-
"Staub- und gasdicht gekapsel-ter elektrischer Schalter"' Die Erfindung
bezieht sich auf einen staub- und gasdicht gekapselten elektrischen Schalter mit
einer von Isolierstoffwandungen umgebenen und zunächst mit atmosphärischer Luft
angefüllten Schaltkammer.
-
Bei bestimmten Anwendungsfällen dient die Kapselung dazu, das Eindringen
von Staub und Feuchtigkeit in die Schaltkmer zu verhindern. Sowohl Staubpartikel
als auch Feuchtigkeit vermögen bei elektrischen Schaltern das Kontaktt.rerhalten
sehr schnell zu verschlechtern und dementsprechend unerwünschte Kontakt- und Schaltschwierigkeiten
auszulösen.
-
Darüber hinaus bieten staub- und gasdicht gekapselte Schalter aber
auch noch zahlreiche weitere Vorteile, nämlich ihre Einsatzmöglichkeit in explosionsgefährdeten
Räumen, in Gruben, Gaswerken, ggf. in Anlagen, die in Flüssigkeiten arbeiten oder
in aggressiven Gasatmosphären. Ihre Anwendung empfiehlt sich darüber hinaus auch
in empfindlichen Steuer-, Regel- und Meßanlagen, um zu verhindern, daß ein Kon-taktabrieb
oder ähnliche unerwünschte Erscheinungen die genannten Anlagen beeinträchtigen.
-
Nachteilig wirkt sich bei dicht gekapselten Schaltgeräten
die
Bildung von Nitraten aus. Sie entstehen in der Schaltkammer durch thermische, lichtbogenbedingte
Zersetzung der Luft, bilden sich über die Salpetersäure aus Stickstoff, Sauerstoff,
Wasserdampf und Metallen und kristallisieren unter anderem auf den Kontaktoberflächen
aus. Das führt zu sehr nerwünschten Erhöhungen der Kontaktwiderstände und außerdem
unter Umständen zu unerwünschten anderen Nebenwirkungen wie beispielsweise Kriechströmen,
elektrolytischen Zersetzungen und dergleichen.
-
Außerdem oxidiert der Sauerstoff der Luft zusätzlich den Kontaktwerkstoff
und die hierbei entstehenden Metalloxide weisen hohe Ubergangswiderstandswerte auf,
die das Kontaktverhalten weiter verschlechtern.
-
Zusätzliche Fremdschichten bilden sich auf den Kontaktoberflächen
aus flüchtigen oder thermisch freigesetzten Isolierstoffbestandteilen.
-
Um diese geschilderten Schwierigkeiten zu vermeiden, sieht man für
bestimmte Bedarfsfälle vor, die Schaltkammern mit geeigneten Schutzgasen anzufüllen.
Das Einfüllen von Schutzgas ist allerdings mit einem hohen Aufwand verbunden, der
für zahlreiche Typen von Schaltern nicht gerechtfertigt ist.
-
Eine weitere Erhöhung des Aufwandes wird dadurch verursacht, daß die
Innenwandungen schutz gas gefüllt er Schalter je nach dem verwendeten Schutzgas
bestimmten Anforderungen genügen müssen, also beispielsweise aus speziellem keramischen
Material bzw. Glas oder aus Metallen bestehen müssen. Es kommt außerdem hinzu, daß
bei derartigen schutzgasgefüllten Schaltern an die Abdichtungen besondere Anforderungen
gestellt werden müssen und dennoch die Gefahr nicht auszuschließen ist, daß sich
im Laufe einer längeren Zeitspanne das Schutz gas verflüchtigt und stattdessen atmosphärische
Luft in das Schaltkammerinnere eindringt. Deshalb ist bei aufwendigen
Schaltanlagen
höherer Strombereiche, deren Inneres mit Schuts gas angefüllt ist, vorgesehen, das
Schaltkammerinnere ständig oder periodisch mit Schutzgas nachzufüllen, beispielsweise
das Schaltkammerinnere mit Schutzgas enthaltenden Vorratsbehältern zu verbinden.
