DE3113349A1

DE3113349A1 - Gasentladungs-ueberspannungsableiter

Info

Publication number: DE3113349A1
Application number: DE19813113349
Authority: DE
Inventors: Hartwig Dipl.-Phys. 1000 Berlin Munt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-04-02
Filing date: 1981-04-02
Publication date: 1982-10-21
Also published as: DE3265726D1; CA1189900A; US4466043A; JPH033353B2; JPS57176679A; EP0062782B1; EP0062782A1

Description

Gasentladungs-ÜbersEannungsableiter

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

Ein derartiger Überspannungsableiter ist aus der DE-AS - 23 46 174 bekannt. Bei diesem Überspannungsableiter soll die Ansprechspannung vom Abstand des Zündstriches zur Gegenelektrode unbeeinflußt sein. Hierzu ist vorgesehen, daß der an der einen Elektrode angebundene Zündstrich sich über die Höhe des Spaltes hinaus erstreckt und der Abstand des Zündstriches zur Gegenelektrode größer als der Spalt zwischen den beiden Elektroden ist.

Es besteht seit langem der Wunsch, Überspannungsableiter einzusetzen, deren Zündspannung im Hellen wie im Dunkeln gleiche Werte hat. Ableiter, die keine radioaktiven Stoffe enthalten, haben jedoch folgende Eigenschaft: Bringt man die Ableiter vom hellen Raum ins Dunkle, so liegt ihre Zündspannung etwa 2 % oberhalb der bei Raumhelligkeit. Liegen die Ableiter mehrere Stunden oder Tage im Dunkeln, so steigt ihre Zündspannung bis auf den doppelten Wert, wobei das Kollektiv streut zwischen 2 % und 100 % Drift.

Rb 1 Pj
31.03.1981

Um Überspannungsableiter im Dunkeln einsetzen zu können, wurden bisher radioaktive Stoffe im Ableiter verwendet. Gasentladungsröhren_y insbesondere Überspannungsableiter, dieser Art gehen beispielsweise aus der DE-AS 1 188 als bekannt hervor. Zur Vorionisation der Gasfüllung, die z.B. aus Argon oder Helium besteht, ist auf der Innenseite eines rohrförmigen Isolierkörpers im Bereich zwischen den Elektroden ein ringförmiges Band aus Nikkei 63 aufgebracht. Auch Krypton hat sich zur Vorionisation bewährt.

Zur Vorionisation der Gasfüllung sind praktisch alle festen oder gasförmigen radioaktiven Präparate geeignet, deren Halbwertszeit in der Größenordnung der Bauelementslebensdauer liegt. Als Gase werden neben Krypton 85 auch Tritium und als feste Stoffe Promethium 147 oder Radium 226 verwendet. Der schwerwiegende Nachteil der Verwendung radioaktiver Präparate besteht darin, daß wegen deren pulver- oder gasförmiger Beschaffenheit immer die Möglichkeit einer Kontamination der Umgebung besteht. Radioaktive Stoffe erfordern daher umfangreiche Sicherheitsvorkehrungen beim Hersteller von Ableitern wie bei dessen Abnehmern. Außerdem ist die Entsorgung von defekten Ableitern problematisch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasentladungs-überspannungsableiter zu schaffen, bei dem keine radioaktiven Stoffe verwendet werden und der im Dunkeln nur die 2 % Drift der Zündspannung hat, die durch die Abhängigkeit des Auslösekoeffizienten vom Licht verursacht wird. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Überspannungsableiter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Zündstrich 3 an eine Elektrode 1, 2 angebunden ist und in einem Abstand a gegenüber der Seitenwand und einem Abstand b

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vor der zweiten Elektrode (1, 2) endet, wobei mindestens einer der beiden Abstände a oder b kleiner ist als die Spaltlänge c.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Zündstrich. 3 an beide Elektroden nicht angebunden ist, jedoch mindestens eine der beiden Summen der Zündstrichabstände a^ + a^ oder b^ + "b^ kleiner ist als die Spaltlänge c.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Zündstrich 3 an beiden Enden mit der jeweiligen Elektrode (1, 2) elektrisch leitend verbunden ist und eine Unterbrechung vorzugsweise außerhalb des Spaltraumes aufweist, deren Länge 1"kleiner als die Spaltlänge c ist.

