本發(fā)明涉及電路保護(hù)裝置，并且更具體地涉及過(guò)壓保護(hù)裝置和方法。

背景技術(shù)：

時(shí)常，過(guò)大的電壓或者電流被施加到向家用和商業(yè)以及公共設(shè)施傳送電力的服務(wù)線上。這樣的過(guò)大的電壓或電流尖峰（短暫的過(guò)壓和浪涌電流）可例如由雷擊造成。上述事件可能在電信配送中心、醫(yī)院和其他設(shè)施中受到特別關(guān)注，在這些設(shè)施中，由過(guò)壓和/或電流浪涌導(dǎo)致的設(shè)備損壞和最終停機(jī)時(shí)間可能非常昂貴。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，氣體放電管包括限定腔室的外殼、安裝在外殼上的第一和第二終端電極、位于腔室中的多個(gè)內(nèi)部電極以及容納在腔室中的氣體。內(nèi)部電極以間隔開(kāi)的關(guān)系依次設(shè)置在腔室中，以限定從第一終端電極到第二終端電極的一系列火花間隙。腔室被氣密密封。

在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)電極包括限定至少四個(gè)內(nèi)部火花間隙的至少三個(gè)內(nèi)部電極。

在一些實(shí)施例中，外殼包括絕緣體和蓋，其形成外殼并限定腔室，并且絕緣體由電絕緣材料形成。蓋可以是導(dǎo)電的。

根據(jù)一些實(shí)施例，內(nèi)部電極中的至少一些是彎曲板。

在一些實(shí)施例中，內(nèi)部電極被限制在腔室中以允許在外殼和內(nèi)部電極之間的有限位移。

氣體放電管可還包括觸發(fā)器裝置，其被容納在外殼中并且導(dǎo)電地聯(lián)接到第一終端電極或第二終端電極中的任一個(gè)以及所述多個(gè)內(nèi)部電極中的內(nèi)部電極。

在一些實(shí)施例中，觸發(fā)器裝置設(shè)置在腔室中。

根據(jù)一些實(shí)施例，觸發(fā)器裝置包括：由電絕緣材料形成的基體；以及安裝在基體上的多個(gè)電阻器鏈路，其中電阻器鏈路被構(gòu)造成從內(nèi)部電極傳導(dǎo)電流。

在一些實(shí)施例中，觸發(fā)器裝置包括限定在基體中的孔，以允許在電阻器鏈路和內(nèi)部電極之間的電連接。

根據(jù)一些實(shí)施例，每個(gè)電阻器鏈路均包括結(jié)合到基體的電阻器層，電阻器層由電阻材料形成。電阻材料可包括在粘性載體中的石墨。在一些實(shí)施例中，每個(gè)電阻器鏈路均還包括在其電阻器層和與該電阻器鏈路相關(guān)聯(lián)的內(nèi)部電極之間的終端接口層，并且終端接口層由金屬形成。

根據(jù)一些實(shí)施例，每個(gè)電阻器鏈路均具有在從大約3至500歐姆的范圍內(nèi)的電阻值。

觸發(fā)器裝置可包括整體的定位器特征，其將內(nèi)部電極在腔室中固定在適當(dāng)位置。

外殼可包括整體的定位器特征，其將內(nèi)部電極在腔室中固定在適當(dāng)位置。

在一些實(shí)施例中，外殼包括分隔壁，其將腔室劃分成流體連接的第一和第二子腔室，第一終端電極設(shè)置在第一子腔室中，第二終端電極設(shè)置在第二子腔室中；并且一些內(nèi)部電極設(shè)置在第一子腔室中并且一些內(nèi)部電極設(shè)置在第二子腔室中。

在一些實(shí)施例中，內(nèi)部電極是同心的圓柱形板，并且第二終端包括環(huán)狀壁，其與內(nèi)部電極同心且周向環(huán)繞內(nèi)部電極。

在一些實(shí)施例中，觸發(fā)器裝置包括分別由電絕緣材料形成的第一和第二基體，至少一個(gè)電阻器鏈路安裝在第一基體上，并且至少一個(gè)電阻器鏈路安裝在第二基體上。電阻器鏈路被構(gòu)造成從內(nèi)部電極傳導(dǎo)電流。在一些實(shí)施例中，第二基體被堆疊在第一基體上。

在一些實(shí)施例中，容納在腔室中的氣體包括氦氣。在一些實(shí)施例中，氦氣以體積上是腔室中的氣體總體積的至少50%的量存在于腔室中。在一些實(shí)施例中，容納在腔室中的氣體包括氦氣和至少另一種氣體的混合物。

根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)施例，方法包括：將第一終端電極導(dǎo)電地聯(lián)接到電力系統(tǒng)的相線，并將第二終端電極導(dǎo)電地聯(lián)接到電力系統(tǒng)的中性線；提供多個(gè)內(nèi)部電極，所述多個(gè)內(nèi)部電極設(shè)置在第一終端電極和第二終端電極之間并且彼此間隔開(kāi)；以及將多個(gè)電阻器導(dǎo)電地聯(lián)接到所述多個(gè)內(nèi)部電極中的相應(yīng)內(nèi)部電極和第二終端電極之間。

在一些實(shí)施例中，提供所述多個(gè)內(nèi)部電極包括，設(shè)置所述多個(gè)內(nèi)部電極，以限定在第一電極和所述多個(gè)內(nèi)部電極中的第一內(nèi)部電極之間的、在所述多個(gè)內(nèi)部電極中的內(nèi)部電極之間的、以及在所述多個(gè)內(nèi)部電極中的第二內(nèi)部電極和第二終端之間的多個(gè)火花間隙。

根據(jù)一些實(shí)施例，響應(yīng)于在相線上存在系統(tǒng)操作電壓，在第一終端電極和第二終端之間沒(méi)有電流流動(dòng)，并且響應(yīng)于在相線上存在過(guò)壓條件，電流從第一終端電極向第二終端電極流動(dòng)。在一些實(shí)施例中，從第一終端電極向第二終端電極流動(dòng)的電流流過(guò)所述多個(gè)火花間隙。

方法可以還包括提供限定腔室的外殼，其中第一終端電極和第二終端電極安裝在外殼上，其中所述多個(gè)內(nèi)部電極位于腔室中，并且其中所述多個(gè)電阻器位于腔室中。

根據(jù)該技術(shù)的實(shí)施例，過(guò)壓保護(hù)電路包括限定至少一個(gè)氣密密封腔室的至少一個(gè)外殼、和一系列間隔開(kāi)的電極，所述一系列間隔開(kāi)的電極限定其間的一系列火花間隙并位于所述至少一個(gè)腔室中。氣體容納在所述至少一個(gè)腔室中。容納在所述至少一個(gè)腔室中的氣體包括氦氣。

應(yīng)當(dāng)注意到的是，相對(duì)于一個(gè)實(shí)施例描述的本發(fā)明的方案可并入不同的實(shí)施例中，雖然未對(duì)其具體描述。也就是說(shuō)，所有實(shí)施例和/或任何實(shí)施例的特征都能夠以任何方式和/或組合結(jié)合。在下文所陳述的說(shuō)明書(shū)中詳細(xì)地解釋本發(fā)明的這些和其它目的和/或方案。

附圖說(shuō)明

包括附圖以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且附圖被包括在本說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分。附圖圖示了本發(fā)明的一些實(shí)施例并且與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的氣體放電管（gdt）的底部透視圖。

