專利名稱：封裝的、耐壓構(gòu)成的、能承載閃電電流的、具有工頻續(xù)流熄滅能力的過電壓放電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1的前序部分所述的、封裝的、耐 壓構(gòu)成的、能承載閃電電流的、具有工頻續(xù)流熄滅能力
(Netzfolgestroml6schverm6gen )的過電壓方文電器，該過電壓方丈電器 包括兩個(gè)間隔開地絕緣地對(duì)置的主電極。
背景技術(shù)：
為了提高過電壓^t電器的抗沖擊電流性，由DE 101 64 025 B4已 知，利用準(zhǔn)并聯(lián)的放電器。在這里平行設(shè)置的火花隙具有一個(gè)單獨(dú)的 壓力平衡腔和多個(gè)單獨(dú)的排氣裝置。僅冷卻體由兩個(gè)火花隙共同利用。
在按照DE 102 31 431 Al的觸角形火花隙中，放電室劃分成多個(gè) 平行的室，它們橫向于運(yùn)行方向地與穿通部連接以平衡壓力。那里的 室用于觸發(fā)平行的電弧和用于在功率大的脈沖時(shí)一致地加載壓力。
通過導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的材料延長在火花隙主電極之間的分隔隙屬 于已知的現(xiàn)有技術(shù)。延長主分隔隙的目的是，通過提高電弧起弧電壓 來改善續(xù)流熄滅能力。對(duì)此請(qǐng)參閱DE 197 17 802或DE 196 19 223。
在力求使火花隙的結(jié)構(gòu)尺寸小時(shí)，延長電弧不再是令人滿意的。 因此在所述的現(xiàn)有技術(shù)中還提高電弧電壓，例如通過限制電弧和通過 徑向地通以氣體。
但在所述已知的裝置中不利的是，用于脈沖電流和續(xù)流的電弧通 道是相同的。這導(dǎo)致對(duì)于完全不同的電流負(fù)荷不可能獨(dú)立地確定參數(shù)。
用于放電的通道一方面必須盡可能地小，以便在續(xù)流時(shí)實(shí)現(xiàn)高的 電弧電壓。另一方面，通道應(yīng)具有盡可能大的橫截面，以便在脈沖放 電時(shí)限制電弧電壓并從而限制能量轉(zhuǎn)換率。這一方面出于減小火花隙負(fù)荷的原因是必需的，而另一方面為了確保盡可能低的安全電平以及 與現(xiàn)代放電器模塊的其他過壓保護(hù)裝置或終端裝置的足夠的協(xié)調(diào)能力 是必需的。
此外，特別是在脈沖負(fù)荷時(shí)對(duì)所使用的材料提出極高的機(jī)械要求， 所述要求限制放電通道的最小橫截面。
這些問題導(dǎo)致顯著的結(jié)構(gòu)上的超負(fù)荷和在制造火花隙時(shí)相應(yīng)較大 的花費(fèi)。
總之，由現(xiàn)有技術(shù)可以得出結(jié)論對(duì)于脈沖負(fù)荷時(shí)和續(xù)流負(fù)荷時(shí) 相反的要求，火花隙的設(shè)計(jì)必然導(dǎo)致折衷方案并且從而對(duì)于相應(yīng)的負(fù) 荷情況得不到理想的解法方案。
由于上述型式的電網(wǎng)火花隙的總是受影響的續(xù)流限制，在工作的 電網(wǎng)電壓的范圍內(nèi)的電弧起弧電壓是必需的。因?yàn)樵诿}沖和工頻續(xù)流 時(shí)僅可以有限地獨(dú)立地影響電弧電壓，這一方面導(dǎo)致火花隙的設(shè)計(jì)在 很大程度上面向續(xù)流負(fù)荷的要求，而另一方面導(dǎo)致在脈沖負(fù)荷時(shí)、亦 即在施加千安范圍內(nèi)的電流時(shí)產(chǎn)生可能幾倍于在工頻續(xù)流時(shí)的電壓的 電弧電壓。
所述高的電壓不僅損害安全電平和可協(xié)調(diào)性，而且導(dǎo)致火花隙的 顯著的負(fù)荷。除動(dòng)態(tài)機(jī)械負(fù)荷外，這還涉及能量轉(zhuǎn)換率。提高的能量 轉(zhuǎn)換率導(dǎo)致所用材料的顯著的燒損并且造成火花隙的本身需要避免的 磨損。
為了降低在火花隙的脈沖負(fù)荷時(shí)的電弧電壓，例如已試圖在脈沖 電流時(shí)在放電區(qū)域與壓力平衡區(qū)域之間產(chǎn)生所謂的噴嘴堵塞或者在脈 沖負(fù)荷時(shí)在壓力平衡區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生背壓(對(duì)此參見DE 101 64 025 B4)。
上述方法雖然在脈沖負(fù)荷時(shí)使電弧電壓降低，借此可保證安全電 平以及與其他裝置的協(xié)調(diào)能力，但在內(nèi)部大大提高火花隙的壓力負(fù)荷。

發(fā)明內(nèi)容
