DE729803C - Funkenstreckenanordnung - Google Patents

Description

• Funkenstreckenanordnung Die Erfindung betrifft eine Funkenstreckenanordnung für Überspannungsableiter, deren metallene Hauptelektroden -mit einer Hilfselektrode versehen sind, die aus einem-das Einsetzen der Entladung bei niedriger Spannung begünstigenden Werkstoff besteht und die so ausgebildet und angeordnet ist, daß der Fußpunkt der Entladung zunächst an der Hilfselektrode aus dem das Einsetzen der Entladung begünstigenden Stoff entsteht, aber unmittelbar darauf auf die Hauptelektrode aus gut löschendem Werkstoff übergeht.
• Nach der vorliegenden Erfindung lassen sich derartige Anordnungen in besonders vorteilhafter und einfacher Weise dadurch verwirklichen, daß- die an wenigstens der einen der beiden metallenen Elektroden vorgesehene Hilfselektrode dadurch- gebildet bzw. ersetzt wird, daß auf die metallene Hauptelektrode eine dünn ,S Schicht von Teilchen aus nichtleitendem oderhalbleitendern Stoff aufgebracht wird. Es hat sich herausgestellt, daß bei dieser Art der Anordnung der Stoßfaktor der Funkenstreckenanordnung in besonders günstiger Weise beeinflußt wird. Die Wirkung der neuen Anordnung besteht darin, daß in ähnlicher Weise wie beim Gegenstand des Hauptpatents die Einleitung der Entladung an den schlecht leitenden Teilchen erfolgt, von dort aus aber, insbesondere infolge des verschiedenen Widerstands der Strompfade, augenblicklich auf die Metallteile der Elektroden übergeht oder überspringt. Eine Abnutzung der Teilchen findet kaum statt, so daß der verbesserte Stoßfaktor der neuen Funkenstrecke für sehr lange Zeit erhalten bleibt. Im folgenden seien die Erfindungsmerkmale an Hand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben und erläutcrt.
• Fig. i zeigt eine Ausführungsform mit zwei symmetrischen, durch einen Abstandring von= einander gehaltenen Elektroden 2, q.. Beide sind ringförmig gestaltet und kappenartig nach innen gezogen. Die einander in kürzestem Abstand gegenüberstehenden ringförmigen Teile 6, S bilden die eigentlichen Funkenflächen.
• Bei der Anordnung nach Fig. 2 stehen sich jeweils ringförmige Elektroden 12, 14 und eine flache Metallscheibe2o als Gegenelektrode gegenüber. Die Ringelektroden 12, 14 sind ebenso wie die der Anordnung nach Fig. i gestaltet, die Gegenelektrode 2o kann ebenfalls mit einer zentrischen Bohrung versehen sein.
• Bei der Anordnung nach Fig. 3 liegen die Verhältnisse ähnlich wie nach Fig. i, jedoch fehlt den Elektroden hier die mittlere Bohrung; sie besitzen vielmehr becherartige Form und stehen sich so gegenüber, daß die Funkenflächen ähnlich wie bei Kugelelektroden gestaltet sind.
• Bei allen drei Ausführungsbeispielen sind ari den mit a6 bezeichneten Funkenflächen schlecht leitende Teilchen von einer Korngröße von wenigen tausendstel Zoll aufgebfacht und in geeigneter Weise befestigt. Hierzu dient beispielsweise ein sehr dünner Überzug eines thermoplastischen Bindemittels auf der Funkenfläche der Elektroden, die nach Aufbringen des Überzugs einfach in diese Teilchen gedrückt oder damit bestreut werden. -Nach der Abkühlung werden die überflüssigen Körner abgestrichen oder sonstwie entfernt, so daß möglichst nur eine einzelne Lage von Körnern auf der Elektrodenoberfläche zurückbleibt.
• Als Bindemittel kann man auch Wasserglas verwenden, das in einer sehr dünnen Schicht auf die aktiv en Teile der Elektrodenoberfläche aufgetragen und nach dem Aufbringen der Teilchen getrocknet wird.
• Man kann auch einen Glasfluß hierfür verwenden; in diesem Falle bestehen die Teilchen zweckmäßig aus einer Art Porzellan o. dgl., so daß sie durch die Brenntemperatur nicht beeinträchtigt «-erden.
• Weiterhin kann man die aktiven Teile der Elektroden zum Erweichen bringen und dann in eine Masse dieser Teilchen eindrücken, so daß diese nach der Abkühlung in ihr fest und sicher gehalten werden.
• Die Teilchen selbst besitzen unregelmäßige Formen und bilden über die Elektrodenfläche vorstehende Stellen. Mehrere tausend von ihnen können sich auf einem Ouadratzoll befinden. Bei der praktischen Anwendung «-erden ein oder mehrere solcher Funkienstreckeneleinente mit den übrigen Elementen des Überspannungsableiters in Reihe geschaltet, die in clen Figuren schematisch dargestellt und mit 28 bezeichnet sind. Ihre Zahl hängt ab von der Betriebsspannung.
• Beim Auftreten der Spannung an der Funkenstrecke wird das elektrische Feld in der Umgebung der Teilchen erheblich verstärkt. Es bewirkt die Freigabe von Elektronen in solcher Menge, daß die Ansprechverzögerung äußerst gering ist.
• In Fig..I ist als Beispiel ein für Porzellanteilchen geltendes Kurvenbild gezeigt, in dem vier Stoßfaktor in Abhängigkeit von der KorngröLle dargestellt ist. Danach gibt es einen kritischen Wert für die Korngröße, bei welchem der Stoßfaktor am niedrigsten ist. Es hat sich gezeigt, daß dies auch bei Verwendung von Teilchen aus anderen Stoffen als Porzellan, beispielsweise Siliciumcarbid oder Rutil, gilt. Rutil ist ein natürliches 'Mineral, das im wesentlichen aus Titandioxy d mit gewissen zusätzlichen Bestandteilen besteht. Für die Verwendung als elektrisches Isoliermaterial wird das Rutil zunächst von den verunreinigenden Zusatzbestandteilen befreit, so daß praktisch das reine Titandioxyd zurückbleibt, das dann den Grundbestandteil bildet und mit etwa io °(o Wasser gemischt wird. Diese Mischung wird unter starkem Druck in die gewünschte Form gepreßt und gebrannt, wie es bei keramischen Körpern üblicherweise geschieht. Der Werkstoff hat gute Isoliereigenschaften und darüber hinaus die besondere Eigenschaft einer besonders hohen Dielektrizitätskonstanten in der Größe 2o bis i io, je nach Art der Herstellung. Der Verlauf der Stoßfaktorkurven ist für die genannten Stoffe im wesentlichen der gleiche wie bei Fig. -. und gilt für alle die als Ausführungsbeispiele gezeigten Funkenstrecken. Das Optiinum liegt für Porzellan bei etwa 0,15 mm, für Siliciumcarbid bei o,oi5 mm und für Rutil bei o,o5 mm.
• Bei Anwendung eines Bindemittels zwischen den Teilchen und der Elektrodenoberfläche ist es wichtig, dafür zu sorgen, daß die Bindemittelschicht nur sehr dünn ist, geringer als die Korngröße der Teilchen, damit der Lichtbogen die Möglichkeit hat, von den Teilchen auf den Elektrodenwerkstoff selbst -überzugehen. Damit die Teilchen nicht gar zu dicht aneinanderliegen, kann es zweckmäßig sein, einen Teil der auf der Elektrodenoberfläche haftenden Teilchen nachträglich durch vorsichtiges Abkratzen zu entfernen.
• Die Möglichkeiten zur Ausführung und Anwendung der Erfindung beschränken sich nicht auf die hier angegebenen Beispiele. Auch können die vorgeschlagenen Maßnahmen sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen gemeinsam mit Vorteil angewendet werden.

