EP1911134B1 - Funkenstrecke - Google Patents

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EP1911134B1
EP1911134B1 EP06761836A EP06761836A EP1911134B1 EP 1911134 B1 EP1911134 B1 EP 1911134B1 EP 06761836 A EP06761836 A EP 06761836A EP 06761836 A EP06761836 A EP 06761836A EP 1911134 B1 EP1911134 B1 EP 1911134B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
spark gap
electrodes
insulator
connection
Prior art date
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Active
Application number
EP06761836A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1911134A1 (de
Inventor
Jürgen Boy
Winfried VÖLKNER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Epcos AG filed Critical Epcos AG
Publication of EP1911134A1 publication Critical patent/EP1911134A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1911134B1 publication Critical patent/EP1911134B1/de
Active legal-status Critical Current
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Classifications

    • 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
    • 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
    • H01T1/20—Means for starting arc or facilitating ignition of spark gap

Definitions

  • the invention relates to a spark gap, in particular for the protection of supply lines or AC networks against lightning.
  • the invention has for its object to provide an improved spark gap, especially in a compact design, with stable connection electrodes with good leadership properties, which is suitable for high current loads.
  • a spark gap with a cavity which is comprised of two terminal electrodes and an electrical insulator arranged therebetween.
  • the spark gap points a protruding into a tube electrode pin electrode and cavity-side indentations or bulges of the terminal electrodes and a guide of the terminal electrodes by means of beads on the inner wall of the insulator.
  • This embodiment has an extremely compact construction of the spark gap with excellent overall properties.
  • the terminal electrodes terminate the insulator at the end and together with the latter form the cavity. From the respective edge-side transition region of the connection electrodes to the insulator, bulges of the connection electrodes extend into the cavity.
  • the beads in the bulges also allow a precise and secure guidance of the terminal electrodes on the inner wall of the insulator.
  • the connection electrodes and the insulator can therefore be adjusted very precisely to each other even in a miniaturized spark gap during assembly. It is even possible to connect the terminal electrodes self-aligned with each other with the insulator.
  • a spark gap is provided with a cavity which is comprised of two connection electrodes and an electrical insulator arranged therebetween.
  • the spark gap has a stylus projecting into a tube electrode and stiffening electrodes, which are each connected to one of the terminal electrodes.
  • the terminal electrodes are thin and made of a highly conductive material.
  • the terminal electrodes have a low heat capacity.
  • the material combination of pin or tube electrode, connection electrode, stiffening electrode and possibly externally connected connection pin enables optimization of the spark gap with regard to its compactness as well as electrical, thermal and mechanical properties.
  • the shapes of the terminal electrodes and the stiffening electrodes are preferably matched to each other. As a result, both a stable outer electrode and a good heat dissipation in the discharge case is possible.
  • the stiffening electrodes ensure the stability and integrity of the spark gap, especially if the stiffening electrodes are made of a harder material than the terminal electrodes.
  • the pin electrode as the first electrode and the tube electrode as the second electrode are arranged in the cavity of the insulator.
  • the first and second electrodes protrude into each other and are spatially separated.
  • the second electrode lies between the insulator and the first electrode and is spatially separated from both. This results in a simple realized nested arrangement.
  • the pin electrode is considered to be any type of electrode which has a pen-like or rod-like appearance according to its external appearance. This includes pipes with at least one frontal flange. Likewise, a tube electrode has a closed or partially interrupted tube shape. In the following, the terms first electrode and pin electrode and second electrode and tube electrode are used interchangeably.
  • the pin electrode preferably engages the tube electrode such that the inner wall of the insulator surrounding the electrodes, which is preferably tubular, is partially shaded by the pin electrode by the tube electrode.
  • a shading of the insulator of the pin-shaped electrode by means of the tubular electrode allows the ignition of the spark gap advantageously compliance the structural integrity of the insulator and optionally applied thereon ignition aids, such as graphite, and the stability of the insulating property of the insulator.
  • the interior of the spark gap is preferably filled with gas, in particular a gas mixture containing noble gas.
  • gas in particular a gas mixture containing noble gas.
  • the ends of one or both electrodes are chamfered in the discharge space. It is preferred that the ends have rounded or smoothed outer surfaces, so that local electric Feldüberhöhungen be avoided.
  • At least one of the electrodes has an activation mass.
  • the activation mass With the activation mass, a higher AC load capacity of the spark gap can be ensured. This is particularly possible if the activation mass is arranged on the free end of the pin electrode and / or on the bottom of the pipe electrode.
  • each a connection electrode allows electrical connection of the spark gap to the outside.
  • one connection electrode is connected to the pin or tube electrode. The contacting of the electrodes is carried out so that each electrode is on the one hand exactly positioned and on the other hand the occurring currents can be safely dissipated.
  • the connecting electrodes can completely cover the front sides of the insulator.
  • FIG. 1 shows a spark gap, in particular as a high-current spark gap, which contains a tubular insulator 2, in particular made of ceramic.
  • the spark gap has connection electrodes 7a and 7b.
  • the terminal electrodes have cavity-side bulges, as in the embodiment of FIG. 1 cup-shaped. They serve alone or, as in FIG. 1 shown in conjunction with stiffening electrodes 12a, 12b, inter alia for electrical connection to the network to be protected.
  • a filled with gas preferably a gas mixture with inert gas, sealed outward cavity 3.
  • a first electrode 4 and a second electrode 5 are arranged, each attached to one of the terminal electrodes 7a and 7b and are electrically connected thereto.
  • the first electrode 4, shown as a partial section, is preferably pin-shaped and the second electrode 5 is preferably tubular.
  • the spark gap preferably has a height and a diameter of between 25 mm to 35 mm, in particular 30 mm.
  • the arrangement of the pin and tube electrodes is chosen so that the pin electrode 4 protrudes partially with its free end into the tube electrode 5 or inserted. As a result, the tube electrode 5 partially overlaps the pin electrode 4 and shadows the pin electrode in this area from the inner wall of the insulator. This arrangement forms a nested geometry.
  • the pin electrode and the tube electrode are preferably concentrically positioned in their nested region so that there is a space 8 between the peripheral surface of the pin electrode and the inner surface of the tube electrode.
  • the space 8 serves as a primary electrical discharge space, with secondary discharges also taking place in other spaces between the first and second electrodes 4 and 5.
  • the pin and the tube electrode each have free ends lying in the cavity.
  • the respective other end of the pin or tube electrode is firmly connected to a connection electrode 7a or 7b, in particular by means of a hypereutectic brazing.
  • edges 4a and 5a preferably of all ends of the electrodes are chamfered or rounded off, thus avoiding excesses of the electric fields at these edges.
  • a more uniform current discharge in the cavity 3, in particular in the discharge space 8 is achieved.
  • locally highly concentrated electromagnetic fields and thus the formation of accompanying temperature peaks are avoided.
  • the current load for the pin and the tube electrode is reduced.
  • Non-chamfered electrodes can cause impermissibly high current densities at the edges of the electrodes, which can lead to unwanted melting of the electrodes.
  • the preferred materials of the pin electrode and the tube electrode are copper, iron or a tungsten-copper mixture or at least portions of these materials.
  • the Electrodes may also contain different materials relative to each other, such as a tungsten-copper stud electrode and a copper rod electrode. In this case, the expensive tungsten copper has the lowest burnup at surge current loads, so that this material is also preferred for both electrodes. Electrodes of iron or copper show a higher burnup, but are cheaper and therefore also advantageous.
  • the interleaved construction of the first and second electrodes 4 and 5 allows materials which are unsuitable for a reliable ceramic-metal compound per se, such as iron or tungsten-copper, to be used in the discharge region.
  • a suitable ceramic for the insulator 2 is alumina (Al 2 O 3 ).
  • the insulator is dimensioned with a wall thickness of 4 mm to 6 mm, but preferably with a wall thickness of 5 mm, to safely master the enormous pressure wave during a surge discharge in the interior of the spark gap, without the insulator bursting or cracking.
