WO2004091061A2 - Entladungsröhre - Google Patents

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WO2004091061A2
WO2004091061A2 PCT/EP2004/003762 EP2004003762W WO2004091061A2 WO 2004091061 A2 WO2004091061 A2 WO 2004091061A2 EP 2004003762 W EP2004003762 W EP 2004003762W WO 2004091061 A2 WO2004091061 A2 WO 2004091061A2
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    • C02F2201/78—Details relating to ozone treatment devices
    • C02F2201/782—Ozone generators

Definitions

  • the invention relates to a discharge tube, in particular for the ionization of air, oxygen or other gases and for generating ozone from air or oxygen.
  • air ionization generators according to CH 666 372 A5 are used for disinfection. These have an insulator tube made, for example, of glass, in the interior of which a sleeve-shaped inner electrode is arranged lying against the inner wall of the insulator tube. An outer electrode is provided against the outer wall. A high voltage is applied between the two electrodes, which causes corona discharges between the two electrodes. The corona discharges lead to the splitting and ionization of the oxygen molecules in the air. The cleavage of the oxygen molecules (O 2 ) creates highly reactive oxygen atoms. These act as oxidizing agents and oxidize oxidizable substances immediately after they are formed, thereby damaging the cell structure of microorganisms. This includes viruses, mold spores, bacteria as well as odor molecules and pollutants.
  • oxygen ions that also have an air-cleaning effect. They bind additional oxygen molecules and thus form so-called oxygen clusters.
  • the oxygen ions bind dusts suspended in the air so that they sink due to their increasing weight and thus purify the air. In addition, the dusts can be filtered more easily due to their increasing size.
  • the voltage present is increased, the proportion of atomic oxygen which does not oxidize with substances but instead forms ozone (O 3 ) is increased, so that basically such discharge tubes can also be used for ozone production.
  • O 3 ozone
  • the amount of ozone generated must be checked in some cases and kept as low as possible, for example by applying lower voltages.
  • Conventional discharge tubes for ionization have an outer electrode in the form of a wire mesh or wire mesh, which is tubular. It can be slipped over the insulator tube, stretching it and pretensioning the outer surface of the insulator tube.
  • Metal grids and perforated plates are used as the internal electrode.
  • the metal grid or perforated plate is formed into a cylindrical body, which is inserted into the insulator tube.
  • the inner electrode has an outer diameter in the relaxed state, which is slightly larger than the inner diameter of the insulator tube, so that the inner electrode rests with a prestress against the inner surface of the insulator tube.
  • the preload is generated by the internal electrode's own spring force.
  • insulator tubes which are provided on the inside with a “glossy silver coating” which represents the inner electrode.
  • conventional insulator tubes have high dimensional tolerances, so that over the length of the insulator tube when using internal electrodes in the form of metal grid gaps or perforated sheets. During the corona discharges there is therefore noise due to vibrations of the inner electrode. Here too, uneven contact of the inner electrode concentrates or unevenly generates discharges that can damage the insulator tube.
  • a discharge tube is known from DE 299 11 754 U1, in which a connecting conductor in the form of a bristle contact is used.
  • the connecting conductor has bristles which run radially over the entire length of the inner electrode and are in contact with the inner electrode. In order to ensure perfect contact between the bristles and the inner electrode, these are pretensioned against the inner electrode.
  • the bristles are slightly bent against the direction of insertion of the bristle contact when mounting the bristle contact and, due to their elasticity, lie closely against the inner electrode.
  • the object of the present invention is to provide a discharge tube which has a low level of noise during operation, ensures uniform discharge and the components of which are easy to assemble and disassemble.
  • the object is encompassed by a discharge tube
  • a spring element with at least one metal wire which is in contact with the inner electrode over at least part of the length thereof and acts on the latter against the inner surface.
  • the flexible flat material from which the inner electrode is made does not build up any or only very little internal stress when deformed. The internal electrode can therefore not be held flat against the internal surface by internal stress.
  • the flexible, flat material is highly flexible and is equally flexible and deformable in all directions, so that even the smallest dimensional tolerances of the insulator tube can be compensated for.
  • the spring element ensures that the inner electrode is pressed flat against the inner surface of the insulator tube, with dimensional tolerances being compensated for. The even contact of the inner electrode with the insulator tube results in a more uniform discharge and low vibration. Furthermore, it is ensured that the spring element can be easily dismantled, since the metal wire lies against the inner electrode over its length and therefore cannot get caught on or in the inner electrode.
  • the metal wire ensures that a uniform electrical voltage is applied to the inner electrode over the length of the metal wire and that the inherent resistance of the inner electrode does not lead to a voltage drop in the longitudinal direction of the inner electrode.
  • the metal wire can extend over the entire length of the inner electrode, so that only the provision of the metal wire ensures that the inner electrode lies flat against its inner surface over the entire length of the insulator tube.
  • the spring element is preferably represented by a helical spring, the outer diameter of which in the relaxed, that is to say unassembled, state is larger than the inner diameter of the inner electrode when it rests on the inner surface of the insulator tube.
  • the coil spring provides an easy-to-manufacture and inexpensive component which makes electrical contact with the inner electrode and presses it against the inner surface of the insulator tube.
  • the spring element in the form of a helical spring can be easily installed in the insulator tube by being driven into the insulator tube in a rotationally driven manner. This will pull the coil spring into the insulator tube.
  • the spring element can be easily disassembled, whereupon the inner electrode can be easily removed.
  • the spring element is made of stainless steel.
  • the inner electrode can also be made of stainless steel. This significantly increases the service life compared to discharge tubes with aluminum inner electrodes.
