DE2735865C3 - Gasentladungs-Überspannungsableiter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasentladungs-Überspannungsableiter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein derartiger Gasentladungs-Überspannungsableiter ist aus der DE-OS 24 45 063 bekannt.

Weiterhin ist es bekannt, den radioaktiven Stoff auf einem Innenwandteil des Isolierkörpers des Ableiters anzubringen (D-.-OS 26 02 569).

Schließlich geht aus der DE-OS 24 31 236 als bekannt hervor, für die radioaktive Dotierung bei Gasentladungs-Überspannungsableiter η Promethium verbindungen zu verwenden.

Gasgefüllte Überspannungsableiter sind Gasentladungsbauelemente, die nach Überschreiten einer Zündspannung leitfähig werden und den aus der Überspannung resultierenden Strom ableiten. Für den Spannungsschutzpegel der zu schütenden Geräte ist die Ansprechspannung der Überspannungsableiter maßgebend.

Der Zündvorgang von Überspannungsableitern unterliegt nach Überschreiten der Zündspannung stets einer Zündverzögerung, die durch die Befreiung von Ladungsträgern und die Ionisation der Gasentladungsstrecke hervorgerufen wird. Bei zeitabhängiger Spannung am Überspannungsableiter und dem zu schützenden Gerät bedeutet aber eine Zündverzögerung gleichzeitig eine höhere Ansprechspannung, die eine Gefährdung des zu schützenden Gerätes mit sich bringen kann. Mit zunehmender zeitlicher Änderung der an der Gasentladungsstrecke liegenden Spannung nimmt im allgemeinen die Ansprechspannung der Überspannungsableiter zu.

Aus der bereits erwähnten DE-OS 24 45 063 ist es bekannt, die Elektronenkonzentration in der Gasentladungsstrecke durch ein ^-Strahlen emittierendes, radioaktives Präparat so stark zu erhöhen, daß die Zündverzögerung durch Befreien von Ladungsträgern aus den Elektroden nahezu verschwindet. Bei der Messung der Ansprechgleichspannung wird die am Überspannungsableiter liegende Gleichspannung mit etwa 100 V/s vergrößert, bis der Überspannungsableiter zündet. Bei ausreichender Vorionisation der Gasfüllung ttitt also keine Streuung der Elektronenbefreiung aus der Kathode auf, so daß die Ansprechgleichspannung bei gleichbleibender Fertigung reproduzierbare Werte hat, wenn die anderen Fertigungsparameter eingehalten werden. Der Reproduzierbarkeit der Ansprechgleichspannung kommt wegen der Einhaltung der unteren Schutzpegelgrenze wegen der Zuverlässigkeit des Geräteschutzes besondere Bedeutung zu.

Es ist bei Gasentladungs-Überspannungsableitern weiterhin bekannt, im Gebiet großer zeitlicher Spannungsänderungen die Zündverzögerung und damit die

ίο Ansprechstoßspannung durch auf die Isolierkörperinnenwand angebrachte Streifen aus elektrisch leitfähigem Material, sogenannte Zündstreifen bzw. Zündstriche, zu reduzieren, aus denen die hohe Konzentration von Elektronen durch Feldelektronenemission unter der Wirkung der Spannungsänderung befreit wild (DE-AS 23 46 174).

Für die die Ansprechgleichspannung stark beeinflussende radioaktive Dotierung des Entladungsraumes eines Gasentladungs-Überspannungsableitera wurde bisher Glaspulver mit niedrigem Schmelzpunkt, auf dessen Oberfläche Promethiumchlorid oder Promethiumhydroxid durch Adhäsion gebunden war, verwendet Dabei wird das aktivierte Glaspulver in einer alkoholischen Lösung aufgeschlemmt und die flüssig abgesetzten Glaspulverpunkte eingebrannt Da das durch Adhäsion gebundene Promethiumchlorid oder -hydroxid sich auch nach dem Aufschmelzprozeß des Glaspulvers nicht Lit mit dem Glaspulver verbunden hat, mußte stets eine Verstäubung des radioaktiven Präparates in Kauf genommen werden. Die Abarbeitung dieses Verfahrens erforderte daher einen großen Aufwand an Schutzeinrichtungen wie Unterdruckboxen, Absaugeinrichtungen, komplett eingerichtete radioaktive Arbeitsräume usw.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gasentladungs-Überspannungsableiter mit sehr geringer Zündverzögerung und damit niedriger Ansprechspannung zu schaffen, bei dem eine Verstäubung des radioaktiven Präparates vermieden ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch <L:s kennzeichnende Merkmal des Anspruches 1 gelöst. Der radioaktive Stoff ist dabei vorzugsweise Promethiumchlorid.

