WO1997025760A1

WO1997025760A1 - Gasgefüllte entladungsstrecke

Info

Publication number: WO1997025760A1
Application number: PCT/DE1997/000055
Authority: WO
Inventors: Wolfgang Daeumer
Original assignee: Siemens Aktiengesellschaft
Priority date: 1996-01-12
Filing date: 1997-01-08
Publication date: 1997-07-17
Also published as: FR2743672A1; CN1208507A; KR19990077092A; FR2743672B1; CH691245A5; JP3378583B2; DE19701816B4; JPH11506262A; CN1049767C; KR100410817B1; DE19701816A1; US5995355A; IN190707B

Abstract

Um bei gasgefüllten Entladungsstrecken den sogenannten Hell-Dunkel-Effekt, d.h. den Zündspannungsunterschied zwischen Erstzündung und Zweitzündung nach Dunkellagerung zu optimieren, wird der aus mehreren Komponenten bestehenden Aktivierungsmasse als weitere Komponente eine Oxidverbindung aus Cäsium und einem sogenannten Übergangsmetall wie Wolfram, Chrom, Niob, Vanadium oder Molybdän in einer Menge von 5 bis 25 Gew.-% beigegeben. Bei den anderen Komponenten der Aktivierungsmasse handelt es sich um eine Bariumverbindung und ein sogenanntes Übergangsmetall in metallischer Form wie beispielsweise Titan und um Alkali- oder Erdalkali-Halogenide und/oder Natrium- und/oder Kalium-Silikat als Basiskomponente.

Description

Beschreibung

Gasgefüllte Entladungsstrecke

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektronischen Bauele¬ mente und ist bei der Gestaltung von gasgefüllten Entladungs¬ strecken mit wenigstens zwei Elektroden anzuwenden, bei denen zur Sicherstellung der Zündeigenschaften auf wenigstens eine der Elektroden eine aus mehreren Komponenten bestehende Elek- trodenaktivierungsmasse aufgebracht ist.

Um bei mit Edelgas gefüllten Entladungsstrecken wie Funken¬ strecken oder Überspannungsabieitern das jeweils gewünschte Betriebsverhalten wie Zündspannung, Ansprechzeit, statische Ansprechspannung und dynamische Ansprechspannung, Löschspan¬ nung und Glimmbrennspannung zu gewährleisten, müssen unter¬ schiedliche Maßnahmen wie konstruktive Gestaltung der Elek¬ troden, Art und Druck der Gasfüllung und Auswahl der auf den aktiven Oberflächen der Elektroden angeordneten Aktivierungs- masse aufeinander abgestimmt werden. Zur Erzeugung definiti¬ ver Zündverhältnisse ist es dabei weiterhin üblich, auf der Innenwand des Glas- oder Keramik-Isolators einen oder mehrere Zündstriche anzuordnen und gegebenenfalls eine spezielle Io¬ nisationsquelle vorzusehen. So ist beispielsweise ein Über- spannungsableiter bekannt, der zwei stirnseitig in einen Ke¬ ramikisolator eingesetzte Elektroden aufweiεt, deren einander zugewandte Elektrodenflächen mit einer Aktivierungsmasse be¬ schichtet sind, wobei diese in Vertiefungen der Elektro¬ denoberfläche angeordnet ist. Auf der Innenwand sind mehrere in Achsrichtung des Keramikisolators verlaufende Zündstriche angeordnet, die als sogenannte Mittelzündstriche ohne direkte Anbindung an die Elektroden ausgestaltet sind (US 4 266 260 A / DE 28 28 650 C2) . Weiterhin ist es üblich, bei gasgefüllten Überspannungsableitern, die während ihres Betriebes in einem gegen äußere Lichteinwirkung abgekapselten Raum angeordnet sind, auf der Innenwand des Isolators eine zusätzliche Ioni¬ sationsquelle in Form einer punktförmigen Ablagerung aus ei¬ nem radioaktiven Material anzuordnen. Alternativ kann die Gasfüllung des Überspannungsabieiters aus einem radiaktiven Gas bestehen (US 3 755 715 AI) . Um bei gasgefüllten Überspan- nungsableitern eine sehr geringe Zündverzögerung im dunklen Raum zu gewährleisten, ist es auch bekannt, als zusätzliche Ionisationsquelle ein elektrolumineszierendes Material zu verwenden, das als die beiden Elektroden des Abieiters ver- bindende Beschichtung auf die Innenwand des Isolators aufge¬ bracht wird (DE 43 18 944 C2) .

