DE4435968A1 - Überspannungsschutzelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzelement zur Ableitung von transien­ ten Überspannungen, mit zwei Elektroden, einer zwischen den Elektroden wirksamen Luft-Durchschlag-Funkenstrecke und einem die Elektroden aufnehmenden Gehäuse, wobei jede Elektrode ein Anschlußelement, vorzugsweise einen Anschlußschenkel, und ein vorzugsweise unter einem spitzen Winkel zu dem Anschlußelement verlau­ fendes Funkenhorn aufweist und die Funkenhörner der beiden - mit Abstand zuein­ ander angeordneten - Elektroden zusammen die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke bilden.

Elektrische, insbesondere aber elektronische Meß-, Steuer-, Regel- und Schaltkreise, vor allem auch Fernmeldeeinrichtungen und -anlagen, sind empfindlich gegen tran­ siente Überspannungen, wie sie insbesondere durch atmosphärische Entladungen, aber auch durch Kurzschlüsse und Schalthandlungen in Energieversorgungsnetzen auftreten können. Diese Empfindlichkeit hat in dem Maße zugenommen, in dem elek­ tronische Bauelemente, insbesondere Transistoren und Thyristoren, verwendet wer­ den; vor allem sind zunehmend eingesetzte integrierte Schaltkreise in starkem Maße durch transiente Überspannungen gefährdet.

Neben dem Überspannungsschutzelement, von dem die Erfindung ausgeht (vgl. die DE - C - 37 16 997), also einem solchen mit einer Luft-Durchschlag-Funkenstrecke, gibt es Überspannungsschutzelemente mit einer Luft-Überschlag-Funkenstrecke, bei denen also beim Ansprechen eine Gleitentladung auftritt (vgl. die DE - A - 27 18 188, die DE-A-29 34 236 und die DE-A-31 01 354).

Überspannungsschutzelemente der Art, von der die Erfindung ausgeht, also solche, mit einer Luft-Durchschlag-Funkenstrecke, haben nun gegenüber Überspannungs­ schutzelementen mit einer Luft-Überschlag-Funkenstrecke den Vorteil einer höheren Stoßstromtragfähigkeit, jedoch den Nachteil einer höheren - und auch nicht sonder­ lich konstanten - Ansprechspannung.

Es sind nun bereits verschiedene Überspannungsschutzelemente mit einer Luft- Durchschlag-Funkenstrecke entwickelt worden, die in bezug auf die Ansprechspan­ nung verbessert worden sind (vgl. die DE - A - 41 41 681, die DE - A - 41 41 682 und die DE-A-42 44 051).

Einer älteren Patentanmeldung (Patentanmeldung P 44 02 615.3-32), deren wesentli­ cher Inhalt durch offenkundige Vorbenutzung zum Stand der Technik gehört, lag die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Überspannungsschutzelement insge­ samt in seinem Überspannungsschutzverhalten zu verbessern, insbesondere auch in bezug auf die Ansprechspannung, das Blitzstoßstrom- und Netzfolgestrom-Tragfä­ higkeitsverhalten und das Netzfolgestrom-Löschverhalten.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist durch verschiedene Lehren gelöst, wobei diese Lehren alternativ, vor allem aber auch kumulativ angewendet werden können.

Eine erste Lehre nach der vorgenannten älteren Patentanmeldung hat zunächst und im wesentlichen zum Inhalt, daß die Funkenhörner der Elektroden in ihren an die An­ schlußschenkel angrenzenden Bereichen mit einer durch die Anschlußschenkel ver­ laufenden Bohrung versehen sind. Diese Bohrungen sorgen dafür, daß im Augen­ blick des Ansprechens des Überspannungsschutzelementes ein verbessertes Zünd- und Lichtbogenlaufverhalten eingeleitet wird, insbesondere der Lichtbogen neben den Bohrungen durch eine thermisch-atmosphärische Beblasung "in Fahrt gesetzt wird".