因此由上述內(nèi)容出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，提出一種封裝的、耐 壓構(gòu)成的、能承載閃電電流的、具有工頻續(xù)流熄滅能力的過電壓放電器，該過電壓放電器包括兩個(gè)間隔開地絕緣地對(duì)置的主電極，所述過 電壓放電器以簡(jiǎn)單而經(jīng)濟(jì)的方式提供在脈沖放電和工頻續(xù)流時(shí)獨(dú)立影 響電弧電壓的可能性，其中還特別是在脈沖負(fù)荷時(shí)降低火花隙各個(gè)構(gòu) 件的機(jī)械負(fù)荷。
按照本發(fā)明，這通過在火花隙主電極之間的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電的或 半導(dǎo)電的間隔件內(nèi)部創(chuàng)造多個(gè)分開的平行的放電通道來實(shí)現(xiàn)。
因此，通過結(jié)構(gòu)措施在火花隙內(nèi)實(shí)現(xiàn)在脈沖狀放電與由于工頻的 續(xù)流的負(fù)荷之間的功能分離。特別是在脈沖狀負(fù)荷時(shí)，將電弧劃分到 火花隙內(nèi)的多個(gè)平行的放電通道中，由此可以大大地降低壓力、在脈 沖負(fù)荷時(shí)限制電弧電壓和降低磨損。
而在工頻的續(xù)流時(shí)優(yōu)選僅在一個(gè)放電通道中實(shí)現(xiàn)放電，其中通過電壓。
在上升時(shí)間在幾微秒范圍內(nèi)的脈沖狀電流時(shí)的放電緊挨在火花隙 形成、亦即火花隙觸發(fā)之后常常具有有利的電流一 電壓特性。
該特性使得放電通道可以劃分成平行的通道。所述的特性還由高 的電壓需求和用于提供載流子的機(jī)理得出。
在空氣火花隙中、在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，電弧的特性在放電開始后相當(dāng) 快地改變，從而一般在幾微秒以后就已建立電弧放電的通常的不利的 電流一電壓特性曲線。
為了通過平行的通道實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣火花隙的有效的減荷，按照本發(fā) 明在放電開始時(shí)促進(jìn)快速地劃分到盡可能大量的平行通道中并且在較 長的時(shí)間間隔期間獲得或強(qiáng)制得到有利的電流一電壓特性曲線。
通過將具有平行通道的、導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的、間隔件或間隔體形 式的材料裝入主電極之間來促進(jìn)所述劃分。在一種實(shí)施形式中，間隔 件也可以由絕緣的或不導(dǎo)電的材料制成。
除控制電位和設(shè)定放電隙以外，所使用的材料通過其導(dǎo)電能力還 引起直到整個(gè)隙飛弧的剩余電壓的下降。由此甚至在主電極之間的分 隔隙長的情況下也得到低的剩余電壓和很好的協(xié)調(diào)能力。其中，在間隔件或間隔體內(nèi)的通道的材料和幾何選擇成使得至少
在以kA范圍內(nèi)的電流脈沖狀放電時(shí)甚至在空氣中、在較長的持續(xù)時(shí) 間期間也產(chǎn)生具有有利的電流 一 電壓特性的放電。
這如此實(shí)現(xiàn)，即每個(gè)電弧通過收縮和/或吹動(dòng)(Beblasung)而放 出如此多的能量，以致其電壓需求大大增加。所述強(qiáng)制得到的放電特
效劃分的物理前提條件。
在另外在空氣中通常不利的電流一電壓特性時(shí)，即使在幾何上存
理地減荷或降低電弧電壓也是不可能的。
為了在空氣中在標(biāo)準(zhǔn)壓力下強(qiáng)制得到電弧的有利的特性，將火花 隙內(nèi)的電弧至少部分從所謂的自由點(diǎn)燃的電弧轉(zhuǎn)變?yōu)楸诜€(wěn)定型電弧。 其中使電弧放出很多能量，由此其電壓需求在電流強(qiáng)度增大時(shí)增長。
所述效應(yīng) 一 直持續(xù)到施加的電流下降到使在 一個(gè)通道內(nèi)的收縮和 冷卻不再足夠。
分電弧從電流一電壓特性曲線的有利區(qū)域轉(zhuǎn)移或躍變到不利區(qū)域 中并且強(qiáng)制消弧。如果電流強(qiáng)度繼續(xù)減小，則該過程在其他分電弧中 重復(fù)，直到僅還剩余一個(gè)放電通道。除環(huán)境條件如壓力、氣體、電極 材料外，對(duì)于有利的電流一電壓特性足夠的電流大小還取決于通道(即 幾何、材料、熱容、放氣和表面)的冷卻作用。
除影響脈沖放電外，上述措施還允許影響在續(xù)流時(shí)的放電。如果 實(shí)現(xiàn)對(duì)電弧的很強(qiáng)的冷卻，則在這里也可以劃分在kA范圍內(nèi)的續(xù)流。
通過參考以上說明以權(quán)利要求1的特征組合來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目 的，其中諸從屬權(quán)利要求至少構(gòu)成合理的實(shí)施形式和改進(jìn)方案。
