Dehnungsverbinder für Sammelschienen von Starkstromschaltanlagen
Die Erfindung betrifft einen Dehnungsverbinder für Sammeischienen von Starkstromschaltanlagen, mit zwei an den miteinander zu verbindenden Enden der Sammelschienen befestigbaren Klemmen und einem die Klemmen elastisch und elektrisch leitend verbindenen Verbindungselement, das aus mindestens einem gekrümmten Metallband besteht.
Die Dehnungsverbinder der Sammelschienen in Starkstromschaltanlagen müssen neben der Aufgabe einer einwandfreien Stromübertragung auch dafür sorgen, dass temperaturbedingte Längenänderungen der Sammelschienen zwischen diesen mechanisch ausgeglichen werden. Hierzu dient das Verbindungselement, das bei den bekannten Dehnungsverbindern aus einem mehr oder weniger nachgiebigen, wellenförmig gekrümmten Metallband besteht. Die Distanzänderung der beiden Sammelschienen wirkt sich dann in einer Abflachung oder Verstärkung der wellenförmigen Krümmung aus. Das Metallband ist daher auch auf Biegung beansprucht und neigt an den Stellen besonders starker Krümmung zum Dauerbruch.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Dehnungsverbinder besteht darin, dass das Verbindungselement infolge der auf Übertragung hoher Ströme ausgelegten Dimensionierung des Metallbandes der Wärmeausdehnung der Sammelschienen grossen Widerstand entgegensetzt, wodurch auf die die Sammelschienen tragenden Stützer zusätzliche Kräfte ausgeübt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dehnungsverbinder zu schaffen, der trotz eines sehr geringen elektrischen Widerstandes eine hohe mechanische Nachgiebigkeit besitzt. Ausgehend von einem Dehnungsverbinder der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Verbindungselement als ein aus mehreren Windungen des Metallbandes bestehender Wickel ausgebildet ist, der an zwei mindestens annähernd gegenüberliegenden Stellen mit den Klemmen verbunden ist.
Da zur Bildung des Wickels ein sehr dünnes und damit sehr flexibles Metallband verwendet werden kann, weil der für die Stromübertragung wirksame Querschnitt durch eine entsprechend grosse Zahl von Windungen des Wickels erreicht werden kann, und die einzelnen übereinanderliegenden Windungen eine gewisse Beweglichkeit relativ zueinander besitzen, erhält man eine wesentlich grössere mechanische Nachgiebigkeit als mit einem massiven Band, das den gleichen Querschnitt wie der Wickel besitzt. Die mechanische Nachgiebigkeit wird weiterhin dadurch erhöht, dass kleine Krümmungsradien vermieden werden können und dass sich bei Längenänderungen der Sammelschienen das Verbindungselement über seiner gesamten Länge zwischen den beiden Klemmen nahezu gleichmässig verformt. Ein weiterer Vorteil ist die einfache Herstellbarkeit des Verbindungselementes.
Beispielsweise kann es in Form eines Kreisrings gewickelt werden, was auch den Vorteil bietet, dass der Krümmungsradius überall gleich ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Verbindungselement in einer diametralen Nut der Klemmen, wobei die Nutbreite zweckmässigerweise der Breite des den Wikkel bildenden Bandes angepasst ist. Solche Nuten gleich tern die Montage und sichern das Verbindungselement gegen ein Verdrehen relativ zur Klemme.
Das Verbindungselement kann durch eine Schraubver: bindung mit den Klemmen verbunden werden. Wegen ihrer Einfachheit besonders vorteilhaft ist eine Schraubverbindung mittels mindestens je einer das Verbindungselement an den Nutgrund anpressenden Schraube. Vorzugsweise durchdringen diese Schrauben das Verbindungselement und dringen in axialer Richtung in die zugeordnete Klemme ein.
Hierdurch ist zum einen gewährleistet, dass alle Windungen des Wickels im Bereich der Verbindungsstelle fest aneinandergepresst werden, so dass ein guter Kontakt zwischen der Klemme und allen Windungen vorhanden ist. Zum anderen vermeidet eine solche Verbindung weitgehend eine Verformung des Wickels im Bereich der Verbindungsstelle.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist für die Schraubverbindung mindestens ein Schraubbolzenpaar vorgesehen, von dem jedes seiner Schraubenbolzen in den anderen eindringt und deren Achsen miteinander fluchten. Diese beiden Schraubbolzen sind zweckmässig in dem innerhalb des Verbindungselementes liegenden Abschnitt in axialer Richtung relativ zueinander verschiebbar geführt, wodurch sichergestellt ist, dass die Enden der miteinander durch den Dehnungsverbinder verbundenen Sammelschienen stets miteinander fluchten. Zusätzliche Teile sind für die Führung der beiden Schraubbolzen nicht erforderlich, wenn der innerhalb des Verbindungselementes liegende Abschnitt des einen Schraubbolzens eine zentrale Bohrung und der entsprechende Abschnitt des anderen Schraubbolzens einen in der zentralen Bohrung axial verschiebbar geführten Zapfen aufweist.