  • a contact element can be provided which is in electrical contact with the latter at least over most of the length of the outer electrodes, preferably over the entire length of the outer electrode. This ensures that a uniform electrical voltage is applied to the outer electrode over the length of the electrical contact between the contact element and the outer electrode and the inherent resistance of the outer electrode does not lead to a voltage drop in the longitudinal direction thereof. This ensures that evenly distributed discharges are guaranteed over the length.
  • the object is furthermore encompassed by a discharge tube
  • a contact element which is at least over most of the length .0 of the outer electrode in electrical contact with this, solved.
  • the contact element is preferably in electrical contact with the outer electrode over the entire length thereof.
  • the contact element can be integrally connected to the outer electrode, i. that is, it can be soldered to the outer electrode.
  • the outer electrode can form an IO guide radially spaced from the insulator tube, in which the contact element is received.
  • the guide can be designed in the form of a channel and the contact element in the form of a wire, the contact element being pushed into the guide.
  • the outer electrode can be made of a radially stretchable wire mesh or wire mesh in tubular Form be made, which are connected to each other along a connecting line in the longitudinal direction of the outer electrode, for. B. be soldered so that a first hose section is formed in which the insulator tube is received and a second hose section is formed which runs parallel to the first hose section and in which the contact element is received.
  • the inner electrode is preferably made of a wire mesh, which has a fine to very fine mesh size, or a grid.
  • the element can also be made of a thin sheet or foil and perforations such as e.g. with a perforated plate.
  • the inner surface and the outer surface of the insulator tube are cylindrical and are arranged coaxially to a longitudinal axis.
  • the inner electrode and the outer electrode are cylindrical and arranged coaxially to the longitudinal axis.
  • the outer electrode is preferably made of a radially stretchable wire mesh or wire mesh in the form of a tube.
  • the outer electrode can thus be easily pushed onto the insulator tube with a slight radial expansion, so that the outer electrode is arranged on the insulator tube with a prestress.
  • the outer electrode is also preferably made of stainless steel.
  • the insulator tube can be made of glass, e.g. made of lime soda glass or borosilicate glass.
  • Lime soda glass has the advantage that the insulator tube can be manufactured inexpensively and also has high strength.
  • Borosilicate glass on the other hand, has better electrical breakdown numbers, but breaks more easily.
  • the insulator tube has a bottom at one longitudinal end, which is formed in one piece with the insulator tube and closes it.
  • the insulator tube has an opening at a second longitudinal end, through which the inner electrode and the spring element are inserted into the insulator tube can be.
  • the insulator tube In order to avoid damage to the opening of the insulator tube, in particular when torsionally rigid inner electrodes are used, which require a large contact pressure, the insulator tube is designed to taper over part of the length of the opening.
  • Figure 1 is an exploded view of a first embodiment of a discharge tube according to the invention
  • FIG. 2 shows a side view of the discharge tube according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a longitudinal section of the discharge tube according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a cross section along the section line IV-IV according to FIG. 3;
  • FIG. 5 shows a longitudinal section of a discharge tube with an insulator tube tapering towards the opening
  • FIG. 6 shows a longitudinal section of a second embodiment of a discharge tube according to the invention.
  • FIG. 7 shows a cross section along the section line VII-VII in accordance with FIG. 6;
  • Figure 8 shows a longitudinal section of a third embodiment of a discharge tube according to the invention and 9 shows a cross section along the section line IX-IX according to FIG.
  • FIGS 1 to 4 show a first embodiment of a discharge tube according to the invention in different representations. For the sake of clarity, the discharge tube and its components are not shown to scale. Figures 1 to 4 are described together below.
  • the discharge tube extends along a longitudinal axis 1 and, coaxially with it, has an insulator tube 2, which is preferably made of glass.
  • the insulator tube 2 forms a cylindrical inner surface 3 arranged coaxially to the longitudinal axis 1 and a cylindrical outer surface 4 arranged coaxially to the longitudinal axis 1.
  • the latter has a bottom 6 which closes the insulator tube 2 at the first longitudinal end 5.
  • the bottom 6 is formed in one piece with the insulator tube 2.
  • a second longitudinal end 7 of the insulator tube 2, which is arranged at a distance from the first longitudinal end 5, the latter has an opening 8.
  • An outer electrode 9 is arranged coaxially to the longitudinal axis 1 around the insulator tube 2.
  • the outer electrode 9 extends over most of the length of the insulator tube 2 and bears against its outer surface 4 with a prestress.
  • the outer electrode 9 is formed from an expandable wire mesh or wire mesh in the form of a tube.
  • a spring clip (not shown here), which is pressed against the outer electrode 9 with a spring force, can be used for current transmission and for connection to a voltage source.
  • An inner electrode 10 is inserted into the insulator tube 2 starting from the opening 8.
  • the inner electrode 10 extends approximately over the same length as the outer electrode 9 and is arranged cylindrically and coaxially to the longitudinal axis 1.
  • the inner electrode 10 is made of a wire mesh, which is extremely flexible, so that this is only a given the inner diameter of the insulator tube 2 has very low inherent stability. As a result, dimensional tolerances of the insulator tube 2 cannot be compensated for. Furthermore, in the case of corona discharges, the inner electrode 10 is set in vibration so that it strikes the inner surface 3 of the insulator tube 2.
  • a spring element in the form of a helical coil spring 11 is provided coaxially to the longitudinal axis 1, the windings of which extend over the length of the inner electrode 10, which bias the inner electrode 10 against the inner surface 3 of the insulator tube 2.
  • the windings thereof In the relaxed state, i.e. In the non-assembled state of the helical spring 11, the windings thereof have an outer diameter which is larger than the inner diameter of the inner electrode 10 in the assembled state.