因此為了至少在脈沖狀沖擊電流負(fù)荷時(shí)形成多個(gè)放電隙，在主電 極之間的空間內(nèi)設(shè)置至少 一 個(gè)由導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的材料制成的間隔盤 或間隔體，其中間隔盤或間隔體具有多個(gè)平行延伸的通道、同心的環(huán)
形縫隙和/或螺紋狀的凹槽并且相對(duì)于主電極之一絕緣。
間隔件或間隔體可以與兩個(gè)主電極間隔開并且借助于支承件與主電極之一 電連接地構(gòu)成。
支承件可以貼靠在相應(yīng)間隔盤或間隔體的整個(gè)表面上并且同樣具 有多個(gè)通道、環(huán)形縫隙和/或凹槽，所述通道、環(huán)形縫隙和/或凹槽的 位置與在間隔盤或間隔體中的那些通道、環(huán)形縫隙和/或凹槽一致，以 形成連續(xù)的放電隙。
在 一種實(shí)施形式中，在間隔盤或間隔體的與支承件相對(duì)的表面上 可以設(shè)有一具有通道、環(huán)形縫隙和/或凹槽的絕緣件，該絕緣件填充主 電極與間隔盤或間隔體之間的間距空間，其中這樣形成的堆疊結(jié)構(gòu)的 通道、環(huán)形縫隙和/或凹槽排成直線。在該實(shí)施形式中形成一個(gè)火花隙， 在該火花隙中分隔隙不是作為空氣擊穿火花隙，而是作為表面放電火 花隙實(shí)現(xiàn)。
在另一實(shí)施形式中存在這樣的可能性，即在每個(gè)主電極旁或上分 別設(shè)有一個(gè)間隔盤或間隔體，在兩個(gè)盤之間留出一個(gè)自由空間。
在上述實(shí)施形式的對(duì)置的間隔盤或間隔體之間的空間內(nèi)可以設(shè)置 至少一個(gè)絕緣地插入的觸發(fā)電極。
另 一 實(shí)施形式具有多個(gè)間隔盤，所述間隔盤彼此疊置并與主電極 間隔開設(shè)置，其中相鄰間隔盤的通道、縫隙和/或凹槽彼此偏置地延伸。
在這里，間隔盤可以電串聯(lián)地并且相對(duì)于兩個(gè)電極絕緣地構(gòu)成。
在多個(gè)間隔開的間隔盤的實(shí)施形式中存在這樣的可能性，即在主 電極之一中絕緣地插入或設(shè)置一個(gè)觸發(fā)電極。
在每 一 對(duì)間隔開的間隔盤之間可以設(shè)置用于電離和/或控制電位 的元件。
為了提高機(jī)械承載能力，可在間隔盤之間設(shè)置支撐元件或者間隔 盤本身具有一體的支撐元件。
除了導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的特性外，上述間隔盤或間隔體還可以由放 氣的材料制成或具有這樣的材料。
在本發(fā)明的一種變型實(shí)施方案中，間隔盤或間隔體與兩個(gè)主電極 間隔開設(shè)置，主電極之一由一個(gè)導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的、形成串聯(lián)阻抗的 碟盤覆蓋并且間隔盤或間隔體借助于 一個(gè)支承件與所述碟盤電連接。還存在這樣的可能性，即在支承件與碟盤之間形成一個(gè)或多個(gè)縫 隙，其中主電極具有用于固定支承件的突出部。在這里，使從主電極 通過間隔盤的垂直放電與在碟盤與支承件之間的水平縫隙放電相組
合。在這里，縫隙的尺寸為基本上小于0.1mm的數(shù)值。 一方面縫隙中 的放電可以用于進(jìn)一步影響電弧電壓，而另一方面可以經(jīng)濟(jì)地減少有 關(guān)主電極的耐燒損的材料。
在間隔體的實(shí)施形式中，該間隔體在圓柱形過電壓放電器裝置中
可以構(gòu)造成圓柱體，設(shè)有多個(gè)環(huán)繞的環(huán)形縫隙，其中間隔體平放或貼 靠在主電極之一上。在這種情況下，在該主電極中存在通道或孔，這 些通道或孔與間隔體中的環(huán)形縫隙出口相重合。
所述主電極中的通道或孔可以轉(zhuǎn)入排氣縫隙中或與這樣的排氣縫 隙連接。
總之，利用本發(fā)明創(chuàng)造一種能承載閃電電流的、封裝的和耐壓的、 應(yīng)用在低壓電網(wǎng)中的、具有至少兩個(gè)電極的過電壓放電器，其中在主 電極之間設(shè)有至少一個(gè)導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的、盤形式的間隔件或間隔體， 所迷間隔件或間隔體具有多個(gè)平行的放電通道。間隔件至少在脈沖狀 沖擊電流負(fù)荷時(shí)強(qiáng)制將放電劃分到多個(gè)分開的和平行的通道中。