圖2是圖1的gdt的頂部透視圖。

圖3是圖1的gdt的分解頂部透視圖。

圖4是圖1的gdt的分解底部透視圖。

圖5是圖1的gdt的局部頂部透視圖。

圖6是沿著圖2的線6-6截取的圖1的gdt的橫截面圖。

圖7是沿著圖6的線7-7截取的圖1的gdt的橫截面圖。

圖8是圖1的gdt的局部俯視圖。

圖9是形成圖1的gdt的一部分的觸發(fā)器裝置的仰視圖。

圖10是包括圖1的gdt的電氣組件的示意圖。

圖11a和圖11b是表示對(duì)應(yīng)于圖1的gdt的兩個(gè)不同實(shí)施例的示意性電路圖。

圖12是根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例的氣體放電管（gdt）的底部透視圖。

圖13是圖12的gdt的分解頂部透視圖。

圖14是圖12的gdt的分解底部透視圖。

圖15是沿著圖12的線15-15截取的圖12的gdt的橫截面圖。

圖16是圖12的gdt的局部頂部透視圖。

圖17是圖12的gdt的局部俯視圖。

圖18是圖12的gdt的局部俯視圖。

圖19是根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例的氣體放電管（gdt）的頂部透視圖。

圖20是圖19的gdt的分解頂部透視圖。

圖21是圖19的gdt的局部頂部透視圖。

圖22是沿著圖19的線22-22截取的圖12的gdt的橫截面圖。

圖23是圖19的gdt的局部俯視圖。

圖24是形成圖19的gdt的一部分的觸發(fā)器裝置的底部透視圖。

圖25是根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例的氣體放電管（gdt）的頂部透視圖。

圖26是圖25的gdt的分解頂部透視圖。

圖27是圖25的gdt的分解頂部透視圖。

圖28是沿著圖25的線28-28截取的圖25的gdt的橫截面圖。

圖29是形成圖25的gdt的一部分的觸發(fā)器裝置的底部透視圖。

圖30是根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例的氣體放電管（gdt）的頂部透視圖。

圖31是圖30的gdt的分解底部透視圖。

圖32是圖30的gdt的分解頂部透視圖。

圖33是沿著圖30的線33-33截取的圖30的gdt的橫截面圖。

圖34是圖30的gdt的局部俯視圖。

圖35是形成圖30的gdt的一部分的觸發(fā)器裝置的仰視圖。

圖36是包括替代性觸發(fā)器裝置的圖30的gdt的局部放大圖。

圖37是包括另一替代性觸發(fā)器裝置的圖30的gdt的局部放大圖。

圖38和圖39是根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例的氣體放電管（gdt）的分解透視圖。

圖40-圖43是圖示了組裝圖38的gdt的方法的透視圖。

圖44是沿著圖38的線44-44截取的圖38的gdt的橫截面圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖在下文中更全面地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施例。在附圖中為了清楚起見(jiàn)，區(qū)域或特征的相對(duì)尺寸可能被夸大。但本申請(qǐng)可以以許多不同形式實(shí)施并且不應(yīng)被認(rèn)為限于本文所陳述的實(shí)施例；而是，提供這些實(shí)施例以使得本公開(kāi)是徹底且完整的，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員全面?zhèn)鬟_(dá)本發(fā)明的范圍。

將理解的是，當(dāng)元件被稱作“聯(lián)接到”或“連接到”另一元件時(shí)，其能夠直接聯(lián)接或連接到另一元件，或者也可以存在中間元件。對(duì)比而言，當(dāng)元件被稱作“直接聯(lián)接到”或“直接連接到”另一元件時(shí)，不存在中間元件。貫穿全文，相同附圖標(biāo)記指代相同元件。

此外，為了使說(shuō)明書(shū)易于描述如附圖所示的一個(gè)元件或特征與另外的(多個(gè))元件或(多個(gè))特征的關(guān)系，可在本文中使用空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)，諸如“下方”、“低于”、“下”、“上方”、“上”等。將理解的是，這些空間相對(duì)術(shù)語(yǔ)旨在除了涵蓋附圖中描繪的取向之外，還涵蓋該裝置在使用或操作時(shí)的不同取向。例如，如果附圖中的裝置是顛倒的，則被描述為在其他元件或特征“下方”或“之下”的元件于是將取向成在其他元件或特征“上方”。因此，示例性術(shù)語(yǔ)“下方”可涵蓋上方和下方的取向。裝置可以以其他方式取向（旋轉(zhuǎn)90度或者處于其他取向），并且相應(yīng)地解釋本文使用的空間相對(duì)描述詞。

為了簡(jiǎn)短和/或清楚起見(jiàn)，可不詳細(xì)描述公知的功能或構(gòu)造。

如本文中所使用的，表述“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的所列項(xiàng)目的任何和所有組合。

本文中所使用的術(shù)語(yǔ)只是出于描述特定實(shí)施例的目的，并且不旨在限制本發(fā)明。如本文中所使用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)"”和“該”（“所述”）旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有清楚表示。還應(yīng)理解的是，術(shù)語(yǔ)“包括”和/或“包含”當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用時(shí)，規(guī)定所陳述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一個(gè)或更多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組合的存在或添加。

除非另有定義，否則本文中使用的所有術(shù)語(yǔ)（包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)）的意思與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同。還將理解的是，術(shù)語(yǔ)（諸如通用辭典中定義的術(shù)語(yǔ)）應(yīng)當(dāng)解釋為意思與其在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的語(yǔ)境中的意思一致，并且不應(yīng)當(dāng)以理想化或過(guò)度形式化的含義來(lái)解釋，除非本文中明確地如此定義。

如本文中所使用的，“氣密密封件”是下述這樣的密封件：阻止空氣或其他氣體從該密封件通過(guò)、散逸或侵入（即，氣密）。“氣密密封”意味著所述孔隙或結(jié)構(gòu)（例如，腔室）被密封以阻止空氣或其他氣體進(jìn)出該孔隙或結(jié)構(gòu)的通過(guò)、散逸或侵入。

如本文中所使用的，"一體的"意味著物體是由金屬在沒(méi)有接頭或接縫的情況下形成或構(gòu)成的單個(gè)整體件。

參考圖1-圖11，在此示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的模塊化多單元?dú)怏w放電管（gdt）100。gdt100包括絕緣體110、蓋130、第一終端電極132、第二終端電極134、內(nèi)部電極e1-e14的組e、絕緣體136、密封件135、138、結(jié)合層137、139、觸發(fā)器裝置150和選定氣體m（圖6）。

絕緣體110和蓋130共同形成限定封閉的gdt腔室104（圖6）的封閉件或者外殼102。終端電極132、134、內(nèi)部電極e1-e14、絕緣體板136、觸發(fā)器裝置150和氣體m被容納在腔室104中。外殼102具有中央軸線a-a（圖1）、第一橫向軸線b-b和第二橫向軸線c-c（圖6）。如下文討論的，十六個(gè)電極132、134、e1-e14限定位于電極132、134、e1-e14之間的多個(gè)間隙g（十五個(gè)間隙g）和多個(gè)單元c（十五個(gè)單元c）（圖6）。電極132、134、e1-e14以及間隙g和單元c沿著軸線b-b以間隔開(kāi)的關(guān)系依次分布。

絕緣體110可以是大體杯狀的。絕緣體110包括端壁或底壁112以及環(huán)狀橢圓直立側(cè)壁114，其共同限定空腔120和與空腔120連通的頂開(kāi)口122。電極通孔或開(kāi)口124延伸通過(guò)底壁112。整體的定位器特征或凸出部116從底壁112向上突出。絕緣體110、空腔120和腔室104在垂直于軸線a-a的橫截面上成形為橢圓形。

絕緣體110可由任何適當(dāng)?shù)碾娊^緣材料形成。根據(jù)一些實(shí)施例，絕緣體110由具有至少1000攝氏度且在一些實(shí)施例中至少1600攝氏度的熔化溫度的材料形成。在一些實(shí)施例中，絕緣體110由陶瓷形成。在一些實(shí)施例中，絕緣體110包括氧化鋁陶瓷（al2o3）或者由氧化鋁陶瓷形成，并且在一些實(shí)施例中包括至少大約90%al2o3或由至少大約90%al2o3形成。在一些實(shí)施例中，絕緣體110是一體的。

電極132、134分別包括設(shè)置在空腔120中的頭部132a、134a和延伸通過(guò)相應(yīng)開(kāi)口124并從絕緣體110向外突出的接觸柱132b、134b。結(jié)合層137介于每個(gè)柱132b、134b和其開(kāi)口124的內(nèi)表面之間。柱132b、134b通過(guò)繞開(kāi)口124的整周連續(xù)的結(jié)合層137結(jié)合到絕緣體110。結(jié)合層137與密封件138一起將開(kāi)口124氣密密封。在一些實(shí)施例中，結(jié)合層137是金屬化層、焊料層或金屬基層。用于形成結(jié)合層137的適當(dāng)?shù)慕饘倩牧峡砂ㄥ冩噈a-mo金屬化材料。用于密封件138的適當(dāng)材料可包括銀-銅合金。