Derartige Maßnahmen rechtfertigen sich nur bei kostspieligen Anlagen und Schaltgeräten
bzw. Schalteinrichtungen, an die besonders hohe Anforderungen zu stellen sind.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für elektrische Schalter,
deren Verwendungszweck keinen übermäßigen Aufwand rechtfertigt, die eingangs geschilderten
Nachteile, unter anderem die Nitrat- und Oxidbildung, wenigstens weitgehend z verhindern,
obere die Vorteile einer Abdichtung gegen Staub, Feuchtigkeit, explosive Luft-Gas-Gemische
uiid Schlag wetter zu mindern.
-
Erfindungsgemäß ist dieses Ziel dadurch erreichbar, daß wenigstens
ein Teil der die- Schaltkammer umgebenden Isolierstoffwandungen oder ein in der
Schaltkammer angeordnetes (aktives) Teil eine Materialzusammensetzung aufweist,
die eine für die dauerhafte Erhaltung der elektrischen Leitfähigkeit der Oberfläche
von Kontaktstücken geei.gnete Kammeratmosphäre innerhalb der Schaltkammer erzeugt.
-
Eine Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens sieht zur Erzeugung
einer geeigneten Kammeratmosphäre vor, daß wenigstens ein Teil der Isolierstoffwandungen
oder ein in der Schaltkammer angeordnetes (aktives) Teil eine Materialzusammensetzung
aufweist, die den Gehalt an freiem Sauerstoff innerhalb der Schaltkammeratmosphäre
vermindert oder gar völlig bindet. Werden nämlich die freien Sauerstoffanteile der
Luft vermindert oder gebunden bzw. die Oxide reduziert, so wird auch die Nitratbildung
und die Bildung von Oxidschichten
auf den Oberflächen der Schaltkontakte
unmöglich, was letztlich zur Verlängerung der Lebensdauer und zur Erhöhung der Zuverlässigkeit
eines Schalters führt. In diesem Zusammenhang seien Messungen an Versuchsschaltern
erwähnt, die ergeben haben, daß der 02Gehalt in erfindungsgemäß augestalteten Schaltkammern
tatsächlich bis auf praktisch 0% absinken kann.
-
Einer speziellen Ausgestaltung dieses Gedankens zufolge-ard beispielsweise
vorgeschlagen, für Wandungsteile der Isolierstoffwandung bzw. ein in der Schaltkammer
angeordnetes Teil eine derartige Materialwahl zu treffen, daß die Stoffe, die den
Sauerstoff der in der Schaltkammer vorhandenen atmosphärischen Luft chemisch binden
bzw. eine reduzierende Wirktuzg haben, infolge von Lichtbogeneinwirkung frei werden.
Dieses kann beispielsweise dann erreicht werden, wenn das besagte, in der Schaltkammer
angeordnete (aktive) Teil bzw. wenigstens ein Teil der Isolierstoffwandungen aus
kohlenstoffhaltigem, organischem Material besteht, so daß infolge von Lichtbogeneinwirkung
durch Pyrolyse Kohlenstoffanteile, Kohlenwasserstoffe oder Gase frei werden, die
mit dem Sauerstoff der in der Schaltkammer vorhandenen atmosphärischen Luft beispielsweise
zu Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioid (cm2) umgewandelt werden. Bei diesen Vorgängen
kann beispielsweise zunächst Formaldehyd (CH20) durch die Lichtbogeneinwirkung entstehen,
welches dann zu C 0 und C 02 weiter zerfällt. Aber auch frei gesetztes Methan vermag
Sauerstoff zu binden, was sich formelmäßig wie folgt ausdrücken läßt:
Eine besonders vorteilhafte Erscheinung bei diesen Vorgängen sei genannt, nämlich
die, daß reduzierendes CO, aber auch Kohlenwasserstoffe, auf den Kontaktstücken
befindliche
Oxidschichten abzubauen vermögen.
