusieurs électrodes (15; 30) à une première borne de raccordement extérieur (12; 36) du parasurtenseur et

- un dispositif d'extinction (19, 20, 21; 41, 42) déclenché par la fusion de l'élément fusible et destiné à éteindre un arc lumineux,
caractérisé en ce que

un parcours qui part de la première (15) des deux ou plusieurs électrodes est prolongé jusqu'à la deuxième (14) des deux ou plusieurs électrodes ou

en ce qu'au moyen d'un élément isolant (41), un parcours qui part de la première (30) des deux ou plusieurs électrodes est prolongé jusqu'à la première borne de raccordement extérieur (36).

2. Parasurtenseur selon la revendication 1, dans lequel l'intégrité extérieure du parasurtenseur est maintenue lorsque le dispositif d'extinction est déclenché.

3. Parasurtenseur selon les revendications 1 ou 2, dans lequel la première (15; 30) des deux ou plusieurs électrodes peut être déplacée au moyen du dispositif d'extinction jusque dans une position plus éloignée de la deuxième (14) des deux ou plusieurs électrodes.

4. Parasurtenseur selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le dispositif d'extinction présente un ressort (21; 42) qui s'appuie contre un logement (20) de l'une (15) des électrodes et qui sollicite l'élément fusible (18) en traction.

5. Parasurtenseur selon la revendication 4, dans lequel le ressort est configuré comme ressort de poussée précontraint entre l'une (18) des deux bornes de raccordement extérieur et la première électrode (15).

6. Parasurtenseur selon les revendications 1 ou 2, dans lequel l'élément isolant (41) peut être déplacé au moyen du dispositif d'extinction dans une position située entre la première borne (36) de raccordement extérieur et la première électrode (30).

7. Parasurtenseur selon la revendication 6, dans lequel l'élément isolant est configuré en forme de chapeau, la paroi pouvant être déplacée à l'aide d'un ressort (42) entre la première électrode (30) et la première borne de raccordement extérieur (36).

8. Parasurtenseur selon la revendication 7, dans lequel le ressort (42) s'appuie contre un support (39) et l'élément isolant (41), l'élément isolant sollicitant l'élément fusible (40) en compression à son extrémité libre.

9. Parasurtenseur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément fusible est configuré pour fondre en cas d'échauffement et libérer un gaz présentant des propriétés d'extinction de l'arc lumineux.

10. Parasurtenseur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif d'extinction est disposé dans un espace (23; 39) séparé de la deuxième des deux ou plusieurs électrodes.

11. Utilisation d'un parasurtenseur selon l'une des revendications 1 à 10 dans un réseau d'alimentation en courant ou dans un dispositif de télécommunication.

12. Procédé de protection d'un parasurtenseur selon l'une des revendications 1 à 10 contre les contraintes thermiques, le procédé présentant les étapes suivantes :

- déclenchement du dispositif d'extinction par fusion de l'élément fusible en cas de surcharge thermique,

- prolongation d'un parcours formé entre la deuxième des deux ou plusieurs électrodes du parasurtenseur et la première des deux ou plusieurs électrodes du parasurtenseur ou prolongation d'un parcours qui part de la première des deux ou plusieurs électrodes jusqu'à la première borne de raccordement extérieur au moyen d'un élément isolant et

- maintien de l'intégrité extérieure du parasurtenseur.

13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel la prolongation du parcours s'effectue par un déplacement relatif entre la première électrode et la deuxième électrode du parasurtenseur.

14. Procédé selon les revendications 12 ou 13, dans lequel un élément de contact qui forme un signal électrique est activé.

15. Procédé selon la revendication 12, dans lequel la prolongation du parcours s'effectue par déplacement de l'élément isolant dans un espace libéré grâce à la fusion de l'élément fusible.

Zeichnung