EP0242590B1

EP0242590B1 - Gasentladungsüberspannungsableiter

Info

Publication number: EP0242590B1
Application number: EP87104006A
Authority: EP
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. Boy; Ernst-Ludwig Dr. Rer. Nat. Hoene
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1986-04-22
Filing date: 1987-03-18
Publication date: 1989-06-07
Also published as: DE3760233D1; US4831485A; JPS62256393A; EP0242590A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasentladungsüberspannungsableiter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Ein derartiger Überspannungsableiter ist aus der DE-A 26 19 866 bekannt. Dort wird von einem Überspannungsableiter mit einer Aktivierungsschicht aus Bariumaluminium ausgegangen und zur Stabilisierung der Ansprechspannung bei stromstarken Belastungen und zur Erhöhung der Lebensdauer bei gleichbleibenden elektrischen Eigenschaften vorgeschlagen, daß metallisches Titan in die Aktivatorschicht eingebracht ist. Ein derartiger Überspannungsableiter ist auch aus der EP-A 0 138 082 bekannt. Dort gibt der Zusatz von Wolfram und/oder Molybdän anstelle von Titan eine beträchtliche Verbesserung der Strombelastbarkeit.
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei einer hohen Zahl von Schaltvorgängen und bei hoher Stoßstrombelastung eine Änderung der Ansprechspannung eintritt.
Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht in einer Verbesserung der Lebensdauer und der Stoßstrom-Tragfähigkeit eines Überspannungsableiters bei gleichbleibenden sonstigen elektrischen Eigenschaften.
Diese Aufgabe wird bei einem Überspannungsableiter gemäß dem Oberbegriff durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Es hat sich nämlich herausgestellt, daß unter einer starken und häufigen Strombelastung beim Stand der Technik einzelne Teilchen aus der Aktivierungsschicht herausgelöst werden und daß dadurch die elektrischen Eigenschaften des Ableiters verändert werden.
Die Erfindungsgemäße Schicht haftet dementgegen einerseits sehr fest an der Elektrode und hält andererseits in sich sicher zusammen, da daß Bariumaluminium mit dem aufgeschmolzenen Aluminium und ggf.mit Metallzusätzen aus der Gruppe Ni, Mo, Cu, Ag, Cr oder Zr im Randbereich zusammenlegiert, also eine sehr feste Verbindung eingeht.
Der Anteil der zweiten Komponente, nämlich des aufgeschmolzenen Aluminiums, liegt vorteilhaft zwischen 10 und 40 Gew%. In diesem Bereich ist ein guter Zusammenhalt der Schicht gewährleistet und der bei hohen Aluminiumkonzentrationen auftretende Effekt, daß Aluminium beim Schmelzen sich zu kleinen Kügelchen zusammenzieht und damit die Elektrodenoberfläche in unerwünschter Weise aufrauht und die Ansprechspannung heruntersetzt, vermieden. Besonders vorteilhaft weist ein erfindungsgemäßer Uberspannungsableiter Elektroden auf, die zumindest im Bereich der Elektrodenfläche aus Kupfer bestehen und ist an den Lötstellen zwischen dem Isolierstoffgehäuse und den Elektroden mittels eines Kupfer-Silber-Eutektikumlotes verlötet. Dadurch ergibt sich eine Ausführungsform, in der zwischen der Aktivatorschicht und der Elektrodenfläche eine Legierungszone entsteht, so daß die Haftung besonders dauerhaft gewährleistet ist.
Die Erfindung wird nun anhand einer Figur näher erläutert. Sie ist nicht auf das in der Figur gezeigte Beispiel beschränkt. Die Figur zeigt einen erfindungsgemäßen Überspannungsableiter in geschnittener Ansicht.
Zwei Elektroden 1 und 2 ragen in ein Keramikgehäuse 11 hinein. Sie bilden mit dem Keramikgehäuse 11 schmale Spalte 3, die bedampfungsarme Hinterräume 4 und 5 beinhalten Zündstriche 13 reichen vom Entladungsspalt 6 in die Spalte 3 und 2 bis in die bedampfungsarmen Hinterräume 4 und 5 hinein. Die Elektroden 1 und 2 sind in Lötstellen 10 und 12 mit dem Keramikgehäuse 11 vakuumdicht verlötet. Als Lot dient vorzugsweise ein Kupfer-Silber-Eutektikumlot.
Die Elektrodenflächen 8 und 9 der Elektroden 1 und 2 sind mit Aktivatorschichten 7 bedeckt. Die Aktivatorschichten 7 bestehen aus metallischem Aluminium, welches auf die Elektrode aufgeschmolzen ist, und darin eingelagerten Teilchen aus Bariumaluminium und ggf. Zusätzen aus der Gruppe Ni, Mo, Cu, Ag, Cr, Zr. Bariumaluminium ist eine bei etwa 1150_°C schmelzende Legierung, die sich zumindest bei Temperaturen bis etwa 900_°C in Aluminium allenfalls geringfügig löst, nicht aber mit dem umgebenden Aluminium zusammenschmelzen kann. Die metallischen Zusätze dienen zur Minimierung der Aluminiummenge, indem sie gleichsam als Füllmaterial wirken und gleichzeitig durch Legierungsbildung den Aluminiumdampfdruck während der Entladung herabsetzen. Vorteilhaft weisen diese Zusätze noch Gettereigenschaften auf, wie z.B. Mo, Cr, Zr.
Dadurch ist ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Überspannungsableiters vorteilhaft einsetzbar, bei dem die Komponenten der Aktivatorschicht in Pulverform gemischt und auf die Elektroden aufgetragen werden, indem dann die Elektroden in das lsolierstoffgehäuse eingesetzt und in einem Temperaturbereich von etwa 700 bis 900_°C eingelötet werden.

Bezugszeichenliste

Claims

1. Gasentladungsüberspannungsableiter, welcher in ein Isolierstoffgehäuse eingelötete, einander gegenüberliegende Elektroden enthält, die einen Entladungsspalt bilden und an ihren den Entladungsspalt begrenzenden Elektrodenflächen mit einer metallischen Aktivierungsmasse beschichtet sind, wobei die Atktivierungsmasse metallisches Bariumaluminium als eine erste Komponente enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierungsmasse zumindest eine zweite Komponente aus Aluminium enthält, daß die zweite Komponente auf die Elektrodenflächen aufgeschmolzen ist und daß die erste und ggf. weitere Komponenten in die zweite Komponente eingeschmolzen sind.

2. Gasentladungsüberspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der zweiten Komponente zwischen 10 und 40Gew% liegt.

3. Gasentladungsüberspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als weitere Komponenten metallishe Zusätze aus einem oder mehreren Stoffen der Gruppen Ni, Mo, Cu, Ag, Cr, Zr dienen und insgesamt nicht mehr als 40Gew% der Aktivierungsmasse betragen.

4. Verfahren zur Herstellung eines Gasentladungsüberspannungsableiters nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Komponenten der Aktivierungsmasse in Pulverform gemischt und auf die Elektroden aufgetragen werden und daß dann die Elektroden in das Isolierstoffgehäuse eingesetzt und bei etwa 700_°C bis maximal 900_°C eingelötet werden.