Eine zweite Lehre nach der vorgenannten älteren Patentanmeldung hat zunächst und im wesentlichen zum Inhalt, daß zwischen den sich gegenüberstehenden Enden der Anschlußschenkel der beiden Elektroden eine - eine Gleitentladung auslösende - Zündhilfe vorgesehen ist. Bei dem gemäß dieser Lehre ausgeführten Überspannungs­ schutzelement ist gleichsam in den engsten Teil der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke, also dort, wo ein Ansprechen stattfindet, eine Hilfs-Luft-Überschlag-Funkenstrecke integriert. Die integrierte Hilfs-Luft-Überschlag-Funkenstrecke hat eine relativ kon­ stante und vor allem geringere Ansprechspannung als die dem eigentlichen Über­ spannungsschutz dienende Luft-Durchschlag-Funkenstrecke. Einmal angesprochen, bei einer relativ konstanten niedrigen Ansprechspannung, führt die gezündete Hilfs- Luft-Überschlag-Funkenstrecke zu einem "schlagartigen" Zünden der Luft-Durch­ schlag-Funkenstrecke mit relativ hoher Stromtragfähigkeit, also hoher Blitzstoßstrom- und Netzfolgestromtragfähigkeit. Bei dieser Ausführungsform sind also die Vorteile einer Luft-Durchschlag-Funkenstrecke und einer Luft-Überschlag-Funkenstrecke verwirklicht und deren Nachteile eliminiert.

Eine dritte Lehre nach der vorgenannten älteren Patentanmeldung hat zunächst und im wesentlichen zum Inhalt, daß das Gehäuse zumindest teilweise aus einem Kunststoff besteht, der bei einer Verbrennung keinen Kohlenstoff abgibt, oder zumindest teilweise mit einem solchen Kunststoff ausgekleidet ist. Normalerweise ist der Einbau von eine Luft-Durchschlag-Funkenstrecke bildenden Elektroden mit Funkenhörnern in ein relativ kleines, aus Kunststoff, der bei einer Erhitzung bzw. einer Verbrennung Kohlenstoff abgibt, bestehendes Gehäuse problematisch. Insbesondere kommt es aufgrund des nach dem Ansprechen entstehenden sehr heißen Lichtbogens zu einer Verbrennung des Kunststoffes und damit zu einer enormen Abgabe von Kohlenstoff. Das führt dazu, daß die Elektroden verschmutzen und keine Isolationsfestigkeit mehr vorhanden ist. Darüber hinaus beeinträchtigt auch der enorme Kohlenstoffanteil im Gasgemisch das Löschverhalten der Elektroden. Die zuvor beschriebenen Nachteile treten dann natürlich nicht auf, wenn das Gehäuse zumindest teilweise aus einem Kunststoff besteht, der bei einer Erhitzung bzw. einer Verbrennung keinen Kohlenstoff abgibt, oder wenn das Gehäuse zumindest teilweise mit einem solchen Kunststoff ausgekleidet ist.

Eine vierte Lehre nach der vorgenannten älteren Patentanmeldung hat zunächst und im wesentlichen zum Inhalt, daß die Seitenwandungen des Gehäuses relativ nahe an die Funkenhörner der Elektroden herangezogen sind. Durch diese Lehre tritt eine außerordentlich gute atmosphärische Beblasung des Lichtbogens ein. Er läuft sehr schnell an die Spitzen der Funkenhörner, frißt sich also nicht im Zündbereich fest.

Eine fünfte Lehre nach der vorgenannten älteren Patentanmeldung hat schließlich zunächst und im wesentlichen zum Inhalt, daß der den Funkenhörnern der Elektro­ den benachbarte Gehäusedeckel aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise aus Kupferwolfram besteht, wobei dann in aller Regel der Abstand zwischen den dem Gehäusedeckel benachbarten Enden der Funkenhörner der Elektroden und dem Ge­ häusedeckel so gewählt ist, daß zwischen den dem Gehäusedeckel benachbarten En­ den der Funkenhörner und dem Gehäusedeckel Lichtbögen entstehen können. Bei diesem Überspannungsschutzelement wandert der Lichtbogen zunächst aus dem Zündbereich an die Spitzen der Funkenhörner. Dann bilden sich zwischen den Spit­ zen der Funkenhörner und dem aus elektrisch leitendem Material bestehendem Ge­ häusedeckel zwei Lichtbögen. Die sich dabei aufbauende Leiterschleife sorgt dafür, daß die beiden Lichtbögen hinter die Funkenhörner getrieben werden. Das hat zur Folge, daß sich zwei Lichtbögen ausbilden, die insgesamt für eine enorm hohe Bo­ genbrennspannung beim Netzfolgestrom sorgen. Das wiederum führt dazu, daß das Löschverhalten für den Netzfolgestrom sich wesentlich verändert hat, nämlich eine quasi-kurzschlußfestem Entladungsstrecke entstanden ist. Da die beiden Lichtbögen sich hinter den Funkenhörnern befinden, ist dadurch auch der empfindliche Zündbe­ reich zwischen den Funkenhörnern außerordentlich gut geschützt.

