DE977206C

DE977206C - Schaltkammerwand fuer Leistungsschalter

Info

Publication number: DE977206C
Application number: DEM13494A
Authority: DE
Inventors: Andre Latour
Original assignee: Merlin Gerin SA
Current assignee: Merlin Gerin SA
Priority date: 1951-03-28
Filing date: 1952-03-27
Publication date: 1965-06-10
Also published as: GB716998A; BE502180A; FR1050023A; US2772334A

Description

AUSGEGEBEN AM 10. JUNI 1965

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ist als Erfinder genannt worden

Schaltkammerwände von Leistungsschaltern kommen während einer kurzen Zeitspanne mit dem Lichtbogen in eine innige Berührung, wodurch ihre Oberfläche einer äußerst schnellen und hochgradigen Erhitzung ausgesetzt wird, so daß das die Schaltkammerwände bildende Isoliermaterial zum Teil schmelzen kann. Nach Erlöschen des Lichtbogens kühlt sich das Isoliermaterial innerhalb kurzer Zeit ab, so daß innere Spannungen auftreten, die ein Abblättern des Isoliermaterials an der Oberfläche bewirken und Risse hervorrufen. Durch die starke Erhitzung des Materials an der Oberfläche wird diese erhitzte Oberfläche elektrisch leitend und verzögert bzw. verhindert eine schnelle Löschung des Lichtbogens. Diese längere Zeit andauernde Erhitzung bewirkt eine Verdampfung des Isoliermaterials an der Oberfläche der Schaltkammerwand, wodurch Dampfgegendrücke entstehen, welche die Entwicklung des Lichtbogens behindern und seine Löschung erschweren.

Zur Beseitigung dieser Nachteile wurden bereits für die Schaltkammerwände keramische Massen verwendet, die aus hochhitzebeständigen Grundstoffen, wie z. B. Kieselsäure (Quarz), Aluminiumoxyd (Korund), Zirkoniumoxyd (Zirkon), Magnesiumoxyd oder aus Gemischen dieser Grundstoffe hergestellt worden waren. Die angewendeten Herstellungsverfahren bestanden jedoch darin, diese Grundstoffe feinzumahlen und ihnen Flußmittel beizugeben, so daß die gebrannten Massen ein mehr oder weniger verglastes Produkt darstellten. Diese bekannten Verfahren gestatten es daher nicht, die-

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jenigen Eigenschaften der hochhitzebeständigen Grundstoffe beizubehalten, die für die Herstellung von Schaltkammerwänden für Leistungsschalter gerade die wertvollsten sind, weil für diese Stoffe schon Spuren von Verunreinigungen genügen, um ihre Schmelzbarkeit und elektrische Leitfähigkeit bei hohen Temperaturen zu erhöhen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine für elektrische Leistungsschalter bestimmte lichtbogenbeständige, isolierende, feste Schaltkammerwand aus fast reinen hochfeuerfesten Oxyden. Gemäß der Erfindung ist die Wand aus Körnern dieser Oxyde ohne Bindemittel derart zusammengesintert, daß die Berührungsflächen der Körner im Verhältnis zur eigenen Oberfläche gering sind und zwischen den Körnern Hohlräume verbleiben.

Es ist an sich bekannt, hochfeuerfeste Formstücke aus hochfeuerfesten Stoffen, z. B. aus Korund, ohne Verwendung eines Bindemittels durch Sintern herzustellen. Das Sintern, durch das ein poröses Gefüge erreicht wird, erfolgt hierbei aus Gründen der mechanischen Zähfestigkeit der Formstücke und der geforderten Widerstandsfähigkeit gegen Temperatur wechsel. Es ist jedoch bisher kein Vorschlag bekannt, solche Formstücke als - Schaltkammerwände, die dem Lichtbogen ausgesetzt sind, zu verwenden. Die Verwendung solcher hochfeuerfesten, porösen Formstücke als Schaltkammerwand bringt folgende überraschende Vorteile.

Ihre dem Lichtbogen ausgesetzte Oberfläche ist

durch zahlreiche. Hohlräume unterbrochen. Eine solche Oberfläche hat den Vorteil, daß bei Erhitzung der dem Lichtbogen zugewandten Seite der Körner diese Seite der Körner einer gewissen Verdampfung unterworfen wird, jedoch die vom Lichtbogen abgewandten Seiten der Körner weniger der Hitze des Lichtbogens ausgesetzt sind und deshalb nicht verdampfen. Jedenfalls tragen die zwischen den Körnern befindlichen Hohlräume nicht zur Dampfbildung bei, und die Erfahrung bestätigt, daß eine solche durch Hohlräume unterbrochene Oberfläche einer Schaltkammerwand unter gleichen Bedingungen weniger Dämpfe abgibt als eine in sich geschlossene Oberfläche.

Die zwischen den Körnern bestehenden Hohlräume stellen im übrigen eine Art von Kondensationskammern dar, welche die durch die Oberfläche unter der Einwirkung der Hitze des Lichtbogens abgegebenen Dämpfe aufsaugen und kondensieren, so daß der vom Dampf erzeugte und die Lichtbogenentwicklung störende Gegendruck herabgesetzt und die Lichtbogenlöschung unterstützt wird. Die Struktur der Oberfläche bietet den weiteren Vorteil, daß sie die durch die starke Hitze hervorgerufene Vergrößerung der Oberflächenleitfähigkeit, oder anders ausgedrückt, die Herabsetzung des Oberflächenwiderstandes wirksam begrenzt. Dies erklärt sich dadurch, daß der Kriechweg auf einer durch Hohlräume unterbrochenen Oberfläche zickzackförmig und unter gleichen Bedingungen länger als auf einer in sich" geschlossenen Oberfläche ist. - -

Schließlich ist im ersteren Falle auch der Querschnitt des Kriechweges kleiner als im zweiten Falle, und zwar wegen der erwähnten Hohlräume und der geringen Berührungsfläche zwischen den einzelnen Körnern.

