DE2300728C3 - Lichtbogenfester elektrischer Isolierkörper fur elektrische Schaltvorrichtungen - Google Patents

Description

.körper ein pulverförmiges Füllmittel in einer Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Isolieröl Menge von höchstens 70% des Gewichts des 45 ,körper der eingangs beschriebenen Art herzustellen, If Formkörpers enthält. ,die eine bedeutend verbesserte Widerstandskraft gegen _% '? 7. Isolierkörper nach einem der Ansprüche 1 Lichtbögen haben und eine bedeutend kürzere Schalt-% bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolier- zeit ergeben.

t. körper ein faserförmiges Verstärkungsmaterial in Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

_;| einer Menge von höchstens 60% des Gewichts des so^i:löst, daß das Bindemittel im wesentlichen aus einem

*' Formkörpers enthält. <in polymerisiert« Form überführten Gemisch eines

.f 1 linearen Acryiatpolymers und einem monomeren Po-

.lyäthylenglykoldlmethacrylat und/oder einem mono-

meren Polyäthylengiykoldiacrylat besteht.

Ai 55 Eine mögliche Erklärung für die erreichte Verbesse-

; H rung ist, daß ein Bindemittel dieser Art bei verhältnis-

^jiDie Erfindung bezieht sich auf einen lichtbogen- mäßig niedriger Temperatur unter Abgabe von Gasen

IpHten elektrischen Isolierkörper für elektrische Schalt- ·. zersetzt wird, die eine zum Löschen des Lichtbogens

^§||^!Jl'^ch^tun£^en> der ein Bindemittel aus einem in poly- besonders vorteilhafte Zusammensetzung >ind außer-

Jnerisierte Form überführten Acrylharz enthält. 'ßpidem die Fähigkeit haben, den Lichtbogen effektiv auf

^Solche Isolierkörper oder Isolationsteile, die während Abstand von der Oberfläche der Isolierkörper zu

des Betriebs mit Lichtbogen in Berührung kommen, halten und damit die Oberfläche vor der direkten Ein-

werden hohen mechanischen, elektrischen und thermi- wirkung des Lichtbogens zu schin/en. Der Isolierkör

sehen Beanspruchungen ausgesetzt. Es ist von ent- per zeigt außerdem eine außerordentlich gute Kriech

scheidender Bedeutung für die Funktion der Schalt- 65 strombeständigkeit, so daß die Gefahr für Überschläge

anordnung, daß das Material in den genannten Isola- nach dt-.τι Schalten radikal vermindert wird.

tionsteilen oder Isolierkörpern ausreichend wider- Als Beispiel für ein geeignetes lineares Acrylat-

standsfähig gegen Lichtbogen ist, so daß es nicht in zu polymer kann ein Polymer aus Methylmethacrylai

³ 4

Methylucryliit, Alhyimelh,.^!.,. ,...!er ΛιΙι^Ι,ι /i^e.« I Im IU mm Ihr Oiird.iuesser N , |.

oder em Cup > ymer uuh /*c „der mehreren diese, m.HWgmvme | _hl, 5(1 μ. Der Gehalt im I aseniMie.ul

Siof e gcnnnn weratn. ....... »eirilsi Inichsiens r.o, /wwkmill%crweise I bis 61) und

As Dc spiel für verwendbare Ό yiltliylcnylykukl,- vorzugsweise 5 bis 25",, des (iewichics des hum-

methacrylate b/w. ('«!yiilhyleiiglykoldiacrylatc können 5 korpers Gewisse tier beispielsweise genannten I aser-

PimeümcryUlic und Diacrylate niih Duiihylenjilykol. materialien, wie (Has. Λ,,ΙκΜ, sollten in gennticn

