DE3833167A1 - Gasentladungs-ueberspannungsableiter - Google Patents

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Bauelemente und ist bei der werkstofftechnischen Ausgestaltung der äußeren Oberfläche von Gasentladungs-Überspannungsableitern anzuwenden, die wenigstens einen rohrförmigen Keramikisolator und an den Enden des Keramikisolators angeordnete und mit dem Keramikiso­ lator gasdicht verbundene Elektroden aufweisen, die mit einer metallischen Schutzschicht versehen sind.

Gasentladungs-Überspannungsableiter werden u.a. zum Schutz von Nachrichtenübertragungsstrecken eingesetzt. Dabei werden Über­ spannungsableiter verwendet, an deren Elektroden Anschlußdrähte angelötet, angeschweißt oder angeformt sind. Solche Über­ spannungsableiter können zwei einander gegenüberstehende Elektro­ den und gegebenenfalls eine dritte, mittig angeordnete ringför­ mige Elektrode aufweisen (DE-Al-28 28 650). Die mit den Elek­ troden verbundenen Anschlußdrähte sind ebenso wie die Elektro­ den üblicherweise versilbert, sofern sie aus Kupfer bestehen. Mitunter wird auch gefordert, verzinnte Anschlußdrähte zu verwenden. Dies erleichtert die Benetzung der Anschlußdrähte beim Lötvorgang mittels einer Schwallötung. Werden Kupfer-Elek­ troden mit angeschweißten Kupfer-Anschlußdrähten verwendet, so kann sich bei der Verschweißung eines verzinnten Anschlußdrah­ tes mit einer Kupferelektrode im Bereich der Schweißstelle Bronze (Cu-Sn-Legierung) bilden, wodurch die Schweißstelle mechanisch und elektrisch geschwächt wird. - Es ist weiterhin üblich, Überspannungsableiter ohne Anschlußdrähte zu verwen­ den. Bei solchen Ableitern werden die Elektroden unter Feder­ kraft kontaktiert. Es ist ferner üblich, Überspannungsableiter mit legierten Eisenelektroden zu verwenden und diese Elektroden gegebenenfalls mit einer Nickelschicht zu überziehen. - Es ist weiterhin üblich, auf den Keramikisolator des Überspannungsab­ leiters eine Kennzeichnung in Form einer Bedruckung mit Symbolen, Ziffern und Buchstaben aufzubringen.

Ausgehend von einem Gasentladungs-Überspannungsableiter mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 liegt der Er­ findung die Aufgabe zugrunde, einen Überspannungsableiter zu schaffen, der kostengünstig hergestellt und ohne Beeinträchtigung der Isolationsfestigkeit als automatisch verarbeitbares Schütt­ gut gehandhabt werden kann und der gegebenenfalls problemlos in gedruckte Schaltungen bzw. Leiterplatten einlötbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Elektroden verzinnt sind und daß auf die äußere Ober­ fläche jedes Keramikisolators eine in Achsrichtung des Keramik­ isolators nicht unterbrochene ringförmige Schutzsschicht aus einem säure- und hitzebeständigen Farb- oder Lackauftrag aufge­ bracht ist, deren Breite mindestens 1 mm beträgt.

Bei einem derart ausgebildeten Überspannungsableiter bildet die Verzinnung eine kostengünstige metallische Schutzschicht für die Elektroden. Eine solche Verzinnung bringt zwar an sich die Gefahr mit sich, daß bei Handhabung des Überspannungsablei­ ters als Schüttgut ein Abrieb der Zinnbeschichtung an der rauhen Oberfläche der Keramikisolatoren erfolgt und damit das Entstehen von Isolationsfehlern begünstigt wird. Durch Aufbringen der ringförmigen Schutzschicht aus einem Farb- oder Lackauftrag ist diese Gefahr aber ausgeschaltet. Die ringförmige Schutzschicht bildet nämlich auf der Oberfläche des Keramikisolators einen re­ lativ glatten Oberflächenbereich, auf dem kein schädlicher Zinn­ abrieb möglich ist. Die ringförmige Schutzschicht ist dabei in ihrer Breite so bemessen, daß der Mindestwert der Isolations­ festigkeit (z. B. 10¹⁰ Ohm) gehalten wird, auch wenn auf den übrigen Dberflächenbereichen des Keramikisolators ein Zinnabrieb vorliegt.

