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Die
Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöschkammer mit Seitenwänden aus
einem Compoundmaterial sowie ein Schaltgerät mit einer solchen Löschkammer.
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Niederspannungsleistungsschalter
für hohe Nennströme umfassen
meistens trennbare Kontakte, die am Eingang einer Lichtbogenlöschkammer
angeordnet ist. Bei der als Folge eines Überstroms durch einen Auslöser veranlassten
Trennung der Kontakte wird zwischen den Kontakten ein Lichtbogen
gezündet,
der in eine Lichtbogenlöschkammer
wandert, welche dazu dient, die Lichtbogenenergie durch Aufrechterhaltung
der Lichtbogenspannung aufzunehmen. Die Löschkammer umfasst mehrere,
quer zum Lichtbogen angeordnete Trennstege, die dazu dienen den
Lichtbogen aufzuteilen. Durch diese Aufteilung kann die Lichtbogenspannung
erhöht
und der Lichtbogen durch Wärmeaustausch
mit den Trennstegen gekühlt
werden. Die Trennstege werden durch zwei Seitenwände der Löschkammer gestützt, die
senkrecht zu den Stegen einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Aufgabe dieser Seitenwände ist
es vor allem, die mechanische Befestigung der Trennwände sowie
die elektrische Isolation zu gewährleisten.
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Auf
die Löschkammer
wirken sehr hohe thermische, mechanische und elektrische Kräfte So entwickelt
zum Beispiel ein Strom von 200000 Ampere, der bei einer Lichtbogenspannung
von 500 Volt über 4
ms aufrechterhalten wird, eine Energie von 400 kJ. Die Plasmasäule des
Lichtbogens kann eine Temperatur zwischen 4000 und 20000 Kelvin
erreichen. Die Trennstege sind während
der Abschaltung elektrodynamischen Kräften ausgesetzt, die so gerichtet
sind, dass sie versuchen, die Stege auseinanderzudrücken. Der
in der Lichtbogenlöschkammer
herrschende Druck kann gleichzeitig 1,4 MPa erreichen.
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Die
Seitenwände
müssen
den Belastungen standhalten, ohne selbst leitend zu werden oder Gase
mit niedriger dielektrischer Festigkeit freizusetzen.
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Üblicherweise
bestehen die Seitenwände aus
einem Schichtwerkstoff mit mehreren übereinander liegenden Schichten
eines glasfaserverstärkten warmaushärtenden
Harzes. Die Glasfasern verleihen den Seitenwänden ihre mechanische Festigkeit.
Allerdings enthalten die Glasfasern Bestandteile mit niedriger Ionisationsspannung.
Die Erfahrung zeigt, dass sich bei auf die Glasfasern wirkenden
hohen Temperaturen, insbesondere bei Spannungen über 400 V diese in den Glasfasern
enthaltenen Bestandteile mit niedriger Isolationsspannung ionisiert
werden und die Lichtbogenlöschung
behindern. Darüber hinaus
treten durch die Ablation des Harzes an der Oberfläche aufgeschmolzene
Glaskügelchen
auf und begünstigen
das Anhaften von in der Löschkammer durch
Anschmelzen der Trennstege freigesetzten Metallteilchen. Der Oberflächenwiderstand
der Seitenwände,
gemessen zwischen zwei jeweils nah an einem der beiden geöffneten
Kontakte liegenden Punkten, nimmt somit im Verlauf der Ausschalthandlung
ab. Es besteht daher ein hohes Risiko, dass die Abschaltung fehlschlägt.