Unter Wasserglas versteht man alle Alkalisilikate in wäßriger Lösung. Als Wasserglas werden Natriumsilikat oder Kaliurnsilikat bevorzugt verwendet. Natriumsilikat ist wasserlöslich und nimmt eine wäßrige Lösung von Promethiumchlorid auf. Da die Radioaktivität von Promethiumchlorid außerordentlich hoch ist, I mg entspricht ungefähr 1 Ci, ist der Zusatz von Promethiumchlorid zur wäßrigen Natriumsilikatlösung so klein, daß das sich bildende Promethiumsilikat nicht ausfällt. Über eine geeignete Dosiereinrichtung werden im allgemeinen die Isolierkörper oder die Elektroden der Gasentladungs-Überspannungsableiter mit einem dotierten Wasserglaspunkt von ungefähr 1 bis 7 μθ Aktivität versehen. Mit den festhaftenden Wasserglaspunkten ist die Verarbeitung der Isolierkörper bzw. der Elektroden zu fertigen Überspannungsableitern möglich, ohne daß Radioaktivität im Fabrikationsgang die Isolierkörper verläßt. Die bei der Dotierung mit Glaspulver beobachtete, unangenehme Kontamination der Arbeitsplätze wird also zuverlässig vermieden. Während des Einschmelzprozesses der Elektroden gibt das vorgetrocknete Wasserglas seinen restlichen Bestand an Wasser ab und verklebt sich mit dem Isolierkörper-, Elektroden-Innenwandteil.

Da Natrium- und Kaliumsilikat auch als Elektrodenaktivierung, d. h. zur Herabsetzung der Elektronenaus-

trittsarbeit verwendet werden kann, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, die radioaktive Dotierung der Elektrodenaktivierung beizugeben, wobei vorzugsweise Kaliumsilikat verwendet wird und der Wasseranteil vor dem Einschmelzprozeß gründlich entfernt wird. Die Verankerung des lCaliumsilikats wird zweckmäßig durch eine Profilierung oder Waffelung der aktiven Elektrodenoberflächen sichergestellt. Schließlich kann eine promethiumchloriddotierte Elektrodenaktivier-j/igsmasse vorteilhafterweise bei Hohl- ι ο kathoden, insbesonder bei Überspannungsknopfableitern verwendet werden, bei der die Fixierung der Elektvodenaktivierungsmasse auf dem Boden der hohlkathodenförmigen Elektroden durch die zylindrische Fläche eines aufgeschweißten Kathodenringes sichergestellt ist.

Anhand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung nachstehend näher erläutert werden. Dabei zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Gasentladungs-Überspannungsableiter,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgernäßcn Gascnliadungs-Überspannungsableiter mit hohkathodenförmigen Elektroden und

F i g. 3 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Überspannungabieiter mit konzentrischen Elektroden.

