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Leerschalter Die Erfindung betrifft einen Schalter mit einander gegenüberliegenden
Kontaktelementen, die vqn durch axial einwirkende Kraft betätigbaren Stützplatten
getragen werden, und mit einem die Kontaktelemente gasdicht einschließenden Gehäuse,
das von den Stützplatten und einer ringförmigen Membran-gebildet wird, die gasdicht
mit den beiden Stützplatten verbunden ist, nach Patent ... (PatentänmeldungP 29
46 124.3).
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Ein derartiger als Niederspannungsschalter dienender Schalter ist
bereits aus der DE-OS 27 02 103 bekannt, wobei das Gehäuse des bekannten Schalters
evakuiert ist, so daß es sich um einen Niederspannungsvakuumschalter handelt. Bei
einem derartigen Vakuumschalter entsteht durch den Luftdruck eine auf die Stützplatten
einwirkende Druckkraft,- die bei der Betätigungseinrichtung für den Schalter berücksichtigt
werden muß. Dies ist von Nachteil, weil dadurch die universelle Anwendbarkeit des
Schalters leidet. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß durch die Notwendigkeit,
das Schaltergehäuse zu evakuieren, das Herstellungsverfahren erheblich verkompliziert
wird, weil-die Endmontage des bekannten Schalters einschließlich komplizierter Löt-
und Plattierungsverfahren unter Vakuum vorgenommen werden müs sen.
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Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß das den Vakuumraum zwischen
den Kontaktelementen abschließende ringförmige Membranglied dreiteilig ist. Es besteht
nämlich aus zwei metallischen gewellten Ringscheiben, die einerseits an den Kontaktelementen
bzw. Stützplatten, andererseits an einem das dritte Teil bildenden teilweise metallisierten
Keramikring dicht angelötet sind.
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Der Keramikring dient zur Isolation der beiden Kontaktelemente.
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Von Nachteil ist hier außerdem, daß dieser Keramikring stoßempfindlich
ist und daß durch aufspritzendes Kontaktmaterial mit der Zeit eine leitende Schicht
auf diesem Keramikring entstehen kann, die die Isolationswerte erheblich verschlechtern
kann.
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Shnliche Nachteile weist auch ein Vakuum-Trennschalter gemäß der US-PS
40 75 448 auf.
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Um das in verschiedener Hinsicht nachteilige Vakuumsystem zu vermeiden,
wird in der deutschen Patentanmeldung P 28 52 471.2 der Anmelderin ein Niederspannungsschalter
vorgeschlagen, der ebenfalls gekapselt ist, aber statt einem Vakuum ein Schutzgas
in dem Gehäuse enthält. Der Schalter enthält als ringförmige Membran einen Edelstahlbalg,
der an seinem einen Rand mit dem einen Kontaktelement verlötet und an seinem anderen
Rand über eine Teflon-Dichtung, die gleichzeitig auch noch die notwendige Isolierung
ergibt, gasdicht verschraubt ist.
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Zwar arbeitet dieser Schalter recht zufriedenstellend, jedoch ist
für viele Anwendungsfälle das vorgeschlagene System noch zu kostenaufwendig.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Schalters der eingangs
genannten Art, der wesentlich kostengünstiger hergestellt werden kann, als es bei
dem aus der DE-OS 27 02 103 bekannten Niederspannungsschalter der Fall ist. Die
Kosteneinsparung sollte erreicht werden, ohne daß Abstriche an der Betriebssicherheit
und Lebensdauer gemacht werden, wobei insbesondere noch erreicht werden sollte,
daß sich der Übergangswiderstand zwischen den beiden geöffneten Kontaktelementen
nicht im Laufe
von vielen Betriebszyklen verschlechtert, was besonders
dann, wenn der Schalter wie hier als Leerschalter dienen soll, von Nachteil ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß bei dem einen Leerschalter
darstellenden Schalter die ringförmige Membran von einem Balgenteil aus flexiblem
elektrisch isolierendem Kunststoffmaterial gebildet wird, deren Ränder mittels Klemmbändereinrichtungen
an um das Kontaktelement herumlaufenden Befestigungsringflächen der Stützplatten
befestigt ind.
