Warum spielt die Durchschlagsfestigkeit bei der Leistungsröhrenspezifikation inzwischen eine entscheidende Rolle?
(pressebox) Erlangen, 20.07.2016 - Da technologische Entwicklungen aus vielen verschiedenen Sektoren immer kleinere Teile mit einer immer höheren Leistung und Haltbarkeit erfordern, erläutert Jörg-Uwe Wichert, Leiter der Abteilung für Neugeschäfte bei Morgan Advanced Materials, warum die Spezifikationen auf Leistungsröhren mit erhöhter Durchschlagsfestigkeit bei Anwendungen mit großer Voltzahl besonders bei hohen Temperaturen an immer mehr Bedeutung gewinnen.Als Schlüsselkomponente vieler elektrisch und thermisch anspruchsvoller Umgebungen müssen Leistungsröhren mit hoher Voltzahl sowohl die richtigen Eigenschaften zur elektrischen Dämmung als auch eine Durchschlagsfestigkeit bieten, die intensiven elektrischen Feldern standhalten kann. Mehr denn je müssen Ingenieure und Materialspezialisten heute gewährleisten können, dass auf den Spezifikationen der Leistungsröhren bei jeder Wanddicke 15 kV/mm angegeben ist. Diesen Wert können viele Materialfabrikanten nicht liefern.
Dieser Wandel hin zu einer höheren garantierten Durchschlagsfestigkeit ist größtenteils auf das technische Produktdesign zurückzuführen. Viele temporeiche und hoch spezialisierte Branchen bieten nun Geräte mit höherer Leistung, einer optimierten Nutzungsdauer und einer in der Regel mit einer kleineren oder gleichen Stellfläche an.
Durch dieses Kriterium nach dem Motto «optimierte Performance in kleinerem Produkt» steigt die Nachfrage nach kleineren Komponenten, welche ebenso länger eine optimierte Leistung liefern. Für Hersteller von Leistungsröhren wiederum ist eine höhere Durchschlagsfestigkeit ausschlaggebend dafür, kleinere Röhren fabrizieren zu können.
Die Branche im Überblick
Kurz gesagt ermöglicht eine höhere Durchschlagsfestigkeit die Herstellung kleinerer Leistungsröhren mit einer höheren Leistung und längeren Haltbarkeit. Das Problem besteht jedoch darin, dass herkömmliches Aluminiumoxid-Keramikmaterial normalerweise eine Durchschlagsfestigkeit mit einem garantierten Wert von ~9 kV/mm bietet, welche beispielsweise in Sektoren wie der Gesundheitsbranche, sowie im Kommunikations-, Luft- und Raumfahrt-, Verteidigungs- sowie im Öl- und Gassektor nicht ausreicht.
In all diesen Sektoren werden bei der fortlaufenden technischen Entwicklung kompakter, hochleistungsfähiger Geräte wie CT-Scannern, Photomultipliertubes, Satellitenmotoren und Systemen für elektronische Gegenmaßnahmen in der Luft- und Raumfahrt die Vorteile des Designs und der Möglichkeiten, die das Material durch seine höhere garantierte Durchschlagsfestigkeit bietet, bereits genutzt. Und dieser Trend scheint keineswegs abzuebben.
Das Geheimnis der Durchschlagsfestigkeit
Eine Reihe von Variablen kann die Durchschlagsfestigkeit eines Materials beeinflussen. Dazu gehören die Qualität des Rohstoffs und die Verarbeitungsart während der Fertigung. Bei Anwendungen können sich die Dicke, Betriebstemperatur und thermische Takthäufigkeit auf die Leistung und die Nutzungsdauer auswirken. Morgan stellt seine eigenen Rohstoffe aus speziell ausgewählten Bauxitquellen her, die eine sorgfältige Prozessprüfung durchlaufen, um optimale Materialeigenschaften sicherzustellen.
Bei der Spezifikation einer Leistungsröhre muss daher unbedingt darauf geachtet werden, dass das jeweilige Material eine hohe Wärmeleitfähigkeit bietet und ungeachtet der Wanddicke eine Durchschlagsfestigkeit von 15 kV/mm gewährleistet ist.
Kleinere, langlebigere Komponenten
Die Spezifikation von Leistungsröhren, die mit ?Aluminiumoxid hergestellt wurden, um eine garantierte Durchschlagsfestigkeit von 15 kV/mm zu erreichen, bietet bei Anwendungen mit hoher Voltzahl die folgenden entscheidenden drei Vorteile: kleinere Komponenten, optimierte Leistung und eine längere Nutzungsdauer.
