專利名稱：含有礦物添加劑的氣體避雷器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體避雷器。由于在它的防漏外殼內(nèi)含有礦物添加劑，使其有著改進(jìn)的滅弧特性。
已經(jīng)知道，一種氣體避雷器或火花隙是這樣一種使其電極之一上產(chǎn)生的過電壓通到地線的器件。
在正常工作時(shí)，避雷器的電極彼此是電絕緣的，而且過電壓的產(chǎn)生使得在避雷器內(nèi)產(chǎn)生電弧，從而在避雷器內(nèi)產(chǎn)生等離子體。如果在所涉及電極之間有一個(gè)高電壓，則在過電壓通過以后電弧仍然存在，這種不規(guī)則性在工作中是希望避免的。
在目前的技術(shù)狀態(tài)下，存在著許多種避雷器。為了使下面的解釋更易于理解，附圖的

圖1和圖2表明了在市場(chǎng)上通?？傻玫降膬煞N避雷器。圖1的避雷器是由一個(gè)氧化鋁絕緣筒1所組成，筒1包括在它兩端的金屬杯2a，2b，這些金屬杯作為避雷器的電極。在杯和筒的邊界之間有一個(gè)緊密的連接。圖2表明了另一種圓柱形金屬管11構(gòu)成的雙極式避雷器，管的一端有一底部，從底部沿軸線安置有一個(gè)棒12b作為避雷器的一個(gè)電極，另一個(gè)電極是沿管11的軸安置的金屬棒12a，并且由一個(gè)絕緣玻璃環(huán)13與管11相連，玻璃與電極的金屬之間的連接包括幾部分，即在棒12和環(huán)13之間是玻璃金屬封接;在環(huán)13和圓柱形墊圈之間是玻璃金屬封接，此墊圈繞著環(huán)13，以及在上述墊圈與管11之間是銀/銅釬焊接。
上述這些避雷器的型式十分廣泛的用于電話線的保護(hù)，并且在這方面必須符合許多標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)之一規(guī)定，避雷器是短路型的，當(dāng)它接收到一個(gè)高于閥值的過電壓時(shí)，在它的電極之間通過一個(gè)電弧，但另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定當(dāng)發(fā)生短路的峰值消失后，兩電極之間的絕緣應(yīng)很快重新建立起來，在通過過電壓后，電弧仍維持最長(zhǎng)達(dá)15ms的間隔是允許的。在電話系統(tǒng)中，避雷器聯(lián)到電話線上的一個(gè)電極，相對(duì)于聯(lián)到地的另一個(gè)電極是處于Vo的電壓，在目前的系統(tǒng)中的電壓VO可以例如等于48伏。當(dāng)避雷器由于通過過電壓而產(chǎn)生放電之后，電壓VO的存在會(huì)使得避雷器外殼內(nèi)的電弧有被維持的趨勢(shì)。在電極間存在的電壓越高，維持電弧的傾向越大。因此，只要保證滅弧時(shí)間在15ms之內(nèi)，總是試圖使用有盡可能高VO值的避雷器。
為了增加電壓VO的數(shù)值，已經(jīng)建議在避雷器的密封外殼內(nèi)加入粉末狀礦物添加劑，此添加劑由氯化鋇和氯化鈉的混合物組成。對(duì)于圖2中表明的那種避雷器，外殼內(nèi)充有按容積比50%的氬氣和50%的氖氣組成的氣體氣氛，在外殼中加入了一種粉末狀混合物，其中氯化鈉占3%重量比，而氯化鋇占97%重量比。因而，有可能使避雷器能夠承受的電壓VO至少等于72伏。這個(gè)數(shù)值對(duì)于線上電壓為48伏的電話系統(tǒng)來說是完全足夠了。然而，上述氯化物的使用也暴露了一些缺點(diǎn)，這是因?yàn)檫@些粉末是在外殼中，當(dāng)避雷器被加熱到800℃的溫度來熔融確保外殼密封的銀/銅焊接頭時(shí)，在加熱中可以觀察到粉末(氯化鋇/氯化鈉)有形成(至少部分形成)粉末燒結(jié)塊的趨向。形成燒結(jié)塊是因?yàn)榇嬖谥环N大約在700℃熔化的低共熔點(diǎn)體(70/30)。這時(shí)這種粉末有結(jié)成一塊的危險(xiǎn)，并會(huì)不利于上述氯化物混合物的效率。
此外，已經(jīng)知道，為了確保避雷器在低的過電壓值下短路，并且穩(wěn)定此擊穿電壓，應(yīng)當(dāng)在避雷器的外殼中加入堿或堿土元素，這些元素的特性是使電子冷發(fā)射所需的表面能量減小。因此本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員知道，使用堿或堿土金屬是有益的。然而，迄今為止對(duì)這些金屬所作的各種實(shí)驗(yàn)并不能使電壓VO的值增加而同時(shí)維持熄弧的時(shí)間間隔在15ms之內(nèi)?，F(xiàn)在，新型數(shù)字傳輸系統(tǒng)(RNIS型)將要在饋給電壓峰值高達(dá)110伏下工作。因而，使避雷器的電壓VO值能確保高于110伏是重要的。而迄今已知的氣體避雷器中沒有一個(gè)能實(shí)現(xiàn)這一特性。