  • the coil spring 11 has a connection section 12 with an eyelet 13 at its end facing the opening 8 of the insulator tube 2.
  • the eyelet 13 is connected to an electrical connection 15 by means of a nut 14.
  • the electrical connection 15 is passed through a cap 16 so that it can be connected to a voltage source.
  • the cap 16 has a bottom section 17 which runs transversely to the longitudinal axis 1 and closes the opening 8 of the insulator tube 2.
  • the helical spring 11 Due to the line contact between the helical spring 11 and the inner electrode 10, the helical spring 11 can be installed by simply screwing it into the insulator tube 2 and dismantled in the same way. During assembly ⁇ , the coil spring 11 retracts into the insulator tube 2 during a rotating movement. When dismantling, it can be unscrewed accordingly. Thus, the discharge tube can be easily dismantled so that the individual components can be easily recycled. Because of the line contact and the concern The helical spring 11 over the entire length of the inner electrode 10 ensures that the inner electrode 10 lies against the inner surface 3 of the insulator tube 2 over its entire length, dimensional tolerances of the insulator tube 2 being compensated for due to the high flexibility of the wire mesh of the inner electrode 10. Because there are no gaps between the inner electrode 10 and the inner surface 3, no vibrations and concentrated tuft discharges can occur on the inner electrode 10, which would lead to noise and damage to the insulator tube 2.
  • FIG. 5 shows a discharge tube according to the invention, in which the insulator tube 2 'tapers towards the opening 8'.
  • Components and features that correspond to those of Figures 2 to 4 are provided with the same reference numerals and described there.
  • the discharge tube according to FIG. 5 corresponds to the discharge tube according to FIGS. 1 to 4.
  • Figures 6 and 7 show a second embodiment of a discharge tube according to the invention in different representations.
  • the second embodiment corresponds to the first embodiment.
  • the outer electrode 109 is basically designed in accordance with the first embodiment.
  • the outer electrode 109 is formed in the form of a tube with two tube sections running parallel to one another.
  • the outer electrode is integrally connected along a connecting axis that runs parallel to the longitudinal axis 101 of the insulator tube 102 in such a way that two tube sections 121, 122 form. With a first tube section 121, the outer electrode 109 is slipped over the insulator tube 102.
  • a contact element 120 is inserted in the form of a wire, the contact element 122 serving to connect the outer electrode 109 to a voltage source.
  • This ensures electrical contact between the contact element 10 and the outer electrode 109 over the entire length of the outer electrode 109.
  • the inherent resistance of the outer electrode 109 does not lead to a voltage drop in the longitudinal direction thereof.
  • the inner electrode 110 is in electrical contact with a voltage source over the entire length by means of the spring element in the form of the coil spring 111, uniform discharge is ensured over the entire length of the electrodes 109, 110.
  • FIGS 8 and 9 show a third embodiment of a discharge tube according to the invention in different representations.
  • both the inner electrode 210 and the outer electrode 209 correspond to the first embodiment.
  • a contact element 220 is provided in the form of a wire, which extends parallel to the longitudinal axis 201 of the insulator tube 202 and is preferably integrally connected to the outer electrode 209.
  • the contact element 220 is preferably soldered to the outer electrode 209. This results in the same advantages as in the second embodiment of the discharge tube.

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Abstract

Entladungsröhre umfassend eine Isolatorröhre (2) mit einer Innenfläche (3) und einer Aussenfläche (4), eine Innenelektrode (10) aus einem flexiblen flächigen Material, die in Anlage zur Innenfläche (3) steht, eine Aussenelektrode (9), die in Anlage zur Aussenfläche (4) steht, ein Federelement (11) mit mindestens einem Metalldraht, der zumindest über einen Teil der Länge der Innenelektrode (10) zu dieser in Anlage ist und diese gegen die Innenfläche (3) beaufschlagt. Die Entladungsröhre weist im Betrieb eine geringe Geräuschentwicklung auf. Ferner lassen sich die Bauteile der Entladungsröhre einfach demontieren.

Description

Entladungsröhre
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Entladungsröhre insbesondere zur Ionisation von Luft, Sauerstoff oder sonstigen Gasen sowie zur Ozonerzeugung aus Luft oder Sauerstoff.
Die Ionisation von Luftsauerstoff bewirkt die Reinigung und Entkeimung der Luft. Zur Entkeimung werden z.B. Luftionisationsgeneratoren gemäß der CH 666 372 A5 eingesetzt. Diese weisen eine Isolatorröhre z.B. aus Glas auf, in deren Innenraum eine hülsenförmige Innenelektrode an der Innenwand der Isolatorröhre anliegend ange- ordnet ist. An der Außenwand anliegend ist eine Außenelektrode vorgesehen. Zwischen beiden Elektroden wird eine Hochspannung angelegt, die Koronaentladungen zwischen den beiden Elektroden bewirkt. Die Koronaentladungen führen zu einer Spaltung und einer Ionisation der Sauerstoffmoleküle der Luft. Durch die Spaltung der Sauerstoffmoleküle (O2) entstehen hochreaktionsfähige Sauerstoffatome. Diese wirken als Oxidationsmittel und oxidieren unmittelbar nach deren Entstehung oxidier- bare Stoffe und schädigen hierdurch die Zellstruktur von Mikroorganismen. Hierzu zählen Viren, Schimmelsporen, Bakterien sowie Geruchsmoleküle und Schadstoffe.
