DE1274671B - Spark gap, preferably for operation with a short-term arc - Google Patents

Description

Funkenstrecke, vorzugsweise für einen Betrieb mit nur kurzfristig auftretendem Lichtbogen Die Erfindung betrifft eine Funkenstrecke, vorzugsweise für einen Betrieb mit nur kurzfristig auftretendem Lichtbogen, mit einer Auslöseelektrode und zwei länglichen, parallel zueinander angeordneten Hauptelektroden.Spark gap, preferably for short-term operation occurring arc The invention relates to a spark gap, preferably for operation with a short-term arc, with a trigger electrode and two elongated main electrodes arranged parallel to one another.

Funkenstrecken sind dem Fachmann seit langem bekannt. Sie sind bei vielen verschiedenartigen Anwendungen, zu denen beispielsweise Lichtquellen, Schalter und Schutzvorrichtungen für kostspielige Anlagenteile, wie bei Betätigungen von Kurzschließern, gehören, sehr zweckmäßig.Spark gaps have long been known to those skilled in the art. you are at many different applications, including light sources, switches and protective devices for expensive system parts, such as when operating Short circuiters, belong, very useful.

Die Lebensdauer von Funkenstrecken wird von vielen Faktoren beeinträchtigt. Der wahrscheinlich bedeutendste Faktor bei der Verkürzung der Lebensdauer einer Funkenstrecke ist die Elektrodenerosion. Untersuchungen haben gezeigt, daß bei gleichen Betriebsbedingungen die Elektrodenerosionsgeschwindigkeit bei Funkenstrecken ohne Rücksicht auf das sich zwischen den Entladungselektroden befindende Medium (ionisierbare Luft, Gas oder Vakuum) im wesentlichen gleich ist.The service life of spark gaps is affected by many factors. Probably the most significant factor in shortening the life of a Spark gap is the electrode erosion. Studies have shown that with the same Operating conditions the electrode erosion speed in spark gaps without Consideration of the medium located between the discharge electrodes (ionizable Air, gas or vacuum) is essentially the same.

Bei allen Funkenstrecken bildet sich auf der negativen Elektrode ein Kathodenfleck von hoher Temperatur. Von diesem Kathodenfleck geht die Bogenentladung aus, die sich entlang der Bahn des geringsten Widerstandes zu der gegenüberliegenden oder positiven Elektrode bewegt. Ein entsprechender Bereich mit hoher Temperatur bildet sich ebenfalls an dem positiven Endpunkt des Bogens. In diesen Bereichen findet die stärkste Elektrodenerosion statt. Die Geschwindigkeit, mit der die Elektroden erodieren, ist ein Faktor der Amplitude und der Zeitdauer des während der Entladung gegebenen StromimpuIses sowie des Werkstoffes, aus dem die Elektrode hergestellt ist. Bei den Werkstoffen, aus denen Elektroden hergestellt werden, wurden erhebliche Verbesserungen bei einer sich daraus ergebenden Verringerung der Elektrodenerosion erzielt. Trotz dieser Verbesserungen ist die Erosionsgeschwindigkeit noch groß genug, um die Lebensdauer von Funkenstrecken beträchtlich zu verkürzen. Es ist bekannt, daß die Elektrodenerosionsgeschwindigkeit in bezug auf die Zeitdauer des Entladungsbogens nicht konstant ist, sondern vielmehr mit der Abnahme der Zeitdauer abnimmt. Beispielsweise ist bei gleicher Stromflußgeschwindigkeit die Gesamterosion, die infolge eines Impulses von 2 Millisekunden stattfindet, mehr als doppelt so groß wie die Erosion, die durch einen Impuls von 1 Millisekunde verursacht wird.With all spark gaps, a high temperature cathode spot forms on the negative electrode. The arc discharge emanates from this cathode spot and moves along the path of least resistance to the opposite or positive electrode. A corresponding area of high temperature is also formed at the positive end point of the arc. The greatest electrode erosion occurs in these areas. The speed at which the electrodes erode is a factor of the amplitude and duration of the current pulse given during the discharge and of the material from which the electrode is made. Significant improvements have been made in the materials from which electrodes are made, with a consequent reduction in electrode erosion. Despite these improvements, the rate of erosion is still great enough to significantly shorten the life of spark gaps. It is known that the electrode erosion rate is not constant with respect to the duration of the discharge arc, but rather decreases with the decrease in the duration. For example, with the same current flow rate, the total erosion that takes place as a result of a pulse of 2 milliseconds is more than twice as great as the erosion that is caused by a pulse of 1 millisecond.

Beim Entstehen des Entladungsbogens und beim Stattfinden der Erosion werden Teilchen des Elektrodenwerkstoffes von den Elektroden auf die umgebenden Bereiche im Inneren der Röhren abgespratzt. Die Ablagerung von erodiertem Elektrodenwerkstoff auf einem die beiden Hauptelektroden voneinander trennenden Isolator, wie man es ziemlich häufig bei vielen der gasgefüllten Funkenstrecken antrifft, kann eine Veränderung in den Betriebsspannungen der Funkenstrecke bewirken. Wenn sich eine ausreichende Menge des erodierten Werkstoffes auf diese Weise auf diesem Isolator abgelagert hat, kann eine Entladung oder Zündung bei einem niedrigeren Potential entstehen als dem normalen Spannungsunterschied, für den die Vorrichtung vorgesehen ist. Tatsächlich kann die Funkenstrecke infolge dieses Zustandes unbrauchbar werden.When the discharge arc arises and when erosion occurs particles of the electrode material are transferred from the electrodes to the surrounding ones Areas inside the tubes scraped off. The deposition of eroded electrode material on an insulator separating the two main electrodes, how to do it Commonly found in many of the gas-filled spark gaps, a change may be made in the operating voltages of the spark gap. If there is sufficient Amount of the eroded material deposited in this way on this insulator discharge or ignition can occur at a lower potential than the normal voltage difference for which the device is intended. Indeed the spark gap can become unusable as a result of this condition.

