DE1539263B2 - ELECTRIC ISOLATOR FOR A GAS SUPPLY PIPE - Google Patents
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Description
I 539 263I 539 263
1 21 2
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen noch weiter wesentlich herabgesetzt. Es ist sogar so, Isolator für eine Gaszufuhrleitung, bestehend aus daß gemäß der Kennlinie des Paschenschen Gesetzes einem länglichen, an seinen Enden an die Gaszufuhr- jeder einzelne Abschnitt einer Isolierstrecke länger leitung anschließbaren Rohr, das eine Reihe in Ab- sein kann als die gesamte Isolierstrecke eines Isolaständen voneinander angeordneter elektrisch leitender 5 tors, der nur aus einem einzigen Abschnitt besteht. Strecken enthält, die untereinander- durch Isolier- Bei η-Abschnitten wird die Oberflächenfeldstärke strecken verbunden sind und miteinander ein Stück . , . , ι , ,The invention relates to an electrical even further reduced significantly. It is even like that Insulator for a gas supply line, consisting of that according to the characteristic of Paschen's law an elongated, at its ends to the gas supply - each individual section of an insulating section longer A pipe that can be connected to a line, which can be in a row as the entire insulating distance of an isolating stand mutually arranged electrically conductive 5 gate, which consists of only a single section. Contains lines, which with each other- by insulating- At η-sections the surface field strength stretch are connected and one piece with each other. ,. , ι,,
Gaszufuhrleitung bilden, bei dem%s entlang dem somit auch um weni§er als T des Wertes herab" Rohr abfallende elektrische Potential gleichmäßig gesetzt. Daraus folgt, daß die Obernachendurchüber jede der Isolierstrecken aufgeteilt ist, sobald io schlagspannung um mehr als das η-fache anwächst, eine elektrische Spannung an dem Rohr, liegt. Der- Allgemein sei noch bemerkt, daß man bisher beartige Isolatoren sind aus der USA.-Patentschrift strebt war, relativ lange Isolierstrecken vorzusehen, 3 253 402 und aus der Veröffentlichung in IEEE um eine ausreichende Sicherheit gegen Spannungs-Transactions on Nuclear Science, Vol. NS-Il, 1964, durchschlage zu erzielen. Im Gegensatz dazu erreicht Nr. 1, S. 106, bekannt. 15 man erfindungsgemäß wirkliche Sicherheit gegenForm a gas supply line in which the% s is set uniformly along the pipe, which thus also drops by less than T of the value . It follows that the upper surfaces are divided over each of the insulating sections as soon as the impact voltage is more than η times In general, it should also be noted that insulators of this type have hitherto been sought from the U.S. patent specification to provide relatively long insulating distances, 3,253,402 and from the publication in IEEE by a sufficient one Security against voltage Transactions on Nuclear Science, Vol. NS-II, 1964. In contrast, No. 1, page 106, known 15 achieves real security against
Nachstehend sei kurz erläutert, aus welchen Spannungsdurchschläge durch Verwendung möglichst Gründen diese bekannte Aufteilung einer Gaszufuhr- kurzer Isolierstrecken. Bei gleicher elektrischer leitung der bezeichneten Art zweckmäßig ist. Festigkeit fallen daher erfindungsgemäß gestalteteIn the following it will be explained briefly from which voltage breakdowns by use if possible Reasons for this well-known division of a gas supply - short insulating sections. With the same electrical line of the type indicated is appropriate. Strength therefore fall according to the invention
