DE8816765U1 - Gas discharge surge arresters - Google Patents
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Description
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Siemens Aktiengesellschaft * ■ · · · Ii
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Siemens AG
und ist bei der werkstofftechnischen Ausgestaltung der äußerenand is used in the material design of the external
Oberfläche von Gasentladungs-Überspannungsableitern anzuwenden, die wenigstens einen rohrförmigen Keramikisolator und an den Enden de.i> Keramikisolators angeordnete und mit dem Keramikisolator gasdicht verbundene Elektroden aufweisen, die mit einer metallischen Schutzschicht versehen sind.Surface of gas discharge surge arresters, which have at least one tubular ceramic insulator and electrodes arranged at the ends of the ceramic insulator and connected gas-tight to the ceramic insulator, which are provided with a metallic protective layer.
Nachrichtenübertragungsstrecken eingesetzt. Dabei werden Jöerspannungsableiter verwendet, an deren Elektroden Anschlußdrähte angelötet, angeschweißt oder angeformt sind. Solche Überspannungsableiter können zwei einander gegenüberstehende Elektroden und gegebenenfalls eine dritte, mittig angeordnete ring^ör-Surge arresters are used with connecting wires soldered, welded or molded onto the electrodes. Such surge arresters can have two electrodes facing each other and, if necessary, a third, centrally arranged ring-shaped electrode. mige Elektrode aufweisen (DE-Al-28 28 650). Die mit den Elektroden verbundenen Anschlußdrähte sind ebenso wie die Elektroden üblicherweise versilbert, sofern sie aus Kupfer bestehen, Mitunter wird auch gefordert, verzinnte Anschlußdrähte zu verwenden. Dies erleichtert die Benetzung der Anschlußdrähteelectrode (DE-Al-28 28 650). The connecting wires connected to the electrodes are usually silver-plated, as are the electrodes, provided they are made of copper. Sometimes it is also required to use tinned connecting wires. This makes it easier to wet the connecting wires beim Lötvorgang mittels einer Schwallötung. Werden Kupfer-Elektroden mit angeschweißten Kupfer-Anschlußdrähten verwendet, so kann sich bei der Verschweißung eines verzinnten Anschlußdrahtes mit einer Kupferelektrode im Bereich der Schweißstelle Bronze (Cu-Sn-Legierung) bilden, wodurch die Schweißstelleduring the soldering process using wave soldering. If copper electrodes with welded copper connecting wires are used, bronze (Cu-Sn alloy) can form in the area of the weld when a tinned connecting wire is welded to a copper electrode, which can damage the weld mechanisch und elektrisch geschwächt wird. - Es ist weiterhin üblich, Überspannungsableiter ohne Anschlußdrähte zu verwenden. Bei solchen Ableitern werden die Elektroden unter Federkraft kontaktiert. Es ist ferner üblich, Überspannungsableiter mit legierten Eisenelektroden zu verwenden und diese Elektrodenmechanically and electrically weakened. - It is also common to use surge arresters without connecting wires. In such arresters, the electrodes are contacted using spring force. It is also common to use surge arresters with alloyed iron electrodes and to use these electrodes gegebenenfalls mit einer Nickelschicht zu überziehen. - Es ist weiterhin üblich, auf den Keramikisolator des Überspannungsab-if necessary, to coat it with a nickel layer. - It is also common to coat the ceramic insulator of the surge arrester
Zm 3 Ro / 12.04.1990 .··. .··. .: .■Zm 3 Ro / 12.04.1990 .··. .··. .: .■
2 GR88G4087 leiters eine Kennzeichnung in Form einer Bedruckung mit Symbolen, Ziffern und Buchstaben aufzubringen. 2 GR88G4087 conductor shall be marked in the form of a print with symbols, numbers and letters.
Ausgehend von einem Gasentladungs-Überspannungsableiter mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Überspannungsableiter zu schaffen, der kostengünstig hergestellt und ohne Beeinträchtigung der Isolationsfestigkeit als automatisch verarbeitbares Schüttgut gehandhabt werden kann und der gegebenenfalls problemlos in gedruckte Schaltungen bzw. Leiterplatten einlötbar ist.Starting from a gas discharge surge arrester with the features of the preamble of claim 1, the invention is based on the object of creating a surge arrester that can be manufactured inexpensively and handled as an automatically processable bulk material without affecting the insulation strength and that can be easily soldered into printed circuits or circuit boards if necessary.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Elektroden verzinnt sand und daß auf die äußere Oberfläche jedes Keramikisolators eine in Achsrichtung des Keramikisolators nicht unterbrochene ringförmige Schutzsschicht aus einem säure- und hitzebeständigen Färb- oder Lackauftrag aufgebracht ist, deren Breite mindestens 1 mm beträgt. To achieve this object, the invention provides that the electrodes are tinned and that an annular protective layer made of an acid- and heat-resistant paint or varnish, which is not interrupted in the axial direction of the ceramic insulator and is at least 1 mm wide, is applied to the outer surface of each ceramic insulator.