Triiilhylenglykol letra.i hylenglykol l'eniaiiihylen- Mengen angewandt werden, um Probleme mn herab-

glykol. .lexmilhylenglykolundSeplaathylenglykolg^ gcci/icr Isolationsfahigkeit tu vermeiden, da d.«s

minnl werde". Isolatiunsteil einer Umarmung vom Lichtbogen mis-

Der ijehttlun linearem Aerylutnoiynser k-trägt vor- jq gesetzt wird. Solclie laserinatenalicn sollten daher

zugsweisc 10 bis 40/ und clcf behalt an Polyäthylen- zusammen mil anderen l-awrinalerialien verwendet

dimeihacryliit und/oder Polyaihylenfiykoldiacrylat (,() worden, wenn der Gehalt an I ascrmiileri.il hoch sein

bis W% des Gesamtgewichtes dieser Stoffe. _so||,

Pas Acrylaipolymer und die monomere Aerylat- Zusammenfassend kann hervorgehoben werden,

verbindung können in begrenztem Umfang mit einem 15 daß bei der Verwendung eines- Bindemittel* gemäß d τ

Zusatzhi'rz versetzt werden,dasälbylenisch ungesättigte vorliegenden Erfindung in einem Isolalionsteil die

Gruppen cnthult.die mit den ungesättigten Gruppender vorerwähnten Vorteile im Verhältnis zu einem Iso-

nionomeren Acrylaiverbindung polymerisierbar sind. lationsteil erreicht werden können, das, abgesehen

Als Beispiel fur solche Zusatzhurze können genannt von dem Bindemittel, mit dem fraglichen Isolalionslcil

werden: ungesättigte Polyesterharze, partiell polymcri- w identisch ist, d. h„ das im übrigen aus denselben Be-

sierte Allylester, z. B. Diallylphthalat und Diallyl- siandtcilen aufgebaut ist.

malcüt, aL-rylmodifizierte, vorzugsweise cyeloalipha- Die firfindung soll durch Beschreibung einer Reihe

tische Epoxyharze, sowie ungesättigte Polybutadien- von Ausfiibrungsbeispiclen unter Hinweis auf beige-

-harze, z. B. mit einem Molekulargewicht von 1000 bis fügte Zeichnung erläutert werden, die einen flüssig-

-3000 und ungefähr 85% der ungesättigten Gruppen in 25 kcitsarmcn Hochspannungsschalter mn Querlösch-

1,2-Stellung. Der Gehalt an Zusatzharz beträgt hoch- kammer schematisch zeigt.

stcns 25%, d. h., bis zu 0 bis 25 "_u des gesamten Ge- Der gezeigte Schalter hat eine zylindrische Löschwichtes von Acrylatpolymer, Polyäthylenglykoldi- kammer 1 und einen mil dicer konzentrischen Zymethacrylat bzw. Polyäthylenglykoldiacrylat und Zu- linder 2, beide aus glasfaserarmiertem Kunststoff. satzharz, d. h., des BindcmiUelgewichts. 30 Am oberen I nde dieser Teile ist eine metallische J Das ungesättigte Polyesterharz kann von der üb- Haube 3 angeordnet, die mit einem Stromanschluß 4 liehen Art sein und durch Veresterung vcn äthylenisch in Verbindung mit dem festen Kontakt 5 des Schalters ungesättigten und gesättigten zweibasischen, Vorzugs- versehen ist. Der bewegliche Kontakt 6 des Schalters weise aliphatischen Carbonsäuren oder entsprechenden besteht aus einem Kontaktbol/en, der im Stromab-Anhydriden mit einer äquivalenten Menge öler einem 35 nehmer 7 und durch einen Lichlbogcnraum 8 im Verkleinen Überschuß zweiwertigen Alkohols erzeugt hältnis zu dem im oberen Finde des Lichtbogenraums werden. Als Beispiel für dabei verwendbare unge- angeordneten festen Kontakt 5 verschiebbar ist. In sättigte Säuren können Maleinsäure, Fumarsäure und dem Lichtbogenraum ist eine Reihe Löschkammer-Itakonsäure genannt werden, die als solche oder in scheiben 9 horizontal angeordnet. Die untere Seite geeigneten Fällen in Form von Anhydriden verwendet 40 jeder Scheibe ist über die gan/c Fläche der Scheibe werden. Beispiele für verwendbare gesättigte Säuren eben. Jede Scheibe hat ein zensrales Loch YX für den sind in erster Linie Adipinsäure, Sebacinsäure und beweglichen Kontakt und oben eine im wesentlichen Bernsteinsäure als solche oder in geeigneten Fällen in radiale Nut, die sch von dein Loch 12 zu einem Abgas-Forr.i von Anhydriden. Geeignete zweiwertige Aiko- kanal Il innerhalb der Löschkammerwand erstreckt, hole sind Äthylenglykol, Propylenglykol und Butylen- 45 Die genannte Nut bildet hierdurch einen horizontalen glykol, sowie Polyglykole wie Diäthylenglykol, Tri- Spalt 10 (Querlöschspalt), der von dem Lichtbogenäthylenglykol und Dipropylenglykol. raum 8 abgeht und in den Abguskanal 11 mündet. Die