Die Elektroden sind dabei auf ihren aktiven Oberflächen mit einer Aktivierungsmasse versehen, deren Auslösekoeffizient größer ist als der Auslösekoeffizient des Materials des Zündstriches, für das Bleistiftgraphit besonders geeignet ist.

Vorzugsweise endet der Zündstrich in einem Abstand a vor der jeweiligen Elektrode, der kleiner ist als die halbe Spaltlänge c.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Abstand a bzw. a- + a₂ der Enden des Zündstriches zur jeweiligen Seitenwand der Elektroden kleiner als der Abstand b bzw. b^ + bp zum Boden der Elektroden.

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Sofern der rohrförmige Isolierkörper aus Glas besteht, ist es vorteilhaft zum Aufbringen des Zündstriches den Isolierkörper zumindest auf seiner Innenseite durch Ätzen aufzurauhen.
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Bei einem bevorzugten Verfahren zum Herstellen eines Überspannungsabieiters mit einer Unterbrechung des Zündstriches werden die Zündstrichabstände zunächst zu klein gemacht und nach gasdichtem Verschließen des Ableiters durch Anlegen einer Spannung und Zündung des Ableiters auf Sollmaß abgebrannt. Dabei ist es zweckmäßig, der Gasatmosphäre des Ableiters beim Einschmelzen der Elektroden 0,1 % bis 10 96 Sauerstoff hinzuzufügen, so daß die Verbrennung des als Material für den Zündstrich verwendeten Grafits beschleunigt wird.

Bei der vorliegenden Erfindung wird von folgenden Erkenntnissen ausgegangen:
In jedem Ableiter-Kollektiv sind Exemplare vorhanden, die auch ohne radioaktive Stoffe gute Zündeigenschaften im Dunkeln haben.

Die Berechnung der Laufzeit von Elektronen und Ionen im Ableiter zeigt, daß beim Anlegen einer Spannung von z.B. 15 Volt alle Elektronen in 1 ns und alle Ionen in wenigen /us aus dem Gasraum an die Elektroden gelangen und neutralisiert werden. Ableiter ohne radioaktive Stoffe müßten daher unmittelbar nach Einbringen ins Dunkle bei Anlegen der sägezahnförmig ansteigenden Zündspannung ihre hohen Zündverzögerungen haben und nicht erst Stunden oder Tage später.

Außerdem reicht ein freies Elektron, um den Ableiter durchzuzünden, und dies muß nicht unbedingt von einer radioaktiven Substanz kommen, sondern kann infolge der

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Höhenstrahlung oder der Aktivierungsmasse oder auch der Feldemission auf den Ableiterelektroden oder der Feldemission längs der Zündstrichunterbrechung generiert worden sein.

An Hand in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung weiter erläutert werden.