In Treibstoffzufuhrsystemen für Ionenbetriebe, die Isolatoren erheblich kürzer aus. Umgekehrt betrachmit Elektronenbeschuß arbeiten, ist es nötig oder 20 tet haben .erfindungsgemäß gestaltete Isolatoren bei doch zumindest wünschenswert, daß eine elektrische gleicher Baulänge wie herkömmliche Isolatoren eine Isolierung besteht zwischen dem mit Hochspannung beträchtlich gesteigerte elektrische Festigkeit, betriebenen Ionenantrieb und dem Treibstoff reservoir. Iq einer bevorzugten Ausführung der ErfindungIn fuel delivery systems for ionic operations, the isolators are considerably shorter. Consider the other way around Electron bombardment work, it is necessary or 20 tet have insulators designed according to the invention but at least desirable that an electrical length of the same length as conventional insulators Insulation exists between the electrical strength considerably increased with high voltage, powered ion drive and the fuel reservoir. Iq a preferred embodiment of the invention
Die Treibstoffzufuhrleitung, wobei der Treibstoff bestehen die in Reihe geschalteten Isolierstrecken % ζ. B. Quecksilber sein kann, kann nämlich den uner- 25 aus einem schwach leitenden, hochohmigen Werkstoff wünschten elektrisch leitfähigen Verbindungsweg und bewirken somit eine gleichmäßige Potentialbilden. Bei bekannten Treibstoffzüfuhrsystemen wurde auf teilung entlang dem Isolator. Der Isolator nach die elektrische Isolierung dadurch bewerkstelligt, daß der erwähnten USA.-Patentschrift 3 253 402 besteht ein Abschnitt aus isolierendem Werkstoff in die . zwar gleichfalls aus einer Reihenschaltung einzelner Zufuhrleitung eingebaut wurde. Der Treibstoff wird 30 Isolierstrecken. Diese Strecken dienen dort jedoch als Gas oder Dampf durch diesen Abschnitt geschickt nur zur räumlichen Abgrenzung und Isolierung der und ist selbst ein Isolator, solange der Druck inner-. einzelnen Elektroden gegeneinander, nicht jedoch halb des isolierenden Abschnitts sowie dessen Länge ZUr Potentialaufteilung. Denn diese wird dort dadurch in geeigneter Weise gewählt werden. erreicht, daß eine progressiv ansteigende SpannungThe fuel supply line, where the fuel consist of the series-connected insulating sections% ζ. B. mercury, namely can create the undesired electrically conductive connection path from a weakly conductive, high-resistance material and thus produce a uniform potential. In known fuel delivery systems, a division was made along the isolator. The insulator according to the electrical insulation is accomplished by the fact that the aforementioned US Pat. No. 3,253,402 consists of a section of insulating material in the. Zwa r was also installed from a series connection of individual supply lines. The fuel will be 30 isolating stretches. However, these stretches serve there as gas or steam sent through this section only for spatial delimitation and isolation and is itself an insulator as long as the pressure is inside. individual electrodes against each other, but not half of the insulating section and its length TO r potential distribution. Because this will be chosen there in a suitable way. that achieves a progressively increasing tension
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen 35 an die einzelnen Elektroden gelegt wird. Während Isolator für eine Gaszufuhrleitung der bezeichneten also die Isolierstrecken bei der vorerwähnten be-Art zu schaffen, bei dem die Wahrscheinlichkeit des kannten Bauart ausschließlich zur Isolierung der elektrischen Durchschlags vermindert ist. Diese Auf- Elektroden gegeneinander verwendet werden, und gäbe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede zwar durch einen keramischen Werkstoff, der sich Isolierstrecke eine Länge aufweist, die in Hinblick 40 bekanntlich durch besonders gute.Isoliereigenschaf ten auf den Bereich des Gasbetriebsdrucks so gewählt ist, auszeichnet, wird bei der bevorzugten Ausführung daß der Betrag des Produktes aus dem Gasbetriebs- der Erfindung für die Isolierstrecken ein Werkstoff druck und der Länge der Isolierstrecke gemäß dem gewählt, der zwar hochohmig genug ist, um eine Paschenschen Gesetz für Gase immer links vom Isolierstrecke zu bilden, gleichzeitig aber schwach Minimum der Durchschlagsspannung auf der dem 45 leitend ist, so daß ein geringer Stromdurchfluß verwendeten Gas zugehörigen Paschenschen