DEM0013494MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung-; 26. März 1952 Bekanntgemacht am 9. August 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezweckt den Schutz derjenigen Stellen elektrischer Apparate, die den Einwirkungen des Lichtbogens ausgesetzt sind.

In zahlreichen elektrischen Apparaten, in denen Lichtbogen hoher Strömstärke entstehen, und zwar vorzugsweise in Schaltapparaten, werden Teile aus hitzebeständigem Isoliermaterial verwendet, um dem Lichtbogen einen bestimmten Pfad vorzuschreiben. Diese Teile, wie z. B. die Wandungen von Löschkammern, Lichtbogenablenkplatten, Zwischenwände u. dgl. kommen während einer kurzen Zeitspanne mit dem Lichtbogen in eine mehr oder weniger innige Berührung, wodurch ihre Oberfläche einer äußerst schnellen und hochgradigen Erwärmung ausgesetzt wird, die mehrere schwerwiegende Nachteile mit sich bringt.

Zunächst wird die Lebensdauer dieser Teile sehr beeinträchtigt, weil die starke oberflächliche Erhitzung, der eine unvermeidliche Abkühlung folgt, örtliche Schmelzerscheinungen hervorruft, die Abblätterungeri oder Risse nach sich ziehen, welche auf die Ausdehnung und Zusammenziehung oder

609 578/371

M 13494 VIIIb/21 c

auf innere Veränderungen des Materials zurückzuführen sind. Ferner wird das einwandfreie Funktionieren der Apparate, besonders der Schaltapparate, in Frage gestellt, weil einerseits die starke oberflächliche Erhitzung die isolierende Oberfläche leitend macht und dadurch die Löschung des Lichtbogens verhindert und andererseits eine teilweise Verdampfung der Oberfläche herbeiführt, wodurch Dampfgegendrücke entstehen, welche die

ίο Entwicklung des Lichtbogens behindern.

Zwecks A^ermeidung dieser Schwierigkeiten hat man. bereits für die genannten Teile keramische Massen verwendet, die aus hochhitzebeständigeri Grundstoffen, wie z.B. Kieselsäure (Quarz), AIuminiumoxyd (Korund), Zirkoniuinoxyd (Zirkon), Magnesiumoxyd, oder '-,aus Gemischen dieser Grundstoffe hergestellt worden waren. Die angewendeten Herstellungsverfahren bestanden jedoch darin, diese Grundstoffe feinzumahlen und ihnen Flußmittel beizugeben, so daß die. gebrannten Massen ein mehr oder weniger verglastes Produkt darstellten. Diese Verfahren gestatten es daher nicht, diejenigen Eigenschaften der hochhitzebeständigen Grundstoffe beizubehalten, die für den vorliegenden Fall gerade die wertvollsten sind, weil für diese Stoffe schon Spuren von Verunreinigungen genügen, um ihre Schmelzbarkeit und elektrische Leitfähigkeit bei hohen Temperaturen zu erhöhen.

Die Erfindung bezweckt nun den Schutz der den Wirkungen des elektrischen Lichtbogens ausgesetzten Stellen elektrischer Apparate durch hochhitzebeständige Teile, für die Grundstoffe höchster ' Reinheit derart verwendet werden, daß sie einen Körper liefern, der durch einen besonderen physikalischen Aufbau gekennzeichnet ist.

Diese aus hochhitzebeständigen, thermisch und elektrisch hochwertigen Grundstoffen gebildeten isolierenden Schutzteile oder ihre dem Lichtbogen ausgesetzten Oberflächen sind gemäß der Erfindung aus Körnern dieser Stoffe gebildet derart, daß ihre Berührungsflächen untereinander gering sind im Verhältnis zur Gesamtfläche der einzelnen Körner, so daß die dem Lichtbogen ausgesetzte Fläche als eine Folge von Körnern und Hohlräumen erscheint. :

Nach einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung wird der Zusammenhalt der Körner durch Fritten mit oder ohne Zugabe eines Schmelzmittels erzielt.

Schließlich werden gemäß der Erfindung vorzugsweise durch elektrische Schmelze gewonnene und besonders reine hochhitzebeständige Grundstoffe, insbesondere durch elektrische Schmelze erzeugtes .Magnesiumoxyd, verwendet, wiewohl die Verwendung eines beliebigen hochhitzebeständigen Grundstoffes, wie z. B. Quarz, geschmolzene Kieselsäure, Korund, Zirkon, Beryll u. a., nicht aus dem Rahmen der Erfindung herausfällt.

