[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Zündung von Funkenstrecken mit einer an
oder in einer der Hauptelektroden befindlichen, gegenüber dieser Hauptelektrode isolierten
Triggerelektrode, wobei die Triggerelektrode mit der weiteren Hauptelektrode über
mindestens ein spannungsschaltendes oder spannungsüberwachendes Element elektrisch
verbunden ist und zwischen der Triggerelektrode und der weiteren Hauptelektrode ein
Luftspalt besteht, gemäß Patentanspruch 1.
[0002] Funkenstrecken lassen sich hinsichtlich ihres Verhaltens als Durchschlag- oder Gleitfunkenstrecken
differenzieren. Derartige Funkenstrecke sind getriggert, aber auch ungetriggert ausführbar.
Bei getriggerten Funkenstrecken existiert neben den Hauptelektroden mindestens eine
Triggerelektrode. Die Zündung bei getriggerten Funkenstrecken erfolgt beispielsweise
über den Einsatz eines Zündtransformators mit der Folge einer hohen Ansprechspannung
der entsprechend gut isolierten Triggerelektrode.
[0003] Bei einer Alternative besteht die Möglichkeit, durch eine besondere Anordnung der
Triggerelektrode bezüglich der Hauptelektrode ohne Zündtransformator die Zündung einzuleiten.
Dabei wird in vielen Fällen für eine leitfähige Verbindung zwischen der Triggerelektrode
und der Hauptelektrode gesorgt.
[0004] Grundsätzlich gilt, dass getriggerte Funkenstrecken über ein steuerbares Ansprechverhalten
verfügen.
[0005] Bei der druckfest gekapselten Funkenstreckenanordnung zum Ableiten von schädlichen
Störgrößen durch Überspannungen nach
DE 200 20 771 U1 ist unmittelbar über ein dort vorhandenes leitfähiges Gehäuse zur Bildung einer Teilfunkenstrecke
im Entladungsraum eine Triggerspannung anlegbar. Über die Teilfunkenstrecke wird dann
die Hauptfunkenstrecke zwischen den Hauptelektroden gezündet. Darüber hinaus kommt
ein Zündtransformator zum Einsatz, der Bestandteil der Triggereinrichtung ist.
[0006] Der Einsatz eines Zündtransformators bedingt jedoch einen nicht unerheblichen Bauraum.
Darüber hinaus ist die Größe der im Zündtransformator sekundärseitig generierten Zündspannung
von der primarseitigen Stromänderung di/dt abhängig. Wenn dieser Stromimpuls nicht
über eine ausreichende Steilheit verfügt, genügt die sekundärseitig auftretende Spannung
nicht, um die Funkenstrecke durchzuzünden. Dies bedeutet, dass die Überspannungsschutzeinrichtung
trotz der aufgetretenen Überspannung inaktiv bleibt.
[0007] Eine alternative Möglichkeit, Funkenstrecken anzusteuern, besteht darin, dass die
Triggerelektrode mit einer der Hauptelektroden in Verbindung steht. Hier kann ein
Zündtransformator entfallen. Während des Zündvorgangs wird bei diesen Lösungen des
Standes der Technik zwischen einer Hauptelektrode und der Triggerelektrode eine Gleitentladung
ausgelöst, die nach einer bestimmten Zeit die weitere Hauptelektrode erreicht.
[0008] Eine solche Lösung ist in der
DE 101 46 728 B4 offenbart. Bei dieser Überspannungsschutzeinrichtung ist an die beiden Hauptelektroden
die Reihenschaltung eines Spannungsschaltelements und eines Zündelements angeschlossen.
Die Ansprechspannung des Spannungsschaltelements liegt unterhalb der Ansprechspannung
der Durchschlag-Funkenstrecke. An der Kontaktstelle zwischen dem Zündelement und der
dem Zündelement zugeordneten Elektrode ist ein Übergangswiderstand gegeben. Beim Ansprechen
des Spannungsschaltelements fließt zunächst ein Ableitstrom über das Zündelement,
wobei das dortige Zündelement derart ausgebildet ist, dass bei größeren Ableitströmen
wegen des Übergangswiderstands an der Kontaktstelle Entladungen entstehen, die zu
einer Vorionisation des die Kontaktstelle umgebenden Kontaktbereichs führen.