Kurve gewährleistet ist. Das Potential entlang dem Isolator liegt. Bekanntlich ist bei Gasen beim Anlegen eines wird also bei dieser Anordnung nicht durch äußere longitudinalen elektrischen Feldes, die Durchschlag- Hilfsmittel gesteuert, sondern allein durch die besonspannung des Gases eine Funktion des Produktes deren Eigenschaften der Isolierstrecken, des Elektrodenabstandes d und des herrschenden 50 Die Erfindung ist in vielfacher Hinsicht weiterer Betriebsdruckes ρ des Gases gemäß dem Paschen- Ausgestaltung und Verbesserung fähig. Die insoweit sehen Gesetz. Trägt man die Durchschlagspannung zweckmäßigen Maßnahmen sind in den Ansprüchen 3 gemäß dem Paschenschen Gesetz über dem Pro- bis 8 definiert und in der Beschreibung und Zeichdukt ρ ■ d auf, so ergibt sich eine Kurve, die bei nung erläutert. In der Zeichnung zeigt einem bestimmten Betrag ρ · d ein Minimum hat. 55 F i g. 1 die Paschensche Kurve für Quecksilber, in Liegt auf dieser Kurve die Durchschlagspannung der also die Durchschlagspannung über dem Produkt links von diesem Minimum, wie es der Erfindung. Druck mal Abstand (p · d) aufgetragen ist, entspricht, so kann der Abstand d zwischen den F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine bevorzugteThe invention is based on the object of applying a 35 to the individual electrodes. While insulator for a gas supply line of the designated so to create the insulating distances in the aforementioned be-type, in which the probability of the known design is reduced exclusively for the isolation of the electrical breakdown. These on-electrodes are used against each other, and there would be achieved according to the invention in that each is chosen by a ceramic material, which has an insulating distance that is known to be particularly good insulating properties on the range of the gas operating pressure with regard to 40 is characterized in the preferred embodiment that the amount of the product from the gas operation of the invention for the insulating sections a material pressure and the length of the insulating section is selected according to the one that is high enough to a Paschen's law for gases always to the left of the insulating section form, at the same time but weak minimum of the breakdown voltage on which the 45 is conductive, so that a low current flow used gas associated Paschen's curve is guaranteed. The potential lies across the insulator. It is well known that with gases when a w i r d is applied in this arrangement, the breakdown aids are not controlled by the external longitudinal electric field, but solely by the specific voltage of the gas, a function of the product, its properties of the insulating distances, the electrode spacing d and the prevailing one In many respects, the invention is capable of further operating pressure ρ of the gas in accordance with the Paschen configuration and improvement. To that extent see the law. If one applies the breakdown voltage, appropriate measures are defined in claims 3 according to Paschen's law above the Pro- to 8 and in the description and drawing ρ ■ d , a curve results that is explained at voltage. In the drawing shows a certain amount ρ · d has a minimum. 55 Fig. 1 the Paschen curve for mercury, in lies on this curve the breakdown voltage of the thus the breakdown voltage above the product to the left of this minimum, as it is the invention. Pressure times distance (p · d) is plotted, then the distance d between the F i g. 2 shows a longitudinal section through a preferred one
Elektroden so klein gewählt werden, daß ein Span- Ausführungsform der Erfindung und nungsdurchbruch mit Sicherheit vermieden wird. 60 Fig 3 einen Längsschnitt durch eine andereElectrodes are chosen so small that a chip embodiment of the invention and breakthrough is avoided with certainty. 60 Fig 3 shows a longitudinal section through another
