專利名稱：封裝的、耐壓構(gòu)成的、非氣密密封的、旋轉(zhuǎn)對稱的大功率火花隙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1的前序部分所述的封裝的、耐壓構(gòu)成
的、非氣密密封的、旋轉(zhuǎn)對稱的大功率火花隙，其具有兩個(gè)間隔的相 對設(shè)置的主電極、 一個(gè)圓柱形的金屬外殼、 一個(gè)由外殼包圍的氣體或等 離子冷卻室以及優(yōu)選在端側(cè)設(shè)置的用于主電極的電連接觸點(diǎn)。
背景技術(shù)：
按照現(xiàn)有技術(shù)在火花隙基礎(chǔ)上的過電壓保護(hù)器中，所述火花隙在低 壓范圍內(nèi)應(yīng)用時(shí)封裝設(shè)置，以免排出威脅環(huán)境的高溫或尚被電離的氣體。
在屬于較早現(xiàn)有技術(shù)的排氣放電器中，絕大部分的、直至約9oy。的能 量轉(zhuǎn)換都以熱氣體的形式排放到環(huán)境中。很明顯，采用現(xiàn)代的火花隙來 避免排氣，這提高了熱負(fù)載以及動(dòng)態(tài)負(fù)載。在封裝的放電器中，這種提 高的負(fù)荷妨礙在盡可能小的結(jié)構(gòu)尺寸中對于高脈沖電流和高續(xù)流進(jìn)行必 要的控制。
為實(shí)現(xiàn)在若干千伏范圍內(nèi)的更低的安全電平，放電器中設(shè)有附加的 觸發(fā)裝置。這樣的觸發(fā)裝置要求另一個(gè)附加的、通常加載高壓的電極的 絕緣。在結(jié)構(gòu)空間上的更多消耗以及附加的絕緣材料也導(dǎo)致以這種方式 實(shí)現(xiàn)的放電器功率的其它限制。
由DE 100 08 764 Al以及其中展示的封裝的火花隙已知，經(jīng)由火花 隙的金屬殼體外套輸入觸發(fā)電勢。設(shè)置在該處的主電極相互絕緣并相對 于外殼絕緣地安裝在火花隙中。然而由于短的電弧長度以及電弧的簡單 分布通過該現(xiàn)有技術(shù)的方案只能夠達(dá)到較小的續(xù)流極限。
在DE 100 18 012 Al的封裝的放電器中，觸發(fā)電極的電勢同樣通過 火花隙的耐壓金屬外殼被輸送。這里的耐壓外殼一體構(gòu)成并且為制造的 目的釆用簡單的成形工藝。然而，放棄觸發(fā)電勢的絕緣套管導(dǎo)致在該變型方案中用于火花隙內(nèi)部的絕緣體的費(fèi)用增加，因?yàn)閮蓚€(gè)電極不僅必須 相互之間絕緣，而且也相對于整個(gè)外殼絕緣。除了要求更多的空間，特 別是火花隙的散熱也受到耗費(fèi)的耐壓的絕緣體的阻礙，這導(dǎo)致絕緣部件 熱負(fù)荷的增加、較長的冷卻時(shí)間以及為火花隙提供的空間的大幅度的限 制。所有這些缺點(diǎn)最終限制火花隙的功率。
如果為改善火花隙的特定參數(shù)而實(shí)行自產(chǎn)氣體的附加排放，就會(huì)產(chǎn) 生高的能量轉(zhuǎn)換，該能量轉(zhuǎn)換除熱負(fù)荷之外導(dǎo)致脈沖電流和續(xù)流中的繼 續(xù)升高或動(dòng)態(tài)壓力負(fù)載。
在DE 101 64 025 Al中展示了一種封裝的可觸發(fā)的火花隙，該火花 隙按照RadaxFlow原理工作。在該現(xiàn)有技術(shù)的解決方法中，火花隙現(xiàn)有 的長方平行六面體形的外殼用于冷卻熱的氣體。通過與外殼絕緣的第二 主電極的絕緣件輸送到觸發(fā)電極。基于外殼的幾何實(shí)施形式，這樣的變 型方案成本較高并且相對于用做冷卻氣體的區(qū)域極大地限制了有效電弧 范圍的位置。
上述現(xiàn)有技術(shù)中的較為有價(jià)值的方案包括能承受雷電的低壓空氣火 花隙，該火花隙以其構(gòu)造具有高耐壓性。