[0009] Derartige Triggerelektroden haben permanent elektrischen Kontakt zu einer der beiden
Hauptelektroden. Dies bedeutet, dass keine galvanische Trennung der Hauptpotentiale
vorliegt. Aus diesem Grunde muss in den Triggerstromkreis ein spannungsschaltendes
Bauteil, z.B. in Form eines Gasableiters, geschaltet werden. Eine Weiterbildung gegenüber
den Lösungsansätzen mit direkt elektrisch leitfähig kontaktierter Triggerelektrode
an einer oder mehreren Hauptelektroden ist in der
DE 10 2004 006 988 A1 bzw. der
DE 102 45 144 B3 gezeigt.
[0010] Die Überspannungsschutzeinrichtung auf Funkenstreckenbasis nach
DE 10 2004 006 988 A1 umfasst mindestens zwei in einem druckdichten Gehäuse befindliche Hauptelektroden
sowie mindestens eine Zündhilfselektrode. Im Gehäusevolumen ist eine Funktionsbaugruppe
zur Reduzierung der Ansprechspannung der Funkenstrecke untergebracht, welche mit einer
der Hauptelektroden und der Zündhilfselektrode in Verbindung steht.
[0011] Die Funktionsbaugruppe zum Reduzieren der Ansprechspannung der Funkenstrecke besteht
aus einer außerhalb des Lichtbogen-Brennraums befindlichen Reihenschaltung eines spannungsschaltenden
Elements, einer Impedanz und einer Trennstrecke, wobei die Trennstrecke durch den
Abstand der Zündhilfselektrode zur nächstliegenden Hauptelektrode gebildet ist. Beim
Auftreten einer Überspannung, welche die Summe der Ansprechspannungen des Schaltelements
und der Trennstrecke übersteigt, fließt ein Strom von der ersten Hauptelektrode zur
zweiten Hauptelektrode mit der Folge, dass der die Trennstrecke überbrückende Lichtbogen
Ladungsträger zur sofortigen Ionisation der Trennstrecke zwischen den Hauptelektroden
bereitstellt.
[0012] Die Zündeinrichtung nach
DE 102 45 144 B3 weist eine Hilfselektrode auf, die mit einer Zündeinrichtung in Verbindung steht.
Diese Zündeinrichtung besitzt einen nichtlinearen, temperaturabhängigen Widerstand
mit positivem Temperaturkoeffizienten. Die Widerstandserhöhung dieses temperaturabhängigen
Widerstands steuert bei Belastung der Funkenstrecke das Zünd- und Löschverhalten.
[0013] Bei der vorstehend geschilderten Funkenstrecke mit Triggerelektrode liegt eine Minimierung
der Überschlagsstrecke im Zündbereich vor, wodurch der Zündimpuls der Leistung schwach
ausfällt. Die Länge des Lichtbogens liegt daher in der Praxis nur bei wenigen 1/10
Millimetern. Der Zündlichtbogen muss weiterhin im Bereich der Zündfunkenstrecke so
lange brennen, bis der Raum zwischen den Hauptelektroden vollständig ionisiert ist
und der Lichtbogen auf die zweite Hauptelektrode überschlagen kann. Hierdurch wird
die Triggerelektrode sehr lang und energiereich belastet. Es besteht außerdem die
Gefahr, dass während des Zündvorgangs der komplette Ableitstrom über einen relativ
langen Zeitraum über die Zündhilfselektrode fließt. Dies hat zur Folge, dass besonders
abbrandfeste und damit teure Materialien eingesetzt werden müssen. Letztendlich ist
der Spannungsabfall über dem Triggerzweig mit dort vorhandenen spannungsschaltenden
und spannungsbegrenzenden Elementen in vielen Fällen so groß, dass der in der Praxis
geforderte maximale Schutzpegel nicht realisierbar ist.