Der Erfindung entspricht es somit, den Isolator bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, möglichst kurz zu gestalten. Gleichwohl werden, um Gemäß Fig. 1 muß das Produkt aus ρ und d It thus corresponds to the invention to make the isolator, the preferred embodiment of the invention, as short as possible. Nevertheless, according to FIG. 1, the product of ρ and d
der Gefahr von Oberflächendurchbrüchen zu be- gemäß, der Paschenschen Kurve für ein spezielles Gas gegnen, mehrere Isolierstrecken in der bekannten oder einen speziellen Dampf ausgewählt werden. Aus Weise in Reihe geschaltet, so daß nur noch ein 65 Fig. 1, in der die Paschensche Kurve für Quecksilber Bruchteil der anliegenden Spannung an jeder einzel- dargestellt ist, sieht man, daß die Durchschlagnen Isolierstrecke liegt. Denn dadurch wird die spannung sowohl für kleine als auch für große Wahrscheinlichkeit eines Spannungsdurchschlages Drücke groß ist. In diesen Gebieten kann man Queck-to cope with the risk of surface breakthroughs, the Paschen curve for a special gas on the other hand, several insulation distances in the known or a special steam can be selected. the end Way connected in series, so that only one 65 Fig. 1, in which the Paschen curve for mercury Fraction of the voltage applied to each is shown, you can see that the breakdowns Isolation distance lies. Because this increases the tension for both small and large Probability of voltage breakdown pressures is high. In these areas you can find mercury
silberdampf als guten Isolator betrachten. Andere Gase verhalten sich ähnlich. Wie oben erläutert, eignet sich der Bereich hohen Drucks nicht sonderlich gut zur Isolierung bei Treibstoffzufuhrsystemen, da das Produkt ρ ■ d hierbei das Minimum der Paschenschen Kurve durchläuft, wenn der Treibstoffdurchfluß sich von Null auf seinen^Maximalwert ändert. Deshalb liegt das Produkt ρ ■ d am besten immer hinreichend weit links vom Minimum des. Durc'hbruchs-Potentials. Wie dies bewerkstelligt werden kann, geht aus der folgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Isolators näher hervor.consider silver vapor a good insulator. Other gases behave similarly. As explained above, the area of high pressure is not particularly suitable for insulation in fuel supply systems, since the product ρ · d here passes through the minimum of the Paschen curve when the fuel flow changes from zero to its maximum value. Therefore the product ρ ■ d is best always sufficiently far to the left of the minimum of the breakthrough potential. How this can be achieved can be seen in more detail from the following description of two preferred embodiments of the isolator according to the invention.
F i g. 2 zeigt einen Isolator 2, der aus einer Mehrzahl in Reihe geschalteter Isolierstrecken 4 besteht und zur Verwendung in Treibstoffzufuhrleitungen geeignet ist. Um die erfindungsgemäß erstrebte Verbesserung voll wirksam werden zu lassen, soll die anliegende Spannung gleichmäßig über sämtliche Isolierstrecken 4 verteilt werden. Dies wird gemäß F i g. 2 durch eine Kette von Widerständen 6 bewirkt, die als Spannungsteiler wirken und mit den leitfähigen Abschnitten 8 des Isolators 2 verbunden sind. Die leitfähigen Abschnitte 8 sind voneinander getrennt durch eine Reihe isolierender Abschnitte 10, die beispielsweise aus Glas hergestellt sein können.F i g. 2 shows an insulator 2, which consists of a plurality of insulating sections 4 connected in series and is suitable for use in fuel supply lines. To the improvement aimed for according to the invention To make it fully effective, the applied voltage should be evenly distributed over all Isolation distances 4 are distributed. This is shown in FIG. 2 caused by a chain of resistors 6, which act as voltage dividers and are connected to the conductive sections 8 of the insulator 2. The conductive sections 8 are separated from one another by a series of insulating sections 10, which can be made of glass, for example.
