-
Funkenstreckenanordnung Die Erfindung betrifft eine Funkenstreckenanordnung
für Überspannungsableiter, deren metallene Hauptelektroden -mit einer Hilfselektrode
versehen sind, die aus einem-das Einsetzen der Entladung bei niedriger Spannung
begünstigenden Werkstoff besteht und die so ausgebildet und angeordnet ist, daß
der Fußpunkt der Entladung zunächst an der Hilfselektrode aus dem das Einsetzen
der Entladung begünstigenden Stoff entsteht, aber unmittelbar darauf auf die Hauptelektrode
aus gut löschendem Werkstoff übergeht.
-
Nach der vorliegenden Erfindung lassen sich derartige Anordnungen
in besonders vorteilhafter und einfacher Weise dadurch verwirklichen, daß- die an
wenigstens der einen der beiden metallenen Elektroden vorgesehene Hilfselektrode
dadurch- gebildet bzw. ersetzt wird, daß auf die metallene Hauptelektrode eine dünn
,S Schicht von Teilchen aus nichtleitendem oderhalbleitendern Stoff aufgebracht
wird. Es hat sich herausgestellt, daß bei dieser Art der Anordnung der Stoßfaktor
der Funkenstreckenanordnung in besonders günstiger Weise beeinflußt wird. Die Wirkung
der neuen Anordnung besteht darin, daß in ähnlicher Weise wie beim Gegenstand des
Hauptpatents die Einleitung der Entladung an den schlecht leitenden Teilchen erfolgt,
von dort aus aber, insbesondere infolge des verschiedenen Widerstands der Strompfade,
augenblicklich auf die Metallteile der Elektroden übergeht oder überspringt. Eine
Abnutzung der Teilchen findet kaum statt, so daß der verbesserte Stoßfaktor der
neuen Funkenstrecke für sehr lange Zeit erhalten bleibt.
Im folgenden
seien die Erfindungsmerkmale an Hand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben und
erläutcrt.
-
Fig. i zeigt eine Ausführungsform mit zwei symmetrischen, durch einen
Abstandring von= einander gehaltenen Elektroden 2, q.. Beide sind ringförmig gestaltet
und kappenartig nach innen gezogen. Die einander in kürzestem Abstand gegenüberstehenden
ringförmigen Teile 6, S bilden die eigentlichen Funkenflächen.
-
Bei der Anordnung nach Fig. 2 stehen sich jeweils ringförmige Elektroden
12, 14 und eine flache Metallscheibe2o als Gegenelektrode gegenüber. Die Ringelektroden
12, 14 sind ebenso wie die der Anordnung nach Fig. i gestaltet, die Gegenelektrode
2o kann ebenfalls mit einer zentrischen Bohrung versehen sein.
-
Bei der Anordnung nach Fig. 3 liegen die Verhältnisse ähnlich wie
nach Fig. i, jedoch fehlt den Elektroden hier die mittlere Bohrung; sie besitzen
vielmehr becherartige Form und stehen sich so gegenüber, daß die Funkenflächen ähnlich
wie bei Kugelelektroden gestaltet sind.
-
Bei allen drei Ausführungsbeispielen sind ari den mit a6 bezeichneten
Funkenflächen schlecht leitende Teilchen von einer Korngröße von wenigen tausendstel
Zoll aufgebfacht und in geeigneter Weise befestigt. Hierzu dient beispielsweise
ein sehr dünner Überzug eines thermoplastischen Bindemittels auf der Funkenfläche
der Elektroden, die nach Aufbringen des Überzugs einfach in diese Teilchen gedrückt
oder damit bestreut werden. -Nach der Abkühlung werden die überflüssigen Körner
abgestrichen oder sonstwie entfernt, so daß möglichst nur eine einzelne Lage von
Körnern auf der Elektrodenoberfläche zurückbleibt.
-
Als Bindemittel kann man auch Wasserglas verwenden, das in einer sehr
dünnen Schicht auf die aktiv en Teile der Elektrodenoberfläche aufgetragen und nach
dem Aufbringen der Teilchen getrocknet wird.