在EP0305077A1中介紹了一種較小功率的火花隙，其中，觸發(fā)電 極穿過火花隙的由絕緣材料制成的外殼。該不具有承受雷電能力的火花 隙具有較小的主電極距離，且不具有提高電弧電壓的措施。該現(xiàn)有技術(shù)
的。這樣一個(gè)火花隙不適合投入低壓電網(wǎng)使用。這里的外殼的動(dòng)態(tài)負(fù)載 性以及觸發(fā)電極的套管同樣都很小。

發(fā)明內(nèi)容
由以上可知，本發(fā)明的目的在于，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步改進(jìn)的、封裝的、耐 壓構(gòu)成的、非氣密密封的、旋轉(zhuǎn)對稱的大功率火花隙，其具有兩個(gè)間 隔地相對設(shè)置的主電極、 一個(gè)圓柱形的金屬外殼、 一個(gè)由外殼包圍的氣 體或等離子冷卻室以及優(yōu)選在端面設(shè)置的用于主電極的電連接觸點(diǎn)，該 火花隙與已知的相比較能良好且快速地冷卻熱的氣體。
4通過按權(quán)利要求1的特征組合的火花隙實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，從屬權(quán)利 要求提出了至少符合目的的結(jié)構(gòu)以及進(jìn)一步設(shè)計(jì)。
在按Radax Flow原理封裝火花隙時(shí)通過未有的排氣和通過能量輸出 提高所有火花隙部件的熱負(fù)載。另外也提高火花隙的動(dòng)態(tài)負(fù)荷，因?yàn)樵?Radax Flow原理中附加產(chǎn)生的氣體不能自由流出。
這種熱負(fù)荷導(dǎo)致使用的廉價(jià)的惰性絕緣部件以及活性的產(chǎn)氣材料的 較快變形和較強(qiáng)燒損。同樣提高了主電極和必要時(shí)存在的觸發(fā)電極的燒 損。基于動(dòng)態(tài)的壓力發(fā)展，燒損顆粒以及熔體也分布在整個(gè)火花隙內(nèi)。 這也危害在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)存在的壓力平衡開口，所述壓力平衡開口保 證用于火花隙環(huán)境的必需的壓力平衡。在壓力平衡開口封閉的情況下再 次加栽時(shí)存在永久損害火花隙的危險(xiǎn)。
火花隙由運(yùn)行引起的壓力沖擊造成的動(dòng)態(tài)負(fù)荷在高負(fù)荷的情況下導(dǎo) 致在處于堆疊結(jié)構(gòu)的零件中的短期或永久的縫隙形成。由此通過污染或 等離子影響會(huì)造成絕緣的損害并且從而使火花隙的觸發(fā)特性變得糟糕。 在較強(qiáng)加載時(shí)限定燃弧室的部件易于形成裂縫，因此威脅火花隙的功能。
因此必需的是，實(shí)現(xiàn)有效且節(jié)省空間地以及廉價(jià)地冷卻熱的氣體以 及實(shí)現(xiàn)火花隙與環(huán)境的壓力平衡。
按本發(fā)明封裝的、耐壓構(gòu)成的、非氣密密封的、旋轉(zhuǎn)對稱的大功率 火花隙的冷卻室由具有位于其間的曲折形的冷卻通道的同軸的杯形結(jié)構(gòu) 構(gòu)成。杯形結(jié)構(gòu)可以由金屬材料構(gòu)成，該金屬材料具有高的導(dǎo)熱性。
所述主電極之一構(gòu)成為空心圓柱形的排氣電極，該電極具有側(cè)向的 開口。各側(cè)向的開口伸入側(cè)面的冷卻室內(nèi)。
所述冷卻通道具有多個(gè)彼此無關(guān)的通風(fēng)開口或與這樣的開口連通。
基于本發(fā)明的基本構(gòu)思，第一通風(fēng)開口間接或者直接與電弧通道的 底部連通。第一通風(fēng)開口由所述連接觸點(diǎn)之一的螺紋通道和孔構(gòu)成。