Durch die Ionisation der Sauerstoffmoleküle entstehen Sauerstoffionen, die ebenfalls luftreinigend wirken. Sie binden weitere Sauerstoff moleküle und bilden somit sogenannte Sauerstoff-Cluster. Die Sauerstoffionen binden in der Luft schwebende Stäube, so dass diese aufgrund des zunehmenden Gewichts absinken und somit eine Reinigung der Luft bewirken. Zudem können die Stäube aufgrund ihrer zunehmenden Größe einfacher gefiltert werden. Bei Erhöhung der anliegenden Spannung wird der Anteil an atomarem Sauerstoff, der nicht mit Stoffen oxidiert sondern Ozon (O3) bildet, erhöht, so dass grundsätzlich solche Entladungsröhren auch zur Ozonproduktion verwendet werden können. Für den Einsatz zur Reinigung der Luft muß jedoch in einigen Fällen die Menge des er- zeugten Ozons kontrolliert und z.B. durch Anlegen niedrigerer Spannungen möglichst gering gehalten werden.
Konventionelle Entladungsröhren zur Ionisation weisen eine Außenelektrode in Form eines Drahtgewebes oder Drahtgeflechts auf, welches schlauchförmig ausge- bildet ist. Es kann über die Isolatorröhre geschoben werden, wobei es gedehnt wird und mit Vorspannung an der Außenfläche der Isolatorröhre anliegt.
Als Innenelektrode kommen Metallgitter und Lochplatten, beides in der Regel aus Aluminium, zum Einsatz. Das Metallgitter oder die Lochplatte wird zu einem zylindri- sehen Körper geformt, der in die Isolatorröhre eingeschoben wird. Hierbei weist die Innenelektrode im entspannten Zustand einen Außendurchmesser auf, der geringfügig größer ist als der Innendurchmesser der Isolatorröhre, so dass die Innenelektrode mit Vorspannung gegen die Innenfläche der Isolatorröhre anliegt. Die Vorspannung wird durch die eigene Federkraft der Innenelektrode erzeugt. Bekannt sind auch Isolatorröhren, die innen mit einer „Glanzsilberbeschichtung" versehen sind, welche die Innenelektrode darstellt.
Zum Verbinden der Innenelektrode mit einer Spannungsquelle sind Leiter vorgesehen, die an der Innenelektrode angenietet oder angelötet sind. Alternativ kommen Kontaktelemente zum Einsatz, die mit Vorspannung gegen die Innenelektrode gedrückt werden. Bei solchen punktuellen elektrischen Anbindungen wirkt sich nachteilig aus, dass an der Kontaktstelle zwischen Anschlussleiter und Innenelektrode die Innenelektrode einem hohen punktuellen Verschleiß ausgesetzt ist. Die punktuelle Spannungsübertragung von der Innenelektrode bewirkt eine sehr starke Büschelent- ladung an dieser Stelle, die zum Bruch der Isolatorröhre führen kann.
Ferner weisen übliche Isolatorröhren hohe Maßtoleranzen auf, so dass über die Länge der Isolatorröhre bei der Verwendung von Innenelektroden in Form von Metallgit- tern oder Lochblechen Spalte entstehen. Während der Koronaentladungen kommt es daher zu Geräuschentwicklungen aufgrund von Vibrationen der Innenelektrode. Auch hier werden durch ungleichmäßiges Anliegen der Innenelektrode Entladungen konzentriert bzw. ungleichmäßig erzeugt, die die Isolatorröhre beschädigen können.
Aus der DE 299 11 754 U1 ist eine Entladungsröhre bekannt, bei der ein Anschlussleiter in Form eines Borstenkontaktes zum Einsatz kommt. Der Anschlussleiter weist über die gesamte Länge der Innenelektrode radial verlaufende Borsten auf, die mit der Innenelektrode in Berührung stehen. Um einen einwandfreien Kontakt zwischen den Borsten und der Innenelektrode zu gewährleisten, liegen diese mit Vorspannung an der Innenelektrode an. Hierbei werden die Borsten beim Montieren des Borstenkontakts geringfügig entgegen der Einführrichtung des Borstenkontaktes gebogen und liegen aufgrund ihrer Elastizität eng an der Innenelektrode an. Beim Recyceln solcher Entladungsröhren ist es jedoch nur mit einem sehr hohen Aufwand möglich, diese Borstenkontakte zu demontieren, da sich beim Herausziehen der Borstenkontakte entgegen der Einführrichtung die Borsten aufstellen und sich, insbesondere bei der Verwendung von Metallgittern oder Lochblechen, in den Innenelektroden verhaken. Dadurch werden hohe radiale Kräfte von den Borsten auf die Innenfläche der Isolatorröhre und auf die Innenelektrode erzeugt, die zur Beschädigung oder Zerstö- rung der Isolatorröhre oder der Innenelektrode führen können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Entladungsröhre bereitzustellen, die beim Betrieb eine geringe Geräuschentwicklung aufweist, eine gleichmäßige Entladung gewährleistet und deren Bauteile einfach zu montieren und demontieren sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Entladungsröhre umfassend
- eine Isolatorröhre mit einer Innenfläche und einer Außenfläche,
- eine Innenelektrode aus einem flexiblen flächigen Material, die in Anlage zur Innenfläche steht, - eine Außenelektrode, die in Anlage zur Außenfläche steht,
- ein Federelement mit mindestens einem Metalldraht, der zumindest über einen Teil der Länge der Innenelektrode zu dieser in Anlage ist und diese gegen die Innenfläche beaufschlagt, gelöst. Das flexible flächige Material, aus dem die Innenelektrode hergestellt ist, baut beim Verformen keine oder nur eine sehr geringe Eigenspannung auf. Die Innenelektrode kann daher nicht durch Eigenspannung plan gegen die Innenfläche gehalten werden. Das flexible flächige Material weist eine hohe Flexibilität auf und ist in allen Richtun- gen gleich biegsam und verformbar, so dass auch geringste Maßtoleranzen der Isolatorröhre ausgeglichen werden können. Durch das Federelement ist gewährleistet, dass die Innenelektrode plan an die Innenfläche der Isolatorröhre angedrückt wird, wobei Maßtoleranzen ausgeglichen werden. Durch das gleichmäßige Anliegen der Innenelektrode an der Isolatorröhre werden eine gleichmäßigere Entladung und ge- ringe Vibration erzielt. Ferner ist gewährleistet, dass das Federelement leicht demontierbar ist, da der Metalldraht über seine Länge an der Innenelektrode anliegt und sich somit nicht an oder in der Innenelektrode verhaken kann.
