EP1861906A1 - Gasgefüllte entladungsstrecke - Google Patents

Gasgefüllte entladungsstrecke

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EP1861906A1
EP1861906A1 EP06706016A EP06706016A EP1861906A1 EP 1861906 A1 EP1861906 A1 EP 1861906A1 EP 06706016 A EP06706016 A EP 06706016A EP 06706016 A EP06706016 A EP 06706016A EP 1861906 A1 EP1861906 A1 EP 1861906A1
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EP
European Patent Office
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discharge path
gas
electrodes
filled discharge
activation mass
Prior art date
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EP06706016A
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English (en)
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EP1861906B1 (de
Inventor
Wolfgang DÄUMER
Frank Werner
Jürgen Boy
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TDK Electronics AG
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Epcos AG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/24—Selection of materials for electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/10—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
    • H01T4/12—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel hermetically sealed

Definitions

  • the invention relates to a gas-filled discharge path such as spark gap or surge arrester.
  • a gas-filled discharge path is known from the document DE 19814631 A1.
  • a glassy electrode activating composition is used which contains several components, inter alia as a basic component cesium tungstate (Cs 2 WO 4 ).
  • the invention has for its object to provide a gas-filled discharge gap with good extinguishing properties.
  • a gas-filled discharge gap with at least two electrodes is specified, in which an electrode activation mass containing K 2 WO 4 is applied to at least one of the electrodes to ensure the ignition properties.
  • Potassium tungstate has the properties of a getter. This material is chemically very stable and can exert a getter effect even after a surge current load. As an additional property, free potassium and / or potassium oxide is formed by reduction of K 2 WO 4 in the gas-filled cavity, resulting in a low work function of the activating composition.
  • Potassium tungstate melts at a brazing temperature of about 820 °, in particular loose activation particles are bound, so that the escape of loose activation particles can be prevented from the activation mass.
  • the envisaged in the invention use of a potassium WoIframat or one of the other potassium compounds containing activation mass ensures very good extinguishing properties of the discharge path after electrical stress.
  • An arrester with a K 2 WO 4 containing activation mass extinguished automatically and reliably after a discharge despite the applied DC voltage.
  • a discharge path designed as a spark gap, with a, for example, ceramic, preferably cylindrical, hollow body with a jacket surface is specified. Open end faces of the hollow body are closed by end electrodes. Thus, a closed cavity is formed, which is filled with a noble gas.
  • the activation mass is arranged on the mutually facing active surfaces of the electrodes.
  • the active surfaces can have at least one depression or several depressions in the form of a waffle for receiving the activation mass. Waffling is understood as meaning intersecting depressions.
  • On the active surface of an electrode may alternatively be provided a plurality of recesses which do not intersect.
  • a discharge path designed as a two-path arrester is provided with two end electrodes, preferably arranged on the end side, and a hollow-cylindrical center electrode. Between the center electrode and one of the end electrodes, a hollow-cylindrical ceramic insulator is preferably arranged in each case.
  • The. Activation mass is for application to both the center electrode and the end electrodes of the arrester suitable.
  • the center electrode may be provided with a circumferential groove for receiving the activation mass.
  • the activation mass can be incorporated in end electrodes in both embodiments on the mutually facing active electrode surfaces in the recesses provided for this purpose.
  • the activation mass may consist of a base component, for. B. K 2 WO 4 exist.
  • the activation mass may contain a plurality of components, in particular base components.
  • K 2 WO 4 is in an advantageous variant as a base component of the activation mass z. B. in an amount of about 20 to 90 wt.%, Preferably in an amount of 30 to 60 wt.% Provided.
  • the activation composition may in one variant have at least one base component and, in addition, additives.
  • One of the basic components is K 2 WO 4 .
  • metal oxides eg. For example, TiO 2 ;
  • the electrode material may also contain a proportion of glass or silicates, for.
  • 1 BaTiO 3 , TiO 2 , LiNbO 3 , Na 2 B 4 O 7 , MgO are considered. Na 2 B 4 O 7 , MgO are particularly suitable as additives.
  • the base components may be contained in an amount of about 10 to 90 wt.% Each, and the additives may be contained in an amount of about less than 10 wt.%, Respectively.
  • K 2 WO 4 can in a further variant as an additive z. B. in an amount of 1 to 20 wt.%, Preferably in an amount of 5 to 10 wt.% Be provided.

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Spark Plugs (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine gasgefüllte Entladungsstrecke mit wenigstens zwei Elektroden und mit einer Elektrodenaktivierungsmasse, die auf wenigstens einer der Elektroden angeordnet ist. Die Elektrodenaktivierungsmasse enthält K2WO4.

