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Die Erfindung betrifft generell einen Überspannungsableiter mit drei Elektroden
und insbesondere einen Drei-Elektroden-Überspannungsableiter, der einen
zwischen zwei Leitungsdrähten und einem Massedraht erzeugten Stoßstrom
eliminiert.
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Es wird jetzt unter Bezugnahme auf Fig. 1 eine Beschreibung eines
herkömmlichen Überspannungsableiters mit drei Elektroden gegeben.
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Der herkömmliche Überspannungsableiter mit drei Elektroden hat ein Paar
axialplatzierter Leitungselektroden 10, die aus Metallen, wie beispielsweise Fe-Ni-
Legierungen, hergestellt sind, mit einem dazwischen befindlichen vorbestimmten
Spalt, so daß zylinderförmige Entladungsabschnitte 12, die jeweils an den inneren
Rändern des Paares Leitungselektroden 10 vorgesehen sind, einander gegenüber
stehen.
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Zwischen den einander gegenüber stehenden Entladungsabschnitten 12 des
Paares Leitungselektroden 10 ist eine Masseelektrode 20 mit einem Durchgangsloch
28 in der Mitte vorgesehen.
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Zwischen der Masseelektrode 20 und jeder der Leitungselektroden 10 ist jeweils
eines eines Paares zylindrischer Isoliergehäuse 30 vorgesehen, wobei innerhalb
jedes der Gehäuse der Entladungsabschnitt 12 der Leitungselektrode 10
eingesetzt ist. Die zylindrischen Isoliergehäuse 30 sind aus einem Isolator,
beispielsweise Keramik, hergestellt. Kreisrunde elektrische Anschlüsse 14, die an der
Außenseite des Paares der Leitungselektroden 10 ausgebildet sind, dichten die
Außenöffnungen des Paares der zylindrischen Isoliergehäuse 30 luftdicht ab. Die
zylindrischen Isoliergehäuse 30 sind luftdicht zwischen jede der
Leitungselektroden 10 und der Masseelektrode 20 eingesetzt.
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Ein Anschluß 24 der Masseelektrode 20 ist zwischen dem Paar der zylindrischen
Isoliergehäuse 30 festgehalten. Der Umfang des Anschlusses 24 der
Masseelektrode 20 liegt frei zwischen dem Paar der zylindrischen Isoliergehäuse 30.
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In dem in Fig. 1 dargestellten herkömmlichen
Drei-Elektroden-Überspannungsableiter können zwei Leitungsdrähte (in der Figur nicht gezeigt) mit den
kreisrunden elektrischen Anschlüssen 14 verbunden sein, die die jeweiligen
Außenöffnungen des Paares der zylindrischen Isoliergehäuse 30 abdichten. Ebenso kann ein
Massedraht (in der Figur nicht gezeigt) mit dem Anschluß 24 der Masseelektrode
20 verbunden sein, die frei zwischen das Paar der zylindrischen Isoliergehäuse 30
ragt. Ein Stromstoß, der zwischen irgendeinem der beiden Leitungsdrähte und
dem Massedraht erzeugt wird, kann dann eliminiert werden, und zwar dadurch,
daß das Auftreten einer Entladung in einem Spalt zwischen irgendeinem der
Entladungsabschnitte 12 der Leitungselektrode 10 und dem ihm gegenüberliegenden
Entladungsabschnitt 22 der Masseelektrode 20 veranlaßt wird.
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Wenn jedoch in dem oben erwähnten herkömmlichen
Drei-Elektroden-Überspannungsableiter eine Entladung zwischen jedem der Entladungsabschnitte 12 der
Leitungselektroden 10 und seinem gegenüberliegenden Entladungsabschnitt 22
der Masseelektrode 20 auftritt, dispergieren Teilchen aus Metallen, wie
beispielsweise Fe-Ni-Legierungen, die die Entladungsabschnitte 12 und 22 bilden, von den
Entladungsabschnitten 12 und 22 durch Zerstäuben und Landen auf den inneren
Randoberflächen der zylindrischen Isoliergehäuse 30. Die zerstäubten Teilchen,
die sich unpassend mit den leitenden Triggerleitungen 32 verbinden, welche auf
den inneren Randoberflächen der zylindrischen Isoliergehäuse 30 ausgebildet
sind und mit den Leitungselektroden 10 und der Masseelektrode 20 elektrisch
verbunden sind, verursachen eine verschlechterte Isolierung zwischen jeder der
Leitungselektroden 10 und der Masseelektrode 20. Dies verhindert, daß stabile und
akkurate Entladungen wiederholt über eine längere Zeit zwischen jedem der
Entladungsabschnitte 12 der Leitungselektroden 10 und seinem gegenüberliegenden
Entladungsabschnitt 22 der Masseelektrode 20 auftreten.
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Es wird auch auf die Offenbarung in der US-4241374 A verwiesen, die die
Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 beschreibt.
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Es ist ein allgemeines Ziel der Erfindung, einen verbesserten und brauchbaren
Überspannungsableiter mit drei Elektroden vorzusehen, der die oben
beschriebenen Probleme eliminiert.
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Ein spezielleres Ziel der Erfindung ist es, einen Überspannungsableiter mit drei
Elektroden vorzusehen, der das Auftreten von stabilen und akkuraten Entladungen
wiederholt über eine lange Zeit veranlassen kann und der einen Stoßstrom, der
zwischen zwei Leitungsdrähten und einem Massedraht erzeugt wird, eliminieren
kann.
