JP4745389B2 - Capsule, pressure resistant, non-hermetic, rotationally symmetric high performance spark gap - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、請求項1において特徴部分の前提部に記載の、互いに離間しかつ対向して位置している2つの主電極と、金属製の外側ハウジングと、少なくとも1つのトリガ電極と、外側ハウジングによって囲まれたガスまたはプラズマの冷却空間と、好ましくは前面に配置される主電極のための電気接続コンタクトとを有しているカプセル式、耐圧、非気密、回転対称の高性能スパークギャップに関する。 The present invention relates to two main electrodes that are spaced apart from each other and face each other, a metal outer housing, at least one trigger electrode, and an outer housing according to claim 1 Relates to a capsule-type, pressure-resistant, non-hermetic, rotationally symmetric, high-performance spark gap having a gas or plasma cooling space surrounded by and an electrical connection contact for the main electrode, which is preferably arranged in front.
従来技術によるスパークギャップに基づく避雷器は、低電圧の用途に使用される場合には、環境にとって有害な高温のガスまたは未だイオン化したままのガスの噴出を避けるために、カプセル化された様式で実現されている。 Prior art spark gap-based lightning arresters, when used in low voltage applications, are realized in an encapsulated fashion to avoid blowing out hot gases that are harmful to the environment or still ionized Has been.
従来技術のブローオフ型(blow-off)の避雷器においては、最大で約90%にのぼるエネルギー変換の最大の部分は、環境への高温ガスの形態である。最近のスパークギャップにおいては、ブローオフを避けることで、熱的および力学的な負荷の両方が増加することは明らかである。カプセル化された避雷器において、これらの負荷の増大が、パルスおよび続流について必要な制御を可能な限り最小限の大きさで行うことを妨げている。 In prior art blow-off lightning arresters, the largest part of the energy conversion up to about 90% is in the form of hot gas to the environment. In modern spark gaps, it is clear that avoiding blow-off increases both thermal and dynamic loads. In an encapsulated lightning arrester, these increased loads prevent the necessary control over pulse and continuity from being made as small as possible.
より低いkVの範囲においてより低い保護レベルを実現するために、避雷器に付加的なトリガ機構が設けられている。そのようなトリガ機構の1つにおいては、概して高い電圧が加わる追加のさらなる電極を絶縁する必要がある。構造的なサイズの増加および追加の絶縁材料が、このようなやり方で実現される避雷器の効率をさらに制限することになる。 In order to achieve a lower protection level in the lower kV range, an additional trigger mechanism is provided in the arrester. In one such trigger mechanism, it is necessary to insulate additional additional electrodes to which generally high voltages are applied. The increase in structural size and the additional insulating material will further limit the efficiency of the arrester realized in this manner.
DE 100 08 764 A1およびそこに示されているカプセル式のスパークギャップによれば、スパークギャップの金属製のハウジング・カバーを介してトリガ電位を供給することが知られている。ここで設けられている主電極は、互いに絶縁されて、ハウジングに対向しているスパークギャップへと挿入されている。しかしながら、アークの長さが短く、かつ単に単純なアークの配置であるため、この従来技術の解決策によって達成される続流の制限は、わずかでしかない。 According to DE 100 08 764 A1 and the capsule-type spark gap shown therein, it is known to supply a trigger potential via a metal housing cover of the spark gap. The main electrodes provided here are insulated from each other and inserted into a spark gap facing the housing. However, because of the short arc length and the simple arc placement, there are only a few wake limitations achieved by this prior art solution.
DE 100 18 012 A1によるカプセル式の避雷器では、点火用電極の電位が、やはりスパークギャップの耐圧金属カバーによって供給されている。ここでは、耐圧カバーが1部品としての製造であり、製造には単純な成型プロセスが使用されている。この変形例においては、点火電位を絶縁なしで実現しているため、2つの電極を互いに絶縁するだけでなく、全体のハウジングからも絶縁しなければならないがために、スパークギャップの内部の絶縁のためのコスト増加につながっている。より多くの空間が必要とされる点に加え、複雑かつサージに耐える絶縁が、とくにはスパークギャップからの熱の出力も妨げている。これは、絶縁部材に加わる熱的負荷の増大につながり、冷却時間が長くなることになり、スパークギャップのために利用できる空間を大きく制約することになる。これらの不都合のすべてが、最終的に、スパークギャップの効率を制限している。 In the capsule type lightning arrester according to DE 100 18 012 A1, the potential of the ignition electrode is also supplied by a pressure-resistant metal cover of the spark gap. Here, the pressure-resistant cover is manufactured as a single component, and a simple molding process is used for manufacturing. In this modification, the ignition potential is realized without insulation, so the two electrodes must be insulated from each other and from the entire housing. This has led to increased costs. In addition to the need for more space, complex and surge resistant insulation, especially the heat output from the spark gap, is also hindered. This leads to an increase in the thermal load applied to the insulating member, resulting in a longer cooling time and greatly restricting the space available for the spark gap. All of these disadvantages ultimately limit the efficiency of the spark gap.