Sofern sich das erodierte Material auf dem die Auslöseelektrode von einer der Hauptelektroden trennenden Isolator ablagert, kann der Auslöser mit dieser Hauptelektrode kurzgeschlossen werden, so daß er beim Auslösen der Röhre ein falsches Zünden verursacht. Ein weiterer Nachteil der Elektrodenerosion besteht darin, daß sie den Abstand zwischen den Hauptelektroden physikalisch verändert, wodurch die statische Zündspannung an diesen beiden Elektroden zunimmt.If the eroded material is on the trigger electrode of If an insulator separating the main electrodes deposits, the trigger can be triggered with this Main electrode short-circuited, so that when the tube is triggered, it is a wrong one Ignition caused. Another disadvantage of electrode erosion is that it physically changes the distance between the main electrodes, thereby reducing the static ignition voltage on these two electrodes increases.

Es ist eine Gasentladungsröhre bekanntgeworden, bei der zwei Hauptelektroden parallel zueinander angeordnet sind und außerdem eine Auslöseelektrode vorgesehen ist. Der Lichtbogen kann, wenn er nahe den Stromzuführungen zwischen den Hauptelektroden beginnt, unter der Wirkung des Magnetfeldes nach oben laufen.A gas discharge tube has become known in which two main electrodes are arranged parallel to each other and also a trigger electrode intended is. The arc can occur if it is close to the power supply lines between the main electrodes begins to run upwards under the action of the magnetic field.

Bei der bekannten Anordnung ist es jedoch völlig unbestimmt, an welcher Stelle der Lichtbogen beginnt, da keine Stelle bevorzugte Eigenschaften dafür aufweist. Ferner bleibt, wo der Lichtbogen auch immer ist, die Auslöseelektrode wegen ihrer Parallelität stets im gleichen Abstand von den Hauptelektroden und dem Lichtbogen.In the known arrangement, however, it is completely indeterminate at which point the arc begins, since no point has preferred properties for it. Furthermore, wherever the arc is, the trigger electrode always remains at the same distance from the main electrodes and the arc because of its parallelism.

Es ist ferner eine Elektrodenanordnung nach Art koaxialer Zylinder bekanntgeworden.It is also an electrode arrangement in the manner of coaxial cylinders known.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Funkenstrecke zu schaffen, bei der die Elektrodenerosion wesentlich verringert und die Lebensdauer der Vorrichtung somit wesentlich verlängert wird.The object of the invention is to create a spark gap in which significantly reduces electrode erosion and the life of the device thus is significantly lengthened.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Spannungsanschlüsse an die Hauptelektroden einerseits und die Lage der Auslöseelektrode andererseits so gewählt sind, daß der in der Nähe der Auslöseelektrode entstehende Lichtbogen unter der Wirkung des vom Lichtbogenstrom erzeugten Magtietfeldes in Richtung von der Auslöseelektrode weg zwischen den beiden parallelen Hauptelektroden entlangwandert.This object is achieved according to the invention in that the voltage connections the main electrodes on the one hand and the position of the trigger electrode on the other are chosen so that the arc generated in the vicinity of the trigger electrode under the action of the magnetic field generated by the arc current in the direction of the trigger electrode wanders away between the two parallel main electrodes.

Es ist eine physikalische Tatsache, daß ein Lichtbogen unter der Wirkung des vom Lichtbogenstrom erzeugten Magnetfeldes stets das Bestreben zeigt, die, aus dem Lichtbogen und den Zuleitungen gebildete Stromschleife zu vergrößern. Dies liegt daran, daß das mit der Stromschleife verkettete Magnetfeld sich einen Weg mit möglichst geringem magnetischem Widerstand sucht. Der magnetische Widerstand ist aber um so geringer, je größer der Querschnitt der Stromschleife, ist.It is a physical fact that an arc, under the action of the magnetic field generated by the arc current, always tends to enlarge the current loop formed by the arc and the leads. This is because the magnetic field linked to the current loop looks for a path with the lowest possible magnetic resistance. The magnetic resistance is lower, however, the larger the cross-section of the current loop is.

Von dieser Erscheinung macht die vorliegende Erfindung bewußt Gebrauch, um einerseits zu erreichen, daß der Lichtbogen nicht an einer Stelle verharrt und dadurch besonders starke Erosionserscheinunaen hervorruft und andererseits, um den Lichtbogen möglichst schnell aus der besonders anfälligen Auslöseelektrode herauszutragen.The present invention makes conscious use of this phenomenon, on the one hand to ensure that the arc does not remain in one place and thereby causing particularly strong signs of erosion and, on the other hand, around the Carry out the arc as quickly as possible from the particularly vulnerable trigger electrode.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der beispielsweise, jedoch nicht beschränkend einige Ausführungsformen der Erfindung darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung einer zu Erläuterungszwecken dargestellten, nicht zur Erfindung gehörigen Funkenstrecke, F i g. 2 einen Schnitt durch eine das Prinzip der Erfindung veranschaulichende Funkenstrecke, F i g. 3 eine Abänderung der in F i g. 2 dargestellten Funkenstrecke und F i g. 4 eine andere Ausführungsform der Erfindung.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, which shows some embodiments of the invention by way of example, but not in a limiting manner. It shows F i g. 1 shows a schematic representation of a spark gap which is shown for explanatory purposes and does not belong to the invention, FIG . 2 shows a section through a spark gap illustrating the principle of the invention, FIG . 3 a modification of the in F i g. 2 shown spark gap and FIG. 4 shows another embodiment of the invention.

