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Die Erfindung betrifft eine isolierende Abstützung zwischen elektrisch leitfähigen Bauteilen; eine derartige Abstützung ist z. B. durch die
EP 1 154 536 A2 bekannt.
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In elektrischen Einrichtungen wie z. B. Energieerzeugungs- und -verteilungseinrichtungen müssen elektrisch leitfähige Bauteile, z. B. elektrische Leiter in Form von metallenen Schienen, relativ zueinander in ihrer Position fixiert oder an Einrichtungsteilen, z. B. Gerüsten oder Tafeln, befestigt werden. Dies gilt insbesondere für Einrichtungen die in Fahrzeugen, und hierbei besonders in Über- und Unterwasserfahrzeugen, installiert sind, da diese in hohem Maße Vibrationen, Schock und Stößen ausgesetzt sind.
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An den Befestigungs- oder Fixierungsstellen muss hierbei gewährleistet sein, dass elektrische Bauteile unterschiedlichen Potentials zuverlässig voneinander elektrisch isoliert sind, um Kurzschlüsse zwischen diesen Bauteilen zu vermeiden. Eine solche Isolierung kann z. B. zwischen zwei stromführenden Bauteilen unterschiedlichen Potentials, aber auch z. B. zwischen einem stromführenden Bauteil und Fahrzeugmasse notwendig sein. Insbesondere bei hochstromführenden elektrischen Bauteilen können im Kurzschlussfall hohe Stromkräfte auftreten, die hohe Anforderungen an die Mittel zur Isolierung und Fixierung oder Befestigung der Bauteile stellen.
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Zur gegenseitigen Isolierung und Fixierung werden in elektrischen Einrichtungen deshalb häufig isolierende Abstützungen verwendet. Aus dem Stand der Technik sind z. B. Stützelemente bekannt, die einen Körper aus einem Isoliermaterial (”Isolierkörper”) mit an zwei Seiten jeweils einem eingegossenen Gewindebolzen oder eine Gewindemutter aufweisen, mit deren Hilfe elektrisch leitfähige Bauteile befestigt werden können.
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US 3 104 276 A ,
US 3 383 458 A und
US 4 842 533 A offenbaren Vorrichtungen zum Verbinden von Stromsammelschienen mittels einer Schraube und einer Mutter, wobei die Schraube von einer röhrenförmigen Isolierung umgeben ist.
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GB 637 749 A offenbart eine Vorrichtung zur Befestigung von Komponenten einer elektrischen Anlage an einem gemeinsamen Träger mittels Schrauben und Muttern, wobei die Schrauben mit elektrisch isolierenden Hüllen ummantelt sind.
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DE 40 22 310 A1 offenbart eine verstellbare Haltekonstruktion für ein in einem hermetischen Behälter angeordnetes elektrisches Bauelement.
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DE 38 27 102 A1 offenbart eine Hülle eines metallgekapselten Leiters aus Kapselungsteilen, die elektrisch über einen Widerstand miteinander verbunden sind.
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Aus der
EP 1 154 536 A2 sind zum anderen isolierende Abstützungen in Form von Schrauben-/Isolatorensystemen bekannt, mit denen elektrische Leiter einer Sammelschiene relativ zueinander in ihrer Position fixiert sind oder die Sammelschiene an einem Schaltgerüst befestigt ist. Die isolierende Abstützung weist hierbei einen Isolierkörper mit Mitteln zu Fixierung eines elektrisch leitfähigen Bauteils auf. Genauere Einzelheiten über den Aufbau dieses Schrauben-/Isolatorensystemen sind allerdings nicht offenbart.
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Insbesondere bei Einrichtungen mit sehr hohen Summenkurzschlusströmen, wie sie z. B. in DC-Schaltanlagen von U-Booten auftreten, treten in den elektrischen Leitern jedoch sehr hohe Stromkräfte auf, die durch bekannte isolierende Abstützungen häufig nicht mehr beherrschbar sind.
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Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, eine isoliernde Abstützung zu schaffen, die bei im wesentlichen gleicher Baugröße wesentlich höhere Kräfte aufnehmen kann als bekannte Abstützungen.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch eine isolierende Abstützung gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der vollständig durch den Isolierkörper verlaufende Metallkörper, insbesondere Metallbolzen, verleiht der isolierenden Abstützung in hohem Maße Stabilität und mechanische Festigkeit, so daß im Vergleich zum Stand der Technik bei gleicher Baugröße eine wesentlich höhere Festigkeit der Abstützung erzielbar ist. Da der Metallkörper, im Inneren der Abstützung verläuft, wird die Baugröße der Abstützung durch den Metallbolzen kaum beeinflusst.