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Gegenüber der bekannten ringförmigen Membran, die aufs drei Einzelteilen
besteht und im Vakuum mit den Kontaktelementen bzw. Stützplatten verlötet werden
muß, wobei der zu Isolationszwecken erforderliche Keramikring zum einen bruchempfindlich
ist, zum anderen mit der Zeit abgespritztes Kontaktmaterial sammelt, die zu einer
Verschlechterung des Ubérgangswiderstandes bei geöffneten Kontaktelementen führt,
weist der neuartige Niederspannungsschalter diese Nachteile nicht auf, weil der
aus dem flexiblen Kunststoffmaterial gebildete Balgenteil nicht in umständlicher
Weise mit den Kontaktelementen bzw. Stützplatten verlötet zu werden braucht, sondern
nur einfach auf die entsprer chende Sitzfläche aufgeschoben wird, wobei die Klemmeinrichtungen
ggf. in das Kunststoffmaterial integriert sind und keine besonderen Maßnahmen zur
Festlegung der ringförmigen Membran mehr erfordern. Ein weiterer Vorteil ist der,
daß das Kunststoffmaterial von Hause aus bereits elektrisch isolierend ist und ein
besonderer isolierender Ring entbehrlich wird, daß das Kunststoffmaterial völlig
bruchfest ist und, wie Versuche gezeigt haben, gegenüber den beim Schalten auftretenden
Wärme- und Materialeinflüssen während der zu erwartenden- Schalterlebensdauer voll
gewachsen ist und zudem auf der inneren Membranfläche sich niederschlagende abgespritzte
Kontaktmaterialteilchen durch die innere Bewegung der Membran während des Schaltvorganges
nicht haften bleiben, sondern abfallen- und dadurch eine Verschlechterung des Übergangswiderstandes
zwischen den beiden Kontaktelementen nicht zu befürchten ist.
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Die Dichtheit zwischen der flexiblen Membran und den Befestigungsringflächen
der Stützplatten ist, da nicht mit Vakuum gearbeitet zu werden braucht, völlig ausreichend.
Zur zusätzlichen Sicherung kann jedoch in der Befestigungsringfläche eine ringförmige
Nut angebracht werden, in die ein entsprechend geformter ringförmiger Vorsprung
auf der inneren Fläche des Balgenrandes paßt. Durch zusätzliche Klemmeinrichtungen,
wie herkömmliche Schlauchklemmen oder neuartige Edelstahlringbänder, läßt sich die
Befestigung noch sicherer gestalten.
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Um das Material des Balgenteils nicht allzu flexibel machen zu müssen,
ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung günstig, wenn das Balgenteil eine
Ausbauchung aufweist, deren Ausmaße dem Schaltweg der Kontaktelemente angepaßt sind.
Ist der Schaltweg nur gering, beträgt er beispielsweise nur wenige Millimeter, genügt
eine verhältnismäßig geringe Ausbauchung. Ist der Schaltweg jedoch größer, beispielsweise
dann, wenn der Schalter wie hier als z. B. zusätzlich zu einem Leistungsschalter
anzuwendender Leerschalter für höhere Spannungsbelastung mit einem Offnungsweg von
beispielsweise 16 mm benutzt werden soll, wird ein Balg mit größerer Ausbauchung
Anwendung finden.
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Der Balgenteil muß aus einem Kunststoff bestehen, der zum einen ausreichende
elektrische Isolation sicherstellt, zum anderen aber auch den Umwelteinflüssen standhält,
die sowohl aus dem Schalterinneren (Heißgase und abspritzendes Kontaktmaterial im
Falle von Schaltvorgängen unter Restlast) sowie auch von außen (Säuren und Laugen
und ätzende Gase bei Anwendung in Elektrolyseanlagen) auftreten. Als besonders geeignet
haben sich dabei sogenannte Fluorelastomere herausgestellt, beispielsweise ein Fluorelastomer,
der unter dem Handelsnamen "Fluorel FC-2176" und "Fluorel FC-2177" von der Firma
3M Deutschland GmbH vertrieben wird. Das Material besitzt gute Chemikalien- und
Hitzebeständigkeit, hohe Vernetzungsgeschwindigkeit und hohe Dehnung auch bei höheren
Umgebungstemperaturen.