  • one or more graphite-containing ignition marks are applied, which ensure above all the good dynamic ignition behavior (eg ignition at ⁇ 1500 V with a rise time of 5 kV / ⁇ sec). Furthermore, such stable characteristic values, such as, for example, ignition voltage and insulation resistance, are ensured. Due to the shading effect of the pipe electrode, the ignition strips are effectively protected against burning.
  • the ceramic-metal compound is preferably made by FeNi alloy or copper.
  • the pin and the tube electrode are made of current-resistant materials and fixed to the connection electrode, for example, welded or brazed. Therefore, the terminal electrode contains a material that can be connected well with the material of the pin and tube electrode as well as with that of the insulator.
  • Composite electrodes each of first and second electrode, terminal electrode and, as in the embodiment of FIG. 1 , Stiffening electrode with their respective optimized materials and shapes contribute significantly to a mechanical and electrical optimization of the spark gap.
  • the pin electrode and / or the tube electrode are provided with an activation mass to a high. Safely handle AC load. It is according to FIG. 1 an activation mass is disposed on the free end of the pin electrode. It is also possible to apply an activation mass between the walls of the tubular electrode 5 to the inside of the connecting electrode 7b connected to the tubular electrode, that is to say to the bottom of the tubular electrode.
  • the activation compound is preferably a silicate coating, which is applied in recesses at the free end 4a of the inner pin electrode, for example in the form of a wafer pattern.
  • connection electrodes 7a and 7b are particularly preferably made of copper. They have at the periphery a plurality, preferably six beads 11. These lead the terminal electrodes within the ceramic tube 2 precisely and safely, without the terminal electrodes must be completely against the entire ceramic inner wall. Each terminal electrode is mechanically or electrically connected to either the pin or tube electrode, e.g. connected by means of a hypereutectic brazing.
  • connection electrodes are made of copper and can in principle be so thick that they correspond to the resulting pressure and thermal loads. Comparatively thin connection electrodes are possible, according to FIG. 1 additional stiffening electrodes 12a and 12b are provided, which in particular contain an iron-nickel alloy. The additional stiffening electrodes 12a, 12b are brazed to the associated terminal electrodes 7a, 7b quasi in sandwich construction and form composite electrodes.
  • the stiffening electrodes may for example be about 1 mm thick.
  • the stiffening electrodes preferably have a form complementary to the terminal electrodes, so that they also have indentations and are adapted to the shape of the terminal electrodes.
  • the stiffening is provided in the case of thin connection electrodes in order to prevent bursting of the spark gap or pressing out of the connection electrodes during a rush current discharge.
  • the stiffening electrodes 12a, 12b may be omitted if the terminal electrodes are correspondingly boosted, eg to 1 mm, see also FIG. 4 . In this case, it is preferable to choose copper or an FeNi alloy coppered before assembly as the electrode material. During the execution, the reliability of the gas-tight ceramic-metal connection must be maintained.
  • the interior 3 of the spark gap is filled with a gas mixture, which preferably contains an argon content of about 35 to 95%, a hydrogen content of 5 to 20% and a neon content of up to 40%. This achieves a dynamic ignition voltage and a safe extinguishing behavior.
  • a gas mixture which preferably contains an argon content of about 35 to 95%, a hydrogen content of 5 to 20% and a neon content of up to 40%. This achieves a dynamic ignition voltage and a safe extinguishing behavior.
  • this gas mixture can be set at a distance of 2 mm between the pin and the tube electrode or the width of the discharge chamber 8, a static ignition voltage of about 600 V safely.
  • Discharge through the spark gap typically proceeds as follows.
  • the current flows from the stiffening electrode 12a and the terminal electrode 7a to the pin electrode 4, via the spark discharge of the discharge space 8 to the tube electrode 5 and to the terminal electrode 7b. It leaves the spark gap at the stiffening electrode 12b to be further derived there, for example by means of an external line.
  • the surge current discharge takes place mainly in a radial manner, wherein the insulator 2 is largely shielded from the pin electrode by means of the tube electrode.
  • a current flow in the reverse direction is also possible, with current flowing through the electrodes 12b, 7b into the tube electrode 5 flows, from there via the discharge space 8 to the pin electrode 4 and finally to the electrodes 7a and 12a.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a spark gap according to the Tecknik.
  • a pin electrode 24 and a tube electrode 25 which are nested and define the main discharge space 28 extend.
  • an activation mass 26 is attached, for example in a waffle-like surface structure.
  • the inner wall of the insulator carries applied Zündstriche 29.
  • Sandwich-like stiffening electrodes 27c and 27d are fixedly connected to the terminal electrodes 27a and 27b, for example by soldering. With regard to the choice of materials and the choice of gases to avoid repetition on the versions FIG. 1 directed.
  • the embodiment leads to an extremely compact design with excellent electrical, thermal and mechanical properties.
  • the execution according to FIG. 2 differs from the structure according to FIG. 1 on the one hand by an even lower overall height.
  • the terminal and stiffening electrodes are flat and have no cavity-side protrusions.
  • the structure with a height of 10 mm is extremely compact, the diameter of, for example, 30 mm of the FIG. 1 equivalent.
  • This construction is suitable for switching several, in particular 3 or 4, spark gaps electrically in series.
  • a lowered ignition voltage of about 200 V is ensured with a gas mixture of neon-argon-hydrogen (Ne / Ar / H 2 ) in a ratio of 89/11/10 and an electrode gap 8 of 1 mm.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the invention with a spark gap 30.
  • a pin electrode 34 and a tube electrode 35 which are nested and nested Define main discharge space 38.
  • an activation mass 36 is applied, for example in a waffle-like surface structure.
  • the inner wall of the insulator carries applied ignition strips 39, which are largely shadowed by the tube electrode 35 from the pin electrode 34.
  • the terminal electrodes 37a, 37b on the end faces of the cylindrical insulator 32 have on the outer edge of the cavity 33 annular bulges 31, wherein a series of beads in the bulges of the terminal electrodes takes the lead.
  • the tube electrode 35 is welded or soldered to the bulge of the terminal electrode 37b, while the pin electrode 34 is welded or soldered thereto in the central area of the terminal electrode 37a.
  • Sandwich-like are with the terminal electrodes 37a and 37b Stiffening electrodes 40a and 40b firmly connected, eg welded or soldered. Possibly.
  • Connecting bolts are preferably arranged in the bulges of the stiffening electrodes 40a, 40b. Regarding the materials and the selection of the gases is to avoid repetition on the versions FIG. 1 directed.
  • the embodiment achieves a very compact design of the spark gap with optimized properties. This allows the electrode materials to be tailored to specific requirements and to prefabricate the complete electrodes. Through the beads a self-adjusting or easy to adjust mounting is possible. Further advantages result in the same way as in the corresponding features of the other figures.
  • FIG. 4 shows a third solution form of the task.
  • the spark gap 50 has a cavity 43 formed by the insulator 42 and the terminal electrodes 47a, 47b.
  • a pin electrode 44 and a tube electrode 45 extend, which are nested and define the discharge space 48.
  • an activation mass 46 is attached, for example in a waffle-like surface structure.
  • an activation mass 19 is attached on the bottom of the tube electrode 45.
  • the inner wall of the insulator carries applied ignition strips 29.
  • the terminal electrodes 47a and 47b have annular bulges 41.
  • the bulges are shaped that a series of beads in the bulges of the terminal electrodes takes the lead.
  • the tube electrode 45 is welded or soldered to the bulge of the terminal electrode 47b, while the pin electrode 44 is welded or soldered thereto in the central area of the terminal electrode 47a.
  • the material thickness of the terminal electrodes is larger and selected so that the pressures and temperatures occurring during a discharge are safely controlled.
  • the embodiment leads to an extremely compact design with excellent electrical, thermal and mechanical properties.
  • the functionality of the spark gap corresponds to that of FIG. 2 shown spark gap.
  • the embodiments of the invention according to FIGS. 1 . 3 and 4 form the essential solutions of the invention.