Ausgehend von dem zuvor im einzelnen beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, ein hinsichtlich seines Über­ spannungsschutzverhaltens nochmals verbessertes Überspannungsschutzelement anzugeben.

Das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement ist nun dadurch gekennzeich­ net, daß innerhalb des Gehäuses mindestens eine vorzugsweise eine Mehrzahl von Löschblechen aufweisende Löschblech-Anordnung vorgesehen ist. Die das Über­ spannungsschutzverhalten, insbesondere das Netzfolgestrom-Löschverhalten ver­ bessernde Wirkung der Löschblech-Anordnung bzw. der Löschblech-Anordnungen beruht darauf, daß der Lichtbogen bzw. die Lichtbögen in eine Reihe kurzer, hinter­ einander geschalteter Teillichtbögen aufgelöst werden und daß die Summe der Teil­ lichtbögen einen höheren Spannungsbedarf hat als der ungeteilte Lichtbogen, so daß nach dem Spannungsnullwerden bzw. Stromnullwerden eine höhere Wiederzünd­ spannung benötigt wird als bei einem ungeteilten Lichtbogen. Darüber hinaus be­ wirkt die Berührung des Lichtbogens bzw. der Teillichtbögen mit den relativ kalten, gut wärmeleitenden Löschblechen eine intensive Kühlung und damit Entionisierung des Lichtbogenplasmas.

Im einzelnen gibt es nun verschiedene Möglichkeiten, daß erfindungsgemäße Über­ spannungsschutzelement auszugestalten und weiterzubilden.

Zunächst besteht die Möglichkeit, bei dem erfindungsgemäßen Überspannungs­ schutzelement genau eine Löschblech-Anordnung vorzusehen und die Löschblech- Anordnung gegenüber den den Anschlußelementen fernen Enden der Elektroden - mit Abstand zu diesen Enden der Elektroden - anzuordnen. Vorzugsweise sind bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement jedoch zwei Löschblech-An­ ordnungen vorgesehen und die Löschblech-Anordnungen an den einander abge­ wandten Seiten der Elektroden - mit Abstand zu den Elektroden - angeordnet. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß der Blitzstoßstrom vom Netzfolgestrom entkoppelt wird. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, daß erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement mit drei Löschblech-Anordnungen zu versehen, näm­ lich mit einer Löschblech-Anordnung gegenüber den den Anschlußelementen fernen Enden der Elektroden und mit zwei Löschblech-Anordnungen an den einander ab­ gewandten Seiten der Elektroden.

Um den Lichtbogen aufzuteilen, sind Kräfte erforderlich, die den Lichtbogen in die Löschblech-Anordnung bzw. in die Löschblech-Anordnungen hineintreiben. Des­ halb geht eine weitere Lehre der Erfindung dahin, Löschbleche aus ferromagneti­ schem Material, vorzugsweise aus Eisen zu verwenden. Das Zustandekommen der Kräfte, die den Lichtbogen in die Löschblech-Anordnung bzw. in die Löschblech- Anordnungen hineintreibt, erklärt sich bei der Verwendung von Löschblechen aus ferromagnetischem Material aus dem Bestreben des einen stromdurchflossenen Leiter umgebenden Magnetflusses, möglichst durch die magnetisch viel besser als Luft lei­ tenden Löschbleche aus Eisen zu verlaufen; der Lichtbogen wird also von einer Löschblech-Anordnung, deren Löschbleche aus ferromagnetischem Material beste­ hen, angezogen.

Werden bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement Löschbleche aus Eisen verwendet, so empfiehlt es sich, die Löschbleche mit einem Oberflächenüber­ zug aus korrosionsbeständigem Material, vorzugsweise aus Silber oder aus Nickel, zu versehen.

Wenn zuvor davon gesprochen worden ist, daß das erfindungsgemäße Überspan­ nungsschutzelement Löschbleche aufweist, so handelt es sich dabei vorzugsweise um Löschbleche mit rechteckigem Querschnitt, wobei die Löschbleche einen Quer­ schnitt mit einem Verhältnis der Länge zur Breite von etwa 4 : 1 bis etwa 2 : 1, vor­ zugsweise von etwa 3 : 1 haben.

Nach einer weiteren Lehre der Erfindung, der besondere Bedeutung zukommt, sind bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement die Anschlußelemente der Elektroden jeweils mit einer dem dem Anschlußelement nächsten Löschblech zuge­ ordneten Stromschleife versehen, wobei die Stromschleifen vorzugsweise U-förmig ausgeführt und mit ihren offenen Seiten von den Elektroden weggerichtet angeord­ net sind. Dadurch werden - ohne diese Maßnahme auftretende - vom fließenden Strom herrührende Kräfte "neutralisiert".