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Normalerweise werden die beiden die Kontaktelemente haltenden Stützplatten
von der Betätigungseinrichtung starr gehalten, so daß keine besondere Führung der
beiden Stützplatten zueinander innerhalb des Schalters erforderlich ist. Soll jedoch
der Schalter in Anlagen Verwendung finden, wo diese präzise Führung der Stützplatten
nicht vorgesehen ist, kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung in den Stützplatten
jeweils zumindest ein axiales, das jeweilige Kontaktelement-durchbrechendes Loch,
insbesondere Sackloch, vorgesehen werden, wobei die Löcher zueinander fluchten und
einen isolierenden Führungszapfen aufweisen, der in zumindest dem einen Loch axial
verschieblich ist. Zweckmäßigerweise wird man dem Führungszapfen einen runden Querschnittgeben
und ihn in den beiden Löchern mit nur geringem Spiel axial verschieblich halten.
Durch diese Anordnung wird in sehr simpler Weise eine ausreichend gute Führung der
beiden Kontaktelemente bzw. Stützplatten erreicht.
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Der Führungszapfen kann aus glasfaserverstärktem Polyamid-bestehen,
wobei es meist ausreicht, wenn lediglich ein, mittig bezüglich des Kontaktelements
angeordneter Führungszapfen, vorgesehen wird. Gegebenenfalls und bei größeren Kontaktflächen,
die bei sehr hohen Strömen notwendig sein können, können jedoch auch mehrere Führungszapfen
angeordnet werden.
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Eine besonders billige Herstellung des erfindungsgemäßen Schalters
läßt sich insbesondere dadurch erreichen, daß der Schalter, abgesehen vom Balgen,
für beide Kontaktseiten aus gleichen Bauteilen besteht. Verbilligend wirkt sich
auch aus, daß das Gehäuse nicht evakuiert zu werden braucht, sondern statt dessen
mit einem inerten Gas, beispielsweise dem billigen Stickstoff, gefüllt werden kann,
wobei dieser Füllvorgang erst ganz zum Schluß bei der Herstellung des Schalters
notwendig ist, so daß die vorhergehenden Schritte keine besonderen Schutzgas- oder
Vakuumeinrichtungen erfordern. Bei nicht zu hohen Anforderungen ist es sogar möglich,
auf eine Füllung mit inertem Gas überhaupt zu verzichten. Durch einige Schaltungen
unter Strombelastung treten Materialverbrennungen im Gehäuse auf, die noch-vorhandene
störende
Stoffe, wie insbesondere Feuchtigkeit, beseitigen, vermutlich dadurch, daß diese
Stoffe an die entstehenden Verbrennungsprodukte gebunden werden, sei es durch Ab-
oder Adsorption oder durch chemische Reaktion, so daß eine Schutzgasatmosphäre automatisch
entsteht.
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Eine weitere Herstellungsverbiligung läßt sich noch dadurch erreichen,
daß im Gegensatz zum Stand der Technik die Stützplatte aus z. B. Chromkupfer durch
Kokillenguß einstückig hergestellt werden kann, wobei dann lediglich noch eine Materialbearbeitung
an den Auflageflächen für den Balgenteil sowie für das Kontaktelement notwendig
ist. Dabei kann das Kontaktelement am günstigsten aus einer Metallscheibe bestehen,
die in eine entsprechende Einsenkung auf der Stützplatte eingelötet wird. Als Material
für die Kontaktelemente eignen sich u. a. Scheiben aus einer Silbernickellegierung,
wobei der Silbergehalt vorzugsweise bei 90 % liegt.
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Wird die Stützplatte durch Kokillenguß hergestellt, lassen sich in
besonders einfacher Weise an den Außenseiten der Stützplatten Sacklöcher zur Befestigung
an den Betätigungseinrichtungen dadurch herstellen, daß Gewindeeinsätze gleich mit
eingegossen werden.
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Statt dessen können natürlich auch mit Gewinde versehene Durchgangslöcher
Verwendung finden, falls dies herstellungsmäßig günstiger sein sollte.
