[0001] Die Erfindung betrifft einen Gasentladungs-Überspannungsableiter mit zwei axial sich
gegenüberstehenden Hauptelektroden und einer den Entladungsspalt koaxial ringförmig
umgebenden Mittelelektrode, die mit den Hauptelektroden jeweils, über ein rohrförmiges
Isoliergehäuse verbunden ist, auf dessen Innenseite sich mindestens ein Strich aus
elektrisch leitfähigem Material als Zündstrich über einen Teil der Rohrlänge erstreckt.
[0002] Ein derartiger Gasentladungs-Überspanntuzgsableiter, der auch Zweistreckenableiter
genannt wird, ist aus der US-PS 4 187 526 bekannt.
[0003] Für den Doppeladerschutz von Fernsprecheinrichtungen gegen Überspannungen weisen
Zweistreckenableiter mit einem eng gekoppelten Entladungsraum gegenüber zwei Einzelableitern
den Vorteil auf, daß beim Ansprechen einer Entladungsstrecke der gemeinsame Entladungsraum
ionisiert wird und dadurch auch die zweite Entladungsstrecke ohne zeitliche Verzögerung
anspricht. In den USA werden diese Ableiter z.B. zum Schutz von gemeinsam in ein Hochhaus
einmündende Nachrichtenleitungen (central building) eingesetzt.
[0004] Zweistreckenableiter sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Neben dem eingangs
erwähnten gibt es z.B. auch noch eine kompakte Ausführung (man vergl. DE-OS 28 28409,
insbesondere Fig. 3).
[0005] Eine Ausführungsform mit bedampfungsarmen Hinterraum ist in der US-PS 3 775 642 beschrieben.
[0006] Keine dieser Ausführungen ist jedoch geeignet, um die Summe aller Forderungen einzuhalten,
die insbesondere in den USA als sogenannte heavy duty-Vorschriften von Zweistreckenableitern
verlangt werden.
[0007] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Zweistrecken-Gasentladungs-Überspannungsableiter
zu schaffen, der während und nach Stoßstrom-, Wechselstrom- und Lebensdauerbelastung
eine hohe Konstanz seiner.elektrischen Daten besitzt. Zur Lösung dieser Aufgabe ist
bei einem Gasentladungs-Uberspannungsableiter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß
vorgesehen, daß die eine Entladungsstrecke bildenden Hauptelektroden doppelzylinderförmig
nach innen abgestuft sind und einen elastischen Übergang auf die Isoliergehäuseenden
aufweisen, daß die mit den beiden Hauptelektroden je eine Hauptentladungsstrecke bildende
Mittelelektrode als Hohlzylinder mit auslaufendem Kegelprofil ausgebildet ist und
daß die Elektroden in ihrem Überlappungsbereich mit einer Elektrodenaktivierungsmasse
versehen sind.
[0008] Die Elektroden bestehen dabei vorzugsweise aus Kupfer.
[0009] Als Elektrodenaktivierungsmasse werden Metalloxide, vorzugsweise Magnesiumoxid, verwendet.
[0010] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein Zündstrich
mit einer Hauptelektrode und mindestens ein Zündstrich mit der Mittelelektrode je
Isoliergehäuse elektrisch leitend verbunden. Als besonders vorteilhaft hat sich das
Anbringen von jeweils zwei Zündstrichen erwiesen.
[0011] Der erfindungsgemäße Gasentladungs-Überspannungsableiter weist folgende Vorteile
auf:
[0012] Die Elektroden können aufgrund der elastischen Übergangszonen aus Kupfer bestehen,
das in seinem Ausdehnungskoeffizienten nicht an den des zweckmäßig aus Keramik bestehenden
Isoliergehäuses angepaßt ist. Mit Kupfer werden durch geringe Kathodenzerstäubung
die besten Lebensdauerergebnisse erzielt. Die Elektrodenform gestattet eine wirtschaftliche
Herstellung, nämlich vorzugsweise in FlieBpreBtechnik. Die Materialkosten von Kupfer
sind wesentlich geringer gegenüber den auch verwendbaren Ni-Co-Fe-Legierungen. Zweistrekkenableiter
werden häufig in Fassungen eingesetzt, die durch eng parallel geführte Zuleitungen
Stromschleifen aufweisen. Dadurch brennt der Lichtbogen durch einseitige Ablenkung
bevorzugt an einem eng begrenzten Bereich der Mittelelektrodenkante. Diese schmilzt
auf und reduziert den Elektrodenabstand, so daß eine unzulässige Verringerung der
Ansprechgleichspannung-eintritt. Durch kegelförmigen Auslauf des Mittelelektrodeninnendurchmessers
wird dieser Nachteil vermieden. Das Isoliergehäuse mit seinen Zündstrichen ist in
einem bedampfungsarmen Hinterraum angeordnet, so daß auch im Lebensdauerbetrieb trotz
einsetzender Kathodenzerstäubung sowohl die guten AnsprechstoDspannungswerte als auch
die gute Isolation bei geringer Restisolationsstrecke erhalten bleibt. Jeder Keramikisolierkörper
erhält vorzugsweise zwei Zündstriche, die an der Hauptelektrode (Aderelektrode) und
zwei Zündstriche, die an der Mittelelektrode angeschlossen sind.
