DE2204988C3 - Entlader - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eimen Entlader mit in einem gasgefüllten Gefäß befestigten Elektroden, nä-nlich Katode und Anode, zwischen denen eine Liehbogenentladung entsteht und in deren Raum zwischen den Elektroden ein aus einem elektrotechnischen Isoliermaterial hergestellte und iin einer der Elektroden befestigte Buchse eingebracht ist. Ein solcher Entlader ist aus der US-Patentschnft 28 28 436 bekannt.

Der bekannte Entlader hat eine geringe Löschspannung in der Größenordnung von 200 V. Wegen dieser Eigenschaft kann er nicht zum Schutz von Fernmeldeleitungen und von an solche Fernmeldeleitungen angeschlossenen Ge^rä»e gegen Überspannung eingesetzt werden, weil eine in Gang gekommene Entladung von der das Fernmsldenetz syeisend_n Quelle aufrechterhalten würde.

Eine andere Ausbildung ähnlici :r Art ist aus der französischen Patentschrift 11 05 471 bekannt, bei der zwischen den Elektroden ein dünnes Glimmerplättthen mit einer zentralen öffnung angeordnet ist. Das Glimmerplättchen hat einen gegenüber dem Innendurchmesser des Gefäßes etwas geringeren Durchmesser, so daß an seinem Außenumfang ein Spalt verbleibt. Dadurch sind den Entladungen zwei Wege angeboten, nämlich durch die zentrale öffnung sowie über den Rand des Glimmerplättchens. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Durchschlagsfestigkeit nach jeder Entladung schnell wieder hergestellt ist und die Kenndaten der einzelnen Entladungen auch im Datierbetrieb nicht sehr stark streuen. Eine hohe Löschspannung wird aber auch mit dieser Ausbildung nicht erreicht; tatsächlich liegt die erreichte Löschspannung bei etwa 25 V.

Aus der US-Patentschrift 21 23 333 ist noch ein Entlader bekannt, der im Gegensatz zu den bisher betrachteten Ausbildungen zwischen den Elektroden eine Metallzwischenwand mit einer zentralen Öffnung aufweist. Beidseits dieser Metallzwischenwand sind Gasräume gebildet, in denen Kugelelektroden untergebracht sind. Die Funktionsweise soll die einer Vakuumpumpe sein, bei welcher eine Entladung ein Hinüberpumpen des Gases und Plasmas in die eine der Kammern bewirkt und der Abfall der Dichte in der anderen Kammer eine hohe Löschspannung zur Folgß hat. Tatsächlich wird jedoch bei dieser bekannten Ausbildung die elektrische" Entladung nicht durch die öffnung der Scheibe gehen, sondern die Metallschere wird wie eine Zwischenelektrode wirken, so daß eine Entladung in zwei Abschnitte unterteilt wird. Είίηΐϊ erhöhte Löschspannung wird dabei nur durch dti:

Vergrößerung der Anzahl der Entladungsstrecken erreicht Eine auf diese Weise erreichte Erhöhung der Löschspannung ist aber aufwendiger, teurer und weniger wirkungsvoll.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Entladers einfacher Bauart mit erhöhter Löschspannung, wobei an Löschspannungen von etwa 450 V gedacht is L
Ausgehend von der eingangs beschriebener! Ausbildung weist zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß die Buchse einen Bodenteil mit mindestens einem Kanal zur Lichtbogenentladung zwischen den Elektroden auf, wobei die Länge des Kanals seine Querschnittsabmessung übertrifft

'⁵ Eine solche Ausführung der isolierenden Buchse zwischen den Elektroden gewährleistet eine kompakte und einfache Bauweise des Entladers und erlaubt die Steigerung der Löschspannung bis zu 450 V.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung weiter erläutert Diese Zeichnung zeigt den Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Entlader.

Der beispielsgemäße Entlader besitzt ein gasgefülltes Gefäß 1 in Form eines Glaszylinders, an dessen Stirnseiten Kovarschalen 2 angelötet sind. Innerhalb des Gefäßes 1 befinden sich Wolframelektroden, nämlich eine Katode 3 und eine Anode 4, die an in den Kovarschalen 2 eingeschmolzene Kupferzuführungen 5 und 6 angelötet sind.

Die Katode 3 ist umgeben von einer Buchse 7 aus elektrotechnischem Isoliermaterial, insbesondere aus Keramik. Die Buchse besitzt einen Bodenteil, der zwischen die Elektroden 3 und 4 zu liegen kommt Die Buchse ist an der Katodenzuführung 5 der Katode 3 durch Lötung so befestigt, daß zwischen der Katode 3 und der Buchse 7 ein ringförmiger Spalt bleibt.

