DE1188708B - Entladungseinrichtung, insbesondere UEberspannungsableiter - Google Patents

Entladungseinrichtung, insbesondere UEberspannungsableiter

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Publication number
DE1188708B
DE1188708B DEG28216A DEG0028216A DE1188708B DE 1188708 B DE1188708 B DE 1188708B DE G28216 A DEG28216 A DE G28216A DE G0028216 A DEG0028216 A DE G0028216A DE 1188708 B DE1188708 B DE 1188708B
Authority
DE
Germany
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insulator
discharge device
inner electrode
electrode
metal
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Pending
Application number
DEG28216A
Other languages
English (en)
Inventor
Roger Paul Wellinger
James Edward Roderick
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00Details of spark gaps
    • H01T1/20Means for starting arc or facilitating ignition of spark gap
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J17/00Gas-filled discharge tubes with solid cathode
    • H01J17/02Details
    • H01J17/30Igniting arrangements
    • H01J17/32Igniting by associated radioactive materials or fillings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/54Igniting arrangements, e.g. promoting ionisation for starting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/10Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
    • H01T4/12Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel hermetically sealed

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  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Description

  • Entladungseinrichtung, insbesondere überspannungsableiter Die vorliegende Erlmdung betrifft eine Entladungseinrichtung, insbesondere einen überspannungsableiter, mit einem eine Gasfüllung enthaltenden, leitenden Kolben, in den eine langgestreckte, am Ende, verdickte Innenelektrode mittels eines Einführungsisolators dicht eingeführt ist und der einen radioaktiven Stoff zur Vorionisation der Gasfüllung enthält.
  • Zur Begrenzung von Überspannungen in Kraftnetzen werden häufig überspannungsableiter verwendet, die eine Funkenstrecke enthalten. Ein Überspannungsableiter soll bei einer ganz definierten Überspannung zuverlässig zünden und nach Abklingen der überspannung schnell wieder isolieren und erneut ansprechbereit sein. Weiterhin wird eine hohe Lebensdauer bei gleichbleibenden Eigenschaften gefordert.
  • Ein bekannter Überspannungsableiter besteht aus zwei teHer- oder zylinderförinigen Elektroden, die mit Randwillsten versehen sind und einander koaxial gegenüberstehen. Die Elektroden sind mit einer Paste aus dem Salz eines AlkallmetaUs und dem Salz eines Metalls hoher thennischer Elektronenemissionsfähigkeit, vorzugsweise Thoriumoxyd, überzogen, damit der Lichtbogen keine Ansatzpunkte bevorzugt.
  • Es ist ferner ein überspannungsableiter mit einem zylindrischen Metallgehäuse, in dessen Achse eine rohrförmige Innenelektrode angeordnet ist, deren Ende eine ebenfalls zylinderförmige Verdickung aufweist, bekannt.
  • Es ist ferner bekannt, im Kolben von Überspannungsableitern radioaktive Stoffe zu verwenden, um eine Vorionisation der GasfüHung zu erreichen, welche eine Herabsetzung der Zündspannung und eine Verkürzung der Zündzeit bewirkt.
  • Die bekannten überspannungsahleiter lassen je- doch hinsichtlich der Betriebssicherheit und Lebensdauer noch zu wünschen übrig. Es wurde gefunden, daß dieser Nachteil weitgehend auf die schädliche Einwirkung der Metalldämpfe zurückzuführen ist, die unter der Einwirkung des Funkens oder Lichtbogens an den Elektroden entstehen und sich auf der Innenwanddes Kolbens niederschlagen, wodurch die Isolationsfähigkeit von Einführungen und anderen isolierenden Kolbenteilen beeinträchtigt wird.
  • Durch die Erfindung soll dieser Nachteil beseitigt werden.
  • Eine Entladungseinrichtung, insbesondere überspannungsableiter, mit einem eine Gasfüllung enthaltenden leitenden Kolben, in den eine langgestreckte, am Ende verdickte Innenelektrode mittels eines Einführungsisolators, dicht eingeführt ist und der einen radioaktiven Stoff zur Vorionisation der Gasfüllung enthält, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das massive, vorzugsweise kugelförmige Vorderende der Innenelektrode der dem Einführungsilolator gegenüberliegenden Kolbenwand am nächsten liegt und mit dieser eine überschlagstrecke bildet, und daß das Vorderende der Innenelektrode so bemessen ist, daß es den im Kolben befmdlichen Teil des Einführungsisolators gegen Metalldämpfe, abschirmt, die in der überschlagstrecke entstehen können.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die dem Vorderende der Innenelektrode gegenüberEegende Kolbenwand nach innen gewölbt.