Bei einem derart ausgebildeten Überspannungsableiter bildet die Verzinnung eine kostengünstige metallische Schutzschicht für die Elektroden. Eine solche Verzinnung bringt zwar an sich die üefahr mit sich, daß bei Handhabung des überspannungsableiter als Schüttgut ?in 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 Färb- oder Lackauftrag ist diese Gefahr aber ausgeschaltet. Die ringförmige Schutzschicht bildet nämlich auf der Oberfläche des Keramikisolators einen relativ glatten Oberflächenbereich, auf dem kein schädlicher Zinnabrieb möglich ist. Die ringförmige Schutzschicht ist dabei in ihrer Breite so bemessen, daß der Mindestwert der Isolationsfestigkeit (z.B. 10 Ohm) gehalten wird, auch wenn auf den übrigen Oberflächenbereichen des Keramikisclators ein Zinnabrieb vorliegt.In a surge arrester designed in this way, the tinning forms a cost-effective metallic protective layer for the electrodes. Such tinning does in itself entail the risk that when the surge arrester is handled as a bulk material, the tin coating will rub off on the rough surface of the ceramic insulator, thus encouraging the occurrence of insulation faults. However, this risk is eliminated by applying the ring-shaped protective layer made of paint or varnish. The ring-shaped protective layer forms a relatively smooth surface area on the surface of the ceramic insulator, on which no harmful tin abrasion is possible. The ring-shaped protective layer is dimensioned in such a way that the minimum value of the insulation strength (e.g. 10 ohms) is maintained, even if tin abrasion is present on the other surface areas of the ceramic insulator.
Die ringförmige Schutzschicht kann gegebenenfalls die gesamtThe annular protective layer can, if necessary, cover the entire
lsi ni 02lsi ni 02
3 GR88G4087 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 zweckmäöig, diese Schutzschicht als teil einer Kennzeichnung des Uberspannungs 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 nachfnlgende übliche Bedruckung bilden. 3 GR88G4087 cover the outer surface of the ceramic insulator. In particular, if the ring-shaped protective layer is more than 3 to 4 mm wide, it is expedient in a further development of the invention to form this protective layer as part of a marking of the surge arrester. The ring-shaped protective layer can be designed as a negative print, ie the protective layer also forms the marking. The protective layer can also form a transparent, preferably colorless cover layer for a conventional printing or a base for a subsequent conventional printing.
Die Säurebeständigkeit der ringförmigen Schutzschicht ermöglicht die Anwendung qalvanischer Behandlungen des mit der ringförmigen Schutzschicht versehenen Überspannungsabieiters, die im weiteren Verlauf der Herstellung des Überspannungsabieiters erforderlich sind. Die Hitzebeständigkeit der ringförmigen Schutzschicht, die zweckmäßig mindestens 160 *C beträgt, stellt dagegen sicher, daß die ringförmige Schutzschicht insbesondere bei Wechselstrombeanspruchung des Bauelementes nicht beeinträchtigt wird (Verfärbung). Als säure- und hitzebeständiger Lack für die ringförmige Scriutzschicht kommen vorzugsweise handelsübliche lufttrocknende Einkomponentenlacke in Betracht. Als säure- und hitzebeständige Farben kommen insbesondere Druckfar >en in Betracht.The acid resistance of the ring-shaped protective layer enables the use of electrochemical treatments of the surge arrester provided with the ring-shaped protective layer, which are required in the further course of the manufacture of the surge arrester. The heat resistance of the ring-shaped protective layer, which is preferably at least 160 °C, ensures that the ring-shaped protective layer is not impaired (discoloration), particularly when the component is subjected to alternating current. Commercially available air-drying single-component paints are preferably used as acid- and heat-resistant paints for the ring-shaped protective layer. Printing inks are particularly suitable as acid- and heat-resistant paints.