したがって、スパークギャップの特定のパラメータを改善するためにハード・ガス(hard gas)のさらなる放出が結果として生じるとき、パルスおよび続流の両者において、熱的な負荷および力学的な圧力の負荷のさらなる増加につながる大きなエネルギー変換が生じる。 Thus, when further release of hard gas results to improve certain parameters of the spark gap, both thermal and mechanical pressure loads are further increased in both pulse and wake. A large energy conversion will lead to an increase.
DE 101 64 025 A1が、Radax‐Flowの原理に従って動作するカプセル式のトリガ可能なスパークギャップを開示している。この従来技術の解決策は、スパークギャップの立方形のハウジングを高温ガスの冷却に使用している。トリガ電極への供給は、ハウジングから絶縁された第2の主電極の絶縁部材を介して行われる。ハウジングの幾何学的具現化のために、この形式の変化形態はきわめて複雑であり、実質的にガスの冷却のための空間に比べてアークの活動のための空間を大きく制限している。 DE 101 64 025 A1 discloses a capsule triggerable spark gap which operates according to the principle of Radax-Flow. This prior art solution uses a spark gap cubic housing for cooling hot gases. Supply to the trigger electrode is performed through an insulating member of the second main electrode insulated from the housing. Due to the geometrical implementation of the housing, this type of variation is very complex and substantially limits the space for arc activity compared to the space for gas cooling.
以上のとおり簡単に確認した従来技術の解決策は、サージ電流を運ぶことができる低電圧の火花空気ギャップであって、それらの構造的な設計ゆえに圧力に対して高い耐性を有している火花空気ギャップを包含している。 The prior art solution that has been briefly identified above is a low voltage spark air gap capable of carrying surge currents, which has a high resistance to pressure due to their structural design. Includes air gap.
EP 0 305 077 A1は、トリガ電極が絶縁材料で作られたスパークギャップの外側ハウジングを貫いて突き出しているより低い応答のスパークギャップを提示している。このスパークギャップは、サージ電流を運ぶことはできず、より小さな主電極ギャップを呈しており、アーク電圧を高めるための手段を有していない。この従来技術のスパークギャップにおいては、電力の変換、したがって付随の熱的および力学的負荷が不充分である。この種のスパークギャップは、低電圧網において使用するためには適していない。ここでは、ハウジングの力学的な負荷能力とトリガ電極の性能とが同様に低い。 EP 0 305 077 A1 presents a lower response spark gap in which the trigger electrode protrudes through the outer housing of the spark gap made of an insulating material. This spark gap cannot carry surge currents, exhibits a smaller main electrode gap, and has no means for increasing the arc voltage. In this prior art spark gap, the conversion of power and thus the associated thermal and mechanical loads are inadequate. This type of spark gap is not suitable for use in low voltage networks. Here, the dynamic load capacity of the housing and the performance of the trigger electrode are likewise low.
以上から、本発明の課題は、さらに発展された、カプセル式、耐圧、非気密、回転対称の高性能スパークギャップにおいて、互いに離間しかつ対向して位置している2つの主電極と、金属製の外側ハウジングと、少なくとも1つのトリガ電極と、外側ハウジングによって囲まれたガスまたはプラズマの冷却空間と、好ましくは前面に配置される主電極のための電気接続コンタクトとを有しているスパークギャップであって、これによってスパークギャップが、現在知られているスパークギャップに比べてほぼ2倍にもなるサージ電圧負荷の運搬能力を、それにもかかわらず簡潔かつ技術的に管理可能な構成によってもたらすようになり、また良好かつ迅速な高温ガスの冷却をもたらすスパークギャップを特定することにある。 From the above, the subject of the present invention is a further development of a capsule-type, pressure-resistant, non-hermetic, rotationally symmetric high-performance spark gap that is separated from each other and opposed to each other, and a metal A spark gap having an outer housing, at least one trigger electrode, a gas or plasma cooling space surrounded by the outer housing, and an electrical connection contact for the main electrode, preferably disposed in front Thus, the spark gap provides a carrying capacity for surge voltage loads which is almost twice as large as the currently known spark gaps, nevertheless with a simple and technically manageable configuration. And identifying a spark gap that provides good and rapid cooling of the hot gas.