  • Die Erfindung soll nun an Hand eines nicht einschränkend auszulegenden Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert werden, es zeigt Fig. 1 eine teilweise im Längsschnitt gehaltene Seitenansicht einer Entladungseinrichtung gemäß der Erlmdung und F i g. 2 eine Schnittansicht eines Teiles einer gegenüber F i g. 1 etwas abgewandelten Entladungseinrichtung.
  • In F i g. 1 ist eine Funkenstrecke im ganzen mit 1 bezeichnet und enthält ein Metallkeramikgehäuse 2, in welchem sich in an sich bekannter Weise ein ionisierbares Medium befindet, das in einem Ionisationszustand gehalten ist, der noch unterhalb des bei einem Durchschlag der Funkenstrecke auftretenden Ionisationszustandes liegt. Die Art dieses Mediums und die zu seiner Ionisation dienenden Mittel werden weiter unten im einzelnen beschrieben werden.
  • Das Gehäuse 2 enthält ferner einen gut feuerfesten Isolator 3, der aus an sich bekannter Aluminiumoxydkeramik bestehen kann. Der Isolator 3 ist hohl ausgebildet und ist nicht etwa doppelwandig. Die Außenfläche des Isolators zeigt ringförinige Vertiefungen 4, welche in an sich bekannter Weise den Kriechweg zwischen den Isolatorenden verlängern.
  • Am oberen Ende des Isolators 3 ist eine Metallkappe 5 befestigt und mittels einer Metallkeramikverbindung 6 an die Außenfläche des Isolators dicht angesetzt. In der Bodenfläche der Metallkappe 5 befindet sich eine Lippe 7, die einen Metallstab 8 umschließt. Bei einer derartigen dichten Verbindung des Stabes 8 mit der Kappe bzw. dem Isolator liegen alle scharfen Kanten an der Außenfläche, und es können somit innerhalb des Funkenstreckengehäuses keine Entladungen stattfinden, die einen schädlichen Einfluß auf die Durchschlagsfestigkeit, auf die Löschung und auf schnelle Wiederherstellung eines betriebsbereiten Zustands haben könnten. Die Dichtungsstelle liegt also zwischen der Kappe und dem Isolator und ist sehr zuverlässig.
  • Der Stab 8 ragt von der Kappe 5 sowohl nach oben wie nach unten. Die Leitung 9 kann flexibel ausgebildet werden und an ihrem oberen Ende einen Kabelschuh 10 tragen. Der Stab 8 durchsetzt den Innenraum des Isolators 3, ohne dessen Innenwand zu berühren. Am unteren Ende trägt der Stab 8 eine Elektrode 11, die kugelförmig ausgebildet sein kann. Die Elektrode 11 muß nicht unbedingt Kugelgestalt besitzen, sondern es genügt, wenn sie an der Unterseite abgerundet ist und eine ausreichende Abschirmwirkung und Wärmekapazität besitzt.
  • Die aktive Oberfläche 12 liegt einer ebenfalls abgerundeten Elektrode 13 gegenüber, die durch einen einspringenden Teil 14 in der Mittel des Bodens eines Metallgehäuses 15 gebildet wird. Das Gehäuse 15 besteht aus einem etwa zylindrischen Wandteil und einer Bedenplatte mit der Einwölbung 14. Diese Konstruktion gewährleistet eine schnelle Wärmeableitung von der durch die Einwölbung 14 gebildeten Elektrode.
  • Der obere Rand 16 des Gehäuses 15 ist konisch verformt und mit der Außenfläche des Isolators 3 in an sich bekannterWeise durch eineMetallkeramikdichtung 17 verbunden. Die Ansatzstelle des konischen Flansches 16 bzw. Randes 16 liegt zwischen den beiden Isolatorenden, von denen das untere Ende 18 erheblich in das Gehäuse 15 hineinragt. Der untere Rand der zylinderförmigen Wand des Gehäuses 15 ist nach außen gebogen und mit einer Metallplatte, welche die Einwölbung 14 trägt, verschweißt. Auch durch diese Konstruktion werden scharfe Kanten an der Innenseite des Gehäuses 15 vermieden. Die gewölbte Bodenplatte ist mit einem metallischen, an sich bekannten Entlüttungsröhrehen 20, das auch zur Einfällung eines Füllgases dient, versehen. Ferner besitzt die Bodenplatte einen seitlichen Ansatz oder Arm 22, der zur Montage der Funkenstrecke dient und außerdem zur Wärmeableitung beiträgt. Das Material des Gehäuses 15 kann vorteilhaft aus Kupfer, aus mit Kupfer ausgekleidetem Chromeisen oder aus weichem Stahl bestehen.
