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Klemmvorrichtung für elektrische Verbindungen
Die Erfindung betrifft eine Klemmvorrichtung für elektrische Verbindungen, insbesondere eine Vorrichtung zum Anschluss von beweglichen Stangen oder Stäben zur Stromzuführung zu den Anoden in Zel-
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Verbindung leicht lösbar ist, damit die Lage der Verbindungsstelle an den Stangen verändert werden kann.
Wenn diese Stangen Ströme von mehreren tausend Ampere führen, muss ein ausgezeichneter Kontakt gewährleistet sein, um einen Spannungsabfall an der Verbindungsstelle zu verhindern. Bisher konnten derartige Verbindungen nur mit Stangenklemmeinrichtungen hergestellt werden, die beispielsweise Klemmleisten aufweisen, die mit mehreren Schrauben oder Bolzen miteinander verbunden oder mit Keilen festgelegt wurden. Die Montage und Demontage dieser Stangenklemmvorrichtungen nahm viel Zeit in Anspruch. Beispielsweise waren für die Montage zwei aufeinanderfolgende Massnahmen erforderlich : die Annäherung des Klemmteiles, dann das eigentliche Festklemmen. Ausserdem konnten einheitliche Klemmbedingungen nicht ohne weiteres erzielt werden.
Diese Nachteile traten besonders in den Zellen für die Aluminiumerzeugung mit Hilfe von vertikalen, stabförmigen vorausgeheizten oder Söderberg-Anoden auf, die von einer Stange gespeist werden, welche mit einer Sammelschiene verbunden werden muss. In diesen Einrichtungen erfolgt die Verbindung stets an derselben Stelle der Sammelschiene, jedoch an einer solchen Stelle der Stange zur Stromzuführung zu den Anodenstäben, dass diese Stange je nach dem Vorschub der Anode in verschiedenen Stellungen angeschlossen werden kann.
Die erfindungsgemässe Klemmvorrichtung vermeidet diese Nachteile, indem sie eine sehr rasche Verbindung der beiden Stangen gestattet. Die bisher bei Verwendung der bekannten Verbindungseinrichtung erforderlichen zwei Massnahmen werden durch einen einzigen Vorgang erzielt, der sogar mit Fernsteuerung durchgeführt werden kann. Ausserdem ist eine weit wirksamere und einheitlichere Verbindung zwischen den beiden Stangen gewährleistet als bisher.
Die erfindungsgemässe Einrichtung besteht im wesentlichen aus einem Klemmteil, dessen Drehbewegung mit derjenigen eines Betätigungsteiles über zwei getrennte Bewegungsübertragungseinrichtungen gekuppelt ist, die während der Bewegung des Betätigungsteiles getrennt voneinander und nacheinander wirksam werden, wobei die erste dieser Bewegungsübertragungseinrichtungen so gewählt ist, dass sie eine schnelle Bewegung des Klemmteiles bewirkt, während die zweite Einrichtung so gewählt ist, dass sie eine langsame, nicht umkehrbare Bewegung des Klemmteiles bewirkt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Betätigungsteil um eine Achse gedreht, die zur Drehachse des Klemmteiles parallel ist, wobei diese Achsen beider Teile in einer Halterung gelagert sind, die mit einer der Stangen, vorzugsweise mit der Sammelschiene einstückig ist.
Zur voneinander getrennten, aufeinanderfolgenden Bewegungsübertragung zwischen dem Betätigungsund dem Klemmteil kann einerseits ein Zahnsektortrieb zur raschen Bewegung des Klemmteiles und anderseits ein aus einem Nocken und einer Rolle bestehender Trieb zur langsamen, nicht umkehrbaren Bewegung des Klemmteiles verwendet werden.
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In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Betätigungsteil mit einem Zahnsektor und mit einem Nocken versehen, wobei die Achsen des Zahnsektors und des Nockens in der Drehachse des Betätigungteiles liegen, während der Klemmteil mit einem entsprechenden Zahnsektor sowie einer Rolle versehen ist, deren Achse in einem bestimmten Abstand von der Drehachse des Klemmteiles bleibt.
Erfindungsgemäss sind der Nocken und die Rolle so ausgebildet, dass sie einander erst dann berühren, wenn die Zähne der Zahnsektoren des Betätigungs- und des Klemmteiles einander nicht mehr berühren.
In einer Klemmvorrichtung mit den vorstehenden Merkmalen sind das Profil des Nockens und der Abstand zwischen der Rollenachse und der Drehachse des Klemmteiles so gewählt, dass der Klemmteil eine sehr starke, nicht umkehrbare Klemmkraft auf die bewegliche Stange ausübt, die an die feststehende Sammelschiene oder einen mit ihr einstückigen Teil angelegt ist.
Wenn der Betätigungsteil mit einer einheitlichen Winkelgeschwindigkeit bewegt wird. vollzieht der Klemmteil, während des Eingriffes der Verzahnungen miteinander, eine schnelle Annäherungsbewegung.
Wenn dann der Nocken des Betätigungsteiles an der Rolle des Klemmteiles angreift, erfolgt eine langsame, nicht umkehrbare Bewegung, welche eine feste Berührung zwischen den beiden Stangen gewährleistet.
Diese Klemmvorrichtung bewirkt eine ausgezeichnete Verbindung zwischen Stangen zum Leiten des elektrischen Stromes und ist von besonderer Bedeutung zum Anschluss von abzweigenden Anodenstangen in Zellen zur Erzeugung von Aluminium. Sie ist jedoch auch in allen jenen Fällen anwendbar, in denen eine rasche Annäherung mit fester mechanischer Verbindung zwischen zwei Teilen erwünscht ist, insbesondere, wenn ein rasches Festklemmen und Lösen desselben Teiles erforderlich ist, oder zahlreiche identische Teile nacheinander angebracht und abgenommen werden müssen. Die Einrichtung kann beispielsweise als'Schnelleinspannvorrichtung an Werkzeugmaschinen zur Bearbeitung an Serien von identischen Teilen verwendet werden, ferner für Brems-, Verriegelungssysteme usw.
