DE1951601A1 - Gas discharge surge arrester - Google Patents
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Description
(xasentladungs-Überspannungsableiter(xas discharge surge arrester
Die Erfindung betrifft einen Gasentladungs-Überspannungsableitcr mit einem gasdichten Gehäuse, vorzugsweise mit Edelgasfüllung, in dem einander Elektroden gegenüberstehen3 von denen zumindest eine Elektrode auf ihrer Stirnseite eine Alkalimetall enthaltende Schicht hoher thermischer Elcktronenemissionsfähigkeit aufweist.The invention relates to a gas discharge surge arrester with a gas-tight housing, preferably with a noble gas filling, in which electrodes are opposed to each other 3 of which at least one electrode has an alkali metal-containing layer of high thermal electron emission capacity on its end face.
Aus der DPS 615 506 ist bereits.ein Überspannungsableiter bekannt, bei dem die Oberfläche der Elektroden mit einer zusätzlichen Schicht versehen ist, die die Austrittsarbeit der Elektronen an der als Kathode wirkenden Elektrode und dadurch den Spannungsabfall und die Verlustleistung im Über-' spannungsableiter bei einem gegebenen Entladungsstrom herabsetzt. The DPS 615 506 is already a surge arrester known, in which the surface of the electrodes is provided with an additional layer that the work function of the electrons at the electrode acting as a cathode and thereby the voltage drop and the power loss in excess' voltage arrester at a given discharge current.
Üblicherweise wird bei Übersgannungpableitern zumindest aiii die als kalte Bogenkathode wirkende Elektrode eine zusätzliche Schicht aufgebrachtj die Verbindungen enthält, λ-.'olche thermisch leicht zerfallen» Die eine zusätzliche Schicht aufweisenden Elektroden: werden dann beispielsweise nach Einsetzen in den Isolierkörper zur Formierung durch Hochfrequenz erwärmt. Dabei treten aus der Schicht gasförmige Reaktionsprodukte aus, die über einen Pumpstengel dos Überspannungsablüiters entfernt v/erden müssen,, Das sich bildende Metall kondensiert aiif den Elektrodenoberflächen und gewährleistet dann die gewünschte niedrige Austrlttßarboit.. Zum Abschluß der Herstellung wird der Ableiter mit einem Edolgan gefüllt und am- Pumpstengel abge.schmolzen..Usually with surge arresters at least aiii the electrode acting as a cold arc cathode has an additional layer appliedj the compounds, λ -. 'olche easily disintegrate thermally »The one additional Layer having electrodes: are then, for example, after being inserted into the insulating body for forming High frequency heated. In the process, gaseous reaction products emerge from the layer via an exhaust tube dos surge arresters must be removed, that is forming metal condenses on the electrode surfaces and then ensures the desired low discharge rate. At the end of the manufacturing process, the arrester is filled with an Edolgan and melted on the exhaust tube.
PA <j,'/| Ύλ/117PA <j, '/ | Ύλ / 1 17
IU.'Bi 8.10. iyf/jIU.'Bi 8.10. iyf / j
10 9 8 17/09 8 A10 9 8 17/09 8 A.
