DE1095340B

DE1095340B - An insulator made of glass or a corresponding material, in which this material has a low electrical, heat-dependent conductivity

Info

Publication number: DE1095340B
Application number: DEV14600A
Authority: DE
Inventors: Ernst Alfred Frommhold
Original assignee: Vakutronik VEB
Current assignee: Vakutronik VEB
Priority date: 1958-06-25
Filing date: 1958-06-25
Publication date: 1960-12-22

Description

Die Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, eine Erhöhung der Isolationsfestigkeit von Isolatoren zu erzielen, die aus Glas oder einem entsprechenden Material bestehen, mit einer an sich geringen elektrischen, wärmeabhängigen Leitfähigkeit.The invention is concerned with the task of increasing the insulation strength of insulators to achieve, which consist of glass or a corresponding material, with an inherently low electrical, heat-dependent conductivity.

Erfahrungsgemäß genügen sehr viele Isolatorwerkstoffe den bei der technischen Anwendung gestellten Anforderungen in bezug auf den Volumenisolationswiderstand. Oftmals wird jedoch die Brauchbarkeit des Isolators durch seine Eigenschaften in einer feuchten Atmosphäre bestimmt bzw. erheblich verändert. Vor allem die verschiedenen Glassorten, die besonders in der Vakuumtechnik eine entscheidende Rolle als Isolator spielen, versagen in dieser Beziehung vollständig, weil die Oberflächenleitfähigkeit um Größenordnungen über der Volumenleitfähigkeit liegt. Zur Verminderung dieses Nachteiles sind verschiedene Anordnungen bekannt, um die sich auf Isolatoren bildende Wasserhaut zu entfernen. Bei bekannten Anordnungen dieser Art ist vorgesehen, den Isolator an sich im ganzen aufzuheizen, und dabei wird das besondere Augenmerk auf die Energieeinsparung gerichtet, indem die elektrisch erzeugte Wärme nur Teilen des Isolators direkt oder indirekt durch Reflexion zugeführt wird. Bei einer dieser bekannten Anordnungen soll das zwischen Wärmequelle und zu trocknender Isolatoroberfläche liegende Stück des Isolators aus für Wärmestrahlung gut durchlässigem Sondermaterial, z. B. Akrylharz, bestehen: Die Volumenleitfähigkeit von Isolatorwerkstoffen findet bei dieser bekannten Anordnung keinerlei Berücksichtigung, und es ist auch nichts gegen eine unerwünschte Herabsetzung dieser Volumenleitfähigkeit vorgesehen, also nicht die im vorliegenden Falle gestellte Aufgabe zu lösen. Andererseits sind auch schon für Flugzeuge solche Heizanordnungen für ganze Isolatoren bekanntgeworden, die hier insbesondere zur Verhinderung der Kondenswasserbildung dienen. Es sind ferner solche Wasserhäute durch eine aufgebrachte Oberflächenschicht geringerer Leitfähigkeit ersetzt worden, welche entsprechende wasserabweisende Eigenschaften besitzt. Diesen Vorkehrungen haften wesentliche Mangel an:Experience has shown that a large number of insulator materials are sufficient for those used in technical applications Volume insulation resistance requirements. Often times, however, it becomes useful of the insulator is determined or significantly changed by its properties in a humid atmosphere. Above all, the different types of glass, which are particularly important in vacuum technology Playing role as an insulator fail completely in this regard, because of the surface conductivity is orders of magnitude above the volume conductivity. There are several ways to reduce this disadvantage Arrangements are known to remove the water skin that forms on insulators. At acquaintances Arrangements of this type are intended to heat up the insulator itself as a whole, and thereby Particular attention is paid to saving energy by using the electrically generated Heat is only supplied to parts of the insulator directly or indirectly through reflection. With one of these well-known Arrangements should be the piece lying between the heat source and the insulator surface to be dried the insulator made of special material that is well permeable to thermal radiation, e.g. B. acrylic resin, consist of: The volume conductivity of insulator materials is not taken into account in this known arrangement, and there is also nothing against an undesirable reduction in this volume conductivity provided, so not to solve the problem posed in the present case. On the other hand are already such heating arrangements for entire insulators have become known for aircraft, which are used here in particular for Prevent the formation of condensation. There are also such water skins applied by a Surface layer of lower conductivity has been replaced, which corresponding water-repellent Possesses properties. These precautionary measures are liable to essential defects:

Einesteils wird der Fertigungsprozeß für die Isolatoren durch ein chemisches Verfahren kompliziert.On the one hand, the manufacturing process for the insulators is complicated by a chemical method.

Andererseits besitzt auch die aufzubringende Schicht in jedem Fall einen endlichen Isolationswiderstand, der nicht in allen Fällen gleich oder größer als der Volumenwiderstand des Isolierwerkstoffes ist.On the other hand, the layer to be applied always has a finite insulation resistance, which is not always equal to or greater than the volume resistance of the insulating material.