この本発明の課題に対する解決策は、請求項1に記載の特徴の組み合わせによるスパークギャップによりもたらされ、従属請求項は、それと同等以上に機能的な実施の形態およびさらなる改良を構成している。
The solution to the problem of the invention is provided by a spark gap with a combination of the features of
本明細書に提示される高性能スパークギャップの最も基本的な構成要素は、スパークギャップ内の能動的な構成部品の耐圧の具現化ならびに外側ハウジング内のギャップおよび冷却空間の耐圧かつカプセル化された具現化において、段階的な排気開口を有しかつ蛇行した構成を有している高温ガスの効果的な冷却のための冷却チャネルに設けられる。さらに進歩的な点は、トリガ電位を絶縁して半径方向から導入することである。 The most basic components of the high performance spark gap presented herein are the realization of the pressure resistance of the active components in the spark gap and the pressure resistance and encapsulation of the gap and cooling space in the outer housing. In an embodiment, a cooling channel is provided for effective cooling of hot gas having a stepped exhaust opening and a serpentine configuration. A further advancement is that the trigger potential is isolated and introduced from the radial direction.
本発明による高性能スパークギャップの冷却空間は、金属製の内側および外側カップからなる同軸アセンブリで構成され、主電極の一方が、中空円筒吹き出し(blow-off)電極として構成されて、大部分が同軸アセンブリの内側カップの中へと延びている。 The cooling space of the high performance spark gap according to the present invention is composed of a coaxial assembly consisting of metal inner and outer cups, one of the main electrodes being configured as a hollow cylindrical blow-off electrode, most of which It extends into the inner cup of the coaxial assembly.
ブローオフ電極を側方から囲む支持リングが、カップ・アセンブリの開放側に設けられている。支持リングは耐圧性のためであり、外側カップに対して力によって嵌め込まれ、及び/又は、外形によって嵌まり合い、例えば、対応するねじの対合によって接続されることなどが好ましい。 A support ring surrounding the blow-off electrode from the side is provided on the open side of the cup assembly. The support ring is for pressure resistance and is preferably fitted to the outer cup by force and / or fitted by outer shape, for example connected by a corresponding screw pair.
同軸アセンブリの外側カップが、ガス出口開口として横方向の穴を備えている。少なくとも1つのガス冷却チャネルが、同軸アセンブリの内側および外側カップの間に設けられる。さらなるガス冷却チャネルが、外側カップの外壁と外側ハウジングの内壁との間に位置している。このガス冷却チャネルは、すき間状の、すなわち第1のガス冷却チャネルよりも小さな寸法を呈している。 The outer cup of the coaxial assembly is provided with a lateral hole as a gas outlet opening. At least one gas cooling channel is provided between the inner and outer cups of the coaxial assembly. A further gas cooling channel is located between the outer wall of the outer cup and the inner wall of the outer housing. This gas cooling channel is gap-shaped, i.e. has a smaller dimension than the first gas cooling channel.
上述の本発明の目的によれば、この高性能のスパークギャップは、より大きなパルス負荷およびより強力な電流制限を可能にするものであり、結果としてより多くのエネルギーがスパークギャップにおいて変換され、加熱ガスまたはプラズマがより大量にもたらされる。 In accordance with the above-described objectives of the present invention, this high performance spark gap allows for higher pulse loads and stronger current limiting, resulting in more energy being converted in the spark gap and heating. A larger amount of gas or plasma is produced.
したがって、ガスのより強力な冷却および膨張を実現する必要がある。これは、上述の同軸アセンブリ、すなわちより長い経路と、より強力な接触、または冷却材料へのより強力な接触を有するガスとによってもたらされる。この冷却材料は、大きな熱容量、良好な熱伝導、および高い融点を有している。 Therefore, it is necessary to realize a more powerful cooling and expansion of the gas. This is brought about by the coaxial assembly described above, ie a gas with a longer path and a stronger contact or a stronger contact to the cooling material. This cooling material has a large heat capacity, good heat conduction, and a high melting point.