其它的通風(fēng)開口處于這樣的區(qū)域中，即在這些區(qū)域中氣體通過偏轉(zhuǎn) 和通過與杯形結(jié)構(gòu)熱交換地接觸而經(jīng)受冷卻。
另外按本發(fā)明排氣電極的各側(cè)向開口的橫截面面積總和大于燃弧室 的橫截面面積，使得按簡單的方式得到電極燒損的有效降低。
5為了提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的耐壓性，在本發(fā)明的一種實(shí)施形式中設(shè)置一個(gè) 包圍燃弧室的支承元件，該支承元件是以支承環(huán)、支承帶、支承織物和/ 或支承插件的形式構(gòu)成。
為了提高耐壓性也存在這樣的可能性，即杯形結(jié)構(gòu)的敞開的端部至 少部分與排氣電極形鎖合或力鎖合地連接。
在一種補(bǔ)充的實(shí)施形式中支承環(huán)由導(dǎo)電的材料構(gòu)成并且設(shè)定該材料 與杯形結(jié)構(gòu)連接，其中在支承環(huán)與燃弧室之間存在一個(gè)由產(chǎn)氣材料例如
POM構(gòu)成的限定該室的插件。


下面借助于實(shí)施例參照附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。其中
圖1顯示用于有效冷卻耐壓構(gòu)成的、非氣密密封的、旋轉(zhuǎn)對稱的大
功率火花隙的實(shí)施形式，包括軸向的杯形結(jié)構(gòu)以及位于其間的曲折形的
冷卻通道；
圖la顯示按圖1的結(jié)構(gòu)的局部詳圖2顯示類似圖1的實(shí)施形式，但是包括用于提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的耐壓 性的附加的支承環(huán)；
圖3顯示類似圖2的實(shí)施形式，但是包括在杯形結(jié)構(gòu)與排氣電極之 間的附加的螺紋連接，用于穩(wěn)定和提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的耐壓性；
圖4顯示另一實(shí)施形式，包括導(dǎo)電的支承環(huán)，其與限定冷卻室的杯 形結(jié)構(gòu)連接。
具體實(shí)施例方式
示例地在圖中顯示的火花隙包括一個(gè)圓柱形的金屬外殼1和兩個(gè)主 電極2、 3。
此外有選擇地例如通過絕緣地插入的導(dǎo)電的帶8設(shè)定觸發(fā)可能性， 該帶伸到觸發(fā)電極。
觸發(fā)電極具有一個(gè)內(nèi)端部，它引導(dǎo)至燃弧室7。 觸發(fā)電勢的絕緣的插入例如在按圖1的視圖公開的那樣實(shí)現(xiàn)在火花隙結(jié)構(gòu)的下面的區(qū)域內(nèi)的附加的自由空間。
該自由空間用主要為管形的彼此梯級式排列的金屬部件21填充，所 述金屬部件構(gòu)成同軸的杯形結(jié)構(gòu)。
在各金屬部件之間的環(huán)形縫隙22通過環(huán)繞的間隙23或孔24或者類 似的凹槽彼此連通，使得產(chǎn)生帶有多次氣體偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)25的、曲折形的、 同軸的、節(jié)省空間的冷卻系統(tǒng)。
圓柱形的金屬殼壁(外殼l)可以作為封閉件結(jié)合到冷卻系統(tǒng)內(nèi)。
冷卻系統(tǒng)的尺寸和位置通過它們的同軸的結(jié)構(gòu)在相同的實(shí)際功率時(shí) 沒有導(dǎo)致相對于已知的排氣火花隙不期望的空間需求的提高。