F i g. 1 zeigt eine Funkenstrecke mit symmetrischen Stromanschlüssen für jede der Hauptelektroden 10 und 20. Die Pfeile A und B bedeuten Doppelanschlüsse an den Enden der Elektrode 10 auf einer Seite einer (nicht dargestellten) Hochspannungsquelle, beispielsweise einer auf ein hohes Potential aufgeladenen Kondensatorenbatterie. Die Spannung reicht nicht aus, um beim Fehlen eines Impulses zwischen den Elektroden 10 und 20 eine Entladung zu bewirken. Die Pfeile C und D stellen zwei Anschlüsse von der Elektrode 20 mit der entgegengesetzten Seite der Hochspannungsquelle dar. Bei Verwendung des üblichen Stromflußkonzeptes, d. h. des Stromflusses. von einem positiven Potential zu einem negativen Potential in entgegengesetzter Richtung des Elektronenflusses, geben die Pfeile A, B, C und D die Stromflußrichtung an, die auftritt, wenn die Funkenstrecke betätigt wird und zwischen den Hauptelektroden 10 und 20 eine Entladung stattfindet. Eine Entladung wird eingeleitet durch Anlegen eines Auslöseimpulses an die Auslöseelektrode 11, die in der Elektrode 10 angeordnet, jedoch durch einen Isolator 12 von ihr getrennt ist. Unter dem Einfluß des Auslöseimpulses wird die Impedanz zwischen den Hauptelektroden 10 und 20 verringert, so daß die an sie angeschlossene Hochspannung zur Entladung kommt. Die Mechanik der Impedanzverringerung ist von der Type der Funkenstrecke, d. h. von dem zwischen den Hauptelektroden vorhandenen Medium abhängig, das Luft, ein ionisierbares Gas oder ein Vakuum sein kann. Ohne Rücksicht auf die Art dieses Medlums wird die Impedanz verringert und findet die Hauptentladung statt.F i g. 1 shows a spark gap with symmetrical current connections for each of the main electrodes 10 and 20. The arrows A and B indicate double connections at the ends of the electrode 10 on one side of a high-voltage source (not shown), for example a capacitor battery charged to a high potential. The voltage is insufficient to cause a discharge in the absence of a pulse between electrodes 10 and 20. Arrows C and D represent two connections from electrode 20 to the opposite side of the high voltage source . H. of the current flow. from a positive potential to a negative potential in the opposite direction of the electron flow, the arrows A, B, C and D indicate the direction of current flow which occurs when the spark gap is actuated and a discharge takes place between the main electrodes 10 and 20. A discharge is initiated by applying a trigger pulse to the trigger electrode 11, which is arranged in the electrode 10 but is separated from it by an insulator 12. Under the influence of the trigger pulse, the impedance between the main electrodes 10 and 20 is reduced, so that the high voltage connected to them is discharged. The mechanics of the impedance reduction is of the spark gap type, i. H. depends on the medium present between the main electrodes, which can be air, an ionizable gas or a vacuum. Regardless of the nature of this medlum, the impedance is reduced and the main discharge takes place.

Die Entladung geht von einem Kathodenfleck mit hoher Temperatur auf der Elektrode 20 aus, der durch das Bezugszeichen 16 willkürlich angegeben ist. Die Entladung bewegt sich dann rasch durch das in dem Spalt vorhandene Medium zu einer durch das Bezugszeichen 17 angegebenen Stelle auf der Elek- trode 10, die ebenfalls eine hohe Temperatur annimmt. In F i g. 1 ist die Bogenentladung durch die Linie 15 veranschaulicht. Infolge der Anordnung der Anschlüsse A, B, C und D ist der Stromfluß symmetrisch. Der Strom fließt aus der Hochspannungsqu#elle durch die Anschlüsse A und B an den einander entgegengesetzten Enden der Elektrode 10 und von dort zu einer Stelle 17 auf der Elektrode 10. Von der Stelle 17 aus fließt er über den Entladungsbogen 15 zu der Stelle 16 auf der Elektrode 20, wo er sich teilt, so daß ein Teil durch die Elektrode 20 zu dem Ausgangsanschluß C fließt, während der andere Teil durch die Elektrode 20 zu dem Ausgangsanschluß D fließt. Von den Ausgangsanschlüssen C und D verläuft der Stromfluß zu der entgegengesetzten Seite der Hochspannungsquelle zurück. Der durch die Elektroden 10 und 20 fließende Strom erzeugt eine Magnetkraft, die zu dem Fluß des Stromes in dem durch sie geschaffenen Magnetfeld wechselseitig senkrecht ist. Somit läßt der Stromfluß von dem EingangsanschlußA durch die Elektrode10 zu der Stelle 17 an der Elektrode 10 ein Magnetfeld entstehen sowie eine Magnetkraft, die auf den Entladungsbogen 15 einwirkt, indem sie versucht, ihn nach rechts zu schieben. Gleichzeitig fließt ein im wesentlichen gleicher Strom durch den Anschluß B an der Elektrode 10 entlang zu der Stelle 17, der ebenfalls an der Elektrode 10 ein Magnetfeld entstehen läßt, das dem durch den an der Stelle A eintretenden Strom erzeugten Magnetfeld entgegengesetzt gerichtet ist. Die durch den Strom aus dem Anschluß B erzeugte Magnetkraft ist gleich und entgegengesetzt der durch den Strom aus dem Anschluß A erzeugten Magnetkraft, so daß die von diesen beiden Magnetkräften ausgeübte Gesamtkraft so einwirkt, daß sie den Entladungsbogen komprimiert und ihn in seiner Entstehungslage verankert, wodurch jede seitliche Bewegung des Bogens verhindert wird. Deinentsprechend erzeugt jeder der von der Stelle 16 aus durch die Elektrode 20 zu den Anschlüssen C und D fließenden Ausgangsströme eine Magnetkraft, die, auf den Entladungsbogen 15 einwirkt, wobei sie seine Komprimierung bewirkt und jede seitliche Bewegung des Entladungsbogens verhindert. Die resultierende Gesamtwirkung der durch den Stromfluß in den beiden Hauptelektroden 10 und 20 erzeugten Magnetkräfte besteht darin, daß sie den Entladungsbogen 15 komprimiert und, da die Magnetkräfte ausgeglichen sind, keine seitliche Bewegung des Entladungsbogens stattfindet.The discharge originates from a cathode spot with a high temperature on the electrode 20, which is arbitrarily indicated by the reference number 16. The discharge then moved rapidly through the existing gap in the medium to a position indicated by reference numeral 17 location on the electron trode 10 which also assumes a high temperature. In Fig. 1 the arc discharge is illustrated by line 15. As a result of the arrangement of the connections A, B, C and D , the current flow is symmetrical. The current flows from the high voltage source through the connections A and B at the opposite ends of the electrode 10 and from there to a point 17 on the electrode 10. From the point 17 it flows over the discharge arc 15 to the point 16 of the electrode 20 where it divides so that part flows through the electrode 20 to the output terminal C while the other part flows through the electrode 20 to the output terminal D. From the output terminals C and D the current flows back to the opposite side of the high voltage source. The current flowing through electrodes 10 and 20 creates a magnetic force which is mutually perpendicular to the flow of current in the magnetic field created by them. Thus, the flow of current from the input terminal A through the electrode 10 to the point 17 on the electrode 10 creates a magnetic field and a magnetic force which acts on the discharge arc 15 by trying to push it to the right. At the same time, an essentially equal current flows through the connection B along the electrode 10 to the point 17, which also creates a magnetic field at the electrode 10 which is directed in the opposite direction to the magnetic field generated by the current entering the point A. The magnetic force generated by the current from connection B is equal to and opposite to the magnetic force generated by the current from connection A , so that the total force exerted by these two magnetic forces acts to compress the discharge arc and anchor it in its position of origin, whereby any lateral movement of the bow is prevented. Accordingly, each of the output currents flowing from the point 16 through the electrode 20 to the terminals C and D generates a magnetic force which acts on the discharge arc 15 , causing it to be compressed and preventing any lateral movement of the discharge arc. The resulting overall effect of the magnetic forces generated by the flow of current in the two main electrodes 10 and 20 is that they compress the discharge arc 15 and, since the magnetic forces are balanced, there is no lateral movement of the discharge arc.