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Zur
Behebung dieses Problems wird in der Druckschrift FR-2 616 009 ein
Dreischschicht-Compoundmaterial
vorgeschlagen. Die äußeren Schichten
bestehen aus einer großen
Menge melaminharzgetränkter
Leinengewebefasern, während
die innenliegende Schicht aus einer großen Menge melaminharzgetränkter Glasgewebefasern
besteht. Die mit den Glasfasern verstärkte Schicht verleiht dem Material
seine Festigkeit, während
die Oberflächenschicht mit
den Leinengewebefasern selbst während
und nach der Einwirkung des Lichtbogens nicht leitend wird. Dieser
Schichtwerkstoff ist zufrieden stellend bei solchen Anwendungen,
in denen nur seine die Leinenfasern enthaltenen Schicht dem Lichtbogen ausgesetzt
ist. Andererseits bringt dieser Werkstoff jedoch Probleme mit sich,
wenn ein Aufbau vorliegt, bei dem sich die direkte Einwirkung des
Lichtbogens auf eine Kante der Seitenwand nicht vermeiden lässt. Ein
solcher Aufbau ist bei einem Leistungsschalter gegeben, der in einer
Phase zwei parallel geschaltete Pole mit jeweils einer Lichtbogenlöschkammer
umfasst, wobei diese Lichtbogenlöschkammern über eine Öffnung miteinander
verbunden sind, die in den aneinandergrenzenden Seitenwänden der
beiden Löschkammern
ausgebildet ist und die Strömung
des Löschgases
ermöglicht.
Ein Leistungsschalter dieser Art ist in der französischen
Patentanmeldung mit der nationalen Registriernummer 98/06206 beschrieben. Durch
einen solchen in der Schichtwerkstoffplatte ausgebildeten Ausschnitt
liegt die Glasfaserschicht an der Oberfläche der Kante frei, so dass
eine kritische Zone in diesem Bereich entsteht. Natürlich kann man
eine zusätzliche
Schicht mit Leinenfasern speziell zum Schutz dieses Bereiches aufbringen,
allerdings ist diese Lösung
sehr aufwändig.
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In
der Druckschrift DE-A-43 22 351 wurde des weiteren vorgeschlagen,
die warmaushärtenden Harze
auf Melaminbasis mit Verstärkung
aus Baumwoll- oder Leinencellulosefasern durch eine thermoplastische
Polymermatrix aus Polyamid zu ersetzen, die ein durch ausgehärtetes Melamin- Formaldehyd-Harz
umhülltes
Cellulosematerial enthält,
wobei das Polyamid und das umhüllte
Cellulosematerial in einem Verhältnis
von 6:1 bis 1:1 vorliegen. Das verwendete Material soll elektrische
Eigenschaften, die denen von Duroplasten zumindest ebenbürtig sind, sowie
bessere mechanische Eigenschaften aufweisen. Die Erfahrung zeigt
jedoch, dass der thermoplastische Charakter des Materials Probleme
bezüglich
des Temperaturverhaltens mit sich bringt, und zwar insbesondere
bei der allmählichen
Ableitung der in den Metall-Trennstegen gespeicherten Wärmeenergie
während
und nach der Abschaltung, d.h. einer Energie, die in der Praxis
etwa 30 % der Ausschaltenergie entspricht. Das Polyamid der Seitenwände neigt
bei steigender Temperatur dazu aufzuweichen und sich zu verformen,
wodurch die Lichtbogenlöschkammer
schnell unbrauchbar wird. Aus diesem Grund ist diese Lösung bei
Leistungsschaltern mit hohen Nennströmen nicht anwendbar.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, die Nachteile der Lösungen nach dem bisherigen
Stand der Technik zu beheben und Seitenwände von Lichtbogenlöschkammern
aus einem Material anzugeben, das für Niederspannungs-Leistungsschalter
mit hohen Nennströmen
und freigesetzten Lichtbogenenergien im Bereich von 400 kJ geeignet
ist. Die Aufgabe liegt insbesondere in der Bestimmung eines Materialaufbaus,
bei dem die Kanten ebenfalls eine hohe Ausschaltfestigkeit aufweisen.
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In
der Druckschrift
US 4 733 032 wird
eine Einrichtung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und
5 beschrieben.
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Nach
einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine
Lichtbogenlöschkammer
erfüllt,
die dazu dient, gegenüber
von trennbaren Kontaktstücken
eines Schaltgeräts
angeordnet zu werden und den durch die Trennung der genannten Kontaktstücke erzeugten
Lichtbogen zu löschen,
und die zwei einander gegenüberliegende
Seitenwände aus
einem, jeweils mindestens zwei Schichten umfassenden Schichtcompoundmaterial
sowie mehrere, zwischen den Seitenwänden in einem bestimmten Relativabstand
angeordnete und durch die Seitenwände gestützte Stege umfasst, wobei eine
der genannten Schichten ein mit einem warmaushärtenden Harz getränktes Polyamidgewebe
umfasst. Das Harz wird dabei nicht einfach zwischen zwei Gewebeschichten
eingebracht, sondern umhüllt
zumindest teilweise die Fasern bzw. die einzelnen Gewebefäden.