Aluminiumoxid mit einer höheren Durchschlagsfestigkeit kann zur Herstellung dieser überaus wichtigen kleineren Teile verwendet werden, welche im Vergleich zu ihren größeren Pendants dieselbe oder gar eine höhere Leistung bieten. In manchen Umgebungen werden einzelne Komponenten jedoch nicht nur aus ästhetischen Gründen kleiner gebaut. In der Medizinbranche zum Beispiel ist die Komponentengröße ein entscheidender Entwicklungsfaktor, damit Geräte gebaut werden können, bei denen das Gewicht als Ausgleich verwendet wird. So bei CT-Scannern, in denen die Leistungsröhren bei einer Drehzahl von 120 pro Minute und einer Kraft von 20 G arbeiten.
Auch bei der Entwicklung von Bildverstärkerröhren in der Rüstungsindustrie liegt es in der Natur der Anwendungen, dass immer kleinere Teile benötigt werden, die sich für den Betrieb in einer elektronisch anspruchsvollen Umgebung eignen. Die in diesem Produkt benötigte Leistungsröhre verfügt über eine Wanddicke von 1,4 mm und ist haltbar genug, der erforderlichen hohen Voltzahl standzuhalten.
Die Verbesserung von Stabilität und Gerätezuverlässigkeit ist ein weiterer entscheidender Faktor, der die Entwicklung von Produkten mit hoher Durchschlagskraft wie die Leistungsröhren AL300TM von Morgan vorantreibt. Das herausragende dielektrische Verhalten dieses Materials sorgt bei gelöteten Baugruppen für eine zuverlässigere Leistung und Qualität, was für Hersteller wiederum eine höhere mittlere Fehlerabstandsrate (MTBF) bedeutet.
Eine wichtige Rolle spielt dies insbesondere bei Umgebungen mit hoher Voltzahl, wo Stromausfälle so abrupt - in der Regel innerhalb von Nanosekunden - geschehen, dass sich ein elektrisch leitender Kanal bildet und sich durch das Material ein Durchschlag ereignet, der die elektrische Isolationsfähigket ernsthaft beschädigen oder gänzlich zerstören kann. Zumal kostspielige Ausfälle sowohl für Ingenieure als auch für Endbenutzer überaus besorgniserregend sind, wurde die Einführung von Materialien mit höherer Durchschlagsfestigkeit auf dem Markt als Alternative zu herkömmlichen Materiallösungen sehr begrüßt.
Selbstverständlich werden durch die Verringerung von Ausfallzeiten auch die Kosten- und Zeiteffizienz gesteigert, welche vor allem in Sektoren ausschlaggebend sind, die auf teure und höchst komplexe technische Ausrüstung angewiesen sind.
Das intelligente Zusammenspiel aus gesteigerter Leistung, einer geringeren Stellfläche und mehr Zuverlässigkeit macht es einfacher, Produkte zu entwickeln, die letztlich länger halten. Dies ist für jeden Entscheidungsträger ein schlagendes Kaufargument und zudem ein Faktor, der in allen Branchen mehr Wert schaffen kann.
Weitere Informationen zum Material AL300TM von Morgan finden Sie auf www.morgantechnicalceramics.com/power-tube-spec.
Dieser Wandel hin zu einer höheren garantierten Durchschlagsfestigkeit ist größtenteils auf das technische Produktdesign zurückzuführen. Viele temporeiche und hoch spezialisierte Branchen bieten nun Geräte mit höherer Leistung, einer optimierten Nutzungsdauer und einer in der Regel mit einer kleineren oder gleichen Stellfläche an.
Durch dieses Kriterium nach dem Motto «optimierte Performance in kleinerem Produkt» steigt die Nachfrage nach kleineren Komponenten, welche ebenso länger eine optimierte Leistung liefern. Für Hersteller von Leistungsröhren wiederum ist eine höhere Durchschlagsfestigkeit ausschlaggebend dafür, kleinere Röhren fabrizieren zu können.
Die Branche im Überblick
Kurz gesagt ermöglicht eine höhere Durchschlagsfestigkeit die Herstellung kleinerer Leistungsröhren mit einer höheren Leistung und längeren Haltbarkeit. Das Problem besteht jedoch darin, dass herkömmliches Aluminiumoxid-Keramikmaterial normalerweise eine Durchschlagsfestigkeit mit einem garantierten Wert von ~9 kV/mm bietet, welche beispielsweise in Sektoren wie der Gesundheitsbranche, sowie im Kommunikations-, Luft- und Raumfahrt-, Verteidigungs- sowie im Öl- und Gassektor nicht ausreicht.
In all diesen Sektoren werden bei der fortlaufenden technischen Entwicklung kompakter, hochleistungsfähiger Geräte wie CT-Scannern, Photomultipliertubes, Satellitenmotoren und Systemen für elektronische Gegenmaßnahmen in der Luft- und Raumfahrt die Vorteile des Designs und der Möglichkeiten, die das Material durch seine höhere garantierte Durchschlagsfestigkeit bietet, bereits genutzt. Und dieser Trend scheint keineswegs abzuebben.
