JP2009529759A - 基本設計に関して回転対称である、カプセル化された耐圧非密閉性の強力スパークギャップ - Google Patents

Abstract

【課題】さらに発展された、カプセル化された耐圧非密閉性の強力スパークギャップを提供する。
【解決手段】本発明は、基本設計に関して回転対称であり、間隔を置いて互いに対向する２つの主電極と、終端側面のフランジングを有する金属製の外部ハウジングと、少なくとも１つのトリガ電極と、放電スペースと、好適には終端側面上に配置される主電極のための電気接続接点と、主電極を互いにかつ外部ハウジングに対して固定するための主電極埋込み／心出し本体とを有する、カプセル化された耐圧非密閉性の強力スパークギャップに関する。本発明によれば、第１の実施形態において、主電極の一方の外側と主電極埋込み／心出し本体の関連側面との間のスリット形スペースに絶縁ワイヤまたは好適にはストリップ形導線が挿入されてトリガ電極に接触され、導線の外側の接続端は問題の主電極の終端側面の接点の領域においてアクセス可能であり、絶縁材が端から剥離されている導線の内側の端はトリガ電極へ電気接続される。第２の実施形態では、トリガ電極と接触するために、主電極埋込み／心出し本体の一方は絶縁され、かつ長手軸方向に延びるドリル加工穴を有し、ばね接点部分はこのドリル加工穴内に配置され、前記ばね接点部分の内側の端はトリガ電極と接触し、かつその外側の端は関連の電気接続用終端側面外部接点の領域においてアクセス可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、特許請求項１の前提部分の記載に従って、基本設計に関して回転対称であり、間隔を置いて互いに対向する２つの主電極と、終端側面のフランジングを有する金属製の外部ハウジングと、少なくとも１つのトリガ電極と、放電スペースと、好適には終端側面上に配置される主電極のための電気接続接点とを有する、カプセル化された耐圧非密閉性の強力スパークギャップに関する。

先行技術によるスパークギャップを基礎とする避雷器は、低電圧範囲で使用される場合は、高温のガスまたは依然としてイオン化されているガスが吹き飛ばされ、これにより環境が危険に曝されることを回避するためにカプセル化される。

さらに古い先行技術による吹消避雷器では、変換されるエネルギーの主要部分は、約９０％までの高温ガスの形で環境へ放出される。吹き飛ばしを回避すれば、現代のスパークギャップの熱負荷及び動的負荷は増大されることが明らかである。物理的サイズが可能な限り小さいものであるべきカプセル化された避雷器のこれらの増大される負荷は、高パルス電流及び続流の必要な制御をさらに困難にする。

数ｋＶの範囲において低い保護レベルを実現するために、避雷器は追加のトリガデバイスを装備している。このようなトリガデバイスは、概して高い電圧を供給される追加電極の絶縁を必要とする。追加的に必要とされるスペース及び追加の絶縁材料も同様に、結果的には、このようにして実現される避雷器の効率をさらに制限する。

ＤＥ １００ ０８ ７６４ Ａ１及び同左に開示されているカプセル化されたスパークギャップによれば、ハウジングの金属シェルを介してスパークギャップへトリガ電位を供給することが知られる。前記出願において提供されている主電極は、互いに、かつハウジングから絶縁されてスパークギャップ内へ導入される。しかしながら、アーク長が短いこと、及びアーク分割が１つでしかないことに起因して、前記先行技術によるこのソリューションは僅かな続流制限しか達成しない。

ＤＥ １００ １８ ０１２ Ａ１によるカプセル化された避雷器では、点火用電極の電位も同様に耐圧金属シェルを介してスパークギャップへ供給される。前記出願の耐圧シェルは一体式に製造され、かつその製造には単純な製造方法が使用される。しかしながら、両電極は互いからだけでなくハウジング全体からも絶縁されなければならないことから、この修正形態における点火電位の絶縁通路の不在は、スパークギャップ内に絶縁の追加を必要とすることに繋がる。より大きいスペース要件が存在するだけでなく、複雑かつ耐電圧性の絶縁も特にスパークギャップからの熱放出を妨害し、これは結果的に、長い冷却期間において絶縁パーツの熱負荷を増大させ、かつスパークギャップに利用可能なスペースを大幅に制限する。これらの欠点は全て、最終的にスパークギャップの容量を制限する。

スパークギャップの特定の変数を改善するために硬質ガスが追加的に放出されれば、高いエネルギー変換が発生し、これは結果的に、熱負荷に加えて、各々パルス電流及び続流に対する動的な圧力負荷をさらに増大させる。

ＤＥ １０１ ６４ ０２５ Ａ１は、ラダックス−フロー原理（ｒａｄａｘ−ｆｌｏｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）に従って動作する、カプセル化されたトリガ可能スパークギャップを開示している。この先行ソリューションによれば、提供されるスパークギャップの矩形ハウジングが高温ガスを冷却するために使用される。トリガ電極への給電は、ハウジングから絶縁される第２の主電極の絶縁パーツを介して達成される。このような修正形態は、ハウジングのジオメトリに起因して極めて複雑であり、ガスを冷却するための領域に対してアクティブなアーク領域のスペースを大幅に制限する。

先行技術による上述の手短に認識されるソリューションは、その構成設計に起因して本質的に高い耐圧性を有する、雷電流を運ぶことのできる低電圧エアスパークギャップを備える。

ＥＰ ０ ３０５ ０７７ Ａ１では、より低容量のスパークギャップが導入されている。前記出願では、トリガ電極はスパークギャップの外部シェルを介して通され、これにより、外部シェルは絶縁材料で製造される。雷電流を運ぶことができないこのスパークギャップは短い主電極間間隔を有し、アーク電圧を高める手段を備えていない。先行技術によるこのスパークギャップの電力変圧、延いては固有の熱負荷及び動的負荷は不十分である。このようなスパークギャップは、低電圧網における使用に不適である。同様に、ハウジングの動的負荷可能性及びトリガ電極の貫通性も小さい。

上記を基礎として、本発明の目的は、さらに発展された、カプセル化された耐圧非密閉性の強力スパークギャップを提供することにあり、本スパークギャップは、基本設計に関して回転対称であり、間隔を置いて互いに対向する２つの主電極と、フランジの付いた金属製の外部ハウジングと、少なくとも１つのトリガ電極と、放電スペースと、好適には終端側面上に配置される主電極のための電気接続接点とを有し、これにより本スパークギャップは、サージ電流を運ぶ高容量を保証し、一方でその構造は単純かつ技術的制御が可能であり、トリガ電極との容易な接触を可能にする。

本発明のこの目的に対するソリューションは、特許請求項１に規定されている特徴、及び少なくとも有益な実施形態を規定する諸従属請求項に進歩を組み合せたスパークギャップによって達成される。

本発明によれば、本発明の第１の実施形態において、主電極の一方の外側と主電極埋込み／心出し本体の関連側面との間のスリット形スペースに、絶縁ワイヤまたは好適にはストリップ形導線が挿入されて、トリガ電極に接触される。

導線の外側の接続端は、問題の主電極の終端側面の接続接点の領域においてアクセス可能であり、絶縁材が端から剥離されている導線の内側の端はトリガ電極へ電気的に接続される。

好適に挿入されるストリップ形導線は、スリット形スペース内に配置され、かつ変形されると主電極の外側の輪郭に合うという事実に起因して、主電極埋込み／心出し本体に溝またはこれに類似するものを追加する必要はない。特に、主電極埋込み／心出し本体が各々ストリップ形導線及び個々の主電極の材料に対して、より小さい硬度及び所定の弾性を有していれば、挿入されるストリップ形導線の領域において十分な機械的安定性及び堅固さも保証される。

ストリップ形導線を備えるこの実施形態では、スパークギャップのコンポーネントパーツ間で、ストリップをほぼ任意に、即ち対応する隣接コンポーネントの電位に関わりなく、ルートの設定をすることが可能である。何れの場合も、ストリップの絶縁体のパルス抵抗は、トリガパルスのパルス電圧より高いことが保証される。

トリガ電極とストリップの剥離された端との接続は、クランピング、はんだ付け、溶接によって実現可能であるが、接着によっても実現可能である。

このようにして既に接触されたトリガ電極は、次に、準備された接続部との組み立ての間にさらに処理される。即ち、積層アッセンブリは、第１の主電極を内部に配置した第１の主電極埋込み／心出し本体と、トリガ電極を伴う本体と、反対側の第２の主電極とによって形成される。第２の主電極を取り囲む主電極埋込み／心出し本体は、ストリップ形導線を受け入れる。次に、アッセンブリ全体の端部領域に金属製外部ハウジングのフランジングが形成され、よって、極度に耐圧かつ安定したスパークギャップが達成される。

スパークギャップの第２の実施形態では、トリガ電極と接触するために、主電極埋込み／心出し本体の一方は、絶縁され、かつ長手軸方向に延びるドリル加工穴を有する。

このドリル加工穴内には、ばね接点部分が例えば螺旋ばねの形式で配置され、前記ばね接点部分の内側の端はトリガ電極と接触し、かつその外側の端は関連の終端側面外部接点の領域においてアクセス可能である。

