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Die Erfindung betrifft ein Strombahnkontaktierungssystem aufweisend einen ersten Strombahnabschnitt, einen zweiten Strombahnabschnitt sowie eine Verbindungseinrichtung zum elektrischen Kontaktieren der beiden Strombahnabschnitte miteinander.
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Ein derartiges Strombahnkontaktierungssystem ist beispielsweise aus der internationalen Veröffentlichung
WO 2010/010065 A1 bekannt. Dort ist ein Kuppelkontaktstück vorgesehen, um einen ersten Strombahnabschnitt mit einem zweiten Strombahnabschnitt zu verbinden. Die beiden Strombahnabschnitte sind zur elektrischen Kontaktierung jeweils mit dem Kuppelkontaktstück verschraubt.
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Das Kuppelkontaktstück weist Bohrungen auf, um Bolzen zum Verschrauben aufzunehmen. Das Kuppelkontaktstück selbst ist mit einer dielektrisch günstigen Kontur versehen, wobei auch die Bolzen im montierten Zustand geschirmt werden. Dazu ist das Kuppelkontaktstück mit Ausnehmungen, Hinterschneidungen, Schirmringen usw. versehen. Einerseits wird so eine dielektrisch günstige Kontur des Kuppelkontaktstückes erzielt, andererseits ergeben sich Nachteile hinsichtlich einer Strombelastbarkeit des Kuppelkontaktstückes. So werden beispielsweise zur Montage langer Bolzen in den Bohrungen querschnittsreduzierende Mulden in der Oberfläche des Kuppelkontaktstückes eingebracht.
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Nachteilig bei der bekannten Konstruktion ist, dass ein zusätzliches Verbindungsmittel zwischen den Strombahnabschnitten einzubringen ist, um eine elektrische Kontaktierung derselben zu bewirken. Zusätzlich weist das bekannte Kuppelkontaktstück eine komplexe Form auf, welche hinsichtlich einer Strombelastbarkeit nachteilig ist.
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Entsprechend ergibt sich als Aufgabe der Erfindung, eine vereinfachte Möglichkeit zum Verbinden von Strombahnabschnitten anzugeben, welche eine verbesserte Stromtragfähigkeit aufweist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Strombahnkontaktierungssystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Verbindungseinrichtung eine Spannklammer zur Erzeugung einer Kontaktanpresskraft aufweist.
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Ein Strombahnabschnitt ist ein elektrisch leitender Abschnitt, welcher zur Übertragung von elektrischer Leistung einer Führung eines elektrischen Stromes dient. Der erste sowie der zweite Strombahnabschnitt sind miteinander elektrisch kontaktiert. Ein elektrischer Strom zur Übertragung elektrischer Leistung kann den ersten Strombahnabschnitt sowie den zweiten Strombahnabschnitt passieren und von einem Strombahnabschnitt zum anderen übertreten. Die miteinander elektrisch kontaktierten Strombahnabschnitte dienen einer Übertragung eines elektrischen Stromes von einem ersten Punkt zu einem zweiten Punkt. Ein Strombahnabschnitt kann beispielsweise Teil einer Sammelschiene einer Schaltanlage, insbesondere einer druckfluidisolierten Schaltanlage oder auch ein Kabel oder ein Schalteranschluss usw. sein. Mittels einer Verbindungseinrichtung ist es möglich, den ersten sowie den zweiten Strombahnabschnitt miteinander zu verbinden und eine ausreichende Kontaktierungskraft aufzubringen, um einen widerstandsarmen Übergangswiderstand zwischen dem ersten Strombahnabschnitt und dem zweiten Strombahnabschnitt auszubilden. Vorteilhaft ist dabei, dass die Verbindung zwischen dem ersten Strombahnabschnitt und dem zweiten Strombahnabschnitt eine lösbare Verbindung ist, so dass ein wiederholtes Auftrennen sowie Wiederverbinden der beiden Strombahnabschnitte möglich ist. Die beiden Strombahnabschnitte können dabei einander unmittelbar kontaktieren. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die beiden Strombahnabschnitte mittelbar miteinander kontaktiert sind. Beispielsweise können die beiden Strombahnabschnitte unter Zwischenlage eines weiteren Kontaktierungselementes gegeneinander gepresst werden, wobei als Kontaktierungselement beispielsweise elastische Kontaktfinger, Kontaktfedern, Lamellenbänder usw. zum Einsatz kommen können. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Strombahnabschnitte jeweils gleichartige Hüllkonturen aufweisen. Bevorzugt sollte zumindest ein Strombahnabschnitt, insbesondere beide, als Zylinder ausgestaltet sein, wobei die Strombahnabschnitte bei gleichartiger Hüllkontur verschiedenartige Stirnseiten aufweisen können. So kann einer der Strombahnabschnitte beispielsweise eine hohlzylindrische Struktur und der andere Strombahnabschnitt eine vollzylindrische Struktur aufweisen. Eine hohlzylindrische Struktur bietet sich beispielsweise an, um im hochfrequenten Bereich auftretende Skineffekte zu berücksichtigen und einen materialarmen Strombahnabschnitt auszubilden. Weiter können beispielsweise ovalen Stirnseiten, mehreckige Stirnseiten usw. zum Einsatz kommen. In einer Stirnseite könne auch Hinterschneidungen, Vorsprünge, Schultern usw. angeordnet sein. Eine derartige Stirnseite kann sich beispielsweise einstellen, wenn eine Mantelfläche eines Strombahnabschnitts eine Profilierung aufweist, welche in den Stirnflächen entsprechende Schultern, Vorsprünge, Hinterschneidungen usw. zur Folge hat. Ein derartiger Strombahnabschnitt kann beispielsweise in einem Strangpressverfahren unter Nutzung einer entsprechend geformten Matrize gefertigt sein.