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Der vorstehend beschriebene neuartige Schalter kann auch als Schalterelement
eines Leerschalters dienen, der dann aus mehreren derartigen Leerschalterelementen
besteht, insbesondere dann, wenn der im eingeschalteten Zustand zu übertragende
Strom beispielsweise 10.000 A-wesentlich überschreitet, weil sonst die Kontaktfläche
so groß wird, daß eine genaue Parallelführung zu mechanischen Schwierigkeiten führt.
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Ebenso ist eine Kombination von mehreren Leerschalterelementen dann
von Vorteil, wenn die im ausgeschalteten Zustand zulässige Spannung mehr als beispielsweise
1.000 bis 2.000 V betragen soll, weil dann die notwendige Luftstrecke (bei 1.000
V Wechselstrom oder 1.200 V Gleichstrom gemäß den VDE-Vorschriften 9 mm) und Kriechstrecke
(bei den angegebenen Spannungen 16 mm) soweit vergrößert werden müßten, daß wiederum
mechanische Komplikationen auftreten.
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Um mehrere Leerschalterelemente zu einem Schalter zu vereinigen, werden
gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Elemente mit ihren Stützplatten auf
Anschlußlaschen aufgelegt, die ihrerseits von auf einer festen Befestigungsschiene
auf der einen Seite des Schalters und einer in Richtung der Schalterelementachsen
verschieblichen Befestigungsschiene auf der anderen Seite des Schalters isoliert
gehalten werden, wobei die auf der festen Schiene befindliche Anschlußlasche mit
der zugehörigen Stützplatte günstigerweise einstückig und die Anschlußlasche auf
der beweglichen Schiene vorteilhafterweise aus einer großen Zahl parallel zueinanderliegender
Metallblechstreifen wie Kupferblechstreifen bestehen kann, um einerseits die Konstruktion
zu vereinfachen, andererseits die Beweglichkeit der beweglichen Schiene nicht durch
die Steifheit einer Anschlußlasche zu beeinträchtigen.
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Je nachdem, ob die Schalter parallel oder in Serie geschaltet werden
sollen, wird man die Anschlußlaschen der nebeneinanderliegenden Schalterelemente
jeweils zueinander parallel oder reihenweise hintereinander schalten.
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Um nicht nur eine Leerschaltung zu ermöglichen, sondern auch eine
Leerumschaltung, ist es gemäß einer noch anderen Weiterbildung der Erfindung möglich,
zwei Leerschalter oder Leerschalterelemente derart mit einem mechanischen Schalterantrieb
zu verbinden, daß beim Einschalten des einen der andere ausgeschaltet wird. Verbindet
man jeweils zwei Leerschalter oder Leerschalterelemente mit zwei anderen Leerschaltern
oder Leerschalterelementen
über eine Kreuzverbindung mechanisch
derart, daß sich beim Schaltvorgang jeweils zwei Kontakte öffnen und zwei andere
schließen, ergibt sich ein zweipoliger Umschalter, der beispielsweise als Polwender
im allgemeinen Schaltanlagenbau, in der Galvanotechnik oder im Elektroofenbau eingesetzt
werden kann.
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Insbesondere kann mit dem zweipoligen Umschalter von einem System
auf ein anderes System umgeschaltet werden. Der hier beschriebene Leerschalter weist
gegenüber dem Niederspannungsschalter gemäß der Stammanmeldung P 29 46 124.3 im
wesentlichen einen größeren öffnungsweg von beispielsweise 9 mm auf, wodurch sich
nicht nur die Anwendbarkeit als Leerschalter zum annähernd stromlosen Ein- und Ausschalten
von Strömen ergibt, wenn zwischen den geöffneten Schaltstücken jedes Pols nur eine
verhältnismäßig geringe Spannung im Augenblick des Schaltens auftritt, während im
ausgeschalteten Zustand dann Spannungen von beispielsweise 1.000 V zulässig sind,
sondern es ergibt sich durch diesen großen öffnungsweg auch eine besondere Betriebssicherheit.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
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Es zeigt Fig. -1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
teerschalters; Fig. 2 einen Axialschnitt durch den in Fig. 1 dargestellten Schalter,
der gemäß der dargestellten Ausführungsform einen Führungszapfen aufweist; Fig.
3 eine Schnittansicht durch den Schalter der Fig. 2 längs der Linien III-III; Fig.