より強力な冷却に加えて、本明細書に提示されるスパークギャップは、増加する焼失の制御を、燃焼粒子によって上述のように設けられる排気チャネルが完全に閉じられてしまうことなく実行する。 In addition to more powerful cooling, the spark gap presented herein performs the control of increasing burnout without the exhaust channels provided as described above being completely closed by the combustion particles.
本発明の好ましい実施の形態においては、蛇行した冷却チャネルが、比較的大きな拡散の断面から、より狭い断面へと徐々に移行する。これは、溶融した材料によって冷却チャネルが完全に塞がれることがあり得ないという効果を有する。(複数の)冷却用チャネルのさらなる連続において、すでに固化した材料を排気のために問題なく堆積させることができる領域が、意図的に設けられる。 In a preferred embodiment of the invention, the serpentine cooling channel gradually transitions from a relatively large diffusion cross-section to a narrower cross-section. This has the effect that the cooling channel cannot be completely blocked by the molten material. In a further series of cooling channel (s), there is intentionally provided a region where the already solidified material can be deposited without problems for evacuation.
冷却チャネルに段階的な方法で配置される排気開口は、照明ガスおよび溶融微粒子の放出を防止するため最初は小さな断面を呈し、冷却チャネルのさらなる延伸の継続においてのみ断面を増加させ、したがって流れおよび膨張を、冷却領域の全体にわたって使用することができる。これらの手段が、冷却チャネルの第1の部位における個々の排気開口の詰まりを補償する。 The exhaust openings arranged in a stepwise manner in the cooling channel initially exhibit a small cross-section to prevent the emission of illumination gas and molten particulates, increasing the cross-section only in the continuation of further stretching of the cooling channel, and thus the flow and Expansion can be used throughout the cooling area. These means compensate for clogging of the individual exhaust openings in the first part of the cooling channel.
さらなる実施の形態においては、本発明によるブローオフ電極が、環状のフランジを対向電極に面する自体の上側に配置して有しており、フランジに隣接して、対をなす段差を有する支持リングが位置している。ブローオフ電極の下側は、横方向のガス出口開口を呈しつつ閉じられるとともに、電極の長手方向に向けられた案内用延伸部を備えており、この案内用延伸部が、相補的に内側カップの凹所へと係合する。 In a further embodiment, a blow-off electrode according to the present invention has an annular flange disposed on its upper side facing the counter electrode, and a support ring having a pair of steps adjacent to the flange. positioned. The lower side of the blow-off electrode is closed while presenting a lateral gas outlet opening and is provided with a guide extension directed in the longitudinal direction of the electrode, the guide extension being complementary to the inner cup. Engage in the recess.
すでに述べたような少なくとも1つのガス冷却チャネルが、内側カップと内側カップのねじ穴(接続コンタクトを形成している)へと延びている案内用延伸部との間で、ブローオフ電極の下側の領域に位置している。 At least one gas cooling channel, as already mentioned, is located below the blow-off electrode between the inner cup and the guide extension extending into the screw hole in the inner cup (forming the connection contact). Located in the area.
同軸アセンブリのそれぞれのカップが、円形リング接続片を備えており、内側カップの円形リング接続片が、外側カップの円形リング接続片に取り付けられている。 Each cup of the coaxial assembly includes a circular ring connection piece, and the circular ring connection piece of the inner cup is attached to the circular ring connection piece of the outer cup.
外側ハウジングが、外形によるはまり合いの形で、すなわち例えばフランジ付き段差によって、外側カップの円形リング接続片の領域に隣接して構成されている。 The outer housing is configured adjacent to the area of the circular ring connection piece of the outer cup, in a coherent form by outer shape, i.e., for example by a flanged step.
すでに説明した構成に鑑み、支持リングおよびブローオフ電極を含む同軸アセンブリの耐圧的な接続は、力および/または外形による閉止、特には、ねじ接続によって実現される。 In view of the configuration already described, the pressure-resistant connection of the coaxial assembly including the support ring and the blow-off electrode is realized by closing by force and / or profile, in particular by screw connection.
例えば、POMなどのガス放出材料で作られたスリーブまたはディスクが、主電極同士の間に配置され、支持リングが、ガス放出材料で作られたスリーブまたはディスクを外周において少なくとも部分的に囲んでいる。 For example, a sleeve or disk made of a gas releasing material such as POM is disposed between the main electrodes, and a support ring at least partially surrounds the sleeve or disk made of the gas releasing material at the outer periphery. .
