DE19804851C1 - Gasgefüllte Entladungsstrecke mit Keramikisolator und angebundenem Zündstrich - Google Patents

Abstract

Um bei gasgefüllten Entladungsstrecken wie Überspannungsableitern und Schaltfunkenstrecken, die aus wenigstens einem Keramikisolator und zwei damit gasdicht verlöteten Elektroden bestehen, die auf den Keramikisolator aufgebrachten einseitig angebundenen Zündstriche sicher mit der jeweiligen Endelektrode verbinden, besteht der Zündstrich (4) aus zwei Abschnitten (41, 42) unterschiedlichen Materials und unterschiedlicher Länge, wobei der kürzere Abschnitt (42) an die eine Endelektrode angebunden ist. Der längere Abschnitt (41) besteht beispielsweise aus dem Abrieb einer graphithaltigen Mine, während der kürzere Abschnitt (42) aus einem flüssigen, tropfenförmig aufgetragenen und dann getrockneten Material wie Leitsilber oder einem in Wasser gelösten Kolloidgraphit oder auch aus aufgesputterten Kohlenstoffpartikeln besteht.

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der vakuumelektronischen Bauelemente und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung von gasgefüllten Entladungsstrecken wie Überspannungsableitern und Schaltfunkenstrecken anzuwenden, die aus wenigstens einem Keramikisolator und zwei Endelektroden bestehen, wobei der Keramikisolator mit wenigstens einem einseitig angebundenen Zündstrich versehen ist.

Bei gasgefüllten Überspannungsleitern und Schaltfunkenstrec­ ken werden durch in Längsrichtung verlaufende Zündstriche die Zündeigenschaften beeinflußt. Derartige Zündstriche, die bei­ spielsweise durch Aufbringen von Graphit mittels eines Stif­ tes oder eines Lichtbogenerosionsverfahrens oder durch Auf­ streichen einer silber- oder graphithaltigen Suspension er­ zeugt werden (US 3,588,576 A, EP 0 562 282 A1, US 3,990,389 A, US 4,891,731 A/EP 0 274 980 A1), können als sogenannte Mittelzündstriche ausgebildet sein, d. h. sie sind mit keiner der Endelektroden verbunden und befinden sich da­ her auf floatendem Potential. Der oder die Zündstriche können auch einseitig an eine der Elektroden oder abwechselnd an beide Elektroden elektrisch angebunden sein, so daß sie wäh­ rend des Betriebes das Potential der jeweils zugehörigen Elektrode annehmen.

Bei angebundenen Zündstrichen ist auf eine einwandfreie elek­ trische Kontaktierung zu der jeweiligen Elektrode zu achten. So hat man z. B. bei Überspannungsableitern, die mit stark reduziertem Gasdruck arbeiten, vorgesehen, den aus einer Mi­ schung aus niedrig schmelzendem Glaslot und einer Graphitsus­ pension bestehenden Zündstrich auch stirnseitig auf den Gla­ sisolator aufzubringen und Glasisolator und Elektrode durch eine Anglasung vakuumdicht zu verbinden. Bei Überspannungsab­ leitern mit Keramikisolator kann dieser Zündstrich durch Ab­ rieb mittels eines Graphitmine erzeugt werden (DE 22 07 009 A1/US 3,959,696 A).

Bei Überspannungsableitern, bei denen der Keramikisolator mit den Endelektroden durch eine Lötverbindung gasdicht verbunden wird, wird der Keramikisolator zuvor stirnseitig mit einer Metallisierung versehen. Beim Aufbringen von einseitig ange­ bundenen Zündstrichen auf die innere Oberfläche solcher Iso­ latoren wird angestrebt, daß der Zündstrich mit der Metalli­ sierung in direkten Kontakt kommt und demzufolge beim Lötvor­ gang auch mit der zugehörigen Elektrode kontaktiert wird.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Metalli­ sierung der Stirnfläche von Keramikisolatoren nicht den äu­ ßersten Rand der Stirnfläche erfassen muß, um eine gasdichte Verbindung zu gewährleisten, und daß sich die Metallisierung, auch wenn sie sich über die gesamte Stirnfläche erstreckt, nicht an die Randkontur der Stirnfläche anschmiegt, so daß sich in solchen Fällen beim Aufbringen des Zündstriches keine leitende Verbindung zwischen Zündstrich und Metallisierung ergeben kann.