Der in Fig. 1 dargestellte Gasentladungs-Überspannungsableiter wird aufgrund seiner Form, die besonders kleine Abmessungen des Ableiters ermöglicht, auch Knopfabieiter genannt Dieser Knopfabieiter weist zwei kegelstumpfförmige Elektroden 2, 3 auf, die mit einander zugekehrten Auswölbungen in einen rohrförmigen Isolierkörper 1 gasdicht eingesetzt sind. Auf die einander gegenüberliegenden aktiven Oberflächen der Elektroden 2,3 ist jeweils eine Schicht 4 aus einer Masse hoher thermischer Elektronenemissionsfähigkeit aufgebracht und in Vertiefungen 7 in den aktiven Oberflächen der Elektroden 2, 3 verankert. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Streifen 8 aus elektrisch leitfähigem Material, ein sogenannter Zündstreifen bzw. Zündstrich vorgesehe.., der sich auf der Innenwand des Isolierkörpers 1 in Richtung von der einen Elektrode zur anderen erstreckt. Ein Wasserglaspunkt 9, der den radioaktiven Stoff enthält, ist auf der Innenwand des Isolierkörpers 1 in der Höhe der von den Elektroden begrenzten Entladungsstrecke angebracht.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Casentladungs-Überspannungsableiter sind wiederum kegelstumpfförmig ausgebildete Elektroden 2, 3 mit ihren e-nander zugekehrten Stirnflächen in die Enden eines rohrförmigen Isolierkörpers 1, und zwar über eine Glaseinbettung 6, gasdicht eingesetzt Das von den Elektroden 2, 3 und dem Isolierkörper 1 gebildete Gehäuse ist mit Gas, vorzugsweise Edelgas, gefüllt. Bei diesem Ausführugsbeispiel sind die illektroden 2, 3 auf ihren einander zugekehrten Oberflächen mit einem metallischen Ring 5 versehen, der die Elektroden 2, 3 zu Hohlelektroden macht. Auf den Elektroden 2,3 mit einem vorzugsweise aufgeschweißten und aus Eisen bestehenden Ring 5 ist eine Schicht 4 aus einem Material hoher Elektronenemissionsfähigkeit in der Hohlkehle zwischen Elektrodenoberfläche und metallischem Ring 5 aufgebracht. Die Schicht 4 kann aufgrund des innerhalb des metallischen Ringes 5 gebildeten Hohlraumes in großer Menge bei zugleich guter Haftung aufgetragen werden. Man erreicht damit eine Vorratskathodeneigenschaft der beiden mit dem Ring 5 versehenen Elektroden 2, 3. Der in Wasserglas eingebettete radioaktive Stoff ist wiederum in Form eines Wasserglaspunktes 9 auf einem Innenwandteil des Isolierkörpers 1 ?'gebracht. Er kann aber vorteilhafterweise auch in der Schicht 4 enthalten sein oder diese Schicht 4 selbst bilden. Das gilt auch für den in Fig.3 dargestellten Gasentladungs-Überspannungsableiter.

Der in F i g. 3 dargestellte Gasentladungs-Überspannungsableiter enthält zwei konzentrisch angeordnete Elektroden 2 und 3. Dabei ist die Elektrode 2 massivzylindrisch ausgebildet und ragt in die hohlzylindrisch ausgebildete Elektrode 3 hinein. Die Elektroden 2, 3 sind an Metallkappen 11 bzw. 10 befestigt, die gleichzeitig als elektrische Anschlüsse dienen und über einen hohlzylindrischen Isolierkörper 1 gegeneinander elektrisch isoliert sind. Der Isolierkörper 1 bildet mit den beiden Metallkappen 10, 11 das gasdichte Gehäuse des Gasentladungs-Überspannungsableiters, der vorzugsweise mit Edelgas gefüllt ist. Die gasdichte Verbindung zwischen Isolierkörper 1 und Metallkappen 10, 11 ist beispielsweise durch eine Lötschicht 6 hergestellt. Auf die Innenmantelfiäche des Isolierkörpers 1 ist ein Streifen 8 aus elektrisch leitfähigem f/:terial, ein sogenannter Zündstreifen bzw. Zündstich aufgebracht. Die Elektroden 2, 3 sind an ihren aktiven Oberflächen mit einer Schicht 4 einer Elektrodenaktivierungsmasse versehen. Der in Wasserglas eingebettete radioaktive Stoff ist in Form eines Wassergla^punktes 9 auf dem Isolierkörper 1 oder auf der Elektrode 10 angebracht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gasentladungs-Überspannungsableiter mit einem gasgefüllten Gehäuse, insbesondere mit Edelgasfüliung, in dem zumindest teilweise mit einer Elektrodenaktivierungsmasse bedeckte Elektroden durch einen rohrförmigen Isolierkörper beabstandet einander gegenüberstehen und das zur Vorionisation seiner Gasfüllung einen radioaktiven Stoff enthält, der auf einem Innenwandteil des Isolierkörpers, auf einer oder mehreren Elektroden und/oder als Elektrodenativierungsmasse oder deren Bestandteil auf den Elektroden angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der radioaktive Stoff in Wasserglas eingebettet ist

2. Gasentladungs-Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserglas aus Natrium- oder Kaliumsilikat besteht

3. Gasentladungs-Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der radioaktive Stoff Promethiumchlorid ist