按氣體放電器壓力密封地構(gòu)造過電壓放電器也在本發(fā)明范圍內(nèi)。 按本發(fā)明，在從約lkA起的數(shù)值時(shí)就已開始將脈沖電流劃分到多 個(gè)通道中，其中在這里從8/20ns脈沖出發(fā)。通道或貫通孔的數(shù)量在5 至1000的范圍內(nèi)，其中在采用貫通孔時(shí)直徑在O.lmm至2mm之間的 范圍內(nèi)。間隔盤的厚度因而以及通道長度在2mm至20mm的范圍內(nèi)。


以下應(yīng)根據(jù)實(shí)施例并參照附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明。其中 圖1示出具有一個(gè)與兩主電極間隔開的間隔盤的過電壓放電器的 第一實(shí)施形式；
圖2示出具有兩個(gè)間隔盤的過電壓放電器的實(shí)施形式，所述間隔 盤分別位于主電極上或其附近；圖3示出具有表面放電火花隙的過電壓放電器的實(shí)施形式； 圖4示出具有多個(gè)分別隔開的間隔盤的過電壓放電器實(shí)施形式； 圖5示出具有間隔體的過電壓放電器的實(shí)施形式，所述間隔體在
其內(nèi)部具有在間隔體的整個(gè)高度上延伸的環(huán)形縫隙；
圖6示出不同間隔盤的表面的俯視圖，可以看出通道或其橫截面
可以具有哪些不同的形狀；
圖7示出具有相對(duì)于主電極之一的串聯(lián)阻抗的過電壓放電器實(shí)施
例；
圖8示出與按圖7的實(shí)施形式類似的實(shí)施形式，但在主電極之一 的區(qū)域內(nèi)具有附加的環(huán)形縫隙；
圖9示出按照?qǐng)D5的原理圖的間隔體的變型方案；
圖10示出具有曲折形的環(huán)形縫隙通道的圓柱形間隔體的不同視 圖剖視圖、俯視圖和局部剖視圖，其中圓柱的內(nèi)裝件和外套可由具 有不同導(dǎo)電能力的不同材料制成，并且得到的通道長度在圓柱高度保 持不變的情況下可通過通道的斜度調(diào)節(jié)；以及
圖11示出圓柱形間隔體的另一視圖，其中在內(nèi)部的圓柱件中制出 類似于螺紋的凹槽。在這里，在另外的恒定的圓柱高度時(shí)，通道長度 可以通過平行的凹槽的斜度與圖IO類似地調(diào)節(jié)。
具體實(shí)施例方式
按照?qǐng)D示，從一個(gè)封裝的耐壓構(gòu)成的能承載閃電電流的、具有工 頻續(xù)流熄滅能力的過電壓放電器出發(fā)，該過電壓放電器包括兩個(gè)間隔 開地絕緣地對(duì)置的主電極1和2。
主電極1和2被絕緣體5容納，該絕緣體又被耐壓的金屬質(zhì)殼體 6包圍。
在主電極1與2之間設(shè)有一個(gè)間隔盤或間隔體3，該間隔盤或間 隔體由一種具有線性或優(yōu)選非線性特性曲線的導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的材料 制成，并具有多個(gè)橫截面小的開口或通道31。
間隔件3至少相對(duì)于主電極之一(按圖l相對(duì)于主電極l)絕緣。按照?qǐng)D1,在該主電極與間隔盤3之間設(shè)有 一個(gè)共同的分隔隙LI 。 間隔盤3經(jīng)由導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的材料4(支承件)與主電極2相 連接。
在此，間隔盤3和支承件4也可以通過一個(gè)唯一的部件實(shí)現(xiàn)。 此外，在間隔盤3與主電極2之間有一個(gè)共同的空腔8，該空腔 特別是在產(chǎn)生附加的氣體時(shí)是有利的。 所述空腔便也用作氣體的匯集室。
同樣設(shè)有一個(gè)用于在加載負(fù)荷后平衡壓力的、橫截面小的排氣開
口 7。
替代于此，各通道31可以一直通到主電極2，其中在電極的區(qū)域 內(nèi)實(shí)現(xiàn)排氣。同樣可設(shè)想連接各個(gè)放電通道或可設(shè)想分開的排氣結(jié)構(gòu)。
此外，半導(dǎo)電的或?qū)щ姷拈g隔盤3也使得可以在火花隙中在無輔 助觸發(fā)裝置的情況下通過形成火花來實(shí)現(xiàn)預(yù)放電。
在達(dá)到分隔隙Ll的響應(yīng)電壓時(shí)，在主電極1與間隔盤3之間形 成火花。之后，多個(gè)預(yù)放電經(jīng)常已沿著通道31—直滑到主電極2并且 在主電極1、 2之間實(shí)現(xiàn)飛弧。在多個(gè)通道中形成放電可以通過在間隔 盤3和支承件4上的剩余電壓降來影響。
除了將觸發(fā)火花的載流子分配到多個(gè)通道上之外，圖l所示的、 在主電極2與間隔盤3之間的空腔8也使得在主隙觸發(fā)之后在各個(gè)通 道31之間可以交換載流子。這在電弧的相應(yīng)的特性時(shí)還促進(jìn)其他平行 通道的快速而均勾的觸發(fā)。
如果盡管有上述措施但應(yīng)只有一個(gè)通道觸發(fā)，則一方面由于在放 電開始時(shí)高的電壓需求、而另一方面由于電弧的收縮和冷卻在足夠高 的電流強(qiáng)度時(shí)甚至在空氣中也強(qiáng)制得到電弧的有利的U/I特性曲線。