Ferner ist durch den Metalldraht gewährleistet, dass über die Länge des Metalldrahts eine gleichmäßige elektrische Spannung an der Innenelektrode anliegt und der Eigenwiderstand der Innenelektrode nicht zu einem Spannungsabfall in Längsrichtung der Innenelektrode führt. Der Metalldraht kann sich über die gesamte Länge der Innenelektrode erstrecken, so dass alleine durch Vorsehen des Metalldrahts gewährleistet ist, dass die Innenelektrode über die gesamte Länge der Isolatorröhre an de- ren Innenfläche plan anliegt.
Das Federelement ist vorzugsweise durch eine Schraubenfeder dargestellt, deren Außendurchmesser im entspannten, also nicht montierten Zustand größer ist als der Innendurchmesser der Innenelektrode, wenn diese an der Innenfläche der Isolator- röhre anliegt. Durch die Schraubenfeder wird ein einfach zu fertigendes und kostengünstiges Bauteil bereitgestellt, welches den elektrischen Kontakt zur Innenelektrode herstellt und diese gegen die Innenfläche der Isolatorröhre drückt. Ferner lässt sich das Federelement in Form einer Schraubenfeder einfach in die Isolatorröhre montieren, indem diese drehend angetrieben in die Isolatorröhre eingeführt wird. Hierdurch zieht sich die Schraubenfeder in die Isolatorröhre hinein. In gleicher Weise lässt sich das Federelement einfach demontieren, woraufhin die Innenelektrode leicht entfernt werden kann. Um höhere Standzeiten zu erreichen, ist das Federelement aus Edelstahl gefertigt. Ebenso kann die Innenelektrode aus Edelstahl gefertigt sein. Hierdurch werden die Standzeiten im Vergleich zu Entladungsröhren mit Innenelektroden aus Aluminium deutlich erhöht.
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Ferner kann ein Kontaktelement vorgesehen sein, das zumindest über den größten Teil der Länge der Außenelektroden, vorzugsweise über die gesamte Länge der Außenelektrode, mit dieser in elektrischem Kontakt steht. Hierdurch wird gewährleistet, dass über die Länge des elektrischen Kontakts zwischen dem Kontaktelement und 10 der Außenelektrode eine gleichmäßige elektrische Spannung an der Außenelektrode anliegt und der Eigenwiderstand der Außenelektrode nicht zu einem Spannungsabfall in Längsrichtung derselben führt. Somit werden über die Länge gleichmäßig verteilte Entladungen gewährleistet.
15 Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ferner durch eine Entladungsröhre umfassend
- eine Isolatorröhre mit einer Innenfläche und einer Außenfläche,
- eine Innenelektrode, die in der Anlage zur Innenfläche steht,
- eine Außenelektrode, die in der Anlage zur Außenfläche steht,
- ein Kontaktelement, das zumindest über den größten Teil der Länge .0 der Außenelektrode mit dieser in elektrischem Kontakt steht, gelöst.
Vorzugsweise steht das Kontaktelement hierbei über die gesamte Länge der Außenelektrode zu dieser in elektrischem Kontakt.
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Das Kontaktelement kann mit der Außenelektrode stoffschlüssig verbunden sein, d. h., es kann mit der Außenelektrode verlötet sein.
Alternativ dazu kann die Außenelektrode radial beabstandet zur Isolatorröhre eine IO Führung bilden, in der das Kontaktelement aufgenommen ist. Die Führung kann in Form eines Kanals und das Kontaktelement in Form eines Drahtes ausgebildet sein, wobei das Kontaktelement in die Führung eingeschoben ist. Hierbei kann die Außenelektrode aus einem radial dehnbaren Drahtgewebe oder Drahtgeflecht in Schlauch- form hergestellt sein, wobei dieses entlang einer Verbindungslinie in Längsrichtung der Außenelektrode miteinander verbunden sein, z. B. verlötet sein, so dass ein erster Schlauchabschnitt gebildet ist, in dem die Isolatorröhre aufgenommen ist und eine zweiter Schlauchabschnitt gebildet ist, der parallel zum ersten Schlauchabschnitt ver- läuft und in dem das Kontaktelement aufgenommen ist.
Die Innenelektrode ist vorzugsweise aus einem Drahtgewebe, das eine feine bis feinste Maschenweite aufweist, oder einem Gitter hergestellt. Das Element kann jedoch auch aus einem dünnen Blech oder einer Folie hergestellt sein und Durchbrü- ehe, wie z.B. bei einem Lochblech, aufweisen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Innenfläche und die Außenfläche der Isolatorröhre zylindrisch ausgebildet und koaxial zu einer Längsachse angeordnet sind. Hierbei sind die Innenelektrode und die Außenelektrode zylindrisch ausgebildet und koaxial zur Längsachse angeordnet.
Die Außenelektrode ist vorzugsweise aus einem radial dehnbaren Drahtgewebe oder Drahtgeflecht in Schlauchform hergestellt. Die Außenelektrode lässt sich somit unter leichtem radialen Aufweiten einfach auf die Isolatorröhre aufschieben, so dass die Außenelektrode mit Vorspannung auf der Isolatorröhre angeordnet ist.