Zur Erläuterung der Erfindung wird ein bevorzugtes, die Erfindung nicht einschränkende Ausführungbeispiel nachstehend beschrieben :
Fig. 1 zeigt in Ansicht eine erfindungsgemässe Klemmvorrichtung, die auf einer Sammelschiene einer zur Erzeugung von Aluminium dienenden Zelle montiert und zum Anschluss einer Anodenstromzuführungs- stange an diese Sammelschiene bestimmt ist. Die Fig. 2 und 3 zeigen dieselbe Einrichtung, teilweise im Schnitt, während der verschiedenen Schritte beim Einspannen einer Stange.
Fig. 1 zeigt die Sammelschiene l, an der die Stange 2 angeklemmt werden soll, die zur Stromzuführung zu einer nicht gezeigtenAnode dient, sowie den Rahmen 3 der an der Sammelschiene 1 befestigten Einrichtung.
Der Klemmteil 4 ist in Fig. 1 in der Stellung gezeigt, in der er die Stange 2 gegen die Stange 1 drückt. Dieser Teil besitzt eine Rolle 5, auf die ein Nocken 6 drückt, die von dem Betätigungsteil getragen wird, dessen Drehachse 7 in einem Mehrkantkopf 8 endet, an dem ein Spannschlüssel angesetzt werden kann.
Fig. 2 zeigt die Einrichtung im Schnitt nach der Ebene 9-9'der Fig. 1 in jener Stellung, in der die Stange 2 noch nicht gegen die Sammelschiene 1 gedrückt wird.
Man erkennt. dass der um die Achse 10 schwenkbare Klemmteil 4 eine Klemmfläche 11, einen Zahnsektor 13-14-15 und die Rolle 5 aufweist, die frei um eine Achse 16 drehbar ist, die in einem bestimmten Abstand von der Achse 10 gelegen ist.
Der um die Achse 7 drehbare Betätigungsteil der Einrichtung weist einen Zahnsektor 17-18-19 auf, der mit dem Zahnsektor des Klemmteiles kämmen kann, sowie einen Nocken 6.
In der in Fig. 2 dargestellten Stellung befindet sich der Klemmteil vollständig innerhalb der Halterung, so dass die Stange 2 relativ zu der Sammelschiene 1 frei in die gewünschte Stellung verschoben werden kann.
Wenn der Betätigungsteil in der Pfeilrichtung 20 gedreht wird, dreht sich der Klemmteil mit etwa derselben Winkelgeschwindigkeit in der Richtung des Pfeiles 21, da beide Zahnsektoren miteinander kämmen. Eine Drehbewegung des Betätigungsteiles um etwa 1/3 Umdrehung bewirkt daher eine rasche Annäherung des Klemmteiles.
Bei fortgesetzter Drehung des Betätigungsteiles tritt der letzte Zahn 17 des Zahnsektors des Betäti- gungsteiles aus dem Zahnsektor 13-14-15 des Klemmteiles aus, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, in der die Stange 2 der Sammelschiene 1 angenähert ist, aber noch nicht dagegen gedrückt wird. In diesem Augenblick gelangt der Nocken 6 mit der Rolle 5 in Berührung und die weitere Drehbewegung des Betätigungsteiles bewirkt einen sehr starken Druck auf den Klemmteil bei sehr langsamer Bewegung desselben.
Wenn das Ende 22 des Nockens 6 mit der Rolle 5 in Berührung gelangt, wird die stärkste Klemmung erzielt, ohne dass auf den Betätigungsteil eine besonders starke Kraft ausgeübt zu werden braucht. Prak-
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tisch ist es von Vorteil, den Betätigungsteil mit einem dynamometrischen Schlüssel zu betätigen, damit stets einheitliche Klemmdrücke erhalten werden. Wenn sehr häufige Klemmungen und Freigaben vorherzusehen sind, kann der Betätigungsteil auch mechanisch betätigt werden.
In einer Ausführung, mit der gute Ergebnisse erzielt werden, ist der Klemmteil 4 mit einem Sporn 23 versehen, mit dem die zu Beginn der Klemmvorganges vorzugsweise an den Rahmen angelegte Stange 2 am Ende der Annäherungsbewegung in ihrer Stellung genau festgelegt werden kann.
Ebenso wie die rasche Annäherung und Klemmung durch eine einzige Bewegung des Betätigungsteiles bewirkt wird, erfolgt bei der Bewegung in der Gegenrichtung zunächst ein langsames Abrücken des Klemmteiles, solange die Nocke an der Rolle angreift, und dann ein rascher Abzug dieses Teiles, sobald die Zahnsektoren wieder miteinander in Berührung kommen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Klemmen eines Teiles zwischen einer feststehenden Halterung und einem drehbaren Backen, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegung des Backens (4) über zwei verschiedene Bewegungsübertragungseinrichtungen (13, 14, 15, 17, 18, 19 bzw. 5,6) durch die Bewegung eines drehbaren Betätigungsteiles bewirkt wird, wobei die erste Bewegungsübertragungseinrichtung (13, 14, 15, 17, 18, 19) von solcher Art ist, dass die Winkelgeschwindigkeit der betätigten Klemmbacke (4) von derselben Grössenordnung ist wie die Winkelgeschwindigkeit des Betätigungsteiles und wobei die zweite Bewegungsübertra-
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