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Um die oben erwähnten Ziele zu erreichen, ist gemäß der Erfindung vorgesehen
ein Überspannungsableiter mit drei Elektroden, aufweisend zwei
Entladungsabschnitte eines Paares Leitungselektroden, wobei die beiden Entladungsabschnitte
einander gegenüber liegen und zwischen sich einen Spalt begrenzen; eine
Masseelektrode, die zwischen den beiden Entladungsabschnitten angeordnet ist und
in ihrer Mitte mit einem Durchgangsloch versehen ist; und zwei zylindrische
Isoliergehäuse zwischen jeder der Leitungselektroden und der Masseelektrode,
wobei jeder der beiden Entladungsabschnitte eine im wesentlichen kegelförmige
Gestalt hat; jede von inneren Oberflächen von oberen und unteren Abschnitten des
Durchgangslochs gemäß der im wesentlichen kegelförmigen Gestalt im
wesentlichen trichterförmig gestaltet ist; und schräge Parallelspalten für eine
Primärentladung jeweils zwischen den inneren Oberflächen der oberen und unteren
Abschnitte des Durchgangslochs und den beiden Entladungsabschnitten ausgebildet
sind, dadurch gekennzeichnet, daß Parallelspalte für eine Sekundärentladung
jeweils zwischen Randabschnitten der Masseelektrode rund um das
Durchgangsloch und Randabschnitten des Paares Leitungselektroden ausgebildet sind, wobei
jeder der Randabschnitte des Paares Leitungselektroden jedem der
Randabschnitte der Masseelektrode rund um das Durchgangsloch gegenüber liegt, und
daß jeder der schrägen Parallelspalte schmäler als jeder der Parallelspalte
ausgebildet ist.
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Der Drei-Elektroden-Überspannungsableiter gemäß der Erfindung hat die im
wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte der Leitungselektroden. Zur
Anpassung
an diese Gestalt haben die oberen und unteren Abschnitte des
Durchgangslochs der Masseelektrode jeweils die im wesentlichen trichterförmigen
Oberflächen. Zwischen jedem der im wesentlichen kegelförmigen
Entladungsabschnitte der Leitungselektroden und ihm gegenüber liegenden im wesentlichen
trichterförmigen inneren Oberfläche des Durchgangslochs der Masseelektrode
befindet sich der schräge Parallelspalt für eine Primärentladung.
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Wenn daher eine Primärentladung in den schrägen Parallelspalten auftritt, die
zwischen jedem der im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte der
Leitungselektroden und jedem der im wesentlichen trichterförmigen inneren
Oberflächen des Durchgangslochs der Masseelektrode ausgebildet sind, werden
Metallteilchen von den im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitten der
Leitungselektroden und den im wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen
des Durchgangslochs der Masseelektrode zerstäubt. Das Zerstäuben wird jedoch
durch die Masseelektrode rund um das Durchgangsloch und die
Entladungsabschnitte der Leitungselektroden blockiert, so daß die zerstäubten Metallteilchen
daran gehindert werden, auf den inneren Randoberflächen der zylindrischen
Isoliergehäuse zu landen, die jeweils zwischen der Masseelektrode und jeder der
Leitungselektroden angeordnet sind. Dadurch wird eine Verschlechterung der
Isolierung verhindert, die sonst durch das Zerstäuben verursacht wird, und zwar
zwischen jeder der Leitungselektroden und der Masseelektrode.
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Die Metallteilchen, die von den im wesentlichen kegelförmigen
Entladungsabschnitten der Leitungselektroden zerstäubt werden, landen auch auf den einander
gegenüber liegenden im wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen des
Durchgangslochs der Masseelektrode, und die Metallteilchen, die von den im
wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen des Durchgangslochs der
Masseelektrode zerstäubt werden, landen auch auf den einander gegenüber liegenden
im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitten der Leitungselektroden. Die
im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte der Leitungselektroden und
die im wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen des Durchgangslochs
der Masseelektrode bewahren daher sich einander ergänzende oder ersetzende
zerstäubte Metalle.
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Dadurch wird verhindert, daß sich die Breite und Länge der schrägen
Parallelspalte zwischen den im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitten der
Leitungselektroden und den im wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen
des Durchgangslochs der Masseelektrode beachtlich ändern, weil Metalle, die
jeweils die im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte der
Leitungselektroden und die im wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen des
Durchgangslochs der Masseelektrode bilden, sich einander ergänzend oder ersetzend
bewahren und im Laufe der Zeit nicht verschwinden, wenn Primärentladungen
wiederholt über einen langen Zeitraum zwischen den im wesentlichen
kegelförmigen Entladungsabschnitten der Leitungselektroden und den gegenüber liegenden
im wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen des Durchgangslochs der
Masseelektrode auftreten. Stabile und akkurate Entladungen bei einem
vorbestimmten elektrischen Potential treten deshalb wiederholt über einen langen
Zeitraum in den schrägen Parallelspalten zwischen den im wesentlichen
kegelförmigen Entladungsabschnitten der Leitungselektroden und den gegenüber liegenden
im wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen des Durchgangslochs der
Massenelektrode auf.