Wenn man den Eingangsanschluß B und den Ausgangsanschluß C beseitigen würde, würde der Stromfluß während der Entladung von dem Anschluß A entlang der Elektrode 10 zu der Stelle 17, durch den Entladungsbogen 15 zu der Stelle 16 und von dort durch die Elektrode 20 zu dem Ausgangsanschluß D verlaufen. In diesem Fall würde der Stromfluß durch die Elektrode 10, wie vorstehend beschrieben, ein Magnetfeld erzeugen sowie eine Magnetkraft, die versucht, den Entladungsbogen 15 nach rechts zu schieben, während der Stromfluß in der Elektrode 20 eine Magnetkraft entstehen läßt, die einwirkt, um den Entladungsbogen 15 nach links zu schieben. Deshalb wirkt die resultierende Kraft wieder so ein, daß sie den Entladungsbogen komprimiert und ihn in seiner ursprünglichen Lage verankert.If one were to eliminate the input terminal B and the output terminal C , the current would flow during the discharge from the terminal A along the electrode 10 to the point 17, through the discharge arc 15 to the point 16 and from there through the electrode 20 to the output terminal D. get lost. In this case, the current flow through the electrode 10, as described above, would generate a magnetic field and a magnetic force which tries to push the discharge arc 15 to the right, while the current flow in the electrode 20 creates a magnetic force which acts around the To push discharge arc 15 to the left. The resulting force therefore acts again to compress the discharge arc and anchor it in its original position.

Wenn man jedoch den Eingangsanschluß B und den Ausgangsanschluß D aus der Schaltung entfernen würde, so daß der Strom aus dem Anschluß A durch die Elektrode 10 zu der Stelle 17 und dann durch den Entladungsbogen 15 zu der Stelle 16 und von dort entlang der Elektrode 20 zu dem Ausgangsanschluß C fließen würde, würden die durch den Stromfluß in den beiden Elektroden erzeugten Magnetkräfte auf den Entladungsbogen 15 einwirkende Magnetkräfte erzeugen und bewirken, daß er sich entlang den Elektroden 10 und 20 nach rechts bewegt. Je größer die Strecke ist, über die sich der Entladungsbogen bewegt, um so größer ist die Magnetkraft, die infolge der vergrößerten Strombahn durch die Elektroden 10 und 20 auf ihn einwirkt, so daß auch eine raschere Bewegung entlang den Elektroden 10 und 20 erzeugt wird.However, if one were to remove the input terminal B and the output terminal D from the circuit, so that the current from the terminal A through the electrode 10 to the location 17 and then through the discharge arc 15 to the location 16 and from there along the electrode 20 to the output terminal C , the magnetic forces generated by the current flow in the two electrodes would generate magnetic forces acting on the discharge arc 15 and cause it to move along the electrodes 10 and 20 to the right. The greater the distance over which the discharge arc moves, the greater the magnetic force which acts on it as a result of the enlarged current path through the electrodes 10 and 20, so that a more rapid movement along the electrodes 10 and 20 is also generated.