- 2 -BAO ORIGINAL- 2 -BAO ORIGINAL
Thermisch leicht zerfallende Metallverbindungen, deren gasförmige Reaktionsprodukte aus dem Ableiter entfernt v/erden müssen, sind für die Elektroden eines pumpstengel-Iosen Allleiters ungeeignet o Readily thermally decomposing the metal compounds, the gaseous reaction products have to be removed v / ground out of the trap, are for the electrodes of a pump stem-IOSes Allleiters unsuitable o
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Gasentladungs-Überspannungsablciter mit einer zusätzlichen, zur Herabsetzung der Austrittsarbeit dienenden Schicht auf seinen Elektroden zu schaffen, die aus einer Misclmng von Metallverbindungen besteht, welche weder bei der Herstellung noch im Betrieb gasförmige Reaktionsprodukte in einem die Eigenschaften des Überspannungsabieiters störendem Maß abgeben,, Zu diesem Zv/eck fiird bei einem Gasentladungs-Überspannungsableiter der oben genannten Gattung erfindungsgeraäß vorgeschlagen, daß die' Schicht als zusätzlichen Bestandteil Titan enthält, wobei die Bestandteile der Schicht als pastenförmige Mischung eines Alkalihalogenids mit Titanhydrid auf die Elektroden aufgebracht sindcThe object of the invention is therefore to provide a gas discharge surge arrester with an additional layer on his to reduce the work function To create electrodes made from a mix of metal compounds consists, which neither in the production nor in operation gaseous reaction products in one the properties of the surge arrester emit disturbing measure of the above genus proposed according to the invention, that the 'layer contains titanium as an additional component, the components of the layer being in the form of a paste Mixture of an alkali halide with titanium hydride are applied to the electrodes c
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin3 daß die Verbindungen der vorgeschlagenen Mischungen während des Herstellungsprozesses des Überspannungsableiters noch nicht miteinander reagieren» Erst bei einer Lichtbogenentladung erfolgt eine Formierung und dann auch nur innerhalb des Kathodenflecks; das bedeutet, daß nur ein vernachlässigbar kleiner Teil der zusätzlichen Schicht bei der Entladung sich oberflächlich ehemisch verändert»A significant advantage of the invention is 3 that the compounds of the proposed mixtures during the manufacturing process of the surge arrester is not "react with each other only when an arc discharge is carried out a formation and then only within the cathode spot; this means that only a negligibly small part of the additional layer changes on the surface when it is discharged »
Bei einem erfindungsgemäßen Gasentladungs-Überspannungs-■ ableiter zeigt die kalte Bogenkathode vorteilhafterweise eine besonders hohe i'eldelektronenemissionsfähigkeit bei sehr geringer Dissoziation dor Verbindungen., wenn die Schicht als weiteren Bestandteil Magnesiumoxid enthält.In a gas discharge overvoltage ■ according to the invention The cold arc cathode advantageously shows arrester a particularly high electron emission capability very little dissociation of the compounds. when the layer contains magnesium oxide as a further component.
PA 9/4-92/717 - 3 -PA 9 / 4-92 / 717 - 3 -
109817-/0964109817- / 0964
Me Bestandteile einer pastenfb'rmigen Mischung haften dabei zweckmäßig Gev/ichtsanteile in folgenden Bereichen: Zwischen 25 und 95^ eines Alkalihalogenids mit einer Korngröi3c zwischen 0,2 und 20 /um, zwischen 5 und 75$ Titanhydrid mit einer Korngröße zwischen 0,2 und 20yum und zwischen 0 und 50$ Magnesiumoxid mit einer Korngröße zwischen 0,2 und 1 /unuMe constituents of a pasty mixture adhere appropriately by weight in the following ranges: between 25 and 95% of an alkali halide with a grain size between 0.2 and 20 μm, between 5 and 75% titanium hydride with a grain size between 0.2 and 20yum and between 0 and 50 $ magnesium oxide with a grain size between 0.2 and 1 / unu
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Überspannungsableiter s besteht das Alkalihalogenid aus Kaliumchlorid und die Schicht weist anteilig an Gewichtsprozenten 75$ Kaliumchlorid und 25$ Titanhydrid auf„In a preferred embodiment of the surge arrester The alkali halide consists of potassium chloride and the layer has a percentage by weight $ 75 potassium chloride and $ 25 titanium hydride on "
Bei einer v/eiteren vorzugsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasentladungs-tJber spannungsableiter ist das Alkalihalogcnid Kaliumbromid, wobei die Schicht anteilig an Gewichtsprozenten 45$ Kaliumbromid, 5$ Titanhydrid und 50$ Magnesiumoxid aufweist. Bei einigen Anweiidungsfällen kann mit besonderem Vorteil dabei das Alkalihalogenid anstelle von Kaliumbromid Kalium j odid sein,,In a further preferred embodiment of the Gas discharge surge arrester according to the invention the alkali halide is potassium bromide, the layer being a percentage by weight of 45 $ potassium bromide, 5 $ titanium hydride and $ 50 magnesia. In some cases of instruction the alkali halide can be potassium iodide instead of potassium bromide, with particular advantage.