Description

Beschreibung
Gasgefüllte Entladungsstrecke
Die Erfindung betrifft eine gasgefüllte Entladungsstrecke wie Funkenstrecke oder Überspannungsabieiter.
Eine gasgefüllte Entladungsstrecke ist aus der Druckschrift DE 19814631 Al bekannt. Es wird eine glasartige Elektrodenaktivierungsmasse verwendet, die mehrere Komponenten, u. a. als eine Basiskomponente Cäsiumwolframat (Cs2WO4) enthält.
Eine weitere gasgefüllte Entladungsstrecke ist aus der Druckschrift DE 19701816 Al bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gasgefüllte Entladungsstrecke mit guten Löscheigenschaften anzugeben.
Es wird eine gasgefüllte Entladungsstrecke mit wenigstens zwei Elektroden angegeben, bei der zur Sicherstellung der Zündeigenschaften auf wenigstens eine- der Elektroden eine K2WO4 enthaltende Elektrodenaktivierungsmasse aufgebracht ist .
Kalium-Wolframat hat die Eigenschaften eines Getterstoffs . Dieses Material ist chemisch sehr stabil und kann auch nach einer Stoßstrombelastung eine Getterwirkung ausüben. Als zusätzliche Eigenschaft entsteht durch Reduktion des K2WO4 im gasgefüllten Hohlraum freies Kalium und/oder Kaliumoxid, was zu einer niedrigen Austrittsarbeit der Aktivierungsmasse führt.
Kalium-Wolframat schmilzt bei einer Löttemperatur von ca. 820° , wobei insbesondere lose Aktivierungspartikel gebunden werden, so dass der Austritt von losen Aktivierungspartikeln aus der Aktivierungsmasse verhindert werden kann. Die im Rahmen der Erfindung vorgesehene Verwendung von einer Kalium-WoIframat bzw. eine der anderen Kalium-Verbindungen enthaltenden Aktivierungsmasse gewährleistet sehr gute Löscheigenschaften der Entladungsstrecke nach elektrischer Belastung. Ein Ableiter mit einer K2WO4 enthaltenden Aktivierungsmasse verlöscht selbsttätig und zuverlässig nach einem Ableitvorgang trotz anliegender Gleichspannung.
In einer ersten bevorzugten Variante wird eine als Funkenstrecke ausgebildete Entladungsstrecke mit einem beispielsweise keramischen, vorzugsweise zylindrischen Hohlkörper mit einer Mantelfläche angegeben. Offene Stirnseiten des Hohlkörpers sind durch Endelektroden abgeschlossen. Somit wird ein geschlossener Hohlraum gebildet, der mit einem Edelgas gefüllt ist.
Die Aktivierungsmasse ist auf den zueinander gewandten aktiven Oberflächen der Elektroden angeordnet. Die aktiven Oberflächen können mindestens eine Vertiefung oder mehrere Vertiefungen in Form einer Waffelung zur Aufnahme von der Aktivierungsmasse aufweisen.. Unter einer Waffelung werden sich, kreuzende Vertiefungen verstanden. Auf der aktiven Oberfläche einer Elektrode können alternativ mehrere Vertiefungen vorgesehen sein, die sich nicht kreuzen.
In einer zweiten bevorzugten Variante wird eine als ein Zwei- Strecken-Ableiter ausgebildete Entladungsstrecke mit zwei vorzugsweise stirnseitig angeordneten Endelektroden und einer hohlzylindrischen Mittelelektrode angegeben. Zwischen der Mittelelektrode und einer der Endelektroden ist vorzugsweise jeweils ein hohlzylindrischer Keramikisolator angeordnet.
Die. Aktivierungsmasse ist zum Aufbringen sowohl auf die Mittelelektrode als auch auf die Endelektroden des Ableiters geeignet. Die Mittelelektrode kann mit einer umlaufenden Rille zur Aufnahme der Aktivierungsmasse versehen sein.
Die Aktivierungsmasse kann bei Endelektroden in beiden Ausführungsbeispielen auf den zueinander gewandten aktiven Elektrodenflächen in den dafür vorgesehenen Vertiefungen eingearbeitet sein.
Die Aktivierungsmasse kann aus einer Basiskomponente, z. B. K2WO4 bestehen.
Die Aktivierungsmasse kann mehrere Komponenten, insbesondere Basiskomponenten enthalten. K2WO4 ist in einer vorteilhaften Variante als eine Basiskomponente der Aktivierungsmasse z. B. in einer Menge von etwa 20 bis 90 Gew.%, vorzugsweise in einer Menge von 30 bis 60 Gew.% vorgesehen.
Die Aktivierungsmasse kann in einer Variante mindestens eine Basiskomponente und darüber hinaus Additive aufweisen. Eine der Basiskomponenten ist dabei K2WO4.
Als weitere Basiskomponenten kommen in Betracht insbesondere
1) Metalloxide, z. B. TiO2;
2) metallische Komponenten, z. B. Al, metallisches Ti;
3) Halogenide - z. B. KBr, NaBr.
Die Elektrodenmasse kann außerdem einen Glasanteil bzw. Silikate, z. B. Natriumsilikat, Cäsiumsilikat und Kaliumsilikat enthalten. Des weiteren kommen in Betracht 1BaTiO3, TiO2, LiNbO3, Na2B4O7, MgO. Na2B4O7, MgO sind insbesondere als Additive geeignet .
Die Basiskomponenten können in einer Menge von jeweils etwa 10 bis 90 Gew. % und die Additive in einer Menge von jeweils etwa kleiner als 10 Gew. % enthalten sein. K2WO4 kann in einer weiteren Variante als Additiv z. B. in einer Menge von 1 bis 20 Gew.%, vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 10 Gew.% vorgesehen sein.

Claims

Patentansprüche
1. Gasgefüllte Entladungsstrecke mit wenigstens zwei Elektroden und mit einer Elektrodenaktivierungsmasse, die auf wenigstens einer der Elektroden angeordnet ist, bei der die Elektrodenaktivierungsmasse K2WO4 enthält.
2. Entladungsstrecke nach Anspruch 1, die als Funkenstrecke mit zwei stirnseitig angeordneten Endelektroden ausgebildet ist.
3. Entladungsstrecke nach Anspruch 1, die als Überspannungsabieiter mit zwei stirnseitig angeordneten Endelektroden ausgebildet ist.
4. Entladungsstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Elektrodenaktivierungsmasse 'in einer Vertiefung der jeweiligen Elektrode angeordnet ist.
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