-
Eine andere Ausbildung des Erfindungsgedankens ist darin zu sehen,
wenigstens einem Teil der Isolierstoffwandungen oder einem in der Schaltkammer angeordneten
(aktiven) Teil eine Materialzusammensetzung zu geben, die den Gehalt an Wasser bzw.
Wasserdampf der Atmosphäre innerhalb der Schaltkammer vermindert. Auch die weitgehende
Beseitigung des Feuchtigkeitsgehaltes der Luft vermag eine Verbesserung des Kontaktverhaltens
und der Schaltzuverlässigkeit herbeizuführen und somit auch wiederum eine Verlängerung
der Lebensdauer des Schalters.
-
Ein zweckmäßiger Gestaltungagedanke ist darin zu sehen, wenigstens
einen Teil der SchaltR.amserwandungenyder Schaltglieder oder das besagte, in der
Schaltkammer angeordnete aktive Teil aus einem Material herzustellen, dessen Zusammensetzung
eine größere Affinität gegenüber dem Sauerstoff und/oder gegenüber dem Wasser bzw.
Wasserdampf der atmosphärischen Luft in ttrr Schaltkammer aufweist als die iibrigen
Wandungsteile und auch andere Teile innerhalb der Schaltkammer, insbesondere als
die der Kontaktgabe und der Strom führung dienenden Teile. Mit anderen Worten: Es
wird angeregt, auch die Materialwahl für die anderen Teile, seien es Wandungsteile,
Schaltglieder oder Kontaktstücke und Stromführungsteile, einer kritischen Betrachtung
hinsichtlich ihres chemischen Verhaltens zu unterziehen, um den Effekt des Erfindungsgedankens
einwandfrei erzielen zu können.
-
Eine besonders interessante Ausgestaltung des Erfindungsgedankens
ist in dem Vorschlag zu sehen, daß in der Schaltkammer nach Art eine "Opferanode"
ein aktives Materialteil angeordnet wird, dessen Zusammensetzung sich reaktionsfreudiger
gegenüber dem Sauerstoff der atmosphärischen Luft in der
Schaltkammer
und/oder gegenüber in dieser Atmosphäre vorhandenem Wasser bzw. Wasserdampf verhält
als die Wandungsteile der Schaltkammer bzw. weitere in der Schaltkammer vorhandene
Teile, und dessen Vorhandensein in der Schaltkammer ausschließlich diesem Zweck
dient. Eine Weiterverfolgung dieses Gedankens sieht vor, das in der Schaltkammer
nach Art einer Opferanode wirkende aktive Materialteil bei chemisch angegriffenem
Zustand gegen ein gleiches anderes aktives Teil auszuwechseln, was zweckmäßigerweise
durch entsprechende konstruktive Maßnahmen möglichst mühelos zu bewerkstelligen
sein sollte.
-
Als Material für Schaltkammerwandungen bzw. einen Teil von Schaltkammerwandungen
oder für ein in der Schaltkammer angeordnetes aktives Teil wird beispielsweise Polyoxymethylen
(gehört zur Familie der Polyacetale, wird abgekürzt auch als -POM bezeichnet und
ist erhältlich unter anderem unter den - geschützten - Handelsnamen Hostaform, Ultraform
oder De vorgeschlagen. Materialien dieser chemischen Zusammensetzung weisen die
erwünschte Reaktionsfreudigkeit auf und vermögen den Effekt der Sauerstoffbindung
zu erzielen. Sie besitzen gleichzeitig ein hervorragendes Oberflächenverhalten gegen
über Schaltlichtbögen. Außer dem beispielsweise genannten Polyoxymethylen eignen
sich übrigens im Prinzip auch andere Thermoplaste (PE, PA usw.) für die geschilderten
Zwecke.