Die Formkörper können auch anorganische pulver- Materialstärke jeder Scheibe ist größer zum Abgasförmige Füllmittel wie Kreide, Kaolin, Dolomit, kanal Π hin, d. h. an den Teilen, die die radiale Nut Bauxit, Glimmermet,¹, Quarzmehl, Zirkoniumdioxid, 50 umgeben und höher als diese liegen, als zur anderen Zirkoniums-ilikat, Siliziumkarbid, Aluminiumoxidtn- Seite hin, von Loch 12 gerechnet, so daß in der letzthydrat, Zellulosepuiver, Polyacetatpulver {Polyoxy- genannter. Richtung offene Zwischenräume zwischen methylen) usw. enthalten. den Scheiben entstehen, was auch aus der Figur her-

Der Gehalt an pulverförmigem Füllmittel kann vorgeht. Die Scheiben sind aufeinander gestapelt und

höchstens 70%, zweckmäßigerweise 1 bis 70% und 55 liegen dicht aneinander, wo die Materialstärke der

vorzugsweise 15 bis 60% des Gewiciits des Formkör· Scheiben am größten ist (hinter der in der Figur ge-

pers, d. h., des Gesamtgewichts von Bindemittel, sowie zeigten Ebene). Die Scheiben sind im Verhältnis zu-

pulverförmigem Füllmittel und faserigem Armierungs- einander mit einem Führungsslift 16 fixier¹, der durch

material betragen. Der Formkörper kann außerdem sämtliche Scheiben geht (hinter der in der Figur ge-

faseriges Armierungsmaterial wie Fasern aus Poly- ⁶° zeigten Ebene). Um die innere Wand der Lösch-

vinylalkohol, Fasern aus azetalisiertem Polyvinylalko- kammer 1 gegen die heißen Gase zu schützen, die hol, Polyäthylenglykolterephthalatfasern, Polyamid- durch die Spalten 10 hcrausgcblasen werden, kann ein

fasern, Polyacrylnitrilfasern, regenerierte Zellulose- zylinderformiger Schirm 17 jus einem mit Polyvinyl-

fasern, Baumwollfasern. Sisalfssern, alkalifreie QuaiZ- alkoholfaser armierten horn korper in dem Zylinder 1

fasern, alkalifreie Asbestfasern, sowie alkalifreie Glas- 65 entlang einem Teil des IJ mkrcises angeordnet scm.

fasern entnahmen. Die Faserlänge in den Preßmassen Das Bindemittel in 1I1. sen. J «mnkörper kann von drr-

ist 2W( kmäßigerweise I bis Ί00 mm, vorzugsweise selben Art sein, wie in dieser Anmeldung hinsichtlich

3 bis 50 mm, sowie in Spritzmassen 1 bis 50 mm. vor- der der Lichtbogenwirkuiii·'. ausgesetzten Isolations-

teile, wie ζ. B. in den Scheiben 9, beschrieben worden ist. Die innere Wand des Löschkammerzylinders 1 kann auch geschützt v/erden, indem die Löschkammerscheiben 9 mit einem Druchmesser ausgeführt werden, der dem Innendurchmesser des Löschkammerzylinders entspricht, und jede Scheibe wird mit einem in axialer Richtung verlaufenden Loch, versehen das einen gew^;ssen Abstand vom Umkreis und damit von der Löschkammerwand hat. Die Löcher in den aufeinandergestapelten Scheiben bilden dabei zusammen einen Abgaskanal, der dem Abgaskanai 11 der Figur entspricht.