Die zuvor im einzelnen beschriebenen Maßnahmen sind für sich von erfinderischer Bedeutung; sie können also auch bei Überspannungsschutzelementen realisiert wer­ den, bei denen die Lehre bzw. die Lehren der eingangs behandelten älteren Pa­ tentanmeldung nicht verwirklicht sind. Besondere Bedeutung kommt den zuvor be­ schriebenen Maßnahmen jedoch zu in Verbindung mit der Lehre bzw. den Lehren der eingangs behandelten älteren Patentanmeldung.

Im folgenden wird die Lehre der Erfindung in Verbindung mit zeichnerischen Darstel­ lungen erläutert, und zwar in Verbindung mit Überspannungsschutzelementen, bei denen die Lehren der eingangs behandelten älteren Patentanmeldung verwirklicht sind. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht einer bevorzugten ersten Ausführungsform einer Elektrode eines Überspannungsschutzelements nach der eingangs be­ handelten älteren Patentanmeldung,

Fig. 2 eine Seitenansicht einer bevorzugten zweiten Ausführungsform einer Elektrode eines Überspannungsschutzelements nach der eingangs be­ handelten älteren Patentanmeldung,

Fig. 3 eine Seitenansicht von zwei zusammenwirkenden Elektroden nach Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Elektroden nach Fig. 3 längs der Linie IV- IV,

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine nur schematisch dargestellte bevorzugte Ausführungsform eines Überspannungsschutzelements nach der ein­ gangs behandelten älteren Patentanmeldung,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch das Überspannungsschutzelement nach Fig. 5,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine detailliert dargestellte bevorzugte Aus­ führungsform eines Überspannungsschutzelements nach der eingangs behandelten älteren Patentanmeldung,

Fig. 8 eine Draufsicht auf das Überspannungsschutzelement nach Fig. 7, teil­ weise geschnitten,

Fig. 9 einen Schnitt durch das Überspannungsschutzelement nach Fig. 7 (längs der Linie IX-IX in Fig. 8),

Fig. 10 einen Schnitt durch das Überspannungsschutzelement nach Fig. 7 (längs der Linie X-X in Fig. 8),

Fig. 11 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen Überspannungsschutzelements und

Fig. 12 einen Schnitt durch das Überspannungsschutzelement nach Fig. 11 (längs der Linie XII- XII in Fig. 11).

Das in den Figuren - teilweise, Fig. 1 bis 4, bzw. insgesamt, Fig. 5 und 6 sowie 7 bis 11 - dargestellte Überspannungsschutzelement 1 dient zur Ableitung von transienten Überspannungen und zur Begrenzung von Stoßströmen und besteht in seinem we­ sentlichen Aufbau aus zwei Elektroden 2, einer zwischen den Elektroden 2 wirksa­ men Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3 und einem die Elektroden 2 aufnehmenden Gehäuse 4. Jede Elektrode 2 weist einen Anschlußschenkel 5 und ein unter einem spitzen Winkel zu dem Anschlußschenkel 5 verlaufendes Funkenhorn 6 auf. Wie die Fig. 1 bis 3 sowie 6 und 11 zeigen, bezieht sich der spitze Winkel zwischen dem An­ schlußschenkel 5 und dem Funkenhorn 6 auf die Funktionsfläche des Funkenhorns 6. Die Funkenhörner 6 der beiden - mit Abstand zueinander angeordneten - Elektro­ den 2 bilden zusammen die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3. Dadurch, daß die Funkenhörner 6 der Elektroden 2 in der zuvor erläuterten Weise unter einem spitzen Winkel zu den Anschlußschenkeln 5 verlaufen, ist die Luft-Durchschlag-Funken­ strecke 3 spitzwinklig ausgeführt; der Winkel zwischen den einander zugewandten Funkenhörnern 6 der Elektroden 2 beträgt vorzugsweise etwa 30°.

Wie insbesondere die Fig. 1, 2, 4 und 5 zeigen, sind die Funkenhörner 6 der Elektro­ den 2 in ihren an die Anschlußschenkel 5 angrenzenden Bereichen mit einer parallel zu den Anschlußschenkeln 5 verlaufenden Bohrungen 7 versehen, die im Ausfüh­ rungsbeispiel mittig in den Funkenhörnern 6 der Elektroden 2 verwirklicht sind (vgl. insbesondere die Fig. 4 und 5).