-
Es wird innerhalb der Schaltkammern derartiger elektrischer Schalter
also letzten Endes gezielt eine Isolierstoffvergasung angestrebt und durchgeführt,
und deshalb liegt es auch im Rahmen der Erfindung, Maßnahmen vorzusehen, um dem
entstehenden Gasdruck infolge der chemischen Umwandlungsprozesse zu begegnen. Einer
Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge wird darum vorgeschlagen, zur Beseitigung
des durch die chemischen Umwandlungsprozesse entstehenden und
über
ein zulässiges Ausmaß hinausgehenden Gasdruckes ein an der Schaltkammer angeordnetes
Überdruckventil vorzusehen.
-
Eine derartige Ventilstelle bietet den Vorteil, daß die vorhandenen
Abdichtungen geschont und vor einer unerwünschten Zerstörung, womöglich an einer
unvorhersehbaren Stelle, gefichützt werden.
-
Als einfach und hinreichend erweist sich ein Uberdruckventil in Form
einer Kappe aus gummielastischem Material, die auf einer rohrstutzenartigen Ausformung
des Schaltkammergehäuses, die übrigens gleichzeitigI3eLätigungselemente des Schalters
führen kann, aufsitzt. Statt dessen kann eine Überdruckventil-Funkti on aber auch
erreicht werden, wenn man einen Schlauchabschnitt aus gunmielastischem Material
verwendet, der auf einer mit einer Radialbohrung und einer in das Schal tkamm erinnere
weiterführenden Axialbohrung versehenen Ausformung auf sitzt und nach dem Prinzip
des einfachen Fahrradventils arbeitet.
-
Anhand der figürlichen Darstellung zweier Ausführungsbeispiele und
der nachfolgenden Beschreibung hierzu, sollen der Erfindungsgegenstand und einige
Ausgestaltungsmöglichkeiten erläutert werden.
-
Es zeigen: Fig. 1 in schematisierter Darstellung einen staub- und
gasdicht gekapselten Hilfsstromschalter mit einem Überdruckventil , Fig. 2 einen
staub- und gasdicht gekapselten, elektromagnetisch betätigbaren elektrischen Schalter
mit einem Uberdruckventil, ebenfalls in schematisierter Darstellung und Fig. 3 auszugsweise
eine Abwandlung des in Fig. 1 dargestellten Hilfsstromschalters.
-
Der in der F i g u r 1 gezeigte Hilfsstromschalter besteht im wesentlichen
aus einem oberen Gehäuseteil 11, einem unteren Gehäuseteil 12 und aus einer Abdeckplatte
13, ferner aus einem Dichtring 14 zwischen dem oberen Gehäuseteil 11 und dem unteren
Gehäuseteil 12, sowie einer einen Betätigungsstößel 15 aufnehmenden Membran 16.
Das obere Gehäuseteil 11 weist an seiner in der Figur nach oben gerichteten Wandung
eine rohrstutzenartige Ausformung 17 mit einer Öffnung 18 auf, über die eine Kappe
19 aus gummielastischem Material gestülpt und mittels einem Federbügel 20 gehalten
ist. Dieser Federbügel 20 dient der Halterung der Kappe 19 und hat die Gestalt eines
offenen Ringes, der die Randung der Kappe 19 nur teilweise umgreift. In der in der
Figur nach rechts weisenden Wandungsseite des oberen Gehäuseteiles 11 ist eine weitere
Öffnung 21 angebracht, durch die ein Kontaktbügel 22 geführt ist. Diese Öffnung
21 is-t nach Durchführung des Kontaktbügels 22 druckdicht mittels einer Vergußmasse
verschlosen oder bereits beim Spritzgießen als Einheit erstellt worden. Ein gleicher
Kontaktbügel 23 ist durch eine Öffnung 24 im unteren Gehäuseteil 12 geführt, und
auch diese Öffnung 2(1 ist mittels einer Vergußmasse ausgefüllt bzw. als Einheit
gespritzt worden, so daß der Kontaktbügel 23 gehalten und die Öffnung 24 gleichzeitig
druckdicht geschlossen ist.