Der Schalter ist bis zu dem Niveau 13 der Haube mit Flüssigkeit, z. B. öl, gefüllt. Um den Zylinder 2 ist ein Porzellanisolator 14 angeordnet. Beim Schalten erfolgt unter Einwirkung des Lichtbogens ein Vergasen des Öls in der Lichtbogenzone, wobei im Lichtbogenraum ein sehr hoher Druck entsteht. Im Takt mit der Freilegung der Querlöschspalten 10 durch den beweglichen Kontakt 6 wird der Lichtbogen einem ap kräftigen Strom von öl und Gas ausgesetzt, der den Lichtbogen kühlt und entionisiert. Um die Unterbrechung von kleinen Strömen sicherzustellen, kann eine Anzahl Flüssigkeitstaschen 15 im unteren Teil der Löschkammer angeordnet sein.

In der gezeigten Anordnung werden die Löschkammerscheiben 9 Lichtgobeneinwirkung ausgesetzt. Diese Scheiben bestehen aus einem Formkörper mit einem Bindemittel, das im wesentlichen aus einer in polymerisierte Form überführte Mischung eines linearen Acryiaipolymcr und eines Monomers aus einem PoIyäthylengiykoldimethacrylat oder Poh'äthylenglykoldiacrylat oder einer Mischung dieser Monomerverbindungen besteht. Nachfolgend werden einige Beispiele für die Herstellung der Scheiben gegeben.

45

Baispiel 1

Es wird eine Preßmasse aus folgenden Bestandteilen hergestellt:

30 Gewichtsteile eines Harzes aus 75 GewichtsprozentTetraäthylcnglykoIdimethacrylat und 25 (jewichtsprozent Polymethylmcthacrylat mit einem Molekulargewicht von 140000,

0,t Gewichtsteile tcrt. Butyl-bcnzoat,

10 Gewichtsteile Polyäthyienglykoltercphthalatfaser in Form von Stapelfasern mit einer Länge von 6 mm,

45 Gcwrchtstcflc Kaolin, 1 Gewichtsteil Zinkstearat.

Die Bestandteile werden in einem Si'gmakneter zu einer homogenen trasselähnltchen Masse zusammengeknetet. Diese wird bei 140"C formgepreßt und 4 Minuten einem Druck von 100 kg/cm² ausgesetzt.

Beispiel 2

30 Gcwichtsteiie eines Harzes aus 60 Gewichtsprozent Triäthylcnglykoldiacrylat und 20 Gewichtsprozent eines Copolymerisate aus gleichen Gewichtsteilen Methylenmethacrylat und Äthylacrylat mit einem Molekulargewicht von 130000, sowie 20 Gewichtsprozent Polybutadienharz mit einem Molekular- ; wicht von 1000 mit ungefähr 85% der ungesättigten Gruppen in 1,2-Stellung und dem Rest hauptsächlich k 1.4 trans, (von Hystl Development Co., USA)

05, Gewichtsteile Butylperbenzoät,

15 Gewichtsteile Polyamidfaser-ö in Form von Stapelfasern mit einer Länge von 12 mm,

40 Gewichtstsi'le Quarz,

2 Gewichtsteile Zinkstearat.

Die Preßmasse wird in derselben Weise hergestellt und verformt wie die in Beispiel I beschriebene Masse.

Beispiel 3

Es wird eine Preßmasse aus folgenden Bestandteilen hergestellt:

30 Gewichtsteile eines Acrylatharzes aus 75 Gewichtsprozent Triäthylenglykoldimethacrylat und 25 Gewichtsprozent polymerisiertes Meihylmethacrylat mit einem Molekulargewicht von 140000, 0,5 Gewichtsteile Butylperbenzoät,
20 Gewichtsteile Zellulosepulver,
1,5 Gewichtsteile Zinkstearat,
48 Gewichtsteile Kaolin,

Die Preßmasse wird in derselben Weise hergestellt und verformt wie die in Beispiel 1 beschriebene Mass·-?.

