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Casentladunns-t)bersaMunnsableiter
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasentladungs-Uberspannungsableiter
mit einem gasgeftillten Gehäuse, in dem einander Elektroden gegenüberstehen, die
in die Stirnseiten eines Isolierkörpers gasdicht eingesetzt sind und von denen zumindest
eine Elektrode wenigstens auf ihrer der anderen Elektrode zugewandten Oberfläche
ganz oder teilweise eine Aktivierungsschicht aus einem Material mit niedriger Elektronenaustrittsarbeit
aufweist.
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Gasentladungs-(Jberspannungsableiter mit einem gasdichten Gehäuse,
vorzugsweise mit Edelgasfullung, in dem einander Elektroden gegenüberstehen, von
denen zumindest eine Elektrode auf ihrer Stirnseite eine Alkalimetall enthaltende
Schicht hoher thermischer Elektronenemissionsfähigkeit aufweist, die als zusätzlichen
Bestandteil Titan enthält, wobei die Bestandteile der Schicht als pastenförxige
Mischung eines Alkalihalogenids mit Titanhydrid auf die Elektroden aufgebracht sind,
sind bereits bekannt (DT-PS 1 951 601).
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Weiterhin sind bereits Gasentladungs-Überspannungsableiter bekannt,
bei denen zumindest eine Elektrode auf ihrer Stirnseite eine Schicht mit einer Substanz
hoher Elektronenemissionsfähigkeit, vorzugsweise Barium, aufweist, die als zusätzlichen
Bestandteil
Aluminium enthält, wobei sämtliche Bestandteile der
Schicht als Legierung verbunden sind (DT-AS 1 950 090).
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Es ist ferner bekannt, für die Elektrodenaktivierungsschicht als Substanz
hoher thermischer Elektronenemissionsfähigkeit Thoriumoxid und als zusätzlichen
Bestandteil Nickel zu verwenden und sämtliche Bestandteile der Schicht als pulverförmige
Mischung auf die Elektroden aufzusintern (DT-OS 1 935 734).
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Schließlich sind Gasentladungs-Uberspannungsableiter bekannt, bei
denen zumindest eine Elektrode auf ihrer der anderen Elektrode zugewandten Oberfläche
eine alkalihaltige Substanz aufweist, wobei die alkalihaltige Substanz eine dünne
glasierende Schicht ist, welche die metallische aktive Elektrodenoberfläche in einer
Vielzahl kleiner Inseln bedeckt (DT-PS 2 106 511).
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Die Ansprechspannung von Gasentladungs-Oberspannungsableitern nimmt
bei hohen Spannungsanstiegsgeschwindigkeiten stark zu, wenn keine Vorkehrungen getroffen
werden, diese Ansprechstoßspannung zu reduzieren. Bei hohen Spannungsanstiegsgeschwindigkeiten
ergibt sich die hohe Ansprechstoßspannung aus der ZUndverzögerung, wenn in der Gasentladungsstrecke
keine freien Elektronen vorhanden sind. Zur Herabsetzung der Ansprechstoßspannung
müssen bei großen Spannungsänderungsgeschwindigkeiten freie Elektronen vorhanden
sein. Diese werden in aufwendiger Form durch UV-Licht-Bestrahlung, Gliihkathoden
oder radioaktive ZUndhilfen erzeugt. Bei den radioaktiven Zündhilfen kommen noch
Schwierigkeiten durch Schutzbestimmungen bei Herstellung und Lagerung hinzu.
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Auch dem günstigen Einfluß des bekannten Elektrodenaktivierungsmaterials
mit geringer Elektronenaustrittsarbeit bzw. hoher thermischer Elektronenemissionsfähigkeit
sind vor allem für höhere Stoßspannungsbelastungen Grenzen gesetzt, denn die verwendeten,
hinsichtlich der Austrittsarbeit besonders günstigen Alkali- oder Erdalkalimetalle
haben einen zu hohen Dampfdruck.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Gasentladungs-Uberspannungsableiter
zu schaffen, dessen AnsprechstoB-
spannung erniedrigt und deren
Streuung verringert ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Gasentladungs-Uberspannungsableiter
der eingangs genannten Art erfindungsgeaäß vorgeschlagen, daß die Aktivierungsschicht
aus Isolatormaterial besteht, in das Aluminium- oder Zirkonpulver eingebettet ist.
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Das Isolatormaterial besteht dabei vorzugsweise aus Glas, in das Aluminiumpulver
eingebettet ist.