按本發(fā)明的冷卻系統(tǒng)包含多個(gè)完全不相關(guān)的壓力平衡開口 26,所迷 開口隨著氣體的增大的離開或停留時(shí)間具有較大的橫截面。
杯形結(jié)構(gòu)的第一或者最里面的管形的壁27除了帶有氣體通道的主電 極28的底部之外如通常的那樣用于中斷等離子束。因此熱的氣體在里面 的圓柱形的第一腔17中均勻地分布。該腔的壁在此由于等離子束而被強(qiáng) 烈地加載，因此材料要具有高的耐燒損性或者提高的厚度。除了金屬材 料之外也可以采用陶瓷材料、復(fù)合材料或者具有高的動(dòng)態(tài)強(qiáng)度的聚合物。 金屬由于高的熱量吸收能力在第一腔17內(nèi)應(yīng)實(shí)現(xiàn)熱的氣體的強(qiáng)烈冷卻的 情況下是尤其適用的。
圓柱形的第一腔17連通至第一環(huán)形縫隙，優(yōu)選在第一腔17的上端 部上通過縫隙或者在那兒設(shè)置的多個(gè)分開的開口實(shí)現(xiàn)。
用這種措施，氣體在第一腔內(nèi)的流動(dòng)方向相對于在電弧通道內(nèi)的流 動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)并且因此充分利用圓柱形腔的整個(gè)表面用于冷卻。
此外因此氣流變得更擴(kuò)散，并且存在的燒損顆粒已經(jīng)沉積在第一腔 17內(nèi)。
在離開里面的強(qiáng)烈加載的第一腔17之后，熱的氣體到達(dá)在內(nèi)腔的外 壁與環(huán)形的第二金屬插件之間的環(huán)形縫隙內(nèi)。通過氣體在窄的縫隙內(nèi)的 引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)繼續(xù)的強(qiáng)烈的冷卻?？p隙這樣確定尺寸，4吏得由于燒損顆粒和 炭黑而封閉是不可能的。
在第二環(huán)上在耐燒損性和金屬的強(qiáng)度方面僅還提出較小的要求。另
7外第一和第二環(huán)也可以通過合適的螺紋進(jìn)行連接。在環(huán)形縫隙的端部上 氣體通過適合的連接部導(dǎo)入下一個(gè)環(huán)形縫隙，在該下一個(gè)環(huán)形縫隙中可 以進(jìn)行再次偏轉(zhuǎn)。在最后的環(huán)形插件與火花隙的金屬外套(外殼)之間 的空腔可以作為最后的環(huán)形縫隙。
無關(guān)的壓力平衡開口的定位這樣實(shí)現(xiàn)，使得既使在火花隙內(nèi)部的強(qiáng) 烈燒損的情況也可以避免開口的堵塞。
壓力平衡開口 26根據(jù)氣體偏轉(zhuǎn)的區(qū)域成梯級地從內(nèi)向外設(shè)置，其中 這些開口的橫截面優(yōu)選從內(nèi)向外上升。
按本發(fā)明在笫一實(shí)施形式中第一開口直接在等離子偏轉(zhuǎn)的區(qū)域內(nèi)在 電弧通道7的底部上實(shí)現(xiàn)。在第二變形方案中沒有孔在底部上，但是其 中存在按圖1的內(nèi)部的通道26的連接。
第一開口優(yōu)選由孔與電極接頭的螺紋通道構(gòu)成，該電極接頭也可擴(kuò)展。
由第 一腔17通過螺旋形或槽形的通入到電極接頭的相同的通道內(nèi)或 者通入到電極接頭與第一腔17的擋壁的延長部分之間的分開的縫形的通 道內(nèi)的輸送部實(shí)現(xiàn)第二通風(fēng)。
用于壓力平衡的提到的變形方案由于其在最高的火花隙負(fù)荷的區(qū)域
內(nèi)的定位可以僅用最小橫截面并且僅以附加的冷卻例如通過長的螺旋部 29或螺紋部30用于避免排氣。但是在這些負(fù)載區(qū)域內(nèi)盡管有高價(jià)值的材 料仍產(chǎn)生燒損產(chǎn)物，因此尤其在高負(fù)載中通風(fēng)開口仍遭受不期望的封閉 的危險(xiǎn)。