Beispiel 4

30 Gewichtsteile eines Harzes aus 60 Gewichtsprozent Polyäthylenglykoldimethacrylat aus gleichen Gewichtsteilen Tri-, Tetra-, Penta- und Hexaäthylenglykoldimethacrylat, 25 Gewichtsprozent PolymethylmethacryJat mit einem Molekulargewicht von 140000, sowie 15 Gewichtsprozent eines vorpolymerisierten Diallylphthalatharzes (Dapon® von FMC),
0,4 Gewichtsteile Benzoylperoxid,
10 Gewichtsteile Acrylnitrilf'aser in Form von Stapelfasern mit einer Länge von 15 mm,
70 Gewichisteile ZirkoniumGilikat,

1 Gewichtsteil Zinkstearat.

Die Preßmasse wird in derselben Weise hergestellt und verformt wie die in Beispiel 1 beschriebene Masse.

Beispiel 5

30 Gewichtsteile eines Harzes aus 75 Gewichtsprozent Triäthylenglykoldiacrylat und 25 Gewichtsprozent Poiymethyimethacryiat mit einem Molekulargewicht von 140000,
0,5 Gewichtsteile Benzoylperoxid,
30 Gewichtsteile Zellulosefaser mit einer Länge von 3 mm,

2 Gewichislcile Zinkstearat.

Die Preßmasse wird in derselben Weise hergestellt und verformt vviedie in Beispiel 1 beschriebene Masse.

Beispiel 6

Eine Preßmasse wird in derselben Weise, wie in Beispiel 4 beschrieben hergestellt und verformt, nur mit dem Unterschied, daß das Diallylphthalatharz durch die gleiche Menge eines ungesättigten Polyesterharzes ersetzt wird, das auf übliche Weise aus Diathylenglykol und Maleinsäure in Proportionen 1,1 Mol Diäthylglykol per Mol Maleinsäure durch Kochen bei bis 190' C zu einer Säurezahl von 40 hergestellt ist.

Beispiel 7

Eine Preßmasse wird wie in Beispiel 1 beschrieben, jedoch mit dem Unterschied hergestellt und verformt, daß ein Viertel der Polyäthyienglykolterephthaiatfasern mit alkalifreien Asbestfasern ersetzt wird.

Beispiel 8

Es wird eine Gießmasse aus folgenden Bestandteilen hergestellt: ι

60 Gewichtsteile Tetraäthylenglykoldimethacrylat, 38 Gewichtsteile eines Copolymerisate aus gleichen Gewichtsteilen ..Methylmethacrylat und Äthyl-, acrylat, -

1 Gewichtsteil Benzoylperoxid.

Das lineare Acrylatpolymer wird bei 50⁰C in Tetraäthylenglykoldimethacrylat gelöst. Die erhaltene Lösung wird zum Gießen von Formkörpern verwendet. Das Härten geschieht eine Stunde lang bei 70⁰C.

Die in den Beispielen 1 bis 8 beschriebenen Massen können nicht nur für die Herstellung von Löschkammerscheiben in Hochspannungsschaltern verwendet werden, sondern auch für die Herstellung von anderen Isolationsteilen, die in Schaltanordnungen anderer Art, wie Löschschirmen in Kontaktoren und Trennschaltern,· einer Lichtbogeneinwirkung ausgesetzt-werdcn. -

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. Ausmaß weggcbninni wird. Das Material

   Patentansprüche· muß außerdem solche Figcnschaflen !innen, dnß die

   ¹ Einwirkung des l.jehtbogens keine verunreinigten

   1, Lichtbogenfutcr elektrischer Isolierkörper Flüchen, in crsier Unie infolge von Rußhilduiig, und

   für elektrische SchaltvorrichHingcn, der ein Binde- s damit Krieehiibcrseh ag entlang der Oberflliehe vcr-

   mittel aus einem in polymerisicrtc Form über- ursacht. Rs hat sich als schwierig herausgestellt, gleich-

   führten Acrylharz cnthült, dadurch gc- zeiiis uinc ausreichende mechanische Festigkeit und

   kenn zeichnet, daß das Bindemittel im wc- eine ausreichende Uestiindigkcit gegen Lichtbogen n\