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Wenn eine große Stoßspannung zwischen der Leitungselektrode und der
Masseelektrode vorgesehen ist, folgt einer Primärentladung, die in den schrägen
Parallelspalten zwischen den im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitten
der Leitungselektroden und den im wesentlichen trichterförmigen inneren
Oberflächen des Durchgangslochs der Masseelektrode auftritt, zusätzlich eine
Sekundärentladung, die in den relativ breiteren Parallelspalten zwischen den
Randabschnitten der Masseelektrode rund um das Durchgangsloch und den einander
gegenüber liegenden Randabschnitten der Leitungselektroden auftritt. Diese
Sekundärentladung, die in den Parallelspalten auftritt, eliminiert mit Sicherheit die oben
erwähnte große Stoßspannung.
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Zusätzlich, weil die schrägen Parallelspalten schmäler als die Parallelspalten sind,
tritt, wenn eine nicht ganz so große Stoßspannung zwischen der
Leitungselektrode und der Masseelektrode vorgesehen ist, eine Primärentladung in den relativ
schmäleren schrägen Parallelspalten zwischen den im wesentlichen
kegelförmigen Entladungsabschnitten der Leitungselektroden und den im wesentlichen
trichterförmigen inneren Oberflächen des Durchgangslochs der Masseelektrode
auf. Diese Primärentladung, dieiin den schrägen Parallelspalten auftritt, eliminiert
mit Sicherheit die oben erwähnte nicht ganz so große Stoßspannung.
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Weil bei dieser nicht ganz so großen Stoßspannung eine Sekundärentladung in
den relativ breiteren Parallelspalten zwischen den Randabschnitten der
Masseelektrode rund um das Durchgangsloch und den gegenüber liegenden
Randabschnitten der Leitungselektroden nicht auftritt, werden Metallteilchen daran
gehindert, von den Randabschnitten der Masseelektrode und den gegenüber liegenden
Randabschnitten der Leitungselektroden zu zerstäuben und auf den inneren
Randoberflächen der zylindrischen Isoliergehäuse zu landen. Dies verhindert eine
sich verschlechternde Isolierung die sonst durch Zerstäuben verursacht würde,
und zwar zwischen jeder der Leitungselektroden und der Masseelektrode.
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Weiterhin, weil die Entladungsabschnitte der Leitungselektroden im wesentlichen
kegelförmig sind und zur Anpassung an diese Gestalt die inneren Oberflächen der
oberen und unteren Abschnitte des Durchgangslochs der Masseelektrode im
wesentlichen trichterförmig sind, kann der Bereich jeder der dazwischen für eine
Primärentladung ausgebildeten schrägen Parallelspalten erhöht werden, und zwar im
Vergleich zu dem herkömmlichen Drei-Elektroden-Überspannungsableiter mit im
wesentlichen zylinderförmig gestalteten Entladungsabschnitten eines Paares
Leitungselektroden und in entsprechender Weise im wesentlichen zylinderförmig
gestalteten inneren Oberflächen von oberen und unteren Abschnitten eines
Durchgangslochs einer Masseelektrode. Deshalb treten wiederholt über einen langen
Zeitraum in den schrägen Parallelspalten mit vergrößertem Bereich stabile
Primärentladungen auf.
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Weiterhin können die im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte der
Leitungselektroden leicht und sicher durch Prägen geformt werden, im Vergleich
mit den im wesentlichen zylindrisch gestalteten Entladungsabschnitten der
Leitungselektroden. Dies ist von bemerkenswerter Effektivität, insbesondere wenn im
wesentlichen kegelförmige Entladungsabschnitte mit kleinen Abmessungen mit
einem Durchmesser von gleich oder weniger als 6 mm durch Prägen geformt
werden sollen.
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In dem Drei-Elektroden-Überspannungsableiter nach der Erfindung sind
vorzugsweise entladungsaktivierende Werkstoffe auf den Oberflächen der im
wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte der Leitungselektroden und den im
wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen der oberen und unteren
Abschnitte des Durchgangslochs der Masseelektrode aufgebracht.
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In dem Drei-Elektroden-Überspannungsableiter mit diesem Aufbau verursachen
die entladungsaktivierenden Werkstoffe, die auf den Oberflächen der im
wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte der Leitungselektroden und der im
wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen des Entladungslochs der
Masseelektrode aufgebracht sind, daß eine Primärentladung in den schrägen
Parallelspalten zwischen den im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitten
der Leitungselektroden und den gegenüber liegenden im wesentlichen
trichterförmigen inneren Oberflächen des Durchgangslochs der Masseelektrode weich und
sicher auftritt.
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Weiterhin, wenn eine Primärentladung in den schrägen Parallelspalten auftritt, die
zwischen jedem der im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte der
Leitungselektroden und jeder der im wesentlichen trichterförmigen inneren
Oberflächen des Durchgangslochs der Masseelektrode ausgebildet sind, dispergieren
aufgrund von Zerstäubung Teilchen der entladungsaktivierenden Werkstoffe, die
auf den Oberflächen der im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte der
Leitungselektroden und der im wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen
des Durchgangslochs der Masseelektrode aufgebracht sind. Die zerstäubten
Teilchen werden allerdings von der Masseelektrode rund um das Durchgangsloch und
die Entladungsabschnitte der Leitungselektroden blockiert, so daß die zerstäubten
Teilchen daran gehindert sind, auf den inneren Randoberflächen der zylindrischen
Isoliergehäuse zu landen, die jeweils zwischen der Masseelektrode und jeder der
Leitungselektroden angeordnet sind. Dies verhindert eine Verschlechterung der
Isolierung zwischen jeder der Leitungselektroden und der Masseelektrode, die
sonst durch Zerstäuben hervorgerufen würde.