[0014] Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Anordnung
zur Zündung von Funkenstrecken mit einer an oder in einer der Hauptelektroden befindlichen,
gegenüber diesen Hauptelektroden isolierten Triggerelektrode anzugeben, wobei das
Ansprechverhalten in einem großen Bereich vorgebbar sein soll und kostengünstige Materialien
eingesetzt werden können, ohne dass die Betriebszuverlässigkeit und Langzeitstabilität
einer derart ausgerüsteten Funkenstrecke leidet.
[0015] Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch eine Anordnung zur Zündung von
Funkenstrecken gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche
mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.
[0016] Es wird demnach von einer Anordnung zur Zündung von Funkenstrecken mit einer an oder
in einer der Hauptelektroden H2 befindlichen, gegenüber dieser Hauptelektrode H2 isolierten
Triggerelektrode T ausgegangen, wobei die Triggerelektrode T mit der weiteren Hauptelektrode
H1 über mindestens ein spannungsschaltendes oder spannungsüberwachendes Element elektrisch
verbunden ist und zwischen der Triggerelektrode T und der weiteren Hauptelektrode
H1 ein Luftspalt besteht.
[0017] Erfindungsgemäß bildet die Triggerelektrode T mit einer Isolationsstrecke I und einer
Schicht aus einem Material M mit geringerer Leitfähigkeit als das Material einer der
Hauptelektroden H1, H2 eine Sandwichstruktur, wobei diese ein Schichtdielektrikum
in der Reihenschaltung einer Teilkapazität C
I mit dem Dielektrikum der Isolationsstrecke I und einer zweiten Teilkapazität C
M mit dem Material M als Dielektrikum darstellt. Die Teilkapazitäten C
I und C
M sollen besonders klein gewählt werden, wodurch sofort eine Funkenbildung in der Funkenstrecke
erreicht wird.
[0018] In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Isolationsstrecke als eine dünne Folien-
oder Lackschicht ausgebildet.
[0019] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Dicke der Isolationsstrecke
nur wenige hundertstel Millimeter.
[0020] Das Material M der Sandwichstruktur besitzt eine vielfach schlechtere Leitfähigkeit
als das Material einer der Hauptelektroden und ist z.B. aus einem Kunststoff bestehend,
der leitfähige Partikel, z.B. aus Kohlenstoff, oder metallische Partikel aufweist.
[0021] Über die Dicke der Schicht aus dem Material M erfolgt erfindungsgemäß eine Verlängerung
des Zündlichtbogens. Ergänzend oder alternativ kann das Material M auch bezogen auf
die benachbarten Schichten überlappend ausgeführt werden, so dass der Weg von der
Triggerelektrode zur nächstliegenden Hauptelektrode nochmals vergrößert wird und die
Zahl der Ladungsträger des Zündlichtbogenplasmas steigt.
[0022] In diesem Sinn kann die Sandwichstruktur einen stufenförmigen Aufbau besitzen, wobei
der Triggerelektrode T eine breitere Isolationsstrecke I und dieser eine bezogen auf
die Isolationsstrecke I wiederum breitere Schicht aus dem Material M folgt.
[0023] Diese Sandwichstruktur kann auch stufenförmig symmetrisch aufgebaut werden.
[0024] Bei einer bevorzugten technischen Umsetzung kann die Sandwichstruktur aus einer lackisolierten
Leiterplatte bestehen oder Elemente einer solchen Leiterplatte umfassen. Dabei kann
es sich um eine Folienleiterplatte oder eine Leiterplatte aus einem starren Trägermaterial
handeln.
[0025] Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme
von Figuren näher erläutert werden.