Es ist allgemein bekannt, daß die z. B. auf einem Glasisolator befindliche Wasserhaut bei höheren Temperaturen verdampft und dadurch der Oberflächenwiderstand wesentlich größer wird. Die Erwärmung zu diesem Zweck hat aber die nachteilige Wirkung, Aus Glas oder einem entsprechendenIt is well known that the z. B. water skin located on a glass insulator at higher temperatures evaporates and the surface resistance is much greater as a result. The warming for this purpose, however, has the disadvantageous effect of being made of glass or a corresponding one

Material bestehender Isolator,Material of existing insulator,

bei dem dieses Material eine an sichin which this material is one in itself

geringe elektrische, wärmeabhängigelow electrical, heat dependent

Leitfähigkeit besitztHas conductivity

Anmelder:Applicant:

VEB Vakutronik,
Dresden-A 21, Dornblüthstr. 14VEB Vakutronik,
Dresden-A 21, Dornblüthstr. 14th

Ernst Alfred Frommhold, Dresden,
ist als Erfinder genannt wordenErnst Alfred Frommhold, Dresden,
has been named as the inventor

daß der Volumenwiderstand und damit die Durchschlagsfestigkeit des Glases mit ansteigender Temperatur rapid abnimmt. Die bekannte Erwärmung schlechthin eines solchen Isolators im ganzen Körperbereich bietet demzufolge keine Möglichkeit, die Isolationseigenschaften optimal zu verbessern.that the volume resistance and thus the dielectric strength of the glass with increasing temperature rapidly decreases. The well-known heating of such an insulator in the whole body area consequently does not offer any possibility of optimally improving the insulation properties.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich nun mit der Aufgabe, diese Mangel zu beheben. Sie erreicht das dadurch, daß zur Erzielung einer optimalen Gesamtisolationsfestigkeit des Isolators erfindungsgemäß lediglich an einem oder an mehreren Abschnitten geringen Ausmaßes durch eine Beheizung der Oberfläche eine Isolierkörpererwärmung erfolgt, so daß die übrigen Isolierkörperabschnitte kaum oder gar nicht von der Erwärmung erfaßt werden und daher auf diesen Abschnitten die an sich geringe elektrische Leitfähigkeit des Materials in vollem Umfange erhalten bleibt.The present invention is now concerned with the task of remedying this deficiency. You achieved the fact that to achieve an optimal overall insulation strength of the insulator according to the invention only small at one or more sections Extent by heating the surface there is an insulating body heating, so that the remaining insulating body sections are hardly or not at all detected by the heating and therefore on these sections retain the inherently low electrical conductivity of the material in full remain.

Durch eine solche nur schmale Erwärmungszone auf der Isolatoroberfläche wird der Isolator zwischen den beiden gegeneinander zu isolierenden Polen nur in einem kleinen Bereich aufgeheizt. In geringer Entfernung von dieser geheizten Zone ist dann bereits ein Temperaturabfall eingetreten, und damit besitzt der in der geheizten Zone verminderte Volumenwiderstand wieder seinen im nicht erwärmten Zustand vorhandenen Wert. Der Oberflächen widerstand des Isolators wird bei ausreichender Temperatur der Heizzone vernachlässigbar groß. Er sinkt mit der Entfernung von der Heizzone allmählich ab. Dagegen besitzt der Volumenwiderstand des Isolators im Bereich der Heizzone ein Minimum und steigt mit zunehmender Entfernung vonWith such a narrow heating zone on the insulator surface, the insulator is between the two poles to be isolated from each other are only heated in a small area. At a short distance a temperature drop has already occurred from this heated zone, and thus the in the heated zone, the volume resistance decreased again from that which was present in the unheated state Value. The surface resistance of the insulator becomes negligible if the temperature of the heating zone is sufficient great. It gradually decreases with the distance from the heating zone. In contrast, the volume resistance has of the insulator in the area of the heating zone and increases with increasing distance from