上述方式使得可以形成多個(gè)平行的電弧，其數(shù)量隨著施加的電流 的電流強(qiáng)度上升。由此可以在空氣中將脈沖電流劃分到火花隙內(nèi)的多 個(gè)平行的放電通道上。在此，特別是對(duì)于長時(shí)間持續(xù)的放電重要的是， 即使在相對(duì)小的脈沖電流時(shí)也獲得電弧的有利的特性曲線。
在長時(shí)間持續(xù)的脈沖放電時(shí)也穩(wěn)定的電弧劃分允許在工頻續(xù)流時(shí)獨(dú)立地確定通道幾何的參數(shù)。
至今在現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)行的、對(duì)在火花隙放電器中的簡(jiǎn)單的通道幾 何的參數(shù)確定并不獨(dú)立于負(fù)荷類型地實(shí)現(xiàn)。直徑或橫截面大的放電通 道雖然允許高的脈沖負(fù)荷，但僅引起很小的續(xù)流限制。為了在所希望 的脈沖承載能力時(shí)實(shí)現(xiàn)足夠高的續(xù)流限制，通常延長放電通道。但這 導(dǎo)致高的能量轉(zhuǎn)換率和在脈沖負(fù)荷時(shí)高的電壓。
現(xiàn)在，所實(shí)現(xiàn)的脈沖放電的穩(wěn)定的劃分允許僅僅按照對(duì)續(xù)流的要 求確定各個(gè)放電通道的參數(shù)。所希望的脈沖承載能力的高低可通過平 行通道的材料、數(shù)量同時(shí)考慮火花隙的尺寸來調(diào)節(jié)。
在選擇通道幾何時(shí)(見圖6)還考慮過電壓放電器的基本功能。 這包括限制一直到火花隙響應(yīng)的剩余電壓值和剩余電壓持續(xù)時(shí)間，以 便確保放電器的相應(yīng)的可協(xié)調(diào)性。
這些數(shù)值還通過間隔盤或間隔體3的材料和飛弧行程的長度來確 定。由導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的材料制成的間隔盤在這里不僅有利地對(duì)控制 剩余電壓直到主隙的飛弧產(chǎn)生作用，而且對(duì)特別是在空氣火花隙中的 放電的劃分產(chǎn)生作用。
在通道長度長時(shí)，在某些情況下可以極大地延遲飛弧持續(xù)時(shí)間。 對(duì)于關(guān)鍵的應(yīng)用情況，將間隔件或間隔盤劃分成多個(gè)串聯(lián)的分件。這 由于較強(qiáng)的不均勻性已引起改進(jìn)。此外，在各個(gè)間隔件之間可以引進(jìn) 產(chǎn)生電離作用的輔助火花隙。
劃分間隔體或間隔盤3的上述變型方案也提供這樣的可能性，即 有意識(shí)地延遲連續(xù)的放電通道的形成，例如通過偏置地布置貫通通道 (見圖4)。
在kA范圍內(nèi)的、例如可能在增大的電網(wǎng)電壓時(shí)產(chǎn)生的大的續(xù)流 時(shí)，可以將所述續(xù)流同樣劃分成多個(gè)平行的電弧并因此降低各放電通 道的負(fù)荷。
在確定很小和/或很長的通道尺寸時(shí)，也可以放棄附加的如在其他 方面常見的放氣。由此可以減小在火花隙內(nèi)形成的壓力和引起的磨損。 按照?qǐng)D2示出一個(gè)實(shí)施例，其中兩主電極1和2設(shè)有間隔盤3。在圖示中，相應(yīng)的主電極1和2與相應(yīng)的間隔盤3接觸，^f旦這不 是強(qiáng)制必需的。
這里，空腔8位于兩個(gè)間隔盤3之間。
所述空腔8同時(shí)形成主電極1和2的主分隔隙，在該空腔中示例 地集成有一個(gè)第三觸發(fā)電極9,該第三觸發(fā)電極用于在外部對(duì)火花隙 觸發(fā)。
圖3示出一個(gè)火花隙，其中分隔隙不是設(shè)計(jì)成空氣擊穿火花隙，
而是設(shè)計(jì)成表面放電火花隙。
為此，絕緣材料IO在間隔盤3的通道31的上方分別具有開口 ，
該開口使得可以在主電極1與間隔盤3之間實(shí)現(xiàn)表面放電表面放電。 在該實(shí)施形式中，間隔盤3導(dǎo)電地經(jīng)由支承件4與主電極2連接。 在這里，支承件4也可以構(gòu)造成導(dǎo)電能力強(qiáng)的金屬件或者如在按
照?qǐng)D1的實(shí)施形式中構(gòu)造成導(dǎo)電能力弱的部件或半導(dǎo)電的。
支承件4在間隔盤3的通道31的下方同樣具有通道31，它們使
得可以從間隔盤3直接通至空腔8。
因此，形成的電弧從主電極1 一直延長到主電極2。 這里，也經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)橫截面小的通道7實(shí)現(xiàn)對(duì)空腔8的排氣。 元件3、 4或10中的通道31示例性地構(gòu)成為孔。 圖4示出在主電極1與2之間串聯(lián)有多個(gè)導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的間隔