4 eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schalters;
Fig.
5 einen Axialschnitt durch die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform; Fig. 6 eine
Draufsicht auf den in Fig. 4 dargestellten Schalter; Fig. 7 eine perspektivische
Darstellung einer als Klemmeinrichtung besonders geeigneten neuartigen Schlauchschelle;
Fig. 8 eine Detailansicht des Verschlusses dieser in Fig. 7 dargestellten Schlauchschelle;
Fig. 9 eine Seitenansicht eines aus fünf Leerschalterelementen bestehenden Leerschalters;
Fig, 10 eine Schnittansicht durch eines der Leerschalterelemente der-Fig. 9; und
Fig. 11 eine Ansicht von oben auf den in Fig. 9 dargestellten Leerschalter.
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Zn Pig. 1 ist die Seitenansicht eines Leerschalters 10 gemäß einer
Ausführungsform dargestellt, die in Fig. 2 in eines L§ngsschnittansicht und in Fig.
3 in einer Querschnittsdarstellung noch näher erläutert ist. Der Leerschalter besteht
aus zwei einander gegenüberliegenden Kontaktelementen in Form von zwei kreisf8rmigen
Kontaktscheiben 12, die jeweils von einer Stützplatte 14 gehalten werden. Vorzugsweise
ist die Kontaktscheibe 12, die z. B. aus einer Silberlegierung mit einem Silbergehalt
von etwa 90 % besteht, in eine entsprechende Einsenkung in der Btirnu fläche der
Stützplatte 14 eingelegt und ganzflächig mit dieser verlötet. Durch die Einsenkung
ergibt si ein besonderer Schutz des Randes der Platte 1,2 gegenüber Abhebe be stärkerer
thermischer Belastung.
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Um eine Verschmutzung der Rontaktfläche zU vermeiden und -insbesondere
bei Anwendung bei Elektr0ly5èbädern - das Eindringen
von schädlichen
Gasen zu verhindern, werden die Kontaktelemente 12 von einer ringförmigen Membran
16 gasdicht umschlossen, die die beiden Stützplatten 14 dicht miteinander verbindet.
Auf diese Weise bilden die beiden Stützplatten 14 zusammen mit der ringförmigen
Membran 16 eine abgeschlossene Kammer 18, in der sich die Kontaktscheiben 12 geschützt
in axialer Richtung zueinander bewegen können. Die beiden Stützplatten 14 können
durch hier nicht näher dargestellte Einrichtungen aufeinander zu bewegt werden,
bis sich die beiden Kontaktscheiben 12 in ihrer gesamten Fläche aneinanderlegen
und einen Stromübergang bilden, der eine Ubertragungsleistung von mehreren tausend
Ampere bei sehr geringem Spannungsabfall aufweist. Werden dagegen die beiden Stützplatten
14 und damit die Kontaktscheiben 12 durch die Betätigungseinrichtung auseinandergezogen,
beispielsweise um 16 bis 20 mm, erfolgt eine Unterbrechung des Stromkreises.
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Um die Zug- bzw. Pruckbelastung des Materials der Membran 16 möglichst
klein zu halten, ist diese gemäß Fig. 2 mit einer nach außen gerichteten Ausbauchung
versehen, so daß die ringförmige Membran eine Art Balgenteil bildet. Der aus flexiblem,
elektrisch isolierendem Kunststoffmaterial bestehende Balgenteil liegt mit seinen
inneren Rändern auf um das Kontaktelement 12 herumlaufenden Befestigungsringflächen
20 auf, die von den Stützplatten 14 gebildet werden. Dabei ist es günstig, diese
Ringfläche 20 bezüglich des Fußteils 22 der Stützplatte 14, die selbst nicht rund
zu sein braucht, sondern beispielsweise auch quadratisch sein kann, wie Fig. 3 zeigt,
soweit einzusenken, daß sich auf dem gesamten Umfang eine Stützfläche 24 für die
ringförmige Membran 16 ergibt.