長手軸方向に延びるドリル加工穴は、アッセンブリが取り付けられるとばね接点部分が各々トリガ電極に対して予圧状態に置かれるようにして、またはこの電極上に載るようにして、終端側面外部接点の領域において閉止される。

一実施形態では、ばね接点部分の外側の端領域に、追加のドリル加工穴が形成されてもよい。但し、これは半径方向であって、長手軸方向に延びる第１のドリル加工穴と交わる。よって、ばね接点部分は、この追加の半径方向ドリル加工穴によって電気的に接続されることが可能である。

同じく好適には、この追加の半径方向ドリル加工穴に第２のばね接点部分を挿入することが可能である。このばね接点部分は、両ドリル加工穴の交点において、その一方の端を第１のばね接点部分に接触し、電気接続を達成する。

第２のばね接点部分は、外部接続部へ接続されることが可能であるが、外部ハウジングを介してトリガ電極へトリガ電圧を供給するために、金属製外部ハウジングと接触されてもよい。

以下、諸実施形態により、かつ図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。

これらの図による、実質的に回転対称である強力スパークギャップは、対向する２つの主電極２及び３を備える。

これらの主電極２、３はＴ字形の断面を有し、長手軸方向に延びるＴの脚部は、例えばねじ穴の形式である外部電気接点を備える。

主電極２及び３は、好適には金属製である外部ハウジング１内に、主電極埋込み／心出し本体４及び５によって保持される。

例えばねじ穴を有する円板形であってもよいトリガ電極６は、その内側の側面が各々放電スペース７まで、または放電スペース７の中へ延設される。

絶縁体６ａは、外部ハウジング１及び２つの主電極２及び３に対してトリガ電極６の位置を固定する。

終端側面の外周に沿って、外部ハウジング１は、アッセンブリ全体に必要な耐圧性を与えるためのフランジングを備える。

図１の実施形態において、主電極埋込み／心出し本体５は絶縁される。薄い耐パルス電圧ストリップ８は、トリガ電極６に達してこれに接触するまで、スパークギャップに必要なパーツ間を案内される。

トリガ電極６とストリップ８の剥離された端との必要な接続は、クランピング、はんだ付け、溶接によって達成可能であるが、接着によっても達成可能である。

好適に挿入されるストリップ８は、ワイヤに比べ、ストリップ８の厚さが小さく、１ミリメートルの１０分の１から１０分の２、３ぐらいまでであることにより、スパークギャップの関連パーツ、特には主電極埋込み／心出し本体５は、特別な機械加工または前記主電極埋込み／心出し本体５内の溝が不要、または挿入の必要がなく、そのため技術面で何ら追加要件が生じない、という優位点を有する。

また、積層アッセンブリとして構築されるスパークギャップの諸エレメントの設置に際して、挿入されるストリップは、主電極埋込み／心出し本体５上へ嵌合するより前に、関連の主電極３に対して何ら問題を発生させない。

図２に示す実施形態によるカプセル化された実質的に回転対称である強力スパークギャップは、基本的な構成条件に関する限り、図１によって説明されるスパークギャップに類似する構造体を有する。

図１による実施形態とは対照的に、長手軸方向に延びるドリル加工穴は、この場合、第１のばね接点部分９を受け入れる主電極埋込み／心出し本体５内に組み込まれる。

上述のドリル加工穴は上向きに、即ちアッセンブリ全体の終端側面へ向かって閉じられるという事実に起因して、ばね接点部分は設置された状態でばね予圧がかかっていてもよく、よって、ばね接点部分９の自由端を介するトリガ電極６との確実な接触が可能である。

図２に示す例では、ドリル加工穴１２に追加の中空円筒絶縁部が挿入されない限り、またはばねが絶縁コーティングを備えない限り、主電極３内には、短絡を回避するために、ばね接点部分９の直径より直径が大きい貫通穴１２も形成される。

当然ながら、ドリル加工穴１２の代わりに、ばね接点部分９がトリガ電極６とのみ接触するようにＴ字形主電極３の横方向の脚内へスリット形の溝を組み込むことも可能である。

トリガ電極６を固定するための絶縁部分６ａが中空円筒自体を呈していない場合は、ばね接点部分９がトリガ電極６の表面へ電気的に接続されるように、この絶縁部分６ａも対応する貫通穴を備える。

図２の表示によれば、主電極埋込み／心出し本体５内に、長手軸方向に延びるドリル加工穴と交わる別の半径方向ドリル加工穴が形成される。

この追加の半径方向ドリル加工穴は、特には第２のばね接点部分１０である接点部分を受け入れ、この接点部分は、主電極埋込み／心出し本体５内にクランピングにより開口１１に補助されて固定可能である。