本發(fā)明的目的是提供一種氣體避雷器，一方面，在它的外殼中包括一種礦物深加劑，使得避雷器有一個(gè)令人滿意的起動(dòng)穩(wěn)定性，而另一方面，使它的電壓VO值高于110伏。
因而，本發(fā)明的目的是提供一種由氣體避雷器組成的新的工業(yè)產(chǎn)品，此避雷器包括至少兩個(gè)彼此由密封外殼內(nèi)的惰性氣體分開的電極，每一個(gè)電極與另一個(gè)(或其余的)電極彼此電絕緣，外殼中至少部分地含有一種粉末狀礦物深加劑，其特征在于，此礦物添加劑包括一種金屬氧化物，或單元素金屬或混合金屬氧化物的混合物，它們相應(yīng)于通式
式中X表示至少一種堿金屬;
Y表示至少一種堿土金屬;
a是在0.02到1.5之間的任何數(shù);
b是在0到0.25之間的任何數(shù);
c是為遵守化合價(jià)鍵規(guī)則所要求的一個(gè)數(shù)。
當(dāng)上面所用的符號(hào)X或Y代表同一族的幾個(gè)化學(xué)元素時(shí)，它們之間可以按任何比例關(guān)系，而且，在通式(1)中，系統(tǒng)a和b與它們的組合體有關(guān)。例如，X可以代表四分之三的鈉和四分之一的鉀，相對(duì)于鋁按a/1的平衡比例組合，而相對(duì)于Y按a/b的平衡比例組合。
也特別地規(guī)定了相應(yīng)于公式(1)的礦物添加劑可以由單元素氧化物例如Al2O2和/或混合的氧化物例如鋁酸鈉、或甚至一個(gè)單一混合氧化物的混合物組成，以形成所決定的化合物。
更進(jìn)而，除了相應(yīng)于公式(1)的氧化物的混合物而外，上述礦物添加劑可以包含另外的添加礦物化合物。然而，所述添加劑絕不包括放射性元素，因此，避雷器能符合關(guān)于這方面的現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)。
在一個(gè)最佳實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的避雷器的每立方厘米外殼內(nèi)含有50毫克到1，400毫克的礦物添加劑，此礦物添加劑最好以粉末形式加入外殼中。粉末顆粒分析不是嚴(yán)格的，這種粉末的顆?？梢裕?，在范圍由1到100um之間，其平均顆粒尺寸接近于10um。外殼內(nèi)的惰性氣體最好選自氬、氖組成的族和它們的混合氣體。氬/氖混合氣體之比最好按容積比在1/1到1/9之間決定。
在公式(1)的混合物中，較好的是，其中X代表鈉、鉀或它們的混合物，和/或其中Y代表鋇、鈣、鍶或它們的混合物。公式((1)的混合物最好為鋁酸鈉和鋁酸鋇的混合物，比例(鋁酸鈉/鋁酸鋇)按重量比在40/60到60/40之間為好。
為了更好地理解本發(fā)明的目的，下面將描述一個(gè)實(shí)施例。僅作為一個(gè)說明性的和非限制性的例子，并參考附圖描述。
在附圖中上文詳細(xì)說明的圖1和圖2表明了現(xiàn)有技術(shù)的兩種避雷器的結(jié)構(gòu)圖3表明了用來測(cè)試避雷器的電路簡(jiǎn)圖圖4表明籍助于圖3的電路進(jìn)行測(cè)試所用的信號(hào)。
圖3表明了根據(jù)法國標(biāo)準(zhǔn)能對(duì)避雷器20的特性進(jìn)行測(cè)試的電路。通常認(rèn)為，電話線相應(yīng)于一個(gè)600歐姆的電阻，因此，在饋線21上有一個(gè)600歐姆的電阻22。地線已標(biāo)號(hào)為23，線21相應(yīng)于線23的電壓以VO表示。避雷器以并聯(lián)方式聯(lián)接于線21和23之間，在它的兩端處的電壓用示波器24測(cè)量。避雷器20的兩端聯(lián)接了峰值發(fā)生器25，它由一個(gè)工作于4千伏下的電容器和一個(gè)成形電路組成。此發(fā)生器送出標(biāo)準(zhǔn)化信號(hào)，信號(hào)的波形示于圖4。圖中看出，加到避雷器20的過電壓在10μs中形成一個(gè)15安培的電流，并在1000μs后電流跌落到一半(這個(gè)電流波形是由標(biāo)準(zhǔn)CEI60-2規(guī)定的)。聯(lián)接到避雷器20兩端的示波器24可用來確定所述避雷器是導(dǎo)通還是開路，即是否在避雷器外殼內(nèi)通過電弧。在導(dǎo)通的情況下，避雷器端點(diǎn)間的電壓大約為10伏，而在開路的情況下，避雷器端點(diǎn)間的電壓等于VO。測(cè)量了發(fā)生器25送出的電流波通過之后熄弧所需的時(shí)間間隔。這種測(cè)量是在不同電壓下進(jìn)行的，以及已經(jīng)記錄到，在電壓值為VO時(shí)，所需時(shí)間間隔比15ms長(zhǎng)。