Um das Festziehen der Schraubbolzen ebenfalls in einfacher Weise zu ermöglichen, können die innerhalb des Verbindungselementes liegenden Abschnitte zumindest eine Ringzone mit einem Sechskantprofil besitzen. Zum Festziehen genügt dann ein einfacher Schraubenschlüssel.
Sofern nur ein einziges Schraubbolzenpaar vorgesehen ist, ordnet man die Schraubbolzen zweckmässigerweise in der Längsachse der beiden Klemmen an. Die Verwendung von zwei oder mehr parallel zueinander liegenden Schraubbolzenpaaren bietet den Vorteil, dass die durch den Dehnungsverbinder miteinander verbundenen Schienenenden sich nicht relativ zueinander verdrehen können.
Im folgenden ist die Erfindung anhand von auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine teilweise im Längsschnitt dargestellte Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 eine teilweise im Längsschnitt dargestellte Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels,
Fig. 4 eine Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels.
Ein Dehnungsverbinder zum Verbinden zweier im Ausführungsbeispiel als Rohr ausgebildeten Sammelschienen 1 und 1' weist zwei gleich ausgebildete Klemmenkörper 2 und 2' auf, welche die einander zugekehrten Enden der Sammelschienen 1 bzw. 1' aufnehmen. Die Klemmenkörper 2 und 2' sind aus einem Sechskantprofilstab abgestochen und mit einer zentralen Gewindebohrung versehen, von denen nur die Gewindebohrung 3 des Klemmenkörpers 2 in der Zeich- nung dargestellt ist. Im Inneren besitzt jeder Klemmenkörper im Anschluss an die Gewindebohrung eine sich zu dem dem anderen Klemmenkörper abgewandten Ende hin konisch erweiternde Ausdehnung 4, in die ein angepasster Ringkonus 6 eingesetzt ist, dessen Innendurchmesser auf den Durchmesser der Sammelschiene 1 bzw. 1' abgestimmt ist.
Mit Hilfe einer Überwurfmutter 7 bzw. 7', welche auf ein Aussengewinde 5 bzw. 5' aufgesetzt ist, wird der Ringkonus 6 in die konische Ausdrehung 4 gedrückt, so dass der Klemmenkörper 2 bzw. 2' auf den Sammelschienenenden mechanisch und elektrisch einwandfrei festgeklemmt wird. Dieses Klemmenprinzip ist von den sogenannten Zentralverbindern her bekannt.
Die beiden, im Anschluss an die Aussengewinde 5 bzw. 5' ein Sechskantaussenprofil besitzenden Klemmenkörper 2 bzw. 2' sind an der dem Innenkonus abgekehrten Stirnseite, also derjenigen Stirnseite, welche dem anderen Klemmenkörper zugekehrt ist, mit einer radial durchgehenden Nut 8 bzw. 8' versehen, die der Aufnahme eines Verbindungskörpers 9 dient. Der Verbindungskörper 9 ist ein aus einem dünnen Blechband hergestellter Wickel mit einer Vielzahl von Windungen. Die Breite der Nuten 8 und 8' ist der Breite des den Wickel bildenden Blechbandes angepasst.
Zum Verbinden von Sammelschienen aus Kupfer besteht der Wickel beispielsweise aus einem etwa 0,15 mm starken Kupferband. Zum Verbinden von Aluminiumsammelschienen wird ein aus einem stärkeren Aluminiumband hergestellter Wickel verwendet.
Wie Fig. 1 zeigt, ist der Verbindungskörper 9 an diametral liegenden Stellen mit je einer Bohrung 11 versehen. Die eine dieser beiden Bohrungen durchdringt ein aus einem Sechskantmaterial hergestellter Schraubbolzen 10, der an seinem einen Ende auf einen Gewindezapfen 12 abgesetzt ist, der in die Gewindebohrung 3 der Klemme 2 eingeschraubt ist. Der durch das Absetzen entstehende Bund 13 presst über eine runde oder eckige Scheibe 14 den Verbindungskörper 9 beim Einschrauben fest auf den Grund der eingefrästen Nut 8 des Klemmenkörpers 2. Das Einschrauben und Festziehen kann wegen des Sechskantprofils des Schraubbolzens 10 mittels eines Gabelschlüssels erfolgen.