ガス放出材料は、アークを半径方向に吹き飛ばす機能を有している。これは、アークの冷却および引き伸ばしによって続流を制限するために使用される。上述の支持リングを使用する解決策は、高いパルス状電流の結果の制御を保証する。したがって、支持リングを、導電性であるように構成でき、あるいは絶縁性であるように構成できる。一方では荷重の一様な分布、他方では機械的特性の改善によって、結果としてスパークギャップの構成部品が内部で安定化することが重要である。 The gas releasing material has a function of blowing off the arc in the radial direction. This is used to limit the wake by arc cooling and stretching. The solution using the above-described support ring ensures control of the result of high pulse currents. Thus, the support ring can be configured to be conductive or can be configured to be insulative. It is important that the components of the spark gap are stabilized internally as a result of the uniform distribution of the load on the one hand and the improvement of the mechanical properties on the other hand.
従来技術の解決策においては、スパークギャップの内部の高温ガスの膨張領域において発達する圧力が、能動的なガス放出部品の領域に直接的に作用する。これは、一方では、積み重ねられた部材のすき間を貫通できるガスによって直接的に生じ、他方では、スパークギャップの個々の部材のお互いの可動性によって間接的に生じる。このような動きは、ガスの放出が一様でなく、膨張領域のすべての側において生じる場合にとくに危険であるが、それは、これが一様ではない圧力の負荷を、したがって、個々の部材の欠けおよび損傷をもたらし得るからである。 In the prior art solution, the pressure developed in the hot gas expansion region inside the spark gap acts directly on the region of the active gas release component. This occurs on the one hand directly by the gas that can penetrate the gaps in the stacked members and on the other hand indirectly by the mutual mobility of the individual members of the spark gap. Such a movement is particularly dangerous if the gas release is not uniform and occurs on all sides of the expansion region, but it does cause a non-uniform pressure load and therefore a lack of individual parts. And may cause damage.
耐圧の冷却空間が、膨張領域の部材の下方の主電極との本発明の典型的なねじ接続によって生み出される。この解決策は、能動的なガス放出部品への圧力/力の作用の一様な分布をもたらし、冷却空間と能動部品との間およびアーク室と冷却用空間との間のそれぞれのガスの直接の流れを回避している。 A pressure resistant cooling space is created by the typical screw connection of the present invention with the main electrode below the member in the expansion region. This solution results in a uniform distribution of pressure / force effects on the active outgassing component, and the direct flow of the respective gas between the cooling space and the active component and between the arc chamber and the cooling space. The flow is avoided.
トリガ絶縁スリーブが、ガス放出材料で作られたスリーブまたはディスクのブローオフ電極から遠い側に配置され、このトリガ絶縁スリーブに、導電性材料で作られたトリガ・ディスクが続いている。導電性材料で作られたこのトリガ・ディスクが、それぞれ接触リング、接触スリーブによって半径方向において囲まれている。 A trigger insulation sleeve is disposed on the side of the sleeve or disk made of gas release material away from the blow-off electrode, followed by a trigger disk made of conductive material. This trigger disk made of a conductive material is surrounded radially by a contact ring and a contact sleeve, respectively.
玉縁形状の絶縁体が、接触リングを備えるトリガ・ディスクの上方に位置して、スパークギャップの外側ハウジングおよび主電極に対するトリガ手段の電気的絶縁を保証している。 A bead-shaped insulator is positioned above the trigger disk with the contact ring to ensure electrical insulation of the trigger means relative to the outer housing and main electrode of the spark gap.
トリガ手段の接触リングを、選択的な外側ハウジングの半径方向の穿孔および外側ハウジングの背後の絶縁体の貫通によって露出させ、電気的な接続を行うことができる。導電性材料で作られたトリガ・ディスクの内側穴開け側が、それぞれアーク空間へ、アーク空間の中へと延び、確実なスパークギャップの点火を保証している。 The contact ring of the triggering means can be exposed by selective radial perforation of the outer housing and penetration of the insulator behind the outer housing to make an electrical connection. The inner perforated side of the trigger disk made of a conductive material extends into the arc space and into the arc space, respectively, ensuring a reliable spark gap ignition.