電極132、134可由任何適當(dāng)?shù)牟牧闲纬?。根?jù)一些實(shí)施例，電極132、134由金屬形成，且在一些實(shí)施例中，由鉬或者可伐合金形成。根據(jù)一些實(shí)施例，每個(gè)電極132、134均是單件的，且在一些實(shí)施例中是一體的。

如上文討論的，內(nèi)部電極e1-e14沿著軸線b-b依次定位和分布在空腔120中。電極e1-e14被定位成使得每個(gè)電極e1-e14與緊鄰的其他（多個(gè)）內(nèi)部電極e1-e14、132、134物理地間隔開(kāi)。每個(gè)電極e1-e14的下邊緣被限制在狹槽中，從而限制電極e1-e14相對(duì)于外殼102的橫向位移，所述狹槽限定在定位器凸出部116中的相關(guān)聯(lián)的凸出部之間。每個(gè)電極e1-e14還被限制在底壁112和觸發(fā)器裝置150之間，從而限制電極e1-e14相對(duì)于外殼102的軸向位移（沿著軸線a-a）。

以此方式，每個(gè)電極e1-e14相對(duì)于外殼102和其他電極e1-e14、132、134明確地定位并保持在適當(dāng)位置。在一些實(shí)施例中，電極e1-e14以此方式被固定而不需要使用施加到電極e1-e14的額外的結(jié)合或緊固件。電極e1-e14可被半固定或者寬松地限制在定位器特征116、底壁112和觸發(fā)裝置150之間。電極e1-e14能夠在外殼102內(nèi)上下浮動(dòng)有限程度。

電極e1-e14均是拱形的、彎曲的或者有曲率的板。更具體地，每個(gè)電極e1-e14在由橫向軸線b-b和c-c限定的平面中均具有拱形或曲線的橫截面形狀或輪廓，并且在與由軸線a-a和c-c限定的平面平行的平面中是筆直的、平坦的或線性的。電極e1-e14的相反表面基本上平行于彼此地延伸。這種構(gòu)造允許在給定寬度的外殼102內(nèi)具有更大的間隙長(zhǎng)度并且允許電極具有相似的長(zhǎng)度。

電極e1-e14可由任何適當(dāng)?shù)牟牧闲纬?。根?jù)一些實(shí)施例，電極e1-e14由金屬形成，且在一些實(shí)施例中，由鉬、銅、鎢或鋼形成。根據(jù)一些實(shí)施例，每個(gè)電極e1-e14均是單件的，且在一些實(shí)施例中是一體的。

根據(jù)一些實(shí)施例，每個(gè)電極e1-e14均具有在從大約0.3至2毫米范圍內(nèi)的厚度t1（圖6），并且在一些實(shí)施例中，具有在從大約0.5至1毫米范圍內(nèi)的厚度t1。根據(jù)一些實(shí)施例，每個(gè)電極e1-e14均具有在從大約1至20毫米范圍內(nèi)的高度h1（圖7），并且在一些實(shí)施例中，具有在從3至10毫米范圍內(nèi)的高度h1。根據(jù)一些實(shí)施例，每個(gè)電極e1-e14的長(zhǎng)度在從大約10至50毫米的范圍內(nèi)。

絕緣體136可成形為平坦板或者以其他方式構(gòu)造。絕緣體136可由任何適當(dāng)?shù)碾娊^緣材料形成。根據(jù)一些實(shí)施例，絕緣體136由具有至少1000攝氏度且在一些實(shí)施例中至少1600攝氏度的熔點(diǎn)的材料形成。在一些實(shí)施例中，絕緣體136由陶瓷形成。在一些實(shí)施例中，絕緣體136包括氧化鋁陶瓷（al2o3）或者由氧化鋁陶瓷形成，并且在一些實(shí)施例中，包括至少大約90%al2o3或由至少大約90%al2o3形成。在一些實(shí)施例中，絕緣體136是一體的。

蓋板130可成形為平坦板或者以其他方式構(gòu)造。蓋板130可由任何適當(dāng)?shù)牟牧闲纬伞８鶕?jù)一些實(shí)施例，蓋板130由金屬形成，且在一些實(shí)施例中，由銅或者可伐合金形成。根據(jù)一些實(shí)施例，蓋板130是單件的，且在一些實(shí)施例中是一體的。

環(huán)狀結(jié)合層139介于絕緣體110的環(huán)狀頂邊緣表面118和蓋130的下表面之間。密封件135介于結(jié)合層139和蓋130之間。蓋130通過(guò)結(jié)合層139結(jié)合到表面118。根據(jù)一些實(shí)施例，蓋130通過(guò)繞開(kāi)口122的整周連續(xù)的結(jié)合層139結(jié)合到表面118，使得開(kāi)口122被蓋130以及結(jié)合層139和密封件135氣密密封。結(jié)合層139可由與針對(duì)結(jié)合層137在上文描述的材料相同的材料形成。密封層135可由與針對(duì)密封件138在上文描述的材料相同的材料形成。

觸發(fā)器裝置150（圖3、圖4和圖7-圖9）包括基體152、多個(gè)電阻器鏈路r1-r14（圖8）和導(dǎo)體鏈路162。電阻器鏈路r1-r14和導(dǎo)體鏈路162構(gòu)成觸發(fā)器電路151。

基體152包括主體154和整體的環(huán)狀凸緣156。凹槽158限定在主體154的頂側(cè)154a中并且與延伸到主體154的底側(cè)154b的通孔159連通。通道157也限定在頂側(cè)154a中。

基體152可由任何適當(dāng)?shù)碾娊^緣材料形成。根據(jù)一些實(shí)施例，基體152由具有至少1000攝氏度且在一些實(shí)施例中至少1600攝氏度的熔化溫度的材料形成。在一些實(shí)施例中，基體152由陶瓷形成。在一些實(shí)施例中，基體152包括氧化鋁陶瓷（al2o3）或者由氧化鋁陶瓷形成，并且在一些實(shí)施例中，包括至少大約90%al2o3或由至少大約90%al2o3形成。在一些實(shí)施例中，基體152是一體的。

參考圖7-圖9，連接層162在通道157中結(jié)合到基體152的頂表面。每個(gè)電阻器鏈路r1-r14均包括電阻器層164和終端接口層160。每個(gè)電阻器鏈路r1-r14在一端終止于連接層162并且在其相反端終止于其終端接口層160。因而終端接口層160通過(guò)電阻器層164電連接到連接層。終端接口層160在凹槽158中的相應(yīng)凹槽中結(jié)合到基體152的頂表面。終端接口層160延伸到通孔159且可延伸到通孔159中。

連接層162可由任何適當(dāng)?shù)牟牧闲纬?。根?jù)一些實(shí)施例，連接層162由金屬形成，且在一些實(shí)施例中，由在粘性載體中的金屬形成。在一些實(shí)施例中，載體是硅酸鹽基粘性載體，諸如硅酸鈉或者硅酸鉀粘結(jié)劑。根據(jù)一些實(shí)施例，連接層162具有在從大約50至1000微米范圍內(nèi)的厚度。

終端接口層160可由任何適當(dāng)?shù)牟牧闲纬伞８鶕?jù)一些實(shí)施例，終端接口層160由金屬形成，且在一些實(shí)施例中，由在粘性載體中的金屬形成。在一些實(shí)施例中，載體是硅酸鹽基粘性載體，諸如硅酸鈉或者硅酸鉀粘結(jié)劑。根據(jù)一些實(shí)施例，每個(gè)終端接口層160均具有在從大約50至1000微米范圍內(nèi)的厚度。

電阻器層164可由任何適當(dāng)?shù)碾娮璨牧闲纬伞８鶕?jù)一些實(shí)施例，電阻器層164由石墨基化合物形成。根據(jù)一些實(shí)施例，電阻器層164由在粘性載體中的包括石墨的化合物形成。在一些實(shí)施例中，載體是硅酸鹽基粘性載體，諸如硅酸鈉或者硅酸鉀粘結(jié)劑。