-
Man kann auch einen Glasfluß hierfür verwenden; in diesem Falle bestehen
die Teilchen zweckmäßig aus einer Art Porzellan o. dgl., so daß sie durch die Brenntemperatur
nicht beeinträchtigt «-erden.
-
Weiterhin kann man die aktiven Teile der Elektroden zum Erweichen
bringen und dann in eine Masse dieser Teilchen eindrücken, so daß diese nach der
Abkühlung in ihr fest und sicher gehalten werden.
-
Die Teilchen selbst besitzen unregelmäßige Formen und bilden über
die Elektrodenfläche vorstehende Stellen. Mehrere tausend von ihnen können sich
auf einem Ouadratzoll befinden. Bei der praktischen Anwendung «-erden ein oder mehrere
solcher Funkienstreckeneleinente mit den übrigen Elementen des Überspannungsableiters
in Reihe geschaltet, die in clen Figuren schematisch dargestellt und mit
28 bezeichnet sind. Ihre Zahl hängt ab von der Betriebsspannung.
-
Beim Auftreten der Spannung an der Funkenstrecke wird das elektrische
Feld in der Umgebung der Teilchen erheblich verstärkt. Es bewirkt die Freigabe von
Elektronen in solcher Menge, daß die Ansprechverzögerung äußerst gering ist.
-
In Fig..I ist als Beispiel ein für Porzellanteilchen geltendes Kurvenbild
gezeigt, in dem vier Stoßfaktor in Abhängigkeit von der KorngröLle dargestellt ist.
Danach gibt es einen kritischen Wert für die Korngröße, bei welchem der Stoßfaktor
am niedrigsten ist. Es hat sich gezeigt, daß dies auch bei Verwendung von Teilchen
aus anderen Stoffen als Porzellan, beispielsweise Siliciumcarbid oder Rutil, gilt.
Rutil ist ein natürliches 'Mineral, das im wesentlichen aus Titandioxy d mit gewissen
zusätzlichen Bestandteilen besteht. Für die Verwendung als elektrisches Isoliermaterial
wird das Rutil zunächst von den verunreinigenden Zusatzbestandteilen befreit, so
daß praktisch das reine Titandioxyd zurückbleibt, das dann den Grundbestandteil
bildet und mit etwa io °(o Wasser gemischt wird. Diese Mischung wird unter starkem
Druck in die gewünschte Form gepreßt und gebrannt, wie es bei keramischen Körpern
üblicherweise geschieht. Der Werkstoff hat gute Isoliereigenschaften und darüber
hinaus die besondere Eigenschaft einer besonders hohen Dielektrizitätskonstanten
in der Größe 2o bis i io, je nach Art der Herstellung. Der Verlauf der Stoßfaktorkurven
ist für die genannten Stoffe im wesentlichen der gleiche wie bei Fig. -. und gilt
für alle die als Ausführungsbeispiele gezeigten Funkenstrecken. Das Optiinum liegt
für Porzellan bei etwa 0,15 mm, für Siliciumcarbid bei o,oi5 mm und für Rutil
bei o,o5 mm.
-
Bei Anwendung eines Bindemittels zwischen den Teilchen und der Elektrodenoberfläche
ist es wichtig, dafür zu sorgen, daß die Bindemittelschicht nur sehr dünn ist, geringer
als die Korngröße der Teilchen, damit der Lichtbogen die Möglichkeit hat, von den
Teilchen auf den Elektrodenwerkstoff selbst -überzugehen. Damit die Teilchen nicht
gar zu dicht aneinanderliegen, kann es zweckmäßig sein, einen Teil der auf der Elektrodenoberfläche
haftenden Teilchen nachträglich durch vorsichtiges Abkratzen zu entfernen.
-
Die Möglichkeiten zur Ausführung und Anwendung der Erfindung beschränken
sich nicht auf die hier angegebenen Beispiele. Auch
können die vorgeschlagenen
Maßnahmen sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen gemeinsam mit Vorteil
angewendet werden.