Die ringförmige Schutzschicht kann gegebenenfalls die gesamt äußere Oberfläche des Keramikisolators bedecken. Insbesondere ab einer Breite der ringförmigen Schutzschicht von mehr als 3 bis 4 mm ist es in Weiterbildung der Erfindung zweckmäßig, diese Schutzschicht als Teil einer Kennzeichnung des Überspannungs­ ableiters auszubilden. Die ringförmige Schutzschicht kann hier­ zu als Negativdruck ausgebildet sein, d. h. die Schutzschicht bildet zusätzlich die Kennzeichnung. Die Schutzschicht kann aber auch eine durchsichtige, vorzugsweise farblose Deckschicht für eine übliche Bedruckung oder eine Unterlage für eine nachfolgen­ de übliche Bedruckung bilden.

Die Säurebeständigkeit der ringförmigen Schutzschicht ermöglicht die Anwendung galvanischer Behandlungen des mit der ringförmigen Schutzschicht versehenen Überspannungsableiters, die im weiteren Verlauf der Herstellung des Überspannungsableiters erforderlich sind. Die Hitzebeständigkeit der ringförmigen Schutzschicht, die zweckmäßig mindestens 160°C beträgt, stellt dagegen sicher, daß die ringförmige Schutzschicht insbesondere bei Wechselstrombean­ spruchung des Bauelementes nicht beeinträchtigt wird (Verfär­ bung). Als säure- und hitzebeständiger Lack für die ringförmige Schutzschicht kommen vorzugsweise handelsübliche lufttrocknende Einkomponentenlacke in Betracht. Als säure- und hitzebeständige Farben kommen insbesondere Druckfarben in Betracht.

Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Überspannungsableiter kann auch mit verzinnten Anschlußdrähten versehen sein, um ihn auf Leiterplatten anordnen und mit Leiterbahnen verlöten zu können. Durch die Verwendung verzinnter Anschlußdrähte ist ein problemloses Einlöten in gedruckte Schaltungen oder in Leiter­ platten unter Anwendung der Schwallötung gewährleistet. Bei Verwendung von nicht an die Elektroden angeformten Anschluß­ drähten können diese bereits vor ihrer Verbindung, insbesondere ihrer Verlötung, mit den Elektroden verzinnt sein. Die Ver­ zinnung der Anschlußdrähte kann aber auch gemeinsam mit der Verzinnung der Elektroden erfolgen. Insbesondere bei der Ver­ wendung von Elektroden und Anschlußdrähten aus Kupfer ist es besonders vorteilhaft, die Anschlußdrähte in an sich bekannter Weise mit den Elektroden zu verschweißen und diese Verschweißung im noch nicht verzinnten Zustand sowohl der Elektroden als auch der Anschlußdrähte vorzunehmen. Dadurch ist gewährleistet, daß im Bereich der Schweißstellen zwischen den Anschlußdrähten und den Elektroden keine Bronzebildung auftritt.

Es ist weiterhin vorteilhaft, bei Überspannungsableitern mit Anschlußdrähten, die für den Einbau des Bauelementes in ge­ druckte Schaltungen bereits beim Hersteller des Bauelementes entsprechend abgebogen sind, dieses Abbiegen ebenfalls vor dem Aufbringen der Verzinnung vorzunehmen. Dadurch wird die Gefahr des Auf- oder Abplatzens der Zinnschicht an den Biegestellen vermieden.

Drei Ausführungsbeispiele von gemäß der Erfindung ausgebildeten Gasentladungs-Uberspannungsableitern sind in den Fig. 1 bis 4 dargestellt. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Überspannungsableiter mit zwei Elektroden und An­ schlußdrähten,

Fig. 2 einen Überspannungsableiter mit drei Elektroden und An­ schlußdrähten,

Fig. 3 ausschnittsweise eine als Negativdruck ausgebildete ringförmige Schutzschicht für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 und

Fig. 4 einen Überspannungsableiter ohne Anschlußdrähte.

Der Überspannungsableiter 1 gemäß Fig. 1 besteht aus dem rohr­ förmigen Keramikisolator 2 mit an seinen Enden angeordneten Elektroden 3 und 4. Die Elektroden sind gasdicht mit dem Keramik­ isolator 2 verlötet. An die Elektroden, die aus Kupfer bestehen, sind weiterhin die Anschlußdrähte 5 bzw. 6 aus Kupfer ange­ schweißt. Nach der Verbindung der Elektroden mit dem Keramik­ isolator ist auf die äußere Oberfläche des Keramikisolators 2 eine Lackschicht 7 mit einem üblichen Bedruckungsverfahren aufge­ tragen worden. Diese Lackschicht bedeckt die gesamte äußere Oberfläche des Keramikisolators und hat eine Breite von etwa 5 mm. Eine Breite von 1 mm wäre bereits ausreichend. Bei einer Breite, die geringer ist als der äußere Abstand der beiden Elektroden 3 und 4, kann die ringförmige Schutzschicht mittig oder außermittig zu den Elektroden 3 und 4 angeordnet sein.