根據(jù)一些實(shí)施例，電阻器層164由具有在從大約1微歐姆米到1歐姆米范圍內(nèi)的電阻率的材料形成。

根據(jù)一些實(shí)施例，每個(gè)電阻器鏈路r1-r14均具有在從大約3至500歐姆范圍內(nèi)的電阻。

根據(jù)一些實(shí)施例，每個(gè)電阻器層164均具有在從大約1至150微米范圍內(nèi)的厚度。

氣體m可以是任何適當(dāng)?shù)臍怏w，并且可以是單一氣體或者兩種或更多種（例如，2、3、4、5或更多種）氣體的混合物。根據(jù)一些實(shí)施例，氣體m包括至少一種惰性氣體。在一些實(shí)施例中，氣體m包括從氬氣、氖氣、氦氣、氫氣和/或氮?dú)庵羞x擇的至少一種氣體。根據(jù)一些實(shí)施例，氣體m是氦氣或者包括氦氣。在一些實(shí)施例中，氣體m可以是空氣和/或空氣中存在的氣體的混合物。

根據(jù)一些實(shí)施例，氣體m可包括任何適當(dāng)量（諸如，例如，在具有至少另一種氣體的混合物中任何適當(dāng)?shù)牧浚┑膯我粴怏w。在一些實(shí)施例中，氣體m可包括體積上是gdt腔室104中存在的氣體總體積的大約0.1%、0.5%、1%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、98%或99%或者其間任何范圍的量的單一氣體。在一些實(shí)施例中，氣體m可包括體積上小于gdt腔室104中存在的氣體總體積的50%（例如，小于40%、30%、20%、10%、5%或者1%）的量的單一氣體。在一些實(shí)施例中，氣體m可包括體積上大于gdt腔室104中存在的氣體總體積的50%（例如，大于60%、70%、80%、90%或者95%）的量的單一氣體。在一些實(shí)施例中，氣體m可包括體積上處于gdt腔室104中存在的氣體總體積的大約0.5%至大約15%、大約1%至大約50%或者大約50%至大約99%的范圍內(nèi)的量的單一氣體。在一些實(shí)施例中，氣體m包括以體積上是gdt腔室104中存在的氣體總體積的至少50%的量存在的至少一種氣體。根據(jù)一些實(shí)施例，氣體m包括以體積上是gdt腔室104中存在的氣體總體積的至少50%的量存在的氦氣。根據(jù)一些實(shí)施例，氣體m包括以體積上是gdt腔室104中存在的氣體總體積的大約90%或更多的量存在的至少一種氣體，并且在一些實(shí)施例中包括以體積上是gdt腔室104中存在的氣體總體積的大約100%的量存在的至少一種氣體。

根據(jù)一些實(shí)施例，氣體m可包括第一氣體和不同于第一氣體的第二氣體（例如，惰性氣體）的混合物，其中第一氣體以體積上小于gdt腔室104中存在的氣體總體積的50%的量存在，且第二氣體以體積上是gdt腔室104中存在的氣體總體積的至少50%的量存在。在一些實(shí)施例中，第一氣體以體積上處于gdt腔室104中存在的氣體總體積的大約5%至大約20%的范圍內(nèi)的量存在，且第二氣體以體積上是gdt腔室104中存在的氣體總體積的大約50%至大約90%的量存在。在一些實(shí)施例中，第一氣體以體積上是gdt腔室104中存在的氣體總體積的大約10%的量存在，且第二氣體以體積上是gdt腔室104中存在的氣體總體積的大約90%的量存在。在一些實(shí)施例中，第二氣體是氦氣，其可以以上文針對(duì)第二氣體描述的比例存在。在一些實(shí)施例中，第一氣體（其可以以上文針對(duì)第一氣體描述的比例存在）選自由氬氣、氖氣、氫氣和/或氮?dú)鈽?gòu)成的組，且第二氣體是氦氣（其可以以上文針對(duì)第二氣體描述的比例存在）。

gdt100可如下組裝。將終端電極132和134插入通過(guò)開(kāi)口159。將結(jié)合層137加熱以使終端132、134在開(kāi)口124中結(jié)合到絕緣體110。密封件138圍繞柱132b、134b安裝或形成以將電極132、134固定就位并氣密密封開(kāi)口159。根據(jù)一些實(shí)施例，密封件138是由例如銀-銅合金形成的金屬焊料或釬料。

將內(nèi)部電極e1-e14安裝在空腔120中。更具體地，將電極e1-e14分別安裝在定位器特征116之間的相應(yīng)狹槽組中，如圖6所示。

將觸發(fā)器裝置150放置在內(nèi)部電極e1-e14之上，使得底側(cè)154b擱置在內(nèi)部電極e1-e14的頂邊緣142a（圖7）上。將觸發(fā)器裝置150對(duì)齊，使得通孔159分別對(duì)齊于電極e1-e14、134的頂邊緣142a中的相應(yīng)頂邊緣，并且其中的接口層160位于所述相應(yīng)頂邊緣142a上或緊鄰所述相應(yīng)頂邊緣142a。

然后將絕緣體板136和蓋130放置在觸發(fā)器裝置150之上。將蓋130結(jié)合到絕緣體110的頂面118以形成外殼102和氣密密封的腔室104。根據(jù)一些實(shí)施例，蓋130通過(guò)釬焊或加熱蓋130并因而使結(jié)合層139熔化結(jié)合到蓋130而密封地固定到絕緣體110。結(jié)合層139可噴涂在絕緣體110上或以其他方式施加到絕緣體110。

在一些實(shí)施例中，在將蓋130放置在絕緣體110上且將蓋130固定到絕緣體110以封閉并密封腔室104的步驟期間，gdt100的部件設(shè)置在組裝腔室中。組裝腔室被填充有處于規(guī)定壓力和溫度的氣體m。因此，氣體m其后以規(guī)定壓力和溫度被限制并容納在組裝gdt100的腔室104中。規(guī)定壓力和溫度被選擇，使得當(dāng)gdt100以規(guī)定的工作溫度被安裝和使用時(shí)，氣體m處于所需操作壓力。

在一些實(shí)施例中，在組裝gdt100的腔室104中的氣體m的壓力在20攝氏度時(shí)處于從大約50至1000mbar的范圍內(nèi)。

根據(jù)一些實(shí)施例，絕緣體110、電極e1-e14、觸發(fā)器裝置150、絕緣體板136和蓋130的相對(duì)尺寸被選擇，使得電極e1-e14被寬松地限制在基體152和絕緣體底壁112之間，以允許電極e1-e14上下滑動(dòng)一小段距離。在一些實(shí)施例中，允許的豎直浮動(dòng)距離處于從大約0.05至0.5毫米的范圍內(nèi)。在另一些實(shí)施例中，基體152和底壁112緊貼電極e1-e14裝配或者向電極e1-e14施加壓縮負(fù)載。

電極132、e1-e14、134限定在每對(duì)電極132、e1-e14、134之間的多個(gè)間隙g和多個(gè)單元c。根據(jù)一些實(shí)施例，每個(gè)間隙g的最小寬度w1（圖6）（即，在形成單元c的兩個(gè)電極表面之間的最小間隙距離）處于從大約0.2至1.5毫米的范圍內(nèi)。

與電阻器鏈路r1-r14相關(guān)聯(lián)的通孔159分別定位在電極e1-e14和134的頂邊緣142a、134c之上。因此，每個(gè)電阻器鏈路r1-r14的終端層160通過(guò)對(duì)應(yīng)的通孔159而定位在對(duì)應(yīng)的頂邊緣142a、134c上或與其緊鄰。

在使用中，電阻器鏈路r1-r14通過(guò)其相應(yīng)的終端層160電聯(lián)接到電極e1-e14、134。因?yàn)殡姌Oe1-e14是浮動(dòng)的或者沒(méi)有完全固定在外殼102中，并且終端電極134與觸發(fā)器裝置150間隔開(kāi)，所以可能不能確保在電阻器鏈路r1-r14和電極e1-e14、134之間的緊密接觸。因此，小間隙j（圖7）可存在于每個(gè)電阻器鏈路r1-r14和其電極e1-e14、134之間。根據(jù)一些實(shí)施例，每個(gè)間隙j均具有在從大約0至0.5毫米范圍內(nèi)的寬度。在浪涌事件期間，該間隙j可導(dǎo)致在電阻器鏈路r1-r14和電極e1-e14、134之間的火花。如果火花被施加到電阻器層164，則這樣的火花可損壞電阻器層164，這會(huì)繼而擴(kuò)大間隙并且不利地影響gdt100的性能（例如，增加所需的擊穿電壓）。