[0026] Hierbei zeigen:
- Fig. 1
- eine Prinzipdarstellung der Anordnung zur Zündung einer Funkenstrecke, umfassend zwei
Hauptelektroden sowie eine Triggerelektrode;
- Fig. 2
- eine Darstellung des sich ergebenden kapazitiven Spannungsteilers der Anordnung nach
Fig. 1;
- Fig. 3
- eine Darstellung des Schichtdielektrikums der Zündanordnung;
- Fig. 4
- eine Draufsicht sowie eine Seitenansicht einer speziellen Geometrie der Zündanordnung
mit gewünschter Verlängerung des Zündlichtbogens zum Initiieren eines verstärkten
Lichtbogenplasmas in die Elektrodenanordnung zwischen den Hauptelektroden;
- Fig. 5
- eine Darstellung einer realisierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung
mit Hauptelektroden in Hörnerform und Deionkammer, dargestellt ohne Abdeckteil, und
- Fig. 6
- eine Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Anordnung zur Zündung einer Hörnerfunkenstrecke.
[0027] Die Darstellung nach Fig. 1 zeigt zwei im Wesentlichen gegenüberliegende Hauptelektroden
H1 und H2 mit einem dazwischen befindlichen Luftdielektrikum.
[0028] Die stark vergrößerte Darstellung der Zündanordnung umfasst eine elektrisch leitfähige
Triggerelektrode T, die von einer Isolationsstrecke I in Richtung Hauptelektrode H2
bedeckt ist. Der Isolationsstrecke I folgt eine Schicht aus einem Material M mit einer
geringen Leitfähigkeit. Die Schicht aus dem Material M liegt auf der Oberfläche der
zweiten Hauptelektrode H2 auf.
[0029] Über eine Verbindung A können externe Elemente zwischen Triggerelektrode T und Hauptelektrode
H1 geschaltet werden. Die dort vorgesehenen Mittel können z.B. Gasableiter, Varistoren,
Dioden oder ähnliche Elemente umfassen.
[0030] Die Gesamtanordnung gemäß der Darstellung nach Fig. 1 ist so ausgeführt, dass es
zunächst zu einem Durch- bzw. Überschlag zwischen der Triggerelektrode T und der Hauptelektrode
H2 kommt. Ein Durchschlag zur Hauptelektrode H1 liegt in diesem Zustand noch nicht
vor. Um das vorerwähnte Verhalten zu gewährleisten, ist ein Luftspalt zwischen der
Triggerelektrode T und der Oberfläche der Hauptelektrode H1 vorhanden. Sehr wesentlich
für die Wirkung, insbesondere für das schnelle Ansprechen der Zündeinrichtung und
damit der Funktion der Funkenstrecke ist die Verteilung der vorliegenden parasitären
Kapazitäten der am Zündvorgang beteiligten Komponenten.
[0031] Wie in der Fig. 2 dargestellt ist, ergibt sich ein kapazitiver Spannungsteiler, der
zunächst in zwei Hauptkapazitäten unterteilt werden kann.
[0032] Die Kapazität C
A für die Ansteuerungskomponenten in der Verbindung A und die Kapazität C
P für die Komponenten der eigentlichen Zündanordnung liegen in Reihe.
[0033] Gemäß der Darstellung nach Fig. 3 bildet die Zündanordnung aus der Isolationsstrecke
I und dem schlecht leitfähigen Material M ein Schichtdielektrikum, d.h. ein Dielektrikum
aus Materialien mit unterschiedlichen Isolationswiderständen.
[0034] Damit ergibt sich die Kapazität C
P gemäß Fig. 2 aus der Reihenschaltung der Teilkapazitäten C
I und C
M nach Fig. 3.
[0035] Die Kapazität C
A ist größer als die Teilkapazität C
M oder als die Teilkapazität C
I. Die Isolationsschicht wird erfindungsgemäß sehr dünn ausgeführt.
[0036] Je dünner die Schichtdicke des Dielektrikums der Isolationsstrecke I ist, desto größer
ist die Kapazität und es fällt mehr Spannung über C
M ab.
[0037] Bei der als Plasma-Jet-Zündung umschreibbaren Anordnung gemäß der Erfindung wird
die Isolationsschicht I als Folie oder Lackschicht auf der Triggerelektrode T ausgeführt
und kann damit sehr dünn, bevorzugt wenige 1/100 Millimeter gehalten werden. Es bestimmt
demnach diese Isolationsschicht primär das Ansprechverhalten der Gesamtanordnung.