盤3的結(jié)構(gòu)。
在這里，主電極l設(shè)有中心地構(gòu)成的第三觸發(fā)電極ll，該第三觸
發(fā)電極與主電極1通過部件12高電阻地分離。
主電極1與最近的間隔盤件3a通過絕緣件5a并以間距Ll分離。
疊置的和間隔開的間隔盤3的通道31彼此偏置。
在間隔盤3之間可以設(shè)有用于附加地電離中間空隙的裝置。這些
裝置可以加速主電極l與2之間的飛弧。
在間隔盤3a與3b之間，在絕緣件13上設(shè)有兩個(gè)導(dǎo)電的或半導(dǎo)電
的層14，所述層通過一個(gè)電阻提高的最小的隙或絕緣的隙分離。所述
隙設(shè)計(jì)成使其在電壓低時(shí)就已飛弧。與之關(guān)聯(lián)的火花形成使間隔盤3a與3b之間的中間空隙電離。
在間隔盤3b與3c之間，在兩個(gè)導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的部件15之間設(shè) 置一個(gè)絕緣隙或電阻提高的隙16。所述隙具有上述的相同的對(duì)在間隔 盤3b與3c之間的空間電離的功能。
在間隔盤3c與3d之間設(shè)有導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的材料4，這在電壓 負(fù)荷下傾向于快速的表面放電。此外，在部件4與主電極2之間存在 連接。
在盤3的間距小時(shí)，部件4也可以構(gòu)造成絕緣的。在這里須注意，
不顯著提高整個(gè)火花隙的響應(yīng)電壓。
按照?qǐng)D4，對(duì)裝置的排氣也經(jīng)由橫截面小的通道7實(shí)現(xiàn)。 如果將間隔盤3的材料選擇成使得實(shí)現(xiàn)附加的放氣，或者如果應(yīng)
控制很高的負(fù)荷，則可以在各個(gè)間隔盤3之間的中間空隙中已設(shè)置排
氣結(jié)構(gòu)。這可以在側(cè)面在部件5與6內(nèi)部、穿過部件5、 6或在部件5
與6之間實(shí)現(xiàn)。
其中，所述有關(guān)的排氣通道可以單獨(dú)地或匯聚地延伸。 一個(gè)或多 個(gè)排氣通道從殼體的引出還可以在端面上或在圓柱壁上實(shí)現(xiàn)。
為實(shí)現(xiàn)機(jī)械穩(wěn)定存在這樣的可能性，即通過在盤之間的支撐元件 補(bǔ)充間隔盤3。但這些支撐元件也可以是間隔盤3的一體的組成部分 或由一個(gè)具有發(fā)散的材料特性的單獨(dú)的部件構(gòu)成，例如構(gòu)造成絕緣的。
如果實(shí)現(xiàn)這樣的支撐元件，則其也可以配備適合的用于電離中間空隙 的元件。
圖5示出一個(gè)變型實(shí)施方案，其中放電不是在穿過間隔盤的連續(xù) 的孔中，而是在間隔體3的環(huán)繞的環(huán)形縫隙17之間實(shí)現(xiàn)。分別在主電 極2中的或穿過該主電極的分開的通道18中對(duì)各個(gè)環(huán)形縫隙17排氣。 間隔體3可以按照?qǐng)D9至11中的變型方案實(shí)現(xiàn)。
圖6示出間隔盤3的不同的俯視圖。在這里可看出設(shè)計(jì)方案變型 的多樣性。相應(yīng)的通道31可以例如構(gòu)造成槽狀的或構(gòu)造成孔。也可設(shè) 想指向中心的縫隙33或同心的環(huán)形縫隙32。決定性的是，放電通道 至少沿x方向或y方向是大大受限制的。所述限制和材料則基本上決定電弧的可實(shí)現(xiàn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。通過通道的長度(Z方向)可以調(diào)節(jié)所
需的電弧電壓。為了電離和壓力平衡，各個(gè)放電通道32 (環(huán)形縫隙) 可以相互連接(34)。
在按圖7的、基本上與按圖1的實(shí)施形式一致的實(shí)施形式中，第 二主電極2由一個(gè)碟盤形部件19覆蓋。
碟盤19的材料是導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的，優(yōu)選具有非線性的特性曲 線，并且構(gòu)成用于電弧的串聯(lián)阻抗。
此外，碟盤19可用于產(chǎn)生附加的電壓降。
有利地，碟盤19由一種特別是在脈沖負(fù)荷下不傾向于電弧的集中 的弧根性能(FuBpunktverhalten )的材料制成。這降低主電極2的燒 損并且還允許在那里使用較經(jīng)濟(jì)的材料。適合于碟盤19的材料例如是 具有高熔點(diǎn)的材料、具有高熔點(diǎn)組分的復(fù)合材料或者不持久地允許集 中的弧根的材料，例如大多數(shù)導(dǎo)電的聚合物。
