DE69931457T2 - Lichtbogenlöschkammer mit Seitenwänden aus einem Compound-Material und Schaltgerät mit einer solchen Löschkammer - Google Patents

Lichtbogenlöschkammer mit Seitenwänden aus einem Compound-Material und Schaltgerät mit einer solchen Löschkammer Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Lichtbogenlöschkammer mit Seitenwänden aus einem Compoundmaterial sowie ein Schaltgerät mit einer solchen Löschkammer.
  • 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.
  • 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.
  • Die Seitenwände müssen den Belastungen standhalten, ohne selbst leitend zu werden oder Gase mit niedriger dielektrischer Festigkeit freizusetzen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • In der Druckschrift US 4 733 032 wird eine Einrichtung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 5 beschrieben.
  • 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.
  • 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.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird das warmaushärtende Harz durch Kondensation von Formaldehyd mit Melamin gewonnen.
  • Das warmaushärtende Harz enthält flammenhemmende Komponenten. Ein solches Material gewährleistet ein weiter verbessertes Betriebsverhalten.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Schaltgerät mit einer Löschkammer der oben beschriebenen Art.
  • 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
  • 1 eine perspektivische explodierte Ansicht eines erfindungsgemäßen Leistungsschalters;
  • 2 einen Längsschnitt des Leistungsschalters aus 1 in einer Mittelebene eines Parallelpols des Leistungsschalters;
  • 3 eine explodierte Ansicht einer Lichtbogenlöschkammer eines Pols des erfindungsgemäßen Leistungsschalters;
  • 4 eine perspektivische, teilweise explodierte Ansicht eines hinteren Abteils des Leistungsschalters aus 1 mit genauerer Darstellung einer Verbindungsöffnung zwischen zwei erfindungsgemäßen zusammengeschalteten Polen;
  • 5 eine Querschnittsansicht von zwei zusammengeschalteten Polen;
  • 6 eine Querschnittsansicht einer Seitenwand einer Löschkammer gemäß 3;
  • 7 eine schematische Ansicht eines Verfahrens zur Herstellung einer Seitenwand einer Löschkammer gemäß 3;
  • 8 eine schematische Querschnittsansicht einer Seitenwand nach einer zweiten Ausgestaltung einer Löschkammer gemäß 3.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Aufgrund der gleichzeitigen Verflüchtigung des Polyamids und des Melamins entstehen insbesondere im Bereich der im Material ausgebildeten Ausschnitte 70 keine dielektrischen Schwachstellen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (8)

  1. Lichtbogenlöschkammer (26) zur Anordnung gegenüber von trennbaren Kontaktstücken (28, 32) eines Schaltgeräts und zur Löschung des durch die Trennung der genannten Kontaktstücke (28, 32) erzeugten Lichtbogens, welche Löschkammer • zwei einander gegenüberliegende Seitenwände aus einem, jeweils mindestens zwei Schichten (102, 104, 106) umfassenden Compoundmaterial (100) sowie • mehrere zwischen den Seitenwänden (52) in einem bestimmten Relativabstand angeordnete und durch die Seitenwände (52) gestützte Stege (50) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der genannten Schichten (102, 104, 106) ein mit einem warmaushärtenden Harz (110) getränktes Polyamidgewebe (108, 109) umfasst.
  2. Lichtbogenlöschkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schicht (102, 104, 106) des Schichtcompoundmaterials (100) ein Polyamidfasergewebe (108, 109) umfasst, das mit einem warmaushärtenden Harz (110) getränkt ist.
  3. Lichtbogenlöschkammer nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das warmaushärtende Harz (110) ein Harztyp ist, der durch Kondensation von Formaldehyd mit Melamin gewonnen wird.
  4. Lichtbogenlöschkammer nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das warmaushärtende Harz (110) flammenhemmende Komponenten enthält.
  5. Schaltgerät (10), das • mindestens einen Pol mit • mindestens zwei Kontaktstücken (28, 32), wobei mindestens eines (32) der Kontaktstücke beweglich ausgeführt ist, so dass die Kontaktstücke (28, 32) eine Ausschaltstellung und eine Einschaltstellung einnehmen können, • einer Lichtbogenlöschkammer (26) mit • zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden (52) aus einem, jeweils mindestens zwei Schichten (102, 104, 106) umfassenden Schichtcompoundmaterial (100) sowie • mehreren zwischen den Seitenwänden (52) in einem bestimmten Relativabstand angeordneten und durch die Seitenwände (52) gestützten Stegen (50), • und einem Schaltmechanismus (20), der kinematisch mit den beiden Kontaktstücken (28, 32) jedes Pols verbunden und dazu ausgelegt ist, die Kontaktstücke (28, 32) jedes Pols durch Überführung von ihrer Einschaltstellung in ihre Ausschaltstellung voneinander zu trennen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der genannten Schichten (102, 104, 106) ein mit einem warmaushärtenden Harz (110) getränktes Polyamidgewebe (108, 109) umfasst.
  6. Schaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Schicht (102, 104, 106) des Schichtcompoundmaterials (100) ein Polyamidfasergewebe (108, 109) umfasst, das mit einem warmaushärtenden Harz (110) getränkt ist.
  7. Schaltgerät nach irgendeinem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das warmaushärtende Harz (110) ein Harztyp ist, der durch Kondensation von Formaldehyd mit Melamin gewonnen wird.
  8. Schaltgerät nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das warmaushärtende Harz (110) flammenhemmende Komponenten enthält.
DE69931457T 1999-01-11 1999-12-15 Lichtbogenlöschkammer mit Seitenwänden aus einem Compound-Material und Schaltgerät mit einer solchen Löschkammer Expired - Lifetime DE69931457T2 (de)

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FR9900344A FR2788372B1 (fr) 1999-01-11 1999-01-11 Chambre d'extinction d'arc dont les parois laterales sont en materiau composite, et appareillage de coupure comportant une telle chambre
FR9900344 1999-01-11

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DE69931457D1 DE69931457D1 (de) 2006-06-29
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US (1) US6218636B1 (de)
EP (1) EP1020882B1 (de)
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