DE2745965A1

DE2745965A1 - Der einwirkung von lichtboegen ausgesetztes festes isolationsteil in einem elektrischen geraet

Info

Publication number: DE2745965A1
Application number: DE19772745965
Authority: DE
Inventors: Hansruedi Dipl Ing Chem Zahner
Original assignee: Sprecher und Schuh AG
Current assignee: Rockwell Automation Switzerland GmbH
Priority date: 1977-01-17
Filing date: 1977-10-12
Publication date: 1978-07-20
Also published as: CH613555A5; GB1579474A; SE7711409L

Description

Patentanwälte Leinweber & Zimmermann

Rosenthal 7 / II. Aufg.

D-8000 München 2

12. 10. 1977

SPRECHER + SCHUH AG, AARAU

Der Einwirkung von Lichtbogen ausgesetztes festes Isolationsteil in einem elektrischen Gerät.

Die Erfindung betrifft einen der Einwirkung von Lichtbogen ausgesetzten festen Isolationsteil in einem elektrischen Gerät, in welchem keine Fluorverbindungen mit dem Lichtbogen in Berührung kommen, bestehend aus einem in gehärtete Form überführten Bindemittel und aus mindestens einem Füllstoff, wovon ein faserförmiger Füllstoff als zumindest hauptsächliches mechanisches Verstärkungsmaterial dient.

Isolationsteile, die während des Betriebes mit Lichtbogen in Berührung kommen, werden hohen mechanischen, elektrischen und thermischen Beanspruchungen ausgesetzt. Solche Isolationsteile sind vor allem in elektrischen Schaltgeräten und Sicherungen für Nieder- un: Hochspannung anzutreffen. Es ist wesentlich für die Lebensdauer und für die Funktionstüchtigkeit eines elektrischen Gerätes, dass der durch die Lichtbogeneinwirkung verursachte Abbrand des Isolationsmaterials klein gehalten wird. Diese Anforderung kann meistens ohne grosse Schwierigkeiten erfüllt werden. Es hat sich je-

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doch gezeigt, dass es schwieriger ist, gleichzeitig eine ausreichende mechanische Festigkeit und eine ausreichende Beständigkeit gegen Lichtbogen zu erreichen.

Aus der FR-PS 1.521.247 sind organische und anorganische faserförmige mechanische Verstärkungsmaterialien bekannt. Organische Verstärkungsmaterialien sind Glas- und Asbestfasern. Die anorganischen Verstärkungsfasern können aus Polyamid (z.B. "Nylon"), Polyester (z.B. "Terylen"), Polyacrylnitril, Polyvinylalkohol, Polyvinylacetat oder aus Polypropylen bestehen. Die beste mechanische Festigkeit ist mit Glasfaserverstärkung erzielbar. Die Lichtbogenbeständigkeit des faserverstärkten Isoliermaterials wird aber besser, wenn die Fasern aus einem organischen Material anstatt aus Glas bestehen. Die mechanische Festigkeit des mit einem organischen Faserstoff gefüllten Isolierstoffes liegt jedoch wesentlich unterhalb desjenigen mit einer Glasfaserfüllung.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen faserförmigen Füllstoff für einen der Lichtbogeneinwirkung ausgesetzten, aus gehärtetem Bindemittel und Füllstoff bestehenden Isolationsteil zu finden, der bei Lichtbogeneinwirkungen eine ausreichende mechanische Festigkeit und eine ausreichende Lichtbogenfestigkeit des Isolationsteiles sichert.

Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst, dass das faserförmige, zumindest hautpsächliche mechanische Verstärkungsmaterial aus einem Glas ohne Erdalkali- und Alkalimetallverbindungen besteht.

Das Glas kann reines Quarzglas sein.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die bisher verwendeten alkali halt igen Glasfasern mit Erdalkali- und Alkalimetallverbindungen, also die mechanisch sehr vorteilhaften Verstärkungsfosern bei Lichtbogeneinwirkung, bei hohen Temperaturen, elektrisch leitend werden, wodurch die elektrische Festigkeit des Isoliermaterials auf sehr kleine Werte sinkt. Bei hohen Temperaturen transportieren norn-

lieh die aus Erdalkali- und Alkalimetallverbindungen bestehenden Jonen elektrische Ladungen, wodurch die elektrische Leitung entsteht. Die wichtigsten Erdalkaliverbindungen sind in einem alkalihaltigen Glas CaO und MgO. Die Erdakalien sind: Ba, Be, Ca, Mg, Ra, Sr. Die wichtigsten, in alkalihalt igen Glasfasern antreffbaren Alkalimetallverbindungen sind: Na„0 und KO. Die Alkalimetalle sind: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr.