ブローオフ電極に対向する他方の主電極は、好ましくは、案内用延伸部を有する完全な体積のディスクとして構成される。案内用延伸部は、接続コンタクトのためのねじ穴を呈している。 The other main electrode facing the blow-off electrode is preferably configured as a full volume disk with a guiding extension. The extending portion for guiding presents a screw hole for a connection contact.
例えば、銅タングステンなどの特に焼失耐性を有する材料から作られたジャーナル部が、他方の主電極のディスクの中央に位置している。このジャーナル部を、例えば、はんだ付けによって他方の主電極のディスクへと接続できる。案内用延伸部を備えるディスクの形態の主電極を上方に備える絶縁体の配置は、焼失がジャーナル部の領域においてのみ生じるよう、絶縁体の貫通穴がジャーナル部の外径に一致するように選択される。 For example, a journal part made of a material having a particularly burnout resistance such as copper tungsten is located at the center of the disk of the other main electrode. This journal part can be connected to the disk of the other main electrode, for example, by soldering. The arrangement of the insulator with the main electrode in the form of a disk with a guiding extension is selected so that the through-hole of the insulator matches the outer diameter of the journal so that burnout occurs only in the area of the journal Is done.
好ましい変形例においては、さらなる玉縁形状の絶縁体が、案内用延伸部を備えるディスクとしての主電極の案内用延伸部へと配置され、この絶縁体がさらに、主電極のディスクを側方から囲んでいる。 In a preferred variant, a further bead-shaped insulator is arranged on the guiding extension of the main electrode as a disk with a guiding extension, which further extends the disk of the main electrode from the side. Surrounding.
シール、特には、シール・リングが、主電極のディスクと絶縁体との間に配置されている。 A seal, in particular a seal ring, is arranged between the disk of the main electrode and the insulator.
回転対称の構成を有する本発明による高性能スパークギャップは、ブローオフ電極およびねじ込み式の支持リングを基本的に積層の形で備えているカップの同軸アセンブリに基づいて作り上げられ、最初に片側のみのフランジ付き中空円筒外側ハウジングが、この積層アセンブリを収容する。静止した開放側をフランジ加工することで、スパークギャップの積層アセンブリの個々にあらかじめ取り付けられた構成部品の押圧および機械的な接触がもたらされ、全体としてきわめて高い機械的安定性および付随の静電容量が得られる。 The high-performance spark gap according to the invention having a rotationally symmetric configuration is built on the basis of a coaxial assembly of cups with a blow-off electrode and a screw-in support ring, essentially in the form of a laminate, initially with a flange on one side only A hollow outer cylindrical housing houses the laminated assembly. Flanging the stationary open side results in pressing and mechanical contact of the individual pre-installed components of the spark gap laminate assembly, resulting in extremely high mechanical stability and associated electrostatics overall. Capacity is obtained.
トリガ電極への給電(feed)が絶縁された導入部は、高温ガスの冷却のための領域のためにより大きな利用可能空間を生み出す。焼失不純物に関する状況も改善され、わずかな損傷または必要な絶縁部材の汚染を考えた場合でも、点火の確実性が維持される。しかしながら、この点において、トリガ電圧の半径方向からの供給を取りやめ、直接的ないわゆるカバーによるトリガをここでも依然として使用または適用してもよいことに、注意すべきである。 An introduction where the feed to the trigger electrode is insulated creates more available space for the area for cooling of the hot gas. The situation with respect to burnout impurities is also improved and the certainty of ignition is maintained even in the light of minor damage or necessary contamination of the insulation. However, it should be noted at this point that the supply of trigger voltage from the radial direction is canceled and a direct so-called cover trigger may still be used or applied here.
以下で、本発明をさらに詳細に特定するために、実施の形態および図面を参照する。 Hereinafter, in order to specify the present invention in more detail, embodiments and drawings are referred to.