Obwohl der Reaktionsablauf im Kathodenfleck bei Lichtbogenentladungen nicht sicher bekannt ist, kann er beispielsweise bei einer aus Kaliumchlorid und Titanhydrid gebildeten Schicht auf folgende Weise erklärt werden: Bei der Formierung reagiert im Kathodenfleck unter Einwirkung des Lichtbogens TiH^ mit KCl, indem KGl aufgespalten und das Cl vom H. des TiH, gebunden wird, so daß freies K entsteht; dabei stellt sich dann die endgültige Brennspannung des Lichtbogens ein,, .:■Although the reaction process in the cathode spot in the case of arc discharges is not known for sure, it can be, for example, in the case of one made of potassium chloride and titanium hydride The layer formed can be explained in the following way: During the formation, it reacts in the cathode spot under action of the arc TiH ^ with KCl by splitting KGl and the Cl is bound by the H. of the TiH, so that free K is created; then the final one arises Burning voltage of the arc on ,,.: ■
Mit den Mischungen der zusätzlichen Schicht erreicht man vo3?teilhafterv7eise auf einfache Art niedrige Austrittsarbeiten für die Elektroden pumpstengelloser Ableiter,, V/eiterhiii v/eisen Kathoden mit einer zusätzlichen Schicht vorteilhafterweise einen niedrigen Lichtbogenübergang aufo With the mixtures of the additional layer to reach VO 3? Teilhafterv7eise low easily work functions for the electrodes pump stem loose arrester ,, V / eiterhiii v / iron cathode with an additional layer advantageously has a low arc transition to o
PA 9/492/717 - 4 -PA 9/492/717 - 4 -
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeisplcls wird die Erfindung nachstehend näher erläuterto On the basis of an exemplary embodiment shown in the drawing, the invention is explained in more detail below o
Die Zeichnung zeigt einen Knopfableiter mit kegelstumpfformigen Elektroden 2 und 3, die mit einander zugekehrten Auswölbungen. in einen rohrförmigen Isolierkörper 1 gasdicht eingesetzt sind. Als Werkstoff für den Isolierkörper dient vorzugsweise G-las oder Keramik, während die Elektroden. und 3 aus einer Ni-Fe- bzw„ NI-Fe-Go-I/egierung bestehen,, Auf die einander gegenüberliegenden Elektroden 2 und 5 ist gevieils eine Schicht 4 in einer pastenförmlgen Mischung5 ■bestehend aus einem Alkalihalogenide Titanhydrid und Magnesiumoxid, aufgetragen;," Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der Schicht 4 ist das AlkaÜhalogenid Kaliumbromid und die Korngröße- beträgt für Kaliumbromid 1 bis 10/um, für Titanhydrid 1 bis 10 mm und für Magnesiumoxid , <1 /The drawing shows a button arrester with frustoconical electrodes 2 and 3, the bulges facing each other. are inserted gas-tight in a tubular insulating body 1. Glass or ceramic is preferably used as the material for the insulating body, while the electrodes. and 3 consist of a Ni-Fe or "Fe-NI-Go-I / OVERNMENT ,, to the opposite electrodes 2 and 5, a layer 4 in a pastenförmlgen mixture is gevieils 5 ■ consisting applied from an alkali metal halides, titanium hydride and magnesium oxide, In a practical embodiment of layer 4, the alkali halide is potassium bromide and the grain size is 1 to 10 μm for potassium bromide, 1 to 10 mm for titanium hydride and 1 to 10 mm for magnesium oxide
7 Patentansprüche
1 Figur7 claims
1 figure
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