F i g. 2 zeigt eine nach dem Prinzip der Erfindung gebaute Funkenstrecke. Eine der Hauptelektroden, und zwar die Elektrode 20, ist als zylindrische Stange dargestellt, von der ein Ende abgerundet ist. Die andere Hauptelektrode 10 bildet einen Teil der Gehäusewand und ist zu der Elektrode 20 konzentrisch angeordnet. Die Elektrode 10 ist ein Hohlzylinder, von dem ein Ende geschlossen ist, während ihre Seitenwandflächen im wesentlichen im gleichen Ab- stand von den Seiten der Elektrode 20 angeordnet sind. Das andere Ende der Elektrode 10 weist einen nach außen gerichteten Flansch A auf, der als elektrischer Anschluß für die Elektrode 10 dient. Solange der Abstand zwischen den beiden Elektroden im wesentl#ichen konstant und länglich ist, um zu ermöglichen, daß sich der Entladungsbogen von der Stelle, an der er entsteht, fortbewegen kann, können auch andere Formen verwendet werden. Ein isolierender Werkstoff 18, wie beispielsweise eine keramische Substanz od. dgl., bildet den übrigen Teil der Gehäusewand. Der Isolator 18 ist mittels eines bekannten Verfahrens zum Verbinden von Metall mit Keramikstoffen u. dgl., wie es in den USA.-Patentschriften 2 842 699 oder 3 031737 beschrieben ist, an einer Seite des Flansches A abdichtend befestigt. Auf der entgegengesetzten Seite des Flansches A ist ein isolierender Ring 13 angeordnet und zur vermehrten baulichen Festigkeit an ihm abdichtend befestigt. Zur Ergänzung des Gehäuseaufbaus kann ein Endteil 19 verwendet werden. Im Inneren des Gehäuses, naheder Hauptelektrode 10, ist eine Auslöse- oder Zündelektrode 11 angeordnet. Die Auslöseelektrode 11 ist mit Hilfe des Anschlusses 14 an eine (nicht dargestellte) Auslöseimpulsquelle angeschlossen. Die Hauptelektroden 10 und 20 sind mit Hilfe der Anschlüsse A bzw. C an ein (nicht dargestelltes) Hochspannungspotential angeschlossen. Es sei bemerkt, daß die Auslöseelektrode 11 in der Nähe der an das Hochspannungspotential angeschlossenen Hauptelektrode 10 angeordnet ist und daß die Anschlüsse A und C an den entsprechenden Enden der Elektroden 10 und 20 liegen. Auf diese Weise entsteht die Entladung in der Nähe des Endes der Elektrode 10, wobei die Stromflußrichtung während der Entladung eine Magnetkraft erzeugt, die die Bewegung des Entladungsbogens zum anderen Ende der Elektrode 10 hin bewirkt. Diese Funkenstrecke kann mit einem ionisierbaren Gas, mit Luft oder mit einem Vakuum zwischen den beiden Hauptelektroden verwendet werden. Wie vorstehend herausgestellt, verändern sich der Abstand zwischen den Hauptelektroden und das Betriebspotential sowie das Auslösepotential in Abhängigkeit von dem zwischen den Hauptelektroden 10 und 20 angeordneten Medium. Zum Zweck der Erläuterung sei angenommen, daß die Funkenstrecke nach F i g. 2 eine Vakuum-Funkenstrecke ist, die ein Vakuum von 10-7 Torr aufweist. Für Vakuum-Funkenstrecken ist kennzeichnend, daß zum Bewirken einer Entladung zwischen den Hauptelektroden ein Auslöseimpuls von verhältnismäßig hoher Spannung erforderlich ist. Ein Mittel zum Verringern der zum Auslösen einer solchen Funkenstrecke erforderlichen Spannung ist das Anordnen der Auslöseelektrode sehr nahe an, jedoch außer Berührung mit dem Isolator 18. Dadurch entsteht ein sehr intensives elektrisches Feld zwischen der Auslöseelektrode 11 und dem Isolator 18, wodurch das Auslösen oder Zünden in der Vorrichtung erleichtert wird. Beim Anlegen eines Auslöseimpulses an die Auslöseelektrodell entsteht das intensive elektrische Feld am Ende der Auslöseelektrode, was eine Bogenentladung von der Elektrode 10 zu der Auslöseelektrode 11 zur Folge hat. Indem man dem Auslöseimpuls eine sehr kurze Dauer gibt, findet an der Elektrode 10 infolge der Entstehung des Auslösebogens nur eine sehr geringe Elektrodenerosion statt. Der Auslösebogen besteht aus ionisierten Teilchen aus der Elektrode 10. Die an die Elektroden 10 und 20 angeschlossene Hochspannung läßt zwischen diesen ein intensives elektrisches Feld entstehen, wobei die ionisierten Teilchen in dem Auslöse-Entladungsbogen durch dieses intensive elektrische Feld beschleunigt werden und mit ausreichender Energie auf die Elektrode 20 auftreffen, so daß Gas und Metall,-dampf freigesetzt werden, die ihrerseits leicht ionisiert werden können, so daß sie zwischen den Elektroden 10 und 20 eine Entladungbahn von niedriger Impedanz bilden. Dadurch kommt das Potential aus der Hochspannungsquelle zwischen den Elektroden 10 und 20 zur Entladung, wobei es den Entladungsbogen 15 erzeugt. Infolge der besonderen Anordnung der Anschlüsse A und C wird bewirkt, daß der Strom aus der Hochspannungsquelle durch den Anschluß A zu der Elektrode 10, dann nach rechts entlang der Elektrode 10 zu dem Entladungsbogen 15 und von dort durch die Elektrode 20 zu dem Ausgangsanschluß C und zurück zu der Hochspannungsquelle fließt. Der Stromfluß entlang der Elektrode 10 aus dem Anschluß A zu dem Entladungsbogen 15 läßt in diesem Bereich um die Elektrode 10 ein Magnetfeld entstehen, das eine Magnetkraft erzeugt, die sowohl zu dem Stromfluß als auch zu dem Magnetfeld selbst wechselseitig senkrecht ist, so daß auf die Bogenentladung 15 eine unausgeglichene Kraft ausgeübt wird, die bestrebt ist den Entladungsbogen 15 entlang den Elektroden 10 und 20 nach rechts zu bewegen. Der Stromfluß entlang der Elektrode 20 läßt um die Elektrode 20 ebenfalls ein Magnetfeld entstehen, das seinerseits eine Magnetkraft bildet, die der durch den Stromfluß in der Elektrode 10 entstehenden Kraft zugeschlagen wird. Beide Magnetkräfte sind bestrebt, auf die Bogenentladung eine unausgeglichene Kraft auszuüben, die den Entladungsbogen, wie in F i g. 2 durch den Pfeil angedeutet, in eine Richtung nach rechts drückt. Die Bogenentladung 15 bewegt sich unter dem Einfluß dieser unausgeglichenen Kraft sehr rasch nach rechts, und je weiter sich die Entladung bewegt, um so größer ist die unausgeglichene, auf sie einwirkende Kraft und um so erößer auch die Bewegungsgeschwindigkeit. Die Bogenentladung erlischt von selbst bei Verringerung des Spannungspotentials auf einen Wert, der den Entladungsbogen nicht aufrechterhalten kann.F i g. 2 shows a spark gap built according to the principle of the invention. One of the main electrodes, electrode 20, is shown as a cylindrical rod with one end rounded. The other main electrode 10 forms part of the housing wall and is arranged concentrically with respect to the electrode 20. The electrode 10 is a hollow cylinder, one end of which is closed, while its side wall surfaces are arranged essentially at the same distance from the sides of the electrode 20. The other end of the electrode 10 has an outwardly directed flange A which serves as an electrical connection for the electrode 10 . As long as the distance between the two electrodes is substantially constant and elongated to allow the discharge arc to move from where it arises, other shapes can be used. An insulating material 18, such as a ceramic substance or the like, forms the remaining part of the housing wall. The insulator 18 is u with ceramic materials by a known method for joining metal. The like., As described in the USA. Patents 2,842,699 and 3 031 737, sealingly secured to one side of the flange A. On the opposite side of the flange A , an insulating ring 13 is arranged and fastened to it in a sealing manner for increased structural strength. An end part 19 can be used to supplement the housing structure. In the interior of the housing, near the main electrode 10, a trigger or ignition electrode 11 is arranged. The trigger electrode 11 is connected to a trigger pulse source (not shown) with the aid of the connection 14. The main electrodes 10 and 20 are connected to a high-voltage potential (not shown) with the aid of connections A and C, respectively. It should be noted that the trigger electrode 11 is arranged in the vicinity of the main electrode 10 connected to the high voltage potential and that the terminals A and C are at the respective ends of the electrodes 10 and 20. In this way, the discharge occurs in the vicinity of the end of the electrode 10, the direction of current flow producing a magnetic force during the discharge which causes the movement of the discharge arc to the other end of the electrode 10. This spark gap can be used with an ionizable gas, with air or with a vacuum between the two main electrodes. As pointed out above, the distance between the main electrodes and the operating potential as well as the triggering potential change as a function of the medium arranged between the main electrodes 10 and 20. For the purpose of explanation it is assumed that the spark gap according to FIG. 2 is a vacuum spark gap which has a vacuum of 10-7 Torr. It is characteristic of vacuum spark gaps that a trigger pulse of relatively high voltage is required to cause a discharge between the main electrodes. One means of reducing the voltage required to trigger such a spark gap is to locate the trigger electrode very close to, but out of contact with, the insulator 18. This creates a very intense electric field between the trigger electrode 11 and the insulator 18, thereby triggering or igniting is facilitated in the device. When a trigger pulse is applied to the trigger electrode, the intense electric field is created at the end of the trigger electrode, which results in an arc discharge from the electrode 10 to the trigger electrode 11 . By giving the trigger pulse a very short duration, there is very little electrode erosion on the electrode 10 due to the formation of the trigger arc. The trigger arc consists of ionized particles from the electrode 10. The high voltage connected to the electrodes 10 and 20 creates an intense electric field between them, the ionized particles in the trigger discharge arc being accelerated by this intense electric field and with sufficient energy the electrode 20 strike, so that gas and metal vapor are released, which in turn can be easily ionized so that they form a discharge path of low impedance between the electrodes 10 and 20. As a result, the potential from the high voltage source between the electrodes 10 and 20 is discharged, producing the discharge arc 15 . As a result of the particular arrangement of terminals A and C , the current from the high-voltage source is caused to flow through terminal A to electrode 10, then to the right along electrode 10 to discharge arc 15 and from there through electrode 20 to output terminal C and flows back to the high voltage source. The current flow along the electrode 10 from the connection A to the discharge arc 15 creates a magnetic field in this area around the electrode 10 , which generates a magnetic force which is mutually perpendicular both to the current flow and to the magnetic field itself, so that on the arc discharge 15 is an unbalanced force is applied that tends to move the discharge arc 15 along the electrodes 10 and 20 to the right. The current flow along the electrical de 20 allows the electrode 20 are also formed a magnetic field which, in turn, forms a magnetic force which is added to the resultant by the current flow in the electrode 10 force. Both magnetic forces tend to exert an unbalanced force on the arc discharge which, as shown in FIG. 2 indicated by the arrow, pushes in a direction to the right. The arc discharge 15 moves very rapidly to the right under the influence of this unbalanced force, and the further the discharge moves, the greater the unbalanced force acting on it and the greater the speed of movement. The arc is extinguished by itself if the voltage potential is reduced to a level which cannot sustain the discharge arc.