終端接口層160能夠防止或者減少對(duì)電阻器鏈路r1-r14的這種損壞，并且從而提高gdt100的性能和使用壽命。終端接口層160的材料具有與電極基本上相同且大于電阻器層164的導(dǎo)電性，以便消除或減少上述火花。而且，終端接口層160的材料可比電阻器層164的材料更加抗腐蝕降解。

有利地，所述多個(gè)火花間隙g被容納或封裝在相同的外殼102和腔室104中。限定在電極132、e1-e14、134之間的所述多個(gè)單元c和火花間隙g流體連通，使得它們共用相同質(zhì)量或體積的氣體m。通過(guò)在一個(gè)公共或共享腔室104中提供多個(gè)電極、單元和火花間隙，能夠減少零件的尺寸和數(shù)量。因此，相比于串聯(lián)連接的多個(gè)單獨(dú)的gdt，能夠減少gdt100的尺寸、成本和可靠性。

此外，包括觸發(fā)器電路151的觸發(fā)器裝置150被容納或封裝在與電極132、e1-e14、134相同的外殼102和腔室104中，并且也與相同質(zhì)量的氣體m流體連通。因此，相比于具有外部觸發(fā)器電路的串聯(lián)連接的多個(gè)單獨(dú)的gdt，能夠減少gdt100的尺寸、成本和可靠性。

電極e1-e14的拱形構(gòu)造能夠輔助確保，在浪涌事件的情況下，在電極e1-e14的中間區(qū)段之間發(fā)生擊穿，而不是在其邊緣處。

電極e1-e14在外殼102中的浮動(dòng)或半固定安裝能夠有助于使得組裝簡(jiǎn)便。

能夠通過(guò)選擇氣體m、氣體m在腔室104中的壓力、電極132、e1-e14、134的尺寸和幾何構(gòu)型、外殼102的幾何構(gòu)型和尺寸、間隙g的尺寸和/或電阻器鏈路r1-r14的電阻來(lái)確定gdt100的性能屬性。

在一些實(shí)施例中并參考圖10，在此示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電組件5。電組件5包括gdt100。gdt100安裝在gdt模塊50的封閉件52中，該模塊50可移除且可更換地安裝在基座60上?；?0繼而安裝在支撐件dr上以將gdt100機(jī)械地且電氣地連接到電力系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，支撐件dr是din軌道?；?0包括封閉件62、固定有第一電線wl（例如，線路導(dǎo)線）的第一電連接器64、和固定有第二電線wn（例如，中性導(dǎo)線）的第二電連接器66。gdt模塊50包括跳線54，其包括連接器54a和54b。連接器54a固定到終端電極132并且連接器54b與基座連接器64可釋放地互鎖。gdt模塊50還包括第二跳線56，其包括連接器56a和56b。連接器56a固定到終端電極134并且連接器56b與基座連接器66可釋放地互鎖。跳線56可以還包括熱斷路器機(jī)構(gòu)56d。

現(xiàn)在簡(jiǎn)要參考圖11a，其是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的如圖1-圖9所示的模塊化多單元?dú)怏w放電管100的示意性電路圖。如圖所示，在電路示意圖中，模塊化多單元?dú)怏w放電管100可包括順次設(shè)置在終端132和134之間的多個(gè)單個(gè)單元gdt。例如，第一終端132和內(nèi)部電極e1可用作第一單個(gè)單元gdt1，內(nèi)部電極e1和內(nèi)部電極e2可用作串聯(lián)連接到第一單個(gè)單元gdt1的第二單個(gè)單元gdt2并且以此類(lèi)推。

另外，觸發(fā)器電路150可包括多個(gè)電阻器r1-r14，所述多個(gè)電阻器r1-r14可連接在內(nèi)部電極e1-e14和終端134中的相應(yīng)內(nèi)部電極和終端之間。在一些實(shí)施例中，電阻器r1-r14包括電阻層164并且導(dǎo)電地聯(lián)接到連接層162和接口層160。如上所述，模塊化多單元?dú)怏w放電管100設(shè)置為，接口層160導(dǎo)電地聯(lián)接到內(nèi)部電極e1-e14。

在使用和操作中，第一終端132可連接到單相或多相電力系統(tǒng)的線或相電壓，并且第二終端134可連接到所述單相或多相電力系統(tǒng)的中性線。模塊化多單元?dú)怏w放電管100的總起弧電壓大體對(duì)應(yīng)于各個(gè)串聯(lián)連接的單個(gè)單元gdt的起弧電壓的總和，并且因此超過(guò)系統(tǒng)電壓的峰值。這樣，當(dāng)模塊化多單元?dú)怏w放電管100處于傳導(dǎo)模式時(shí)，從中流過(guò)的電流將被大體限制成以下這樣的電流：該電流對(duì)應(yīng)于浪涌事件（諸如雷電），并且不是來(lái)自系統(tǒng)源。

在正常（即，非傳導(dǎo)）條件下，因?yàn)闆](méi)有電流流動(dòng)通過(guò)gdt1，所以沒(méi)有電流流動(dòng)通過(guò)r1并且gdt1兩端的電壓與第二終端134處的線-中性電壓相同。當(dāng)過(guò)壓被施加到系統(tǒng)時(shí)，過(guò)壓將被施加到作為gdt1的頂部電極的第一終端132。因?yàn)樽鳛閮?nèi)部電極e1的gdt1的下部電極與第二終端134處于相同電勢(shì)，所以gdt1開(kāi)始傳導(dǎo)電流并且過(guò)壓被施加到包括內(nèi)部電極e1和e2的第二gdt2。同樣，一旦gdt1開(kāi)始傳導(dǎo)，則小電流將流動(dòng)通過(guò)電阻器r1。在一些實(shí)施例中，電流可僅流動(dòng)通過(guò)電阻器r1直到gdt2開(kāi)始傳導(dǎo)，這可以是非常短的時(shí)間段。例如，電流可僅流動(dòng)通過(guò)r1小于1微秒的時(shí)間間隔。

如上所述，只要gdt1開(kāi)始傳導(dǎo)，則過(guò)壓被施加到gdt2，該gdt2然后開(kāi)始傳導(dǎo)。一旦gdt2開(kāi)始傳導(dǎo)，則過(guò)壓被施加到gdt3，該gdt3然后開(kāi)始傳導(dǎo)。類(lèi)似地，一旦gdt2開(kāi)始傳導(dǎo)，則電阻器r2將傳導(dǎo)少量電流，直到gdt3開(kāi)始傳導(dǎo)。一旦串聯(lián)連接的單個(gè)單元gdt中的每個(gè)均傳導(dǎo)電流，則gdt停留在傳導(dǎo)模式中直到過(guò)壓條件結(jié)束。一旦過(guò)壓條件結(jié)束，則gdt停止傳導(dǎo)，因?yàn)橄到y(tǒng)電壓的峰值小于模塊化多單元?dú)怏w放電管100的總起弧電壓。

模塊化多單元?dú)怏w放電管100中的間隙的量可根據(jù)系統(tǒng)的操作電壓而變化。例如，對(duì)于255v應(yīng)用，模塊化多單元?dú)怏w放電管100可在終端132、內(nèi)部電極e1-e14和終端134之間使用在14和21個(gè)之間的總間隙。一些實(shí)施例設(shè)置為，如果系統(tǒng)電壓對(duì)應(yīng)地小于本文提供的示例，則間隙的量可小于14，并且如果系統(tǒng)電壓對(duì)應(yīng)地大于本文提供的示例，則間隙的量可大于21。

另外，一些實(shí)施例設(shè)置為，電阻器r1-r14的電阻值可在大約3歐姆至大約500歐姆的范圍內(nèi)，但這樣的實(shí)施例是非限制性的，并且電阻值可小于3歐姆和/或大于500歐姆。在一些實(shí)施例中，電阻器r1-r14的值可全部相同，而在另一些實(shí)施例中，電阻器r1-r14的電阻值可彼此不同。