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Ferner, wenn eine Primärentladung auftritt, landen zerstäubte Teilchen der
entladungsaktivierenden Werkstoffe, die auf den Oberflächen der im wesentlichen
kegelförmigen
Entladungsabschnitte der Leitungselektroden aufgebracht sind, auf
den gegenüber liegenden im wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen
des Durchgangsloch der Masseelektrode, und es landen zerstäubte Teilchen der
entladungsaktivierenden Werkstoffe, die auf den im wesentlichen trichterförmigen
inneren Oberflächen des Durchgangslochs der Masseelektrode aufgebracht sind,
auf den gegenüber liegenden im wesentlichen kegelförmigen
Entladungsabschnitten der Leitungselektroden. Die Oberflächen der im wesentlichen
kegelförmigen Entladungsabschnitte der Leitungselektroden und die im wesentlichen
trichterförmigen inneren Oberflächen des Durchgangslochs der Masseelektrode
ergänzen deshalb einander mit den zerstäubten entladungsaktivierenden
Werkstoffen.
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Dadurch wird verhindert, daß die entladungsaktivierenden Werkstoffe, die auf den
Oberflächen der im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte der
Leitungselektroden und der im wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen
des Durchgangslochs der Masseelektrode aufgebracht sind, aufgrund von
Zerstäubung weg dispergieren und möglicherweise verschwinden, wenn
Primärentladungen wiederholt über einen langen Zeitraum zwischen den im wesentlichen
kegelförmigen Entladungsabschnitten der Leitungselektroden und den gegenüber
liegenden im wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen des
Durchgangslochs der Masseelektrode auftreten. Die entladungsaktivierenden
Werkstoffe, die auf den Oberflächen der im wesentlichen kegelförmigen
Entladungsabschnitte der Leitungselektroden und den im wesentlichen trichterförmigen inneren
Oberflächen des Durchgangslochs der Masseelektroden verbleiben, verursachen
deshalb, daß Primärentladungen wiederholt und stabil über einen langen Zeitraum
in den schrägen Parallelspalten zwischen den im wesentlichen kegelförmigen
Entladungsabschnitten der Leitungselektroden und den gegenüber liegenden im
wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen des Durchgangslochs der
Masseelektrode auftreten.
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Weiterhin, wenn hochfluide Entladungsaktivierungswerkstoffe auf die Oberflächen
der im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte der Leitungselektroden
aufgebracht sind, verhindert ihre im wesentlichen kegelförmige Gestalt, daß die
entladungsaktivierenden Werkstoffe unter der Einwirkung der Gravitationskraft an
den Oberflächen der im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte der
Leitungselektroden herablaufen und daß die entladungsaktivierenden Werkstoffe
sicher und im wesentlichen gleichförmig auf die Oberflächen der im wesentlichen
kegelförmigen Entladungsabschnitte der Leitungselektroden aufgebracht werden
können, und zwar im Vergleich zu dem herkömmlichen
Drei-Elektroden-Überspannungsableiter mit den im wesentlichen zylindrisch gestalteten
Entladungsabschnitten der Leitungselektroden.
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Weiterhin, der Drei-Elektroden-Überspannungsableiter nach der Erfindung hat
vorzugsweise ringförmige konkave Abschnitte an den Grenzflächen jeweils
zwischen den im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitten und den
benachbarten Randabschnitten der Leitungselektroden. Die ringförmigen konkaven
Abschnitte werden zum Aufsammeln von Überschußmengen der
entladungsaktivierenden Werkstoffe benutzt, die auf die Oberflächen der im wesentlichen
kegelförmigen Entladungsabschnitte der Leitungselektroden aufgebracht sind.
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Wenn in dem Drei-Elektroden-Überspannungsableiter mit diesem Aufbau flüssige
entladungsaktivierende Werkstoffe auf die Oberflächen der im wesentlichen
kegelförmigen Entladungsabschnitte der Leitungselektroden aufgebracht sind, fließt
eine Überschußmenge der entladungsaktivierenden Werkstoffe, die von
Oberflächen der im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte der
Leitungselektroden herab zu den Oberflächen der benachbarten Randabschnitte der
Leitungselektroden strömt, in die ringförmigen konkaven Abschnitte und wird darin
gesammelt. Der Drei-Elektroden-Überspannungsalbleiter mit diesem Aufbau
verhindert, daß die entladungsaktivierenden Werkstoffe unter Einwirkung der
Oberflächenspannung rund um die Oberflächen der Randabschnitte der
Leitungselektroden angrenzend an die Oberflächen der im wesentlichen kegelförmigen
Entladungsabschnitte der Leitungselektroden breit aufgebracht werden. Der Drei-
Elektroden-Überspannungsableiter mit diesem Aufbau verhindert somit das
Auftreten einer Primärentladung zwischen den Randabschnitten der
Leitungselektroden und den jeweils gegenüber liegenden Randabschnitten der Masseelektrode,
und zwar bewirkt durch die entladungsaktivierenden Werkstoffe, die rund um die
Oberflächen der Randabschnitte der Leitungselektroden aufgebracht sind. Der
Drei-Elektroden-Überspannungsableiter mit diesem Aufbau verhindert somit ein
unsicheres Auftreten einer Primärentladung in den schrägen Parallelspalten, die
zwischen den im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitten der
Leitungselektroden und den gegenüber liegenden im wesentlichen trichterförmigen
inneren Oberflächen des Durchgangslochs der Masseelektrode ausgebildet sind.
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Andere Ziele, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
augenscheinlicher aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung in Verbindung
mit den beigefügten Zeichnungen.