F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Dort ist ein Isolator 20 in eine Zufuhrleitung 8 für gasförmige Treibstoffe eingebaut. Konzentrisch um den Isolator 20 ist in einem gewissen Abstand von diesem eine geheizte Hülle 24 angebracht. Die Hülle 24 kann aus einem Glaszylinder 26 bestehen, der mit einem elektrischen Widerstands-Heizelement 28 in Berührung ist, das schraubenförmig um den Zylinder 26 gewickelt ist. Die geheizte Hülle 24 hat die Aufgabe, die Kondensation von Dampf innerhalb des Isolators 20 zu verhindern. Bei dieser Ausführungsform wird die gleichförmige Verteilung des anliegenden Potentials dadurch bewirkt, daß die isolierenden Abschnitte 4 aus einem Werkstoff mit geringer elektrischer Leitfähigkeit hergestellt sind, welcher selbst die Spannungsteilung bewirkt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 können die isolierenden Abschnitte z.B. aus einem Glas mit einer gewissen elektrischen Leitfähigkeit — etwa Bleiglas — hergestellt sein. Die Abschnitte 4 sind voneinander getrennt und stehen in Kontakt mit einer Glashülle 32, die das Gehäuse des Isolators bildet. Eine andere (nicht gezeichnete) Methode zur gleichmäßigen Verteilung des anliegenden Potentials besteht darin, daß die benötigte Leitfähigkeit durch Überziehen sämtlicher isolierenden Abschnitte mit einem hochohmigen leitfähigen Film erzeugt wird.F i g. 3 shows another embodiment of the invention. There is an insulator 20 in a supply line 8 installed for gaseous fuels. Concentric around the insulator 20 is to a certain extent A heated sheath 24 is attached at a distance from this. The envelope 24 can consist of a glass cylinder 26, which is in contact with an electrical resistance heating element 28, the is helically wound around the cylinder 26. The heated envelope 24 has the task of condensation to prevent steam from within the insulator 20. In this embodiment, the uniform Distribution of the applied potential causes the insulating sections 4 from are made of a material with low electrical conductivity, which itself causes the voltage division. In the embodiment according to In Fig. 3, the insulating sections can, for example, be made of a glass with a certain electrical conductivity - such as lead glass - be made. The sections 4 are separated from each other and are in Contact with a glass envelope 32 which forms the housing of the insulator. Another (not drawn) The method for evenly distributing the applied potential is that the required conductivity by covering all the insulating portions with a high-resistance conductive film is produced.
Zusätzlich zu den Vorkehrungen zur gleichmäßigen Potentialverteilung enthält die Ausführungsform nach Fig. 3 eingebaute Hindernisse 34, die die Ausbreitung von Entladungen verhindern. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit des Isolators 20 weiter erhöht. Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 bestehen die Hindernisse 34 aus Stahlwolle, die sich innerhalb von Hüllen aus rostfreiem Stahl befindet. Bei diesem Aufbau können Gas- und Dampfmoleküle z. B. durch Löcher 35 in den Hüllen ungehindert durchtreten, während alle elektrisch geladenen Teilchen zurückgehalten werden. Eine Entladung kann deshalb niemals von einem isolierenden Abschnitt auf einen anderen übergreifen. Kontaktbänder 36 verbinden die elektrisch leitfähige Gaszufuhrleitung 8 mit den äußersten der Hindernisse 34, um einen elektrischen Durchbruch innerhalb der so überbrückten Strecken zu verhindern. Derartige Bänder 36 sind deshalb von Vorteil, weil bei der Bauart nach Fig. 3 ein Durchschlag leichter innerhalb dieser beiden Strecken erfolgt als zwischen den inneren Hindernissen. DasIn addition to the precautions for uniform potential distribution, the embodiment according to Fig. 3 built-in obstacles 34 that prevent the spread prevent discharges. This further increases the reliability of the isolator 20. In the embodiment according to FIG. 3, the obstacles 34 are made of steel wool that are located within of stainless steel casings. With this structure, gas and vapor molecules can e.g. B. by Holes 35 in the envelopes pass freely while all electrically charged particles are retained will. A discharge can therefore never be from one insulating section to one encroach on others. Contact strips 36 connect the electrically conductive gas supply line 8 to the outermost of the obstacles 34 to an electrical breakdown within the thus bridged distances to prevent. Such bands 36 are advantageous because, in the construction according to FIG. 3, a punch through easier within these two routes than between the inner obstacles. That
rührt daher, daß der Abstand zwischen der Leitung 8 • und den beiden äußersten Hindernissen größer iststems from the fact that the distance between the line 8 • and the two outermost obstacles is greater
ίο- als der Abstand der einzelnen Hindernisse 34 untereinander. ίο- than the distance between the individual obstacles 34 from one another.
Claims (8)
. (24). contains, which encloses the tube (20) and prevents the condensation of steam.
.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |