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Edelgasgefüllter Uberspannungsableiter für Fernmeldeanlagen
Die Erfindung betrifft einen edelgasgefüllten Überspannungsableiter für Fernmeldeanlagen mit, in einem Hartglaskolben angeordneten, sich gegenüberstehenden Metallelektroden.
Es sind bereits Überspannungsableiter bekanntgeworden, die Elektroden lediglich aus Eisen oder Nickel aufweisen. Ihre Nachteile bestehen darin, dass durch die vergleichsweise geringe Emissionsfähigkeit der Elektroden, der Übergang von der Glimm- in die Bogenentladung erst bei relativ hohen Stromstärken erfolgt. Dadurch ist die Belastbarkeit der Ableiter sehr gering. Die Metalle Eisen und Nickel sind ausserdem nicht geeignet, dem Ableiter konstante Ansprechspannungen zu geben, da ihre Oberflächenbeschaffenheit, die die Emissionsfähigkeit stark beeinflusst, wenig definiert ist. Es ist bekannt, dass man bei gewissen Metallen die Verhältnisse verbessern kann, wenn durch die zerstäubende Wirkung der Gasentladung die Oberflächenschicht abgetragen wird.
Für Eisen und Nickel ist dieser Weg aber nicht gangbar, da die relativ geringe Emissionsfähigkeit dieser Materialien dazu führt, dass man die Entladung, die die Zerstäubung verursachen würde, nicht auf die gewünschten Stellen zwingen kann.
Um zunächst stabilere Ansprechspannungen an Überspannungsableitern zu erzielen, versuchte man, in die Elektroden Pfropfen aus den besser emittierenden Metallen Aluminium und bzw. oder Magnesium einzusetzen. Dies brachte bereits Fortschritte hinsichtlich der Verbesserung der Konstanz der Ansprechspannung. Infolge des niedrigen Schmelzpunktes von Aluminium (6580C) und Magnesium (657 C), gegenüber den Elektrodenmetallen und der Tatsache, dass diese Einsätze an der bei Belastung thermisch am höchsten beanspruchten Stelle angebracht werden müssen, bleibt aber der erste der oben beschriebenen Nachteile, die Belastbarkeit der so hergestellten Ableiter immer noch sehr beschränkt. Die Einsätze erreichen nämlich bei relativ geringen Belastungen bereits ihren Schmelzpunkt, wodurch der Ableiter kurzgeschlossen und bzw. oder zerstört wird.
Im übrigen ist auch die Emissionsfähigkeit vonAluminium und Magnesium immer noch relativ gering, wodurch auch hier der Übergang der Entladung vom Glimmen in den Bogen erheblicher Stromstärken bedarf.
Obwohl diese Ableiter mit Calciumoxyd beschichteten Elektroden die gewünschten Eigenschaften bezüglich Emissionsfähigkeit und Konstanz erfüllen, ist ihre aufwendige Herstellung von Nachteil. Auch lassen sich gewisse minimale räumliche Abmessungen nicht unterschreiten, womit sich Einschränkungen in der Anwendung für Fernmeldeanlagen ergeben. Dieses ist in der heutigen Zeit, wo die Miniaturisierung von Bauelementen, besonders von Ableitern, allgemein gefordert wird, ein grosser Nachteil.
Ziel der Erfindung ist ein Überspannungsableiter, welcher konstante Ansprechspannungen und gute Belastbarkeit mit einer einfachen Herstellungsart verbindet. Zudem sollen geometrisch verkleinerte Ableiter mit guten Belastbarkeitseigenschaften hergestellt werden können.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Einsatzmaterial einen Schmelzpunkt von mehr als 1800 C und eine spezifische Wärme von weniger als 0, 065 cal/gOC besitzt.
Die Erfindung soll im folgenden an Hand der nachfolgenden Figuren näher erläutert werden. Es zeigen : Fig. 1 den ungesockelten Ableiter im Querschnitt durch A-A'von Fig. 2, die Fig. 2 und 3 den ungesockelten Ableiter in den beiden Seitenrissen, die Fig. 4 und 5 den Ableiter mit Sockel in den beiden Längsansichten und Fig. 6 die Aufsicht auf den Ableiter mit Sockel.
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l, 2glasungen--4--, welche den Isolationsweg zwischen den Elektroden--2 und 2a-- bzw. den Wolframdrähten --3-- verlängem, sind im Röhreninnern vorstehend sichtbar.
Die Elektroden--2 und 2a--, beispielsweise aus Nickel oder Eisen, besitzen eine Fläche von vorzugsweise 10 X 6 mm und eine Dicke von 2, 5 mm und sind mit den Wolframdrähten --3-- von 1 mm Durchmesser, durch Argonarc-Schwei- ssung-2b-verbunden.
Der Querschnitt in Fig. l zeigt, wie die Wolframdrähte --3-- in einem auf der Elektrodenrückseite eingeprägten Kanal über die ganze Länge eingebettet sind, wodurch guter elektrischer und thermischer Kontakt zwischen den Elektroden --2,2a-- und Wolframdrähten --3-- gesichert und die Elektroden bei hoher, thermischer Beanspruchung im Entladungslichtbogen zusätzlich versteift werden. In die sich ge- genüberstehendenElektrodenwird erfindungsgemäss ein Metalleinsatz aus Molybdän 6, z. B. durch Punkt-
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mit dem Wolframdraht verbunden ist.
Eine bei Überlast auftretende, den Ableiter kurzschliessende Schmelzperle bildet sich im Spalt zwischen denElektroden--2 und 2a-- aus. Durch eine allseitige Rundung der Elektrodenkanten (Fig. l) wird erreicht, dass sich die'Schmelzperle grundsätzlich in der Mitte der Elektrodenflächen, angrenzend an den Einsatz aus Molybdän, ausbildet.
Hier liegt ein wesentlicher Punkt der Erfindung :
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Dieses kann bei der Herstellung in üblicher Weise zerstäubt werden, wodurch sich bekanntlich sehr stabile Ansprechspannungen erreichen lassen.
3. Auch die Exemplarstreuung der Ansprechspannung ist sehr gering.
4. Durch die gute Emissionsfähigkeit des Molybdäns tritt der Übergang zur Bogenentladung bereits bei Stromstärken von zirka 200 mA auf. Die geringe Wärmekapazität des Molybdäns, das sich stärker erwärmt als das Trägermaterial, begünstigt diesen Vorgang sehr.
5. Die gute Emissionsfähigkeit von Molybdän führt auch ohne Einbringung radioaktiver Substanzen in den Ableiter bereits zu sehr günstigen Ansprechspannungen bei Anlegen sehr steiler Span- nungsfronten.
6. Durch den hohen Schmelzpunkt von Molybdän, zirka 2 600OC, das an der sich bei Belastung thermisch am stärksten belasteten Stelle der Elektroden befindet, wird erreicht, dass die Belast- barkeit des Ableiters sich bei Dauerbelastung stark erhöht und die Ansprechspannungen bis zum dauernden Kurzschluss durch Überlast nicht wesentlich verändert werden, auch wenn die Bela- stung erst knapp vor der Zerstörungsgrenze wieder abklingt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Edelgasgefüllter Überspannungsableiter für Fernmeldeanlagen mit zwei, in einem Hartglaskolben angeordneten, sich gegenüberstehenden Metallelektroden, mit einem zweiten, teilweise in die Oberfläche der Elektroden eingesetzten metallischen Körper, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Einsatzmaterial einen Schmelzpunkt von mehr als 18000C und eine spezifische Wärme von weniger als 0, 065 cal/gOC besitzt.
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