Eine aus einer Folge von Körnern und Hohlräumen gebildete Oberfläche, wie sie die Erfindung vorsieht, bietet besondere Vorteile, weil, selbst wenn die dem Lichtbogen; zugekehrte äußere Seite der Körner unter dessen Einwirkung einer ge- :>': wissen Verdampfung unterworfen wird, die dem Lichtbogen abgekehrten Flächen der Körner weniger der Hitze ausgesetzt sind und daher nicht verdampfen. Jedenfalls tragen die Hohlräume nicht zur Dampfbildung bei, und die Erfahrung bestätigt, daß eine gemäß der Erfindung diskontinuierliehe Fläche unter sonst gleichen Bedingungen weniger Dämpfe abgibt als eine kontinuierliche Fläche.

Die zwischen den Körnern bestehenden Hohlräume stellen im übrigen eine Art von Kondensationskammern dar, welche die durch die Oberfläche unter der Einwirkung der Hitze des Lichtbogens abgegebenen Dämpfe aufsaugen und kondensieren, so daß .der vom Dampf erzeugte und die Lichtbogenentwicklung störende Gegendruck herabgesetzt wird.

Die Diskontinuität der Oberfläche bietet den weiteren Vorteil, daß sie die durch die starke Hitze hervorgerufene Vergrößerung der Oberflächenleitfähigkeit, oder anders ausgedrückt, die Herab-Setzung des Oberflächenwiderstandes wirksam begrenzt. Dies erklärt sich dadurch, daß der Kriechweg auf einer diskontinuierlichen Oberfläche zickzackförmig und, unter sonst gleichen Bedingungen, länger als auf einer kontinuierlichen Oberfläche ist.

Schließlich ist im ersteren Falle auch der Querschnitt des Kriechweges kleiner als im zweiten, dank der Gegenwart der erwähnten Hohlräume und dem Umstand, daß die Berührungsfläche zwischen den einzelnen Körnern nur gering ist.

Die Größe der Körner kann zwischen weiten Grenzen schwanken. Man erzielt gute Ergebnisse mit Körnern, die durch Siebe mit Maschen fallen, deren Öffnung zwischen 0,59 und 0,074 mm liegt.

Gemäß der Erfindung werden die hochhitzebeständigen Körner zusammengefrittet, ein Verfahren, das ihnen gestattet, ihre vollkommene Reinheit zu bewahren. Dieses Verfahren erfordert jedoch in den meisten Fällen die Anwendung sehr hoher Temperaturen.

Gemäß einem anderen Verfahren wird die Kohäsion der einzelnen Körner miteinander durch Beigabe eines Binde- oder Flußmittels erzeugt, dessen Wirkung schon bei mäßigen Temperaturen (etwa 1000⁰ C) eintritt. Solche dem Fachmann wohlbekannten Binde- oder Flußmittel können aus Aluminium-, Magnesium- oder Galciumsilikaten, aus Alkali- oder Borverbindungen oder sonst einem leicht verglasenden Körper bestehen. Welches aber auch das verwendete Binde- oder Flußmittel sein mag, so ist darauf zu achten, seine Beigabe in möglichst ' engen Grenzen zu halten, damit die zwischen den Körnern entstehenden Hohlräume durch das verglaste Bindemittel nicht völlig ausgefüllt werden.

Als Beispiel sei angegeben, daß eine für die erwähnten Schutzkörper geeignete Masse erhalten werden kann, durch Vermischung einiger Prozent eines Schmelzmittels (nach Art der Glasuren) mit etwa 10 vom Hundert Kaolin, während der Rest-Prozentsatz aus Periklaskörnern bestehen kann, die

578/371

M 13494 VIIIb/21 c

durch ein Sieb mit einer Maschenöffnung von 0,125 mm gesiebt worden sind. Dieses Gemisch wird mit den üblichen Bindeflüssigkeiten (Wasser oder organische Bindemittel) versetzt, in einer Matrize mit einem Druck von mehreren hundert Kilogramm pro Quadratzentimeter gepreßt und dann auf ungefähr 1000⁰ C gebrannt.

Welches auch die verwendeten Rohstoffe sein mögen, so weisen die derart hergestellten Teile eine innere Struktur und einen physikalischen Aufbau auf, die denjenigen der Schleifscheiben ähnlich sind.

Claims (3)

1. PatentansprocηE:

   i. Isolierender, hochhitzebeständiger, fester Körper zum Schutz der den Wirkungen des Lichtbogens ausgesetzten Stellen elektrischer Apparate, dadurch gekennzeichnet, daß er aus hochhitzebeständigen Körnern derart zusammengesetzt ist, daß ihre Berührungsflächen gegeneinander im Verhältnis zur eigenen Oberfläche gering sind.
2. 2. Hochhitzebeständiger Körper nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Zu- as sammenhang der Körner durch Fritten mit oder ohne Beigabe eines Bindemittels erzielt worden ist.
3. 3. Hochhitzebeständiger Körper nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Körner vorzugsweise aus elektrisch erschmolzenen hitzebeständigen Oxyden oder aus deren Grundstoffen mit demselben Reinheitsgrad bestehen.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 734174, 487018; schweizerische Patentschrift Nr. 247 847.