Indem der Entladungsbogen an einer Bahn zwischen den Hauptelektroden 10 und 20 entlangbewegt wird, wird die Erosion der Elektroden 10 und 20 erheblich verringert, insbesondere an den Stellen, an denen der Entladungsbogen15 entsteht. Sofern die Bogenentladung von längerer Zeitdauer ist als die Durchgangszeit des Bogens entlang den Hauptelektroden, findet die stärkste Erosion am Ende, der Elektrode20 an der Stelle statt, an der der Bogen erlischt. Zu dieser Form der Funkenstrecke sei be- merkt, daß eine Erosion am Ende der Elektrode 20 der Lebensdauer der Vorrichtung viel weniger abträglich ist, da der Abstand in dem Bereich, in dem der Entladungsbogen entsteht, nicht verändert wird. Ferner wird der von dem Ende der Elektrode 20 abgespratzte erodierte Werkstoff fast gänzlich auf den Elektroden 10 und 20 dort abgelagert, wo er der Vorrichtung nicht schadet. Nur eine äußerst geringe Menge von erodiertein Werkstoff könnte möglicherweise auf dem Isolator 18 im Bereich zwischen der Auslöseelektrode 11 und der Hauptelektrode 10 abgelagert werden, wo er dazu neigen könnte, beim Auslösen der Vorrichtung einen Kurzschluß zu bewirken, so daß ein vorzeitiges Ausfallen der Vorrichtung erzeugt wird. Auch sei bemerkt, daß die Bogenentladung von dem -übrigen Isolator 18 zwischen den Hauptelektroden 15 und 20 beachtlich entfernt ist, so daß praktisch keine Möglichkeit be- steht, erodierten Werkstoff auf dem Isolator 18 abzulagern, der zur Verringerung der statischen Zündspannung der Vorrichtung und folglich zur Verkürzung ihrer Lebensdauer beiträgt.By moving the discharge arc along a path between the main electrodes 10 and 20, the erosion of the electrodes 10 and 20 is considerably reduced, in particular at the points where the discharge arc 15 arises. If the arc discharge lasts longer than the passage time of the arc along the main electrodes, the greatest erosion takes place at the end of the electrode 20 at the point where the arc extinguishes. With regard to this form of the spark gap, it should be noted that erosion at the end of the electrode 20 is much less detrimental to the service life of the device, since the distance in the area in which the discharge arc occurs is not changed. Furthermore, the eroded material spattered from the end of the electrode 20 is almost entirely deposited on the electrodes 10 and 20 where it does not damage the device. Only an extremely small amount of eroded material could possibly be deposited on the insulator 18 in the area between the trigger electrode 11 and the main electrode 10 where it could tend to short circuit when the device is triggered, causing premature failure of the device will. It should also be noted that the arc discharge from the -übrigen insulator 18 between the main electrodes is remarkable 15 and 20, so that practically no way is sawn to deposit eroded material on the insulator 18, the consequent reduction of the static ignition voltage of the device, and contributes to shortening their service life.

