CN102301549A - 过压放电器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种过压放电器，其具有带有管状绝缘体(1)和至少两个电极(2、2′)的外壳。在绝缘体(1)的内侧(3)上至少在内侧(3)的分区中设置层序列(4)，该层序列包括至少一个导电或半导电层(5)、至少一个导电层(6)和至少一个绝缘层(7)。

Description

过压放电器

技术领域

本发明涉及过压放电器

背景技术

由出版物DE 2431236A公知一种过压放电器。

发明内容

要解决的任务在于，说明一种具有快速动作性能的过压放电器。

该任务通过一种按权利要求1所述的过压放电器得以解决。该过压放电器的有利扩展方案为从属权利要求的主题。

说明一种具有优选不透气的外壳的过压放电器。过压放电器的外壳具有至少一个充气的优选管状的绝缘体，该绝缘体包括至少两个电极。过压放电器的电极优选彼此相间隔地设置。在绝缘体的内侧上至少在彼此相间隔或在相关联的区域内设置多个材料层的序列，该序列此外称为层序列。层序列包括至少一个导电或半导电层、至少一个导电层和至少一个绝缘层。导电或半导电层用于降低过压放电器的点火电压并也称为点火带。

通过至少一个导电层、绝缘层和至少一个导电或半导电层的层序列，引起施加在过压放电器的电极之间的电场畸变。通过设置在绝缘体内侧上的层序列，因此达到在导电或半导电层的区域内电场的有针对性畸变和与此相关的明显提高。通过场畸变优选发生导电或半导电层的端区内的场提高。端区优选至少处于过压放电器的至少一个电极附近。通过设置在绝缘体内侧上的层序列，过压放电器由于导电或半导电层的端区内的场提高而具有非常快速的动作时间。

在一种实施方式中，至少一个绝缘层设置在导电或半导电层与导电层之间。这些层在一种实施方式中也可以具有每种可能的其他层序列。

在一种优选的实施方式中，绝缘层具有尽可能小的厚度，从而导电或半导电层与导电层之间的距离尽可能小。绝缘层优选具有0.1到5mm之间的厚度。在一种优选的实施方式中，绝缘层具有少于1mm的厚度。

导电层在一种实施方式中优选具有垂直于层的堆叠方向并排设置的至少两个彼此相间隔的分区。

在一种优选的实施方式中，导电层的彼此相间隔的分区这样被实施，使得导电层的每个分区分别与过压放电器的电极之一具有优选直接的电接触。导电层的分区也可能经由附加的导电体与过压放电器的电极具有接触。优选地，导电层的分区具有与过压放电器的相应所接触的电极相同的电位。

优选地，导电层的至少两个分区具有相同的大小。但导电层的分区也可以具有不同的大小。导电层在一种实施方式中施加在绝缘层上。优选地，导电层在绝缘层的至少一个面上延伸，其中，导电层分成彼此绝缘的至少两个分区。

在一种实施方式中规定，导电层具有至少两个在过压放电器的纵向上彼此相间隔的圆柱体的形状。在一种实施方式中，导电层的至少两个圆柱体施加在绝缘层的外侧上。

在另一种实施方式中，分区可以具有适用于在导电或半导电层的区域内引起电场畸变的每种其他形状。

在一种实施方式中，绝缘层包括玻璃或陶瓷。绝缘层也可以包括其他适用的电绝缘材料。

在一种实施方式中，绝缘层具有圆柱体的形状。

在另一种实施方式中，绝缘层可以具有条的形状。

由导电或半导电材料组成的层优选用于降低过压放电器的点火电压并称为点火带或点火条。条优选在过压放电器的纵向上延伸。在一种实施方式中，所述点火带或点火条中的多个可以在过压放电器的纵向上彼此平行设置。导电或半导电层优选与过压放电器的电极相间隔并与所述电极没有直接的电接触。

在一种实施方式中，由导电或半导电材料组成的层含有石墨。

在一种实施方式中，由导电或半导电材料组成的层在其最大的伸展上平行于过压放电器的纵轴延伸。

在另一种实施方式中，由导电或半导电材料组成的层也可以分成多个彼此相间隔的区域。

在一种实施方式中，由导电或半导电材料、绝缘层和导电层组成的层序列可以直接施加在绝缘体的内侧上。在这种实施方式中具有优点的是，至少一个导电层直接施加在绝缘体的内侧上。在设置在绝缘体内侧上的导电层后面是例如包括玻璃和/或陶瓷的至少一个由绝缘材料组成的层。优选在至少一个由绝缘材料组成的层上施加至少一个由导电或半导电材料组成的区域。在另一种实施方式中，在绝缘层上施加多个彼此相间隔的由导电或半导电材料组成的区域。

