專利名稱：封裝的、耐壓構(gòu)成的、非氣密密封的大功率火花隙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的、封裝的、耐 壓構(gòu)成的、非氣密密封的大功率火花隙，具有兩個間隔地相對設(shè)置的 主電極、 一個金屬外殼體、 一個由該外殼體包圍的氣體或等離子體冷 卻室以及優(yōu)選設(shè)置在端側(cè)的用于所述主電極的電連接觸點(diǎn)。
背景技術(shù)：
在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的基于火花隙的過電壓放電器中，所述火花隙在 應(yīng)用于低壓范圍中時構(gòu)造成封裝的，以便避免威脅環(huán)境地排出熱的或 者還被電離的氣體。
在屬于較早現(xiàn)有技術(shù)的排氣的放電器中，能量轉(zhuǎn)化的、直至約90 %的絕大部分以熱氣體的形式排放到環(huán)境中。很明顯，由于避免排氣 在新型的火花隙中熱負(fù)荷和動態(tài)負(fù)荷都有所增大。這種增大的負(fù)荷對 于封裝的放電器使得難以在結(jié)構(gòu)尺寸盡可能小的情況下對高的脈沖電 流和續(xù)流進(jìn)行必要的控制。
為了實(shí)現(xiàn)在若干千伏范圍內(nèi)的低的安全電平，放電器設(shè)有附加的 觸發(fā)裝置。這樣的觸發(fā)裝置要求對另一附加的、通常用高壓加載的電 極進(jìn)行絕緣。對結(jié)構(gòu)空間的附加消耗和附加的絕緣材料同樣進(jìn)一步限 制了這樣實(shí)現(xiàn)的放電器的工作能力。
才艮據(jù)DE 100 08 764 Al和其中所示的封裝的火花隙已知，通過火 花隙的金屬殼體外罩供應(yīng)觸發(fā)電勢。那里設(shè)置的主電極相對于彼此以 及相對于殼體絕緣地安裝到火花隙中。但由于小的電弧長度以及僅簡 單的電弧分配，利用現(xiàn)有技術(shù)的該解決方案只能實(shí)現(xiàn)小的續(xù)流限制。
在根據(jù)DE 100 18 012 Al的封裝的放電器中，點(diǎn)火電極的電勢同 樣通過火花隙的耐壓的金屬外殼供應(yīng)。那里的耐壓的外殼是一體地制成的，并且采用簡單的成型加工方法來進(jìn)行制造。但是，放棄點(diǎn)火電 勢的絕緣套管在這種方案中導(dǎo)致了用于在火花隙內(nèi)部的絕緣的額外花 費(fèi)，因?yàn)閮蓚€電極不僅必須相對于彼此而且必須相對于整個殼體絕緣。 除了更高的位置需求以外，由于耗費(fèi)的并且耐電壓的絕緣，特別是還 妨礙從火花隙向外的散熱。這導(dǎo)致對絕緣件的提高的熱負(fù)荷、長的冷 卻時間和對供火花隙使用的空間的極大的限制。所有這些缺點(diǎn)最終限 制了火花隙的工作能力。
如果為改進(jìn)火花隙的特定參數(shù)而附加地排出自產(chǎn)氣體，就會產(chǎn)生 高的能量轉(zhuǎn)換，該能量轉(zhuǎn)換除了熱負(fù)荷以外在脈沖電流和續(xù)流的情況 下都還導(dǎo)致進(jìn)一步的提高或動態(tài)壓力負(fù)荷。
在DE 101 64 025 Al中示出了 一種封裝的可觸發(fā)的火花隙，該火 花隙按Radax-Flow原理工作。在現(xiàn)有技術(shù)的這種解決方案中，火花 隙的現(xiàn)有的長方體形殼體用于冷卻熱氣體。對觸發(fā)電極的供電通過相 對于殼體絕緣的第二主電極的絕緣件進(jìn)行。這種變型方案由于殼體的
的:弧區(qū)域的位置。' ' 、 ' '
前面簡短說明的現(xiàn)有技術(shù)的解決方案包括能承載閃電電流的低壓 空氣火花隙，該火花隙由于其設(shè)計構(gòu)造而具有高的耐壓強(qiáng)度。