Nach Verschweißung der Anschlußdrähte 5 und 6 mit den Elektro­ den wurde der Überspannungsableiter einer galvanischen Behand­ lung unterzogen, mit der auf die äußere Oberfläche der Elektro­ den 3 und 4 und auf die Anschlußdrähte 5 und 6 eine Zinnschicht 8 abgeschieden wurde.

Fig. 2 zeigt einen Gasentladungs-Überspannungsableiter 10 mit drei Elektroden. Der Ableiter besteht hierzu aus den beiden rohrförmigen Keramikisolatoren 11 und 12, die koaxial zueinan­ der mittels der Ringelektrode 13 verbunden sind. An den beiden anderen Enden der Keramikisolatoren 11 und 12 sind die Elektro­ den 14 bzw. 15 angeordnet. An diese Elektroden sowie an die Ring­ elektrode 13 sind die Anschlußdrähte 16, 17 und 18 angeschweißt. Elektroden und Anschlußdrähte bestehen aus Kupfer. - Auch bei diesem Überspannungsableiter sind die Keramikisolatoren 11 und 12 nach ihrer gasdichten Verbindung mit den Elektroden 14 und 15 jeweils mit einer Lackschicht 19 versehen worden. Nach der Ver­ schweißung der Anschlußdrähte mit den Elektroden wurde der Überspannungsableiter einer galvanischen Behandlung unterzogen, wobei auf die Elektroden und die Anschlußdrähte eine Zinnschicht 20 abgeschieden wurde.

Der Lackauftrag 7 auf den Keramikisolator 2 gemäß Fig. 1 und auf einen der beiden Keramikisolatoren 19 gemäß Fig. 2 ist zu Zwecken der Kennzeichnung zugleich als Negativdruck aufgetragen worden. Ein solcher Negativdruck ist in Fig. 3 ausschnittsweise dargestellt und mit dem Bezugszeichen 21 versehen. - Anstelle dieses Negativdruckes kann der Keramikisolator auch mit einer normalen positiven Kennzeichnung und mit einem darüber aufge­ tragenen farblosen oder durchscheinenden Lackauftrag versehen sein. Es ist aber auch möglich, zunächst die Schutzschicht aus einem Farb-oder Lackauftrag und anschließend die auf den Farb- oder Lackauftrag farblich abgestimmte Bedruckung aufzubringen.

Fig. 4 zeigt einen Überspannungsableiter 30 mit zwei Elektroden 31 und 32 und mit einem Keramikisolator 33. Anschlußdrähte sind nicht vorhanden. Die Elektroden 31 und 32 bestehen aus Kupfer und sind mit einer Zinnschicht 34 versehen. Auf den Keramikiso­ lator 33 ist eine ringförmige Schutzschicht 35 mit einer Breite von etwa 2 mm aufgetragen.

Claims (8)

1. Gasentladungs-Überspannungsableiter mit wenigstens einem rohrförmigen Keramikisolator und mit an den Enden des Keramik­ isolators angeordneten und mit dem Keramikisolator gasdicht verbundenen Elektroden, bei dem die Elektroden mit einer metallischen Schutzschicht ver­ sehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3, 4) verzinnt sind und daß auf die äußere Oberfläche jedes Keramikisolators (2) eine in Achsrichtung des Keramikisolators nicht unterbrochene ringförmige Schutzschicht (7) aus einem säure- und hitzebeständigen Farb- oder Lackauf­ trag aufgebracht ist, deren Breite mindestens 1 mm beträgt.

2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Schutz­ schicht (7) Teil einer Kennzeichnung ist.

3. Überspannungsableiter nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die ringförmige Schutzschicht (7) zur Bildung der Kennzeichnung als Negativdruck (21) ausge­ bildet ist.

4. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ring­ förmige Schutzschicht (7) aus einem lufttrocknenden Einkompo­ nentenlack besteht.

5. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3, 4) mit Anschlußdrähten (5, 6) versehen sind, die ebenfalls verzinnt sind.

6. Überspannungsableiter nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Elektroden (3, 4) und die An­ schlußdrähte (5, 6) aus Kupfer bestehen und miteinander ver­ schweißt sind.

7. Überspannungsableiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3, 4) und die Anschlußdrähte (5, 6) im noch nicht verzinnten Zustand miteinan­ der verschweißt sind.

8. Überspannungsableiter nach Anspruch 5 mit für den Einbau in gedruckte Schaltungen abgebogenen Anschlußdrähten, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußdrähte (16, 18) vor dem Aufbringen der Verzinnung abgebogen sind.