DE1235420B

DE1235420B - Elektrische Funkenstrecke fuer Stromstoesse hoher Stromstaerke

Info

Publication number: DE1235420B
Application number: DEE23696A
Authority: DE
Inventors: Thierry Andre
Original assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Current assignee: European Atomic Energy Community Euratom
Priority date: 1961-10-20
Filing date: 1962-10-12
Publication date: 1967-03-02

Description

Elektrische Funkenstrecke für Stromstöße hoher Stromstärke Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Funkenstrecke für Stromstöße hoher Stromstärke mit einer ersten, seitlich von einer Isolierplatte umgebenen, und einer zweiten Elektrode.
Die gleichbleibende Isolierfähigkeit von Isolierungen in Funkenstrecken auch nach einer Vielzahl von Entladungen stellte bisher ein ungelöstes Problem dar, da jede Entladung von den Elektroden metallische Partikeln losreißt, die sich auf der Isolierung ablagern und deren Oberfläche stromleitend machen.
Diese Nachteile bekannter Funkenstrecken werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die zweite Elektrode haubenförmig ausgebildet ist und mit ihrem äußeren Rand mit Abstand von der ersten Elektrode unmittelbar auf der Isolierplatte aufsitzt, so daß ein geschlossener, sich auch seitlich um die erste Elektrode erstreckender Funkenstreckenraum gebildet wird, und daß die Isolierplatte aus einem Material besteht, von dem eine feine Oberflächenschicht in der Nähe der ersten Elektrode unter der Wirkung der durch die elektrische Entladung zwischen den beiden Elektroden frei werdenden Hitze so stark verdampft, daß die Verdampfung das Niederschlagen von frei werdenden Elektroden-Metallteilchen auf einer die erste Elektrode umschließenden Zone der Oberfläche der Isolierplatte verhindert.
Vorteilhafterweise kann die Isolierplatte aus Polytetrafluoräthylen bestehen. Die verdampfte Schicht wird durch den Entladungsdruck zu einer der Entladungsstelle entfernt liegenden Zone geblasen: Auf diese Weise wird bei jeder Entladung eine Mikroschicht von der Isolation abgetragen. Da die Verdampfung um so intensiver ist, je mehr man sich der-Entladestelle nähert, muß diese fehlerfrei zentriert sein, und die von der Isolierung umgebene Elektrode muß einen Durchmesser aufweisen, der genügend groß ist, die Geschwindigkeit dieser Verdampfung zu begrenzen, und genügend klein ist, damit die abgetragene Zone die gewünschte Isolierung sicherstellt.
Die Erfindung soll nachstehend lediglich an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt F i g. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Funkenstrecke, F i g. 2 einen Schnitt A-A nach F i g.1.
Aus F i g.1 ist zu ersehen, daß die Funkenstrecke eine Elektrode 1 enthält, die von einer Platte la gebildet wird, welche einen zentralen Vorsprung 1 b in der Form eines Pilzes aufweist. Die abgerundete obere Oberfläche dieses zentralen Vorsprunges 1 b hat zur Aufgabe, die Entladung zu zentrieren, um damit zu verhüten, -daß sie die die Elektroden voneinander trennende Isolierung zerstört.
Die Funkenstrecke- weist weiterhin eine zweite Elektrode 2 auf, die von einer Scheibe von etwa dem gleichen -Durchmesser wie die Scheibe 1a gebildet wird und deren Umfang mit einer Randleiste 5 zum Aufstützen auf eine Isolierplatte 3 versehen ist,. die das Fußteil des pilzförmigen Vorsprunges 1 b eng umgibt und die Platte 1 a bedeckt.
In diese zweite Elektrode 2 ist ein zentrales, stromleitendes Plättchen 2a, das auswechselbar sein kann, eingesetzt, welches gegenüber der Elektrode 2 durch einen Ring 6 isoliert ist. Die Elektroden 1, l a, 1 b und 2, 2a bestehen vorzugsweise aus einer Legierung aus Kupfer, Nickel und Wolfram. Die Elektroden können aber auch aus anderen leitenden Materialien hergestellt sein.
Die Isolierplatte 3, die aus mehreren aufeinanderliegenden Schichten gebildet sein kann, besteht aus einem Material, wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen, das oberhalb einer bestimmten Temperatur nach und nach verdampft. So verdampft Polytetrafluoräthylen bei etwa 400° C.
Die Elektroden 1 und 2 und die Isolierplatte 3 werden durch nicht dargestellte, isolierende Halterungen, beispielsweise Bolzen, zusammengehalten, die die beiden Elektroden durch die Platte 3 hindurch miteinander verbinden. Die Halterungen können auch aus isolierenden, die Elektroden umfassenden Spannklammern bestehen, die außerhalb des Ganzen durch Bolzen miteinander verbunden sind.