現(xiàn)在簡(jiǎn)要參考圖11b，其是根據(jù)本發(fā)明的另一些實(shí)施例的如圖1-圖9所示的模塊化多單元?dú)怏w放電管100的示意性電路圖。如上文關(guān)于圖11a所討論的，許多元件基本上相同，并且因此將省略對(duì)其的重復(fù)討論。如圖所示，對(duì)應(yīng)于gdtn的附加的間隙可與圖11a的電路串聯(lián)地被添加。以此方式，代替單個(gè)gdt（例如，gdt1）開(kāi)始傳導(dǎo)以觸發(fā)剩余gdt傳導(dǎo)，gdt1和gdtn二者均必須開(kāi)始傳導(dǎo)以觸發(fā)其他gdt的傳導(dǎo)。使gdt1和gdtn二者均開(kāi)始傳導(dǎo)的優(yōu)勢(shì)在于，如果gdt1或者gdtn中的某一個(gè)短路或者開(kāi)始退化，則間隙仍存在于另一gdt中并且裝置可仍然發(fā)揮功能。雖然響應(yīng)時(shí)間會(huì)增加，但這樣的優(yōu)勢(shì)可增加操作安全性。

雖然在模塊化多單元?dú)怏w放電管100的背景下提供了上述的使用和操作，但使用和操作的描述可應(yīng)用到本文描述的其他實(shí)施例。

參考圖12-圖18，在此示出了根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例的模塊化多單元gdt200。gdt200包括絕緣體210、蓋230、第一終端電極232、第二終端電極234、內(nèi)部電極2e1-2e19的組2e、絕緣體236、密封件235、238、結(jié)合層237、239、觸發(fā)器裝置250和選定氣體m，除下文討論的之外，以上結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于gdt100的絕緣體110、蓋130、第一終端電極132、第二終端電極134、內(nèi)部電極e1-e14、絕緣體136、密封件135、138、結(jié)合層137、139、觸發(fā)器裝置150和選定氣體m。

電極2e1-2e19、觸發(fā)器裝置250和氣體m全部容納在由絕緣體210和蓋230形成的外殼202中的氣密密封的腔室204中。

絕緣體210包括平分空腔220的整體的陶瓷分隔壁215。分隔壁215將空腔220劃分成子空腔220a、220b。觸發(fā)器裝置250的基體252包括整體的陶瓷肋252a，其被接納在溝槽215a中，該溝槽215a限定在分隔壁215的頂邊緣中。絕緣體210、空腔220和腔室204是圓柱形的。

終端電極232、234被結(jié)合層237和密封件238固定和密封在開(kāi)口224中，所述開(kāi)口224在空腔220的同一橫向端上且在分隔壁215的相反側(cè)上。

拱形內(nèi)部電極2e1-2e9固定在子空腔220a中，并且拱形內(nèi)部電極2e11-2e19固定在子空腔220b中。內(nèi)部電極2e10包括在子空腔220a中的整體的第一部分244a和在子空腔220b中的整體的第二部分244b。電極部分244a、244b被延伸通過(guò)狹槽220c的整體的連接部分244c連接，該狹槽220c限定在分隔壁215的端部和側(cè)壁214之間。電極2e1-2e19均是拱形的、有曲率的或者彎曲的板，其在橫向輪廓中是曲線的并且在軸向輪廓中是筆直的。電極2e1-2e19被定位器特征216、側(cè)壁214和分隔壁215限制成半固定的或浮動(dòng)的。

觸發(fā)器裝置250包括陶瓷基體252、連接層262和電阻器鏈路2r2-2r19，這些結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于gdt100的陶瓷基體152、連接層162和電阻器鏈路r1-r14。第一連接層262的終端接口層260和電阻器鏈路2r2-2r19通過(guò)基體252中的通孔259而分別定位在電極2e1-2e19和234的頂邊緣上或與其緊鄰。

gdt200包括二十個(gè)火花間隙g和二十個(gè)單元c。在使用中，從電極232、通過(guò)電極2e1-2e19且到電極234相繼地發(fā)生擊穿。通過(guò)電絕緣分隔壁215和肋252a防止直接在子空腔220a中的電極2e1-2e9和在子空腔220b中的電極2e11-2e19之間的擊穿。觸發(fā)器裝置250以與上文關(guān)于觸發(fā)器裝置150所述的方式相同的方式操作，以控制點(diǎn)火序列和時(shí)機(jī)。

參考圖19-圖24，在此示出了根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例的模塊化多單元gdt300。gdt300包括絕緣體310、蓋330、第一終端電極332、第二終端電極334、內(nèi)部電極3e1-3e18的組3e、絕緣體336、密封件335、338、結(jié)合層337、339、觸發(fā)器裝置350和選定氣體m，除下文討論的之外，這些結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于gdt100的絕緣體110、蓋130、第一終端電極132、第二終端電極134、內(nèi)部電極e1-e14、絕緣體136、密封件135、138、結(jié)合層137、139、觸發(fā)器裝置150和選定氣體m。電極3e1-3e18、觸發(fā)器裝置350和氣體m全部容納在由絕緣體310和蓋330形成的外殼302中的氣密密封的腔室304中。

絕緣體310包括整體的肋317a，其限定在其間的定位器狹槽317b。相反的端部開(kāi)口324與空腔320連通。絕緣體310、空腔320和腔室304在橫截面中是矩形的。

終端電極332和334被結(jié)合層337固定并密封在開(kāi)口324中。內(nèi)部電極3e1-3e18是具有相反的平坦面的基本上平坦的板。電極3e1-3e18被安放在槽317b中且因而半固定或浮動(dòng)地安裝在腔室304中。

觸發(fā)器裝置350包括陶瓷基體352、連接層362和電阻器鏈路3r2-3r18，這些結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于gdt100的陶瓷基體152、連接層162和電阻器鏈路r1-r14。連接層362的終端接口層360和電阻器鏈路3r2-3r18通過(guò)基體352中的通孔359而分別定位在電極3e1-3e18和334的頂邊緣上或與其緊鄰。

gdt300包括十九個(gè)火花間隙g和十九個(gè)單元c。在使用中，從電極332、通過(guò)電極3e1-3e18且到電極334相繼地發(fā)生擊穿。觸發(fā)器裝置350以與上文關(guān)于觸發(fā)器裝置150所述的方式相同的方式操作，以控制點(diǎn)火序列和時(shí)機(jī)。

參考圖25-圖29，在此示出了根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例的模塊化多單元gdt400。gdt400包括絕緣體410、第一終端電極432、第二終端電極434、內(nèi)部電極4e1-4e18的組4e、絕緣體436、結(jié)合層437、密封件438、觸發(fā)器裝置450和選定氣體m，除下文討論的之外這些結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于gdt100的絕緣體110、第一終端電極132、第二終端電極134、內(nèi)部電極e1-e14、絕緣體136、結(jié)合層137、密封件138、觸發(fā)器裝置150和選定氣體m。

電極4e1-4e18、觸發(fā)器裝置450和氣體m全部容納在由絕緣體410和電極432、434形成的外殼402中的氣密密封的腔室404中。

絕緣體410是大體管狀的，并且具有與空腔420連通的相反的端部開(kāi)口424。絕緣體410、空腔420和腔室404在橫截面中是矩形的。

絕緣體436是具有整體的肋436a的板，所述整體的肋436a限定在其間的定位器狹槽436b。

觸發(fā)器裝置450包括陶瓷基體452、連接層462和電阻器鏈路4r1-4r18，這些結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于陶瓷基體152、連接層162和電阻器鏈路r1-r18?；w452包括整體的肋453b，其限定在其間的定位器狹槽453b。

內(nèi)部電極4e1-4e18是具有相反的平坦面的基本上平坦的板。

為了組裝gdt400，將內(nèi)部電極4e1-4e18在一側(cè)邊緣上安放在絕緣體板436的狹槽436b中，并且在另一側(cè)邊緣上安放在觸發(fā)器裝置450的狹槽453b中，以形成如圖27所示的盒或子組件403。將子組件403通過(guò)開(kāi)口424插入到空腔420中。終端電極432和434被結(jié)合層437固定和密封在開(kāi)口424中。內(nèi)部電極4e1-4e18被定位器肋436a、453a以及絕緣體410的頂壁和底壁半固定或浮動(dòng)地固定在密封腔室404中。

電阻器鏈路4r1-4r18的終端接口層460通過(guò)基體452中的通孔459而分別定位在電極4e1-4e18和434的頂邊緣上或與其緊鄰。

gdt400包括十九個(gè)火花間隙g和十九個(gè)單元c。在使用中，從電極432、通過(guò)電極4e1-4e18且到電極434相繼地發(fā)生擊穿。觸發(fā)器裝置450以與上文關(guān)于觸發(fā)器裝置150所述的方式相同的方式操作，以控制點(diǎn)火序列和時(shí)機(jī)。