Wenn man die Verstärkungsfasern aus reinem Quarzglas herstellt, bleiben diese Fasern bis zu sehr hohen Temperaturen elektrisch isolierend und gewähren eine beinahe so hohe mechanische Festigkeit, wie alka1ihalt ige Glasfasern. *

Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Löschkammer im Längsschnitt und Fig. 2 eine Löschkammer in der Draufsicht,

In Fig, 1 ist eine Löschkammer für einen ölarmen Leistungsschalter dargestellt. Sie besteht aus dem äusseren Isolierrohr 1, aus den in dieses äussere Isolierrohr 1 eingeklebten Löschkammerscheiben und Distanzringen 3, Die Löschkammerscheiben 2 sind für Längsblasung ausgebildet. Das Isolierrohr 1 wird im nicht dargestellten Schalter befestigt. Bei geschlossenem Leistungsschalter liegt der die beiden Kontakte des Schalters verbindende Schaltstift in den inneren Löchern 4 der Löschkammerscheiben 2. Bei Unterbrechung wird der Schaltstift aus der Löschkammer herausgezogen, wodurch in der Achse der Löschkammer durch die Löscher 4 der Löschkammerscheiben 2 ein Lichtbogen gezündet wird. Durch die verdampfende Löschflüssigkeit entstehen zwischen den Löschkammerscheiben 2 sehr hohe Drücke, Die Löschkammerscheiben 2 müssen bei der hohen thermischen Beanspruchung des Lichtbogens den mechanischen Beanspruchungen gewachsen sein.

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Nach Löschung des Lichtbogens müssen die Oberflächen der Löschkammerscheiben 2 die elektrische Isolation für die wiederkehrende Spannung sichern. Das Material der Löschkammerscheiben weist eine hohe Lichtbogenfestigkeit auf, das heisst, nach der Lichtbogenbeanspruchung sind an der Oberfläche keine elektrisch leitenden Stellen vorhanden.

Lie Löschkammerscheiben 2 bestehen aus einem in gehärtete Form überführten cycloaliphatischen oder heterocyclischen Epoxydharz, aus pulverförmigen Füllstoffen und aus einem in das Harz eingebetteten faserförmigen Füllstoff aus reinen Quarzglasfasern. Dieses Material weist eine hohe Lichtbogenfestigkeit und eine für die Löschkammerscheiben elektrischer Flüssigkeitsschalter ausreichende mechanische und elektrische Festigkeit auf.

Nachfolgend wird eri Beispiel für die Herstellung einer Löschkammerscheibe aus einer Pressmasse gegeben. Die Pressmasse besteht aus den folgenden Bestandteilen:

35 Gewichtsteile eines Epoxydharzes, bestehend aus einer Mischung von 51 Gewichtsprozent eines cycloaliphatischen Epoxydharzteiles mit einem Epoxydgehalt von 6,2 Aequivalent/kg und einer Viskosität von 1,5 χ 10 cP 25 °C, 48,5 Gewichtsprozent eines Härterteils, bestehend aus Hexahydrophtalsäuheanhydrid sowie 0,5 Gewichtsprozent eines Beschleunigerteils, bestehend aus Benzyldimethylamin,

10 Gewichtsteile Quarzglasfasern mit einer Länge von 6 mm,

2 Gewichtsteile Zinkstearat,

30 Gewichtsteile Aluminiumtrihydrat

23 Gewichtsteile Zirkoniumsilikat.

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Die Bestandteile werden bei etwa 75 C zusammengeknetet. Die dabei erhaltene teigartige Masse wird bei einer Temperatur von 170 C und einem Druck von 100 kp/cm in einer Form gehärtet.

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Claims

Patentansprüche

Der Einwirkung von Lichtbogen ausgesetztes festes Isolationsteil in einem elektrischen Gerät, in welchem keine Fluorverbindungen mit dem Lichtbogen in Berührung kommen, bestehend aus einem in gehärtete Form überführten Bindemittel und aus mindestens einem Füllstoff, wovon ein faserförmiger Füllstoff als zumindest hauptsächliches mechanisches Verstärkungsmaterial dient, dadurch gekennzeichnet, dass das faserförmige. zumindest hauptsächliche mechanische Verstärkungsmaterial aus einem Glas ohne Erdalkali- und Alkalimetallverbindungen besteht.
2. Isolationsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas reines Quarzglas ist.

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ORIGINAL INSPECTED