  • connection bolts 13a, 13b can either be connected directly to the connection electrodes 7a, 7b or to the stiffening electrodes 12a, 12b, preferably in their respective indentations.
  • the connection can be carried out by soldering or welding.
  • spark gaps described are preferably used for deriving direct lightning currents. They can also be used as a device or separating spark gap for the corrosion protection of gas, water and oil lines. Furthermore they can be used as arresters for network protection in home installations.
  • the spark gaps according to the invention have a very compact design of eg 30 mm diameter and 30 mm height or less. They have AC carrying capacities of, for example, 300 amps for a period of 0.2 seconds and can dissipate lightning currents of up to 200 kiloamps. They are suitable for the load with surge current waves of the normalized curve of 8/20 (rise time 8 ⁇ sec and back half-life 20 ⁇ sec) and 10/350. They also respond quickly, such as at a voltage of less than 1500 volts with a slope of about 5 kV / ⁇ sec before and after current loads. The static ignition voltage is for example between 600 and 900 volts. The spark gaps have a good extinguishing behavior at an alternating voltage of 255 volts, whereby reticule currents in the range of about 100 amperes can be safely extinguished after the first half cycle.

Landscapes

  • Spark Plugs (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Funkenstrecke, insbesondere zum Schutz von Versorgungsleitungen oder Wechselstromnetzen gegen Blitzbeeinflussung.
  • Funkenstrecken als Schutzelemente gegen Überspannungen sind an sich bekannt. So beschreibt die WO 2004/017479 A1 ein Hybrid-Überspannungsschutzelement, bei dem ein Varistor und ein Überspannungsableiter parallel geschaltet sind. Auch in JP 04065087 , JP 61281489 , JP 03121694U , DE 4318994 sind Überspannungsschutzelemente beschrieben. EP-A-0251010 offenbart eine Funkenstrecken gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Insbesondere in Einrichtungen des Netzschutzes besteht ein Bedürfnis, die Eigenschaften derartiger Elemente insbesondere mit Blick auf die Stromtragfähigkeit und das Löschverhalten zu verbessern. Grundsätzlich geeignet für den Einsatz bei hohen Strömen und Spannungen sind Luftfunkenstrecken mit Triggereinrichtung, die jedoch aufwändig, teuer und voluminös sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Funkenstrecke, insbesondere in kompakter Bauform, mit stabilen Anschlusselektroden mit guten Führungseigenschaften anzugeben, die für hohe Strombelastungen geeignet ist.
  • Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1. Ausgestaltungen der Erfindung sind in abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
  • In einer ersten Ausbildung der Erfindung wird eine Funkenstrecke mit einem Hohlraum vorgeschlagen, der von zwei Anschlusselektroden und einem dazwischen angeordneten elektrischen Isolator umfasst ist. Die Funkenstrecke weist eine in eine Rohrelektrode ragende Stiftelektrode und hohlraumseitige Einbuchtungen bzw. Ausbuchtungen der Anschlusselektroden auf sowie eine Führung der Anschlusselektroden mittels Sicken an der Innenwand des Isolators.
  • Diese Ausgestaltung hat einen äußerst kompakten Aufbau der Funkenstrecke bei gleichzeitig hervorragenden Gesamteigenschaften. Die Anschlusselektroden schließen den Isolator endseitig ab und formen zusammen mit letzterem den Hohlraum. Von dem jeweiligen randseitigen Übergangsbereich der Anschlusselektroden mit dem Isolator erstrecken sich Ausbuchtungen der Anschlusselektroden in den Hohlraum hinein.
  • Bei der Herstellung dieser sehr kompakten Funkenstrecke ist es dadurch möglich, die die Funkenentladung tragenden Elektroden sowohl hinsichtlich der verwendeten Materialien als auch hinsichtlich ihrer Verbindung mit den Anschlusselektroden sehr exakt an diese und deren Ausbuchtungen anzupassen. Darüber hinaus ist es möglich, als externe Anschlüsse der Funkenstrecke vorgesehene Anschlussbolzen innerhalb der Ausbuchtungen mit den Anschlusselektroden zu verbinden, um einen noch kompakteren Aufbau und eine weiter optimierte Materialanpassung zu erhalten.
  • Die Sicken in den Ausbuchtungen erlauben darüber hinaus eine präzise und sichere Führung der Anschlusselektroden an der Innenwand des Isolators. Die Anschlusselektroden und der Isolator lassen sich deshalb selbst in einer miniaturisierten Funkenstrecke bei der Montage sehr exakt zueinander justieren. Es wird sogar möglich, die Anschlusselektroden selbstjustiert zueinander mit dem Isolator zu verbinden.
  • In einer Ausgestaltung ist eine Funkenstrecke mit einem Hohlraum vorgesehen, der von zwei Anschlusselektroden und einem dazwischen angeordneten elektrischen Isolator umfasst ist. Die Funkenstrecke weist eine in eine Rohrelektrode ragende Stiftelektrode sowie Versteifungselektroden auf, die jeweils mit einer der Anschlusselektroden verbundenen sind.
  • Diese Ausgestaltung hat einen äußerst kompakten Aufbau der Funkenstrecke bei gleichzeitig hervorragenden Gesamteigenschaften. So sind beispielsweise die Anschlusselektroden dünn und aus einem hochleitfähigen Material hergestellt. Bevorzugt haben die Anschlusselektroden eine geringe Wärmekapazität. Die Materialkombination aus Stift- bzw. Rohrelektrode, Anschlusselektrode, Versteifungselektrode und evtl. extern daran angeschlossenem Anschlussbolzen ermöglicht die Optimierung der Funkenstrecke hinsichtlich ihrer Kompaktheit sowie elektrischer, thermischer und mechanischer Eigenschaften.
  • Die Formen der Anschlusselektroden und der Versteifungselektroden sind vorzugsweise aneinander angepasst. Dadurch ist sowohl eine stabile Außenelektrode als auch eine gute Wärmeabfuhr im Entladungsfall möglich.
  • Selbst wenn die Funkenstrecke durch die Anschlusselektroden allein nicht die nötige Stabilität besitzen sollte, gewährleisten die Versteifungselektroden die Stabilität und Integrität der Funkenstrecke, insbesondere, wenn die Versteifungselektroden aus einem härteren Material als die Anschlusselektroden sind.
  • Die einzeln und in ihrer Gesamtheit optimierten Elemente der beanspruchten Ausbildungen der Funkenstrecke wirken sich einerseits in einer kompakten Bauform und andererseits insbesondere auf verbesserte thermische und elektrische Eigenschaften aus. Damit werden die Stromtragfähigkeit sowie die dynamischen Zündbedingungen der Funkenstrecke verbessert.
  • Die Stiftelektrode als erste Elektrode und die Rohrelektrode als zweite Elektrode sind im Hohlraum des Isolators angeordnet. Die erste und zweite Elektrode ragen ineinander und sind räumlich voneinander getrennt. Die zweite Elektrode liegt zwischen dem Isolator und der ersten Elektrode und ist von beiden räumlich getrennt. Hierdurch ergibt sich eine in einfacher Weise realisierte verschachtelte Anordnung.
  • Als Stiftelektrode wird.jede Elektrodenform angesehen, die nach ihrer äußeren Erscheinung stift- oder stabförmiges Aussehen hat. Darunter fallen auch Rohre mit wenigstens einem stirnseitigen Flansch. Ebenso weist eine Rohrelektrode eine geschlossene oder auch teilweise unterbrochene-Rohrform auf. Im folgenden werden die Begriffe erste Elektrode und Stiftelektrode sowie zweite Elektrode und Rohrelektrode synonym verwendet.
  • Durch die verschachtelte Anordnung greift die Stiftelektrode in die Rohrelektrode vorzugsweise derart ein, dass die Innenwand des die Elektroden umgebenden Isolators, der vorzugsweise rohrförmig ist, durch die Rohrelektrode teilweise von der Stiftelektrode abgeschattet wird.