參考圖30-圖35，在此示出了根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例的模塊化多單元gdt500。gdt500包括絕緣體510、第一終端電極532、第二終端電極534、內(nèi)部電極5e1-5e7的組5e、絕緣體536、密封件538、結(jié)合層537、539、觸發(fā)器裝置550和選定氣體m，除下文討論的之外，這些結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于gdt100的絕緣體110、第一終端電極132、第二終端電極134、內(nèi)部電極e1-e14、絕緣體136、密封件138、結(jié)合層137、139、觸發(fā)器裝置150和選定氣體m。

電極5e1-5e7、觸發(fā)器裝置550和氣體m全部容納在由絕緣體510和電極534形成的外殼中的氣密密封的腔室504中。電極534用作蓋。

絕緣體510包括電極開(kāi)口524，終端電極532被密封件538和結(jié)合層537固定并氣密密封在該開(kāi)口524內(nèi)。絕緣體510包括一系列同心的環(huán)狀階梯519。階梯519在高度上沿從終端電極532到側(cè)壁514的方向逐漸增加。絕緣體510、空腔520和腔室504是管狀的或圓柱形的。

終端電極534包括端壁534a和環(huán)狀側(cè)壁534b。側(cè)壁534b被結(jié)合層539固定到絕緣體510的側(cè)壁514。在終端電極534和側(cè)壁514之間的接口被密封件538和結(jié)合層539氣密密封。

內(nèi)部電極5e1-5e7是圓筒形的并且同心地安裝在腔室504中的階梯519的相應(yīng)階梯上。內(nèi)部電極5e1-5e7徑向間隔開(kāi)以限定其間的環(huán)狀火花間隙g和單元c。電極5e1-5e7被階梯519徑向地約束并且被絕緣體底壁512和觸發(fā)器裝置550軸向地約束，使得電極在腔室504中半固定或浮動(dòng)。觸發(fā)器裝置550繼而被絕緣體板536和終端電極534約束。

觸發(fā)器裝置550包括陶瓷基體552和電阻器鏈路5r1-5r7，這些結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于gdt100的陶瓷基體152和電阻器鏈路r1-r14。電阻器鏈路5r1-5r7的終端接口層560定位在凹槽558中，并且通過(guò)基體552中的通孔559而分別定位在電極5e1-5e7和534的頂邊緣上或與其緊鄰。每個(gè)電阻器鏈路5r1-5r7均包括與其終端接口層560相反的在其端部上的終端接觸部565。電阻器鏈路5r1-5r7分別經(jīng)由其相應(yīng)的終端接觸部565而電連接到電極534。小間隙可存在于電極534和終端接觸部565中的一些或所有之間。根據(jù)一些實(shí)施例，終端接觸部565由上文針對(duì)終端接口層160所描述的材料形成，以便如上文關(guān)于終端接口層160和電阻器層164所討論的那樣防止電阻器鏈路5r1-5r7的電阻器層564的火花和退化。

gdt500包括八個(gè)火花間隙g和八個(gè)單元c。在使用中，從電極532、通過(guò)電極5e1-5e7且到電極534相繼地發(fā)生擊穿。觸發(fā)器裝置550以與上文關(guān)于觸發(fā)器裝置150所述的方式相同的方式操作，以控制點(diǎn)火序列和時(shí)機(jī)。

終端接口層560可以是基本上填充孔559的導(dǎo)電材料的塊或塞，如上文關(guān)于終端接口層160且參考圖7被示出和描述的。根據(jù)其他實(shí)施例且如圖36所示，終端接口層560可采取相對(duì)薄的層560’的形式，并且通孔559可保持開(kāi)放。終端接口層160、260、360、460可以以此方式類(lèi)似地形成。間隙j可存在于終端接口層560’中的每個(gè)或一些和其相應(yīng)的電極5e1-5e7之間。根據(jù)一些實(shí)施例，每個(gè)間隙j均具有小于大約0.5毫米的寬度w5。

根據(jù)其他實(shí)施例且參考圖37，每個(gè)電極5e1-5e7均可包括從其頂邊緣向上突出的整體的接觸突起或插腳557。插腳557被接納在相應(yīng)的通孔559中并且延伸到相關(guān)聯(lián)的凹槽558中。在該實(shí)施例中，每個(gè)終端接口層560均采取終端接口層560”的形式，該終端接口層560”填充圍繞凹槽558中的插腳557的空間。每個(gè)終端接口層560”均將其對(duì)應(yīng)的電阻器層564結(jié)合到陶瓷552和插腳557，以實(shí)現(xiàn)其間的電連接和機(jī)械連接。因此，在該實(shí)施例中，可省略在每個(gè)終端接口層560和其電極之間的間隙。終端接口層160、260、360、460可以以此方式類(lèi)似地形成。該實(shí)施例可通過(guò)如下方式制造：將插腳557安裝在通孔559中，且然后將終端接口層560”的材料以熔融或液體形式放置在凹槽558中，之后材料固化（例如，通過(guò)干燥或者冷卻）或者加熱（燒結(jié)）并結(jié)合到電阻器層、陶瓷和插腳。

參考圖38-圖44，在此示出了根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施例的模塊化多單元gdt600。雖然圖38和圖39是分解圖，但gdt600在組裝時(shí)明顯基本上與gdt400相同。gdt600包括絕緣體610、第一終端電極632、第二終端電極634、內(nèi)部電極6e1-6e18的組6e（圖40）、結(jié)合層（未標(biāo)記）、密封件（未標(biāo)記）和選定氣體（未標(biāo)記），除下文討論的之外，這些結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于gdt400的絕緣體410、第一終端電極432、第二終端電極434、內(nèi)部電極4e1-4e18的組4e、結(jié)合層437、密封件438和選定氣體m。gdt600還包括對(duì)應(yīng)于觸發(fā)器裝置450的多層觸發(fā)器裝置650。觸發(fā)器裝置650以大體相同的方式執(zhí)行與觸發(fā)器裝置450相同的功能，只不過(guò)構(gòu)造上不同，以便提供改進(jìn)的和/或更一致且可靠的性能。

內(nèi)部電極6e1-6e18分別包括從一個(gè)側(cè)邊緣突出的相對(duì)短的整體的定位器插腳653（圖38和圖39）以及從其相反側(cè)邊緣突出的相對(duì)長(zhǎng)的整體的電接觸插腳657。接觸插腳657具有不同長(zhǎng)度并且沿電極側(cè)邊緣在高度上交錯(cuò)。

觸發(fā)器裝置650包括六個(gè)離散的基體671、672、673、674、675和676?；w671-676可以以與基體452基本上相同的方式和相同的材料形成。

基體671-676中的每個(gè)均包括三個(gè)縱向延伸的溝槽677，其沿著縱向軸線i-i（圖44）從近端677a延伸到相反的遠(yuǎn)端677b（圖38）。遠(yuǎn)端677b分別靠近基體671-676的遠(yuǎn)端679、在該遠(yuǎn)端679處或緊鄰該遠(yuǎn)端679地終止。橫向延伸的通孔678完全延伸通過(guò)基體671-676的厚度。通孔678軸向交錯(cuò)。孔678中的一個(gè)靠近每個(gè)溝槽677的近端677a地終止。

基體671和674分別包括對(duì)應(yīng)于狹槽417b的狹槽617b，以接納并固定內(nèi)部電極6e1-6e18?；w671、674還包括定位器凹槽617c來(lái)接納定位器插腳653，以沿高度軸定位電極6e1-6e18?；w671包括其間具有階梯671b的軸向分布的凹槽671a。基體674包括其間具有階梯674b的凹槽674a。

相應(yīng)的電阻器鏈路6r1-6r18（圖39-圖42）位于每個(gè)溝槽677中。每個(gè)電阻器鏈路6r1-6r18均包括對(duì)應(yīng)于電阻器層464的電阻器層664以及對(duì)應(yīng)于終端接口層460的終端接口層660a、660b。接口層660a位于通孔678處。接口層660b位于遠(yuǎn)端679處。觸發(fā)器裝置650不包括對(duì)應(yīng)于連接層462的傳導(dǎo)鏈路。