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Fig. 1 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Aufbaus eines herkömmlichen
Überspannungsableiters mit drei Elektroden;
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Fig. 2 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Aufbaus eines
Überspannungsableiters mit drei Elektroden nach der Erfindung;
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Fig. 3 ist eine vergrößerte Teildarstellung zur Erläuterung des Aufbaus des
Überspannungsableiters mit drei Elektroden nach der Erfindung; und
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Fig. 4 ist eine Darstellung zur Erläuterung eines Aufbaus des
Überspannungsableiters mit drei Elektroden nach der Erfindung.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird jetzt eine Beschreibung eines
Überspannungsableiters mit drei Elektroden nach der Erfindung gegeben.
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Fig. 2 und Fig. 3 illustrieren ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Drei-
Elektroden-Überspannungsableiters nach der Erfindung. Fig. 2 ist eine Darstellung
zur Erläuterung eines Aufbaus des Drei-Elektroden-Überspannungsableiters. Fig.
3 ist eine vergrößerte Teildarstellung zur Erläuterung des Aufbaus des Drei-
Elektroden-Überspannungsableiters.
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Wie es in den Figuren gezeigt ist, hat der Drei-Elektroden-Überspannungsableiter
ein Paar Leitungselektroden 10, die mit einem dazwischen befindlichen
vorbestimmten Spalt axial angeordnet sind, so daß Entladungsabschnitte 12, die jeweils
an den Innenrändern des Paares Leitungselektroden 10 vorgesehen sind,
einander gegenüber liegen. Zwischen den einander gegenüber liegenden
Entladungsabschnitten 12 des Paares Leitungselektroden 10 ist eine Masseelektrode 20 mit
einem Durchgangsloch 28 in der Mitte vorgesehen. Die Leitungselektroden 10 und
die Masseelektrode 20 ist aus Metallen, wie beispielsweise Fe-Ni-Legierungen
hergestellt.
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Zwischen der Masseelektrode 20 und jeder der Leitungselektroden 10 ist jeweils
von einem Paar zylindrischer Isoliergehäuse 30 eines vorgesehen, wobei
innerhalb jedes von diesen der Entladungsabschnitt 12 der Leitungselektrode 10
eingefügt ist. Die zylindrischen Isoliergehäuse 30 sind aus Isolatoren hergestellt, wie
beispielsweise Keramik.
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Kreisrunde elektrische Anschlüsse 14, die jeweils an der Außenseite des Paares
Leitungselektroden 10 ausgebildet sind, dichten die äußeren Öffnungen des
Paares zylindrischer Isoliergehäuse 30 ab. Ein Entladungsgas ist luftdicht in den
Innenraum, der durch die zylindrischen Isoliergehäuse 30, die Leitungselektroden 10
und die Masseelektrode 20 begrenzt ist, eingeschlossen.
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Ein Anschluß 24 der Masseelektrode 20 ist zwischen dem Paar zylindrischer
Isoliergehäuse 30 festgehalten. Der Umfang des Anschlusses 24 der Masseelektrode
20 liegt frei zwischen dem Paar zylindrischer Isoliergehäuse 30.
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Metallisierte Schichten 34 sind jeweils auf den oberen und unteren Seiten der
zylindrischen Isoliergehäuse 30 aufgebracht. Die oberen und unteren Seiten der
zylindrischen Isoliergehäuse 30 sind jeweils an die kreisrunden elektrischen
Anschlüsse 14 und den Anschluß 24 über die metallisierten Schichten 34 angelötet.
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Auf den inneren Randoberflächen der zylindrischen Isoliergehäuse 30 sind
leitende Triggerleitungen 32 parallel zur Achse der zylindrischen Isoliergehäuse 30
ausgebildet. Die leitenden Triggerleitungen 32 sind aus solchen Werkstoffen, wie
beispielsweise Kohlenstoff, hergestellt und sind mit den kreisrunden elektrischen
Anschlüssen 14 der Leitungselektroden 10 und dem Anschluß 24 der
Masseelektrode 20 über die metallisierten Schichten 34 elektrisch verbunden.
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Der oben erwähnte Aufbau ist der gleiche wie bei einem herkömmlichen Drei-
Elektroden-Überspannungsableiter. Der in den Figuren dargestellte Drei-
Elektroden-Überspannungsableiter hat allerdings im wesentlichen kegelförmige
Entladungsabschnitte 12 der Leitungselektroden 10. Zur Anpassung an diese
Gestalt haben obere und untere Abschnitte des Durchgangslochs 28 der
Masseelektrode 20 jeweils im wesentlichen trichterförmige innere Oberflächen 26. Jeder der
im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte 12 der Leitungselektroden
10 ist im Innenraum der im wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen 26
der oberen bzw. unteren Abschnitte des Durchgangslochs 28 angeordnet.
Zwischen jedem der im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte 12 der
Leitungselektroden 10 und der ihm gegenüber liegenden im wesentlichen
trichterförmigen inneren Oberfläche 26 des Durchgangslochs 28 der Masseelektrode
20 ist ein schräger Parallelspalt h für eine Primärentladung ausgebildet, wie es in
Fig. 3 dargestellt ist.
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Zwischen einem Randabschnitt 22 der Masseelektrode 20 und dem ihm
gegenüber liegenden Randabschnitt 16 der Leitungselektrode 10 ist, wie es aus Fig. 3
hervorgeht, ein Parallelspalt H für eine Sekundärentladung vorgesehen.