-
Die Membran 16 bildet gleichzeitig die Abdichtung zwischen dem unteren
Gehäuseteil 12 und dem Dichtring 14 und auch hier ist eine gesonder-te Maßnahme
zur Abdichtung der Berühningsstelle von Membran und Betätigungsstößel 15 in Form
eines Klemmringes 25 vorgesehen. Schließlich sei erwähnt, daß die zur Abdichtung
des Schalterinneen erforderliche Zusammenpressung von oberem Gehäuseteil 11, unterem
Gehäuseteil 12 und Dichtring 14 mittels zweier Spannbügel 26 und 27 erfolgt.
-
Nach erfolgter Montage des dargestellten Hilfsstromschalters
ist
das Schalterinnere, also eine von den Gehäuseteilen 11 und 12 und der Membran 16
gebildete Schaltkammer 28, mit atmosphärischer Luft angefüllt, steht aber mit der
Umgebungsatmosphäre nicht mehr in Verbindung. Bei Anschluß an eine Stromquelle und
nachfolgender InbetrIebnahme des Hilfsstromschalters, was durch Eindrücken des Betätigungsstößels
15in Richtung des gezeichneten Pfeiles A geschieht, werden die Kontakte an den in
die Schaltkammer 28 ragenden Enden der Kontaktbügel 22 und 23 miteinander i.n Berührung
gebracht und somit ein Kontaktschluß hergestellt. Hierbei. weit mehr aber bei einer
daran anschließenden Kontakttrennung, bildet sich zwischen den genannten Kontakten
ein kurzzeitiger Lichtbogen, der die Atmosphäre in der Schaltkammer 28 beeinflußt,
d.h.
-
die Schaltkammerwandungen mit zunehmender Anzahl von auf getretenen
Lichtbögen zersetzt. Um, wie eingangs der Beschreibung bereits ausgeführt, die Bildung
von Nitraten bzw. Oxiden und deren nachteilige Folgeerscheinungen zu vermeiden,
sind die Gehäuseteile 11 und 12 aus Polyoxymethylen hergestellt, einem Material,
welches von den auftretenden Lichtbögen zwar auch in einem gewissen Ausmaß angegriffen
wird, hierbei aber Kohlenstoff und Kohlenwasserstoffe - und zwar, was sehr wichtig
ist: ohne nennenswerte Rußbildung - freigibt, welche mit dem Sauerstoff der Luft
beispielsweise zu Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umgewandelt werden. Auf diese Weise
bildet sich mit zunehmender Schalterbetätigung eine Art Schutzgas, das übrigens
zusätzlich reduzierende Wirkung haben kann, im Inneren der Schaltkammer 28, wobei
allerdings auch ein gewisser Gasdruck entsteht. Um diesen ans-teigenden Gasdruck
nicht über ein zulässiges Maß ansteigen zu lassen, ist ein Überdruckventil vorgesehen,
nämlich die bereits erwähnte Kappe 19 auf der rohrstutzenartigen Ausformung 17.
Bei ansteigendem Druck wird sich das Innere der Kappe 19 zunächst aufblähen, um
dann in demjenigen Bereich, in dem der Federbügel 20 die Randung der Kappe 1 nicht
umgreift, eine gewisse Gasmenge
aus zustoßen.
-
Bet einem Hilfsstromschalter dieser Bauart l.nt die Gefahr, stellen
daa die Kontakt/ durch Nitrate, Oxide, außerhjlb des Schalters auftretende aggressive
Gase oder andere Verunreinigungen beeinträchtigt werden, weitgehend gebannt, so
daß Lebensdauererwertung und Zuverlässigkeit weitaus höher angesetzt werdes können
als bei vergleichbaren herkömmlichen Schaltern und sonst gleichen Betriebsbedingungen.