在另一种实施方式中，层序列包括至少一个置入过压放电器的绝缘体内部空间的单独的部件。优选地，单独的部件的外部尺寸优选对应于放电器体内部空间的尺寸。

在另一种实施方式中，单独的部件也可以由多个组合的单部件组成，其单个或组合地设置在绝缘体的内部空间内。

在一种实施方式中，至少一个单独置入的部件也可以包括至少一个导电或半导电层和至少一个绝缘层。至少一个导电层在该实施方式中单独设置在绝缘体的内侧上。

在另一种实施方式中，部件置入绝缘体内侧上的凹处内，其中，凹处在一种优选的实施方式中对应于所置入的部件的尺寸。在另一种实施方式中，凹处也可以具有更大的尺寸。

优选地，导电或半导电层具有条或带的形状，其中，点火带用于载流子的场致发射。

过压放电器的点火电压通常随着所施加的电压斜面的斜率而明显升高。在具有100V以下的点火电压值的放电器的情况下动态点火电压与静态点火电压之比是特别不利的。在这种情况下，来自通常存在的石墨点火带的载流子的场致发射仅非常弱。与前述的过压放电器相反，载流子的弱场致发射特别是在电信领域限制了使用可能性。使用在避雷应用的情况下同样受到限制，在所述避雷应用时在同时良好的动态性能的情况下要求低静态动作电压。

而如前所述的过压放电器具有非常快速的动作性能，因为通过施加在放电器内侧上的层序列在点火带的区域内实现电场的有针对性畸变和明显提高。通过无场点火带与导电区域之间尽可能小的距离，达到点火带端部的区域内更强的场提高。

附图说明

借助下面的图和实施例对上述主题进行更详细的说明。

下面描述的附图不应理解为按正确比例的，更确切地说，为更好地表示可以放大、缩小或还失真地示出所有尺度。彼此相同或者承担相同功能的元件用相同的附图标记标注。

图1示意示出层序列实施方式的展开；

图2示意示出具有层序列实施例的部件；

图3示出层序列具有单独条的形状的实施方式；

图4示意示出层序列施加在绝缘体内侧上的实施方式；

图5a和5b示意示出有(5a)和无(5b)层序列的2电极过压放电器中的电场的等电位线。

具体实施方式

在图1中作为展开示意示出层序列4的实施方式。层序列4包括绝缘层7，在其下侧施加导电层6的两个彼此相间隔的导电区8、8′。导电区8、8′一直延伸到绝缘层7的相应边缘处。在一种未示出的实施方式中，导电区8、8′也可以一直延伸到绝缘层6的边缘上或也可以通过绝缘层6的边缘延伸。在绝缘层7的上侧施加导电或半导电层5的多个彼此相间隔的条状段。导电或半导电层5的所述段是所谓的“点火带”。导电或半导电层5优选含有石墨。在一种未示出的实施方式中，“点火带”也可以具有每种适用的其他形状或也可以覆盖更大的平面区域。优选地，导电或半导电材料5的区域在过压放电器的纵向上具有其最大的伸展。层序列4优选设置在过压放电器的绝缘体的内侧上。

图2示出作为单独的部件9实施的层序列4。部件9在所示的实施方式中具有圆柱形体。部件9的形状在这种情况下主要通过由绝缘材料组成的层7的形状确定。优选地，绝缘层7至少包括陶瓷和/或玻璃。在所示的实施方式中，在绝缘层7的外侧上施加导电层6的两个彼此相间隔的区域8、8′，所述区域环绕圆柱状绝缘层7的整个圆周延伸。在所示的实施方式中，彼此相间隔的区域8、8′分别一直伸及圆柱体的端部。

导电区8、8′在一种实施方式中一直延伸到圆柱形体的相应端侧。通过圆柱状绝缘层6的端面上的导电区8、8′，置入过压放电器内的部件9因此优选具有导电区8、8′与过压放电器电极的直接接触。通过相应导电层8、8与过压放电器电极之一的导电接触，导电层8、8′因此优选具有与过压放电器的相应所接触的电极相同的电位。

在绝缘层7的内侧上施加由导电或半导电材料5组成的彼此相间隔的所谓“点火带”。“点火带”在投影中与由导电材料6组成的两个彼此相间隔的区域8、8′重叠。为此优选设置所示的部件9，以便被装入过压放电器的内部空间中。在这种情况下具有优点的是，部件9的外径大约对应于放电器的绝缘体1的内径。部件9的长度优选对应于在绝缘体1内可供使用的自由空间的长度。具有绝缘体1的放电器在该图中出于概览的原因没有示出。

在另一种未示出的实施方式中，导电层6也可以单独地被施加在放电器的绝缘体1的内侧上。在这种情况下，部件9包括绝缘层7和“点火带”形式的导电或半导电层5。

在图3中示出层序列4的一种实施方式，其中层序列4具有单独的条的形状。条在所示的实施方式中包括由绝缘层7组成的至少一个条状元件，具有设置在该条上的由导电或半导电层5组成的区域作为“点火带”。导电层6设置在放电器的绝缘体1的内部空间2中的凹处10内。绝缘体1优选具有多个圆周形彼此相间隔的凹处10。导电层6在所示的实施方式中具有两个在放电器的纵向上彼此相间隔的分区8、8′。导电层6彼此相间隔的区域8、8′优选分别具有与过压放电器的最近电极2的直接接触。具有所施加的“点火带”的绝缘层的条作为单独的元件置入或插入凹处10内。