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Der feste Sitz und die Gasdichtheit der Verbindung zwischen der Membran
16 und der Stützplatte 14 kann noch dadurch verbessert und erhöht werden, daß in
die Befestigungsringfläche 20 eine Nut 26 eingefräst wird, in die ein entsprechend
geformter rlngförmiger Vorsprung oder Wulst 28 der inneren Fläche des Randes des
Balgenteils 16 paßt. Als weitere Maßnahme ist bei der dargestellten Ausführungsform
noch eine Klemmeinrichtung 30 vorgesehen,
die eine übliche Schlauchschelle
30 sein kann, wie in Fig. 1 dargestellt, oder aber eine einfacher montierbare und
auch einen gleichmäßigeren Druck ausübende Klemmeinrichtung, wie sie in der Fig.
7 in perspektivischer Ansicht dargestellt ist.
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Die Klemmeinrichtung der Fig. 7 besteht aus einem Edelsahlband 32,
das an einem Ende in einem nach außen weisenden Haken 34 endet, siehe die teilweise
längsgeschnittene Ansicht der Fig. 8, wobei der Haken 34 eine Breite aufweist, die
geringer als die Breite des Bandes 32 ist. Das andere Ende des Bandes 32 endet in
einem fensterartigen Durchbruch 36, der zum Zwecke des Umspannens der Membran 16
mit dem Band 32 über den Haken 34 gelegt wird. Gegenüber den üblichen Schlauchschellen
ergibt dieses Band keine Aufwölbung des umspannten Materials im Bereich der Bandenden
während des Befestigungsvorganges, außerdem läßt sich dieses Band wesentlich schneller
montieren.
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Um die Enden des Stahlbandes 32 leicht erfassen und spannen zu können,
sind noch zwei runde Durchbrüche 38 nahe der Band enden vorgesehen, in die ein entsprechendes
zangenartiges Werkzeug einsetzbar ist, um die beiden Enden des Stahlbandes 32 zusammenzuziehen
und dabei das Fenster 36 über den Haken 34 zu führen und so das Stahlband 32 um
die Membran 16 herum zu verriegeln.
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Hinter der Befestigungsringsfläche oder -schulter-20 ist die Stützplatte
14 nochmals abgesetzt, so daß sich eine weitere Stufe 40 ergibt, von der aus der
eigentliche Träger für die Kontaktscheibe 12 zylinderförmig ausgeht. Auf diese Weise
erhalten alle den Innenraum des Schaltergehäuses begrenzenden Oberflächenbereiche
der Membran 16 ungefähr gleichen Abstand von dem Kontaktscheibenspalt 42, so daß
sich aus dem Spalt u. U.
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heraus spritz endes Material verhältnismäßig gleichförmig auf diese
Oberfläche 44 verteilt, was zur größeren Lebensdauer des Membranmaterials beiträgt.
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Die Membran 16 besteht vorzugsweise aus einem Fluorelastomer, das
gegenüber chemischen Angriffen von außen, die bei Anwendung des Schalters für Elektrolysebäder
vorkommen können, sowie gegenüber den chemischen und thermischen Angriffen von innen
her ausreichend widerstands fähig ist. Dieses Material hat den Vorteil, daß es als
Rohelastomer mittels sehr einfacher Spritzformen verarbeitet werden kann und daher
die Möglichkeit besteht, ohne große Werkzeugkosten eine Reihe von Schaltern mit
stufenweise unterschiedlichen Stromnennwerten zu schaffen, so daß eine genaue Anpassung
des Schalters an die jeweils erforderliche Nennstromstärke und damit optimale Platzausnutzung
erreicht wird. Beispielsweise könnte eine Modulreihe in Stufen von jeweils 1000
A geschaffen werden, die von 1000 bis 10000 A reichen würde. Die für jeden Stromwert
erforderlichen Werkzeugkosten, nämlich die Kosten für die Spritzgußform für die
Membran 16 wie auch die Form zur Herstellung der Stützplatte 14 beispielsweise mittels
Kokillenguß halten sich dadurch in Grenzen. Hinzu kommt, daß, wie Fig. 2 deutlich
erkennen -läßt, beide Stützplatten 14 völlig identisch aufgebaut sind und daher
mit nur einer einzigen Form preisgünstig hergestellt werden können.