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Mittels einer Spannklammer kann ein möglichst kraftschlüssiger Verbund zwischen dem ersten Strombahnabschnitt sowie dem zweiten Strombahnabschnitt erzeugt werden. Mittels der Spannklammer können Spannkräfte zwischen dem ersten Strombahnabschnitt sowie dem zweiten Strombahnabschnitt aufgebracht werden, so dass die beiden Strombahnabschnitte bewirkt durch die Spannklammer gegeneinander gepresst werden. Je nach Ausgestaltung der Spannklammern kann eine Kontaktanpresskraft, welche einer elektrischen Verbindung der beiden Strombahnabschnitte dient, verschiedenartig ausgelegt werden, so dass bei entsprechend hoher Anpresskraft ein geringer Übergangswiderstand zwischen dem ersten Strombahnabschnitt und dem zweiten Strombahnabschnitt gegeben ist. Dazu sollte die Spannklammer möglichst am ersten sowie am zweiten Strombahnabschnitt angreifen und eine Zugkraft auf die beiden Strombahnabschnitte gegeneinander bewirken. Eine Spannklammer kann dazu zumindest eine, insbesondere zwei Spannbacken aufweisen, welche aufeinander zugebewegt werden können. Zur Erzeugung einer Spannkraft kann eine Spange vorgesehen sein, an welcher zumindest eine Spannbacke angesetzt ist. Die Spannklammer kann eine hinsichtlich der von ihr erzeugbaren Spannkräfte einstellbar ausgeführt sein. Beispielsweise kann die wirksame Erstreckung der Spange variierbar sein. Eine Spannbacke kann an einer Schulter eines der Strombahnabschnitte angreifen und diese Schulter zum Verspannen gegen einen anderen Strombahnabschnitt pressen. Dazu sollte die Spange im Wesentlichen quer zu ihrer Verspannrichtung (Richtung der Kontaktanpresskraft) an einen Strombahnabschnitt angesetzt werden. Ein weiterer Vorteil der Spannklammer ist, dass bedarfsweise ein Nachspannen der Spannklammer bei nachlassender Kontaktanpresskraft vorgenommen werden kann. Je nach Bedarf kann eine Spannklammer genutzt sein oder auch mehrere Spannklammern verwendet werden, um einen ersten und einen zweiten Strombahnabschnitt miteinander zu verpressen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Kontaktanpresskraft in einer Achsrichtung zwischen den Strombahnabschnitten wirkt und die Spannklammer aus einer radialen Richtung an zumindest einem der Strombahnabschnitte angesetzt ist.
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Eine Kontaktanpresskraft wird auf einander zugewandte Kontaktierungsflächen zwischen den beiden Strombahnabschnitten übertragen. Die Kontaktierungsflächen werden dabei aneinander gepresst. Eine Kontaktierungsfläche kann beispielsweise eine Stirnseite eines Zylinders sein. Gegebenenfalls kann auch noch ein weiteres Element zwischen den beiden Strombahnabschnitten angeordnet werden, welches beispielsweise einer verbesserten Kontaktgabe dient. So kann beispielsweise ein Kontaktierungselement in Form einer Kontaktfeder, eines Kontaktfingers oder ähnlichem zwischen den Strombahnschnitten angeordnet sein, so dass die Strombahnabschnitte mittelbar miteinander verbunden sind. Eine Kontaktanpresskraft wirkt dabei von einem Punkt des einen Strombahnabschnittes zu einem weiteren Punkt des anderen Strombahnabschnittes, wobei ein winkelsteifer Verbund zwischen den Strombahnabschnitten aufgrund der Kontaktanpresskraft zwischen den beiden Strombahnabschnitten erzeugt werden kann. Aufgrund der Ausrichtung der Punkte, zwischen welchen eine Kontaktanpresskraft ausgehend von der Spannklammer in die beiden Strombahnabschnitte eingeleitet wird, ergibt sich eine Achsrichtung, entlang welcher die Anpresskraft wirkt. Die Spannklammer kann dabei aus einer radialen Richtung bezüglich der Achsrichtung an zumindest einer, insbesondere an beiden Strombahnen angesetzt sein, so dass eine exzentrische Krafteinleitung durch eine Spannklammer hervorgerufen wird. Eine Spannklammer kann beispielsweise mantelseitig in einen oder beide Strombahnabschnitte eingebracht werden, so dass ein Verbinden der Strombahnabschnitte in Achsrichtung erfolgt. Um ein verbesserte Kontaktierung zu erzielen, können auch mehrere Spannklammern am Umfang eines Strombahnabschnittes verteilt angeordnet sein. So kann jede der Spannklammern exzentrisch wirken, wobei eine annähernd symmetrische Krafteinleitung an einem Strombahnabschnitt erzeugt werden kann. Die Spannklammern können auch axial versetzt zueinander angeordnet sein. Dadurch ist es möglich, eine Querschnittsänderung, insbesondere eine Querschnittsreduzierung entlang eines vergrößerten axialen Bereiches zu verteilen. Dadurch ist insbesondere einer punktuellen Reduzierung des Querschnittes in den Strombahnabschnitten entgegengewirkt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Spannklammer zumindest an einem Strombahnabschnitt zumindest teilweise in eine Ausnehmung eingesetzt ist.