Ausgehend von einer gasgefüllten Entladungsstrecke mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 (EP 0 056 282 A1) liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Zündstrich so auszugestalten, daß er mit seinem einen En­ de stets sicher an die zugehörige Elektrode elektrisch ange­ bunden ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Zündstrich aus zwei Abschnitten unterschiedlichen Ma­ terials und unterschiedlicher Länge besteht, wobei der kürze­ re Abschnitt an die Endelektrode angebunden ist.

Eine derartige Ausgestaltung des Zündstriches ermöglicht eine sichere Anbindung des Zündstriches an die jeweils zugehörige Elektrode, indem für das Aufbringen des kürzeren Abschnittes eine andere, aufwendigere Fertigungstechnik als für den län­ geren Abschnitt eingesetzt wird. Während der längere Ab­ schnitt in üblicher Weise durch Abrieb mittels einer gra­ phithaltigen Mine - von Hand oder automatisch - erzeugt wird, wird für den kürzeren Abschnitt eine Fertigungstechnik ver­ wendet, die durch reibungsfreie Ablagerung von leitenden Teilchen gekennzeichnet ist und die im automatischen Ferti­ gungsablauf punktgenau eingesetzt werden kann. Dies ist bei­ spielsweise durch Ablagerung von einem oder mehreren Tropfen einer Suspension, z. B. Leitsilber oder Kolloidgraphit, mit­ tels eines pipettenartigen Werkzeuges oder durch Aufsputtern von Graphitteilchen mittels eines Lichtbogenerosionsverfah­ rens möglich. Die Länge bzw. Ausdehnung des kürzeren Ab­ schnittes braucht dabei nur max. 0,5 bis 1,5 mm zu betragen. Der kürzere Abschnitt reicht dabei bis an den Rand der Stirn­ fläche des Keramikisolators, wobei er sich durch die Art des Aufbringens auch an Randkonturen des Keramikisolators oder der auf die Stirnfläche aufgebrachten Metallisierung an­ schmiegt.

Die gemäß der Erfindung vorgesehene elektrische Anbindung von Zündstrichen kann auch bei gasgefüllten Überspannungsablei­ tern oder Schaltfunkenstrecken, die zusätzlich zu Zündstri­ chen eine oder mehrere streifenförmige Zündhilfen aus elek­ trolumineszierendem Material aufweisen, zur elektrischen An­ bindung der Zündhilfe an beide Endelektroden verwendet wer­ den. Entladungsstrecken dieser Art sind an sich aus der US-PS 5,671,114 bekannt.

Ein Ausführungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebilde­ ten gasgefüllten Überspannungsableiters ist in den Fig. 1 bis 3 dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Überspannungsableiter mit einseitig angebun­ denem Zündstrich in prinzipieller Darstellung,

Fig. 2 den Bereich der Anbindung des Zündstriches an die Stirnfläche des Keramikisolators vor dem Aufbringen des kürzeren Abschnittes des Zündstriches und

Fig. 3 die Anbindung des Zündstriches an die Stirnfläche des Keramikisolators nach dem Aufbringen des kürze­ ren Abschnittes und nach Verlötung von Keramikiso­ lator und Elektrode.

Fig. 1 zeigt einen gasgefüllten Überspannungsableiter, der aus dem Keramikisolator 1, den beiden endseitig mit dem Kera­ mikisolator gasdicht verlöteten Endelektroden 2 und 3 besteht und bei dem auf der Innenseite des Keramikisolators 1 wenig­ stens ein an die eine Endelektrode 2 angebundener Zündstrich 4 aufgebracht ist.