第二終端電極634（圖44）包括外部接觸區(qū)段634a、觸發(fā)器接觸區(qū)段634b和電極間隙表面634c。

除下文之外，gdt600可以以與gdt400相同的方式組裝?；w671和674安裝在電極的組6e的任一側(cè)上，如圖40所示。電極6e1-6e18的邊緣部分被接納在基體671、674的狹槽617b中，且因而電極6e1-6e18被限制在基體671、674之間。定位器插腳653被安放在定位器凹槽617c中。接觸插腳657突出通過(guò)孔678。在一側(cè)上，三個(gè)最遠(yuǎn)端的接觸插腳657延伸到基體671的電阻器鏈路6r16-6r18的孔678中，使得它們與電阻器鏈路6r16-6r18的接口層660a產(chǎn)生接觸或被定位成緊鄰電阻器鏈路6r16-6r18的接口層660a。在另一側(cè)上，最遠(yuǎn)端的接觸插腳657延伸到基體674的電阻器鏈路6r13-6r15的孔678中，使得它們與電阻器鏈路6r13-6r15的接口層660a產(chǎn)生接觸或被定位成緊鄰電阻器鏈路6r13-6r15的接口層660a。

參考圖41，基體672安裝在基體671的下部凹槽671a中，使得在該側(cè)上的中間三個(gè)接觸插腳657延伸通過(guò)基體672中的孔678。這些接觸插腳657與電阻器鏈路6r10-6r12的接口層660a產(chǎn)生接觸或被定位成緊鄰電阻器鏈路6r10-6r12的接口層660a。類(lèi)似地，基體675安裝在基體674的下部凹槽674a中，使得在該側(cè)上的中間三個(gè)接觸插腳657延伸通過(guò)基體675中的孔678。這些接觸插腳657與電阻器鏈路6r7-6r9的接口層660a產(chǎn)生接觸或被定位成緊鄰電阻器鏈路6r7-6r9的接口層660a。

參考圖42，基體673安裝在基體672之上且在基體671的上部凹槽671a中。三個(gè)近端接觸插腳657延伸通過(guò)通孔628和基體673并且與電阻器鏈路6r4-6r6的接口層660a產(chǎn)生接觸或被定位成緊鄰電阻器鏈路6r4-6r6的接口層660a。類(lèi)似地，基體676安裝在基體675之上且在基體674的上部凹槽674a中。三個(gè)近端接觸插腳657延伸通過(guò)基體676中的通孔678并且與電阻器鏈路6r1-6r3的接口層660a產(chǎn)生接觸或被定位成緊鄰電阻器鏈路6r1-6r3的接口層660a。因此形成如圖42和圖43所示的子組件603。

將子組件603插入到外殼610的通路620中。將終端電極632、634在任一端上固定到外殼610。如圖44最佳示出的，基體遠(yuǎn)端679位于鄰近終端電極區(qū)段634a的位置，使得遠(yuǎn)端接口層660b位于接觸或緊鄰區(qū)段634a的位置。終端電極區(qū)段634c被定位在距內(nèi)部電極6e18規(guī)定距離處從而限定間隙g。

以此方式，每個(gè)內(nèi)部電極6e1-6e18均通過(guò)其相應(yīng)的接觸插腳657和其相應(yīng)的電阻器鏈路6r1-6r18而直接電連接到終端電極634。

電阻器鏈路6r1-6r18（并且特別地，其電阻器層664）是相對(duì)分層的，使得每個(gè)基體671-676的電阻器鏈路均位于橫向間隔開(kāi)的不同的在縱向和高度上延伸的平面中?；w671-676使電阻器鏈路6r1-6r18彼此電絕緣。

多層觸發(fā)器裝置650能夠提供某些優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)電阻器鏈路6r1-6r18的電阻器層664能夠形成為具有足夠的長(zhǎng)度，以可靠地提供對(duì)于預(yù)期操作足夠高且穩(wěn)定的電阻。同樣，通過(guò)省略連接層462，能夠消除該層中的（例如由于使用中的損壞導(dǎo)致的）意外電阻。因此，觸發(fā)器裝置650能夠被構(gòu)造成具有強(qiáng)健的電性能，同時(shí)也允許矩形gdt構(gòu)造的緊湊的形狀因子和其他優(yōu)點(diǎn)（例如，在制造中）。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣體m包括較大比例的氦氣時(shí)，與使用其他常用氣體的情況相比，在相鄰電極之間的弧電壓顯著增加，同時(shí)針對(duì)gdt裝置維持基本上相同或類(lèi)似的總體保護(hù)水平電壓。因此，gdt能夠用更少的內(nèi)部電極和單元構(gòu)造，這允許gdt形成為具有更小的尺寸以及gdt中的更少的零件。如上所述，在一些實(shí)施例中，氣體m包括體積上是gdt腔室（例如腔室104、204、304、404、504或者gdt600的腔室）中存在的氣體總體積的至少50%的量的氦氣。如上文討論的，在一些實(shí)施例中，容納如所述那樣包括氦氣的氣體m的gdt電連接在單相或多相電力系統(tǒng)或電路的線電壓或相電壓和單相或多相電力系統(tǒng)或電路的中性線之間。

而且，包括氦氣的氣體介質(zhì)可用于一群或一組串聯(lián)電連接的單個(gè)單元gdt（例如，具有其他的已知設(shè)計(jì)）中的每個(gè)中，所述串聯(lián)電連接的單個(gè)單元gdt設(shè)置成提供過(guò)壓保護(hù)電路。在該情況下，每個(gè)單個(gè)單元gdt可包括其自身相應(yīng)的外殼以限定其自身單獨(dú)的密封的gdt腔室，并且含氦氣氣體介質(zhì)存在于在相應(yīng)gdt的電極之間的每個(gè)gdt腔室中（即氣體不在流體連通的單元之間共享，如在本文描述的多單元gdt中那樣）。過(guò)壓保護(hù)電路可包括外部觸發(fā)器裝置，其操作以順次觸發(fā)鏈接的單個(gè)單元gdt中的單元。在一些實(shí)施例中，如所述那樣包括含氦氣氣體的過(guò)壓保護(hù)電路電連接在單相或多相電力系統(tǒng)或電路的線電壓或相電壓和單相或多相電力系統(tǒng)或電路的中性線之間。

根據(jù)一些實(shí)施例，終端接口層（例如，層160、260、360、460、560、560’、560”、660a、660b）和連接層（例如，層162）最初被提供為包括在液相載體中的金屬粉末的金屬化合物。化合物被施加到基體（例如，基體152）且然后干燥并變成固體，以形成結(jié)合到基體和電阻器層的相應(yīng)終端接口層或者連接層。根據(jù)一些實(shí)施例，液相載體是處于液相的液體硅酸鈉。

雖然在本文中g(shù)dt100-600已被示出且描述為具有特定數(shù)量的內(nèi)部電極（例如，電極e1-e14），但根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的gdt可具有更多或更少的內(nèi)部電極。根據(jù)一些實(shí)施例，如本文討論的gdt具有限定至少三個(gè)火花間隙g的至少兩個(gè)內(nèi)部電極，并且在一些實(shí)施例中，或者具有限定至少四個(gè)火花間隙g的至少三個(gè)內(nèi)部電極。

根據(jù)其他實(shí)施例，終端電極和內(nèi)部電極可具有與附圖中所示形狀不同的形狀。在一些實(shí)施例中，最接近終端電極132、134、232、234的內(nèi)部電極e1、e14、2e1、2e19是環(huán)狀的或者圓筒形的。該構(gòu)造能夠擴(kuò)大內(nèi)部電極從終端電極傳導(dǎo)電流的活性區(qū)域。

在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，給定本公開(kāi)的益處，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可做出許多修改和改進(jìn)。因此，必須理解的是，所示實(shí)施例被提出僅用于示例目的，并且不應(yīng)該被看作限制本發(fā)明，本發(fā)明由所附權(quán)利要求限定。因此，所附權(quán)利要求應(yīng)該被解讀為不僅包括文字上提出的元素的組合，并且還包括以基本上相同的方式實(shí)現(xiàn)基本上相同的功能以獲得基本上相同的效果的所有等價(jià)元素。因此權(quán)利要求應(yīng)該被理解為包括上文特別示出和描述的內(nèi)容、概念上等同的內(nèi)容、以及含有本發(fā)明的基本構(gòu)思的內(nèi)容。