Die Außenelektrode ist hierbei ebenfalls vorzugsweise aus Edelstahl gefertigt.
Die Isolatorröhre kann aus Glas gefertigt sein, z.B. aus Kalksodaglas oder Borosili- katglas. Kalksodaglas hat den Vorteil, dass die Isolatorröhre kostengünstig hergestellt werden kann und zudem eine hohe Festigkeit aufweist. Borosilikatglas hingegen weist bessere elektrische Durchschlagzahlen auf, bricht jedoch leichter.
Vorzugsweise weist die Isolatorröhre an einem Längsende einen Boden aufweist, der einstückig mit der Isolatorröhre ausgebildet ist und diese verschließt.
Ferner weist die Isolatorröhre an einem zweiten Längsende eine Öffnung auf, durch die die Innenelektrode sowie das Federelement in die Isolatorröhre eingeschoben werden können.
Um an der Öffnung der Isolatorröhre Beschädigungen zu vermeiden, insbesondere bei der Verwendung verwindungssteifer Innenelektroden, die eine große Anpresskraft erfordern, ist die Isolatorröhre über einen Teil zur Länge der Öffnung hin sich verjüngend ausgebildet.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Hierin zeigt
Figur 1 eine Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Entladungsröhre;
Figur 2 eine Seitenansicht der Entladungsröhre gemäß Figur 1 ;
Figur 3 einen Längsschnitt der Entladungsröhre gemäß Figur 1 ;
Figur 4 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie IV-IV gemäß Figur 3;
Figur 5 einen Längsschnitt einer Entladungsröhre mit einer sich zur Öffnung hin verjüngenden Isolatorröhre;
Figur 6 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Entladungsröhre;
Figur 7 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie Vll-Vll gemäß Figur 6;
Figur 8 einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Entladungsröhre und Figur 9 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie IX-IX gemäß Figur
8.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Entladungsröhre in unterschiedlichen Darstellungen. Der Übersichtlichkeit halber ist die Entladungsröhre und deren Bauteile nicht maßstabgetreu wiedergegeben. Die Figuren 1 bis 4 werden im folgenden zusammen beschrieben.
Die Entladungsröhre erstreckt sich entlang einer Längsachse 1 und weist koaxial zu dieser eine Isolatorröhre 2 auf, welche vorzugsweise aus Glas gefertigt ist. Die Isolatorröhre 2 bildet eine zylindrische koaxial zur Längsachse 1 angeordnete Innenfläche 3 sowie eine zylindrische koaxial zur Längsachse 1 angeordnete Außenfläche 4. An einem ersten Längsende 5 der Isolationsröhre 2 weist diese einen Boden 6 auf, der die Isolatorröhre 2 am ersten Längsende 5 verschließt. Der Boden 6 ist einteilig mit der Isolatorröhre 2 ausgebildet. An einem dem ersten Längsende 5 entfernt angeordneten zweiten Längsende 7 der Isolatorröhre 2 weist diese eine Öffnung 8 auf.
Um die Isolatorröhre 2 ist eine Außenelektrode 9 koaxial zur Längsachse 1 angeord- net. Die Außenelektrode 9 erstreckt sich über den größten Teil der Länge der Isolatorröhre 2 und liegt mit Vorspannung an deren Außenfläche 4 an. Die Außenelektrode 9 ist aus einem dehnbaren Drahtgewebe oder Drahtgeflecht in Form eines Schlauches ausgebildet. Somit lässt sich die Außenelektrode 9 über die Isolatorröhre 2 stülpen, wobei die Außenelektrode 9 leicht gedehnt wird, so dass diese fest auf der Isolatorröhre 2 gehalten ist. Zur Stromübertragung und zur Verbindung mit einer Spannungsquelle kann ein hier nicht dargestellter Federbügel dienen, der mit einer Federkraft an die Außenelektrode 9 gedrückt wird.
In der Isolatorröhre 2 ist ausgehend von der Öffnung 8 eine Innenelektrode 10 einge- schoben. Die Innenelektrode 10 erstreckt sich in etwa über dieselbe Länge wie die Außenelektrode 9 und ist zylindrisch und koaxial zur Längsachse 1 angeordnet. Die Innenelektrode 10 ist aus einem Drahtgewebe hergestellt, welches extrem flexibel ist, so dass dieses bei dem gegebenen Innendurchmesser der Isolatorröhre 2 eine nur sehr geringe Eigenstabilität aufweist. Hierdurch können keine Maßtoleranzen der Isolatorröhre 2 ausgeglichen werden. Ferner wird bei Koronaentladungen die Innenelektrode 10 in Schwingung versetzt, so dass diese gegen die Innenfläche 3 der Isolatorröhre 2 schlägt.
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Daher ist koaxial zur Längsachse 1 ein Federelement in Form einer wendeiförmigen Schraubenfeder 11 vorgesehen, deren Windungen sich über die Länge der Innenelektrode 10 erstrecken, welche die Innenelektrode 10 mit Vorspannung gegen die Innenfläche 3 der Isolatorröhre 2 beaufschlagen. Im entspannten Zustand, d.h. im o nichtmontierten Zustand der Schraubenfeder 11 , weisen deren Windungen einen Außendurchmesser auf, der größer ist als der Innendurchmesser der Innenelektrode 10 im montierten Zustand. Somit muß während der Montage der Schraubenfeder 11 diese geringfügig radial zusammengedrückt werden, so dass eine Vorspannung erzeugt wird.