因此按本發(fā)明其它通風(fēng)開口設(shè)置在如下區(qū)域內(nèi)，即在這些區(qū)域內(nèi)已 經(jīng)實(shí)現(xiàn)氣體的顯著冷卻并且在這些區(qū)域內(nèi)燒損產(chǎn)物的沉積危險(xiǎn)較小。為 此的第一可能性存在于氣體第一次通過內(nèi)腔與第一冷卻環(huán)之間的環(huán)形縫 隙之后。在此壓力平衡開口可以通過槽但是也可以通過螺旋部在與其它 壓力平衡開口無關(guān)的路徑上向外導(dǎo)向。附加的且無關(guān)的壓力平衡開口適 宜用于氣體冷卻的在火花隙的金屬殼體與外部的金屬環(huán)之間的開口。
離散的壓力平衡開口或在各冷卻壁之間的開口的實(shí)施也可以通過有 細(xì)孔的或透氣的結(jié)構(gòu)或者相應(yīng)的插件實(shí)現(xiàn)。用于冷卻熱氣體的介紹的解決方案的獲得的高效率顯示，用于氣體
偏轉(zhuǎn)和冷卻的壁的體積可選擇得大致等于或高于在冷卻室17內(nèi)的氣體體 積。同樣在冷卻室內(nèi)的體積不顯著地有別于燃孤室7的氣體體積。
除了用于氣體的釋壓和冷卻的高效率之外，上述冷卻系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)通 過前后成梯級排列的曲折形連通的環(huán)形平行擋壁提供其它的優(yōu)點(diǎn)。
在按Radax Flow原理的已知的火花隙中通過具有用于通氣的通道 的主電極的處于橫向的開口的小橫截面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生氣體在電弧區(qū)域內(nèi)的倒 流。在高的脈沖電流中通過這種效應(yīng)實(shí)現(xiàn)所謂的噴嘴堵塞，因此可以降 低火花隙的能量轉(zhuǎn)換。
上述的解決方案在高的脈沖電流中和在封裝的實(shí)施形式中具有兩個(gè) 顯著的缺點(diǎn)。氣體在噴嘴前的倒流導(dǎo)致壓力反射，該壓力反射直接進(jìn)入 到燃弧室內(nèi)并且通過過量的壓力升高引起堆疊的零件的位置改變，隨之 引起所述零件的可能的損壞。在該區(qū)域內(nèi)的非常熱的等離子的收束在還 適當(dāng)?shù)睦m(xù)流負(fù)荷或脈沖負(fù)荷中在下面的主電極上已經(jīng)導(dǎo)致強(qiáng)烈的燒損。 這在熱的等離子束中引起并且危害壓力平衡開口。通過在等離子束中長 的加熱時(shí)間，材料相當(dāng)長地保持熔融流動(dòng)性和反應(yīng)性。這另外提高了快 速封閉平衡開口的危險(xiǎn)并且通過高的能量密度也危害火花隙的熱穩(wěn)定性 較低的絕緣件。通過在主電極的通流通道內(nèi)的壓力反射，這種熱的部件 可以到達(dá)火花隙的觸發(fā)區(qū)域內(nèi)。
通過在主電極中的通流通道的按本發(fā)明的開口 31可以顯著降低電極 的燒損，該開口大于在燃弧室中的橫截面22。為了得到在高的脈沖電流 中期望的回流，可以利用間距并且可以利用冷卻腔27的第 一冷卻環(huán)的材 料特性以及在其它冷卻環(huán)23內(nèi)的氣體的通口的尺寸設(shè)計(jì)。通過降低至冷 卻環(huán)的間距或者通過降低材料的熱容性，根據(jù)需求的不同情況在較小的 脈沖電流中也會(huì)得到與提及的"噴嘴堵塞"等價(jià)的效應(yīng)。
在環(huán)的表面上已經(jīng)分開的并且隨著增大的距離而擴(kuò)散的等離子束的 燒損是較均勻的并且因此構(gòu)成相關(guān)的熔體前部，所述熔體前部使得各熔 體顆粒的分解變得困難。