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Der schräge Parallelspalt h ist schmäler als der Parallelspalt H, wie es in Fig. 3
gezeigt ist. Vorzugsweise umfaßt der schräge Parallelspalt h Abstandsbereiche
von 0,10 mm bis 0,80 mm, und der Parallelspalt H reicht abstandsmäßig von 0,16
mm bis 1,70 mm, wobei stets der schräge Parallelspalt h schmäler als der
Parallelspalt H ist. Um die besten Eigenschaften und Effekte vorzusehen, ist es in
höchstem Maße bevorzugt, daß der schräge Parallelspalt h Abstandsbereiche von
0,25 mm bis 0,35 mm hat und daß der Parallelspalt H Abstandsbereiche von 0,40
mm bis 0,75 mm hat.
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Der in Fig. 2 und in Fig. 3 dargestellte Drei-Elektroden-Überspannungsableiter hat
den oben erwähnten Aufbau.
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Wenn in dem Drei-Elektroden-Überspannungsableiter eine Primärentladung in den
schrägen Parallelspalten h auftritt, die zwischen jedem der im wesentlichen
kegelförmigen Entladungsabschnitte 12 der Leitungselektroden 10 und jeder der im
wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen 26 des Durchgangslochs 28
der Masseelektrode 20 ausgebildet sind, werden von den im wesentlichen
kegelförmigen Entladungsabschnitten 12 der Leitungselektroden 10 und den im
wesentlichen
trichterförmigen inneren Oberflächen 26 des Durchgangslochs 28 der
Masseelektrode 20 Metallteilchen zerstäubt. Die Zerstäubung wird allerdings von
der Masseelektrode 20 rund um das Durchgangsloch 28 und die
Entladungsabschnitte 12 der Leitungselektroden 10 blockiert, sodaß die zerstäubten
Metallteilchen daran gehindert werden, auf den inneren Randoberflächen der zylindrischen
Isoliergehäuse 30 zu landen, die jeweils zwischen der Masseelektrode 20 und
jeder der Leitungselektrode 10 angeordnet sind und auf denen leitende
Triggerleitungen 32 ausgebildet sind. Dadurch wird verhindert, daß sich die Isolierung
verschlechtert, was sonst durch das Zerstäuben verursacht wird, und zwar zwischen
jeder der Leitungselektroden 10 und der Masseelektrode 20.
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Die zerstäubten Metallteilchen von den im wesentlichen kegelförmigen
Entladungsabschnitten 12 der Leitungselektroden 10 landen auf den gegenüber
liegenden im wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen 26 des
Durchgangslochs 28 der Masseelektrode 20 und die zerstäubten Metallteilchen von den im
wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen 26 des Durchgangslochs 28
der Masseelektrode 20 landen auf den gegenüber liegenden im wesentlichen
kegelförmigen Entladungsabschnitten 12 der Leitungselektroden 10. Die im
wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte 12 der Leitungselektroden 10 und die
im wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen 26 des Durchgangslochs 28
der Masseelektrode 20 bewahren daher sich aneinander ergänzende oder
ersetzende zerstäubte Metalle.
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Dadurch wird verhindert, daß sich die Breite und Länge der schrägen
Parallelspalten h zwischen den im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitten
12 der Leitungselektroden 10 und den im wesentlichen trichterförmigen inneren
Oberflächen 26 des Durchgangslochs 28 der Masseelektrode 20 ändern, weil,
wenn Primärentladungen wiederholt über eine längere Zeit zwischen den im
wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitten 12 der Leitungselektroden 10
und den gegenüber liegenden im wesentlichen trichterförmigen inneren
Oberflächen 26 des Durchgangslochs 28 der Masseelektrode 20 auftreten, Metalle, die
die im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte 12 der
Leitungselektroden 10 und die im wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen 26 des
Durchgangslochs 28 der Masseelektrode 20 bilden, jeweils einander ergänzen
bzw. ersetzen und letztendlich nicht verschwinden. Daher können stabile und
akkurate Entladungen bei einem vorbestimmten elektrischen Potential wiederholt
über eine lange Zeitspanne ira den schrägen Parallelspalten h zwischen den im
wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitten 12 der Leitungselektroden 10
und den gegenüber liegenden im wesentlichen trichterförmigen inneren
Oberflächen 26 des Durchgangslochs 28 der Masseelektrode 20 auftreten.
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Weiterhin, wenn eine große Stoßspannung zwischen den kreisrunden elektrischen
Anschlüssen 14 der Leitungselektroden 10 und dem Anschluß 24 der
Masseelektrode 20 vorgesehen wird, folgt eine Primärentladung, die in den schrägen
Parallelspalten h zwischen den im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitten
12 der Leitungselektroden 10 und den im wesentlichen trichterförmigen inneren
Oberflächen 26 des Durchgangslochs 28 der Masseelektrode 20 auftritt, eine
Sekundärentladung, die in den relativ breiteren Parallelspalten H zwischen den
Randabschnitten 22 der Masseelektrode 20 rund um das Durchgangsloch 28 und
den gegenüber liegenden Randabschnitten 16 der Leitungselektroden 10 auftritt.
Diese Sekundärentladung, die in den Parallelspalten H auftritt, eliminiert mit
Sicherheit die oben erwähnte große Stoßspannung.