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Ein weiterer Vorteil der Herstellung mittels Kokillenguß würde noch
darin liegen, daß in sehr einfacher Weise Gewindesacklöcher im Fußteil 22 der Stützplatte
14 angeordnet werden können (nicht dargestellt), indem entsprechende Einsätze während
des Kokillengusses umgossen werden. Alternativ können selbstverständlich Sacklöcher
54 auch nachträglich angeordnet werden (Fig. 4) oder statt dessen auch Durchgangslöcher
44, z. B. an den vier Ecken einer rechteckförmigen Stützplatte 14, wie in Fig. 3
dargestellt.
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Falls die Betätigungseinrichtung für die beiden Stützplatten 14 des
Niederspannungsschalters 10 keine oder keine ausreichende Axialführung besitzen,
kann eine. derartige Axialführung auch innerhalb des Niederspannungsschalters vorgesehen
werden, wie es Fig. 2 erkennen läßt. Die Axialführung besteht hier in eindaher Weise
aus einem Führungszapfen 48, der in einem in jeder Stützplatte 14 angeordneten axialen
Sackloch 50 mit einem gewissen
Spiel 52 geführt ist. Der Führungszapfen
48 kann beispielsweise aus glasfaserverstärktem Polyamid bestehen.
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Der Führungszapfen 4-8 braucht nicht unbedingt vorhanden zu sein,
beispielsweise zeigen die Fig. 4 bis 6 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Schalters, der eine derartige- zusätzliche Führung nicht aufweist. Im übrigen ist
die dargestellte Ausführungsform ganz analog der Ausführungsform, die in den Fig.
1 bis 3 wiedergegeben ist, wobei allerdings statt der Durchgangslöcher 44 Sacklöcher
54 zur Befestigung der Stützplatten an den Schalterbetätigungseinrichtungen (nicht
dargestellt) vorgesehen sind.
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Wie Fig. 5 erkennen läßt, kann die Membran 16 an ihren Außenrändern
mit einer Einsenkung 56 versehen sein, die über der auch hier vorgesehenen (in eine
Nut -26 in der Befestigungsringfläche 20 eingreifenden) Wulst 28 angeordnet ist,
und indiz beispielsweise eine Befestigungsspirale 58, ein Befestigungsring 60 oder
ein Band 62 eingreifen kann.
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Die etwas kompliziertere Anbringung von Sacklöchern hat gegenüber
Durchgangslöchern den Vorteil, daß für den Austausch von älteren Schaltern durch
die neuen Schalter die gesamte außen fläche der-Stützplatte zur Verfügung steht,
so daß beliebige Bohrbilder verwirklicht werden können.
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Der vorstehend in mehreren Ausführungsformen beschriebene Leerschalter,
der, wie bereits erwähnt, zum Schalten von Strömen im Bereich von 1.000 bis beispielsweise
12.000-A auslegbar is-t, kann auch zum Aufbau eines mehrere Leerschalterelemente
der beschriebenen Art umfassenden Leerschalters verwendet werden.
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So ist in Fig. 9 ein aus fünf Leerschalterelementen 10 aufgebauter
Leerschalter 70 gezeigt, wobei die Fig. 10 eine Schnittansicht durch eines der Schalterelemente
10 wiedergibt. - Wie aus den Figuren zu erkennen ist, wird die untere Stütz-platte
14, die nach außen hin in eineAnschlußlasche 15 einstückig übergeht,
von
einem Isolierstück 72 getragen, das seinerseits auf einer im Querschnitt U-förmigen
Befestigungsschiene 74 befestigt ist.
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Die obere Stützplatte 14 klemmt mit einer weiteren Stützplatte 80
eine aus einzelnen Kupferblechstreifen bestehende Anschlußlasche 76 unter Zwischenlage
eines weiteren Isolierstücks 78 fest.
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Dieses aus den Bauteilen 14, 76, 78 und 80 bestehende Teil wird über
ein kissenförmiges Anschlußglied 82 mit einer oberen und in Richtung der Achse des
Schalters 10 verschieblichen Befestigungsschiene 84 verbunden, die wiederum im Querschnitt
U-förmig ist.