Sowohl der in Fig. 1 als auch der in Fig. 2 und Fig. 3 schematisch im Schnitt dargestellte Überspannungsableiter besteht aus einem gasdichten Gehäuse, in dem kegelstumpf fSnnig Elektroden 1, 2 einen Spalt c bildend einander gegenüberstehen, die in die Enden eines rohrförmigen Isolierkörpers 4 eingesetzt sind. Auf der Innenseite des Isolierkörpers 4 erstreckt sich mindestens ein Strich aus elektrisch leitfähigem Material als Zündstrich 3 über einen Teil der Rohrlänge in Richtung von der einen Elektrode zur Anderen Elektrode. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 endet der Zündstrich 3 in einem Abstand b vor der jeweiligen Elektrode 1 bzw. 2 , wobei mindestens einer der beiden Abstände a oder b kleiner ist als die Spaltlänge c. Der Abstand a der Enden des Zündstriches 3 zur jeweiligen Seitenwand der Elektroden 1, 2 ist dabei vorzugsweise kleiner als der Abstand b zum Boden der Elektroden 1, 2, weil dies eine gute Isolation zwischen den Elektroden bedingt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Zündstrich 3 mit keiner der beiden Elektroden 1, 2 elektrisch leitend verbunden. Daher ist hier mindestens eine der beiden Zündstrichabstandssummen a.. + ap oder b^ + bp kleiner als der Elektrodenabstand c.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der Zünd-

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strich 3 mit beiden Elektroden 1, 2 verbunden. Hier ist der Zündstrich 3 außerhalb des Brennraumes über die Länge 1 unterbrochen, wobei 1 kleiner als der Elektrodenabstand ist.

9 Patentansprüche,
3 Figuren.

AO

Leerseite

Claims

-r- VPA si ρ 8 O 1 4 OE

ί 1.jÜberspannungsableiter mit einem gasdichten Gehäuse, in dem kegelstumpfförmige Elektroden einen Spalt bildend einander gegenüberstehen, die in die Enden eines rohrförmigen Isolierkörpers eingesetzt sind, auf dessen Innenseite sich mindestens ein Strich aus elektrisch leitfähigem Material als Zündstrich über einen Teil der Rohrlänge in Richtung von der einen zur anderen Elektrode erstreckt, dadurch gekennzeichnet , daß der Zündstrich (3) an eine Elektrode (1, 2) angebunden ist und in einem Abstand (a) gegenüber der Seitenwand und einem Abstand (b) vor der zweiten Elektrode (1, 2) endet, wobei mindestens einer der beiden Abstände (a) oder (b) kleiner ist als die Spaltlänge (c).

2,Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Zündstrich (3) an beide Elektroden nicht angebunden ist, jedoch mindestens eine der beiden Summen der Zündstrichabstände (elj + a₂) oderib^ + b₂) kleiner ist als die Spaltlänge (c).

3. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Zündstrich (3) an beiden Enden mit der jeweiligen Elektrode (1, Z) elektrisch leitend verbunden ist und eine Unterbrechung vorzugsweise außerhalb des Spaltraumes aufweist, deren Länge (1) kleiner als die Spaltlänge (c) ist.

4. Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der

Abstand (a)bzw. (a.^ + a₂) der Enden des Zündstriches (3) zur jeweiligen Seitenwand der Elektroden (1, 2) kleiner ist als der Abstand (b)bzw.(b^ + b«) zum Boden der Elektroden (1, 2)
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5. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (1, 2) auf ihren aktiven Oberflächen mit einer Aktivierungsmasse versehen sind, deren Auslösekoeffizient größer ist als der Auslösekoeffeizient des Materials des Zündstriches (3).

6. Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Zündstrich (3) aus Bleistiftgraphit besteht.

7. überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Isolierkörper (4) aus Glas besteht und zumindest auf seiner Innenseite durch Ätzen aufgerauht ist.

8. Verfahren zum Herstellen eines Überspannungsabieiters mit einer Unterbrechung des Zündstriches nach einem der Ansprüche 1 bis 3t dadurch gekennzeichnet, daß die Zündstrichabstände zunächst zu klein gemacht werden und nach gasdichtem Verschließen des Ableiters durch Anlegen einer Spannung und Zündung des Ableiters auf Sollmaß abgebrannt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Gasatmosphäre des

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Ableiters beim Einschmelzen der Elektroden (1, 2) 0,1 96 bis 10 % Sauerstoff hinzugefügt werden, so daß die Verbrennung des als Material für den Zündstrich (3) verwendeten Graphits beschleunigt wird.