替代導(dǎo)電的材料，具有一定孔隙度的高電阻的或絕緣的材料也是 可能的，所述材料允許通過多孔的層以擴(kuò)散放電的形式放電。
圖8示出一個(gè)與按圖7的實(shí)施形式類似的實(shí)施形式，包括一個(gè)被 覆蓋的主電極2，其中碟盤20的材料可以與按圖7的碟盤19的材料 一致，但也可替代地由一種密實(shí)的高電阻的或絕緣的材料制成。
在該實(shí)施形式中，主電極2示例性地還具有垂直的突出部2a。
在支承件4與碟盤20之間設(shè)有一個(gè)環(huán)繞的縫隙200或者設(shè)有多個(gè) 平行的段式的縫隙。
支承件4的材料可以選擇成導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的。
在到間隔盤3的間距小時(shí)，支承件4也可以構(gòu)造成絕緣的。決定 性的是，僅一個(gè)分隔隙Ll或者朝向間隔盤3的隙突出部2a在火花隙 未被觸發(fā)時(shí)控制響應(yīng)性能?；蛘咭部稍O(shè)想突出部4的由不同材料構(gòu)成 的垂直分層。
從主電極1通過間隔盤3的垂直放電通過碟盤20與在碟盤20與 支承件4之間的水平縫隙放電組合。在這里，縫隙的尺寸為小于0.1 mm
的數(shù)值。一方面縫隙200中的放電可以用于進(jìn)一步影響電弧電壓，而另一 方面可以經(jīng)濟(jì)地減少耐燒損的電極材料。此外，準(zhǔn)組裝的主電極2的 機(jī)械的功能分離也是可能的。
與縫隙放電的組合并不限于所示的實(shí)施形式?；蛘呖梢酝ㄟ^垂直 的(軸向的)縫隙放電代替水平的(徑向的)縫隙放電。此外，垂直 放電和水平放電的組合是可能的，其中放電的必需的偏轉(zhuǎn)導(dǎo)致電壓降 的進(jìn)一步升高。
圖9示出間隔體的圖5所示實(shí)施形式的其他變型方案，更確切地
說，作為在火花隙內(nèi)部的圓柱。
在這里，變型方案1和2的特征是下圓柱件301和上圓柱件302。 按照變型方案1，下圓柱301在兩個(gè)環(huán)形槽304之間具有一個(gè)圓
形凹槽303。環(huán)形槽或環(huán)形凹槽304具有不同直徑，用于使氣體偏轉(zhuǎn)。 也可設(shè)想一個(gè)或多個(gè)按照變型方案2的連接凹槽306。 在兩個(gè)圓柱301與302之間也可以設(shè)有輔助觸發(fā)裝置，如在圖4
中原則性所示。
在按照?qǐng)D10的圓柱形間隔體3的實(shí)施形式中，設(shè)有曲折延伸的通 道307。在這里，曲折形結(jié)構(gòu)沿軸向方向延伸。
圓柱的內(nèi)裝件308可以由 一種不同于外套件309的材料制成。在 這里，可以選擇導(dǎo)電能力不同的材料。
在圓柱高度保持不變的情況下，產(chǎn)生的通道長度307可以通過斜 度、亦即曲折走勢(shì)來調(diào)節(jié)。
用于按圖11的間隔體的圓柱也具有一個(gè)外套件309和一個(gè)內(nèi)裝件
308。
在內(nèi)裝件308中設(shè)有螺紋狀延伸的凹槽35，所述凹槽從間隔體3 的上側(cè)一直延伸到其下側(cè)。通過基本上平行延伸的凹槽35的斜度給出 了在圓柱高度不變的情況下調(diào)節(jié)通道長度的可能性。
權(quán)利要求
1. 封裝的、耐壓構(gòu)成的、能承載閃電電流的、具有工頻續(xù)流熄滅能力的過電壓放電器，包括兩個(gè)間隔開地絕緣地對(duì)置的主電極(1、2)；其特征在于，為了至少在脈沖狀沖擊電流負(fù)荷時(shí)形成多個(gè)放電隙，在主電極(1、2)之間的空間內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)由不導(dǎo)電的、不導(dǎo)電但放氣的、導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的材料制成的間隔盤或間隔體(3)，其中間隔盤或間隔體(3)具有多個(gè)平行延伸的通道(31)、同心的環(huán)形縫隙(32)和/或螺紋狀的凹槽(35)并且在導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的實(shí)施形式中相對(duì)于主電極(1、2)絕緣。
2. 按照權(quán)利要求1所述的過電壓放電器，其特征在于，間隔件或間隔體(3)與兩個(gè)主電極(1、 2)間隔開并且在導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的實(shí)施形式中與主電極之一 (2)借助于支承件(4)電連接。