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Neben einem Eintreiben der Spannklammer (insbesondere einer Spannbacke) in einem Strombahnabschnitt kann die Spannklammer auch in vorgefertigte Ausnehmungen eines Strombahnabschnittes eingesetzt werden und nach einem Einsetzen in eine Ausnehmung verspannt werden. Dies weist den Vorteil auf, dass eine definierte Kraftentfaltung der Spannklammer ermöglicht ist.
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Beispielsweise kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass insbesondere eine Spannbacke der Spannklammer in eine vorgefertigte Ausnehmung an zumindest einem der Strombahnabschnitte eingreift und ein Einleiten von Verspannkräften ermöglicht. Es kann auch vorgesehen sein, dass eine Spange der Spannklammer, insbesondere die gesamte Spannklammer in eine Ausnehmung hineinragt. Die Ausnehmung kann für die verschiedenen Abschnitte der Spannklammer unterschiedlich profiliert sein, so dass insbesondere ein im Wesentlichen formkomplementärer Einsatz der Spannklammer in die Ausnehmung erfolgt. Die Ausnehmung kann sich in einem Strombahnabschnitt oder in mehreren Strombahnabschnitten erstrecken. Beispielweise kann die Ausnehmung auch einen Kontaktierungsbereich zwischen Strombahnabschnitten durchsetzen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Spannklammer bündig in eine Ausnehmung an zumindest einem Strombahnabschnitt eingesetzt ist.
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Eine Spannklammer kann bündig in eine Ausnehmung eingesetzt sein, so dass die äußere Kontur des aufnehmenden Strombahnabschnittes nicht vergrößert wird. Insbesondere bei Verwendungen des Strombahnkontaktierungssystems im Hochspannungsbereich sind so vorspringende Kanten und Schultern verhindert, so dass Feldstärkeüberhöhungen auch bei einer Verwendung von Spannklammern nicht zu befürchten sind. Dabei kann eine Spannbacke formkomplementär in eine Ausnehmung hineinragen bzw. die Ausnehmung bündig abschließen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass ein die Spannbacken verbindender Steg der Spannklammer ebenfalls in einer Ausnehmung zumindest teilweise, insbesondere bündig, eingesetzt ist. Über den Steg der Spannklammer können Kräfte zwischen den Spannbacken aufgebracht werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Spannklammer relativ zueinander bewegbare Spannbacken aufweist.
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Durch die Verwendung von relativ zueinander bewegbaren Spannbacken ist eine einfache Montage des Strombahnkontaktierungssystems möglich. So kann die Spannklammer beispielsweise mit den Strombahnabschnitten in Wirkverbindung gebracht werden, wobei ein Zusammenfügen bevorzugt in einem ungespannten Zustand erfolgt. Erst mit einem Erreichen einer vorgesehenen Montagelage werden die Spannbacken relativ zueinander bewegt. Dabei kann bevorzugt der die Spannbacken verbindende Steg einer Verkürzung unterzogen werden. Gegebenenfalls kann auch vorgesehen sein, dass zum Verspannen der Spannklammer ein Verlängern des Steges erfolgt.
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Weiter kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine Spannbacke eine Spannfläche aufweist, welche selbstzentrierend gekrümmt ist.
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Eine Spannbacke weist eine Spannfläche auf, über welche ein Einbringen von Verspannkräften auf den Strombahnabschnitt erfolgt. Durch ein Krümmen der Spannfläche wird die Oberfläche der Spannbacke vergrößert, wobei eine gekrümmte Spannfläche selbstzentrierend wirken kann. Eine gekrümmte Spannfläche kann beispielsweise konvex oder konkav gekrümmt sein, so dass bei einem Verspannen der Strombahnabschnitte zueinander beispielsweise Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können. Die Spannbacke mit der gekrümmten Spannfläche kann sich an einer Gegenfläche zentrieren, die beispielsweise durch eine Ausnehmung in einem Strombahnabschnitt bzw. an einem Strombahnabschnitt gebildet sein kann. Auch bei abweichenden Formen der Spannfläche der Spannbacke sowie der Gegenfläche der Ausnehmung kann ein stabiles Zentrieren und Übertragen von Kräften von der Spannbacke auf den Strombahnabschnitt erfolgen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass eine der Spannbacken eine Gewindebohrung aufweist.
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Durch das Verwenden einer Gewindebohrung in einer der Spannbacken ist die Möglichkeit gegeben, einen Steg der Spannklammer mit der Spannbacke zu verbinden. Über das Gewinde kann die Position der Spannbacke auf dem Steg verändert werden. In der Gewindebohrung kann der Steg rotieren. Bei entsprechender Zwischenlage weiterer Elemente (z. B. mit einer Gegenfläche) kann auch ein Verspannen der Spannklammer vorgesehen sein.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass ein Spannen der Spannbacken mittels Gewindespindel erfolgt.