Obwohl der der Auslöseelektrode 11 zugeführte Auslöseimpuls von kurzer Dauer ist, findet infolge des Auslösebogens etwas Erosion statt. Diese liegt an einer Stelle der Elektrode:t0 angrenzend an die Auslöseelektrode. Nachdem die Funkenstrecke viele Male ausgelöst worden ist, kann die Erosion an der Elektrode 10 die Auslösepotentiale beeinträchtigen und insbesondere eine Vermehrung der Größe des für die Entstehung des Auslösebogens notwendigen Auslösepotentials bewirken. Ein anderes Problem, das infolge des Auslösebogens entstehen kann, ist die Erosion des Keramikisolators 18 in der Nähe der Auslöseelektrode 11 infolge des Auslösebogens und des zwischen der Auslöseelektrode 11 und dein Isolator 18 entstehenden intensiven elektrischen Feldes. Die Folge einer Erosion an dieser Stelle besteht darin, daß sich der die Auslöseelektrode 11 von dem Isolator 18 trennende. Abstand vermehrt, so daß die Intensität des durch den Auslöseimpuls erzeugten elektrischen Feldes abnimmt.Although the trigger pulse applied to the trigger electrode 11 is of short duration, some erosion takes place as a result of the trigger arc. This is at one point on the electrode: t0 adjacent to the trigger electrode. After the spark gap has been triggered many times, the erosion on the electrode 10 can impair the triggering potentials and in particular cause an increase in the size of the triggering potential necessary for the occurrence of the triggering arc. Another problem that can arise as a result of the trip arc is the erosion of the ceramic insulator 18 in the vicinity of the trip electrode 11 as a result of the trip arc and the intense electric field created between the trip electrode 11 and the insulator 18. The consequence of erosion at this point is that the trigger electrode 11 separates from the insulator 18 . Distance increased so that the intensity of the electric field generated by the trigger pulse decreases.

Die in F i g. 3 dargestellte Funkenstrecke ist eine Abänderung der Funkenstrecke nach F ig.2. Die Auslöseelektrode ist keine einfache Elektrode mehr, sondern ein kreisrunder Ring 11 mit dem gleichen Innendurchmesser wie die Elektrode 10, wobei sie von der Elektrode 10 getrennt angeordnet ist. Infolge der Verwendung einer ringförmigen Auslöseelektrode 11 beeinträchtigt eine Erosion sowohl der Elektrode 10 als auch des Isolators 18 das zum Einleiten der Bogenentladung notwendige Auslösepotential nicht, da zum Erzeugen des intensiven elektrischen Feldes und zum Bewirken des Auslösebogens eine große Auslöselläche verfügbar ist. Wenn irgendeine Stelle der Elektrode 10 und des Isolators 18 erödiert werden sollte, ist zum Zünden des Entladungsbogens noch eine große Anzahl von anderen Stellen verfügbar. Die Verwendung eines Auslöseringes nach F i g. 3 ist nicht wesentlich. Eine Vielzahl von Auslöseelektroden entsprechend der in F i g. 2 gezeigten Auslöseelektrode, die um die Elektrode 20 herum angeordnet sind, würde die Lebensdauer der Funkenstrecke in ausreichendem Maße steigern. Eine weitere in die in F i g. 3 gezeigte Bauart eingebaute Verbesserung sind die auf der Außenfläche der Elektrode 10 von ihr isoliert angeordneten Elektromagnete 21. Indem man diese Elektromagnete 21 an eine (nicht dargestellte) Potentialquelle anschließt, entsteht ein in F i g. 3 durch die gestrichelten Linien 22 dargestelltes Magnetfeld. Das Magnetfeld 22 läßt eine Magnetkraft entstehen, die auf den Hauptentladungsbogen 15 einwirkt und bestrebt ist, das Rotieren des Bogens um die Elektrode 20 zu bewirken. Die beiden Kräfte, von denen die eine aus dem Stromfluß und die andere aus den Elektromagneten 21 entsteht, wirken in rechten Winkeln zueinander ein, woraus sich eine resultierende Kraft ergibt, die bewirkt daß sich der Entladungsbogen in einer schraubenlinienförmigen Bahn uni die Elektrode20 herum bewegt.The in F i g. The spark gap shown in Fig. 3 is a modification of the spark gap according to Fig. 2. The trigger electrode is no longer a simple electrode, but a circular ring 11 with the same inner diameter as the electrode 10, being arranged separately from the electrode 10. As a result of the use of an annular triggering electrode 11 , erosion of both the electrode 10 and the insulator 18 does not impair the triggering potential necessary to initiate the arc discharge, since a large triggering area is available to generate the intense electric field and to effect the triggering arc. If any point on the electrode 10 and the insulator 18 should be eroded, a large number of other points are available for igniting the discharge arc. The use of a release ring according to FIG. 3 is not essential. A plurality of trigger electrodes corresponding to the one shown in FIG . The trigger electrode shown in FIG. 2, which are arranged around the electrode 20, would increase the service life of the spark gap to a sufficient extent. Another in the in Fig. 3 are the built-in improvements in the type of construction shown on the outer surface of the electrode 10 , arranged in isolation from it. By connecting these electromagnets 21 to a potential source (not shown), an in FIG. 3 magnetic field represented by the dashed lines 22. The magnetic field 22 creates a magnetic force which acts on the main discharge arc 15 and tends to cause the arc to rotate around the electrode 20. The two forces, one of which arises from the current flow and the other from the electromagnet 21, act at right angles to one another, resulting in a resultant force which causes the discharge arc to move in a helical path around the electrode 20.

Es zeigt sich also, daß gemäß der Vorrichtung nach F i g. 3 der Entladungsbogen an irgendeiner Stelle um die Elektrode20 herum in der Nähe der Auslöseelektrodell entstehen kann und sich von dort in einer schraubenlinienförmigen Bahn um die Elektrode20 herum bewegt. Auf diese Weise wird die Erosion auf ein Mindestmaß herabgesetzt, so daß die Lebensdauer der Vorrichtung entsprechend verlängert wird.It can therefore be seen that according to the device according to FIG. 3 the discharge arc can arise at any point around the electrode 20 in the vicinity of the triggering electrode and from there moves in a helical path around the electrode 20. In this way, the erosion is reduced to a minimum, so that the service life of the device is extended accordingly.