3. 按照權(quán)利要求2所述的過電壓放電器，其特征在于，所述支承件(4)貼靠在間隔盤或間隔體(3)的整個(gè)表面上并且同樣具有通道、環(huán)形縫隙和/或凹槽，所述支承件的通道、環(huán)形縫隙和/或凹槽的位置與在間隔盤和間隔體(3)中的通道、環(huán)形縫隙或凹槽的位置一致，以形成連續(xù)的放電隙。
4. 按照權(quán)利要求3所述的過電壓放電器，其特征在于，在間隔盤或間隔體(3)的與支承件(4)相對(duì)的表面上設(shè)有具有通道、環(huán)形縫隙和/或凹槽的絕緣件(10)，該絕緣件填充主電極(1)與間隔盤或間隔體(3)之間的間距空間，該堆疊結(jié)構(gòu)的通道、環(huán)形縫隙和/或凹槽排成直線。
5. 按照權(quán)利要求1所述的過電壓放電器，其特征在于，在每個(gè)主電極(1、 2)旁或上分別設(shè)有一個(gè)間隔盤或間隔體(3)。
6. 按照權(quán)利要求5所述的過電壓放電器，其特征在于，在對(duì)置的間隔盤或間隔體(3 )之間的空間內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)絕緣地插入的觸發(fā)電極(9 )。
7. 按照權(quán)利要求1所述的過電壓放電器，其特征在于，多個(gè)間隔盤(3a至3d)彼此疊置并與主電極(1、 2)間隔開設(shè)置，其中相鄰間 隔盤(3a; 3b)的通道、縫隙和/或凹槽彼此偏置地延伸。
8. 按照權(quán)利要求7所述的過電壓放電器，其特征在于，所述間隔 盤電串聯(lián)地和相對(duì)于兩個(gè)主電極(1、 2)絕緣地構(gòu)成。
9. 按照權(quán)利要求7或8所述的過電壓放電器，其特征在于，在主 電極之一 (1)中設(shè)有觸發(fā)電極(11 )。
10. 按照權(quán)利要求7至9之一項(xiàng)所述的過電壓放電器，其特征在 于，在每一對(duì)間隔盤之間設(shè)有用于電離和/或控制電位的元件。
11. 按照權(quán)利要求7至IO之一項(xiàng)所述的過電壓放電器，其特征在 于，在間隔盤(3a至3d)之間設(shè)有支撐元件。
12. 按照上述權(quán)利要求之一項(xiàng)所述的過電壓放電器，其特征在于， 間隔盤或間隔體(3)由放氣的材料制成或具有這樣的材料。
13. 按照權(quán)利要求1所述的過電壓放電器，其特征在于，間隔盤 和間隔體(3)與兩個(gè)主電極(1、 2)間隔開設(shè)置，其中主電極之一(2) 由一個(gè)導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的、形成串聯(lián)阻抗的碟盤(19)覆蓋并且間隔 盤或間隔體(3)借助于支承件(4)與碟盤(19)電連接。
14. 按照權(quán)利要求13所述的過電壓放電器，其特征在于，在支承 件(4)與碟盤(19; 20)之間形成縫隙(200),其中主電極(2)具 有用于固定支承件(4)的突出部(2a)。
15. 按照權(quán)利要求1所述的過電壓放電器，其特征在于， 一間隔 體(3)具有環(huán)繞的環(huán)形縫隙(17),其中所述間隔體(3)平放在主電 極之一 (2 )上并且在該主電極(2 )中設(shè)有通道或孔(18 )，所述通道 或孔與間隔體(3)中的環(huán)形縫隙出口重合。
16. 按照權(quán)利要求15所述的過電壓放電器，其特征在于，所述通 道或孔(18)轉(zhuǎn)入排氣縫隙(7)中或與該排氣縫隙連接。
17. 按照權(quán)利要求1至15之一項(xiàng)所述的過電壓放電器，其特征在 于壓力密封的實(shí)施形式。
18. 按照權(quán)利要求1至15之一項(xiàng)所述的過電壓放電器，其特征在 于，設(shè)置橫截面小的排氣通道(7)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種封裝的、耐壓構(gòu)成的、能承載閃電電流的、具有工頻續(xù)流熄滅能力的過電壓放電器，包括兩個(gè)間隔開地絕緣地對(duì)置的主電極，其中為了至少在脈沖狀沖擊電流負(fù)荷時(shí)形成多個(gè)放電隙，在主電極之間的空間內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)間隔盤或間隔體，其中間隔盤或間隔體具有多個(gè)平行延伸的通道、同心的環(huán)形縫隙和/或螺紋狀的凹槽并且在導(dǎo)電的或半導(dǎo)電的實(shí)施形式中相對(duì)于主電極絕緣。
文檔編號(hào)H01T4/12GK101536276SQ200780040216
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月3日
發(fā)明者A·埃爾哈特, S·施萊特 申請(qǐng)人:德恩及索恩兩合股份有限公司