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 Leiterplatten unter Anwendung der Schwallötung gewährleistet= Bei Verwendung von nicht an die Elektroden angeformten Anschlußdrähten können diese bereits vor ihrer Verbindung, insbesondere ihrer Verlötung, mit den Elektroden verzinnt sein. Die Verzinnung der Anschlußdrähte kann aber auch gemeinsam mit der Verzinnung der Elektroden erfolgen. Insbesondere bei der Verwendung von Elektroden und Anschlußdrähten aus Kupfer ist esA surge arrester designed according to the invention can also be provided with tinned connecting wires in order to be able to arrange it on circuit boards and solder it to conductor tracks. The use of tinned connecting wires ensures that it can be easily soldered into printed circuits or circuit boards using wave soldering. If connecting wires that are not molded onto the electrodes are used, these can already be tinned before they are connected, in particular soldered, to the electrodes. The tinning of the connecting wires can also be carried out together with the tinning of the electrodes. In particular, when using electrodes and connecting wires made of copper, it is
Cl G3ClG3
4 GR 88 G 4 08 7 4 GR 88 G 4 08 7
besond rs vorteilhaft, die Anschlußdrähte in an sich bekannter Weise mit den Elektroden zu verschweißen und diese Verschweißung ifr. 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 Flektroden keine Bronzebildung auftritt.It is particularly advantageous to weld the connecting wires to the electrodes in a known manner and to carry out this welding when both the electrodes and the connecting wires are not yet tinned. This ensures that no bronze formation occurs in the area of the welds between the connecting wires and the electrodes.
Es ist weiterhin vorteilhaft, bei Uberspannungsableitern mit Anschlußdrähten, die für den Einbau des Bauelementes in gedruckte 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.It is also advantageous for surge arresters with connecting wires that have already been bent by the manufacturer of the component for installation in printed circuits to also bend them before applying the tin plating. This avoids the risk of the tin layer cracking or flaking off at the bending points.
Drei Ausführungsbeispiele von gemäß der Erfindung ausgebildeten Gasentladungs-Uberspannungsableitern sind in den Figuren 1 bis
4 dargestellt. Dabei zeigt
Figur 1 einen Überspannungsableiter mit zwei Elektroden und Anschlußdrähten,
Three embodiments of gas discharge surge arresters designed according to the invention are shown in Figures 1 to 4.
Figure 1 shows a surge arrester with two electrodes and connecting wires,
Figur 2 einen Überspannungsableiter mit drei Elektroden und Anschlußdrähten ,Figure 2 a surge arrester with three electrodes and connecting wires ,
Figur 3 ausschnittsweise eine als Negativdruck ausgebildete ringförmige Schutzschicht für das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 undFigure 3 shows a detail of an annular protective layer designed as a negative print for the embodiment according to Figure 2 and
Figur 4 einen Überspannungsableiter ohne Anschlußdrähte.Figure 4 shows a surge arrester without connecting wires.
Der Überspannungsableiter 1 gemäß Figur 1 besteht aus dem rohrförmigen Keramikisolator 2 mit an seinen Enden angeordneten Elektroden 3 und 4, Die Elektroden sind gasdicht mit dem Keramikisolator 2 verlötet= An die Elektroden, die aus Kupfer bestehen, sind weiterhin die Anschlußdrähte 5 bzw. 6 aus Kupfer angeschweißt. Nach der Verbindung der Elektroden mit dem Keramikisolator ist auf die äußere Oberfläche des Keramikisolators 2 eine Lackschicht 7 mit einem üblichen Bedruckungsverfahren aufgetragen worden. Diese Lackschicht bedeckt die gesamte äußereThe surge arrester 1 according to Figure 1 consists of the tubular ceramic insulator 2 with electrodes 3 and 4 arranged at its ends. The electrodes are soldered to the ceramic insulator 2 in a gas-tight manner. The connecting wires 5 and 6 made of copper are also welded to the electrodes, which are made of copper. After the electrodes have been connected to the ceramic insulator, a layer of lacquer 7 is applied to the outer surface of the ceramic insulator 2 using a conventional printing process. This layer of lacquer covers the entire outer surface.
01 0401 04
5 CR 8 8 G 4 0 8 75 CR 8 8 G 4 0 8 7
1 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 f Elektroden 3 und 4, kann die ringförmige Schutzschicht mittig 5 oder auGermittig zu den Elektroden 3 und 4 angeordnet sein.1 surface of the ceramic insulator and has a width of about 5 mm. A width of 1 mm would already be sufficient. With a width that is less than the outer distance between the two electrodes 3 and 4, the ring-shaped protective layer can be arranged centrally 5 or off-center to the electrodes 3 and 4.