   »entliehen aus einem in polymeriüierte Form fiber- erreichen. Beispiele für »cniillunonlnungen, bei iknm

   führten Gemisch eines linearen Acrylatpolymers 10 Probleme dieser Art vorkommen, sind .Sirnnuinier-

   und einem monomeren Polyüthylcnglykoldimcth- brecher, sowie Kontaktoren und Trennschalter mit

   acrylat und/oder einem monomeren Polyäthylen- Löschschirmen,

   glykoleiacrylat besteht, Bei llochspannungsscbaliern kommt, außerdem die
2. 2. Isolierkörper nach Anspruch I, dadurch ge- ständig wachsende Forderung nach kurzer Schallzeit kennzeichnet, daß das Bindemittel außer dem 15 hinzu, d. h., der Zeit von dem Augenblick an, wo eier linearen Acrylalpolymer und der monomeren Schalter einen Abschaltimpuls erhält, bis zum Augen-Acrylatverbindung ein Zusa'zharz enthält, das blick der Slromunterbrechung. Die wachsenden Fcräthylenisch ungesättigte Gruppen enthält, die mit derungen nach kurzer Schaltzeit hängen mit dem Ausden ungesättigten Gruppen der monomeren Acryl- bau der elektrischen Energieübertragungsnetze und verbindung polymerisierbar sind, wobei das Gc- 20 den damit zunehmenden Kurzschlußeffekten zusamwicht des Zusatzharzes höchstens 25% des Gesamt- men. Um eine kurze Schaltzeit zu erreichen, ist es gewichts des linearen Acrylpolymers, der mono- wesentlich, daß die Spunnungsfcstigkek in der Löschmercn Acrylatverbindung und des Zusatzharzes kammer so schnell aufgebaut wird, daß man keine beträgt. sogenannten d.Jektrischen Rückzündungen erhält.
3. 3. Isolierkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch as Das Material in den Isolationsteilen, das in Kontakt «ekennzeichnot, daß das lineare Acrylatpolymer mit dem Lichtbogen kommt, hat hierauf großen Einlus einem Polymer aus Methylmethacrylat, Methyl- Tluß, da Kriechströme entlang den Oberflächen der icrylat, /äthylmethacrylat, Äthylacrylat oder einem 'Isolationsteile oft Überschläge verursachen.
   Copolymer aus zwei oder mehreren dieser Stoffe Man hat für die genannten Isolationsteile oder besteht. 30 Isolierkörper bisher eine Reihe von anorganischen und
4. 4. Isolierkörper nach Anspruch I orW 2, dadurch organischen Isolationsmaterialien verwendet, in letzter gekennzeichnet, daß die monomere Acrylatverbin- Zeit ist man mehr und mehr zu Formkörpern mit dung aus einem Dimethacrylat oder Diacrylat aus Bindemitteln aus Kunststoffen, wie Polyesterharzen Diäthylenglykol, Triäthyienglykol, Tetraäthylen- und Epoxyharzen mit pulverförmigen und faserigen glykol, Pentaäthylenglykol, Hexaäthylenglykol oder 35 Füllmitteln, übergegangen. Um die Forderungen auf

   - Septaäthylenglykol besteht. mechanische und thermische Festigkeit zu erfüllen,
5. 5. Isolierkörper nach einem der Ansprüche I ist als faseriges Füllmittel und Armierungsmaterialien bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an erster Linie Glasfaser verwendet worden, aber auch linearem Acrylatpolymer 10 bis 40% und der Fasern aus linearen Polymeren wie Polyamid und PoIy-GehaltanmonomererAcrylatverbindung60bis90% 40 äthylenglykolterephthalat sowie Zellulosefasern sind des Gesamtgewichtes diessr Stoffe beträgt. verwendet worden. Es ist auch bekannt, Formkörper

   ,
6. 6. Isolierkörper nach einem der Ansprüche ί aus Acrylatharzen, wie Polymethylmethacrylat ohne

   ' bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolier- Füllmittel zu benutzen.