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Vorzugsweise
umfasst jede Schicht des Compounds ein Polyamidfasergewebe, das
zumindest teilweise von einem warmaushärtenden Harz umgeben ist. Auf
diese Weise lässt
sich das Material mit geringen Herstellungskosten realisieren.
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Nach
einer Ausgestaltung der Erfindung wird das warmaushärtende Harz
durch Kondensation von Formaldehyd mit Melamin gewonnen.
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Das
warmaushärtende
Harz enthält
flammenhemmende Komponenten. Ein solches Material gewährleistet
ein weiter verbessertes Betriebsverhalten.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit einer
Löschkammer
der oben beschriebenen Art.
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Zum
besseren Verständnis
sind mehrere Ausführungsbeispiele
der Erfindung in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter
Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei zeigen
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1 eine
perspektivische explodierte Ansicht eines erfindungsgemäßen Leistungsschalters;
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2 einen
Längsschnitt
des Leistungsschalters aus 1 in einer
Mittelebene eines Parallelpols des Leistungsschalters;
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3 eine
explodierte Ansicht einer Lichtbogenlöschkammer eines Pols des erfindungsgemäßen Leistungsschalters;
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4 eine
perspektivische, teilweise explodierte Ansicht eines hinteren Abteils
des Leistungsschalters aus 1 mit genauerer
Darstellung einer Verbindungsöffnung
zwischen zwei erfindungsgemäßen zusammengeschalteten
Polen;
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5 eine
Querschnittsansicht von zwei zusammengeschalteten Polen;
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6 eine
Querschnittsansicht einer Seitenwand einer Löschkammer gemäß 3;
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7 eine
schematische Ansicht eines Verfahrens zur Herstellung einer Seitenwand
einer Löschkammer
gemäß 3;
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8 eine
schematische Querschnittsansicht einer Seitenwand nach einer zweiten
Ausgestaltung einer Löschkammer
gemäß 3.
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Die 1 und 2 zeigen
einen sechspoligen Leistungsschalter 10 mit einem Isolierstoffgehäuse, das
aus einem hinteren Sockel 12, einem Zwischengehäuse 14 mit
offenem Boden sowie einer Vorderseite 16 zusammengesetzt
ist, die zu beiden Seiten einer vorderen Trennwand 18 des
Zwischengehäuses 14 ein
hinteres Abteil bzw. ein vorderes Abteil begrenzen. Im vorderen
Abteil ist ein Schaltmechanismus 20 des Leistungsschalters 10 gelagert, der
auf eine allen Polen des Leistungsschalters gemeinsam zugeordnete
Schaltwelle 22 wirkt. Dieser Mechanismus 20 ist
an der vorderen Trennwand 18 des Zwischengehäuses 14 montiert.
Das hintere Abteil ist durch Zwischenschottungen 24, 25 (siehe 4)
weiter in mehrere Einzelabteile des Zwischengehäuses 14 unterteilt.
In jedem Einzelabteil ist ein Pol des Leistungsschalters gelagert.
Jeder Pol umfasst ein trennbares Kontaktsystem sowie eine Lichtbogenlöschkammer 26.
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Das
trennbare Kontaktsystem umfasst ein feststehendes Kontaktstück 28,
das direkt auf einem, durch den Sockel 12 des Isolierstoffgehäuses geführten, ersten
Anschluss 30 des Leistungsschalters montiert ist, sowie
ein bewegbares Kontaktstück 32. Letzteres
umfasst mehrere parallel zueinander verlaufende Kontaktfinger 34,
die schwenkbar auf einer ersten Querachse 36 eines Trägerkäfigs 38 montiert sind.
Der Fuß jedes
Kontaktfingers ist über
ein flexibles Leitungsband 42 aus einem Leiterwerkstoff
mit einem durch den Sockel 12 geführten zweiten Anschluss 40 verbunden.