Die andere Bohrung des Verbindungskörpers 9 durch- dringt ein ebenfalls aus einem Sechskantstab hergestellter Schraubbolzen 15, der wie der Schraubbolzen 10 an seinem einen Ende auf einen Gewindezapfen abgesetzt ist, welcher in die zentrale Gewindebohrung des Klemmenkörpers 2' eingeschraubt ist. Wie beim Schraubbolzen 10 drückt der durch das Absetzen vorhandene Bund über eine Scheibe 14 den Verbindungskörper 9 fest auf den Grund der Nut 8'.
Das Sechskantprofil des Schraubbolzens 15 bleibt nicht wie beim Schraubbolzen 10 auf der gesamten Länge des im Inneren des Verbindungskörpers liegenden Abschnitts, sondern nur in der Breite einer Mutter stehen, d. h. nur so weit, wie dies zum Einschrauben und Festziehen des Schraubbolzens 15 erforderlich ist. Im übrigen ist der Schraubbolzen 15 zu einem Zapfen 16 abgedreht, dessen Durchmesser auf den Durchmesser einer zentralen Sacklochbohrung 17 im Schraubbolzen 10 so abgestimmt ist, dass der Zapfen 16 im Schraubbolzen 10 axial leicht beweglich geführt ist. Eine solche Führung ist vor allem dann von Vorteil, wenn die Sam melschienen 1 und 1' in grösserem Abstand von den sie tragenden, nicht dargestellten Stützern enden.
Die Längen des Zapfens 16 und der Bohrung 17 sind, wie übrigens auch der Wickeldurchmesser des Verbindungskörpers 9, auf die voraussichtlich auftretenden maximalen Längenänderungen der beiden Sammelschienen 1 und 1' ab abgestimmt Zweckmässigerweise wird das Wickeln des Verbindungskörpers 9 so vorgenommen, dass der Wicklungsanfang und das Wicklungsende sich an derselben Stelle des Wickels gegenüberliegen und gemeinsam von einer der beiden Bohrungen durchdrungen werden. Eine der beiden Schraubbolzen 10 oder 15 sichtert dann den Wickel gegen ein Aufspringen. Im Interesse der Sprühfestigkeit kann ein leichtes Abrunden der Kanten der Klemmen, des Verbindungskörpers und der übrigen Teile empfehlenswert sein.
Das in Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von demjenigen gemäss den Fig. 1 und 2 dadurch, dass zwei Schraubbolzenpaare 110, 115 und 110', 115' und daher auch je zwei Bohrungen 111 im Verbindungskörper 109 an jeder Befestigungsstelle vorgesehen sind.
Wie Fig. 3 zeigt, sind die beiden Schraubbolzen 110 und 110' in gleicher Weise wie der Schraubbolzen 10 des ersten Ausführungsbeispiels, und die beiden Schraubbolzen 115 und 115' in gleicher Weise wie der Schraubbolzen 15 ausgebildet.
Anstelle der zentralen Gewindebohrung 3 weisen die beiden Klemmenkörper 102 und 102' je zwei in axialer Richtung verlaufende, um den gleichen Betrag, aber in entgegengesetzter Richtung aus dem Zentrum versetzt liegende Gewindebohrungen 103 und 103' auf, in welche die abgesetzten Gewindezapfen der Schraubbolzen 110 und 115 bzw. 110' und 115' eingeschraubt sind.
Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel weicht von dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 nur durch ein Band 220 ab, das an seinem einen Ende mittels eines dünnen Stiftes 221 am Aussenmantel der Klemme 202 und an seinem anderen Ende mittels eines dünnen Stiftes 222 am Aussenmantel der Klemme 202' befestigt ist. Seine Aufgabe besteht darin, den richtigen Abstand zwischen den beiden Klemmen 202 und 202' festzulegen. Daher können die Befestigungen so ausgebildet sein, dass das Band nach der Montage abgenommen werden kann. Es kann aber auch die Stärke des Bandes 220 so gering gewählt werden, dass es bei der ersten Dehnung abreisst Selbstverständlich kann ein solches Band auch bei anderen Ausführungsbeispielen vorgesehen werden.