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Die Schraubenfeder 11 weist an ihrem der Öffnung 8 der Isolatorröhre 2 zugewandten Ende einen Anschlussabschnitt 12 mit einer Öse 13 auf. Die Öse 13 ist mittels einer Mutter 14 mit einem elektrischen Anschluss 15 verbunden. Der elektrische An- schluss 15 ist durch eine Kappe 16 hindurchgeführt, so dass dieser mit einer Span- ιo nungsquelle verbindbar ist. Die Kappe 16 weist einen quer zur Längsachse 1 verlaufenden Bodenabschnitt 17 auf, der die Öffnung 8 der Isolatorröhre 2 verschließt. Randabschnitte 18, die koaxial zur Längsachse 1 verlaufen, bilden eine Ausnehmung 19, in die das zweite Längsende 7 der Isolatorröhre 2 eingesteckt ist. In einem Berührungsbereich zwischen dem Randabschnitt 18 und der Isolatorröhre 2 können
!5 diese, z.B. durch eine Klebverbindung, miteinander verbunden sein.
Aufgrund des Linienkontaktes zwischen der Schraubenfeder 11 und der Innenelektrode 10 kann die Schraubenfeder 11 durch einfaches Hineindrehen in die Isolatorröhre 2 montiert werden und auf gleiche Weise demontiert werden. Bei der Montage ιθ zieht sich die Schraubenfeder 11 bei einer drehenden Bewegung in die Isolatorröhre 2 ein. Bei einer Demontage kann diese entsprechend herausgedreht werden. Somit kann die Entladungsröhre einfach demontiert werden, so dass die einzelnen Bauteile leicht recycelt werden können. Aufgrund des Linienkontaktes und des Anliegens der Schraubenfeder 11 über die gesamte Länge der Innenelektrode 10 ist gewährleistet, dass die Innenelektrode 10 über ihre gesamte Länge an der Innenfläche 3 der Isolatorröhre 2 anliegt, wobei aufgrund der hohen Flexibilität des Drahtgewebes der Innenelektrode 10 Maßtoleranzen der Isolatorröhre 2 ausgeglichen werden. Dadurch, dass keine Spalte zwischen der Innenelektrode 10 und der Innenfläche 3 auftreten, können keine Vibrationen und konzentrierte Büschelentladungen an der Innenelektrode 10 entstehen, die zu einer Geräuschentwicklung und Beschädigung der Isolatorröhre 2 führen würden.
Figur 5 zeigt eine Entladungsröhre gemäß der Erfindung, bei der sich die Isolatorröhre 2' zur Öffnung 8' hin verjüngt. Bauteile und Merkmale, die mit solchen der Figuren 2 bis 4 übereinstimmen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und dort beschrieben.
Bis auf die Isolatorröhre 2' stimmt die Entladungsröhre gemäß Figur 5 mit der Entladungsröhre gemäß der Figuren 1 bis 4 überein. Die Isolatorröhre 2' ist zur Öffnung 8' hin sich verjüngend ausgeführt. Hierdurch wird die Festigkeit der Isolatorröhre 2' im Bereich der Öffnung 8' deutlich erhöht, so dass die Gefahr eines Bruches der Isolatorröhre 2' reduziert wird. Insbesondere wenn eine Spiralfeder 11 mit erhöhter Fe- derkraft zum Einsatz kommt, werden Brüche, insbesondere während der Montage oder der Demontage, verhindert.
Die Figuren 6 und 7 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Entladungsröhre in unterschiedlichen Darstellungen. Bezüglich der Innenelekt- rode 110 und dem Federelement in Form einer wendeiförmigen Schraubenfeder 111 stimmt die zweite Ausführungsform mit der ersten Ausführungsform überein. Ferner ist auch die Außenelektrode 109 grundsätzlich entsprechend der ersten Ausführungsform gestaltet. Jedoch ist die Außenelektrode 109 in Form eines Schlauches mit zwei parallel zueinander verlaufenden Schlauchabschnitten gebildet. Hierzu ist die Außenelektrode entlang einer Verbindungsachse, die parallel zur Längsachse 101 der Isolatorröhre 102 verläuft, derart stoffschlüssig verbunden, dass sich zwei Schlauchabschnitte 121 ,122 bilden. Mit einem ersten Schlauchabschnitt 121 ist die Außenelektrode 109 über die Isolatorröhre 102 gestülpt. In einen zweiten Schlauch- abschnitt 122, der eine Führung in Form eines Kanals bildet, ist ein Kontaktelement 120 in Form eines Drahtes eingeschoben, wobei das Kontaktelement 122 zum Verbinden der Außenelektrode 109 mit einer Spannungsquelle dient. Somit ist ein elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktelement 1 0 und der Außenelektrode 109 über die gesamte Länge der Außenelektrode 109 gewährleistet. Somit führt der Eigenwiderstand der Außenelektrode 109 nicht zu einem Spannungsabfall in Längsrichtung derselben. Insbesondere da auch die Innenelektrode 110 mittels des Federelements in Form der Schraubenfeder 111 über die gesamte Länge in elektrischem Kontakt mit einer Spannungsquelle steht, wird über die gesamte Länge der Elektroden 109, 110 eine gleichmäßige Entladung gewährleistet.
Die Figuren 8 und 9 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Entladungsröhre in unterschiedlichen Darstellungen. Hierbei entsprechen sowohl die Innenelektrode 210 und die Außenelektrode 209 der ersten Ausführungsform. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist jedoch ein Kontaktelement 220 in Form eines Drahtes vorgesehen, der sich parallel zur Längsachse 201 der Isolatorröhre 202 erstreckt und vorzugsweise stoffschlüssig mit der Außenelektrode 209 verbunden ist. Vorzugsweise ist das Kontaktelement 220 mit der Außenelektrode 209 verlötet. Hierdurch ergeben sich die gleichen Vorteile wie bei der zweiten Ausführungs- form der Entladungsröhre.