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Das zweite Bauteil kann ebenfalls an dem Isolierkörper fixierbar sein. Zur Fixierung kann aber auch der Metalllkörper genutzt werden. Eine besonders hohe Festigkeit der Abstützung kann dadurch erzielt werden, dass der Metallkörper Mittel zur Fixierung des zweiten Bauteils aufweist, so dass das zweite Bauteil mit Hilfe des Metallkörpers fixierbar ist. Da das erste Bauteil elektrisch von dem Metallkörper isoliert ist, ist auch in diesem Fall eine Isolierung zwischen dem ersten und dem zweiten Bauteil gegeben.
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Eine besonders große mechanische Festigkeit der Abstützung ist dann möglich, wenn der Isolierkörper eine Führung für den Metallkörper aufweist.
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Der Isolierkörper kann fertigungstechnisch und montagetechnisch dadurch mit geringem Aufwand realisiert werden, dass der Isolierkörper als Führung für den Metallkörper ein röhrenförmiges Isolierelement aufweist, durch welches das erste Bauteil von dem Metallkörper elektrisch isoliert ist.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestltung der Erfindung weist der Isolierkörper zumindest zwei Rollenelemente auf, die koaxial auf der äußeren Umfangsfläche des röhrenförmigen Isolierelementes angeordnet sind und zwischen denen das erste Bauteil fixierbar ist. Hierdurch ist eine besonders einfache Montage der Abstützung möglich. Mit Hilfe der Rollenelemente können zudem die Kriechstrecken verlängert werden.
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Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine aus dem Stand der Technik bekannte isolierende Abstützung mit zwei eingegossenen Gewindebolzen in Seitenansicht,
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2 eine aus dem Stand der Technik bekannte isolierende Abstützung mit zwei Gewindemuttern in Seitenansicht,
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3 eine erfindungsgemäße isolierende Abstützung im Schnitt,
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4 einen Schnitt durch eine Sammelschiene mit erfindungsgemäßen isolierenden Abstützungen,
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5 ein rohrförmiges Isolierelement im Längsquerschnitt und in Draufsicht und
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6 zwei unterschiedliche Rollenelemente im Längsquerschnitt und in Draufsicht.
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1 und 2 zeigen zwei aus dem Stand der Technik bekannte isolierende Abstützungen 1 bzw. 1' in Seitenansicht. Die isolierende Abstützung 1 gemäß 1 weist einen zylinderförmigen Isolierköper 2 auf, in dessen Stirnflächen Gewindebolzen 3 eingegossen sind. Die isolierende Abstützung 1' gemäß 2 weist einen zylinderförmigen Isolierköper 2 mit an den Stirnflächen angeordneten Gewindemuttern 4 auf. Die dargestellten isolierenden Abstützungen 1, 1' sind nur begrenzt in der Lage, die bei hohen Kurzschlusströmen in Leitern auftretenden Stromkräfte zu beherrschen.
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3 zeigt eine erfindungsgemäße isolierende Abstützung 10 im Schnitt. Die isolierende Abstützung 10 dient zur Befestigung eines ersten elektrisch leitfähigen Bauteils 11, z. B. einer Stromschiene, an einem zweiten elektrisch leitfähigen Bauteil 12, z. B. einem Schalttafelgerüst. Die isolierende Abstützung 10 weist einen Isolierkörper 2 auf, der aus einem röhrenförmigen Isolierelement 14 und mehreren Rollenelementen 15 besteht, die koaxial auf der äußeren Umfangsfläche des röhrenförmigen Isolierelementes 14 angeordnet sind. Das röhrenförmige Isolierelement 14 dient als Führung für einen als Gewindebolzen 13 ausgebildeten Metallkörper, der vollständig durch den Innenraum des röhrenförmigen Isolierelementes 14 und somit des Isolierkörpers 2 verläuft. Das Bauteil 11 sitzt ebenfalls auf der Umfangsfläche des Isolierelementes 14 und ist zwischen den Rollenelementen 15a und 15b angeordnet. Durch das röhrenförmige Isolierelement 14 ist das Bauteil 11 elektrisch von dem Gewindebolzen 13 isoliert.
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Im Anschluß an das Isolierelement 14 verläuft der Gewindebolzen 13 durch eine in dem Bauteil 11 vorgesehene Bohrung. Der Kopf 18 des Bolzens 13 liegt auf der dem Isolierkörper 2 abgewandten Seite des Bauteils 12 an dem Bauteil 12 an. Durch Anziehen der Mutter 16 werden zum einen die Rollenelemente 15 aufeinandergepresst und das Bauteil 11 zwischen den Rollenelementen 15' und 15'' fixiert. Zum anderen wird die Abstützung 10 mitsamt dem Bauteil 11 an dem Bauteil 12 fixiert. Aufgrund des Bolzens 13 weist die Abstützung 10 eine besonders hohe Festigkeit gegen Stromkräfte auf, die in den Bauteilen 11 und 12 wirken.