In F i g. 4 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Hauptelektroden 10 und 20 sind zueinander im wesentlichen parallel angeordnet und können eine zylindrische oder rechteckige oder eine beliebige andere längliche Form haben. Die Auslöseelektrode 11 ist zwischen den Elektroden 10 und 20 näher an das Ende heran angeordnet, an dem sich die Anschlüsse A und C zum Anschließen der Elektroden 10 und 20 an eine (nicht dargestellte) Hochspannungsquelle befinden. Obwohl diese Ausführungsform in ein evakuiertes Gehäuse oder ein Gehäuse mit einer Füllung aus ionisierbarem Gas abdichtend eingeschlossen werden kann, ist seine Verwendung in einem Luftmedium vorzuziehen.In Fig. 4 shows another embodiment of the invention. The main electrodes 10 and 20 are arranged substantially parallel to one another and may have a cylindrical, rectangular or any other elongated shape. The trigger electrode 11 is arranged between the electrodes 10 and 20 closer to the end at which the connections A and C for connecting the electrodes 10 and 20 to a high-voltage source (not shown) are located. Although this embodiment can be sealingly enclosed in an evacuated housing or a housing with a filling of ionizable gas, its use in an air medium is preferred.

Indem man die Hochspannung an die Elektroden 10 und 20 jeweils an ihrem gleichen Ende anschließt und indem man die Auslöseelektrod#e 11 näher an dieses Ende heran anordnet, wird erreicht, daß sich der Entladungsbogen beim Auslösen der Vorrichtung in der Nähe dieses Endes bildet, wobei die durch den Stromfluß aus dem Eingangsanschluß A durch die Elektrode 10, den Entladungsbogen 15 und die Elektrode 20 zum Ausgangsanschluß C entstehenden Magnetkräfte bewirken, daß sich der Entladungsbogen entlang den im wesentlichen parallelen Elektroden 10 und 20 von den Anschlüssen A und C fort in Richtung des Pfeiles nach F i g. 4 bewegt. Die Länge der Elektroden 10 und 20 kann so sein, daß der Auslösebogen erlischt, bevor er das Ende der Elektroden erreicht. Sofern dies nicht der Fall ist, bleibt der Bogen an diesem Ende bestehen, bis das Entladungspotential bis auf einen Wert absinkt, bei dem der Entl#adungsbogen nicht länger mehr aufrechterhalten werden kann. Wenn sich der Entladungsbogen am Ende der Elektroden so selbst aufrechterhält, findet dort die stärkste Elektrodenerosion statt, jedoch ist, wie bereits vorstehend herausgestellt, eine Erosion an diesem Ende kein ernstliches Problem, weil sie weder die Auslösewirkung noch das Entstehen des Entladungsbogens 15 in Auswirkung des Auslöseimpulses beeinträchtigt.By connecting the high voltage to electrodes 10 and 20 at the same end and by arranging the trigger electrode 11 closer to this end, it is achieved that the discharge arc forms near this end when the device is triggered, whereby the magnetic forces generated by the current flow from the input connection A through the electrode 10, the discharge arc 15 and the electrode 20 to the output connection C cause the discharge arc to move along the essentially parallel electrodes 10 and 20 away from the connections A and C in the direction of the Arrow according to FIG . 4 moves. The length of electrodes 10 and 20 can be such that the trigger arc extinguishes before it reaches the end of the electrodes. If this is not the case, the arc remains at this end until the discharge potential drops to a value at which the discharge arc can no longer be maintained. If the discharge arc is self-sustaining at the end of the electrodes, this is where the greatest electrode erosion takes place, but, as already pointed out above, erosion at this end is not a serious problem because it does not affect the triggering effect or the formation of the discharge arc 15 as a result of the Trigger impulse impaired.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Funkenstrecke, vorzugsweise für einen Betrieb mit nur kurzfristig auftretendem Lichtbogen, mit einer Auslöseelektrode und zwei länglichen, parallel zueinander angeordneten Hauptelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsanschlüsse (A, C) an die Hauptelektroden (10, 20) einerseits und die Lage der Auslöseel,ektrode (11) andererseits so gewählt sind, daß der in der Nähe der Auslöseelektrode (11) entstehende Lichtbogen unter der Wirkung des vom Lichtbogenstrom erzeugten Magnetfeldes in Richtung von der Auslöseelektrode (11) weg zwischen den beiden parallelen Hauptelektroden (10, 20) entlangwandert. Claims: 1. Spark gap, preferably for operation with only briefly occurring arcs, with a trigger electrode and two elongated, parallel main electrodes, characterized in that the voltage connections (A, C) to the main electrodes (10, 20) on the one hand and the The position of the trigger electrode (11), on the other hand, are selected so that the arc created in the vicinity of the trigger electrode (11) under the effect of the magnetic field generated by the arc current in the direction away from the trigger electrode (11) between the two parallel main electrodes (10, 20) walks along. 2. Funkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in an sich bekannter Weise im wesentlichen aus einer ersten stabförmigen Elektrode (20) und einer diese zum Teil umgebenden zweiten becherförinigen Elektrode (10) besteht und der Anschluß (A) am Becherrand der letzteren angeordnet ist. 3. Funkenstrecke nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine ringförrnige Auslöseelektrode (11), die die erste Elektrode (20) außerhalb des Bereichs der zweiten Elektrode (10) umgibt. 4. Funkenstrecke nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Magnetspule (21), die die zweite Elektrode (10) ringförmig umgibt. In Betracht gezogene Druckschriften-Deutsche Patentschrift Nr. 869 666; USA.-Patentschriften Nr. 2 397 982, 2 422 659, 2 427 086, 2 456 854, 2 471263. 2. Spark gap according to claim 1, characterized in that it consists in a known manner essentially of a first rod-shaped electrode (20) and a second cup-shaped electrode (10) which partially surrounds it, and the connection (A) on the cup rim of the latter is arranged. 3. Spark gap according to claim 2, characterized by an annular trigger electrode (11) which surrounds the first electrode (20) outside the region of the second electrode (10) . 4. Spark gap according to claim 2 or 3, characterized by a magnetic coil (21) which surrounds the second electrode (10) in an annular manner. Considered publications-German Patent No. 869 666; USA. Patent Nos. 2,397,982, 2,422,659, 2,427,086, 2,456,854, 2,471,263.