Bei der in Fig. 1 dargestellten Elektrode 2 eines Überspannungsschutzelementes 1 ist das Funkenhorn 6 mit einer einzigen Bohrung 7 versehen. Demgegenüber zeigt die Fig. 2 eine Elektrode 2, bei der das Funkenhorn 6 zwei übereinander vorgesehene Bohrungen 7 aufweist; im Vergleich mit der Elektrode 2 nach Fig. 1 ist bei der Elek­ trode 2 nach Fig. 2 unterhalb der Bohrung 7, mit der die Elektrode 2 nach Fig. 1 ver­ sehen ist, eine weitere Bohrung 7 realisiert.

Die in den Funkenhörnern 6 der Elektroden 2 des Überspannungsschutzelements 1 vorgesehenen Bohrungen 7 sorgen dafür, daß im Augenblick des Ansprechens des Überspannungsschutzelements 1, also des Zündens, der entstandene Lichtbogen ne­ ben den Bohrungen 7 durch eine thermische und/oder elektrische und/oder magneti­ sche Druck- und/oder Kraftwirkung "in Fahrt gesetzt wird", also von seiner Entste­ hungsstelle wegwandert.

Im übrigen kann den Figuren entnommen werden, daß im dargestellten Ausführungs­ beispiel die Funkenhörner 6 der Elektroden 2 an beiden Seiten jeweils mit einer Fase 8 versehen sind, an ihren einander zugewandten Seiten konvex ausgebildet sind und an ihren voneinander abgewandten Seiten mit quer zur Längserstreckung der Fun­ kenhörner 6 verlaufenden Schlitzen 9 versehen sind; statt der gezeigten quer verlau­ fenden Schlitze 9 sind auch längs veilaufende möglich. Die Anfassung der Funken­ hörner 6 der Elektroden 2 verhindert, daß es zu Materialabträgen an den Kanten der Funkenhörner 6 kommt. Die vorzugsweise realisierte Maßnahme, die Funkenhörner 6 der Elektroden 2 an ihren einander zugewandten Seiten konvex auszubilden, führt dazu, daß der nach einem Ansprechen des Überspannungsschutzelements 1 entste­ hende Lichtbogen vorzugsweise mittig im Bereich der Funkenhörner 6 entsteht und mittig zu den Enden bzw. Spitzen der Funkenhörner 6 läuft. Mit den Schlitzen 9, mit denen die Funkenhörner 6 der Elektroden 2 an ihren voneinander abgewandten Sei­ ten versehen sind, wird schließlich erreicht, daß der Strom bis zum Fußbogen des Lichtbogens exakt die Kontur der V-förmigen Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3 nachvollziehen muß. Dadurch ergibt sich auf der gegenüberliegenden Elektrode 2 eine magnetische Beblasung des Lichtbogens in seinem Fußpunkt. Die Schlitze 9 ha­ ben im übrigen den Vorteil, daß das verbliebene Material als besonders wirksamer Kühlkörper funktioniert; es findet also gleichzeitig eine Belüftung der Funkenhörner 6 der Elektroden 2 von hinten statt.

Bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen von Überspannungs­ schutzelementen 1 ist zwischen den sich gegenüberstehenden Enden der Anschluß­ schenkel 5 der beiden Elektroden 2 eine - eine Gleitentladung auslösende - Zündhilfe 10 vorgesehen, die vorzugsweise aus einem Isolierstoff besteht, der bei einer Zu­ standsänderung, beispielsweise einer Erhitzung, keinen Kohlenstoff in funktionsbe­ einträchtigendem Maße abgibt, und geringfügig, vorzugsweise 0,1 mm oder mehr, in die von den Funkenhörnern 6 der Elektroden 2 gebildete Luft-Durchschlag-Funken­ strecke 3 hineinragt; tatsächlich ragt die Zündhilfe 10 bis in die Mitte der Bohrungen 7 in die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3 hinein. Im übrigen ist die Zündhilfe 10, wie dies die Fig. 4 und 5 zeigen, an ihrer der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3 zu­ gewandten Seite V-förmig ausgebildet und mit einem bis in die Luft-Durchschlag- Funkenstrecke 3 reichenden schmalen Schlitz 11 versehen. Der Schlitz 11 in der Zündhilfe 10 beeinflußt positiv die Ansprechspannung.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen von Überspannungsschutzelementen 1 ist durch die zuvor beschriebenen Maßnahmen gleichsam in den engsten Teil der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3, also dort, wo ein Ansprechen bzw. Zünden stattfindet, eine Hilfs-Luft-Überschlag-Funkenstrecke integriert. Diese integrierte Hilfs-Luft-Überschlag-Funkenstrecke hat eine relativ konstante und vor allem gerin­ gere Ansprechspannung als die dem eigentlichen Überspannungsschutz dienende Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3. Einmal angesprochen, bei einer relativ konstan­ ten niedrigen Ansprechspannung, führt die gezündete Hilfs-Luft-Überschlag-Fun­ kenstrecke zu einem "schlagartigen" Zünden der Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3 mit relativ hoher Stromtragfähigkeit.