  • Eine Abschattung des Isolators von der stiftförmigen Elektrode mittels der rohrförmigen Elektrode erlaubt beim Zünden der Funkenstrecke vorteilhafterweise die Einhaltung der strukturellen Integrität des Isolators und gegebenenfalls darauf aufgebrachter Zündhilfen, z.B. Graphitstrichen, sowie die Stabilität der Isoliereigenschaft des Isolators.
  • Der Innenraum der Funkenstrecke ist vorzugsweise mit Gas, insbesondere.einem Edelgas enthaltenden Gasgemisch gefüllt. Dies unterstützt einerseits das Löschverhalten der Funkenstrecke positiv und sorgt andererseits für vergleichmäßigte dynamische Zündbedingungen beim wiederholten Zünden der Funkenstrecke.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform der Funkenstrecke sind im Entladungsraum die Enden einer oder beider Elektroden angefast. Dabei wird bevorzugt, dass die Enden gerundete bzw. geglättete Außenflächen aufweisen, so dass lokale elektrische Feldüberhöhungen vermieden werden.
  • Auch ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine der Elektroden eine Aktivierungsmasse aufweist. Mit der Aktivierungsmasse kann eine höhere Wechselstromtragfähigkeit der Funkenstrecke gewährleistet werden. Das ist insbesondere dann möglich, wenn die Aktivierungsmasse auf dem freien Ende der Stiftelektrode und/oder auf dem Boden der Rohrelektrode angeordnet ist.
  • Die an jeder Stirnseite des Isolators vorzugsweise montierte je eine Anschlusselektrode ermöglicht einen elektrischen Anschluss der Funkenstrecke nach außen. Hierbei wird jeweils eine Anschlusselektrode mit der Stift- bzw. Rohrelektrode verbunden. Die Kontaktierung der Elektroden wird so ausgeführt, dass jede Elektrode einerseits exakt positioniert ist und andererseits die auftretenden Ströme sicher abgeleitet werden können.
  • Zur Bildung des vorzugsweise hermetisch, d.h. gasdicht nach außen abgedichteten Innenraums der Funkenstrecke können die Anschlusselektroden die Stirnseiten des Isolators vollständig abdecken.
  • Besonders vorteilhaft lassen sich die beiden Ausbildungen der Erfindung kombinieren.
  • Die einzeln und in ihrer Gesamtheit optimierten Elemente der beanspruchten Ausbildungen der Funkenstrecke wirken sich einerseits in einer kompakten Bauform und andrerseits insbesondere auf verbesserte thermische und elektrische Eigenschaften aus. Damit werden die Stromtragfähigkeit sowie die dynamischen Zündbedingungen der Funkenstrecke verbessert.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Ausführungsbei.spiele und den Figuren der Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
    • Figur 1
    einen Schnitt durch eine erste erfindungsgemäße Funkenstrecke,
    Figur 2
    einen Schnitt durch eine Funkenstrecke, gemäß Stand der Tecknik mit zwei versteifungselektroden.
    Figur 3
    einen Schnitt durch eine zweite erfindungsgemäße Funkenstrecke,
    Figur 4
    einen Schnitt durch eine dritte erfindungsgemäße Funkenstrecke und
    Figur 5
    eine dreidimensionale Ansicht einer Funkenstrecke gemäß Figur 1 mit stirnseitigen Anschlussbolzen.
  • Figur 1 zeigt eine Funkenstrecke, insbesondere als Hochstromfunkenstrecke, die einen rohrförmigen Isolator 2, insbesondere aus Keramik enthält. Stirnseitig weist die Funkenstrecke Anschlusselektroden 7a und 7b auf. Die Anschlusselektroden haben hohlraumseitige Ausbuchtungen, die wie im Ausführungsbeispiel der Figur 1 napfförmig ausgebildet sind. Sie dienen allein oder, wie in Figur 1 gezeigt, in Verbindung mit Versteifungselektroden 12a, 12b unter anderem zum elektrischen Anschluss an das zu schützende Netzwerk.
  • In dem Innenraum des durch den Isolator und die Anschlusselektroden gebildeten Gehäuses der Funkenstrecke befindet sich ein mit Gas, vorzugsweise einem Gasgemisch mit Edelgas, gefüllter nach außen abgedichteter Hohlraum 3. In dem Hohlraum sind eine erste Elektrode 4 und eine zweite Elektrode 5 angeordnet, die jeweils an einer der Anschlusselektroden 7a bzw. 7b befestigt und mit dieser elektrisch leitend verbunden sind. Die erste Elektrode 4, gezeigt als Teilschnitt, ist vorzugsweise stiftförmig und die zweite Elektrode 5 ist vorzugsweise rohrförmig. Die Funkenstrecke hat vorzugsweise eine Höhe und einen Durchmesser jeweils von zwischen 25 mm bis 35 mm, insbesondere von 30 mm.
  • Die Anordnung der Stift- und Rohrelektroden ist so gewählt, dass die Stiftelektrode 4 mit ihrem freien Ende teilweise in die Rohrelektrode 5 hineinragt bzw. eingeführt ist. Dadurch übergreift die Rohrelektrode 5 die Stiftelektrode 4 teilweise und schattet die Stiftelektrode in diesem Bereich von der Innenwand des Isolators ab. Diese Anordnung bildet eine verschachtelte Geometrie.
  • Die Stiftelektrode und die Rohrelektrode werden in ihrem verschachtelten Bereich bevorzugt konzentrisch so positioniert, dass ein Abstand bzw. ein Raum 8 zwischen der Mantelfläche der Stiftelektrode und der Innenfläche der Rohrelektrode besteht. Der Raum 8 dient als primärer elektrischer Entladungsraum, wobei sekundäre Entladungen auch in weiteren Räumen zwischen der ersten und zweiten Elektrode 4 und 5-stattfinden können.
  • Die Stift- und die Rohrelektrode weisen jeweils im Hohlraum liegende freie Enden auf. Das jeweils andere Ende der Stift- bzw. Rohrelektrode ist mit einer Anschlusselektrode 7a bzw. 7b fest verbunden, insbesondere mittels einer übereutektischen Hartlötung.
  • Die Kanten 4a und 5a vorzugsweise aller Enden der Elektroden sind angefast bzw. abgerundet, womit Überhöhungen der elektrischen Felder an diesen Rändern vermieden werden. Dadurch wird eine gleichmäßigere Stromentladung im Hohlraum 3, insbesondere im Entladungsraum 8, erreicht. Somit werden lokal hoch konzentrierte elektromagnetische Felder und damit auch die Bildung von begleitenden Temperaturspitzen vermieden. Insbesondere wird die Strombelastung für die Stift- und die Rohrelektrode reduziert. Nicht angefaste Elektroden können dagegen unzulässig hohe Stromdichten an den Kanten der Elektroden bewirken, was bis zum unerwünschten Aufschmelzen der Elektroden führen kann.
  • Die bevorzugten Materialien der Stiftelektrode und der Rohrelektrode sind Kupfer, Eisen oder eine Wolfram-Kupfer-Mischung oder zumindest Anteile dieser Materialien. Die Elektroden können auch relativ zueinander verschiedene Materialien enthalten, wie zum Beispiel eine Stiftelektrode aus Wolfram-Kupfer und eine Rohrelektrode aus Kupfer. Dabei weist das teure Wolfram-Kupfer den geringsten Abbrand bei Stoßstrombelastungen auf, so dass dieses Material auch für beide Elektroden bevorzugt wird. Elektroden aus Eisen oder Kupfer zeigen einen höheren Abbrand, sind aber preiswerter und daher auch vorteilhaft.
  • Je nach Anforderungen erlaubt es die verschachtelte Konstruktion der ersten und der zweiten Elektrode 4 und 5, dass im Entladungsbereich Materialien verwendet werden dürfen, die für eine zuverlässige Keramik-Metallverbindung an sich ungeeignet sind, wie beispielsweise Eisen oder Wolfram-Kupfer.