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4 zeigt eine aus der
EP 1 154 536 A2 bekannte Sammelschiene
21 mit Außenleitern
22a,
22b und einem Innenleiter
23, die mittels erfindungsgemäßen isolierenden Abstützungen
20 relativ zueinander fixiert sind. Die Außenleiter
22a, b bestehend aus Profilschienen mit U-förmigem Querschnitt. Diese sind durch Anschlußstücke
25 mit T-förmigem Querschnitt verbunden. Der T-Balken
30 ist im Inneren der Profilschiene angeordnet und mittels Schrauben
31 mit beiden Profilschienen verschraubt. Der T-Schenkel
29 ragt aus den Profilschienen heraus und dient der Befestigung und Kontaktierung.
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Die isolierende Abstützung 20 fixiert zum einen den Innenleiter 23 relativ zu den Außenleitern 22a, b, zum anderen die Außenleiter 22a und 22b relativ zueinander und isoliert den Innenleiter 23 von den Außenleitern 22a, b. Die Abstützung 20 weist ein zwischen den Aussenleitern 22a, b angeordnetes röhrenförmiges Isolierelement 14 auf, das als Führung für einen metallenen Gewindebolzen 13 dient. Der Bolzen 13 weist einen Bolzenkopf 18 auf, der auf der der Abstützung 20 abgewandten Seite an dem Außenleiter 22b anliegt. Der Bolzen 13 erstreckt sich durch ein Bohrung in dem Außenleiter 22b über einen ersten, den Innenleiter 23 gegenüber dem Außenleiter 22b abstüztendem Teilabschnitt der isolierenden Abstützung 20, den Innenleiter 23 und einem zweiten, den Innenleiter 23 gegenüber dem Außenleiter 22a abstützendem Teilabschnitt der Abstützung 20 bis auf die der Abstützung abgewandte Seite des Außenleiters 22a.
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Auf dem röhrenförmigen Isolierelement 14 sind sowohl zwischen dem Innenleiter 23 und dem Außenleiter 22a als auch zwischen dem Innenleiter 23 und dem Außenleiter 22b Rollenelemente 15 unterschiedlicher Größe angeordnet. Mit Hilfe des Bolzens 13 und der Mutter 3 wird die gesamte Anordnung zusammengepresst und somit die Außenleiter 22a und 22b und der Innenleiter 23 relativ zueinander fixiert. Die Fixierung der Leiter kann durch den Bolzen 13 auch bei sehr hohen Stromkräften in den Leitern aufrechterhalten werden.
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5 zeigt ein rohrförmiges Isolierelement 14 im Längsquerschnitt und in Draufsicht. Das Isolierelement 14 besteht aus einem Isoliermaterial und weist eine Länge L, einen Innendurchmesser D1 und einen Außendurchmesser D2 auf.
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6 zeigt zwei unterschiedliche, aus einem Isoliermaterial bestehende Rollenelemente 15a und 15b im Querschnitt und in Draufsicht. Das Rollenelement 15a weist einen Innendurchmesser D3 und einen Außendurchmesser D4 auf. Der Innendurchmesser D3 ist etwas größer als der Außendurchmesser D2 des rohrförmigen Isolierelementes 14 gemäß 5, um ein Aufschieben des Rollenelementes 15a auf das Isolierelemet 14 zu ermöglichen. Bei einem Durchmesser D5 weist das Rollenelement 15a eine Abkantung 32 auf. Die Breite des Rollenelementes 15a beträgt B1, wobei sich die Breite im Bereich der Abkantung 32 auf B2 reduziert.
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Das Rollenelement 15b weist ebenfalls den Innendurchmesser D3 und den Außendurchmesser D4 auf. Im Unterschied zum Rollenelement 15a weist das Rollenelement 15b allerdings eine wesentlich kleinere Breite B3 und auch keine Abkantung auf.
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Mit Hilfe eines Systems von Rollenelementen 15 unterschiedlicher Breite und Durchmessers sowie rohrförmigen Isolierelementen 14 und Gewindebolzen 13 unterschiedlicher Länge und Durchmessers ist es möglich, flexibel, kostengünstig und mit geringem Montageaufwand die isolierende Abstützung an unterschiedliche Abstände zwischen den elektrischen Bauteilen und unterschiedliche Festigkeitsanforderungen anzupassen und somit eine Vielzahl von Isolations- und Abstützungsaufgaben in elektrischen Einrichtungen zu lösen.