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Eine Gewindespindel ermöglicht insbesondere im Zusammenwirken mit einer Gewindebohrung z. B. in einer Spannbacke eine Verbindung zwischen Steg und Spannbacke der Spannklammer. Eine Spannbacke kann jedoch auch mittels Spielpassung mit der Gewindespindel verbunden sein. Durch eine Rotation der Gewindespindel ist eine Möglichkeit gegeben, die wirksame Länge des Steges zu justieren und so ein Verspannen der Spannklammer vorzunehmen. Je nach Rotation der Gewindespindel kann die Spannklammer gespannt oder entlastet werden.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass mehrere Spannklammern am Umfang der Strombahnabschnitte verteilt angeordnet sind.
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Ordnet man mehrere Spannklammern am Umfang der Strombahnabschnitte an, so besteht die Möglichkeit, am Umfang der Strombahnabschnitte mehrere Punkte zur Krafteinleitung zwecks Ausbildung einer elektrischen Kontaktierung zwischen den Strombahnabschnitten zu verteilen, um beispielsweise ein punktuelles Überlasten der Strombahnabschnitte zu verhindern. Dabei ist es vorteilhaft, eine symmetrische Verteilung der Spannklammern am Umfang des Strombahnabschnittes zu bevorzugen. Insbesondere bei einer radialen Einbringung der Spannklammern kann beispielsweise bei einer Ausgestaltung eines Strombahnabschnittes in Zylinderform mantelseitig ein umlaufender Ansatz verschiedener Spannklammern vorgesehen sein. Somit ist ein symmetrisches Verspannen der Strombahnabschnitte ermöglicht, wodurch eine großflächige Aneinanderpressung der Strombahnabschnitte unterstützt ist.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine Spannbacke eine zylindrische Grundform aufweist, deren Zylinderachse im Wesentlichen radial zur Achsrichtung verläuft.
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Eine Spannbacke kann eine zylindrische Grundform aufweisen. Insbesondere sollte die zylindrische Grundform derart ausgestaltet sein, dass zumindest ein Mantelflächenbereich gekrümmt ausgebildet ist, um eine Spannfläche auszubilden. Vorteilhafterweise sollte dieser Mantelflächenbereich konvex gekrümmt sein. Als geeignet hat sich beispielsweise die Verwendung einer kreiszylindrischen Spannbacke erwiesen, welche mit ihrer Zylinderachse im Wesentlichen radial zur Achsrichtung, d. h. auch radial zur Richtung, in welcher Verspannkräfte zwischen dem ersten und dem zweiten Strombahnabschnitt wirken, ausgerichtet ist. Vorteilhafterweise kann dann im Wesentlichen radial zur Zylinderachse ein mit der Spannbacke verbundener Spannsteg mit der Spannbacke verbunden sein. Bevorzugt kann der Spannsteg in die Spannbacke hineinragen. Eine Verbindung kann beispielsweise mittels Gewinde oder auch als Spielpassung mit zumindest einem Anschlag ausgeführt sein.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass eine Ausnehmung für eine Klemmbacke aus radialer Richtung in einem der Strombahnabschnitte eingebracht ist und ein Kanal die Ausnehmung mit einer Stirnseite des Strombahnabschnittes verbindet.
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Eine radiale Einbringung einer Ausnehmung für eine Klemmbacke weist den Vorteil auf, beispielsweise mantelseitig an einem Rotationskörper bzw. zylindrischen Körper eine Spannbacke angreifen zu lassen und diese möglichst bündig in der Hüllkontur des Strombahnabschnittes einzusenken. Um einen Spannsteg der Spannklammer geeignet zu positionieren, kann der Strombahnabschnitt einen Kanal aufweisen, welcher in einer Stirnseite des Strombahnabschnittes mündet. Dadurch besteht die Möglichkeit, einen Spannsteg in den Kanal hinein ragen zu lassen und diesen innerhalb der Hüllkontur des Strombahnabschnittes zu positionieren. Durch ein stirnseitiges Austreten des Kanales besteht die Möglichkeit, auch den Spannsteg stirnseitig aus einem der Strombahnabschnitte austreten und beispielsweise in einen anderen Strombahnabschnitt (insbesondere einen Kanal) übertreten zu lassen.
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Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass dass der Kanal ein offener Kanal ist.
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Ein offener Kanal bietet die Möglichkeit, den Spannsteg beispielsweise gemeinsam mit einer oder mehreren Spannbacken in einer Ausnehmung bzw. in den Kanal an einem Strombahnkontaktstück einzubringen. Der Kanal kann beispielsweise durch nutförmige Ausnehmungen an dem Strombahnabschnitt ausgebildet sein, so dass ein offener Kanal gebildet ist. Über eine Nutöffnung ist insbesondere ein radiales Einlegen einer Spannklammer ermöglicht.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Kanal ein geschlossener Kanal ist.