[0013] Beide Hauptelektroden (Aderelektroden) stehen sich in engem Abstand gegenüber, so
daß eine niedrige Ansprechspannung zwischen den Aderpotentialen herstellbar ist. Damit
sind auch Systeme schützbar, die hohe Überspannungen zwischen den beeinflußten Leitungen
als Querspannung aufweisen, ohne daß unzulässig hohe Längsspannungen gegen Erde auftreten.
Treten Überspannungen gegen Erde (Längsspannungen) auf, zündet die erste Strecke und
die zweite wird bei dieser engen Kopplung mit nur geringer zeitlicher Verzögerung
ansprechen.
[0014] An Hand eines in der Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll
die Erfindung weiter erläutert werden:
Der in der Figur dargestellte Gasentladungs-Uberspannungsableiter weist zwei axial
sich gegenüberstehende Hauptelektroden 1, 2 und eine den Entladungsspalt koaxial ringförmig
umgebende Mittelelektrode 3 auf. Die Mittelelektrode 3 ist mit beiden Hauptelektroden
1, 2 jeweils über ein ringförmiges Isoliergehäuse 4 verbunden. Das Isoliergehäuse
4 besteht vorzugsweise aus Keramik. Auf der Innenseite der Isoliergehäuse 4 sind jeweils
zwei Zündstriche 6 angebracht. Dabei sind zwei Zündstriche 6 mit der Hauptelektrode
1 und zwei Zündstriche 6 auf der der Hauptelektrode 1 abgewandten Seite mit der Mittelelektrode
3 elektrisch leitend verbunden. Die Zündstriche bestehen vorzugsweise aus Graphit.
Die eine Entladungsstrecke bildenden Hauptelektroden 1, 2 sind in Form eines Doppelzylinders
nach innen abgestuft. Die mit den beiden Hauptelektroden 1, 2 je eine Hauptentladungsstrecke
bildende Mittelelektrode 3 ist als Hohlzylinder ausgebildet. Der Innendurchmesser
der Mittelelektrode 3 weist einen kegelförmigen Auslauf auf. Durch diese spezielle
Formgebung der Elektroden 1, 2, 3 sind die bedampfungsarmen (abgeschatteten) Hinterräume
9 geschaffen. Durch diese spezielle Formgebung werden die bereits aufgezeigten Vorteile
erzielt. Außerdem besitzen die beiden Hauptelektroden 1, 2 elastische Übergänge 7,
8 auf die Enden der Isoliergehäuse 4, wodurch die besonders vorteilhafte Verwendung
von Kupfer als Elektrodenmaterial ermöglicht wird. Im Überlappungsbereich der Elektroden
1, 2, 3 sind diese mit einer Elektrodenaktivierungsmasse 5 versehen, mit der die Elektronenaustrittsarbeit
herabgesetzt wird. Als Elektrodenaktivierungsmasse 5 werden Metalloxide, vorzugsweise
Magnesiumoxid (Mg0), verwendet.
1. Gasentladungs-Überspannungsableiter mit zwei axial sich gegenüberstehenden Hauptelektroden
und einer den Entladungsspalt koaxial ringförmig umgebenden Mittelelektrode, die mit
den Hauptelektroden jeweils über ein ringförmiges Isoliergehäuse verbunden ist, auf
dessen Innenseite sich mindestens ein Strich aus elektrisch leitfähigem Material als
Zündstrich über einen Teil der Rohrlänge erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die
eine Entladungsstrecke bildenden Hauptelektroden (1, 2) doppelzylinderförmig nach
innen abgestuft sind und einen elastischen Übergang (7, 8) auf die Enden der Isoliergehäuse
(4) aufweisen, daß die mit den beiden Hauptelektroden (1, 2) je eine Hauptentladungsstrecke
bildende Mittelelektrode (3) als Hohlzylinder mit auslaufendem Kegelprofil ausgebildet
ist und daß die Elektroden (1, 2, 3) in ihrem Überlappungsbereich mit einer Elektrodenaktivierungsmasse
(5) versehen sind.
2. Gasentladungs-Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Elektroden (1, 2, 3) aus Kupfer bestehen.
3. Gasentladungs-Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektrodenaktivierungsmasse (5) aus Metalloxiden, vorzugsweise aus Magnesiumoxid,
besteht.
4. Gasentlädungs-Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet
, daß mindestens ein Zündstrich (6) mit einer Hauptelektrode (1, 2) und mindestens
ein Zündstrich (6) mit der Mittelelektrode (3) elektrisch leitend verbunden ist.
5. Gasentladungs-Überspannungsableiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß
jeweils zwei Zündstriche (6) vorgesehen sind.