Im übrigen ist dieses Ausführungsbeispiel, das die beiden Sammelschienen 201 und 201' drehfest verbindet, in gleicher Weise wie dasjenige gemäss Fig. 3 ausgebildet.
Expansion connector for busbars in power switchgear
The invention relates to an expansion connector for busbars of high-voltage switchgear, with two clamps that can be fastened to the ends of the busbars to be connected and a connecting element that connects the clamps in an elastic and electrically conductive manner and consists of at least one curved metal strip.
The expansion connectors of the busbars in high-voltage switchgear must, in addition to the task of flawless power transmission, also ensure that temperature-related changes in length of the busbars are mechanically compensated between them. The connection element is used for this purpose, which in the known expansion connectors consists of a more or less flexible, undulating metal strip. The change in the distance between the two busbars then results in a flattening or reinforcement of the undulating curvature. The metal strip is therefore also subject to bending stress and tends to break fatigue at the points of particularly strong curvature.
Another disadvantage of the known expansion connectors is that the connecting element, as a result of the dimensioning of the metal strip designed to transmit high currents, opposes the thermal expansion of the busbars, whereby additional forces are exerted on the supports carrying the busbars.
The invention is based on the object of creating an expansion connector which, despite a very low electrical resistance, has a high degree of mechanical flexibility. Based on an expansion connector of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that the connecting element is designed as a coil consisting of several turns of the metal strip, which is connected to the terminals at two at least approximately opposite points.
Since a very thin and therefore very flexible metal strip can be used to form the coil, because the cross section effective for the transmission of current can be achieved by a correspondingly large number of turns of the coil, and the individual superposed turns have a certain mobility relative to one another you have a much greater mechanical flexibility than with a solid band that has the same cross-section as the coil. The mechanical flexibility is further increased by the fact that small radii of curvature can be avoided and that when the length of the busbars changes, the connecting element deforms almost uniformly over its entire length between the two terminals. Another advantage is that the connecting element can be manufactured easily.
For example, it can be wound in the form of a circular ring, which also has the advantage that the radius of curvature is the same everywhere.
In a preferred embodiment, the connecting element lies in a diametrical groove in the clamps, the width of the groove suitably being adapted to the width of the band forming the coil. Such grooves equal tern the assembly and secure the connecting element against rotation relative to the clamp.
The connecting element can be connected to the terminals with a screw connection. Because of its simplicity, a screw connection by means of at least one screw pressing the connecting element against the groove base is particularly advantageous. These screws preferably penetrate the connecting element and penetrate the associated terminal in the axial direction.
This ensures, on the one hand, that all turns of the coil are firmly pressed against one another in the area of the connection point, so that there is good contact between the terminal and all turns. On the other hand, such a connection largely avoids deformation of the coil in the area of the connection point.
In a preferred embodiment, at least one pair of screw bolts is provided for the screw connection, each of its screw bolts penetrating the other and their axes being aligned with one another. These two screw bolts are expediently guided displaceably relative to one another in the axial direction in the section lying within the connecting element, which ensures that the ends of the busbars connected to one another by the expansion connector are always aligned with one another. Additional parts are not required for guiding the two screw bolts if the section of one screw bolt located within the connecting element has a central bore and the corresponding section of the other screw bolt has a pin guided axially displaceably in the central bore.
In order to also enable the screw bolts to be tightened in a simple manner, the sections lying within the connecting element can have at least one annular zone with a hexagonal profile. A simple wrench is sufficient to tighten.
If only a single pair of screw bolts is provided, the screw bolts are expediently arranged in the longitudinal axis of the two clamps. The use of two or more pairs of screw bolts lying parallel to one another offers the advantage that the rail ends connected to one another by the expansion connector cannot rotate relative to one another.
In the following the invention is explained in detail with reference to the embodiments shown in the drawing. Show it:
1 shows a side view, partially shown in longitudinal section, of a first exemplary embodiment,
Fig. 2 is a section along the line II-II of Fig. 1,
3 shows a side view, partially shown in longitudinal section, of a second exemplary embodiment,
Fig. 4 is a side view of a third embodiment.
An expansion connector for connecting two busbars 1 and 1 'designed as tubes in the exemplary embodiment has two identically designed terminal bodies 2 and 2' which receive the ends of busbars 1 and 1 'facing one another. The clamp bodies 2 and 2 'are cut from a hexagonal profile rod and provided with a central threaded hole, of which only the threaded hole 3 of the clamp body 2 is shown in the drawing. Inside each terminal body, following the threaded hole, has a conically widening extension 4 towards the end facing away from the other terminal body, into which an adapted ring cone 6 is inserted, the inner diameter of which is matched to the diameter of the busbar 1 or 1 '.