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Ein geschlossener Kanal weist als Zugangsmöglichkeit eine Mündungsöffnung in einer Stirnseite eines Strombahnabschnittes auf. Dies weist den Vorteil auf, dass der Spannsteg der Spannklammer ummantelt von dem Strombahnabschnitt geführt werden kann. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der geschlossene Kanal in einer Ausnehmung für eine Spannbacke mündet. Dadurch kann auch die Spannbacke bevorzugt bündig im Strombahnabschnitt liegen, wobei ein Verbinden der Spannbacke mit dem im geschlossenen Kanal aufgenommenen Spannsteg erfolgt. Beispielsweise kann der Spannsteg mit der Spannbacke verschraubt werden. Vorteilhafterweise kann auch vorgesehen sein, dass ein erster sowie ein zweiter Strombahnabschnitt, die über eine Spannklammer miteinander verbunden sind, derart ausgestaltet sind, dass einer der Strombahnabschnitte mit einem offenen Kanal und ein zweiter Strombahnabschnitt mit einem geschlossenen Kanal ausgestattet sind. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, einen Übergang von einem Strombahnprofil auf ein anderes Strombahnprofil vorzunehmen. Beispielsweise kann ein Strombahnabschnitt mit einem offenen Kanal aus einem stranggepressten Metallprofil gefertigt sein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.
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Dabei zeigt die
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1 einen ersten sowie einen zweiten Strombahnabschnitt, die
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2 einen ersten sowie einen zweiten Strombahnabschnitt mit Spannklammer, die
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3 einen Schnitt durch die 2, die
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4 einen Schnitt durch eine Spannklammer und die
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5 einen Strombahnabschnitt mit einem offenen Kanal sowie einem Strombahnabschnitt mit einem geschlossenen Kanal.
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In der 1 sind ein erster Strombahnabschnitt 1 sowie ein zweiter Steuerbahnabschnitt 2 perspektivisch dargestellt. Die beiden Strombahnabschnitte sind im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und weisen jeweils korrespondierende kreisförmige Stirnflächen auf. Entsprechend sind die beiden Strombahnabschnitte 1 und 2 mit ihren Zylinderachsen koaxial zueinander ausgerichtet, so dass eine Hauptachse 3 gebildet ist. Die einander zugewandten Stirnflächen stehen in unmittelbarem Kontakt miteinander. Die beiden Strombahnabschnitte 1, 2 sind aus einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise Aluminium, Kupfer oder aus Legierungen mit Aluminium oder Kupfer gefertigt und können beispielsweise als Teil einer Strombahn zur Übertragung elektrischer Energie in einer Elektroenergieübertragungseinrichtung genutzt werden. Beispielsweise können die beiden Strombahnabschnitte 1, 2 als Teil einer Sammelschiene beispielsweise in einer Schaltanlage z. B. in einer druckfluidisolierten Schaltanlage eingesetzt werden. Über die in der 1 sowie den weiteren Figuren beispielhaft gezeigte Ausgestaltung können die Strombahnabschnitte 1, 2 auch wesentlich größere Erstreckungen aufweisen, bzw. können sich an dem ersten sowie zweiten Strombahnabschnitt 1, 2 weitere Abschnitte einer Strombahn anschließen. So können sich z. B. an den Strombahnabschnitten 1, 2 Abzweige, T-Stücke usw. anschließen, so dass eine verzweigte Strombahn gebildet werden kann.
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Mantelseitig sind im ersten Strombahnabschnitt 1 sowie im zweiten Strombahnabschnitt 2 mehrere Kanäle 4 eingebracht. Die Kanäle 4 sind vorliegend als offene Kanäle ausgebildet, d. h. in den Mantelflächen des ersten bzw. zweiten Strombahnabschnittes 1, 2 sind zur Ausbildung der Kanäle Nuten eingebracht, wobei die Nuten im Wesentlichen parallel zur Hauptachse 3 ausgerichtet und radial zu der Hauptachse 3 in die Mantelflächen des ersten bzw. zweiten Strombahnabschnittes 1, 2 eingestochen sind. Die Kanäle 4 sind dabei ausgehend von einem Mittenbereich des jeweiligen Strombahnabschnittes 1, 2 in Richtung einer Stirnseite, nämlich der Stirnseite, welche jeweils einer elektrischen Kontaktierung zwischen erstem sowie zweitem Strombahnabschnitt 1, 2 dient, eingestochen. Dadurch sind offene Kanäle sowohl im ersten und zweiten Strombahnabschnitt 1, 2 gebildet. Die Kanäle 4 sind jeweils am Umfang verteilt angeordnet, wobei auf Grund der perspektivischen Darstellung der 1 lediglich jeweils zwei Kanäle 4 des ersten bzw. zweiten Strombahnabschnittes 1, 2 erkennbar sind. Vorliegend sind an jeweils diametral gegenüberliegenden Seiten in den Mantelflächen des ersten bzw. zweiten Strombahnabschnittes 1, 2 die Kanäle 4 eingebracht, so dass im stirnseitigen Anblick jeweils Viertelkreise zwischen den Kanälen 4 bzw. deren Mündungsöffnungen in den Stirnseite liegen. Die Kanäle 4 werden jeweils von einer den Querschnitt des jeweiligen Kanales 4 aufweitenden Ausnehmung 5 punktuell erweitert. Die Ausnehmungen 5 sind im Wesentlichen achsgleich mit den Kanälen 4 radial zur Hauptachse 3 ausgerichtet und erweitern die Flanken der Kanäle 4. Dabei weisen die Ausnehmungen 5 jeweils einen kreisförmigen Querschnitt auf und sind im Wesentlichen als Sacklöcher ausgeformt. Im Bereich der Kanäle 4 können lediglich die Wandungen des Sackloches zur Wirkung kommen, welche die Flanken der Kanäle 4 erweitern. Dadurch sind in den Kanälen 4 Schultern gebildet, welche hinter die Flanken der Kanäle 4 und ggf. den Boden der Kanäle 4 zurückspringen. Die Kanäle 4 und die Ausnehmungen 5 zur Aufnahme von Spannklammern können auch längs der Hauptachse 3 zueinander versetzt werden. Dadurch wird ein punktuelles Reduzieren der Querschnitte der Strombahnabschnitte 1, 2 reduziert.