Die Anschlüsse 30, 40 dienen zum
Anschluss an das einspeiseitige oder abgangsseitige Netz, z.B. über ein
Sammelschienensystem. Der Käfig 38 weist
auf seiner in der Nähe
des zweiten Anschlusses 40 verlaufenden Seite eine Achse
auf, die in einem fest mit dem Isolierstoffgehäuse verbundenen Lager gelagert
ist, derart dass der Käfig 38 zwischen
einer Ausschaltstellung und einer Einschaltstellung des Pols um
eine in 2 dargestellte geometrische
Achse 44 verschwenkt werden kann. In einer Ausnehmung des
Käfigs 38 ist
ein Kontaktdruckfedersystem 46 gelagert, das die Kontaktfinger 34 im
Gegenuhrzeigersinn auf Drehung um die erste Welle 36 beaufschlagt.
An jedem Kontaktfinger 34 ist ein Kontaktplättchen 47 ausgebildet,
das in der in 2 gezeigten Stellung mit einem,
am feststehenden Kontaktstück 28 ausgebildeten
Einzelkontaktplättchen 49 in
Berührung
steht. Der Käfig 38 ist über einen Übertragungshebel
mit der Schaltwelle 22 gekoppelt, derart dass die Drehung
der Welle 22 ein Verschwenken des Käfigs 38 um die Achse 44 bewirkt.
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Der
Aufbau der Lichtbogenlöschkammer 26 ist
in 3 genauer dargestellt. Die Löschkammer umfasst mehrere hintereinander
angeordnete Trennstege, die aus Löschblechen 50 zur
Entionisierung des Lichtbogens bestehen. Die Trennstege sind auf einem
Isolierstoff träger
mit zwei seitlichen Wangen 52 montiert. An der Innenseite
jeder Wange 52 sind Aussparungen ausgebildet, die mit entsprechenden Vorsprüngen der
Bleche zu deren Positionierung zusammenwirken. Auf die gleiche Weise
erfolgt die Positionierung eines oberen Lichtbogenhorns 54.
Eine zusammengesetzte Außenwand 56 ist
annähernd rechtwinklig
zu den seitlichen Wangen sowie zu den Löschblechen angeordnet. Diese
Wand bildet einen Rahmen zur Befestigung der Wangen. Sie weist Auslassöffnungen
zur Ableitung der Schaltgase sowie ein Paket aus Zwischenfiltern 58 auf,
die dazu dienen, die Umweltbelastung der Umgebung zu begrenzen.
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4 zeigt,
wie die Lichtbogenlöschkammer 26 in
eines der Einzelabteile des Leistungsschalters eingesetzt wird,
im gezeigten Beispiel in ein seitliches Abteil, das durch eine Zwischenschottung 24 und eine
der äußeren Seitenwände 60 des
Zwischengehäuses 14 begrenzt
wird. Ein solcher Aufbau erlaubt die Überprüfung des Schaltzustand der
Pole des Leistungsschalters sowie den Austausch der Löschkammer 26 mit
wenigen Handgriffen.
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Die
Löschanordnung
wird durch ein unteres Lichtbogenleithorn 62 vervollständigt, das
am Sockel 12 befestigt und elektrisch mit dem feststehenden Kontaktstück 28 des
Pols verbunden ist sowie den Eintrittsbereich der Löschkammer 26 zur
Unterseite hin begrenzt. Das feststehende Kontaktstück 28 weist
in dem Bereich, der dem vorderen Ende der Kontaktfinger 34 des
bewegbaren Kontaktstücks 32 direkt
gegenüberliegt,
einen an das Profil der Kontaktfinger 34 angepassten Ansatz 64 auf,
dessen Profil in Richtung des Bogens des unteren Lichtbogenhorns 62 hin
ansteigt, um zusammen mit diesem insgesamt ein Profil ohne wesentliche
Steigungssprünge
zu bilden. Durch diesen als Funkenfänger bezeichneten Abschnitt
des feststehenden Kontaktstücks
kann die Gefahr einer Beschädigung
der Kontaktplättchen 47 und 49 vermieden
werden. Bei Abschaltung der Kontakte bewirkt nämlich die anfängliche
Schwenkbewegung des Käfigs 38 um
die Achse 44 – im
Uhrzeigersinn gemäß 2 – ein Verschwenken
der beweglichen Kontaktfinger 34 in entgegengesetzter Richtung
um ihre Achse 36. In dieser Anfangsphase bewirkt die kombinierte
Bewegung eine Annäherung
des vorderen Bereichs der Kontaktfinger 34 an den Funkenfänger sowie
dessen Berührung,
bevor sich die Kontaktplättchen 47, 49 voneinander
getrennt haben. Bei Trennung der Kontaktplättchen 47, 49 befinden
sich die Kontaktfinger 34 in einer Stellung, die zur Folge
hat, dass der Abstand zwischen den Plättchen 47, 49 schneller
zunimmt als der Abstand zwischen dem unteren Lichtbogenhorn 62 und
den Fingern 34 des bewegbaren Kontaktstücks 32. Dadurch wird
der Lichtbogen zunächst zwischen
dem Funkenfänger
und dem vorderen Ende der Kontaktfinger 34 gezogen und
wandert sofort weiter, bis er zwischen dem Bogen des Lichtbogenhorns 62 und
der Vorderseite der Kontaktfinger 34 brennt, wobei jede
Verschiebung des Lichtbogens in Richtung der Plättchen 47, 49 bzw.