図1によるスパークギャップの能動的および受動的な構成要素からなる構成物が、外側ハウジング1の内部に位置している。
A structure consisting of active and passive components of the spark gap according to FIG. 1 is located inside the
第1に、耐圧的な冷却空間を形成するために内側カップ14が設けられており、内側カップ14が、ガス冷却チャネル17を受け入れるように離された外側カップ15によって囲まれている。
First, an
中空円筒形のブローオフ電極3として実現された一方の主電極が、カップ14の内部空間の中に延びている。
One main electrode realized as a hollow cylindrical blow-off electrode 3 extends into the internal space of the
このカップ・アセンブリの開放側には、ブローオフ電極3を側方から囲んでいる支持リング12が設けられている。支持リング12は、外側カップ15の雌ねじに一致する雄ねじを呈している(図2を参照)。
A
横方向のガス出口開口16が外側カップ15に設けられることで、少なくとも上述のガス冷却チャネル17が、内側および外側カップ14、15の間に構成されるとともに、すき間状ではあるが、さらなるガス冷却チャネル18が、外側カップ15の外壁と外側ハウジング1の内壁との間に構成されている。
A lateral gas outlet opening 16 is provided in the
ブローオフ電極3は、対向電極2に面する上側に、環状のフランジ13を有しており、環状のフランジ13に隣接して、相補的な段差を有する支持リング12が位置している。
The blow-off electrode 3 has an
ブローオフ電極3の下側は、横方向のガス出口開口19を呈しているが、閉じた形状を有している。 The lower side of the blow-off electrode 3 presents a lateral gas outlet opening 19 but has a closed shape.
さらに、ブローオフ電極3の下側は、案内用延伸部20を備えており、対をなす内側カップ14の凹所21に係合している。
Further, the lower side of the blow-off electrode 3 is provided with a
次に、少なくとも1つのガス冷却チャネル22が、内側カップと内側カップ14のねじ穴23へと延びている案内用延伸部20との間において、ブローオフ電極3の下面の領域に設けられている。このねじ穴23は、例えば、ねじ込みコンタクトなど、接続コンタクト24の一要素を構成している。
Next, at least one
同軸アセンブリの上述のカップ14、15のそれぞれは、円形リング接続片25、26を備えており、内側カップ14の円形リング接続片25が、直径の一致する外側カップ15の円形リング接続片26に取り付けられ、外側ハウジング1の外側カップ15の円形リング接続片26の領域に、外形によって嵌まり合っている。ここでは、プレス成形プロセスにおけるフランジ加工によって、積極的な嵌まり合いが達成されている。
Each of the above-described
図1の長手断面から、ガス冷却チャネルの断面が内側から外側へと減少しており、結果として、流れおよび冷却作用に関連したチャネル配置の第1の部位における堆積物が無害であることが、明らかである。外部の環境への複数の圧力補償の接続が存在しているため、たとえ関連の開口のうちの1つに詰まりが生じたとしても問題にならない。そのような外部の環境への開口を、フランジの領域に構成することができ、あるいは対をなすねじ山のねじが配置されるねじ穴23を通過する案内用延伸部20のチャネル22によって実現することができる。
From the longitudinal cross section of FIG. 1, the cross section of the gas cooling channel is reduced from the inside to the outside, and as a result, the deposits at the first part of the channel arrangement related to flow and cooling action are harmless, it is obvious. Since there are multiple pressure compensation connections to the external environment, it does not matter if one of the associated openings becomes clogged. Such an opening to the outside environment can be configured in the region of the flange or realized by a
例えば、POMなどのガス放出材料で作られたスリーブまたはディスク4が、点火の場合に半径方向のブローオフが制限されるように、主電極2および3の間に配置されている。
For example, a sleeve or
ここで、支持リング12が、ガス放出材料で作られたスリーブまたはディスク4を外周において少なくとも部分的に囲んでおり、スリーブまたはディスク4を安定させている。
Here, the
トリガ絶縁ディスク5が、ガス放出材料で作られたスリーブまたはディスク4のブローオフ電極3から離れた方の面に配置されている。階段状の断面を呈しているこのトリガ絶縁スリーブ5に、導電性材料で作られたトリガ・ディスク6が続いている。円形リングの形状のトリガ・ディスク6は、半径方向において、導電性材料で作られた接触リング7によって囲まれている。
A
接触リング7を備えるトリガ・リング6の上方には、玉縁形状のさらなる絶縁体8が位置しており、トリガ手段6および7の外側ハウジング1および主電極2に対する電気的絶縁を保証している。
Above the
ブローオフ電極3に対向するさらなる主電極2が、案内用延伸部28を備えるディスク27の形態に構成されている。
A further
案内用延伸部28は、コンタクトを接続するためのねじ穴29を呈している。
The
例えば銅タングステンなどのとくに耐焼失性の材料で作られたジャーナル部9が、ディスク27の中央に位置している。 A journal part 9 made of a material particularly resistant to burning, such as copper tungsten, is located in the center of the disk 27.