-
Be--zrkt sei an dieser Stelle,daßesdurchaus möglich und bei Verhandensein
entsprechender Vorrichtungen gar als besonder elegante Lösung anzusehen ist, beispielsweise
auf den Dichtring 14 zu verzichten und die beiden Gehäuseteile 11 und 12 mit Hilfe
des Reibschweißverfahrens gasdlcht zu verbinden.
-
P0M-Materialien eignen sich für solche Verfehren nämlich ga-z hervorragend.
Solche Maßnahmen sind letzten Endes nicht nur preiswert und hinsichtlich der Abdichtur.-£
besonders zuverässig, sie ersparen auch das DichtmateriaL und die Mittel zum Zusammenhalt
der Gehäuseteile, also Schrauben, Spannbügel el usw.
-
F i g u r 2 zeigt einen elektromagnetisch betätigbaren elektr-~chen
Schalter, dessen Schaltrauminneres T,enfalls staubun gasdicht gegen die Umgebungsatmosphäre
abgedichtet ist.
-
Auch hier setzt sich das Gehäuse aus einem oberen Gehäusete-l 29 und
einem unteren Gehäuseteil 30 zusammen, zwischen denen ein Dichtring 31 angeordnet
ist.
-
Mittels Schrauben, sichtbar sind die Zylinderkopfschrauben 32 un<
33, werden die genannten Gehäuseteile 29 und 30 gegeneinan-=r verspannt, so daß,
wenn auch alle anderen noch zu besc..-eibenden Öffnungen abgedichtet sind, eine
gasdichte Kapselung des Schalterinneren gewährleistet istt Auch hier weist das obere
Gehäuseteil 29 eine rohrstutzenartLge Ausformung 34
mit einer -
nicht durchgehenden - Axialbohrung 35 und einer hiervon abgehenden Radialbohrung
36 auf; auf dieser rohrstutzenartigen Ausformung 34 ist ein Schlauchabschnitt 37
aufgezogen und mit einem Federring 38 in seiner Lage gesichert. Durch seitliche
Öffnungen 39 und 40 im oberen Gehäuseteil 29 ragen - spiegelbildlicn zueinander
angeordnete -Kontaktbügel 41 und 42, deren Halterung auch hier durch eine Vergußmasse
erfolgt, die gleichzeitig die genannten Öffnungen 39 und 40 druckdicht ausfüllt.
Wie bereits zum Hilfsstromschalter gemäß Fig. 1 ausgeführt, ist es auch hier möglich,
die Kontaktbügel 41 und 42 unmittelbar mit dmsuspritzen, so daß das nachträgliche
Vergießen entfallen kann.
-
Die angedeuteten Kontaktstücke an den Kontaktbügeln 41 und 42 sind
mittels einer Kontaktbrücke 43, die über eine Zugstange 44 mit einem Magnetanker
45 verbunden ist, elektrisch leitend miteinander verbindbar. Die Betätigung der
Kontaktbrücke 43 erfolgt mittels eines Elektromagleten, der sich aus dem bereits
erwähnten Magnetanker 45, einem Spulenkörper 46 und einer darauf angeordneten Wicklung
47 zusammensetzt. Druckfedern 48 und 49, die zwischen dem Spulenkörper 46 und einer
am Magnetanker 45 befestigten Federplatte 50 angeordnet sind, halten in nicht erregtem
Zustand des Elektromagneten die Kontaktbrücke 43 in der dargestellten Öffnungslage
und bringen sie nach jeder Erregungsphase des Elektromagneten auch wieder in diese
Lage zurück. Die Verbindung der Wicklung 47 mit einer (nicht dargestellten) Steuer
stromquelle erfolgt über Anschlußlitzen 51 und 52, die durch - ebenfalls druckdicht
vergossene - Öffnungen 53 und 54 im unteren Ge--häuseteil 30 geführt sind. Eine
Prallplatte 55 dient der Dämpfung des Aufpralles des Magnetankers 45 bei dessen
Eintauchen in den Spulenkörper 46.