  • Eine geeignete Keramik für den Isolator 2 ist Aluminiumoxid (Al2O3). Der Isolator wird mit einer Wandstärke von 4 mm bis 6 mm, vorzugsweise aber mit einer Wandstärke von 5 mm dimensioniert, um die enorme Druckwelle während einer Stoßstromentladung im Innenraum der Funkenstrecke sicher zu beherrschen, ohne dass der Isolator aufplatzt oder Risse bildet.
  • Auf der Innenwand 2a des Isolators sind Zündhilfen 9, z.B. ein oder mehrere Graphit enthaltende Zündstriche aufgetragen, die vor allem das gute dynamische Zündverhalten sicherstellen (z.B. Durchzünden bei <1500 V mit einer Anstiegszeit von 5 kV/µsec). Weiterhin werden so stabile Kennwerte, wie beispielsweise Zündspannung und Isolationswiderstand, sichergestellt. Durch die Abschattungswirkung der Rohrelektrode werden die Zündstriche wirksam vor Abbrand geschützt.
  • Eine optimale Keramik-Metallverbindung zwischen dem Isolator 2 und der Anschlusselektrode 7a bzw. 7b ist gegeben, wenn die thermischen Ausdehnungskoeffizienten beider Materialien gleich oder ähnlich sind. Bei einem Isolator aus Aluminiumoxid wird die Keramik-Metallverbindung vorzugsweise durch eine FeNi-Legierung oder Kupfer hergestellt. Bei einer zusammengesetzten Elektrode gemäß Ausführungsbeispiel sind die Stift- und die Rohrelektrode aus stromfesten Materialien und fest mit der Anschlusselektrode verbunden, z.B. geschweißt oder hart gelötet. Deshalb enthält die Anschlusselektrode ein Material, das sich sowohl gut mit dem Material der Stift- und Rohrelektrode als auch mit dem des Isolators verbinden lässt. Zusammengesetzte Elektroden aus jeweils erster bzw. zweiter Elektrode, Anschlusselektrode und, wie im Ausführungsbeispiel der Figur 1, Versteifungselektrode mit ihren jeweils optimierten Materialien und Ausformungen tragen wesentlich zu einer mechanischen und elektrischen Optimierung der Funkenstrecke bei.
  • Bevorzugt sind die Stiftelektrode und/oder die Rohrelektrode mit einer Aktivierungsmasse versehen, um eine hohe . Wechselstrombelastung sicher zu beherrschen. Dabei ist gemäß Figur 1 eine Aktivierungsmasse auf dem freien Ende der Stiftelektrode angeordnet. Auch ist es möglich, eine Aktivierungsmasse zwischen den Wänden der Rohrelektrode 5 auf die Innenseite der mit der Rohrelektrode verbundenen Anschlusselektrode 7b, also dem Boden der Rohrelektrode, aufzutragen. Die Aktivierungsmasse ist bevorzugt eine Silikatbeschichtung, die in Vertiefungen an dem freien Ende 4a der innen liegenden Stiftelektrode, z.B. in Form eines Waffelmusters, aufgebracht ist.
  • Die Anschlusselektroden 7a und 7b werden besonders bevorzugt aus Kupfer hergestellt. Sie weisen am Umfang mehrere, vorzugsweise sechs Sicken 11 auf. Diese führen die Anschlusselektroden innerhalb des Keramikrohrs 2 präzise und sicher, ohne dass die Anschlusselektroden vollständig an der gesamten Keramikinnenwand anliegen müssen. Jede Anschlusselektrode wird entweder mit der Stift- oder der Rohrelektrode mechanisch und elektrisch, z.B. mittels einer übereutektischen Hartlötung verbunden.
  • Die Anschlusselektroden sind aus Kupfer und können grundsätzlich so dick sein, dass sie den entstehenden Druck - und Thermobelastungen entsprechen. Vergleichsweise dünne Anschlusselektroden sind möglich, indem gemäß Figur 1 zusätzliche Versteifungselektroden 12a und 12b vorgesehen werden, die insbesondere eine Eisen-Nickel-Legierung enthalten. Die zusätzlichen Versteifungselektroden 12a, 12b sind mit den zugeordneten Anschlusselektroden 7a, 7b quasi in Sandwich-Bauweise hart verlötet und bilden zusammengesetzte Elektroden. Die Versteifungselektroden können beispielsweise ca. 1 mm dick sein.
  • Die Versteifungselektroden weisen vorzugsweise eine den Anschlusselektroden gegenüber komplementäre Form auf, so dass sie ebenfalls Einbuchtungen aufweisen und an die Form der Anschlusselektroden angepasst sind. Die Versteifung ist bei dünnen Anschlusselektroden vorgesehen, um ein Aufplatzen der Funkenstrecke oder ein Ausdrücken der Anschlusselektroden während einer Stoßstromentladung zu verhindern.
  • Für geringe Stoßstromanforderungen von weniger als 50 kA können die Versteifungselektroden 12a, 12b jedoch entfallen, wenn die Anschlusselektroden entsprechend verstärkt werden, z.B. auf 1 mm, siehe auch Figur 4. Dabei ist vorzugsweise als Elektrodenmaterial Kupfer oder eine vor der Montage verkupferte FeNi-Legierung zu wählen. Bei der Ausführung muss die Zuverlässigkeit der gasdichten Keramik-Metall-Verbindung erhalten bleiben.
  • Der Innenraum 3 der Funkenstrecke wird mit einer Gasmischung gefüllt, die vorzugsweise einen Argon-Anteil von ca. 35 bis 95 %, einen Wasserstoffanteil von 5 bis 20% und einen Neon-Anteil von bis zu 40% enthält. Hiermit wird eine dynamische Zündspannung und ein sicheres Löschverhalten erreicht. Mit dieser Gasmischung lässt sich beim einem Abstand von 2 mm zwischen der Stift- und der Rohrelektrode bzw. der Breite des Entladungsraums 8 eine statische Zündspannung von ca. 600 V sicher einstellen.
  • Eine Entladung durch die Funkenstrecke läuft typischerweise folgendermaßen ab. Der Strom fließt von der Versteifungselektrode 12a und der Anschlusselektrode 7a zur Stiftelektrode 4, über die Funkenentladung des Entladungsraums 8 zur Rohrelektrode 5 und zur Anschlusselektrode 7b. Er verlässt die Funkenstrecke bei der Versteifungselektrode 12b, um dort beispielsweise mittels einer externen Leitung weiter abgeleitet zu werden. Im Entladungsraum 8 erfolgt die Stoßstromentladung vor allem in radialer Weise, wobei der Isolator 2 größtenteils mittels der Rohrelektrode von der Stiftelektrode abgeschirmt wird.
  • Ein Stromfluss in umgekehrter Richtung ist auch möglich, wobei Strom über die Elektroden 12b, 7b in die Rohrelektrode 5 fließt, von dort über den Entladungsraum 8 zur Stiftelektrode 4 und schließlich zu den Elektroden 7a und 12a.
  • Figur 2 zeigt ein Ausführungsform einer Funkenstrecke gemäß Stand der Tecknik. In den Holraum 23, der durch den Isolator 22 und die Anschlusselektroden 27a, 27b gebildet ist, erstrecken sich eine Stiftelektrode 24 und eine Rohrelektrode 25, die ineinander ragen bzw. geschachtelt sind und den Hauptentladungsraum 28 definieren. Auf dem freien Ende der Stiftelektrode 24 ist eine Aktivierungsmasse 26 angebracht, beispielsweise in einer waffelartigen Oberflächenstruktur. Die Innenwand des Isolators trägt aufgebrachte Zündstriche 29. Sandwichartig sind mit den Anschlusselektroden 27a bzw. 27b Versteifungselektroden 27c bzw. 27d fest verbunden, z.B. durch eine Lötung. Hinsichtlich der Auswahl der Materialien und der Auswahl der Gase wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Ausführungen zu Figur 1 verwiesen. Die Ausführungsform führt zu einer äußerst kompakten Bauform mit hervorragenden elektrischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften.