[0038] Die Wahl des Materials für die Schicht M hat einen direkten Einfluss auf die Zündgeschwindigkeit
und das sich hierdurch ergebende Verhalten der Gesamtfunkenstrecke.
[0039] Konkret wird mit der Dicke des schlecht leitfähigen Materials M eine Verlängerung
des Zündlichtbogens durch Verlängerung der direkten Überschlagsstrecke von der Triggerelektrode
T zu der Hauptelektrode H2 bewirkt.
[0040] Aufgrund der Verlängerung des Zündlichtbogens wird ein größerer Betrag Lichtbogenplasma
in die Elektrodenanordnung injiziert, so dass der Überschlag zwischen den Hauptelektroden
H1 und H2 in sehr kurzer Zeit erfolgen kann.
[0041] Der Plasma-Jet oder Plasma-Strahl entsteht bei Lichtbögen im Fußpunktbereich an beiden
Elektroden. Dieser Strahl führt zu einer starken und schnellen zielgerichteten Bewegung
von ionisierten Gasen und Ladungsträgern. Erfindungsgemäß kann dieser Transport dazu
genutzt werden, um die Zündung der Hauptstrecke zwischen den Elektroden H1 und H2
deutlich zu beschleunigen, wodurch die Belastung der Triggerelektrode T, der Schichtung
I und M und auch der Bauteile in der Verbindung A reduziert wird und die Restspannung
der Funkenstrecke sinkt.
[0042] Der Plasma-Jet-Effekt ist weiterhin gekennzeichnet durch die Ausprägung einer bevorzugten
Richtung der ionisierten Gasströmung. Erfindungsgemäß können Maßnahmen ergriffen werden,
die zum einen die Entstehung des Strahls, aber auch die Richtung beeinflussen, so
dass der Effekt einer raschen Zündung der Hauptstrecke entsteht. Zum Überwinden der
Luftstrecke zwischen H1 und H2 ist der vorgeschlagene Strahl mit seiner sehr effektiven
Ionisierung von Luftdistanzen besonders geeignet, was wiederum für ein effektives
Betreiben einer Hörnerfunkenstrecke sorgt.
[0043] Während beim Stand der Technik nach der Zündung der Hauptelektroden möglichst keine
Plasma-Jets entstehen sollen, damit der Impulslichtbogen verharrt, ist die Ausbildung
von einer gezielten Jet-Strömung zur Zündung der Haupstrecke erfindungsgemäß erwünscht.
[0044] Zur Ausbildung eines effektiven Plasma-Strahls werden Elektrodenmaterialien eingesetzt,
welche den Lichtbogen im Fußpunktbereich gut kühlen. Dies fördert die Kontraktion
des Lichtbogenfußpunkts. Stark kontrahierte Fußpunkte sind eine optimale Voraussetzung
für stark ausgeprägte Plasma-Jets. Durch eine starke Begrenzung der Ausbreitungsmöglichkeiten
des Lichtbogenfußpunkts bzw. des gesamten Lichtbogens kann die Kontraktion des Lichtbogens
und seine Verharrzeit beeinflusst werden. Durch die stark kontrahierten Lichtbogenfußpunkte
kann die Bewegung des Lichtbogens infolge der eigenmagnetischen Kräfte stark und gezielt
verändert werden.
[0045] Durch die Elektrodenanordnung sowie die Zwischenlagen I und M ergibt sich eine bevorzugte
Ausrichtung der ansonsten sehr stochastischen Plasma-Jets. Die Materialwahl auch der
Zwischenlagen, z.B geeignet zur Gasabgabe, beeinflusst nicht nur die Ausrichtung des
Plasma-Jets durch die dann entstehende Fremdströmung, sondern es kann die Gesamtströmungsintensität
und die Gaszusammensetzung des Jets und der ihn begleitenden Strömung unmittelbar
verändert werden.