jegliche Zündung
in deren Bereich verhindert werden. Im weiteren Verlauf der Abschaltung
verläuft
der Lichtbogen dann vor der Löschkammer
und tritt anschließend wie üblich in
diese ein.
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Die
Pole des Leistungsschalters 10 sind paarweise zusammengeschaltet,
so dass drei Gruppen mit jeweils zwei aneinandergrenzenden Polen gebildet
werden. Als Zusammenschaltung wird hier die elektrische Parallelschaltung
der feststehenden Kontaktstücke 28 der
beiden Pole einerseits sowie der bewegbaren Kontaktstücke 32 der
beiden Pole andererseits verstanden. In der Praxis erfolgt diese Zusammenschaltung
außerhalb
des Gehäuses
an den freistehenden Enden der Anschlüsse 30, 40 der miteinander
zu verbindenden Kontakte durch Einsetzen von zwei Anschlussverbindern 66 (sichtbar
in 4 an einem der Pole), wobei die beiden Anschlussverbinder
an jedem ihrer Enden auf einem entsprechenden Abschnitt jedes aus
dem Gehäuse hervorstehenden
Anschlusses 30, 40 befestigt werden.
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Die
drei Zwischenschottungen 24, die jeweils zwei zusammengeschaltete
Abteile voneinander trennen, unterscheiden sich von den anderen
Zwischenschottungen 25 dadurch, dass sie eine Verbindungsöffnung 68 mit
annähernd
rechteckigem Querschnitt aufweisen, wie dies in 2, 4 und 5 zu
sehen ist. Diese Verbindungsöffnung
ist in der Nähe
der Kontaktzone, in Höhe
des Eintrittsbereichs der Löschkammer
ausgebildet. Sie ist so angeordnet, dass sich die unteren Lichtbogenhörner 62 der
beiden zusammengeschalteten Pole auf beiden Seiten der Öffnung gegenüber liegen.
In der Höhe,
gemessen in einer rechtwinklig zum Sockel 12 verlaufenden Achse,
erstreckt sich die Öffnung 68 annähernd bis
in Höhe
der oberen Lichtbogenhörner 54.
In der Länge, rechtwinklig
zur vorgenannten Achse sowie zur Schwenkachse 44 des bewegbaren
Kontaktstücks 32 gemessen,
erstreckt sich die Öffnung
zu beiden Seiten der Eintrittszone der Löschkammer 26. Letztlich
sind die Eintrittszonen der beiden Löschkammern 26 durch
die Zwischenschottung 24 praktisch nicht voneinander getrennt.
Auf diese Weise kann ein gemeinsamer Eintrittstrichter für die zwei
Löschkammern 26 definiert
werden, was praktisch in einer rechtwinklig zur Längsachse
verlaufenden Querschnittsebene durch eine annähernd rechtwinklige, gemeinsame Öffnung ausgeführt ist,
deren Rand durch den Rand des oberen Lichtbogenhorns 54 eines
der Pole, den Rand des oberen Lichtbogenhorns 54 des parallel
geschalteten Pols, einen Wandabschnitt der öffnungsfreien Zwischenschottung 25 dieses
parallel geschalteten Pols, den oberen, herausstehenden Rand des
unteren Lichtbogenhorns 62 des parallel geschalteten Pols,
den entsprechenden Rand des unteren Lichtbogenhorns 62 des ersten
Pols sowie einen Wandabschnitt der öffnungsfreien Zwischenschottung 25 – oder ggf.
