DE3723571C2 - Hochspannungsfunkenstrecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungsfunkenstrecke, die aus einem gasgefüllten Gehäuse mit zwei sich gegenüberstehenden Hauptelektroden besteht.

Für eine bekannte Hochspannungsfunkenstrecke dieser Art ist eine Gasfüllung aus im wesentlichen Stickstoff (N₂) in Ver­ bindung mit einer speziellen Formgebung der Elektroden und einer Zündhilfe in Form eines Zündpunktes charakteristisch, wobei die Zündhilfe im Bereich des sehr engen Entladungsspal­ tes auf die Innenwand des rohrförmigen Isolators aufgebracht ist. Diese bekannte Funkenstrecke dient mit einer Durchbruch­ spannung von etwa 18 kV bei einem Gasdruck von etwa 15 bar als Vorfunkenstrecke für Ottomotoren und zeichnet sich durch eine auch bei langer Betriebszeit konstante Zündspannung aus (EP 0 099 522 B1).

In einer älteren Patentanmeldung ist bereits eine für hohe Spannungen, hohe Frequenz und hohe Schalthäufigkeit geeignete Gasentladungsstrecke vorgeschlagen worden, für deren kon­ struktiven Aufbau die Hintereinanderschaltung mehrerer ein­ zelner gasgefüllter Überspannungsableiter charakteristisch ist, wobei für die mit Elektroden aus Kupfer versehenen Einzelableiter eine Gasfüllung aus Wasserstoff (5-20 Vol%) und Argon vorgesehen ist und auf die Stirnflächen der Kupfer­ elektroden als Aktivierungsmasse ein nickelhaltiges Natrium­ silikat aufgebracht ist. Jeder der in Reihe geschalteten Einzelableiter weist dabei eine Zündspannung von etwa 1 kV auf (EP 0 249 796 A1).

Es sind weiterhin Überspannungsableiter bekannt, die jeweils im spannungsbereich kleiner 1 kV arbeiten und entweder bei Füllung mit einem Edel- oder Inertgas als Aktivierungsmasse ein titanhaltiges Natriumsilikat (US 4 104 693) oder bei Fül­ lung mit einem Edelgas eine Aktivierungsmasse aus Natrium- oder Kaliumsilikat mit einem eingebetteten radioaktiven Stoff (DE 27 35 865 B1) enthalten oder bei Füllung mit einem Edel­ gas wie Helium oder Argon eine Aktivierungsmasse aufweisen, der Nickelpulver und Nickel 63 beigemischt sind (DE 24 45 063 A1).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die für Hochspan­ nungsfunkenstrecken erwünschte Langzeitkonstanz der Zündspan­ nung weiter zu verbessern und dabei einen einfachen konstruk­ tiven Aufbau und eine einfache Herstellung der Funkenstrecke zu gewährleisten.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit einer aus einem gasge­ füllten Gehäuse mit zwei sich gegenüberstehenden Hauptelek­ troden bestehenden Hochspannungsfunkenstrecke, bei der die Gasfüllung aus Stickstoff besteht und bei der zumindest auf einer Elektrode eine nickelhaltige Aktivierungsmasse auf Alkalisilikatbasis angeordnet ist.

Bei einer derartigen Ausgestaltung der Hochspannungsfunken­ strecke wird auf eine spezielle Formgebung der Elektroden verzichtet, wodurch der konstruktive Aufbau und die Herstellung der Funkenstrecke wesentlich vereinfacht sind. Anstelle einer solchen Formgebung ist die Verwen­ dung einer speziellen Aktivierungsmasse vorgesehen, die in der Kombination eines Alkalisilikates mit einem Zusatz von Nickel einerseits eine relativ hohe Austrittsarbeit und damit auch bei kleinem Elektrodenabstand in Verbin­ dung mit der Gasfüllung aus im wesentlichen Stickstoff die erwünschte hohe Zündspannung und andererseits eine möglichst kleine Bogenbrennspannung gewährleistet. Dabei ist wesentlich, daß die Aktivierungsmasse mit dem im we­ sentlichen aus Stickstoff bestehenden Füllgas nicht rea­ giert und ein Abdampfen von Elektrodenmaterial weitestge­ hend unterbindet. Im übrigen gewährleistet die Verwendung von Stickstoff als Füllgas, daß der jeweilige Schaltvor­ gang mit einer hohen Stromanstiegsgeschwindigkeit ab­ läuft.

Als Alkalisilikate kommen im Rahmen der Erfindung insbe­ sondere Natriumsilikat und Kaliumsilikat in Betracht. Eine gleichmäßige, hohe Durchbruchsspannung wird durch den Einsatz von hochreinem, zumindest 99,9%igem Stick­ stoff erreicht.

Die nickelhaltige Aktivierungsmasse kann auf den Elektro­ den so angeordnet werden, daß ihre Oberfläche einen grö­ ßeren Abstand zur benachbarten Elektrode aufweist als die von der Aktivierungsmasse freien Oberflächen der Elek­ trode. Hierzu kann die Aktivierungsmasse in Vertiefungen untergebracht sein, die nicht bis zum Rand gefüllt sind. - Die Elektroden bestehen vorteilhaft aus Kupfer oder ei­ ner Fe-Ni-Legierung.

Bei einem für eine Durchbruchspannung von 5 kV vorgesehe­ nen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die beiden Hauptelektroden mit einem Abstand von etwa 1 mm zueinan­ der angeordnet, ist das Gehäuse mit reinem Stickstoff ge­ füllt und ist eine Elektrodenaktivierungsmasse aus Natri­ umsilikat mit Nickelzusatz verwendet.

Die genannten Ausgestaltungen der Erfindung gelten sowohl für ungetriggerte Hochspannungsfunkenstrecken als auch für getriggerte Hochspannungsfunkenstrecken. Bei getrig­ gerten Funkenstrecken kann die Triggerung in bekannter Weise kapazitiv über ein Metallband und die Keramik mit­ tels eines hochfrequent schwingenden Zündimpulses ausrei­ chender Amplitude oder über eine im Entladungsraum ange­ ordnete dritte Elektrode erfolgen.

Claims (3)

1. Hochspannungsfunkenstrecke, bestehend aus einem gasgefüllten Gehäuse mit zwei sich gegenüberstehenden Hauptelektroden, bei der die Gasfüllung aus Stickstoff besteht und bei der zumindest auf einer Elektrode eine nickelhaltige Aktivierungsmasse auf Alkalisilikatbasis angeordnet ist.

2. Hochspannungsfunkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalisilikat ein Natriumsilikat ist.

3. Hochspannungsfunkenstrecke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalisilikat ein Kaliumsilikat ist.