Das Geheimnis der Durchschlagsfestigkeit
Eine Reihe von Variablen kann die Durchschlagsfestigkeit eines Materials beeinflussen. Dazu gehören die Qualität des Rohstoffs und die Verarbeitungsart während der Fertigung. Bei Anwendungen können sich die Dicke, Betriebstemperatur und thermische Takthäufigkeit auf die Leistung und die Nutzungsdauer auswirken. Morgan stellt seine eigenen Rohstoffe aus speziell ausgewählten Bauxitquellen her, die eine sorgfältige Prozessprüfung durchlaufen, um optimale Materialeigenschaften sicherzustellen.
Bei der Spezifikation einer Leistungsröhre muss daher unbedingt darauf geachtet werden, dass das jeweilige Material eine hohe Wärmeleitfähigkeit bietet und ungeachtet der Wanddicke eine Durchschlagsfestigkeit von 15 kV/mm gewährleistet ist.
Kleinere, langlebigere Komponenten
Die Spezifikation von Leistungsröhren, die mit ?Aluminiumoxid hergestellt wurden, um eine garantierte Durchschlagsfestigkeit von 15 kV/mm zu erreichen, bietet bei Anwendungen mit hoher Voltzahl die folgenden entscheidenden drei Vorteile: kleinere Komponenten, optimierte Leistung und eine längere Nutzungsdauer.
Aluminiumoxid mit einer höheren Durchschlagsfestigkeit kann zur Herstellung dieser überaus wichtigen kleineren Teile verwendet werden, welche im Vergleich zu ihren größeren Pendants dieselbe oder gar eine höhere Leistung bieten. In manchen Umgebungen werden einzelne Komponenten jedoch nicht nur aus ästhetischen Gründen kleiner gebaut. In der Medizinbranche zum Beispiel ist die Komponentengröße ein entscheidender Entwicklungsfaktor, damit Geräte gebaut werden können, bei denen das Gewicht als Ausgleich verwendet wird. So bei CT-Scannern, in denen die Leistungsröhren bei einer Drehzahl von 120 pro Minute und einer Kraft von 20 G arbeiten.
Auch bei der Entwicklung von Bildverstärkerröhren in der Rüstungsindustrie liegt es in der Natur der Anwendungen, dass immer kleinere Teile benötigt werden, die sich für den Betrieb in einer elektronisch anspruchsvollen Umgebung eignen. Die in diesem Produkt benötigte Leistungsröhre verfügt über eine Wanddicke von 1,4 mm und ist haltbar genug, der erforderlichen hohen Voltzahl standzuhalten.
Die Verbesserung von Stabilität und Gerätezuverlässigkeit ist ein weiterer entscheidender Faktor, der die Entwicklung von Produkten mit hoher Durchschlagskraft wie die Leistungsröhren AL300TM von Morgan vorantreibt. Das herausragende dielektrische Verhalten dieses Materials sorgt bei gelöteten Baugruppen für eine zuverlässigere Leistung und Qualität, was für Hersteller wiederum eine höhere mittlere Fehlerabstandsrate (MTBF) bedeutet.
Eine wichtige Rolle spielt dies insbesondere bei Umgebungen mit hoher Voltzahl, wo Stromausfälle so abrupt - in der Regel innerhalb von Nanosekunden - geschehen, dass sich ein elektrisch leitender Kanal bildet und sich durch das Material ein Durchschlag ereignet, der die elektrische Isolationsfähigket ernsthaft beschädigen oder gänzlich zerstören kann. Zumal kostspielige Ausfälle sowohl für Ingenieure als auch für Endbenutzer überaus besorgniserregend sind, wurde die Einführung von Materialien mit höherer Durchschlagsfestigkeit auf dem Markt als Alternative zu herkömmlichen Materiallösungen sehr begrüßt.
Selbstverständlich werden durch die Verringerung von Ausfallzeiten auch die Kosten- und Zeiteffizienz gesteigert, welche vor allem in Sektoren ausschlaggebend sind, die auf teure und höchst komplexe technische Ausrüstung angewiesen sind.
Das intelligente Zusammenspiel aus gesteigerter Leistung, einer geringeren Stellfläche und mehr Zuverlässigkeit macht es einfacher, Produkte zu entwickeln, die letztlich länger halten. Dies ist für jeden Entscheidungsträger ein schlagendes Kaufargument und zudem ein Faktor, der in allen Branchen mehr Wert schaffen kann.
Weitere Informationen zum Material AL300TM von Morgan finden Sie auf www.morgantechnicalceramics.com/power-tube-spec.