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Es ist zweckmäßig, die Aktivierungsschicht in Gestalt einer Vielzahl
kleiner Inseln dünn auf die Oberiläche(n) der Elektrode(n) aufzubringen.
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In einem besonders vorteilhaften Herstellungsverfahren wird eine Suspension
aus Glaspulver und Aluminiumpulver mit einem geeigneten, thermisch flüchtigen Binder
und einem flüchtigen Lösungsmittel auf die Elektrodenflächen, insbesondere auf die
Kathode, ganz oder teilweise (inseliörmig) aufgetragen, getrocknet und aufgeschmelzen.
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Die günstige Wirkung auf die Stoßspannungserniedrigung beruht in diesem
Fall nicht nur darauf, daß das Aluminium gegenüber den Elementen Nickel und Eisen,
die bekanntlich in Form von Nickel-Eisen- bzw. Nickel-Kobalt-Eisen-Legierung als
Elektrodenmaterial verwendet werden, eine um ungefähr 1 eV niedrigere Austrittsarbeit
besitzt, sondern auch darauf, daß durch das Aluminium die im Glas vorhandenen Alkali-
und Erdalkalioxide reduziert werden und somit noch niedrigere Austrittsarbeiten
entstehen. Da dieser Vorgang auch durch weitere Entladungen fortgesetzt wird, wird
eine Art Vorratswirkung erzeugt. Die an den dünnen Glaszwischenschichten bei äußerem
Feld erzeugte dielektrische Polarisation begünstigt außerdem wegen ihrer lokalen
hohen Feldstärkeerzeugung in Oberflächennähe den Elektronenaustritt aus den Elektrodenaktivierungsschichten.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht
das Isolatormaterial aus Keramikpulver, einem temperaturfesten Kunststoff oder einem
temperaturfesten Kunststoff und Glas.
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An Hand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung nachstehend mit
weiteren Merkmalen näher erläutert werden. In den Figuren sind einander entsprechende
Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Dabei zeigt: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen
Gasentladungs-Uberspannungsableiter mit stiftförmigen Elektroden im Schnitt, Fig.
2 einen erfindungsgemäßen Gasentladungs-Uberspannungsablei ter in Form eines Knopfableiters
im Schnitt und Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Gasentladungs-Uberspannungsableiter
mit nagelförmigen Elektroden im Schnitt.
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Der in Fig. 1 dargestellte Gasentladungs-Uberspannungsableiter besteht
aus einem rohrförmigen Isolierkörper 3 aus Glas, in dessen Stirnseiten die Elektroden
1, 2 gasdicht eingeschmolzen sind.
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Die stiftförmigen Elektroden 1, 2 sind auf ihren einander zugewandten
Obertlächenteilen mit der Aktivierungsschicht 4 ganz oder teilweise bedeckt, die
aus einem Isolatormaterial besteht, in das Aluminium- oder Zirkonpulver eingebettet
ist. Eine ähnliche Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt. Auch in diesem Ausfühuungsbeispiel
sind in die Enden eines aus Glas bestehenden Isolierkörpers 3 zwei Elektroden 1,
2 gasdicht eingeschmolzen. Das Gehäuse ist mit inertem Gas gefüllt. Die beiden Elektroden
1, 2 sind an ihren einander gegenüberliegenden Oberflächen nagelkopfförmig vergrößer
und Jeweils mit einer Aktivierungsschicht 4 bedeckt.
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Der in Fig. 2 dargestellte Gasontladungs-Uberspannungsableitor wird
auigrund seiner Form, die besonders kleine Abmessungen des Ableiters gestattet,
auch Knopfableiter genannt. Dieser Knopfableiter weist zwei kegelstumpfförmige Elektroden
1 und 2 auf, die mit einander zugekehrten Auswölbungen in die Enden eines rohrförmigen
Isolierkörpers 3 gasdicht eingesetzt sind. Als Werkstoff für den Isolierkörper 3
dient vorzugsweise Glas oder Keramik, während die Elektroden 1, 2 beispielsweise
aus Kupfer oder einer Ni-Fe- bzw. Ni-Fe-Co-Legierung bestehen. Auf die einander
gegenüberliegenden Elektroden 1, 2 ist Jeweils eine Aktivierungsschicht 4 aufgebracht,
die vorzugsweise aus Glas besteht, in das Aluminiumpulver
eingebettet
ist. Das von Gen Elektroden 1, 2 und dem Isolierkörper 3 gebildete Gehäuse ist mit
inertem Gas gefüllt.
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5 Patentansprüche, 3 Figuren.