在另一种未示出的实施方式中，由导电材料组成的层6同样可以已经施加在所置入的由绝缘层7和“点火带”组成的条上。

图4示意示出另一种实施方式，其中层序列4施加在放电器的绝缘体1的内侧上。在所示的实施方式中，导电层6的彼此相间隔的区域8、8′直接施加在绝缘体1的内侧上。导电层6的区域8、8′在所示的实施方式中优选侧面地一直延伸到绝缘体1的相应端区，从而存在与放电器的电极的直接电接触。在导电层6上设置由绝缘材料7组成的层。绝缘层7优选覆盖放电器的绝缘体1的整个内表面。在绝缘层7上在所示的实施方式中施加导电或半导电层5的条状“点火带”。“点火带”优选在放电器的纵向上延伸。“点火带”在放电器的纵向上优选达到如此远，使得其端部至少部分与区域8、8′重叠，其中，区域8、8′和“点火带”通过设置在其间的绝缘层5彼此不具有直接的电接触。

在图5a中示意示出2电极过压放电器中的电场的等电位线，其中，在过压放电器的绝缘体1的内侧上设置层序列4。层序列4包括导电层6的两个彼此相间隔的区域8、8′、绝缘层7和“点火带”形式的导电或半导电层5。通过层序列4实现在“点火带”的端部区域内电场的畸变。通过这种场畸变，在“点火带”端部处电场提高，所述提高通过“点火带”的端部处的等电位线的紧密放在一起的场线示出。

图5b示出2电极过压放电器中的电场的等电位线，其中在绝缘体1的内侧上仅施加一个作为“点火带”的导电或半导电层5。通过缺乏的绝缘层和导电层的彼此相间隔的区域，在“点火带”的端部处不发生电场的明显提高。“点火带”端部区域中的等电位线与图5a中的等电位线相比更远地彼此相间隔。在传统的过压放电器中，在“点火带”端部区域中因此不存在电场的明显提高。

虽然在实施例中只能描述本发明的有限数量的可能改进方案，但本发明并不局限于所述改进方案。原则上层序列的各个分层可以分别具有多个单层或层序列可以具有多个侧面地彼此相间隔的分区。

这里所说明的主题的描述并不限于各个专门的实施方式；更确切地说，各个实施方式的特征只要技术上合理就可以任意相互组合。

附图标记列表

1     绝缘体

2、2′电极

3     绝缘体1的内侧

4     层序列

5     导电或半导电层

6     导电层

7     绝缘层

8、8′导电层6的彼此相间隔的区域

9     部件

10    绝缘体1中的凹处

Claims (15)

1.过压放电器，具有外壳，该外壳包括带有至少两个电极(2、2′)的至少一个管状绝缘体(1)，其中，在绝缘体(1)的内侧(3)上至少在分区中设置层序列(4)，该层序列包括至少一个导电或半导电层(5)、至少一个导电层(6)和至少一个绝缘层(7)。

2.按权利要求1所述的过压放电器，其中，至少一个绝缘层(7)设置在导电或半导电层(5)与导电层(6)之间。

3.按前述权利要求之一所述的过压放电器，其中，导电层(6)包括至少两个垂直于层序列(4)的堆叠方向彼此相间隔的区域(8、8′)。

4.按前述权利要求之一所述的过压放电器，其中，导电和半导电层(5)在其最大的伸展上平行于过压放电器的纵轴延伸。

5.按前述权利要求之一所述的过压放电器，其中，导电或半导电层(5)具有石墨。

6.按前述权利要求之一所述的过压放电器，其中，绝缘层(7)具有玻璃和/或陶瓷。

7.按前述权利要求之一所述的过压放电器，其中，绝缘层(7)具有圆柱体的形状。

8.按前述权利要求之一所述的过压放电器，其中，导电层(6)具有两个在过压放电器的纵向上彼此相间隔的圆柱体的形状。

9.按权利要求1-6之一所述的过压放电器，其中，绝缘层(7)具有条的形状。

10.按前述权利要求之一所述的过压放电器，其中，绝缘体(1)的内侧用层序列(4)涂层。

11.按权利要求1-9之一所述的过压放电器，其中，层序列(4)以单独的部件(9)的形式置入绝缘体(1)的内部空间中。

12.按权利要求11所述的过压放电器，其中，部件(9)置入绝缘体(1)的内侧上的适当的凹处(10)中。

13.按前述权利要求之一所述的过压放电器，该过压放电器具有用于载流子的场致发射的点火条形式的导电或半导电层(5)。

14.按前述权利要求之一所述的过压放电器，其中，通过层序列(4)引起过压放电器中电场的畸变，该畸变导致在导电或半导电层(5)的端部处的场提高。

15.按前述权利要求之一所述的过压放电器，该过压放电器通过设置在绝缘体(1)的内侧上的层序列(4)具有快速的动作时间。

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