通過燒損現(xiàn)象由電極延長到冷卻區(qū)域內(nèi)，降低絕緣部件由于分裂出的熔體的損害危險(xiǎn)，而且既使由于高的脈沖負(fù)荷在壓力反射的情況中也 如此。因此例如通過松散的熔體粒子也降低了壓力平衡開口堵塞的危險(xiǎn)。 按已知的方式在火花隙的燃弧腔內(nèi)所有的部件是尤其壓敏的。在此
必須尤其考慮在主電極2和3與必要時(shí)存在的觸發(fā)電極之間的由產(chǎn)氣材 料構(gòu)成的間隙19、 20。在此POM用作為優(yōu)選的廉價(jià)的材料。POM的強(qiáng) 度是有限的并且不能通過添加纖維材料決定性地提高。
因此按本發(fā)明設(shè)定，上述材料的動(dòng)態(tài)的耐壓性通過按圖2或3的至 少一個(gè)外部的支承環(huán)33提高。圖2顯示具有支承環(huán)33的火花隙的實(shí)施 形式，該支承環(huán)由導(dǎo)電的或不導(dǎo)電的材料構(gòu)成并且加工成配合的活性件。 取代支承環(huán)用絲線或織物的環(huán)繞張緊或纏繞也是可能的。當(dāng)然在制造過 程中上述的支承元件或支承部件也能夠集成到產(chǎn)氣材料的外部的通常非 活性的部分中。
通過支承環(huán)33不僅可以穩(wěn)定處于電弧通道7中的部件34，而且也導(dǎo) 致壓力在部件的整個(gè)圓周上并且也在位于環(huán)后面的其它部件例如絕緣部 件35上的分布。因此既使在不均勻地分布到限定燃弧室7的部件上的情 況下，位于燃弧室外面的部件也受到均勻的壓力負(fù)荷。從而通過上述技 術(shù)方案不僅提高限定電弧通道7的敏感的部件的耐壓性，而且也防止徑 向分離的部件受到危險(xiǎn)的不對稱的壓力分布。這尤其對于維持耐壓的絕 緣部件以及觸發(fā)電勢6、 8并且對于絕緣地插入的主電極3是必需的。
在高的脈沖電流中在如下的區(qū)域內(nèi)在燃弧通道內(nèi)的壓力上升，在這 些區(qū)域內(nèi)尤其在火花隙的堆疊的且壓制的零件的優(yōu)選結(jié)構(gòu)的變形方案中 所述零件在壓力反射時(shí)能夠彼此松開。但是這構(gòu)成用于絕緣間隙36和37 以及觸發(fā)電極6 (圖2)的大的危險(xiǎn)。 一方面通過穿透的等離子并且另一 方面通過燒損顆粒以及炭黑可以預(yù)料損壞。
為了避免負(fù)面的現(xiàn)象可以涉及多個(gè)應(yīng)對措施。在保持由零件構(gòu)成的 堆疊方案的情況中所述零件可以這樣構(gòu)成，使得在各零件抬起大約lmm 的情況下在具有不同電勢的所述零件之間不會(huì)產(chǎn)生穿通的自由空間。同 樣可以避免直至火花隙的外套的穿通的間隙。這如在圖2中描述的那樣 例如可以通過電弧通道的零件36、 6、 37、 34、 2、 3的折角、拱曲和鉤掛實(shí)現(xiàn)。這同樣用絕緣部件35和絕緣環(huán)38是可能的。絕緣環(huán)38用于活 性部件34從主電極2和冷卻室17熱脫耦和機(jī)械脫耦。
在另一結(jié)構(gòu)變形方案中零件的止動(dòng)也是可能的。 一種有利的解決方 案是部件用絕緣材料包圍注塑或者環(huán)繞澆注，所述部件引導(dǎo)可能必需的 觸發(fā)電勢。這可以在事后或者直接在制造時(shí)實(shí)現(xiàn)。不同聚合物共同注塑 成一個(gè)復(fù)合件也是有利的，因此可以排除零件的抬起。
圖3顯示一個(gè)結(jié)構(gòu)，其中最外面的冷卻環(huán)39與下面的主電極2或其 它適合部件的螺紋連接用作為用于卸壓或者用于壓力均化的其它措施。
通過這種措施，在中間腔(冷卻室17)內(nèi)建立的壓力均勻地分布到 產(chǎn)氣部件和觸發(fā)區(qū)域的部件上。同樣在強(qiáng)烈的負(fù)載和在各部件之間的可 能的縫隙形成的情況下阻止在燃弧腔與冷卻室之間的二次氣流。