Die Fig. 5 und 6 sowie 7 bis 12 zeigen, daß bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines Überspannungsschutzelements 1 auch in bezug auf das Gehäuse 4 besondere Maßnahmen verwirklicht sind. Es gilt nämlich, was nicht dargestellt ist, daß das Ge­ häuse 4 teilweise aus einem Kunststoff besteht, der bei einer Erhitzung bzw. einer Verbrennung keinen Kohlenstoff abgibt oder teilweise mit einem solchen Kunststoff ausgekleidet ist. Die weiter vorne beschriebenen Probleme, die dann auftreten, wenn das Gehäuse aus Kunststoff besteht, der bei einer Erhitzung bzw. einer Verbrennung Kohlenstoff abgibt, sind also eliminiert.

Im übrigen zeigen die Fig. 5 und 6 sowie 7 bis 12, daß bei den dargestellten Ausfüh­ rungsbeispielen von Überspannungsschutzelementen 1 die Seitenwandungen 12 des Gehäuses 4 bis an die Funkenhörner 6 der Elektroden 2 herangezogen sind. Dadurch tritt ein außerordentlich gutes Laufverhalten des Lichtbogens ein; er läuft sehr schnell an die Spitzen der Funkenhörner 6.

Für die in den Fig. 5 und 6 sowie 11 und 12 dargestellten Ausführungsbeispiele von Überspannungsschutzelementen 1 gilt weiter, daß der den Funkenhörnern 6 der Elek­ troden 2 benachbarte Gehäusedeckel 13 aus elektrisch leitendem Material, vorzugs­ weise aus abbrandfestem Material, insbesondere aus Kupferwolfram besteht. Dabei ist dann der Abstand zwischen den dem Gehäusedeckel 13 benachbarten Enden der Funkenhörner 6 der Elektroden 2 und dem Gehäusedeckel 13 so gewählt, daß zwi­ schen den dem Gehäusedeckel 13 benachbarten Enden der Funkenhörner 6 und dem Gehäusedeckel 13 Lichtbögen entstehen können. Durch die weiter oben beschriebe­ nen Maßnahmen wandert m der nach dem Ansprechen des Überspannungsschutzele­ ments 1 entstandene Lichtbogen zunächst aus dem Zündbereich an die Spitzen der Funkenhörner 6. Dann bilden sich zwischen den Spitzen der Funkenhörner 6 und dem aus elektrisch leitendem Material bestehenden Gehäusedeckel 13 zwei Lichtbö­ gen. Die sich dabei aufbauende Leiterschleife sorgt nun dafür, daß die beiden Licht­ bögen hinter die Funkenhörner 6 getrieben werden. Insgesamt hat das zur Folge, daß sich zwei Lichtbögen ausbilden, die insgesamt für eine hohe Bogenbrennspannung beim Netzfolgestrom sorgen, so daß sich das Löschverhalten für den Netzfolgestrom wesentlich verändert hat, nämlich eine quasi-kurzschlußfeste Entladungsanordnung entstanden ist.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß bei dem Ausführungsbeispiel eines Überspan­ nungsschutzelements 1, zu dem eine Elektrode nach Fig. 2 gehört, also eine solche, bei der jedes Funkenhorn 6 zwei übereinander vorgesehene Bohrungen 7 aufweist, die zweite, untere Bohrung 7 dann wirksam wird, wenn die Zündhilfe 10 zwischen den Anschlußschenkeln 5 der Elektroden 2 heruntergebrannt ist. Die zweite Boh­ rung 7 dient also quasi als Sicherheit dafür, daß das Überspannungsschutzelement 1 auch in einem solchen Fall funktioniert.