  • Die Ausführung gemäß Figur 2 unterscheidet sich von dem Aufbau gemäß Figur 1 einerseits durch eine noch geringere Bauhöhe. Andererseits sind die Anschluss- und Versteifungselektroden plan und weisen keine hohlraumseitigen Ausbuchtungen auf. Insgesamt ist der Aufbau mit einer Bauhöhe von 10 mm äußerst kompakt, wobei der Durchmesser von beispielsweise 30 mm dem der Figur 1 entspricht. Diese Bauweise ist geeignet, um mehrere, insbesondere 3 oder 4 Funkenstrecken elektrisch.in Reihe zu schalten. An einem Netz von 230 V ohne strombegrenzende Bauelemente, wie z.B. Widerstände oder Varistoren, kann so bei einem Blitzeinschlag der Netzfolgestrom direkt gelöscht werden. Eine abgesenkte Zündspannung von etwa 200 V wird mit einer Gasmischung von Neon-Argon-Wasserstoff (Ne/Ar/H2) in einem Verhältnis von 89/11/10 und einem Elektrodenabstand 8 von 1 mm sichergestellt.
  • Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Funkenstrecke 30. In den Holraum 33, der durch den Isolator 32 und die Anschlusselektroden 37a, 37b gebildet ist, erstrecken sich eine Stiftelektrode 34 und eine Rohrelektrode 35, die ineinander ragen bzw. ineinander geschachtelt sind und den Hauptentladungsraum 38 definieren. Der Auf dem freien Ende der Stiftelektrode 34 ist eine Aktivierungsmasse 36 angebracht, beispielsweise in einer waffelartigen Oberflächenstruktur. Die Innenwand des Isolators trägt aufgebrachte Zündstriche 39, die durch die Rohrelektrode 35 weitgehend von der Stiftelektrode 34 abgeschattet sind.
  • Die Anschlusselektroden 37a, 37b an den Stirnseiten des zylindrischen Isolators 32 haben am Außenrand des Hohlraums 33 ringförmige Ausbuchtungen 31, wobei eine Reihe von Sicken in den Ausbuchtungen der Anschlusselektroden die Führung übernimmt. Die Rohrelektrode 35 ist mit der Ausbuchtung der Anschlusselektrode 37b verschweißt oder verlötet, während die Stiftelektrode 34 im Zentralbereich der Anschlusselektrode 37a mit dieser verschweißt oder verlötet ist.
  • Sandwichartig sind mit den Anschlusselektroden 37a bzw. 37b Versteifungselektroden 40a bzw. 40b fest verbunden, z.B. verschweißt oder verlötet. Evtl. vorgesehene Anschlussbolzen sind bevorzugt in den Ausbuchtungen der Versteifungselektroden 40a, 40b angeordnet. Hinsichtlich der Materialien und der Auswahl der Gase wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Ausführungen zu Figur 1 verwiesen.
  • Das Ausführungsbeispiel erreicht eine sehr kompakte Bauform der Funkenstrecke mit optimierten Eigenschaften. So lassen sich die Elektrodenmaterialien auf spezielle Anforderungen abstimmen und die kompletten Elektroden vorfertigen. Durch die Sicken ist eine selbstjustierte bzw. einfach zu justierende Montage möglich. Weitere Vorteile ergeben sich in gleicher Weise wie bei den entsprechenden Merkmalen der anderen Figuren.
  • Figur 4 zeigt eine dritte Lösungsform der gestellten Aufgabe. Die Funkenstrecke 50 hat einen Holraum 43, der durch den Isolator 42 und die Anschlusselektroden 47a, 47b gebildet ist. In den Hohlraum 43 erstrecken sich eine Stiftelektrode 44 und eine Rohrelektrode 45, die ineinander ragen bzw. geschachtelt sind und den Entladungsraum 48 definieren. Auf dem freien Ende der Stiftelektrode 44 ist eine Aktivierungsmasse 46 angebracht, beispielsweise in einer waffelartigen Oberflächenstruktur. Auf dem Boden der Rohrelektrode 45 ist eine Aktivierungsmasse 19 angebracht. Die Innenwand des Isolators trägt aufgebrachte Zündstriche 29.
  • Die Anschlusselektroden 47a bzw. 47b haben ringförmige Ausbuchtungen 41. Die Ausbuchtungen sind so gestaltet, dass eine Reihe von Sicken in den Ausbuchtungen der Anschlusselektroden die Führung übernimmt. Die Rohrelektrode 45 ist mit der Ausbuchtung der Anschlusselektrode 47b verschweißt oder verlötet, während die Stiftelektrode 44 im Zentralbereich der Anschlusselektrode 47a mit dieser verschweißt oder verlötet ist.
  • Hinsichtlich der Auswahl der Elektrodenmaterialien und der Auswahl der Gase wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Ausführungen zu Figur 1 verwiesen. Im Unterschied dazu ist die Materialstärke der Anschlusselektroden größer und so gewählt, dass die bei einer Entladung auftretenden Drücke und Temperaturen sicher beherrscht werden. Die Ausführungsform führt zu einer äußerst kompakten Bauform mit hervorragenden elektrischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften. Die Funktionalität der Funkenstrecke entspricht derjenigen der in Figur 2 dargestellten Funkenstrecke. Die Ausbildungen der Erfindung gemäß Figuren 1, 3 und 4 bilden die wesentlichen Lösungen der Erfindung.
  • Die Funkenstrecke gemäß Figur 5 ist in dreidimensionaler Ansicht dargestellt. Sie entspricht hinsichtlich ihrer Konstruktion einer Funkenstrecke gemäß Figur 1 und weist zusätzliche Anschlussbolzen 13a, 13b auf. Diese können entweder direkt mit den Anschlusselektroden 7a, 7b oder mit den Versteifungselektroden 12a, 12b, vorzugsweise in deren jeweiligen Einbuchtungen, verbunden sein. Die Verbindung kann durch Löten oder Schweißen ausgeführt sein.
  • Die beschriebenen Funkenstrecken werden vorzugsweise zum Ableiten direkter Blitzströme eingesetzt. Sie können auch als Vorrichtung bzw. Trennfunkenstrecke zum Korrosionsschutz von Gas-, Wasser- und Ölleitungen eingesetzt werden. Außerdem können sie als Ableiter für den Netzschutz in Hausinstallationen angewendet werden.
  • Die erfindungsgemäßen Funkenstrecken haben eine sehr.kompakte Bauform von z.B. 30 mm Durchmesser und 30 mm Höhe oder weniger. Sie weisen Wechselstromtragfähigkeiten von beispielsweise 300 Ampere bei einer Zeitdauer von 0,2 Sekunden auf und können Blitzströme von bis zu 200 Kiloampère ableiten. Sie sind für die Belastung mit Stoßstromwellen des normierten Verlaufs von 8/20 (Anstiegszeit 8 µsec und Rückenhalbwertszeit 20 µsec) und 10/350 geeignet. Auch sprechen sie schnell an, wie z.B. bei einer Spannung von weniger als 1500 Volt mit einer Steilheit von ca. 5 kV/µsec vor und nach Strombelastungen. Die statische Zündspannung liegt beispielsweise zwischen 600 und 900 Volt. Die Funkenstrecken weisen an einer Wechselspannung von 255 Volt ein gutes Löschverhalten auf, wobei Netzfolgeströme in Bereich von ca. 100 Ampère nach der ersten Halbwelle sicher gelöscht werden können.