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Die 2 zeigt die aus der 1 bekannte Darstellung eines ersten sowie eines zweiten Strombahnabschnittes 1, 2. Dabei ist eine erste Spannklammer 6a bereits in einen Kanal 4 eingelegt. Eine zweite Spannklammer 6b ist im Begriff, in einen Kanal 4 eingelegt zu werden. Im Folgenden soll anhand der zweiten Spannklammer 6b exemplarisch der grundsätzliche Aufbau einer Spannklammer beschrieben werden. Eine Spannklammer weist zumindest eine Spannbacke 7a auf. Die Spannbacke 7a ist mit einem Spannsteg 8 verbunden und weist einen winkelstarren Anschlag mit der Spannbacke 7a auf. Vorliegend ist die zweite Spannklammer 6b mit einer zweiten Spannbacke 7b versehen. Die zweite Spannbacke 7b steht ebenfalls mit dem Spannsteg 8 in Eingriff. Vorliegend ist die zweite Spannbacke 7b mit einer Gewindebohrung versehen, in welche der Spannsteg 8 eingreift. Der Spannsteg 8 weist dazu einen formkomplementären Gewindeabschnitt auf. Auf Grund der relativen Rotation von Spannsteg 8 sowie zweiter Spannbacke 7b ist die axiale Beabstandung der ersten Spannbacke 7a zur zweiten Spannbacke 7b veränderlich. Entsprechend verändert sich bei einer Rotation des Spannsteges 8 relativ zur zweiten Spannbacke 7b der axiale Abstand der ersten Spannbacke 7a zur zweiten Spannbacke 7b. In der ersten Spannbacke 7a ist der Spannsteg 8 ebenfalls drehbeweglich gelagert, wobei dort ein Loslager (Spielpassung) zwischen Spannsteg 8 und erster Spannbacke 7a gebildet ist, wobei sich ein Spannkopf 9 des Spannsteges 8 auf der von der zweiten Spannbacke 7b abgewandten Seite an der ersten Spannbacke 7a abstützt, so dass ein Entfernen der ersten Spannbacke 7a von dem Spannsteg 8 durch den Spannkopf 9 verhindert ist.
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Die erste Spannbacke 7a sowie die zweite Spannbacke 7b weisen gleiche Außenkonturen auf. So sind die beiden Spannbacken 7a, 7b jeweils mit einer kreiszylindrischen Struktur versehen, wobei die Zylinderachsen der Spannbacken 7a, 7b im Wesentlichen lotrecht zur Verspannachse des Spannsteges 8 liegen. Im montierten Zustand (vgl. erste Spannklammer 6a) sind die Zylinderachsen der beiden Spannbacken 7a, 7b parallel zueinander ausgerichtet. Das gleiche gilt für den Zeitpunkt der Verbringung der Spannbacken 7a, 7b in die Ausnehmungen 5. Die Stirnflächen der Spannbacken 7a, 7b sind komplementär zum Querschnitt der Ausnehmungen 5 in den Kanälen 4 dimensioniert, so dass die Spannbacken 7a, 7b in die Ausnehmungen 5 eingesetzt werden können. Dabei sollte der axiale Abstand der Spannbacken 7a, 7b in etwa dem Abstand der Ausnehmungen 5 in den Kanälen 4 entsprechen. Die Spannbacken 7a, 7b sind in ihrer Höhe korrespondierend zur Tiefe der Ausnehmungen 5 ausgebildet, so dass die Spannbacken 7a, 7b bündig in die Ausnehmungen 5 eingesenkt werden können. Der Spannsteg 8, welcher sich zwischen den Spannbacken 7a, 7b erstreckt, sowie gegebenenfalls an den äußeren Enden der Spannklammern überstehende Abschnitte des Spannsteges 8 senken sich in die Kanäle 4 hinein. Dabei sind die Kanäle 4, welche im ersten sowie im zweiten Strombahnabschnitt 1, 2 liegen, fluchtend zueinander ausgerichtet, so dass im montierten Zustand wie in den 1 und 2 gezeigt, die einzelnen Kanäle 4 im ersten sowie im zweiten Strombahnabschnitt 1, 2 einander ergänzen und einen über die Fügestelle zwischen den Strombahnabschnitten 1, 2 hinweg verlaufenden gemeinsamen Kanal bilden. Die Spannbacken 7a, 7b verschließen die Ausnehmungen 5 bündig. Der Steg 8 befindet sich ebenfalls vollständig innerhalb der Kanäle 4. Durch den bündigen Einlass der Spannbacken 7a, 7b sind die Ausnehmungen 5 nahezu vollständig verschlossen. Lediglich die verbleibenden Kanäle 4 sind offen zugänglich. Spannbacken 7a, 7b, welche selbst zumindest teilweise elektrisch leitend sind, bzw. insbesondere im Mantelbereich der Strombahnabschnitte 1, 2 liegende, elektrisch leitende Oberflächen aufweisen, können einer dielektrischen Schirmung dienen. Somit entsteht eine dielektrisch günstige Form der Strombahnabschnitte 1, 2 im montierten Zustand.