Während in den Fig. 5 und 6 sowie 11 und 12 bevorzugte Ausführungsformen von Überspannungsschutzelementen 1 nur schematisch dargestellt sind, zeigen die Fig. 7 bis 10 im konstruktiven Detail eine bevorzugte Ausführungsform eines Überspan­ nungsschutzelements 1. Dabei sei zunächst darauf hingewiesen, daß in den Fig. 1 bis 6 die Elektroden 2 so dargestellt sind, daß sich die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3 von unten nach oben öffnet. Demgegenüber sind bei der auch hinsichtlich des konstruktiven Details in den Fig. 7 bis 10 dargestellten Ausführungsform und bei der Ausführungsform nach den Fig. 11 und 12 die Elektroden 2 so angeordnet, daß sich die Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3 von oben nach unten öffnet. Im übrigen sind bei der im konstruktiven Detail in den Fig. 7 bis 10 dargestellten Ausführungsform ei­ nes Überspannungsschutzelements 1 die funktionswesentlichen Elemente, also die Elektroden 2 mit den Funkenhörnern 6 und die Zündhilfe 10 im wesentlichen so aus­ geführt, wie dies zuvor in Verbindung mit den Fig. 1 bis 6 im einzelnen beschrieben worden ist, so daß sich diesbezügliche Ausführungen in Verbindung mit den Fig. 7 bis 10 erübrigen. Die Fig. 7 bis 10 zeigen also vor allem konstruktive Details in bezug auf das Gehäuse 4.

Wie die Fig. 7 und 10 zeigen, ist dem Gehäuse 4 ein besonders gestalteter Gehäuse­ deckel 13 zugeordnet. Dieser Gehäusedeckel 13 weist eine domartige Ausformung 14 auf, in die ein die Elektroden 2 aufnehmender Halter 15 eingesetzt ist. Der Gehäuse­ deckel 13 ist durch innenliegende Schrauben 16 mit dem eigentlichen Gehäuse 2 ver­ bunden.

Weiter oben ist ausgeführt worden, daß das Gehäuse 4 zumindest teilweise aus einem Kunststoff besteht, der bei einer Erhitzung bzw. einer Verbrennung keinen Kohlen­ stoff abgibt oder zumindest teilweise mit einem solchen Kunststoff ausgekleidet ist. Bei der Ausführungsform, die in den Fig. 7 bis 10 dargestellt ist, ist die zweite Alter­ native realisiert; das Gehäuse 4 weist also eine Auskleidung 17 aus einem Kunststoff auf, der bei einer Erhitzung bzw. einer Verbrennung keinen Kohlenstoff abgibt.

In Verbindung mit den Fig. 5 und 6 sowie 11 und 12 ist weiter oben ausgeführt wor­ den, daß die Seitenwandungen 12 des Gehäuses 4 bis an die Funkenhörner 6 der Elektroden 2 herangezogen sind, wodurch ein außerordentlich gutes Laufverhalten des Lichtbogens eintritt. Die im konstruktiven Detail in den Fig. 7 bis 10 dargestellte Ausführungsform eines Überspannungsschutzelements 1 erreicht das gleiche gute Laufverhalten des Lichtbogens dadurch, daß der durch die Funkenhörner 6 gebilde­ ten Luft-Durchschlag-Funkenstrecke 3 seitlich Begrenzungselemente 18 zugeordnet sind.

In Verbindung mit den Fig. 5 und 6 sowie 11 und 12 ist weiter oben auch erläutert worden, daß der den Funkenhörnern 6 der Elektroden 2 benachbarte Gehäusedeckel 13 aus elektrisch leitendem Material besteht, wobei der Abstand zwischen den dem Gehäusedeckel 13 benachbarten Enden der Funkenhörner 6 der Elektroden 2 und dem Gehäusedeckel 13 so gewählt ist, daß zwischen den dem Gehäusedeckel 13 be­ nachbarten Enden der Funkenhörner 6 und dem Gehäusedeckel 13 Lichtbögen ent­ stehen können. Das gleiche Ergebnis ist bei der im konstruktiven Detail in den Fig. 7 bis 10 dargestellten Ausführungsform dadurch erreicht, daß im Gehäuse 4, den Enden der Funkenhörner 6 der Elektroden 2 gegenüberliegend, eine Einlage 19 aus elek­ trisch leitendem Material, wiederum vorzugsweise aus abbrandfestem Material, vor­ gesehen ist.