    • Bezugszeichenliste
    • 1, 21, 30, 50
    Funkenstrecke
    2, 22, 32, 42
    Isolator
    3, 23, 33, 43
    Hohlraum
    4, 24, 34, 44
    Stiftelektrode / erste Elektrode
    4a, 44a
    angefastes Ende der Stiftelektrode
    5, 25, 35, 45
    Rohrelektrode /zweite Elektrode
    5a
    angefastes Ende der Rohrelektrode
    6, 19, 26, 36, 46
    Aktivierungsmasse
    7a, 27a, 37a, 47a
    erste Anschlusselektrode
    7b, 27b, 37b, 47b
    zweite Anschlusselektrode
    8, 28, 3-8, 48
    Entladungsraum
    9, 2, 39, 49
    Zündstriche
    10
    Einbuchtung einer Versteifungselektrode
    11
    Sicke einer Anschlusselektrode
    12a, 27c, 40a
    erste Versteifungselektrode
    12b, 27d, 40b
    zweite Versteifungselektrode
    13a, 13b
    Anschlussbolzen
    14
    Gas

Claims (14)

  1. Funkenstrecke (1; 30; 50) mit einem Hohlraum (3; 33; 43), der von zwei Anschlusselektroden (7a, 7b; 37a, 37b; 47a, 47b) und einem dazwischen angeordneten elektrischen Isolator (2; 32; 42) umfasst ist, mit einer in eine Rohrelektrode (5; 35; 45) ragenden Stiftelektrode (4; 34; 44), und mit Einbuchtungen (10; 31; 41) der Anschlusselektroden auf Seite des Hohlraums (3; 33; 43) und mit einer Führung der Anschlusselektroden (7a, 7b; 37a, 37b; 47a, 47b) an der Innenwand des Isolators (2; 32; 42), dadurch gekennzeichnet, dass die Führung mittels Sicken (11) in den Einbuchtungen (10; 31; 41) erfolgt.
  2. Funkenstrecke nach Anspruch 1, bei der auf den Anschlusselektroden (7a, 7b; 37a, 37b; 47a, 47b) Anschlussbolzen (13a, 13b) montiert sind.
  3. Funkenstrecke (1; 30) nach Anspruch 1 oder 2 mit zwei Versteifungselektroden (12a, 12b; 40a, 40b), von denen jeweils eine mit einer der zwei Anschlusselektroden (7a, 7b; 37a, 37b) verbunden ist.
  4. Funkenstrecke (1; 30) nach Anspruch 3, wobei die Anschlusselektroden (7a, 7b; 37a, 37b) und die Versteifungselektroden (12a, 12b; 40a, 40b) Einbuchtungen (10, 31, 41) haben.
  5. Funkenstrecke (1; 30; 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Isolator (2; 32; 42) zylindrisch ist und an jeder Stirnseite des Isolators (2; 32; 42) eine Anschlusselektrode (7a, 7b; 37a, 37b; 47a, 47b) angeordnet ist.
  6. Funkenstrecke (1; 30; 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Stiftelektrode (4; 34; 44) mit einer ersten Anschlusselektrode (7a; 34; 44) und die Rohrelektrode (5; 35; 45) mit einer zweiten Anschlusselektrode (7b; 37b; 47b) verbunden ist.
  7. Funkenstrecke (1; 30; 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Innenfläche (2a) des Isolators (2; 32; 42) Zündhilfen (9; 39; 49) aufweist.
  8. Funkenstrecke (1; 30; 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Hohlraum (3; 33; 43) hermetisch nach außen abgedichtet ist.
  9. Funkenstrecke (1; 30; 50) nach Anspruch 8, bei der die Anschlusselektroden (7a, 7b; 37a, 37b; 47a, 47b) den Isolator (2; 32; 42) gasdicht abschließen.
  10. Funkenstrecke (1; 30; 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Hohlraum (3; 33; 43) mit Gas (14) gefüllt ist.
  11. Funkenstrecke (1; 30; 50) nach Anspruch 10, bei der das Gas (14) zumindest eines der folgenden Bestandteile enthält: zwischen 35 und 95% Argon, zwischen 5 bis 15% Wasserstoff und zwischen 0 bis 40% Neon.
  12. Funkenstrecke (1; 30; 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Rohrelektrode (5; 35; 45) und der Isolator (2; 32; 42) voneinander beabstandet sind.
  13. Funkenstrecke (1; 30; 50) nach Anspruch 6, bei der die Stift- und die Rohrelektrode (4, 5; 34, 35; 44, 45) jeweils im Hohlraum (3; 33; 43) liegende Enden aufweisen (4a, 5a), welche angefast sind.
  14. Funkenstrecke (1; 30; 50) nach Anspruch 6 oder 13, bei dem an der Stiftelektrode (4; 34; 44) und/oder an der Rohrelektrode (5; 35; 45) eine Aktivierungsmasse (6; 36; 46) aufgebracht ist.
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005016848A1 (de) * 2005-04-12 2006-10-19 Epcos Ag Überspannungsableiter
DE102007056165A1 (de) 2007-11-21 2009-05-28 Epcos Ag Überspannungsableiter mit thermischem Überlastschutz
US20090200063A1 (en) * 2008-02-08 2009-08-13 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Embedded spark gap
JP5359516B2 (ja) 2008-07-29 2013-12-04 日産自動車株式会社 車両運転支援装置及び車両運転支援方法
DE102009006545B4 (de) * 2009-01-29 2017-08-17 Epcos Ag Überspannungsableiter und Anordnung von mehreren Überspannungsableitern zu einem Array
CN102906950A (zh) * 2010-05-27 2013-01-30 冈谷电机产业株式会社 放电管
SI23691A (sl) * 2011-03-21 2012-09-28 ISKRA ZAŠČITE d.o.o. Plinski odvodnik s kovinskim ohišjem za visokotokovne udare
DE102011112441A1 (de) * 2011-09-03 2013-03-07 Tyco Electronics Services Gmbh Baueinheit und Verfahren zur Herstellung einer Baueinheit
DE102012103158A1 (de) * 2012-04-12 2013-10-17 Epcos Ag Überspannungsableiter
US9054500B2 (en) * 2012-05-31 2015-06-09 Northrop Grumman Systems Corporation Integrated micro-plasma limiter
CZ306224B6 (cs) * 2012-08-22 2016-10-12 Hakel Spol. S R. O. Výkonová bleskojistka pro velké proudové zátěže, s prodlouženou životností
DE102013109393A1 (de) 2013-08-29 2015-03-05 Epcos Ag Überspannungsableiter
CN103594304A (zh) * 2013-11-21 2014-02-19 四川天微电子有限责任公司 放电管点火装置
EP2908394B1 (de) * 2014-02-18 2019-04-03 TDK Electronics AG Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für einen Überspannungsschutz, Elektrode und Überspannungsschutz
DE102014102459A1 (de) 2014-02-25 2015-08-27 Epcos Ag Überspannungsschutzelement
DE102015110135A1 (de) 2015-06-24 2016-12-29 Epcos Ag Überspannungsableiter mit verbessertem Isolationswiderstand
DE102016101728A1 (de) 2016-02-01 2017-08-03 Epcos Ag Ableiter zum Schutz vor Überspannungen
US9913359B1 (en) * 2016-08-17 2018-03-06 General Electric Company Krypton-85-free spark gap with cantilevered component
EP3536132B1 (de) * 2016-11-03 2022-03-16 Starfire Industries LLC Kompaktes system zur direkt einkopplung von hf-leistung in einen beschleuniger
RU2719630C1 (ru) * 2019-11-01 2020-04-21 Владислав Борисович Наседкин Коммутирующее устройство
US11482394B2 (en) * 2020-01-10 2022-10-25 General Electric Technology Gmbh Bidirectional gas discharge tube
RU204408U1 (ru) * 2020-12-25 2021-05-24 Александр Дмитриевич Данилов Двухконтурный узел генерации и поддержания разрядного тока искрового промежутка
CN114765085A (zh) * 2021-01-11 2022-07-19 国巨电子（中国）有限公司 点火器电阻及其制造方法

Family Cites Families (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE764293C (de) * 1939-03-08 1953-06-15 Aeg UEberspannungsableiter