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In der 3 ist ein Querschnitt durch die zweite Spannklammer 6b gezeigt. Analog sind die Kanäle 4 sowie die Ausnehmungen 5 nochmals im Schnitt gezeigt. Auf Grund der Schnittachse der 3 ist im diametral gegenüber der zweiten Spannklammer 6b liegenden Bereich eine dritte Spannklammer 6c gezeigt, welche sich bereits im montierten und verspannten Zustand befindet. Wie man an Hand des Querschnittes der 3 erkennt, sind die Ausnehmungen 5 mit ihrem kreisförmigen Querschnitt mit einer größeren Tiefe versehen, als die Kanäle 4, in welchen die Ausnehmungen 5 liegen, so dass im Bodenbereich eine vollständig zylindrische Wandung eines Sackloches gebildet ist. Entsprechend können die Spannbacken 7a, 7b auf dem Bodenbereich der Ausnehmungen 5 abgestützt werden, wodurch der Spannsteg der Spannklammern beabstandet zu den Strombahnabschnitten 1, 2, insbesondere zum Bodenbereich der Kanäle 4 gehalten ist. Dadurch ist eine vereinfachte Rotation des Spannsteges 8 ermöglicht.
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Im Schnitt ist weiterhin zu erkennen, wie der Spannkopf 9 des Spannsteges 8 in einer Erweiterung einer Durchgangsbohrung 10 auf einer vorspringenden Schulter zur Anlage kommt. Auf der vorspringenden Schulter ist zur Kraftverteilung eine Unterlegscheibe 11 angeordnet. Die zweite Spannklammer 6b ist in der 4 in einer Vergrößerung dargestellt.
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Nach einem erfolgten Einsetzen der zweiten Spannklammer 6b mit ihren Spannbacken 7a, 7b in die Ausnehmungen 5 im ersten bzw. zweiten Strombahnabschnitt 1, 2 kann ein Verspannen der zweiten Spannklammer 6b vorgenommen werden. Dazu wird mittels eines Werkzeuges, welches in eine Werkzeugaufnahme 12 des Spannkopfes 9 eingreift, eine Rotation des Spannsteges 8 vollzogen. Der Spannsteg 8 wirkte dabei als Gewindespindel, wodurch eine Relativbewegung zwischen den Spannbacken 7a, 7b der zweiten Spannklammer 6b hervorgerufen werden kann. Entsprechend werden die Spannbacken 7a, 7b aufeinander zubewegt, wodurch sich die einander zugewandten Mantelflächen der Spannbacken 7a, 7b nähern und an den Wandungen der Ausnehmungen 5 zur Anlage und Verspannung kommen. Vorliegend sind die Spannklammern 6a, 6b, 6c derart ausgelegt, dass es sich um Zugklammern handelt, wodurch ein Kraftschluss durch ein Aufeinanderzubewegen der Spannbacken 7a, 7b zu einer Verspannung der Spannklammern 6a, 6b, 6c in ihren Ausnehmungen 5 kommt. Es kann jedoch auch das umgekehrte Konstruktionsprinzip zur Anwendung kommen, indem die Spannklammern als Druckklammern ausgebildet sind, d. h. ein Verspannen der Spannklammer in einer Ausnehmung erfolgt durch Auseinanderpressen der Spannbacken. Dies kann beispielsweise derart ausgeführt sein, dass beide Spannbacken auf einer gemeinsamen Gewindespindel sitzen und je nach Rotation der Gewindespindel ein Annähern bzw. Entfernen der Spannbacken erfolgt.
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In der 5 ist eine alternative Ausgestaltung eines dritten sowie eines vierten Strombahnabschnittes 13, 14 gezeigt. Wiederum weisen der dritte und der vierte Strombahnabschnitt 13, 14 im Wesentlichen kreiszylindrische Außenkonturen auf, wobei sie ihrerseits als Zylinder bzw. als Hohlzylinder ausgebildet sein können. Dabei ist zur Ausbildung des dritten Strombahnabschnittes 13 die Verwendung eines profilierten Halbzeuges vorgesehen, welches beispielsweise in einem Strangpressverfahren in der äußeren Mantelfläche mit durchgängigen Nuten ausgestattet ist. Vorliegend sind die Nuten mit Hinterschneidungen versehen, welche jedoch nicht zwingend notwendig sind. Exemplarisch soll lediglich gezeigt werden, dass neben den in den 1 bis 4 gezeigten kastenförmigen Querschnitten von Kanälen 4 auch weitere Kanäle 4 zum Einsatz kommen können, die unterschiedliche Profilierungen aufweisen. Eine Verwendung eines derartigen Halbzeuges zur Ausbildung eines dritten Strombahnabschnittes 13 weist den Vorteil auf, dass vorgefertigte Halbzeuge verwendet werden können, welche bereits mit entsprechenden Kanälen 4 ausgestattet sind. In die Kanäle 4 des dritten Strombahnabschnittes sind wiederum Ausnehmungen 5 eingebracht, welche im Wesentlichen wiederum radial zur Hauptachse 3 ausgerichtet sind und einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Auch hier können in die Ausnehmungen 5 entsprechende Spannbacken eingesetzt werden. Insofern unterscheidet sich der konstruktive Aufbau des dritten Strombahnabschnittes 13 von dem ersten sowie von dem zweiten Strombahnabschnitt 1, 2 im Wesentlichen in der Nutzung bereits vorhandener Kanäle 4 innerhalb eines Halbzeuges, welches zur Ausbildung des dritten Strombahnabschnittes 13 Verwendung findet.