  • Der kürzeste Abstand zwischen den Elektroden 12 und 13 liegt ungefähr in der Größenordnung von 0,635 mm bis 25,7 mm. Die einander gegenüberliegenden Oberflächen 12 und 13 sind aus mehreren Gründen abgerundet. In erster Linie wird durch diese Abrundung, wie bekannt, der Bereich größter Feldkonzentration bestimmt, und ein betriebsmäßig auftretender Lichtbogen wird also zwischender Mitte der Elektrode 12 und der Mitte der Fläche 13 übergehen und wird nicht etwa zu einer winzigen scharfen Spitze an der Innenwand des Zylinders 15 brennen. Die Funkenstrecke wird dadurch zuverlässiger und stabiler, da der Licht:bogen stets an derselben Stelle brennt. In zweiter Linie ist zu sagen, daß die Abrundung der Oberflächen 12 und 13 für eine gleichmäßigere Durchschlagsspannung bei beiden möglichen Polaritäten sorgt. In einem Wechselstromkreis kann man sich darauf verlassen, daß unabhän-gig von der Stromrichtung der Durchschlag und die Wiederherstellung eines stromlosen Zustandes stets bei bestimmten Spannungen stattfindet. Drittens wird durch die Abrundun- der Elektrodenflächen der Lichtbogen auf eine verhältnismäßig kleine Ansatz- fläche koaxial zur Elektrode 12 beschränkt. Zusammen mit verhältnismäßig großen Abmessungen der Elektrode 11 hat dies die Wirkung einer Abschirmung des unteren Endes oder der Stirnfläche des Isolators 18 gegenüber den bei einem Durchschlag entstehenden Metalldämpfen. Der Metalldampf wird vielmehr nur an den Innen:flächen des zylinderförmigen Teils 15 niederschlagen, wo er nicht stören kann. Wenn dagegen ein Lichtbogen an einer anderen Stelle als zwischen den Flächen 12 und 13, also beispielsweise zwischen der Elektrode 11 und dem zylinderförmigen Teil des Gehäuses 15 entstehen würde, so könnte sich Metalldampf auf dem keramischen Isolator niederschlagen, auf diesem einen leitenden überzug bilden und zu einem Zerspringen des Isolators führen.
  • Wie die Zeichnung erkennen läßt, ist der Stab 8 und die Elektrode 11 im Vergleich zu den anderen Metallteilen der Funkenstrecke sehr stark ausgebildet. Hierdurch wird eine beträchtliche Wärmekapazität geschaffen. Die Größe der Elektrode 11 gegenüber der Größe des Brennflecks oder der Lichtbogenansatzfläche ist auch deshalb von Bedeutung, weil, wie oben dargelegt, die Elektrode 11 auch die Funktion hat, Metalldämpfe von der Ansatzfläche des Lichtbogens von den Innen- und Außenwänden des keramischen Isolators fernzuhalten. Bei der praktisch verwendeten Größe der Elektrode 11 können sich vielmehr diese Metalldämpfe nur an der Innenwand des zylindrischen Teils des Gefäßes 15 niederschlagen, wo sie nicht stören.
  • Das in der Funkenstrecke vorhandene ionisierbare Füllgas kann beispielsweise das an sich bekannte Argon oder Helium bei einem Druck von 0,01 Torr bis 2500 Torr sein. Um die Ansprechverzögerung der Funkenstrecke klein zu halten, wird in an sich bekannter Weise ein radioaktiver Stoff zur Vorionisierung der Gasfällung vorgesehen. In der Zeichnung ist z. B. ein ringföriniges Band aus Nickel 63 mit 23 bezeichnet. Dieses Nickelisotop liefert 0,1 bis 10 Mikroeurie.
  • Gewünschtenfalls kann an Stelle des Nickels 63 auch ein radioaktives ionisierbares Agens zur Erzeugung der gewünschten Vorionisation verwendet werden. Für diesen Zweck hat sich Krypton 85 bewährt, das etwa 5 Mikrocurie liefert.
  • Die beschriebene Funkenstrecke zeichnet sich also durch hervorragende Betriebseigenschaften, durch hohe Zuverlässigkeit, durch gleich-bleibende Durchschlagsspannung und durch lange Lebensdauer bei unveränderten Eigenschaften aus, ferner durch einen einfachen Aufbau und läßt sich in der Fabrikation leicht zusammenbauen.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Entladungseinrichtung, insbesondere überspannungsableiter, mit einem eine Gasfüllung enthaltenden, leitenden Kolben, in den eine langgestreckte, am Ende verdickte Innenelektrode mittels eines Einführungsisolators dicht eingeführt ist und der einen radioaktiven Stoff zur Vorionisation der Gasfüllung enthält, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das massive, vorzugsweise kugelförmige Vorderende (12) der Innenelektrode (8, 11) der dem Einführungsisolator (3) gegenüberliegenden Kolbenwand (13) am nächsten liegt und mit dieser die überschlagstrecke bildet, und daß das Vorderende der Innenelektrode so bemessen ist, daß es den im Kolben befindlichen Teil (18) des Einfährungsisolators (3) gegen Metalldämpfe abschirmt, die in der überschlagstrecke entstehen können.
  2. 2. Entladungseinrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Vorderende (12) der Innenelektrode gegenüberliegende Kolbenwand (13) nach innen gewölbt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 615 506; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 737 478.
DEG28216A 1958-10-24 1959-10-23 Entladungseinrichtung, insbesondere UEberspannungsableiter Pending DE1188708B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4466043A (en) * 1981-04-02 1984-08-14 Siemens Aktiengesellschaft Gas discharge surge voltage arrester and production method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE615506C (de) * 1930-12-25 1935-07-06 Aeg Entladungsgefaess, insbesondere UEberspannungsableiter, mit Edelgasfuellung

Patent Citations (1)

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