Es sind bereits keramische Körper mit geringen dielektrischen Verlusten für Hochfrequenzzwecke bekanntgeworden, deren einzelne Körner lediglich an den Beruh rungs stell en so zusammengesintert sind, daß sich eine feinporöse Struktur ergibt. Diese feinporöse Struktur hat hierbei jedoch nur den Zweck, eine genaue mechanische Bearbeitung dieser Körper zu erleichtern.

Ferner sind poröse Körper für Formteile für Funken- und Lichtbogenschutz bekannt, die aus tonsubstanzhaltigem und zum Teil auch magnesiumsilikathaltigem Material bestehen. Diese Werkstoffe sind jedoch zur Herstellung von Schaltkammerwänden für Leistungsschalter infolge ihrer ungenügenden elektrischen und mechanischen Eigenschaften und der für hohe Leistungen nicht ausreichenden Lichtbogenfestigkeit ungeeignet.

Zur Herstellung der Schaltkammerwand werden vorzugsweise durch elektrische Schmelze gewonnene, besonders reine hochhitzebeständige Stoffe, z. B. Quarz, geschmolzene Kieselsäure, Korund, Zirkon, Beryll oder durch elektrische Schmelze erzeugtes Magnesiumoxyd verwendet.

Die Größe der Körner kann zwischen weiten Grenzen liegen. Gute Ergebnisse werden mit Körnern erzielt, die durch Siebe mit Maschen fallen, deren Öffnung zwischen 0,59 und 0,074 mm liegt.

Gemäß einer anderen Ausführung des Erfindungsgedankens kann die Schaltkammer wand aus mindestens 90% Körnern der erwähnten Oxyde und einem Bindemittel als Restanteil unter Wärmebehandlung derart hergestellt sein, daß die Beruhrungsflächen der Körner im Verhältnis zur eigenen Oberfläche gering sind und zwischen den Körnern Hohlräume verbleiben. Während für das Zusammensintern der Körner relativ hohe Temperaturen notwendig sind, tritt die Wirkung des Bindemittels schon bei relativ niedrigen Temperaturen (etwa iooo⁰ C) ein. Solche bekannten Binde- oder Flußmittel können aus Aluminium-, Magnesium- oder Calciumsilikaten, aus Alkali- oder Borverbindungen oder sonst einem leicht verglasenden Körper bestehen. Welches aber auch das verwendete Bindeoder Flußmittel sein mag, es ist darauf zu achten, seine Beigabe in solchen Grenzen zu halten, daß die zwischen den Körnern entstehenden Hohlräume durch das verglaste Bindemittel nicht völlig ausgefüllt werden.

Als Beispiel sei angegeben, daß eine zur Herstellung der Schaltkammerwand geeignete Masse durch Vermischung einiger Prozente eines Schmelzmittels (nach Art der Glasuren) mit etwa iq°/o Kaolin erhalten werden kann, während der Restprozentsatz aus Periklaskörnern bestehen kann, die durch ein Sieb mit einer Maschenöffnung von 0,125 mm gesiebt worden sind. Dieses Gemisch wird mit den üblichen Bindeflüssigkeiten (Wasser oder organische Bindemittel) versetzt, in einer Ma-

trize mit einem Druck von mehreren Hundert Kilogramm pro Quadratzentimeter gepreßt und dann auf ungefähr iooo⁰ C gebrannt.

Derart hergestellte Schaltkammerwände weisen eine innere Struktur und einen physikalischen Aufbau auf, die denjenigen bestimmter Schleifscheiben ähnlich sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Für elektrische Leistungsschalter bestimmte lichtbogenbeständige, isolierende, feste Schaltkammerwand aus fast reinen hochfeuerfesten Oxyden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand aus Körnern dieser Oxyde ohne Bindemittel derart zusammengesintert ist, daß die Berührungsflächen der Körner im Verhältnis zur eigenen Oberfläche gering sind und zwischen den Körnern Hohlräume verbleiben.

2. Für elektrische Leistungsschalter bestimmte lichtbogenbeständige, isolierende, feste Schaltkammerwand aus fast reinen hochfeuerfesten Oxyden und einem Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand aus mindestens 9O°/o Körnern dieser Oxyde und dem Bindemittel als Restanteil unter Wärmebehandlung derart hergestellt ist, daß die Berührungsflächen der Körner im Verhältnis zur eigenen Oberfläche gering sind und zwischen den Körnern Hohlräume verbleiben.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 734 174, 487 018, 521, 734 385, 594 815, 425 862, 713 856,
915956;

schweizerische Patentschrift Nr. 247 847;

USA.-Patentschriften Nr. 2434451, 2303964;

DIN-Blatt 40685, Ausgabe Mai 1950, Spalte 6 und 8;

»Stemag-Nachrichten«, 1933, Heft 10, S. 28;

»Dralowid-Nachrichten«, März 1941, S. 7;

Stemag-Druckschrift, »Lichtbogenfeste Funkenschutzkammern«, Katalog P 304, S. 5.

S 609 578/371 8.56 (509 581/4 6.65)