在EP0305 077A1中記載了一種工作能力較低的火花隙，其中， 觸發(fā)電極被引導(dǎo)穿過火花隙的由絕緣材料制成的外殼。這種不能承載 閃電電流的火花隙具有小的主電極間距，并且不具有用于提高電弧電 壓的元件。現(xiàn)有技術(shù)的這種火花隙的功率轉(zhuǎn)換以及隨之而來的熱負(fù)荷 和動態(tài)負(fù)荷都是不足的。這樣的火花隙不適于應(yīng)用在低壓電網(wǎng)中。那 里的殼體和觸發(fā)電極套管的動態(tài)承載能力同樣低。

發(fā)明內(nèi)容
由前面所述的情況出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，給出一種改進(jìn)的、 封裝的、耐壓構(gòu)成的、非氣密密封的大功率火花隙，該大功率火花隙 具有兩個間隔地相對設(shè)置的主電極、 一個金屬外殼體、可能設(shè)置的觸
5發(fā)電極、 一個由所述外殼體包圍的氣體或等離子體冷卻室以及優(yōu)選設(shè) 置在端側(cè)的用于所述主電極的電連接觸點(diǎn)，其中所述火花隙應(yīng)具有與
相應(yīng)的壓力發(fā)展有關(guān)的功率發(fā)揮(Leistungsentfaltung )和長的使用壽命。
本發(fā)明的所述目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的特征組合的火花隙來實(shí) 現(xiàn)，其中各從屬權(quán)利要求至少構(gòu)成適宜的實(shí)施形式和改進(jìn)方案。
根據(jù)本發(fā)明的封裝的、耐壓構(gòu)成的、非氣密密封的大功率火花隙 具有兩個間隔地相對設(shè)置的主電極、 一個金屬外殼體、 一個由該外殼 體包圍的氣體或等離子體冷卻室以及優(yōu)選設(shè)置在端側(cè)的用于所述主電 極的電連接觸點(diǎn)，該大功率火花隙具有一電弧燃燒和傳播室，該電弧 燃燒和傳播室在所述主電極之間延伸。所述電弧燃燒和傳播室在其橫 向上分開地構(gòu)成，其中在分隔區(qū)域內(nèi)設(shè)置有用于根據(jù)壓力連接各部分 室的元件。
為此存在這樣的可能性，即，在電弧燃燒和傳播室設(shè)置一橫向底 部，該橫向底部具有預(yù)定斷裂部位。所述橫向底部同樣可以具有一個 或多個閥，所述閥在壓力升高時自動打開，從而兩個部分室進(jìn)入相互 壓力補(bǔ)償?shù)倪B接，并最終使氣體能夠進(jìn)入到氣體或等離子體冷卻室中。
設(shè)置在電弧燃燒和傳播室中的橫向底部還可以具有至少一個直徑 小的孔和/或縫隙，所述孔或縫隙給氣體反向作用一可以克服的流動阻 力?？梢韵蚯笆龅目字醒b入一封閉塞，在壓力升高時該封閉塞被從孔 中壓出并完全打開該孔。
在本發(fā)明的一個實(shí)施形式中，所述橫向底部可以是一沿徑向包圍 電弧燃燒室的、由導(dǎo)電的產(chǎn)氣的材料制成的空心體的一部分。所述橫 向底部可以裝入到前述的、由導(dǎo)電的產(chǎn)氣的材料制成的空心體中。
在本發(fā)明的一個實(shí)施形式中，冷卻室由一同軸的杯形的結(jié)構(gòu)組成， 其中主電極之一構(gòu)成為空心圓柱形的排氣電極并且伸入到該杯形的結(jié) 構(gòu)中。該杯形的結(jié)構(gòu)具有壓力補(bǔ)償口。所述排氣電極在其指向?qū)?yīng)電 極的上側(cè)上與橫向分隔元件相連接并且排氣電極的下側(cè)包括側(cè)向的氣 體出口，這些氣體出口通至冷卻室。前述的橫向分隔元件可以構(gòu)造成一橫向底部，該橫向底部能夠裝入到空心圓柱形的排氣電極的上面開 放的區(qū)段中。該橫向底部可以如在前面說明的實(shí)施形式中那樣包括預(yù) 定斷裂部位、 一閥或者一在壓力升高時松脫的塞子。


下面根據(jù)一個實(shí)施例以及一個附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。 在這里，該附圖示出一大功率火花隙的原理剖視圖，該大功率火
花隙構(gòu)成為耐壓的并包括兩個隔開距離的、對置的主電極以及一個金
屬外殼體。
具體實(shí)施例方式