Im Bodenteil der Buchse 7 sind fünf Kanäle 8 ausgeführt, durch die eine Verbindung zwischen den Elektroden zustandekommt Eine.- der Kanäle 8 ist mittig angeordnet und die restlichen vier Kanäle 8 liegen gleichmäßig auf dem Umfang des Buchsenbodenteils.

Die Größe und die Anordnung der Kanäle 8 werden so gewählt, daß die Funkenentladung zwischen den Elektroden nur durch sie möglich ist.

Bekanntlich hängt die Löschspannung des Entladers ab vom Gleichgewicht zwischen der dem Entlader von der Energiequelle zugeführten Leistung und der Leistung, die durch die Wärmeleitfähigkeit der Entladungsstrahlung verlorengeht. Je größer die Leistungsverluste sind, desto größer wird die Spannung sein, bei der das Gleichgewicht eintritt, d. h., desto höher ist die Löschspannung des Entladers.
Wenn die Entladung die Wandung der Kanäle 8, durch die sie durchgeht, berührt, nehmen die Verluste infolge der Wärmeableitung stark zu. Darüber hinaus ist das Verhältnis der Oberfläche der Entladungssäulen zu ihrer Querschnittsfläche durch die Aufteilung auf die fünf engen Kanäle 8 größer als in breiten Kanälen, was zur Steigerung der Rolle der Wärmeableitung führt.

Da die relativen Energieverluste an den Wänden der Kanäle 8 bei der Verkleinerung des Kanaldurchmessers zunehmeil, muß die Löschspännung des Entladers mit Kanälen kleinen Durchmessers größer sein als die eines Entladers mit breiten Kanälen.

Durch die Änderung der Länge und des Durchmessers der Kanäle kann man die gewünschte Löschspan^ hüngsgröße des Entladers erhalten. In der Praxis

Können die Durchmesser der Kanäle im Bereich von 0,1 bis 1,5 mm liegein, Liegt der Durchmesser des Kanals über 1,5 mm, so wird die Löschspannung des Entladers fast nicht beeinfliuUlt Falls der Durchmesser des Kanals unter 0,1 mm beträgt, steigt die Plasmatemperatur im Kanal bei der Funkenentladung so hoch, daß das Material der Buchse 7 zerstört wird.

Die Länge der Kanäle wird von 0,5 bis 10 mm und darüber gewählt, da die Löschspannung des Entladers der Länge der Kanäle proportional ist Auf jeden Fall übertrifft die Länge eines Kanals seine Querschnittsabmessung.

Als Füllgas werden im Entlader entweder Edelgas oder Wasserstoff verwendet Von den Edelgasen sind dafür das Helium und das Neon am besten geeignet

Der Betrieb des beschriebenen Entladers verläuft wie folgt:

Der Entlader wird zwischen zwei elektrische

Fernmeldeleitungen mit einer Fernspeisung von 450 V geschaltet, d.h. an seine Elektroden ist stets eine Spannung von 450 V angelegt Bei einer Überspannung in der Leitung entsteht im Entlader eine Funkenentladung, die zum starken Abfall der Spannung an den Elektroden führt

Nach dem Unterbrechen der Entladung werden die elektroisolierenden Eigenschaften des Entladers wiederhergestellt da die Entladung durch die Fernspeisungsquelle von 450 V nicht gehalten werden kann, weil die Lcschspannung des Entladers über 450 V liegt

Der vorgeschlagene Entlader ist in der Lage, mehrere Tausende von Durchschlägen bei einem maximalen Impulsstrom von 5000 A zuhalten und gewährleistet somit einen sicheren Schutz der Apparate in Fernmeldeleitungen mit einer Fernspeisung von 450 V gegen gefährliche Überspannungen.

Hierzu: 1 Blatt Zeichnungen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Entlader mit in einem gasgefüllten Gefäß befestigten Elektroden, nämlich Katode und Anode, zwischen denen eine Lichtbogenentladung entsteht und in deren Raum zwischen den Elektroden ein aus einem elektrotechnischen Isoliermaterial hergestellte und an einer der Elektroden befestigte Buchse eingebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (7) einen Bodenteil mit mindestens einem Kanal (8) zur Lichtbogenentladung zwischen den Elektroden (3 und 4) aufweist, wobei die Länge des Kanals seine Querschnittsabmessung übertritFft.