With the help of a union nut 7 or 7 ', which is placed on an external thread 5 or 5', the ring cone 6 is pressed into the conical recess 4, so that the terminal body 2 or 2 'is clamped mechanically and electrically properly on the busbar ends becomes. This clamp principle is known from the so-called central connectors.
The two clamp bodies 2 and 2 ', which have a hexagonal external profile following the external thread 5 and 5', have a radially continuous groove 8 and 8 on the end face facing away from the inner cone, i.e. the end face facing the other clamp body 'provided, which is used to receive a connecting body 9. The connecting body 9 is a winding made from a thin sheet metal strip with a large number of turns. The width of the grooves 8 and 8 'is adapted to the width of the sheet metal strip forming the coil.
For connecting busbars made of copper, the winding consists, for example, of an approximately 0.15 mm thick copper tape. A coil made from a stronger aluminum strip is used to connect aluminum busbars.
As FIG. 1 shows, the connecting body 9 is provided with a bore 11 each at diametrically located points. One of these two bores is penetrated by a screw bolt 10 made of a hexagonal material, which is set off at one end on a threaded pin 12 which is screwed into the threaded bore 3 of the clamp 2. The collar 13 created by the settling presses the connecting body 9 firmly onto the base of the milled groove 8 of the terminal body 2 via a round or angular washer 14 when it is screwed in. The screwing in and tightening can be done with an open-end wrench due to the hexagonal profile of the screw bolt 10.
The other bore of the connecting body 9 is penetrated by a screw bolt 15, likewise made from a hexagonal rod, which, like the screw bolt 10, is set off at one end on a threaded pin which is screwed into the central threaded bore of the terminal body 2 '. As in the case of the screw bolt 10, the collar present as a result of the settling presses the connecting body 9 firmly onto the base of the groove 8 'via a washer 14.
The hexagonal profile of the screw bolt 15 does not remain, as in the case of the screw bolt 10, over the entire length of the section located in the interior of the connecting body, but only in the width of a nut; H. only as far as is necessary to screw in and tighten the screw bolt 15. Otherwise, the screw bolt 15 is turned into a pin 16, the diameter of which is matched to the diameter of a central blind hole 17 in the screw bolt 10 so that the pin 16 is guided in the screw bolt 10 so that it can move axially. Such a guide is particularly advantageous when the Sam melschienen 1 and 1 'end at a greater distance from the supports that carry them, not shown.
The lengths of the pin 16 and the bore 17, as well as the winding diameter of the connecting body 9, are matched to the maximum changes in length that are likely to occur in the two busbars 1 and 1 '. The winding of the connecting body 9 is expediently carried out in such a way that the start of the winding and the End of the winding face each other at the same point on the winding and are penetrated jointly by one of the two bores. One of the two screw bolts 10 or 15 then secures the roll against cracking open. In the interests of spray resistance, it may be advisable to round off the edges of the clamps, the connecting body and the other parts slightly.
The second embodiment shown in FIG. 3 differs from that according to FIGS. 1 and 2 in that two pairs of screw bolts 110, 115 and 110 ', 115' and therefore also two bores 111 each are provided in the connecting body 109 at each fastening point.
As FIG. 3 shows, the two screw bolts 110 and 110 'are designed in the same way as the screw bolt 10 of the first exemplary embodiment, and the two screw bolts 115 and 115' are designed in the same way as the screw bolt 15.
Instead of the central threaded bore 3, the two clamp bodies 102 and 102 'each have two threaded bores 103 and 103' running in the axial direction but offset from the center by the same amount but in the opposite direction, into which the offset threaded pins of the screw bolts 110 and 115 or 110 'and 115' are screwed in.
The embodiment illustrated in FIG. 4 differs from the embodiment according to FIG Clamp 202 'is attached. Its job is to determine the correct distance between the two clamps 202 and 202 '. Therefore, the fastenings can be designed so that the tape can be removed after assembly. However, the thickness of the band 220 can also be selected to be so small that it tears off during the first stretching. Of course, such a band can also be provided in other exemplary embodiments.
Otherwise, this embodiment, which connects the two busbars 201 and 201 'in a rotationally fixed manner, is designed in the same way as that according to FIG.