Die Elektroden 2 und 2a bilden eine Plasmakathode, deren Aufgabe es ist, die Funkenstrecke zu zünden. Liegt eine genügend hohe Spannung an den Elektroden 1 und 2 und wird ein elektrischer Spannungsstoß durch irgendeine nicht dargestellte Spannungsquelle (beispielsweise mittels eines Kondensators) an die Elektroden 2 und 2 a gelegt, so erfolgt zwischen diesen Elektroden eine elektrische Entladung unter Bildung eines Lichtbogens. Dabei kann die Entladung zwischen den Elektroden 1 und 2, selbst wenn die zwischen den Elektroden 1 und 2 erzeugte Potentialdifferenz gering ist, eine beträchtliche Intensität erlangen, da der Durchgangswiderstand der Plasmamasse unbedeutend ist.
Bei der Entladung entsteht eine von der Mitte der Funkenstrecke ausgehende, radial nach außen abnehmende Temperaturverteilung, die um die Elektrode 1 herum eine zylindrische, symmetrische Zone 3 a umgrenzt (F i g. 2), innerhalb derer die Temperatur-höher ist als die Verdampfungstemperatur der Isolierplatte 3 (etwa 400° C), so daß innerhalb dieser Zone eine Verdampfung einer Oberflächenschicht der Isolierplatte hervorgerufen wird.
Bei Verwendung von Polytetrafluoräthylen als Isolierplatte entstehen insbesondere fluorierte Verbindungen, die sich in der Entladungskammer verteilen und insbesondere zur Bildung von Kohlenstoffstaub führen, der in die Zone niederer Temperatur hinein mitgeführt wird, wo er sich auf dem Teil 36 der Platte 3 ablagert, die sich außerhalb der Zone 3 a erhöhter Temperatur befindet. Ebenso verhält es sich hinsichtlich der von den Elektroden losgerissenen Metallpartikeln, die durch den Überdruck, der sich bei der Entladung ausbildet, aus der Zone 3 a fortgeblasen und bis in die Zone 3 b geschleudert werden. Somit wird nur die Zone 3 b nach und nach von einer leitenden Schicht bedeckt und verliert im gleichen Maß ihre isolierenden Eigenschaften, während die Zone 3 a ihre Isolierfähigkeit unverändert beibehält, ihre Zusammensetzung sich nicht ändert und nur ihre Dicke einer Veränderung unterliegt.
Die Funkenstrecke arbeitet störungsfrei, da die Oberfläche der Zone 3 a groß genug ist, die beiden Elektroden 1 und 2 sicher voneinander zu isolieren. Es wurde festgestellt, daß bei einer nach der Erfindung ausgebildeten Funkenstrecke mit einer Isolierzone von 6 cm im Durchmesser nach mehr als tausend Entladungen mit 180 000 A ohne Reinigung der Isolierzone eine Potentialdifferenz zwischen den Elektroden in Höhe von 20 kV aufrechterhalten werden konnte.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektrische Funkenstrecke für Stromstöße hoher Stromstärke mit einer ersten, seitlich von einer Isolierplatte umgebenen, und einer zweiten Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (2) haubenförmig ausgebildet ist und mit ihrem äußeren Rand mit Abstand von der ersten Elektrode (1) unmittelbar auf der Isolierplatte (3) aufsitzt, so daß ein geschlossener, sich auch seitlich um die erste Elektrode erstreckender Funkenstreckenraum gebildet wird, und daß die Isolierplatte (3) aus einem Material besteht, von dem eine feine Oberflächenschicht in der Nähe der ersten Elektrode (1) unter der Wirkung der durch die elektrische Entladung zwischen den beiden Elektroden (1, 2) frei werdenden Hitze so stark verdampft, daß die Verdampfung das Niederschlagen von frei werdenden Elektroden-Metallteilchen auf einer die erste Elektrode (1) umschließenden Zone der Oberfläche der Isolierplatte (3) verhindert.
2. Funkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierplatte (3) aus Polytetrafluoräthylen besteht.
3. Funkenstrecke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (1) von der Form eines Pilzes (1b) ist und von der Isolierplatte (3) in dem Ausmaß eines Durchmessers umgeben ist, der größer ist als derjenige der Zone (3a), in welcher die elektrische Entladung das isolierende Material zu verdampfen imstande ist, und die andere Elektrode (2) von einer metallischen Platte gebildet ist, welche zu der Isolierplatte (3) parallel liegt und eine Randleiste (5) zum Aufstützen auf der Isolierplatte trägt. In Betracht gezogene Druckschriften: USA: Patentschriften Nr. 2 300 931, 2 365 517.