DE2346174A1

DE2346174A1 - Ueberspannungsableiter

Info

Publication number: DE2346174A1
Application number: DE19732346174
Authority: DE
Inventors: Gerhard Lange; Gerhard Dipl Ing Dr Peche
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-09-13
Filing date: 1973-09-13
Publication date: 1975-03-27
Also published as: DE2346174B2; CA1033408A; GB1437924A; JPS5055853A; US3989985A

Description

Überspannungsableiter

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter mit einem gasdichten Gehäuse, in dem Elektroden einen Spalt bildend einander gegenüberstehen, die in die Enden eines rohrförmigen Isolierkörpers eingesetzt sind, auf dessen Innenseite sich mindestens ein Streifen aus elektrisch leitfähigem Material (Zündstreifen) über einen Teil der Rohrlänge anfangend von der einen in Richtung zur anderen Elektrode erstreckt.

Es ist bekannt, zur Erniedrigung der Zündspannung bei Gasentladungsröhren auf den rohrförmigen Isolierkörper einer solchen Gasentladungsröhre Streifen aus elektrisch leitfähigem Material, sogenannte Zündstreifen bzw. Zündstriche, aufzubringen (man vergleiche beispielsweise die deutsche Auslegeschrift 1 070 733)· Bei derartigen Überspannungsableitern wird die Füllung des Ableiters mit radioaktiven Präparaten vermieden oder zumindest erheblich reduziert. Die Zündstreifen sind vorzugsweise auf der Innenseite des Isolierkörpers aufgebracht und jeweils mit einer Elektrode verbunden.

Überspannungsableiter sollen bei schnell ansteigenden Überspannungen (Ansprechstoßspannung) möglichst rasch zünden. Aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 032 899 ist es bekannt, zum schnellen Ansprechen des Uberspannungsableiters den sogenannten Zündstreifen auf einem Keramikkörper anzubringen. Der Zündstreifen kann sowohl mit den Elektroden

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elektrisch leitend verbunden als auch mit diesen Elektroden nicht verbunden sein. Bevorzugt ist dabei die Ausführungsform, bei der der Zündstreifen mit den Elektroden elektrisch leitend verbunden ist. Als Verbindungselement wird ein metallisches Lot verwendet. Der Zündstreifen soll bei dem bekannten Überspannungsableiter so bemessen sein, daß er in einem Abstand vor der Gegenelektrode in Höhe des von den beiden Elektroden gebildeten Spaltes endet, daß kein Lichtbogenüberschlag zwischen dem Zündstreifen und der Gegenelektrode stattfinden kann. In einem konkreten Ausführungsbeispiel (man vergleiche Anspruch 6) steht der Zündstreifen mit einer der Elektroden in elektrisch leitender Verbindung und erstreckt sich in Richtung auf die andere Elektrode, wobei der Zündstreifen in einem Abstand vor der anderen Elektrode endet, der größer als der Spalt zwischen den beiden Elektroden ist. Bei diesem bekannten Überspannungsableiter ist es sehr schwierig, Zündstreifen auf den Isolierkörper aufzubringen, die sehr genau an einer bestimmten Stelle enden, die gegenüber der Gegenelektrode einen größeren Abstand hat als der Abstand der beiden Elektroden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Überspannungsableiter mit einem sogenannten Zündstreifen so auszugestalten, daß die Ansprechspannung des Ableiters vom Abstand des Zündstreifens zur Gegenelektrode unbeeinflußt ist. Die Aufgabe wird bei einem Überspannungsableiter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich der Streifen aus elektrisch leitfähigem Material über die Höhe des Spaltes hinaus erstreckt und daß der Abstand des Endes des Streifens aus elektrisch leitfähigem Material zur anderen Elektrode größer als der Spalt zwischen den beiden Elektroden ist.

Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil besteht darin, daß aufgrund der speziellen Bemessung des Streifens aus elek-

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trisch leitfähigera Material (Zündstreifen), die Ansprechspannung des liber spannungsableiter vom Abstand des Zündstreifens zur Gegenelektrode unbeeinflußt ist. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus der Verwendung von kegelstumpfförmigen Elektroden, die bei sogenannten Knopfableitern benutzt werden. Dabei verlaufen die Elektroden vom aktiven Teil der Elektrodenoberfläche kegelförmig zu den Übergangsstellen, die die Elektroden ait dem Isolierkörper verbinden. Bei der Verwendung derartig geformter Elektroden ist der Abstand zwischen dem Isolierkörper und der Gegenelektrode in Hohe der einen Spalt bildenden Brennkammer größer als der Abstand zwischen den aktiven Elektrodenteilen. Die Zündstreifen erstrecken sich über die Mitte des Isolierkörpers hinaus in den Bereich der Gegenelektrode auf der Innenwand des Isolierkörpers, ohne daß die Ansprechspannung des Überspannungsableiters vom Abstand des Zündstreifens zur Gegenelektrode beeinflußt wird. Man kann daher Zündstreifen unterschiedlicher Länge verwenden, wenn nur der Abstand zur Gegenelektrode größer al der Abstand der Hauptelektroden ist.

Anhand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen näher erläutert werden. In den Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Es zeigt:

Figur 1 einen Längsschnitt eines vereinfacht dargestellten Überspannungsabieiters gemäß der Erfindung,

Figur 2 einen Längsschnitt eines Überspannungsabieiters in Form eines Knopfableiters, ^

Figur 3 einen Längsschnitt einer anderen Ausführungsform eines Überspannungsabieiters in Form eines Knopfableiters,

Figur 4 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Überspannungsabieiters in Form eines Mehrstreckenableiters.

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Der in Figur 1 dargestellte Überspannungsableiter besteht aus einem rohrförmigen Isolierkörper 4, in dessen verjüngte Enden Elektroden 1,2 gasdicht eingesetzt sind, die sich im Inneren des beispielsweise aus Keramik bestehenden Isolierkörpers 4 einen Spalt 9 bildend gegenüberstehen. Von jeder Elektrode 1,2 aus erstreckt sich ein, auch in den folgenden Figuren stets zur besseren Übersicht gestrichelt dargestellter Streifen 3 aus elektrisch leitfähigem Material, der im folgenden als Zündstreifen bezeichnet wird, über die Höhe des Spaltes 9 hinaus und endet vor der anderen Elektrode 1 bzw. 2 in einem Abstand 10, der größer als der Spalt 9 zwischen den beiden Elektroden 1,2 ist. Der Zündstreifen 3 besteht zweckmäßig aus Graphit. Beispielsweise läßt sich dieser Streifen durch Abrieb einer Graphitmine auf den Isolierkörper 4 aufbringen. Der Zündstreifen kann aber beispielsweise auch aus einer Graphitsuspension, sogenannten Hydrokollag bestehen.

In Figur 2 ist ein weiterer erfindungsgemäßer Überspannungsableiter dargestellt. Dieser Überspannungsableiter wird wegen seiner speziellen Form auch als Knopfableiter bezeichnet. Das gasdichte Gehäuse ist durch zwei kegelstumpfförmige Elektroden 1,2 und den zylinderförmigen Isolierkörper 4 gebildet, in dessen Enden die Elektroden 1,2 so eingesetzt sind, daß sie sich mit ihren einander zugekehrten Auswölbungen einen Spalt bildend im Inneren des Isolierkörpers 4 gegenüberstehen. Die Zündstreifen 3 erstrecken sich von den gegenüberliegenden Elektroden 1 bzw. 2 über die Höhe des Spaltes 9 .hinaus und enden jeweils vor der anderen Elektrode 1 bzw. 2 in einem Abstand 10 der größer ist als der Spalt 9 zwischen den beiden Elektroden 1,2. An den Stirnseiten des rohrförmigen Isolierkörpers 4 ist ein Absatz vorgesehen über dessen Außenrand die Elektroden 1,2 nicht hinausragen. Damit wird erreicht, daß sich der erfindungsgemäße Überspannungsableiter zum isolierten Einbauen in rohrförmige Fassungen eignet.