der seitlichen äußeren Trennwand 60 – des ersten
Pols definiert ist. Wie insbesondere aus 2 und 4 hervorgeht,
weisen die seitlichen Wangen 52 der Löschkammern 26 einen
Ausschnitt 70 entsprechend der Öffnung 68 auf, die
in der Zwischenschottung 24 ausgebildet ist, welche die
beiden zusammengeschalteten Pole voneinander trennt. Die der angrenzenden Zwischenschottung 24, 25 gegenüber liegende
Seite der seitlichen Wangen 52 jeder Löschkammer 26 liegt
vollflächig
auf dieser Schottungswand auf.
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Jede
seitliche Wange 52 der Löschkammer 26 ist aus
einem Schichtcompoundmaterial 100 mit drei übereinander
liegenden Schichten 102, 104, 106 gemäß der Darstellung
in 6 aufgebaut. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind alle Schichten
identisch und bestehen jeweils aus einem Polyamidgewebe aus Schussfäden bzw.
-fasern 108 und Kettfäden
bzw. -fasern 109, die eine Gewebebindung bilden, welche
mit einem, durch Kondensation von Formaldehyd mit Melamin der Zusammensetzung C3N6H6 gewonnenen,
warmaushärtenden
Harz umhüllt
ist. Das Gewebe verleiht dem Aufbau seine Zugfestigkeit. Das Harz
verleiht dem Material seinen Zusammenhalt und seine Druckfestigkeit.
Es füllt
nicht nur den Raum zwischen den einzelnen Gewebeschichten, sondern
auch den Raum zwischen den Fäden
jeder Gewebeschicht aus, derart dass jeder Faden mehr oder weniger
vom Harz umhüllt
ist. Anders ausgedrückt
besteht jede Schicht 102, 104, 106 aus
einem harzgetränkten
Gewebe. Das verwendete Polyamid kann ein Polyamid PA6 oder PA6.6
sein. Ein den genannten Bedingungen entsprechender Schichtwerkstoff
wird durch die Firma ITEN Industries (Ashtabula, Ohio, USA) unter
der Handelsbezeichnung "Resiten
N-9" vertrieben.
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Das
Compoundmaterial 100 kann nach einem in 7 schematisch
dargestellten Verfahren hergestellt werden. Ein Polyamidgewebeband 120 wird
von einer Rolle 122 kontinuierlich durch ein aus einem
Vorratsbehälter 126 gespeistes
Harzbad 124 geführt
und passiert anschließend
einen mit einem Kessel 130 verbundenen Heiztunnel 128.
Durch die Wärmeeinwirkung
schmilzt das Harz auf und härtet anschließend in
einem Vernetzungspoly merisationsprozess aus. Am Ausgang des Tunnels 128 wird
das umhüllte
Gewebe durch eine Stanzpresse 142 in Bögen 132 geschnitten.
Am Ausgang werden die Bögen 132 übereinander
gestapelt. Der Stapel 136 wird bei einer Temperatur von
140 bis 210 °C
einer Hochdruckpresse 138 zugeführt, in der eine Strömung des Harzes
quer zum Schichtaufbau erzeugt wird, die eine Haftung der einzelnen
Bögen 132 aneinander bewirkt.
Die erhaltenden Platten 140 werden anschließend in
einer zweiten Stanzpresse 142 geschnitten, so dass sie
ihre endgültige
Form entsprechend ihrer Anwendung erhalten.
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Die
erzielten Eigenschaften eines solchen Materials sind sehr interessant.
Bei einer Kurzschlussabschaltung erodiert das Formaldehyd-Melaminharz
und lässt
das Polyamid-Verstärkungsgewebe
hervortreten. Dieses Gewebe setzt insbesondere Wasserstoff frei,
der die Bildung eines Schutzgasfilms auf der dem Lichtbogen direkt
ausgesetzten Oberfläche
erlaubt. Als Folge daraus wird die Anhaftung von aufschmelzenden
Teilchen erheblich vermindert. Die elektrischen Widerstandseigenschaften bleiben
während
der gesamten Dauer der Einwirkung des Lichtbogens auf die Wände optimal.