-
Bisher unerwähnt geblieben ist eine Schaltraumauskleidung 56, die
eine topfartige Gestalt hat, mit Ausfräsungen 57 und 58
zur Durchführung
der Kontaktbügel 41 und 42 versehen ist und eine Öffnung 59 zur Durchführung der
Zugstange 44 enthält.
-
Diese Schaltraumauskleidung 56 erfüllt im vorliegenden Fall mehrere
Aufgaben, sie teilt nämlich das Schalterinnere in eine Schaltkammer 60 und eine
Magnetkammer 61 auf, verhindert sö weitgehend eine Beeinträchtigung des Elektromagneten
durch die auftretenden Lichtbögen zwischen den Kontakten der Kontaktbügel 41 und
42 und der Kontalc-tbrücke 43, sie dient weiterhin der Begrenzung des Magnetankerhubes
im unerregten Zustand des Elektromagneten und schließlich dient si.e als eine Art
Opferanode zur Isolierstoffvergasung mit sauerstoffbindender und/oder reduzierender
Wirkung. Im Gegensatz zum Hilfsstromschalter gemäß der Fig. 1, bei dem die Gehäuseteile
11 und 12 aus Polyoxymethylen gefertigt sind, sind bei diesem Schalter die Gehäuseteile
29 und 30 aus einem beliebigen Isoliermaterial hergestellt und lediglich die Schaltraumauskleidung
56 besteht aus Polyoxyxlethylen., dessen reaktionsfreudiges und wenig rußendes Verhalten
beim wiederholten Auftreten von Lichtbögen bereits erwähnt worden ist.
-
Die Funktionsweise dieses Schalters ist schon angedeutet worden: Wird
die Wicklung 47 durch Stromzufuhr erregt, so taucht der Magnetanker 45 in den Spulenkörper
46 ein, nimmt hierbei über die Zustange 44 die Kontaktbrücke 43 mit und überbrückt
elektrisch leitend die Kontakte der Kontaktbügel 41 und 42. Hierbei, insbesondere
aber beim Zurückfallen des Magnetankers 45 in seine gezeichnete Ruhelage, wobei
auch die Kontaktbrücke 43 wieder in die dargestellte Lage geführtlrird, treten Lichtbögen
auf, die zu einer Zersetzung der Schaltraumauskleidung 56 führen. Der hierbei freiwerdende
Kohlenstoff get - wie bereits geschildert - mit dem Sauerstoff der Luft eine Verbindung
ein und es bildet sich nach wiederholten Schaltvorgängen eine Schutzgasatmosphäre
im Schalterinneren. Ein hierbei entstehender Uberdruck kann, wenn er
ein
vorbestimmtes Maß überschreitet, über das vom Schlauchabschnitt 37 und der rohrstutzenartigen
Ausformung 34 gebildete Überdruckventil beseitigt werden. Ist nach einer großen
Anzahl von Schaltungen das Material der Schaltraumauskleidung 56 durch die auftretende
Isolierstoffvergasung so weit angegriffen, daß die Aufrechterhaltung einer geeigneten
Kammeratrnosphäre nicht mehr gewährleistet erscheint, so kann diese gegen eine neue
Schaltraumauskleidung 56 ausgetausclzt werden, was erheblich wirtschaftlicher ist
als der sonst erforderliche Austausch des ganzen Schalters. Bei wirklich gasdichter
Kapselung aber ist ein erforderlicher Austausch infolge angegriffener Schaltraumauskleidung
gasdicht zu erwarten; hat sich nämlich erst einmal eine geeignete 02-freie li Gasatmosphäre
i.m Schaltkammcinneren gebildet, so kann der Schalter unbedenklich betrieben werden,
bis mechani.sche Ab7 nutzungen oder sonstige Alterserscheinungen auftreten.