除了高的壓力負(fù)載之外在火花隙中的轉(zhuǎn)換的能量也構(gòu)成絕緣部件和
尤其由低熔點(diǎn)的POM構(gòu)成的產(chǎn)氣部件的熱負(fù)載。具體地限定燃弧室7 的部件被強(qiáng)烈地加熱并且必需在加載之后快速冷卻，以便避免繼續(xù)產(chǎn)氣 和持續(xù)變形。在側(cè)面限定燃弧通道(燃弧室)的部件與帶有氣體通道的 強(qiáng)烈加熱的電極通過溫度穩(wěn)定的絕緣材料例如高溫聚合物或者陶資的熱 脫耦和機(jī)械脫耦可以借助于絕緣環(huán)38實(shí)現(xiàn)。
尤其在高的脈沖負(fù)荷并且從而高的分流和分壓中的另 一 問題是保持 低的安全電平和火花隙的低的觸發(fā)延遲。
確定用于在主電極2、 3之間的間隙的飛弧時(shí)間的重要參數(shù)是間隙的 長度。但是該尺寸可以不取決于燃弧通道的采用的材料、脈沖電流承載 性和電流極限地選擇。為了限定通過火花隙的電壓，因此可以僅降低用 于飛弧的必需的時(shí)間或者必須在該期間通過其它的可能性限定電壓。
為了縮短必需的時(shí)間，可以改變火花隙的幾何結(jié)構(gòu)或流動(dòng)情況或者 也可以提高提供的觸發(fā)能量。同樣直至觸發(fā)的電壓可以通過外部的平行 元件例如變阻二極管限定。所述元件不僅可以作為觸發(fā)電路的組成部分 而且可以分開地并聯(lián)于火花隙設(shè)置。
按本發(fā)明不僅燃燒室的部件的熱卸載而且直至在兩個(gè)主電極之間的結(jié)構(gòu)變形方案實(shí)現(xiàn)。在此按圖4支承環(huán)33導(dǎo)電地構(gòu)成并且與冷卻室17 的一個(gè)或多個(gè)冷卻環(huán)33或者下面的主電極2連接。與下面的主電極的連 接是尤其有效的，如果該主電極具有足夠的質(zhì)量或者良好的冷卻的話。
通過上述解釋的措施，限定燃弧室的產(chǎn)氣的部件比通過一個(gè)未連接 的支承環(huán)33和一個(gè)絕緣環(huán)38 (見圖3)的情況更直接和更強(qiáng)烈地冷卻。 這種冷卻如此強(qiáng)烈，使得可以部分放棄已知的熱脫耦(按圖3的構(gòu)件38)。
通過根據(jù)產(chǎn)氣材料(絕緣的或?qū)щ姷牟牧?的不同情況電接通產(chǎn)氣 部件，可以在產(chǎn)氣材料34中控制電場分布或者電流分布。從而不僅觸發(fā) 延遲時(shí)間的縮短而且直至觸發(fā)主火花隙的電壓降的降低是可能的。通過 導(dǎo)電的產(chǎn)氣材料的電流可以借助于該解決方案與相應(yīng)聚合物混合無關(guān)地 在另外的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行控制。電流隨著產(chǎn)氣材料34的減小的環(huán)厚度并且隨 著導(dǎo)電的支承環(huán)33的增大的高度而上升。這^f吏得直至在主電極之間飛弧 的電壓下降。在這種有利的結(jié)構(gòu)方案中要注意的是，尤其在產(chǎn)氣材料與 支承環(huán)之間強(qiáng)烈地重疊時(shí)涉及這樣的措施，即所述措施防止在上面的主 電極3與支承環(huán)33之間的飛弧。
權(quán)利要求