US3454811A (en) * 1967-04-18 1969-07-08 Bell Telephone Labor Inc Gas tube surge (overload) protection device
US3649874A (en) * 1969-09-02 1972-03-14 Siemens Ag Overvoltage arrester
CH537106A (de) * 1971-01-13 1973-05-15 Siemens Ag Uberspannungsableiter mit innerem Kurzschluss bei Überlastung
US3775642A (en) * 1971-01-25 1973-11-27 Siemens Ag Gas discharge excess voltage arrester
US3780350A (en) * 1971-12-16 1973-12-18 Gen Signal Corp Surge arrester
GB1389142A (en) * 1973-05-31 1975-04-03 Comtelco Uk Ltd Electrical surge arrestor
DE2418261B2 (de) * 1974-04-16 1976-05-13 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Funkenstreckenbauelement fuer zuendanlagen von brennkaftmaschinen
DE2445063B2 (de) * 1974-09-20 1977-09-29 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Ueberspannungsableiter mit einem gasgefuellten entladungsgefaess
US4084208A (en) * 1975-03-28 1978-04-11 General Instrument Corporation Gas-filled surge arrestors
DE2602569C2 (de) * 1976-01-23 1983-06-30 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Überspannungs-Knopfableiter
DE2828650C3 (de) * 1978-06-29 1982-03-25 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Überspannungsableiter
DE2934237C2 (de) * 1979-08-24 1983-02-17 Aeg-Telefunken Ag, 1000 Berlin Und 6000 Frankfurt Überspannungsableiter
DE3006193C2 (de) * 1980-02-19 1984-04-12 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Elektrische Anschlußverbindung der Elektroden eines Gasentladungs-Überspannungsableiters
DE3031055A1 (de) * 1980-08-16 1982-04-01 Wickmann-Werke Ag, 5810 Witten Explosionsgeschuetzte trennfunkenstrecke
DE3042847A1 (de) * 1980-11-13 1982-06-09 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Gasentladungs-ueberspannungsableiter mit konzentrisch umschliessender fassung
DE3100924A1 (de) * 1981-01-14 1982-08-05 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München "gasentladungs-ueberspannungsableiter"
DE3118137C2 (de) * 1981-05-07 1986-04-24 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Gasentladungs-Überspannungsableiter mit parallel geschalteter Luftfunkenstrecke
US4475055A (en) * 1982-01-28 1984-10-02 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Spark gap device for precise switching
DE3207663A1 (de) * 1982-03-03 1983-09-08 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Ueberspannungsableiter mit einem gasgefuellten gehaeuse
JPS58204483A (ja) * 1982-05-25 1983-11-29 株式会社　水戸テツク 避雷管
DE3227668A1 (de) 1982-07-23 1984-01-26 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Funkenstrecke mit einem gasgefuellten gehaeuse
US4493003A (en) * 1983-01-28 1985-01-08 Gte Products Corporation Surge arrester assembly
JPS607183U (ja) * 1983-06-25 1985-01-18 株式会社サンコ−シャ 過電圧保護素子
US4603368A (en) * 1983-08-01 1986-07-29 Tii Industries, Inc. Voltage arrester with auxiliary air gap
US4546402A (en) * 1983-08-29 1985-10-08 Joslyn Mfg. And Supply Co. Hermetically sealed gas tube surge arrester
JPS61281489A (ja) * 1985-06-06 1986-12-11 株式会社サンコ−シャ 避雷器
US4680665A (en) * 1985-12-03 1987-07-14 Reliance Comm/Tec Corporation Gas discharge arrester
EP0242688B1 (de) * 1986-04-22 1990-07-18 Siemens Aktiengesellschaft Überspannungsableiter
DE8611043U1 (de) * 1986-04-22 1987-10-01 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Überspannungsableiter
DE3760233D1 (en) * 1986-04-22 1989-07-13 Siemens Ag Gas-discharge surge arrester
US4707762A (en) * 1986-05-13 1987-11-17 Nerses Nick Yapoujian Surge protection device for gas tube
DE3621254A1 (de) * 1986-06-25 1988-01-07 Siemens Ag Gasentladungsueberspannungsableiter
US4878146A (en) * 1988-04-29 1989-10-31 Reliance Comm/Tec Corporation Line protector
DE3833167A1 (de) * 1988-09-27 1990-03-29 Siemens Ag Gasentladungs-ueberspannungsableiter
US4908730A (en) * 1988-10-14 1990-03-13 Kearney Surge arrester with shunt gap
EP0378963B1 (de) 1989-01-18 1994-06-22 Siemens Aktiengesellschaft Funkenstreckenbauelement für geschirmte Anordnung
US4967303A (en) * 1989-05-15 1990-10-30 Mcneil (Ohio) Corporation Surge suppression system for submersible electrical motors
JPH03121694A (ja) 1989-07-11 1991-05-23 Toshiba Corp 映像表示装置
JP2945417B2 (ja) 1989-10-04 1999-09-06 株式会社アドバンテスト カラー画像信号評価方法
JPH03121694U (de) * 1990-03-26 1991-12-12
JP2543302Y2 (ja) * 1990-03-27 1997-08-06 日本電気株式会社 放電管
JP2868851B2 (ja) * 1990-07-04 1999-03-10 株式会社白山製作所 ガス封止形避雷器
US5352953A (en) * 1991-04-05 1994-10-04 Yazaki Corporation Gas-filled discharge tube
JP2752017B2 (ja) * 1991-12-18 1998-05-18 矢崎総業株式会社 放電管
JP3121694B2 (ja) 1992-12-03 2001-01-09 財団法人電力中央研究所 中性子吸収棒駆動機構
DE4318994C2 (de) * 1993-05-26 1995-04-20 Siemens Ag Gasgefüllter Überspannungsableiter
US5633777A (en) * 1994-10-13 1997-05-27 Siemens Aktiengesellschaft Gas-filled, three-electrode overvoltage surge arrester for large switching capacities
DE19632417C1 (de) * 1996-08-05 1998-05-07 Siemens Ag Gasgefüllter Überspannungsableiter mit Elektroden-Aktivierungsmasse
US6194820B1 (en) 1998-02-20 2001-02-27 Shinko Electric Industries Co., Ltd. Discharge tube having switching spark gap
JP3740306B2 (ja) * 1998-02-20 2006-02-01 新光電気工業株式会社 放電管
DE19814631A1 (de) * 1998-03-26 1999-09-30 Siemens Ag Gasgefüllte Entladungsstrecke
JPH11339924A (ja) * 1998-05-22 1999-12-10 Kondo Denki:Kk サージ吸収素子の製造方法、及びこれによるサージ吸収素子
SE9804538D0 (sv) * 1998-12-23 1998-12-23 Jensen Elektronik Ab Gas discharge tube
DE19920043A1 (de) * 1999-04-23 2000-10-26 Epcos Ag Gasgefüllter Überspannungsableiter mit einer aus mehreren Komponenten bestehenden Aktivierungsmasse
DE19928320A1 (de) * 1999-06-16 2001-01-04 Siemens Ag Elektrisch leitende Verbindung zwischen einer Endelektrode und einem Anschlußdraht
JP3991182B2 (ja) * 1999-08-13 2007-10-17 三菱マテリアル株式会社 サージアブソーバの製造方法
FR2801436B1 (fr) 1999-11-19 2001-12-28 Citel 2 C P Dispositif parafoudre pour reseau a basse tension
JP3835990B2 (ja) * 2001-03-02 2006-10-18 新光電気工業株式会社 ガス封入スイッチング放電管
CN100446363C (zh) * 2002-07-19 2008-12-24 埃普科斯股份有限公司 过电压放电保护装置及其应用
JP4421191B2 (ja) * 2003-01-30 2010-02-24 新光電気工業株式会社 放電管
US20060209485A1 (en) * 2003-04-10 2006-09-21 Okaya Electric Industries Co., Ltd. Discharge tube and surge absorbing device
JP4247555B2 (ja) * 2003-08-08 2009-04-02 岡谷電機産業株式会社 放電型サージ吸収素子
JP2009508320A (ja) * 2005-09-14 2009-02-26 リッテルフューズ，インコーポレイティド ガス入りサージアレスタ、活性化化合物、点火ストライプ及びその方法

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