-
F i g u r 3 schließlich zeigt einen Ausschnitt der Darstellung des
in Fig. 1 gezeigten Hilfsstromschalters, bei dem anstatt des Dichtringes 14 nun
eine Zwischenwandung 52 Verwendung findet. Diese Zwischenwandung 62 weist im Bereich
der einander gegenüberliegenden Kontaktstücke 63 und 64 elnen Ausbruch 65 auf. Innerhalb
dieses Ausbruches 65 treffen bei Betätigung des (in Fig. 1 bereits erläuterten)
Betätigungsstößels 15 die genannten Kontaktstücke 63 und 64 aufeinander und ziehen
hier - insbesondere beim Öffnen der Kontaktstelle - einen Lichtbogen. Wählt man
für die Zwischenwandung nun ein Material, welches bei Lichtbogeneinwjrkung innerhalb
der Schaltkammer 28 (siehe auch Fig. 1) eine geeignete, evtl. reduzierende Atmosphäre
bewirkt, so können die Gehäuseteile 11a und 12a aus nahezu beliebigem Material hergestellt
sein, im Gegensatz zu den Gehäuseteilen 11 und 12 beim Hilfsstromschalter gemäß
Fig. 1. Dort sind, wie schon bei der Beschreibung der Fig. 1 erwähnt, die Gehäuseteile11
und
12 nämlich aus Polyoxymethylen gefertigt, um bei Lichtbogenein>zirkung die bereits
geschilderten Effekte zu bewirken.
-
Wie eingangs der Figurenbeschreibung bereits ausgeführt, handelt es
sich bei den Darstellungen lediglich um Ausführungsbeispiele.
-
Es sind zahlreiche Abwandlungen und Aus gestaltungen des Erfindungsgedankens
denkbar und diesem unterordenbar, sei es in der Materialwahl, in der Ausgestaltung
des Gedankens der Verwendung eines opferanodenartigen Teiles oder anderer Maßnahmen
im Rahmen der Erfindung. So ist es, um ein konkretes Abwandlungsbeispiel zu geben,
durchaus möglich, die Kappe 19 beim Hilfsschalter gemäß Fig. 1 mit einem Wulst an
ihrer Randung zu versehen, um den Federbügel 20 einzusparen.
-
Zur Veranschaulichung der Vorteile und des durch den Erfindungsgedanken
erzielbaren technischen Fortschritte sei abschließend kurz erläutert, was Laborversuche
bestätigt haben: Erzeugt man mit Hilfe von Isolierstoffgasen innerhalb einer gekapselten
Schaltkammer eine reduzierende Atmosphäre (CO), so werden tatsächlich Fremd schichten
auf Kontaktstückoberflächen (Oxide) abgebaut. Dementsprechend ergaben Versuche mit
Kupferkontaktstücken anstelle von üblicherweise verwendeten Kontaktstücken aus Silber
bzw. Silberlegierungen nach mehreren Schaltspielen (der Sauerstoff war inzwischen
gebunden, die Kupferoxide reduziert) Kontaktwiderstandswerte, die denen von Silberkontaktstücken
entsprachen, d.h. sie waren sehr niedrig (5 bis 10 Milliohm). Ist ein solches günstiges
Widerstandsniveau erst erreicht, dann verhalten sich Kupferkontakte in der genannten
Atmosphäre praktisch genau wie Silberkontaktstücke. Es scheint daher bei Anwendung
des beschriebenen Prinzips möglich zu sein, in gasdicht gekapselten Schaltgeräten
teuere Edelmetallegierungen für Kontaktstücke durch Kontaktstücke aus preiswerteren
Metallen zu ersetzen.
Hieraus ergeben sich u.U. auch zahlreiche
Vor-teile für den Fertigungsaufwand, denn es wird nun möglich, Kontaktglieder, Brücken
usw. aus einem einzigen Haterialteil herzustellen und somit ein Auflöten oder Annieten
oder dergleichen von Kontaktstücken auf einen Träger einzusparen.