Gemäß Fig. 2 ist der Keramikisolator 1 vor seinem Verlöten mit den Endelektroden stirnseitig mit einer Metallisierung 21 versehen worden, die im Bereich der abgerundeten Kante der Stirnfläche des Keramikisolators diese ein wenig radial über­ ragt. Beim Aufbringen des längeren Abschnittes 41 des Zünd­ striches 4 mit Hilfe eines graphithaltigen Stiftes, der in Längsrichtung des Keramikisolators 1 geführt wird, bleibt da­ her im unmittelbar an die Metallisierung 21 angrenzenden Be­ reich des Isolators ein kurzes Stück von etwa 0,5 bis 1,5 mm ohne Graphitablagerung. Gemäß Fig. 3 wird dieser Bereich mit einem kürzeren Abschnitt 42 des Zündstriches überbrückt, der aus einer tropfenartigen, getrockneten Ablagerung aus einem in Wasser gelösten Kolloidgraphit besteht. Diese Ablagerung schmiegt sich sowohl an die Rundung am Rand der Stirnfläche des Keramikisolators als auch an die überstehende Kante der Metallisierung 21 an und bewirkt dadurch die elektrische An­ bindung des Zündstrichabschnittes 41. Beim Verlöten des Kera­ mikisolators 21 mit der Elektrode 2 erfolgt dann die elektri­ sche Verbindung des Zündstriches 41/42 mit der Endelektrode 2 über die Lotschicht 43.

Den kürzeren Abschnitt 42 des Zündstriches 4 könnte man auch durch Aufsputtern von Graphitmaterial herstellen, wie es aus der US-PS 4,891,731 bekannt ist. - Die Erfindung ist auch bei Überspannungsableitern mit zwei Keramikisolatoren und mit zwei Endelektroden sowie einer Mittelelektrode anwendbar.

Claims (5)

1. Gasgefüllte Entladungsstrecke mit wenigstens einem rohr­ förmigen Keramikisolator und zwei mit dem Keramikisolator gasdicht verlöteten Endelektroden,
bei der der rohrförmige Keramikisolator auf seiner inneren Oberfläche mit wenigstens einem Zündstrich versehen ist, der mit seinem einen Ende elektrisch an eine Endelektrode ange­ bunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zündstrich (4) aus zwei Abschnitten (41, 42) unter­ schiedlichen Materials und unterschiedlicher Länge besteht, wobei der kürzere Abschnitt (42) an die eine Endelektrode (2) angebunden ist.

2. Gasgefüllte Entladungsstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längere Abschnitt (41) des Zündstriches (4) aus einem Abrieb einer graphithaltigen Mine und der kürzere Abschnitt (42) des Zündstriches aus aufgesputterten Kohlenstoffparti­ keln besteht.

3. Gasgefüllte Entladungsstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längere Abschnitt (41) des Zündstriches aus einem Ab­ rieb einer graphithaltigen Mine und der kürzere Abschnitt (42) des Zündstriches aus einem flüssigen, tropfenförmig auf­ getragenen und dann getrockneten Material wie Leitsilber oder einem in Wasser gelösten Kolloidgraphit besteht.

4. Gasgefüllte Entladungsstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des kürzeren Abschnittes (42) weniger als 1,5 mm beträgt.

5. Gasgefüllte Entladungsstrecke mit wenigstens einem rohr­ förmigen Keramikisolator und zwei mit dem Keramikisolator gasdicht verlöteten Endelektroden,
bei der der rohrförmige Keramikisolator auf seiner inneren Oberfläche mit wenigstens einer streifenförmigen Zündhilfe aus elektrolumineszierendem Material versehen ist, die mit beiden Enden elektrisch an die Endelektroden angebunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anbindung der Zündhilfe aus jeweils einem kurzen Ab­ schnitt aus gemäß den Patentansprüchen 2 und 3 berührungslos aufgebrachtem Zündstrich-Material besteht.