009 679/378009 679/378

der Heizzone an. Die Abhängigkeit des Oberflächen- und des Volumenwiderstandes von der Temperatur bzw. von der Entfernung von der Heizzone ist in der Abbildung graphisch aufgezeichnet. Es ergeben sich zwei Kurven mit etwa entgegengesetztem Verlauf. Am Kreuzungspunkt dieser Kurven ist der Oberflächenwiderstand gleich dem Volumenwiderstand. Dort herrscht auch zugleich der maximale Isolationswiderstand über die Gesamtstrecke zwischen den beiden gegeneinander zu isolierenden Polen. Dieser Wert des Isolationswiderstandes ist auf jeden Fall größer als der Isolationswiderstand des unbeheizten oder gleichmäßig über den ganzen Isolierkörper beheizten Isolators in feuchter Atmosphäre. Bei Auswahl geeigneter Isolatorwerkstoffe, z. B. von Gläsern mit hohem TK₁₀₀-Punkt, wird auf diese Art zumindest der gleiche Effekt erzielt wie durch eine chemische Oberflächenbehandlung, ohne daß es einer solchen Maßnahme von vorübergehender Wirkung überhaupt noch bedarf, d. h. der Gesamtisolationswiderstand zwischen den zu isolierenden Polen wird größer als 10¹⁴ Ohm und bleibt nahezu unabhängig von der Feuchtigkeit der umgebenden Atmosphäre. Diese Unabhängigkeit ist bei der Beheizung gemäß der Erfindung vollkommener als bei der Oberflächenbeschichtung. Der wirksame Gesamtisolationswiderstand wird durch die Lokalbeheizung größer als bei gleichmäßiger Beheizung des ganzen Isolators (Differenz A in der Abbildung).the heating zone. The dependence of the surface and volume resistance on the temperature or on the distance from the heating zone is graphically shown in the figure. There are two curves with roughly opposite courses. At the intersection of these curves, the surface resistance is equal to the volume resistance. At the same time, there is also the maximum insulation resistance over the entire distance between the two poles to be isolated from one another. This value of the insulation resistance is in any case greater than the insulation resistance of the unheated or evenly heated insulator over the entire insulating body in a humid atmosphere. When selecting suitable insulator materials, e.g. B. of glasses with a high TK ₁₀₀ point, at least the same effect is achieved in this way as by a chemical surface treatment without such a measure of temporary effect at all, ie the total insulation resistance between the poles to be isolated is greater than 10 ¹⁴ ohms and remains almost independent of the humidity of the surrounding atmosphere. This independence is more complete with the heating according to the invention than with the surface coating. The effective overall insulation resistance is greater due to local heating than when the entire insulator is heated evenly (difference A in the figure).

Es wird dadurch der Oberflächen- und Volumenisolationswiderstand voll ausgenutzt und die Isolationsfestigkeit von Isolatoren über das normale Maß hinaus erhöht bzw. trotz der isolationsherabsetzenden Eigenschaft von Feuchtigkeitsschichten usw. diese Isolationsfestigkeit in ihrem Normalwert angenähert voll erhalten.It thereby becomes the surface and volume insulation resistance fully utilized and the insulation strength of insulators above the normal level also increases or despite the insulation-reducing property of moisture layers etc. these Insulation strength almost fully preserved in its normal value.

Die lokale Beheizung der Isolatoroberfläche kann auf verschiedenen Wegen erzielt werden. Zum Beispiel ist es möglich, eine elektrische Beheizung vorzunehmen, indem man den Isolator in einem bestimmten Abstand mit einer stromdurchflossenen Drahtspirale umgibt. Es ist aber auch möglich, eine ring- oder spiralförmige leitfähige Schicht auf den Isolator aufzubringen^ die sich durch den Stromfluß erwärmt. Auch an eine induktive oder kapazitive Erwärmung ohne direkte leitende Verbindung kann hierbei gedacht werden. Ebenso ist es möglich, die Isolatoren in der gleichen Weise von innen her aufzuheizen.Local heating of the insulator surface can be achieved in various ways. For example it is possible to make electrical heating by placing the insulator at a certain distance with a wire spiral through which current flows. But it is also possible to have a ring or spiral shape Apply a conductive layer on the insulator ^ which is heated by the flow of current. Even Inductive or capacitive heating without a direct conductive connection can be considered here will. It is also possible to heat the insulators from the inside in the same way.

Claims

Patent claims.

1. Made of glass or an equivalent material insulator in which this material has a has a low electrical, heat-dependent conductivity, which increases when heated, and in a manner known per se

_, by heating the surface of the insulator, a moisture deposit and thus a reduction the surface resistance is prevented, characterized in that to achieve an optimal overall insulation strength of the insulator only in one or more sections to a lesser extent by heating the surface, heating the insulating body takes place so that the remaining insulating body sections are hardly or not at all affected by the heating and therefore the inherently low electrical conductivity of the material on these sections is preserved in full.

2. Insulator according to claim 1, characterized in that the local heating by a externally applied or arranged current-carrying resistance heating coil is generated.

3. Insulator according to claim 1, characterized in that the heating path consists of a conductive Layer consists, which is applied either in a ring or in a spiral.

4. Isolator according to claim 1, characterized in that the local heating by infrared Irradiation, inductive or capacitive heating, preferably from the outside, is achieved.

Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1 002 834;
French Patent No. 867 037;
British Patent No. 335 503.

1 sheet of drawings