Ausgehend von einer gasgefüllten Entladungsstrecke wie einer Funkenstrecke oder einem Überspannungsabieiter mit den Merk- malen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 liegt der Er¬ findung die Aufgabe zugrunde, die Entladungsstrecke so auszu¬ bilden, daß sie auch ohne Verwendung einer zusätzlichen Ioni- sationsquelle eine sehr geringe Zündverzögerung im dunklen Raum aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß eine aus mehreren Komponenten bestehende, auf wenigstens eine der Elektroden des Abieiters aufgebrachte Elektrodenak¬ tivierungsmasse außer der üblichen Basiskomponente in Form eines oder mehrerer Alkali- oder Erdalkali-Halogenide und/oder Natrium- und/oder Kaliumsilikat in einer Menge von 30 - 60 % Gew.% als weitere Komponenten eine Bariumverbindung und ein sogenanntes Übergangsmetall in metallischer Form wie Titan, Hafnium, Zirkon, Vanadium, Niob oder Chrom in einer Menge von jeweils 5 bis 25 Gew.% und eine Oxidverbindung aus Cäsium und einem sogenannten Übergangsmetall wie Wolfram, Chrom, Molybdän, Niob oder Vanadium, also Cäsium-Wolframat (Cs₂W0₄), Cäsium-Chromat (Cs₂Cr₂0₇) Casium-Molybdat (Cs₂M0₄) , Cäsium-Niobdat (CsNb0₃) oder Casium-Vanadat (Cs₂V0₃) in einer Menge von ebenfalls etwa 5 bis 25 Gew.% enthält. Bei Verwendung einer gemäß der Erfindung zusammengesetzten Aktivierungsmasse hat sich gezeigt, daß die Zündspannung der ersten Zündung nach 24-stündiger Dunkellagerung der Entla- dungsstrecke innerhalb der von den Benutzern derartiger Ent¬ ladungsstrecken geforderten Bandbreite liegt, insbesondere nicht mehr als 10 bis 15 % von der Zündspannung des zweiten Zündwertes abweicht. - Die im Rahmen der Erfindung vorgesehe¬ ne Verwendung von Cäsium-Wolframat bzw. einer der anderen Cä- sium-Verbindungen als zusätzliche Komponente einer Aktivie¬ rungsmasse gewährleistet darüber hinaus sehr gute Löscheigen¬ schaften der Entladungsstrecke und stabile elektrische Eigen¬ schaften auch nach längerer Dunkellagerung und nach elektri¬ scher Belastung. Bei diesen elektrischen Eigenschaften han- delt es sich insbesondere um den Nennableitstoßstrom, den Nennableitwechselstrom und die Lebensdauerbelastung.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil tritt dadurch beson¬ ders hervor, daß sich unter den Komponenten der Elektrodenak- tivierungsmasse eine Barium-Verbindung, vorzugsweise eine Ba¬ rium-Aluminium-Legierung (BaAl₄) , und ein sogenanntes Über¬ gangsmetall in metallischer Form wie Titan, Hafnium, Zirkon, Vanadium, Niob oder Chrom befinden. Die Verwendung von Bari¬ um-Aluminium und metallischem Titan als Komponenten einer Ak- tivierungsmasse ist dabei an sich bekannt (DE 26 19 866 C2), ebenso die Verwendung der Basiskomponente in Form eines oder mehrerer Alkali- oder Erdalkali-Halogenide und/oder Natrium- und/oder Kaliumsilikat (DE 26 19 866 C2, DE 37 23 571 C2, DE 27 35 865 C2) . - Es ist weiterhin bekannt, eine Oxidverbin- düng aus Cäsium und einem Übergangsmetall wie Zirkon, Wolf¬ ram, Tantal und Molybdän als Emissionsmaterial für Entla¬ dungslampen zu verwenden, um dadurch während der gesamten Le¬ bensdauer der Lampe eine geringe Durchbruchs- und Betriebs¬ spannung zu ermöglichen. Dabei ist die Oxidverbindung in den Poren eines Sinterkörpers aus hochschmelzendem Metall disper- giert. Als weiteres Emissionsmaterial kann Bariumaluminat oder Bariumwolframat verwendet sein (DE 30 08 518 C2) .

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend erläu- tert.

Bei einem gasgefüllten Überspannungsabieiter, der gemäß Figur 1 der DE 43 18 994 C2 aus einem Keramikisolator und zwei stirnseitig eingesetzten Elektroden besteht, ist in die ge- waffelte Oberfläche der Elektroden eine Aktivierungsmasse eingearbeitet, die als Basiskomponente Kaliumchlorid in einer Menge von 50 Gew.%, metallisches Titan in einer Menge von 17 Gew.%, eine Barium-Aluminium-Verbindung in einer Menge von ebenfalls 17 Gew.% und Cäsium-Wolframat in einer Menge von 16 Gew.% enthält. Weiterhin kann die Aktivierungsmasse geringere Anteile von Oxiden des Cäsiums und der verwendeten Übergangs- metalle, also Cäsium-Oxid, Titan-Oxid und Wolfram-Oxid ent¬ halten.

Claims

Patentanspruch

Gasgefüllte Entladungsstrecke wie Funkenstrecke oder Über- spannungsableiter mit wenigstens zwei Elektroden und mit ei- ner aus mehreren Komponenten bestehenden Elektrodenaktivie¬ rungsmasse, die auf wenigstens eine der Elektroden aufge¬ bracht ist, bei der die Elektrodenaktivierungsmasse als Basiskomponente ein oder mehrere Alkali- oder Erdalkali-Halogenide und/oder Natrium- und/oder Kalium-Silikat in einer Menge von etwa 30 bis 60 Gew.% enthält und bei der die Elektrodenaktivierungsmasse als weitere Kom¬ ponenten eine Barium-Verbindung und ein sogenanntes Über¬ gangsmetall in metallischer Form wie Titan, Hafnium, Zirkon, Vanadium, Niob oder Chrom in einer Menge von jeweils 5 bis 25 Gew.% und eine Oxidverbindung aus Cäsium und einem sogenann¬ ten Übergangsmetall wie Wolfram, Chrom, Molybdän, Niob oder Vanadium, also Cäsium-Wolframat (Cs₂W0₄), Cäsium-Chromat (Cs₂Cr₂0₇ oder Cs₂Cr0₄) , Cäsium-Molybdat (CsMo0₄) , Cäsium- Niobat (CsNb03) oder Cäsium-Vanadat (CsV0₃) in einer Menge von etwa 5 bis 25 Gew.% enthält.