やはり玉縁形状である絶縁体11が、さらなる主電極2の案内用延伸部28へと配置され、この絶縁体11が、図1による実施の形態に従って主電極2のディスク27を側方から囲んでいる。
An
シールが、特にはシール・リングの形態にて、ディスク状の主電極2と絶縁体11との間に配置されている。内側カップ14の連続的なねじ穴23と異なり、ねじ穴29は、ここでのみ気密が生じるよう、止まり穴として実現されている。
A seal is arranged between the disc-shaped
トリガ・ディスク6の電気的接触のために、外側ハウジング1に選択的な半径方向のスポット穿孔を行うことが可能であり、すなわち外側ハウジング1の背後の絶縁体8を貫いて、接触リング7を部分的に露出させることが可能である。
For electrical contact of the
ハウジング1のフランジ加工の外縁から測定される例えば約40mmの放電ギャップ長さにおいて、穴の直径は、140°のドリルのビットにおいて約5〜6mmになる。結果として、全体としての放電すき間の安定性または耐圧を危うくすることがない。
For example, at a discharge gap length of about 40 mm as measured from the flanged outer edge of the
上述の高性能スパークギャップは、サージ電流負荷容量を約25kAから50kAへと2倍にできる一方で、同時に高い点火の信頼性および最適なガス冷却性能を維持している。 The high performance spark gap described above can double the surge current load capacity from approximately 25 kA to 50 kA while maintaining high ignition reliability and optimum gas cooling performance.
図2に示したような支持リング12、ブローオフ電極3、内側カップ14、および外側カップ15のねじによる組み立ては、高い安定性および高い熱容量を有している。すき間によって形成される冷却チャネルが、高温のガスのねじによる接続の好ましくは金属製の部品との強い接触を、上述の最適な冷却および同時のガスの膨張という結果とともにさらにもたらす。
The assembly of the
Claims (12)
冷却空間が、内側カップ(14)と外側カップ(15)とからなる同軸アセンブリで構成され、主電極の一方が、中空円筒ブローオフ電極(3)として構成されて、内側カップ(14)の中へと延びており、さらにブローオフ電極(3)を側方から囲む支持リング(12)が、カップ・アセンブリの開放側に設けられ、外側カップ(15)へと耐圧性を有する形で接続されており、
外側カップ(15)が、横方向のガス出口開口(16)を備えており、少なくとも1つのガス冷却チャネル(17)が、内側および外側カップ(14;15)の間に設けられるとともに、もう1つのすき間状のガス冷却チャネル(18)が、外側カップ(15)の外壁と外側ハウジング(1)の内壁との間に位置している、ことを特徴とするスパークギャップ。Two main electrodes spaced apart and opposite each other, a metal outer housing, at least one triggering means , a gas or plasma cooling space surrounded by the outer housing, and a main electrode Capsule-type, pressure-resistant, non-hermetic, rotationally symmetric high-performance spark gap with electrical connection contacts,
The cooling space is composed of a coaxial assembly consisting of an inner cup (14) and an outer cup (15), and one of the main electrodes is configured as a hollow cylindrical blowoff electrode (3) into the inner cup (14). Furthermore, a support ring (12) surrounding the blow-off electrode (3) from the side is provided on the open side of the cup assembly and connected to the outer cup (15) in a pressure-resistant manner. ,
The outer cup (15) is provided with a lateral gas outlet opening (16), at least one gas cooling channel (17) is provided between the inner and outer cups (14; 15) and another one. Spark gap, characterized in that two interstitial gas cooling channels (18) are located between the outer wall of the outer cup (15) and the inner wall of the outer housing (1).
ブローオフ電極(3)の下側が、横方向のガス出口開口(19)を備えつつ閉じられた形状を有し、内側カップ(14)の凹所(21)へと相補的に係合する案内用延伸部(20)を備えている、ことを特徴とする請求項1に記載のスパークギャップ。The blow-off electrode (3) has an annular flange (13) on the upper side facing the counter electrode (2) constituting the two main electrodes together with the blow-off electrode (3), and the flange (13) A support ring (12) having a complementary step is located adjacent to
The lower side of the blow-off electrode (3) has a closed shape with a lateral gas outlet opening (19) and is for complementary engagement with the recess (21) of the inner cup (14) The spark gap according to claim 1, further comprising an extending portion (20).
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