Stefan Zimmermann 7. April 2004 Edgovener Straße 123 Mü/wir (20040111) 53773 Hennef Q03502WO10
Entladungsröhre
Bezugszeichenliste
1 Längsachse
2, 2' Isolatorröhre
3 Innenfläche
4 Außenfläche
5, 5' erstes Längsende
6, 6' Boden
7, 7' zweites Längsende
8, 8 Öffnung
9 Außenelektrode
10 Innenelektrode
11 Schraubenfeder
12 Anschlussabschnitt
13 Öse
14 Mutter
15 elektrischer Anschluss
16 Kappe
17 Bodenabschnitt
18 Randabschnitt 1.
Ausnehmung
Längsachse
Isolatorröhre
Innenfläche
Außenfläche erstes Längsende
Boden zweites Längsende
Öffnung
Außenelektrode
Innenelektrode
Schraubenfeder
Anschlussabschnitt
Öse
Mutter
Elektrischer Anschluss
Kappe
Bodenabschnitt
Randabschnitt
Ausnehmung
Kontaktelement erster Schlauchabschnitt zweiter Schlauchabschnitt
Längsachse
Isolatorröhre
Innenfläche
Außenfläche erstes Längsende
Boden 207 zweites Längsende
208 Öffnung
209 Außenelektrode
210 Innenelektrode
211 Schraubenfeder
212 Anschlussabschnitt
213 Öse
214 Mutter
215 elektrischer Abschnitt
216 Kappe
217 Bodenabschnitt
218 Randabschnitt
219 Ausnehmung
220 Kontaktelement

Claims

Stefan Zimmermann 7. April 2004 Edgovener Straße 123 Mü/wir (200401 11) 53773 Hennef Q03502WO10EntladungsröhrePatentansprüche
1. Entladungsröhre umfassend
- eine Isolatorröhre (2, 52) mit einer Innenfläche (3, 53) und einer Außenfläche (4, 54),
- eine Innenelektrode (10, 60) aus einem flexiblen flächigen Material, die in Anlage zur Innenfläche (3, 53) steht,
- eine Außenelektrode (9 , 59), die in Anlage zur Außenfläche (4, 54) steht,
- ein Federelement (11 , 61) mit mindestens einem Metalldraht, der zumindest über einen Teil der Länge der Innenelektrode (10, 60) zu dieser in Anlage ist und diese gegen die Innenfläche (3, 53) beaufschlagt.
2. Entladungsröhre nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Metalldraht über die gesamte Länge der Innenelektrode (10) zu dieser in Anlage ist und diese gegen die Innenfläche (3) beaufschlagt.
3. Entladungsröhre nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement durch eine Schraubenfeder (11) dargestellt ist.
4. Entladungsröhre nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Außendurchmesser der Schraubfeder (11) im entspannten nicht montierten Zustand größer ist als der Innendurchmesser der in der Isolatorröhre (2) montierten Innenelektrode (10).
5. Entladungsröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das ein Kontaktelement (70) vorgesehen ist, das zumindest über den größten Teil der Länge der Außenelektrode (59) mit dieser in elektrischem Kontakt steht.
6. Entladungsröhre umfassend
- eine Isolatorröhre (52) mit einer Innenfläche (53) und einer Außenfläche (54),
- eine Innenelektrode (60), die in der Anlage zur Innenfläche (53) steht,
- eine Außenelektrode (59), die in der Anlage zur Außenfläche (54) steht,
- ein Kontaktelement (70), das zumindest über den größten Teil der Länge der Außenelektrode (59) mit dieser in elektrischem Kontakt steht.
7. Entladungsröhre nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kontaktelement (70) über die gesamte Länge der Außenelektrode (60) zu dieser in elektrischem Kontakt steht.
8. Entladungsröhre nach Anspruch 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (70) mit der Außenelektrode (60) stoffschlüssig verbunden ist
9. Entladungsröhre nach Anspruch 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Außenelektrode (9) radial beabstandet zur Isolatorröhre (12) eine Führung bildet, in der das Kontaktelement (70) aufgenommen ist.
10. Entladungsröhre nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Führung (122) in Form eines Kanals und das Kontaktelement (70) in Form eines Drahtes ausgebildet ist, wobei das Kontaktelement (70) in die Führung (122) eingeschoben ist.
11. Entladungsröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Innenelektrode (10) aus einem Drahtgewebe oder einem Gitter hergestellt ist.
12. Entladungsröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Innenfläche (3) und die Außenfläche (4) zylindrisch ausgebildet und koaxial zu einer Längsachse (1) der Entladungsröhre angeordnet sind.
13. Entladungsröhre nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Innenelektrode (10) und die Außenelektrode (9) zylindrisch ausgebildet und koaxial zur Längsachse (1) angeordnet sind.
14. Entladungsröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Außenelektrode (9) aus einem radial dehnbaren Drahtgewebe oder Drahtgeflecht in Schlauchform hergestellt ist.
15. Entladungsröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Isolatorröhre (2) aus Glas, insbesondere aus Kalksodaglas oder Bo- rosilikatglas, gefertigt ist.
16. Entladungsröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Isolatorröhre (2) an einem ersten Längsende (5) einen Boden (6) aufweist, der einstückig mit der Isolatorröhre ( 2) ausgebildet ist.
17. Entladungsröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet,
dass die Isolatorröhre (2) an einem ersten Längsende (7) eine Öffnung (8) aufweist.
18. Entladungsröhre nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Isolatorröhre (2) über einen Teil der Länge zur Öffnung hin verjüngend ausgebildet ist.
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