制造了有著如圖1所示結(jié)構(gòu)的避雷器。這個(gè)避雷器有一個(gè)圓柱形外殼，其內(nèi)徑為8mm，而高為6mm。在外殼中放入20mg的礦物添加劑粉末，它由重量比為50%的鋁酸鈉(Al2O3，Na2O)和重量比為50%的鋁酸鋇(Al2O3，BaO所組成。粉末由平均尺寸為10μm的顆粒組成。在此避雷器的外殼內(nèi)充有氬和氖氣的混合氣體，在絕對(duì)壓強(qiáng)為200毫巴下，比例為50/50。這種避雷器的特性如下所述耐交流20A;
耐沖擊電流(根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CEI60-2為8×20us)10KA在黑暗中的動(dòng)態(tài)起弧電壓低于800伏;
統(tǒng)計(jì)的起弧電壓250V±15%;
熄弧時(shí)間間隔為15ms的電壓VO值高于140伏。
能夠注意到，按公式(1)所規(guī)定的礦物添加劑使在熄弧時(shí)間間隔短于或等于15ms時(shí)的電壓VO值有相當(dāng)大的增加。
當(dāng)然可以明白，上述的實(shí)施例并未構(gòu)成任何限制，并且能夠做出任何所希望的改進(jìn)而并不會(huì)超出本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種氣體避雷器，它包括至少兩個(gè)彼此由在密封外殼內(nèi)的惰性氣體分開的電極(2a、2b∶12a、12b)，每一個(gè)電極與另一個(gè)(或另幾個(gè))電極彼此電絕緣，外殼中至少部分地含有一種粉末狀礦物添加劑，其特征在于，此礦物添加劑包括一種金屬氧化物，或單元素金屬或混合金屬的氧化物的混合物，它們相應(yīng)于通式式中X表示至少一種堿金屬Y表示至少一種堿土金屬a是在0.02到1.5之間的任何數(shù)b是在0到0.25之間的任何數(shù)c是為遵守化合價(jià)鍵規(guī)則所要求的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的避雷器，其特征在于在每立方厘米外殼內(nèi)含有50到1，400mg礦物添加劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中的任何一個(gè)的避雷器，其特征在于外殼內(nèi)的惰性氣體選自氬氣、氖氣所形成的族和它們的混合氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的避雷器，其特征在于，惰性氣體是氬/氖混合氣體，其容積比例在1/1到1/9之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任何一個(gè)的避雷器，其特征在于，X代表鈉，鉀或它們的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任何一個(gè)的避雷器，其特征在于，Y代表鋇、鈣、鍶或它們的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的避雷器，其特征在于，礦物添加劑是鋁酸鈉和鋁酸鋇的一種混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的避雷器，其特征在于，礦物添加劑中的平衡比例(鋁酸鈉/鋁酸鋇)為40/50到60/40之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任何一個(gè)的避雷器，其特征在于，礦物添加劑包含除公式(1)的氧化物混合物而外，至少還有一種附加礦物化合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括一個(gè)密封外殼和至少兩個(gè)電極(2a、2b)的氣體避雷器。外殼中放有一種粉末狀礦物添加劑。這種添加劑為相應(yīng)于通式AlX
文檔編號(hào)H01T1/02GK1042455SQ8910697
公開日1990年5月23日 申請(qǐng)日期1989年9月7日 優(yōu)先權(quán)日1988年9月8日
發(fā)明者坎塔爾·米歇爾 申請(qǐng)人:西德樂公司