1.封裝的、耐壓構(gòu)成的、非氣密密封的、旋轉(zhuǎn)對稱的大功率火花隙，包括兩個(gè)間隔的相對設(shè)置的主電極、一個(gè)圓柱形的金屬外殼、一個(gè)由外殼包圍的氣體或等離子冷卻室以及優(yōu)選在端側(cè)設(shè)置的用于主電極的電連接觸點(diǎn)，其中冷卻室(17)由同軸的杯形結(jié)構(gòu)(21)構(gòu)成，所述杯形結(jié)構(gòu)具有位于其間的曲折形的冷卻通道，所述主電極之一構(gòu)成為空心圓柱形的排氣電極(3)，該排氣電極的多個(gè)側(cè)向的開口(31)伸入冷卻室(17)內(nèi)，以及冷卻通道(17)具有多個(gè)彼此無關(guān)的通風(fēng)開口(26、30)或者與這樣的開口連通，其特征在于第一通風(fēng)開口(26、30)直接與電弧通道(32)連通，第一通風(fēng)開口由所述連接觸點(diǎn)之一的螺紋通道或孔構(gòu)成，并且其它通風(fēng)開口(26)位于通過偏轉(zhuǎn)和通過與杯形結(jié)構(gòu)(21)熱交換地接觸而已經(jīng)冷卻的氣體的區(qū)域內(nèi)。
2. 按權(quán)利要求l所述的火花隙，其特征在于為了提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的 耐壓性，設(shè)置一個(gè)包圍燃弧室(7)的支承元件，該支承元件以支承環(huán)、 支承帶、支承織物和/或支承插件的形式構(gòu)成。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的火花隙，其特征在于為了提高整個(gè)結(jié) 構(gòu)的耐壓性，杯形結(jié)構(gòu)(21)的敞開的端部至少部分與排氣電極形鎖合 或力鎖合地連接。
4. 按權(quán)利要求2所述的火花隙，其特征在于支承環(huán)(33)由導(dǎo)電 的材料構(gòu)成并且與杯形結(jié)構(gòu)(21)連接，其中在支承環(huán)(33)與燃弧室(17)之間有一個(gè)限定該燃弧室的由產(chǎn)氣的材料構(gòu)成的插件(34)。
5. 按上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的火花隙，其特征在于排氣電極的 各側(cè)向的開口 (31)的相加的橫截面面積大于燃弧室(7)的橫截面面積(32)，以便減少電極燒損。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種封裝的、耐壓構(gòu)成的、非氣密密封的、旋轉(zhuǎn)對稱的大功率火花隙，包括兩個(gè)間隔的相對設(shè)置的主電極、一個(gè)圓柱形的金屬外殼、一個(gè)由外殼包圍的氣體或等離子冷卻室以及優(yōu)選在端側(cè)設(shè)置的用于主電極的電連接觸點(diǎn)，其中冷卻室由具有位于其間的曲折形的冷卻通道的同軸的杯形結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述主電極之一構(gòu)成為空心圓柱形的排氣電極，該電極的側(cè)向的開口伸入側(cè)面的冷卻室內(nèi)，以及冷卻通道具有多個(gè)彼此無關(guān)的通風(fēng)開口或者與這樣的開口連接。按本發(fā)明，第一通風(fēng)開口直接與電弧通道的底部連通，該第一通風(fēng)開口由所述連接觸點(diǎn)之一的螺紋通道或孔構(gòu)成。其它通風(fēng)開口位于通過偏轉(zhuǎn)和通過與杯形結(jié)構(gòu)熱交換地接觸而冷卻的氣體的區(qū)域內(nèi)。另外排氣電極的側(cè)向開口的橫截面面積大于燃弧室的橫截面面積，以便降低電極燒損。
文檔編號H01T4/10GK101606286SQ200780049178
公開日2009年12月16日 申請日期2007年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月4日
發(fā)明者A·埃爾哈特, M·瓦夫勒, S·希爾 申請人:德恩及索恩兩合股份有限公司