[0046] Die Triggerelektrode wird bei einer Ausführungsform aus einem Kupfermaterial gebildet,
was eine starke Kühlung des Fußpunkts bewirkt. Damit besteht die Möglichkeit, die
Triggerelektrode dimensionsmäßig sehr dünn auszuführen, wodurch der Fußpunktdurchmesser
und die Wanderung des Lichtbogens beschränkbar ist.
[0047] Die Schichten I und M können zu den Elektroden T und H2 so gestaltet werden, dass
das Material die grundsätzlichen Ausrichtungsmöglichkeiten und den Gasstrom des Plasma-Jets
beeinflusst. Neben der Beeinflussung des Plasma-Jets ist auch die Wanderung des Fußpunkts
des Lichtbogens durch die Geometrie variierbar. Durch die erzwungene Länge des Zündlichtbogens
zwischen T und H2 sowie gegebenenfalls eine erzwungene Durchbiegung des Zündlichtbogens
durch einen Absatz in die gewünschte Laufrichtung kann der thermische Auftrieb und
die eigenmagnetische Kraftwirkung zur zielgerichteten Schleifenbildung durch Lichtbogenaufweitung
oder aber auch zielgerichteten Wanderung nach einer entsprechenden Verharrzeit mit
Fußpunktbewegung genutzt werden.
[0048] Da die Plasma-Jets an beiden Elektroden entstehen, kommt es bei starken Jet-Ausbildungen
bei kurzen oder auch abgewinkelten Anordnungen zum Aufeinandertreffen der Einzelströmungen.
Dies führt bei direkt aufeinandertreffenden ähnlich starken Strömungen auf gemeinsamer
Achse zu einem sogenannten Plasmateller, welcher sich stark nach beiden Seiten auswölbt
und die gesamte Umgebung ionisiert, d.h. auch den Spalt zu H2. Bei winkligen Achsen
versuchen die Jet-Ströme seitlich nebeneinander auszuweichen. Dieser Zustand ist allerdings
sehr instabil, so dass die Ausweichrichtung ständig wechselt. Bei einer seitlichen
Begrenzung durch Kammerwände wird dieser Effekt verstärkt. Letztendlich ist auch hierin
eine bessere und schnelle Ionisierung des Spaltes zu sehen.
[0049] Wie in der Fig. 4 prinzipiell dargestellt, kann durch Variation der geometrischen
Ausführungsform die Wirkung und die Ausbildung des Zündlichtbogens weiter verstärkt
werden.
[0050] Dabei wird nicht nur die Dicke der Schicht aus schlecht leitfähigem Material M erhöht,
sondern es besteht die Möglichkeit der Ausbildung einer Überlappungsschicht bzw. Realisierung
eines stufenförmigen Sandwichaufbaus. Hierdurch wird der Weg von der Triggerelektrode
T zur Hauptelektrode nochmals vergrößert und es steigt die Anzahl der Ladungsträger,
die in die Funkenstrecke gelangen. In der Darstellung nach Fig. 4 (Draufsicht) ist
die Sandwichstruktur und deren stufenförmiger Aufbau nachvollziehbar. Die eigentliche
Triggerelektrode T wird seitlich von der dünnen Isolationsstrecke I bedeckt und es
kommt hier zu einem vorderseitig bündigen Abschluss. Gestuft zurückgesetzt befindet
sich dann auf der Isolationsstrecke I wiederum jeweils die Schicht aus dem schlecht
leitenden Material M.
[0051] Die Seitenansicht nach Fig. 4 lässt die treppenstufenartige Schichtenfolge Hauptelektrode
H2, Schicht aus schlecht leitfähigem Material M, Isolationsstrecke I und Triggerelektrode
T erkennen. Ein Einbetten der Triggerelektrode T und seitlich begrenzend mit dem Isolationsschichtmaterial
I stellt eine nicht zwingende Alternative der Weiterbildung der Zündanordnung dar.
[0052] Die dünne Isolationsstrecke I zwischen der Triggerelektrode T und der Schicht aus
schlecht leitfähigem Material M kann bevorzugt durch Leiterplatten realisiert werden.