アッセンブリ全体としては、長手軸方向に延びる必要なドリル加工穴に起因し、かつばね接点部分９の挿入に起因して所定の非対称は存在するが、取付け労力は図１の実施形態に比べて最低限にしか増大しない。また、トリガ電極６に接触するための追加スペースは不要である。

図２による発明的ソリューションの実施形態では、外部ハウジングを介してトリガ電圧をトリガ電極６へ供給するために、第２のばね接点部分１０を金属製の外部ハウジング１へ接続することが可能である。

全体として、ここに提案している本発明は、取付けプロセスを妨げない容易な方法で、カプセル化された耐圧非密閉性のスパークギャップのためのトリガ電位の絶縁された導入を達成できるようにする。本発明の別の優位点は、ほとんど全てのコンポーネントまたはユニットがトリガのある、及びトリガのないスパークギャップの実施形態に使用されてもよく、よってコンポーネントパーツの製造及び在庫維持に関わる経費が低減されることにある。

基本設計に関して回転対称であり、トリガ電極と接触するためのストリップ形導線を備えるカプセル化された耐圧性の強力スパークギャップを示す断面図である。 基本設計に関して回転対称であり、ばね接点部分を介するトリガ電極の電気接続部を備える強力スパークギャップを示す断面図である。

符号の説明

１ 金属製外部ハウジング
２；３ 主電極
４；５ 主電極埋込み／心出し本体
６ トリガ電極
６ａ トリガ電極のための絶縁体
７ 放電スペース
８ ストリップ形導線
９ 第１のばね接点部分
１０ 第２のばね接点部分
１１ 開口
１２ 主電極３内のドリル加工穴

Claims (6)

1. 基本設計に関して回転対称であり、間隔を置いて互いに対向する２つの主電極と、終端側面のフランジングを有する金属製の外部ハウジングと、少なくとも１つのトリガ電極と、放電スペースと、好適には終端側面上に配置される主電極のための電気接続接点と、前記主電極を互いに、かつ前記外部ハウジングに対して固定するための主電極埋込み／心出し本体とを有する、カプセル化された耐圧非密閉性の強力スパークギャップであって、
   前記主電極の一方の外側と前記主電極埋込み／心出しの関連側面との間のスリット形スペースに、絶縁ワイヤまたは好適にはストリップ形導線が挿入されて、前記トリガ電極に接触され、前記導線の外側の接続端は、問題の前記主電極の終端側面の接続接点の領域においてアクセス可能であり、絶縁材が端から剥離されている前記導線の内側の端は前記トリガ電極へ電気的に接続されることを特徴とするカプセル化された耐圧非密閉性の強力スパークギャップ。
2. 基本設計に関して回転対称であり、間隔を置いて互いに対向する２つの主電極と、終端側面のフランジングを有する金属製の外部ハウジングと、少なくとも１つのトリガ電極と、放電スペースと、好適には終端側面上に配置される主電極のための電気接続接点と、前記主電極を互いに、かつ前記外部ハウジングに対して固定するための主電極埋込み／心出し本体とを有する、カプセル化された耐圧非密閉性の強力スパークギャップであって、
   前記トリガ電極と接触するために、前記主電極埋込み／心出し本体の一方は、絶縁され、かつ長手軸方向に延びるドリル加工穴を有し、このドリル加工穴内には、ばね接点部分が配置され、前記ばね接点部分の内側の端は前記トリガ電極と接触し、かつその外側の端は関連の終端側面外部接点の領域においてアクセス可能であることを特徴とするカプセル化された耐圧非密閉性の強力スパークギャップ。
3. 前記長手軸方向に延びるドリル加工穴は、アッセンブリが取り付けられると前記ばね接点部分が前記トリガ電極の表面に対して予圧状態に置かれるようにして、前記終端側面外部接点の領域において閉止されることを特徴とする、請求項２記載のスパークギャップ。
4. 前記ばね接点部分の外側の端領域に、追加のドリル加工穴が形成され、前記追加のドリル加工穴は半径方向であり、かつ前記長手軸方向に延びる第１のドリル加工穴と交わることを特徴とする、請求項２または３記載のスパークギャップ。
5. 前記半径方向ドリル加工穴には第２のばね接点部分が挿入され、前記第２のばね接点部分は、電気接続を達成するために、前記両ドリル加工穴の交点において、その一方の端を前記第１のばね接点部分に接触することを特徴とする、請求項４記載のスパークギャップ。
6. 前記第２のばね接点部分は、前記外部ハウジングを介して前記トリガ電極へトリガ電圧を供給するために、前記金属製外部ハウジングへ接続されることを特徴とする、請求項５記載のスパークギャップ。

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