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Im vierten Strombahnabschnitt 14 ist eine alternative Ausgestaltung eines Kanales 4a gezeigt. Der Kanal 4a ist als geschlossener Kanal ausgebildet, wodurch in einer Stirnfläche fluchtend zu den Kanälen 4 des dritten Strombahnabschnittes 13 Mündungsöffnungen in der Stirnfläche des vierten Strombahnabschnittes 14 angeordnet sind. In diese Kanäle 4a in alternativer Ausgestaltung kann ein Spannsteg 8 einer Spannklammer eingeführt werden. Die geschlossenen Kanäle 4a münden jeweils in einer Ausnehmung 5, welche analog zu den bekannten Ausnehmungen wie in den 1, 2, 3 und dem dritten Strombahnabschnitt 13 in der 5 gezeigt in den vierten Strombahnabschnitt 14 eingebracht sind. In den Ausnehmungen 5 des vierten Strombahnabschnittes 14 sind jeweils zweite Spannbacken 7b eingesetzt, welche fluchtend zu den mündenden Kanälen 4a in alternativer Ausgestaltung mit ihren Gewindebohrungen ausgerichtet sind. Der Spannsteg 8, welcher den jeweiligen Kanal 4a in alternativer Ausgestaltung durchsetzt, ragt in die Gewindebohrung der jeweiligen zweiten Spannbacke 7b hinein und ist dort festgesetzt. Analog zu einem Verspannen der aus den 2, 3 und 4 bekannten Spannklammern erfolgt auch hier eine Rotation des Spannsteges 8 am Spannkopf 9 unter Zuhilfenahme eines Werkzeuges, welches in eine Werkzeugaufnahme 12 des Spannkopfes 9 eingreift. Insofern ist die Funktion der Spannklammern in sämtlichen Ausführungsbeispielen gleichartig. Lediglich die Ausgestaltung der Kanäle 4a in alternativer Form als geschlossener Kanal weicht ab. Diese Konstruktion weist den Vorteil auf, dass die Mantelfläche des vierten Strombahnabschnittes 14 eine verbesserte Oberflächenkontur aufweist, da diese von Öffnungen eines offenen Kanales 4 freigehalten ist. Dadurch ist die dielektrische Belastbarkeit des vierten Strombahnabschnittes 14 erhöht. Unterstütz wird eine verbesserte dielektrische Festigkeit durch einen im Wesentlichen bündigen Verschluss der dortigen Ausnehmungen 5 mittels der zweiten Spannbacken 7b.
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In einer alternativen Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass statt der Verwendung einer separaten zweiten Spannbacke 7b in einer Ausnehmung ein Einschrauben eines Spannsteges 8 mit lediglich einer ersten Spannbacke 7a unmittelbar in einen geschlossenen Kanal in alternativer Ausgestaltung 4a erfolgt. Der Kanal 4a bzw. dessen Gewindegang bildet ein Widerlager zum Verspannen der Spannklammer.
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In dem Ausführungsbeispiel ist jeweils eine unmittelbare Kontaktierung von Stirnseiten zweiter Strombahnabschnitte 1, 2, 13, 14 gezeigt. Um den Kontaktübergangswiderstand zu reduzieren, kann vorgesehen sein, die Stirnseite einer besonderen Oberflächenbehandlung zu unterziehen, um eine Vielzahl von Kontaktierungspunkten zwischen den beiden miteinander zu verbindenden Strombahnabschnitten 1, 2, 13, 14 hervorzurufen. Es kann auch vorgesehen sein, dass zusätzliche Kontaktierungselemente einer elektrischen Kontaktierung der beiden miteinander verbundenen Strombahnabschnitte 1, 2, 13, 14 dienen. Dazu kann beispielsweise in den Fügespalt zwischen den Strombahnabschnitten 1, 2, 13, 14 ein Kontaktierungselement, beispielsweise eine Kontaktfeder, Kontaktfinger oder ähnliches eingelegt werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass den Fügespalt brückend zusätzliche Kontaktierungselemente Verwendung finden. Weiterhin kann auch vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Spannklammern 6a, 6b, 6c selbst einer Stromübertragung dienen und Teil eines Strompfades zwischen den beiden Strombahnabschnitten 1, 2, 13, 14 sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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