Nach Verschweißung der Anschlußdrähte .5 und 6 mit den Elektroden wurde der überspannungsableiter einer galvanischen Behandlung unterzogen, mit der auf die äußere Oberfläche der Elektroden 3 und 4 und auf die Anschlußdrähte 5 und 6 eine Zinnschicht 8 abgeschieden wurde.After welding the connecting wires .5 and 6 to the electrodes, the surge arrester was subjected to a galvanic treatment, whereby a tin layer 8 was deposited on the outer surface of the electrodes 3 and 4 and on the connecting wires 5 and 6.
Il Figur 2 zeigt einen Gasentladungs-Überspannungsableiter 10 mit drei Elektroden. Der Ableiter besteht hierzu aus den beiden f 15 rohrförmigen Keramikisolatoren 11 und 12, die koaxial zueinan-&Lgr; der mittels der Ringelektrode 13 verbunden sind. An den beiden \i 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 jeweils mit einer Lackschicht 19 versehen worden. Nach der Verschweißung der Anschlußdrähte mit den Elektroden wurde der überspannungsableiter einer galvanischen Behandlung unterzogen, wobei auf die Elektroden und die Anschlußdrähte eine Zinnschicht 20 abgeschieden wurde.Figure 2 shows a gas discharge surge arrester 10 with three electrodes. The arrester consists of the two tubular ceramic insulators 11 and 12, which are connected coaxially to one another by means of the ring electrode 13. The electrodes 14 and 15 are arranged at the other two ends of the ceramic insulators 11 and 12. The connecting wires 16, 17 and 18 are welded to these electrodes and to the ring electrode 13. The electrodes and connecting wires are made of copper. In this surge arrester too, the ceramic insulators 11 and 12 are each provided with a layer of varnish 19 after their gas-tight connection to the electrodes 14 and 15. After welding the connecting wires to the electrodes, the surge arrester was subjected to a galvanic treatment, whereby a tin layer 20 was deposited on the electrodes and the connecting wires.
Der Lackauftrag 7 auf den Keramikisolator 2 gemäß Figur 1 und auf einen der beiden Keramikisolatoren 19 gemäß Figur 2 ist zu Zwecken der Kennzeichnung zugleich als Negativdruck aufgetragen worden. Ein solcher Negativdruck ist in Figur 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 aufgetragenen farblosen oder durchscheinenden Lackauftrag versehenThe lacquer coating 7 on the ceramic insulator 2 according to Figure 1 and on one of the two ceramic insulators 19 according to Figure 2 has been applied as a negative print for marking purposes. A section of such a negative print is shown in Figure 3 and is provided with the reference number 21. - Instead of this negative print, the ceramic insulator can also be provided with a normal positive marking and with a colorless or translucent lacquer coating applied on top of it.
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5 GR88G40875 GR88G4087
1 sein. Es ist aber auch mcgiich, zunächst die Schutzschicht aus einem Farb-oder Lackauftrag und anschließend die auf den Farboder Lackauftrag farblich abgestimmte Bedruckung aufzubringen.1. However, it is also possible to first apply the protective layer of paint or varnish and then apply the print in a color-coordinated manner to the paint or varnish.
5 Figur k zeigt einen Überspannungsableiter 30 mit zwei Elektroden 31 und 32 una mit einem Keramikisolator 33. Anschlußdrä'hte sind nicht vorhanden. Die F lektroden ?1 und 32 bestehen aus Kupfer und sind mit einer Zinnschicht 34 versehen. Auf den Keramikisolator 33 ist eine ringförmige Schutzschicht 35 mit einer Breite 10 von etwa 2 mm aufgetragen.5 Figure k shows a surge arrester 30 with two electrodes 31 and 32 and with a ceramic insulator 33. There are no connecting wires. The electrodes 31 and 32 consist of copper and are provided with a tin layer 34. An annular protective layer 35 with a width 10 of about 2 mm is applied to the ceramic insulator 33.
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Claims (8)
dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3,4) verzinnt sind und daß auf die äußere Oberfläche jedes Keramikisol-tors (2) eine in Achsrichtung des Keramikisolators nicht unterbrochene ringförmige Schutzschicht (7) aus einem säure- und hitzebeständigen Färb- oder Lackauftrag aufgebracht ist, deren Breite mindestens 1 mm beträgt. ' in which the electrodes are provided with a metallic protective layer,
characterized in that the electrodes (3,4) are tinned and that an annular protective layer (7) made of an acid- and heat-resistant paint or varnish coating, which is not interrupted in the axial direction of the ceramic insulator and which is at least 1 mm wide, is applied to the outer surface of each ceramic insulator (2). '
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