Claims (6)

1. PATENTANSPIZÖCIIE: i. Funkenstreckenanordnung für ÜberspannungsableIter mit metallenen Hauptelektroden und mit einer Hilfselektrode, die aus einem das Einsetzen der Entladung begünstigenden Werkstöff besteht und die so ausgebildet und angeordnet ist, daß der Fußpunkt der Entladung zunächst an der Hilfselektrode entsteht, aber unmittelbar darauf auf die Hauptelektrode aus gut löschendem Werkstoff übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß die an wenigstens der einen der beiden metallenen Elektroden vorgesehene Hilfselektrode dadurch gebildet bzw. ersetzt wird, daß auf die metallene Hauptelektrode eine dünne Schicht von Teilchen aus einem nichtleitenden oder halbleitenden Stoff, der das Einsetzen der Entladung bei niedriger Spannung begünstigt, aufgebracht ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen aus einem schlecht leitenden Werkstoff, wie Siliciumcarbid, Rutil oder Porzellan, bestehen.
3. 3. Anordnung nach Anspruch x und z, dadurch gekennzeichnet, daß die Korn-. größe der Teilchen kleiner ist als durchschnittlich 0,5 mm im Durchmesser. q..
4. Anordnung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen durch ein Bindemittel, insbesondere eine thermoplastische Masse, Wasserglas, einen Glasfluß o. dgl., auf der Elektrode befestigt sind.
5. 5. Anordnung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß deren aktive Oberfläche zum Erweichen gebracht und in dieTeilchen eingetaucht oder mit ihnen bestreut wird.
6. 6. Anordnung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß. die Stärke der aufgebrachten Schicht schlecht leitender Teilchen das Maß der Korngröße dieser Teilchen nicht überschreitet, so daß der Lichtbogen die Möglichkeit hat, auf der Elektrode unmittelbar zwischen den Teilchen Fuß zu fassen.