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Untere Anschlußlasche 15 und obere Anschlußlasche 76 sind jeweils
mit in Fig. 10 nur gestrichelt dargestellten Anschlußkontaktstreifen 86 bzw. 88
verbunden, beispielsweise mit jeweils vier Schraubbolzen, die durch jeweils vier
entsprechende Bohrungen 90 und 92 in unterer bzw. oberer Anschlußlasche 15 bzw.
76, siehe Fig. 11, hindurchgeführt sind.
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Die Befestigungsschienen 74 und 84 werden von einer geeigneten Rahmenkonstruktion
gehalten, die beispielsweise durch Seitenplatten 94, 96 gehalten werden, wobei die
obere Befestigungsschiene an beiden Enden mit einem Exzenterantrieb verbunden und
dadurch auf- und abfahrbar ist, wobei der Antrieb beispielsweise mittels beidseitig
angeordneter Pleuelstangen 98 erfolgt, die mit einer Antriebswelle 100 in Verbindung
stehen. Die Antriebswelle 100 ihrerseits kann entweder durch einen Handantrieb betätigt
werden, beispielsweise durch einen seitlichen Handhebel, oder durch einen Drehfrontantrieb,
oder aber auch durch einen Motorantrieb, für den beispielsweise auf der linken Seite
in Fig. 9 ein entsprechender Raum 102 vorgesehen ist.
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Die Abstände zwischen den einzelnen Anschlußlaschen 76 bzw. 15 wie
auch die Abstände der Kontaktelemente innerhalb der einzelnen Schalterelemente 10
hängen von der jeweiligen geforderten Spannungsfestigkeit des Schalters im ausgeschalteten
Zustand ab.
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Werden die einzelnen Anschlußlaschen 7-6 bzw. 15 jeweils miteinander
parallelgeschaltet, um höhere Nennströme zu erreichen, spielen die Abstände hinsichtlich
der Spannungsfestigkeit keine Rolle, wohl aber dann, wenn zur Erlangung höherer
Spannungsfestigkeit beispielsweise die Anschlußlasche 15 des einen Schalterelementes
10 mit der Anschlußlasche 76 des- nächstfolgenden Schalterelementes 10 durch eine
Brückenverbindung verbunden ist, dessen Anschlußlasche 15 wiederum mit der Anschlußlasche
76 des nächstfolgenden Schalterelementes verbunden ist, usw.
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Meistens wird es aber günstiger sein, für höhere Spannungen entsprechend
größere Abstände zwischen den Kontaktelementen vorzusehen und die Kombination von
mehreren Leerschalterelementen nur zum Zwecke einer höheren Nennstrombelastbarkeit
vorzunehmen.
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Da die Schaltvorgänge bei annähernd stromlosem Betrieb erfolgen, so
daß während des Ausschaltvorganges weder ein besonders hoher Strom durch den Schalter
fließt und auch nur eine geringere Spannung an den Kontaktelementen anliegt, treten
Lichtbogenerscheinungen zwischen den Kontaktelementen nicht oder nur in begrenztem
Umfang auf. Der erfindungsgemäße Leerschalter ist daher für höhere Nennleistungen
sowie auch höhere Schaltfrequenzen geeigneter, als ein analog aufgebauter Schalter,-
der unter voller Last arbeiten muß.
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Gegenüber bisher bekannten Leerschaltern, die alle mit nicht bekapselten
Messerkontaktkonstruktionen arbeiten, ergibt sich eine wesentlich größere Betriebssicherheit
wie auch geringere Herstellungskosten bei gleicher Nennstromstärke. Ein weiterer
Vorteil ist der kompaktere Aufbau und die größere Unempfindlichkeit gegenüber äußeren
Einflüssen.
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Leerschalter der in Fig. 9 dargestellten Art oder auch-aus nur jeweils
einem Element bestehende Leerschalter lassen sich auch in der Weise kombinieren,
daß sich die Möglichkeit einer Umschaltung ergibt. Zu diesem Zweck werden - für
einpoligen Betrieb -jeweils zwei Schalterelemente oder auch Schalter derart mechanisch
kombiniert,
daß während des Schließens des einen Schalters oder Schalterelementes der andere
Schalter oder das andere Schalterelement geschlossen wird.
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Kombiniert man vier Schalter oder Schaltewlemente mit einer Kreuzverbindung,
ergibt sich eine zweipolige Leerumschaltung.
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