如圖所示，在金屬外殼體l內(nèi)部設(shè)有一第一主電極2和一對置的 第二主電極3。在這兩個主電極2、 3上連接有電連接觸點(diǎn)5和6。
主電極中的至少一個(在所示實(shí)施例中是主電極3)絕緣地固定 在外殼體l中。
如果必要的話，存在這樣的可能性，即，將一觸發(fā)電極12引導(dǎo)到 電弧燃燒室7.1中，該觸發(fā)電極與一被絕緣的連接觸點(diǎn)13相連接。 電弧燃燒室7.1由一空心體34不僅在徑向上而且在軸向方向上限定。
該空心體34可以由導(dǎo)電的、產(chǎn)氣的材料、例如由POM組成，但 也可以由半導(dǎo)電或?qū)щ姷牟牧辖M成。
空心體34優(yōu)選在下部區(qū)域內(nèi)具有一變窄部或一封閉的底部40, 該底部將電弧通道7.1的空室與位于它下面的燃燒和傳播室7.2完全或 部分地分隔開。
在根據(jù)附圖的圖形中，在底部40中設(shè)有一開口 41，該開口可由 一未示出的塞子封閉，其中當(dāng)在室7.1中的壓力升高時，該塞子離開 孔或者開口 41并打開至室7.2的通路。
主電極2構(gòu)造成具有側(cè)向氣體出口 11的排氣電極9。此外， 一同 軸的杯形的結(jié)構(gòu)8在徑向上包圍冷卻室4，該結(jié)構(gòu)形成一基本上曲折分布的、用于壓力補(bǔ)償?shù)耐魍ǖ馈毫ρa(bǔ)償口 IO位于所示火花隙的 下端部上，更確切地說，具有例如環(huán)形縫隙的形狀。底部40的高度與 整個產(chǎn)氣的部件34的高度相比較小，并且大約在0.2mm至2mm的范 圍內(nèi)。該底部40可以是封閉的或者也可以配設(shè)有孔或縫隙。所述底部 和產(chǎn)氣的部件34可以單件式地、但也可以兩件式地構(gòu)成。在這里，底 部不必由與產(chǎn)氣的部件34相同的材料組成，而是可以在考慮故意設(shè)定 的預(yù)定斷裂特性的情況下具有相應(yīng)的規(guī)格。
在底部40的邊緣上可以設(shè)置預(yù)定斷裂部位。
通過前面說明的設(shè)計，即使是8/20 ys形式的從幾百安培到數(shù)千 安的脈沖電流也可以通過產(chǎn)氣材料的電流引導(dǎo)、更確切地說在不使主 火花隙點(diǎn)火的情況下導(dǎo)出。所述電流已經(jīng)可以覆蓋干擾量的很大一部 分，并對應(yīng)于終端保護(hù)裝置(Endschutzgerat)的工作能力。所述脈 沖電流在避免工頻續(xù)流的情況下可以通過火花隙導(dǎo)出，可以通過具有 預(yù)定斷裂部位和/或開口的底部40的材料和幾何有目的地影響該脈沖 電流的大小。
在負(fù)荷較高時，部件34的底部40由于在室7.1中的壓力發(fā)展而 打開通向下電極2; 9的導(dǎo)通通道，從而火花隙的全部工作能力可供使 用。導(dǎo)通通道的所述打開可以通過底部的相應(yīng)的實(shí)施形式也可逆地、 亦即在時間上有期限地進(jìn)行。同樣可以設(shè)置底部的多個不同地響應(yīng)的 預(yù)定斷裂部位，從而實(shí)現(xiàn)符合需要地打開通流通道，也就是說，將室 7.1和7.2連接。
前面所述的、可逆的、時間上有期限的在打開導(dǎo)通通道方面的實(shí) 施形式可以理解為與壓力有關(guān)的閥功能。該閥功能無論如何都不能等 同于由封閉的例如具有球和彈簧功能的熄弧管式放電器已知的破裂保 護(hù)。利用這種閥功能實(shí)現(xiàn)在不同的負(fù)荷下提供火花隙的符合需要的工 作能力。
所述的解決方案有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即在火花隙的負(fù)荷小時由于沒有 持續(xù)電流而不出現(xiàn)明顯的老化。
為了提高所述效應(yīng)，可以將所述產(chǎn)氣的材料與具有非線性特征曲