Die Triggerelektrode T entspricht dann der aufgebrachten Leiterbahn und die Isolationsschicht
I der darüber befindlichen Lackschicht, wobei ein stirnseitiger Abschnitt lackschichtfrei
bleibt. Es kann sich hierbei um eine flexible Leiterplatte mit einem Folien-Trägermaterial
oder aber auch um eine starre Leiterplatte handeln, wobei das Leiterplatten-Trägermaterial
das Material mit der schlechteren Leitfähigkeit M sein kann.
[0053] Zur Angabe des Merkmals eines schlecht leitfähigen Materials sei dargelegt, dass
es sich hier Materialien handeln sollte, die den Strom weniger gut leiten als Kupfer.
Denkbar sind leitfähige Kunststoffe oder leitfähige Keramiken. Idealerweise wird hier
ein Material mit hoher Oberflächenleitfähigkeit und hohem Durchgangswiderstand eingesetzt.
Werkstoffe mit hohem Durchgangswiderstand neigen dazu, dass sich eher Ströme auf dessen
Oberfläche ausbilden, als dass der Strom durch das Volumen fließt. Bei einem Ausführungsbeispiel
wird aufgrund der geforderten geringfügigen Flexibilität des schlecht leitfähigen
Materials auf einen leitfähigen Kunststoff zurückgegriffen, dessen elektrischer Widerstand
im Zündbereich > 10 Ω und < 100 kΩ beträgt. Optimal stellt sich die Zündwirkung dar
bei einem Widerstand von einem kΩ auf 2 / 10 mm Dicke des Materials. Abhängig vom
verwendeten Material verändert sich der Widerstandswert dieser Ebene, wobei die Lichtbogenlänge
durch die Dicke des schlecht leitfähigen Materials steuerbar ist.
[0054] Die Fig. 5 zeigt eine praktisch realisierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Lösung mit Hörnerelektroden und speziellem Zündbereich, der in der Fig. 6 im Detail
dargestellt ist. Für gleiche oder gleichwirkende Elemente wurden in der voranstehenden
Beschreibung dieselben Bezugszeichen verwendet.
1. Anordnung zur Zündung von Funkenstrecken mit einer an oder in einer der Hauptelektroden
(H2) befindlichen, gegenüber dieser Hauptelektrode (H2) isolierten Triggerelektrode
(T), wobei die Triggerelektrode (T) mit der weiteren Hauptelektrode (H1) über mindestens
ein spannungsschaltendes oder spannungsüberwachendes Element elektrisch verbunden
ist und zwischen der Triggerelektrode (T) und der weiteren Hauptelektrode (H1) ein
Luftspalt besteht,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Triggerelektrode (T) mit einer Isolationsstrecke (I) und einer Schicht aus einem
Material (M) mit geringerer Leitfähigkeit als das Material einer der Hauptelektroden
(H1, H2) eine Sandwichstruktur bildet, wobei diese ein Schichtdielektrikum in der
Reihenschaltung einer ersten Teilkapazität (CI) mit dem Dielektrikum der Isolationsstrecke (I) und einer zweiten Teilkapazität (CM) mit dem Material (M) als Dielektrikum darstellt, wobei die Teilkapazitäten (CI) und/oder (CM) sehr gering gewählt sind und über die Dicke der Schicht aus dem Material (M) eine
Verlängerung des Zündlichtbogens erfolgt.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Isolationsstrecke (I) als dünne Folien- oder Lackschicht ausgebildet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Dicke der Isolationsstrecke wenige 1/100 mm beträgt.
4. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sandwichstruktur einen stufenförmigen Aufbau besitzt, wobei der Triggerelektrode
(T) eine breitere Isolationsstrecke (I) und dieser eine bezogen auf die Isolationsstrecke
(I) wiederum breitere Schicht aus dem Material (M) folgt.
5. Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sandwichstruktur stufenförmig symmetrisch oder asymmetrisch aufgebaut ist.
6. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Sandwichstruktur aus einer lackisolierten Leiterplatte besteht.