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Weiterhin, wenn eine nicht ganz so große Stoßspannung zwischen den
kreisrunden elektrischen Anschlüssen 14 der Leitungselektroden 10 und dem Anschluß 24
der Masseelektrode 20 vorgesehen wird, tritt in den relativ schmäleren schrägen
Parallelspalten h zwischen den im wesentlichen kegelförmigen
Entladungsabschnitten 12 der Leitungselektroden 10 und den im wesentlichen trichterförmigen
inneren Oberflächen 26 des Durchgangslochs 28 der Masseelektrode 20 eine
Primärentladung auf, weil die schrägen Parallelspalten h schmäler als die
Parallelspalten H sind. Diese Primärentladung, die in den schrägen Parallelspalten h
auftritt, eliminiert mit Sicherheit die oben erwähnte nicht ganz so große
Stoßspannung.
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Da eine Sekundärentladung bei dieser nicht ganz so großen Stoßspannung in den
relativ breiteren Parallelspalten H zwischen den Randabschnitten 22 der
Masseelektrode 20 rund um das Durchgangsloch 28 und den gegenüber liegenden
Randabschnitten 16 der Leitungselektroden 10 nicht auftritt, werden Metallteilchen
daran gehindert, durch Zerstäuben von den Randabschnitten 22 der
Masseelektrode 20 und den gegenüber liegenden Randabschnitten 16 der
Leitungselektroden 10 zu dispergieren und auf den inneren Randoberflächen der zylindrischen
Isoliergehäuse 30 zu landen. Dadurch wird eine verschlechterte Isolierung
zwischen jeder der Leitungselektroden 10 und der Masseelektrode 20 verhindert, die
sonst durch Zerstäuben auftreten würde.
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Ferner, weil die Entladungsabschnitte 12 der Leitungselektroden 10 im
wesentlichen kegelförmig sind und zur Anpassung an diese Gestalt die inneren
Oberflächen 26 der oberen und unteren Abschnitte des Durchgangslochs 28 der
Masseelektrode 20 im wesentlichen trichterförmig sind, kann der Bereich jeder der
dazwischen ausgebildeten schrägen Parallelspalte h für eine Primärentladung erhöht
werden. Deshalb treten stabile Primärentladungen wiederholt über einen langen
Zeitraum in den schrägen Parallelspalten h auf, deren Bereich vergrößert ist.
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Ferner können die im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte 12 der
Leitungselektroden 10 leicht und sicher durch Prägen ausgebildet werden.
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In dem Drei-Elektroden-Überspannungsableiter, der in Fig. 2 und in Fig. 3 gezeigt
ist, sind vorzugsweise entladungsaktivierende Werkstoffe 50, wie beispielsweise
Bariumtitanat (BaTiO&sub3;) auf den Oberflächen der im wesentlichen kegelförmigen
Entladungsabschnitte 12 der Leitungselektroden 10 und den im wesentlichen
trichterförmigen inneren Oberflächen 26 des Durchgangslochs 28 der
Masseelektrode 26 aufgebracht, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.
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Die entladungsaktivierenden Werkstoffe 50, die auf die Oberflächen der im
wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte 12 der Leitungselektroden 10 und
den im wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen 26 des
Durchgangslochs 28 der Masseelektrode 20 aufgebracht sind, veranlassen, daß das Auftreten
einer Primärentladung weich und sicher in den schrägen Parallelspalten h
zwischen den im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitten 12 der
Leitungselektroden 10 und den gegenüber liegenden im wesentlichen
trichterförmigen inneren Oberflächen 26 des Durchgangslachs 28 der Masseelektrode 20
auftritt.
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Ferner, wenn eine Primärentladung in den schrägen Parallelspalten h auftritt, die
zwischen jedem der im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte 12 der
Leitungselektrode 10 und jeder der im wesentlichen trichterförmigen inneren
Oberflächen 26 des Durchgangslochs 28 der Masseelektrode 20 ausgebildet sind,
dispergieren durch Zerstäuben, bewirkt durch die Entladungsenergie,
entladungsaktivierende Werkstoffe 50, die auf den Oberflächen der im wesentlichen
kegelförmigen Entladungsabschnitte 12 der Leitungselektroden 10 und den im
wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen 26 des Durchgangslochs 28 der
Masseelektrode 20 aufgebracht sind. Das Zerstäuben wird allerdings durch die
Masseelektrode 20 rund um das Durchgangsloch 28 und die Entladungsabschnitte 12
der Leitungselektroden 10 blockiert, so daß die zerstäubten Werkstoffe daran
gehindert werden, auf den inneren Randoberflächen der zylindrischen Isoliergehäuse
30 zu landen, die jeweils zwischen der Masseelektrode 20 und jeder der
Leitungselektroden 10 angeordnet sind. Dadurch wird eine Verschlechterung der Isolierung
zwischen jeder der Leitungselektroden 10 und der Masseelektrode 20 vermieden,
die sonst durch das Zerstäuben veranlaßt würde.
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Ferner, wenn die Primärentladung in den schrägen Parallelspalten h auftritt,
landen zerstäubte Teilchen der entladungsaktivierenden Werkstoffe 50, die auf die
Oberflächen der im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte 12 der
Leitungselektroden 10 aufgebracht sind, auf den gegenüber liegenden im
wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen 26 des Durchgangslochs 28 der
Masseelektrode 20 und zerstäubte Teilchen der entladungsaktivierenden Werkstoffe
50, die auf den im wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen 26 des
Durchgangslochs 28 der Masseelektrode 20 aufgebracht sind, landen auf den
gegenüber liegenden im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitten 12 der
Leitungselektroden 10. Die Oberflächen der im wesentlichen kegelförmigen
Entladungsabschnitte 12 der Leitungselektroden 10 und die im wesentlichen
trichterförmigen inneren Oberflächen 26 des Durchgangslochs 28 der Masseelektrode 20
bewahren deshalb die zerstäubten entladungsaktivierenden Werkstoffe 50 durch
gegenseitige Ergänzung oder Ersetzung.