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Die Figur 3 zeigt einen anderen Überspannungsableiter in Form eines Knopfableiters. Bei diesem Überspannungsableiter sind die beiden Elektroden 1,2 wiederum kegelstumpfförmig ausgebildet und mit den einander zugekehrten Auswölbungen in die Enden des rohrförmigen Isolierkörpers 4 eingesetzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jede der Elektroden 1,2 auf ihren einander zugekehrten Stirnflächen mit einem metallischen Ring 5 versehen, der die Elektroden 1,2 zu Hohlelektroden macht. Auf die Elektroden 1,2 mit dem Ring 5 ist eine Aktivierungsschicht 6 aus einem Material hoher Elektronenemissionsfähigkeit aufgebracht. Die Aktivierungsschicht 6 kann aufgrund des innerhalb des metallischen Ringes 5 gebildenten Hohlraumes in großer Menge bei zugleich guter Haftung aufgetragen sein. Man erreicht damit eine Vorratskathodeneigenschaft der beiden Elektroden 1,2 mit ihren Ringen 5. Zudem kann sich bei dieser Ausführungsform das Gasvolumen im Arbeitsspalt leichter ausdehnen, so daß der Isolierkörper 4 des gasdichten Gehäuses durch innere Druckwellen auch bei hohen Strombelastungen der Elektroden 1,2 praktisch nicht gefährdet ist. Gestaltet man den Ring an seiner oberen Außenkante scharfkantig, erhält man eine niedrige Fremdzündspannung, weil durch die scharfe Kante die Feldlinien verdichtet und damit die Feldstärke erhöht wird. Die Zündstreifen 3 erstrecken sich wiederum von den Enden des rohrförmigen Isolierkörpers 4 anfangend von der einen Elektrode 1 bzw. 2 in Richtung zu der anderen Elektrode 1 bzw. 2 über die Höhe des Arbeitsspaltes 9 hinaus, wobei der Zündstreifen 3 in einem Abstand 10 vor der anderen Elektrode 1 bzw. 2 endet, der größer als der Spalt 9 zwischen den beiden mit den Ringen 5 und einer Aktivierungsschicht 6 versehenen Elektroden 1,2 ist.

Der Zündstreifen 3 kann wie bei den anderen Ausführungsbeispielen mit der Elektrode 1 bzw. 2 elektrisch leitend

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verbunden sein. Diese Verbindung wird beispielsweise beim Verlöten der Elektroden 1,2 mit dem metallisierten, z.B. aus Keramik bestehenden Isolierkörper 4 hergestellt. Mitunter ist es jedoch zweckmäßig, den Anfang des Streifens 3 an einer Stirnseite des Isolierkörpers 4 derart in isoliertem Abstand zu der Elektrode 1 bzw. 2 anzuordnen, daß der Zündstreifen j5 kapazitiv an die Elektrode 1 bzv/. 2 angekoppelt ist. Zu diesem Zweck ist bei dem in Figur 3 dargestellten Überspannungsableiter eine als Dielektrikum bevorzugt geeignete Glasschicht 7 vorgesehen, in die der Zündstreifen 3 an der Stirnseite des Isolierkörpers 4 eingebettet ist. Diese kapazitive Kopplung des Zündstreifens an die Elektroden 1,2 hat den VorteiX, daß bei einer teilweisen Bedampfung des Isolierkörpers 4 eine innere Verbindung der gegenüberliegenden Zündstreifen 3 zugelassen werden kann, weil die Isolation der Zündstreifen 3 zu den Elektroden 1,2 durch die als Dielektrikum verwendete Glasschicht 7 aufrechterhalten wird.

Es hat sich weiterhin gezeigt, daß beim Herstellen der erfindungsgemäßen Überspannungsableiter die Zündstreifen 3 auch bei Verwendung von Glas als Einschmelzmaterial mit den Elektroden 1,2 unmittelbar kontaktiert werden können. Auf diese Yfeise läßt sich die zum Teil aufwendige Metallötung zwischen dem Isolierkörper 4 einerseits und den Elektroden 1,2 andererseits vermeiden.

Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Überspannungsableiters in Form eines sogenannten Mehrstreckenableiters. Bei diesem Mehrstreckenabieiter sind die beiden Elektroden 1,2 wiederum kegelstumpfförmig ausgebildet und mit den einander zugekehrten Auswölbungen in die Enden des Isolierkörpers 4 gasdicht eingesetzt. Der Isolierkörper 4 ist in seiner Mitte durch eine metallische Ringscheibe, welche eine Ringelektrode 8 bildet und in den Spalt zwischen

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den Elektroden 1,2 eingreift in zwei spiegelbildliche Hälften geteilt. Somit sind durch die Ringelektrode 8 und die beiden kegelstumpfförmigen Elektroden 1,2 zwei Spaltbereiche 9 gebildet. Die Zündstreifen 3 erstrecken sich jeweils von den Enden des Isolierkörpers 4 ausgehend sowohl von der einen kegelstumpfförmigen Elektrode 1 bzw. 2 zur Ringelektrode 8 als auch von der Ringelektrode 8 ausgehend zur anderen kegelstumpfförmigen Elektrode 1 bzw. 2 über die Höhe der beiden Spalte 9 hinaus, und der Abstand 10 der Zündstreifen 3 zur anderen Elektrode 1,2 bzw. 8 ist größer als der Abstand der die Spalte 9 bildenden kegelstumpfförmigen Elektroden 1,2 mit der Ringelektrode 8. Der Absatz an den Stirnseiten des rohrförmigen Isolierkörpers 4 dient wiederum zum isolierten Einbau des Überspannungsabieiters in rohrförmige Fassungen.

8 Patentansprüche
4 Figuren

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Claims

Patentansprüche

1.^Überspannungsableiter mit einem gasdichten Gehäuse, in ^Vs—' dem Elektroden einen Spalt bildend einander gegenüberstehen, die in die Enden eines rohrförmigen Isolierkörpers eingesetzt sind, auf dessen Innenseite sich mindestens ein Streifen aus elektrisch leitfähigem Material (Zündstreifen) über einen Teil der Rohrlänge anfangend von der einen in Richtung zur anderen Elektrode erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Streifen (3) aus elektrisch leitfähigem Material über die Höhe des Spaltes (9) hinaus erstreckt und daß der Abstand (10) des Endes des Streifens (3) aus elektrisch leitfähigem Material zur anderen Elektrode (1,2) größer als der Spalt (9) zwischen den beiden Elektroden (1,2) ist.

2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Streifen (3) aus elektrisch leitfähigem Material elektrisch leitend mit der einen Elektrode (1,2) verbunden ist.

3. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, .daß der Anfang des Streifens (3) aus elektrisch leitfähigem Material an einer Stirnseite des Isolierkörpers (4) derart in isoliertem Abstand zu der einen Elektrode (1,2) angeordnet ist, daß der Streifen aus elektrisch leitfähigem Material kapazitiv an die Elektrode angekoppelt ist.

4. Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfang

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des Streifens (3) aus elektrisch leitfähigein Material an der Stirnseite des Isolierkörpers (4) in eine Glasschicht (7) eingebettet ist.

5. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (1,2) an die Enden des rohrförmigen Isolierkörpers (4) angeglast sind und im Bereich der Anglasungsstelle der Streifen (3) aus elektrisch leitfähigem Material unmittelbar mit der Elektrode (1,2) in Verbindung steht.

6. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (1,2) kegelstumpfförmig ausgebildet sind und mit einander zugekehrten Ausv/ölbungen in die Enden des Isolierkörpers (4) eingesetzt sind.

7. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (3) aus elektrisch leitfähigem Material aus Graphit besteht.

8. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in Form eines Mehrstreckenabieiters, dadurch gekennzeichnet , daß die Elektroden (1,2) kegelstumpfförmig ausgebildet und mit einander zugekehrten Ausv/ölbungen in die Enden des Isolierkörpers (4) eingesetzt sind, der in seiner Mitte durch eine metallische Ringscheibe, welche eine Ringelektrode (8) bildet und in den Spalt zwischen den Elektroden eingreift, in zwei spiegelbildliche Hälften geteilt ist, so daß durch die Ringelektrode (8) und die beiden kegelstumpfförmigen Elektroden (1,2) zwei Spaltbereiche (9) gebildet sind, wobei sich der Streifen (3) aus elektrisch leitfähigem

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Material über die Höhe der Spalte (9) hinaus erstreckt und der Abstand (10) des Endes des Streifens (3) aus elektrisch leitfähigem Material zur anderen Elektrode (1, 2, 8) größer als der Abstand der die Spalte (9) bildenden Elektroden ist.

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