8線的材料例如壓敏電阻或PTC元件相組合。對于該組合可以想到串聯(lián) 或并聯(lián)，該串聯(lián)或并聯(lián)在幾何上可以通過材料本身或者通過合適的與 外部部件的電連接來實(shí)現(xiàn)。除了徑向分塊，徑向或軸向的串聯(lián)也是可 能的。
權(quán)利要求
1.封裝的、耐壓構(gòu)成的、非氣密密封的大功率火花隙，具有兩個間隔地相對設(shè)置的主電極(2；3)、一個金屬外殼體(1)、一個由該外殼體(1)包圍的氣體或等離子體冷卻室(4)以及優(yōu)選設(shè)置在端側(cè)的用于所述主電極(2；3)的電連接觸點(diǎn)(5；6)，其特征在于，具有一電弧燃燒和傳播室(7.1；7.2)，該電弧燃燒和傳播室在所述主電極(2；3)之間延伸并在其橫向上構(gòu)造成分開的，其中在分隔區(qū)域內(nèi)設(shè)置有用于根據(jù)壓力連接各部分室的元件。
2. 如權(quán)利要求1所述的火花隙，其特征在于，在所述電弧燃燒和 傳播室中設(shè)有一橫向底部，該橫向底部具有預(yù)定斷裂部位。
3. 如權(quán)利要求1所述的火花隙，其特征在于，在所述電弧燃燒和 傳播室中設(shè)有一橫向底部，該橫向底部具有一在壓力升高時自動打開 的閥。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的火花隙，其特征在于，在所述電弧燃 燒和傳播室中設(shè)有一橫向底部，該橫向底部具有至少一個直徑小的孔 和/或縫隙。
5. 如權(quán)利要求1所述的火花隙，其特征在于，在所述電弧燃燒和 傳播室中設(shè)有一橫向底部，該橫向底部具有至少一個帶有裝入的封閉 塞的孔。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的火花隙，其特征在于，所述橫向底部 是一沿徑向包圍電弧燃燒室的、由導(dǎo)電的產(chǎn)氣的材料制成的空心體的 一部分。
7. 如權(quán)利要求6所述的火花隙，其特征在于，所述橫向底部裝入 所述空心體中。
8. 如權(quán)利要求1所述的火花隙，其特征在于，所述冷卻室(4) 由一同軸的杯形的結(jié)構(gòu)(8)組成，其中所述主電極之一構(gòu)成為空心圓 柱形的排氣電極(9)并且伸入到所述杯形的結(jié)構(gòu)(8)中，所述杯形 的結(jié)構(gòu)(8)具有壓力補(bǔ)償口 (10),所述排氣電極(9)在其朝向?qū)?yīng)電極(3 )的上側(cè)上與橫向分隔元件(40 )相連接，并且所述排氣電極 (9 )的下側(cè)包括側(cè)向的氣體出口 ( 11 )，這些氣體出口通至冷卻室(4 )。
9. 如權(quán)利要求8所述的火花隙，其特征在于，作為橫向分隔元件， 能夠?qū)⒁粰M向底部裝入到空心圓柱形的排氣電極(9 )的上面開放的區(qū) 段中。
10. 如權(quán)利要求9所述的火花隙，其特征在于，所述橫向底部具 有預(yù)定斷裂部位、 一在壓力升高時自動打開的閥和/或一帶有裝入的封 閉塞的孔。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種封裝的、耐壓構(gòu)成的、非氣密密封的大功率火花隙，該火花隙具有兩個間隔地相對設(shè)置的主電極、一個金屬外殼體、一個由該外殼體包圍的氣體或等離子體冷卻室以及多個優(yōu)選設(shè)置在端側(cè)的用于主電極的電連接觸點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明設(shè)有一電弧燃燒和傳播室，該電弧燃燒和傳播室在所述主電極之間延伸，在其橫向上構(gòu)造成分開的，其中在分隔區(qū)域內(nèi)設(shè)置有用于根據(jù)壓力連接各部分室的元件。
文檔編號H01T4/00GK101606287SQ200780049268
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, U·施特朗費(fèi)爾德 申請人:德恩及索恩兩合股份有限公司