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Dadurch wird verhindert, daß die entladungsaktivierenden Werkstoffe 50, die auf
den Oberflächen der im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitten 12 der
Leitungselektroden 10 und den im wesentlichen trichterförmigen inneren
Oberflächen 26 des Durchgangslochs 28 der Masseelektrode 20 aufgebracht sind, durch
Zerstäuben weg dispergieren und möglicherweise verschwinden, wenn
Primärentladungen wiederholt über einen langen Zeitraum zwischen den im
wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitten 12 der Leitungselektroden 10 und den
gegenüber liegenden im wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen 26
des Durchgangslochs 28 der Masseelektrode 20 auftreten. Die
entladungsaktivierenden Werkstoffe 50, die auf den Oberflächen der im wesentlichen kegelförmigen
Entladungsabschnitte 12 der Leitungselektrode 10 und den im wesentlichen
trichterförmigen inneren Oberflächen 26 des Durchgangslochs 28 der Masseelektrode
20 verbleiben, verursachen daher, daß die Primärentladungen wiederholt und
stabil über einen langen Zeitraum in den schrägen Parallelspalten h zwischen den im
wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitten 12 der Leitungselektroden 10
und den gegenüber liegenden im wesentlichen trichterförmigen inneren
Oberflächen 26 des Durchgangslochs 28 der Masseelektrode 20 auftreten.
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Ferner, wenn hochfluide entladungsaktivierende Werkstoffe 50 auf den
Oberflächen der im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitten 12 der
Leitungselektroden 10 aufgebracht sind, verhindert ihre im wesentlichen kegelförmige
Gestalt, daß die entladungsaktivierenden Werkstoffe 50 unter dem Einfluß der
Gravitationskraft an den Oberflächen der im wesentlichen kegelförmigen
Entladungsabschnitten 12 der Leitungselektroden 10 herabfließen, und ihre im wesentlichen
kegelförmige Gestalt läßt zu, daß die entladungsaktivierenden Werkstoffe 50
sicher und im wesentlichen gleichmäßig auf den Oberflächen der im wesentlichen
kegelförmigen Entladungsabschnitten 12 der Leitungselektroden 10 aufgebracht
werden können.
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Der Drei-Elektroden-Überspannungsableiter, der in Fig. 2 und in Fig. 3 dargestellt
ist, ist darüber hinaus vorzugsweise derart ausgebildet, daß ringförmige konkave
Abschnitte 40 an den Grenzflächen zwischen den im wesentlichen kegelförmigen
Entladungsabschnitten 12 und den benachbarten Randabschnitten 16 der
Leitungselektroden 10 jeweils vorgesehen sind, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Die
ringförmigen konkaven Abschnitte 40 dienen zum Sammeln einer überschüssigen
Menge der entladungsaktivierenden Werkstoffe 50, die auf die Oberflächen der im
wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitte 12 der Leitungselektrode 10
aufgebracht sind.
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Wenn in dem Drei-Elektroden-Überspannungsableiter mit diesem Aufbau flüssige
entladungsaktivierende Werkstoffe 50 auf den Oberflächen der im wesentlichen
kegelförmigen Entladungsabschnitte 12 der Leitungselektroden 10 aufgebracht
sind, fließt eine überschüssige Menge der entladungsaktivierenden Werkstoffe 50,
die von den Oberflächen der im wesentlichen kegelförmigen
Entladungsabschnitten 12 der Leitungselektroden 10 in Richtung auf die Oberflächen der
benachbarten Randabschnitte 16 der Leitungselektroden 10 herablaufen, in die ringförmigen
konkaven Abschnitte 40 und wird darin gesammelt. Der
Drei-Elektroden-Überspannungsableiter mit diesem Aufbau verhindert deshalb, daß die
entladungsaktivierenden Werkstoffe 50 unter der Einwirkung der Oberflächenspannung rund um
die Oberflächen der Randabschnitte 16 der Leitungselektroden 10 angrenzend an
die Oberflächen der im wesentlichen kegelförmigen Entladungsabschnitten 12 der
Leitungselektroden 10 weit aufgebracht werden. Der Drei-Elektroden-
Überspannungsableiter mit diesem Aufbau verhindert deshalb, daß, bewirkt durch
die entladungsaktivierenden Werkstoffe 50, die rund um die Oberflächen der
Randabschnitte 16 der Leitungselektroden 10 aufgebracht sind, eine
Primärentladung zwischen den Randabschnitten 16 der Leitungselektroden 10 und den
gegenüber liegenden Randabschnitten 22 der Masseelektrode 20 jeweils auftritt. Der
Drei-Elektroden-Überspannungsableiter mit die sem Aufbau verhindert demgemäß,
daß eine Primärentladung in einer unsicheren Art und Weise in den schrägen
Parallelspalten h auftritt, die zwischen den im wesentlichen kegelförmigen
Entladungsabschnitten 12 der Leitungselektroden 10 und den gegenüber liegenden im
wesentlichen trichterförmigen inneren Oberflächen des Durchgangslochs 28 der
Masseelektrode 20 ausgebildet sind.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die speziell offenbarte Ausführungsform
beschränkt. Abwandlungen und Modifikationen können vorgenommen werden,
ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.