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Nach
dem Löschen
des Lichtbogens wird die in den Metallstegen gespeicherte Wärmeenergie,
die etwa einem Drittel der Abschaltenergie entspricht, abgeführt, und
zwar insbesondere durch die Seitenwände hindurch, deren Temperatur
dadurch ansteigt. In dieser Phase gewährleistet das warmaushärtende Harz
die mechanische Festigkeit der Wände,
da das Polyamid ein thermoplastisches Material ist, das sich oberhalb
von 300 °C
erneut verflüssigen
kann.
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Aufgrund
der gleichzeitigen Verflüchtigung des
Polyamids und des Melamins entstehen insbesondere im Bereich der
im Material ausgebildeten Ausschnitte 70 keine dielektrischen
Schwachstellen.
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8 zeigt
einen Querschnitt durch eine Wange nach einer zweiten Ausgestaltung
der Erfindung, die sich von der oben beschriebenen Ausführung lediglich
durch die geringere Dicke der Harzschicht 100 zwischen
zwei aufeinander folgenden Gewebeschichten unterscheidet. Die mechanischen und
dielektrischen Eigenschaften dieser Wange sind homogener. Das erzielte
Betriebsverhalten ist vergleichbar mit dem der zuvor beschriebenen
Ausführung.
Dies zeigt die wohl maßgebliche
Bedeutung des die Fäden
des Polyamidgewebes umhüllenden und
das Gewebe tränkenden
Harzes im Vergleich zu dem in größerem Abstand
von den Polyamidfasern, zwischen zwei Gewebeschichten eingebrachten Harz.
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Selbstverständlich ist
die Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausgestaltung beschränkt. Die
Gewebebindung kann einfach (Tuchbindung) oder komplex ausgebildet
sein. Die einzelnen Bögen, aus
denen die verschiedenen Schichten des Materials bestehen, können in
gleicher oder in unterschiedlicher Richtung aufeinander gestapelt
sein, so dass sich besondere mechanische Eigenschaften erzielen lassen.
Das Material kann auch neben einer oder mehreren Schichten aus Melamin
mit Polyamidverstärkungsgewebe
anders aufgebaute Schichten aufweisen. Die Umhüllung der Fasern des Polyamidgewebes
kann teilweise oder vollständig
erfolgen. Das warmaushärtende
Harz kann sinnvollerweise flammenhemmende Komponenten wie z.B. wasserhaltige
anorganische Zusätze
(Magnesiumhydroxyde, Zinkborat...), Stickstoffverbindungen, Phosphorverbindungen,
Organo-Halogenverbindungen oder Organo-Phosporverbindungen enthalten.
Die Anzahl der Schichten kann je nach Bedarf variieren. Gute Ergebnisse
werden mit einer Materialdicke von insgesamt 1 bis 3 mm und mit
2 bis 20 Schichten erzielt.
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Des
Weiteren ist die Erfindung nicht auf die im Ausführungsbeispiel beschriebene
besondere Art der Lichtbogenlöschkammer
beschränkt.
Insbesondere können
die Form und die Anordnung der Trennstege beliebig ausgeführt sein.
Die Löschkammer kann
als aus dem Gehäuse
herausnehmbar oder nicht herausnehmbar ausgeführt sein.
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Schließlich ist
die Erfindung trotz ihrer Beschreibung anhand eines besonderen Leistungsschalters
mit zwei, über
eine Öffnung
miteinander verbundenen Polgehäusen
pro Phase nicht auf diese Art von Schaltgerät beschränkt. Selbstverständlich kann
sie genauso gut in Schaltgeräten
jeder anderen Art mit Lichtbogenlöschkammern angewendet werden.
Durch die Abschalteigenschaften der erfindungsgemäßen Seitenwände der
Löschkammern
ist insbesondere im Bereich der dem Lichtbogen ausgesetzten Kanten
keinerlei besondere Behandlung dieser Kanten erforderlich. Andererseits
eignet sich die Erfindung auch für
Löschkammern,
deren Seitenwände
nicht unbedingt Kanten aufweisen, die dem Lichtbogen ausgesetzt
sind.