Im übrigen zeigen die Fig. 7 bis 10, insbesondere die Fig. 7 bis 9, daß das Gehäuse 4 - und dementsprechend auch der Gehäusedeckel 13 unsymmetrisch ausgeführt ist. Tatsächlich liegen nämlich einmal auf der einen Seite und das andere Mal auf der an­ deren Seite der senkrechten Hauptebene einerseits die Schrauben 16, mit denen der Gehäusedeckel 13 mit dem Gehäuse 4 verbunden ist, andererseits Anschlußkörper 20 zum Anschluß von nicht dargestellten elektrischen Leitungen. Unterhalb der Schrau­ ben 16, mit denen der Gehäusedeckel 13 mit dem Gehäuse 14 verbunden ist, sind Ausblasöffnungen 21 realisiert.

Wie Fig. 11 zeigt, ist innerhalb des Gehäuses 4 des erfindungsgemäßen Überspan­ nungsschutzelements 1 mindestens eine eine Mehrzahl von Löschblechen 22 aufwei­ sende Löschblech-Anordnung 23 vorgesehen. Tatsächlich sind zwei Löschblech- Anordnungen 23 vorgesehen und die beiden Löschblech-Anordnungen 23 an den einander abgewandten Seiten der Elektroden 2 - mit Abstand zu den Elektroden 2 - angeordnet.

Wie der Fig. 11 entnommen werden kann, haben im dargestellten Ausführungsbei­ spiel die Löschbleche 22 des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements 1 einen rechteckigen Querschnitt,mund zwar mit einem Verhältnis der Länge zur Breite von etwa 3 : 1.

Schließlich zeigt die Fig. 11 insoweit eine bevorzugte Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen Überspannungsschutzelements 1, als die Anschlußelemente der Elek­ troden 2, hier also die Anschlußschenkel 5 der Elektroden 2, jeweils mit einer dem dem Anschlußschenkel 5 nächsten Löschblech 22 zugeordneten Stromschleife 24 versehen sind. Die Stromschleifen 24 sind U-förmig ausgeführt und mit ihren offenen Seiten von den Elektroden 2 weg gerichtet angeordnet.

Claims (10)

1. Überspannungsschutzelement zur Ableitung von transienten Überspannungen, mit zwei Elektroden (2), einer zwischen den Elektroden (2) wirksamen Luft-Durch­ schlag-Funkenstrecke (3) und einem die Elektroden (2) aufnehmenden Gehäuse (4), wobei jede Elektrode (2) ein Anschlußelement, vorzugsweise einen Anschlußschen­ kel (5), und ein vorzugsweise unter einem spitzen Winkel zu dem Anschlußelement verlaufendes Funkenhorn (6) aufweist und die Funkenhörner (6) der beiden - mit Ab­ stand zueinander angeordneten - Elektroden (2) zusammen die Luft-Durchschlag- Funkenstrecke (3) bilden, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Gehäuses (4) mindestens eine vorzugsweise eine Mehrzahl von Löschblechen (22) aufweisende Löschblech-Anordnung (23) vorgesehen ist.

2. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ge­ nau eine Löschblech-Anordnung vorgesehen und die Löschblech-Anordnung ge­ genüber den den Anschlußelementen fernen Enden der Elektroden - mit Abstand zu diesen Enden der Elektroden - angeordnet ist.

3. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Löschblech-Anordnungen (23) vorgesehen sind und die Löschblech-Anord­ nungen (23) an den einander abgewandten Seiten der Elektroden (2) - mit Abstand zu den Elektroden (2) - angeordnet sind.

4. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Löschblech-Anordnungen vorgesehen sind und daß eine Löschblech-Anordnung gegenüber den den Anschlußelementen fernen Enden der Elektroden - mit Abstand zu diesen Enden der Elektroden - angeordnet ist und zwei Löschblech-Anordnungen an den einander abgewandten Seiten der Elektroden - mit Abstand zu den Elektro­ den - angeordnet sind.

5. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Löschbleche (22) aus ferromagnetischem Material, vorzugsweise aus Eisen bestehen.

6. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschbleche (22) mit einem Oberflächenüberzug aus korrosionsbeständigem Metall, vorzugsweise aus Silber oder aus Nickel, versehen sind.

7. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Löschbleche (22) einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.

8. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschbleche (22) einen Querschnitt mit einem Verhältnis der Länge zur Breite von etwa 4 : 1 bis etwa 2 : 1, vorzugsweise von etwa 3 : 1 haben.

9. Überspannungsschutzelement nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anschlußelemente der Elektroden (2) jeweils mit einer dem dem Anschlußelement nächsten Löschblech (2) zugeordneten Stromschleife (24) versehen sind.

10. Überspannungsschutzelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschleifen (24) U-förmig ausgeführt und mit ihren offenen Seiten von den Elektroden (2) weg gerichtet angeordnet sind.