DE1921661A1

DE1921661A1 - Schraubenfoermiger Erder

Info

Publication number: DE1921661A1
Application number: DE19691921661
Authority: DE
Inventors: Sanji Gnema; Hikoitsu Watanabe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-11-15
Filing date: 1969-04-28
Publication date: 1970-07-02
Also published as: FR2023343A1; DE1921661C3; DE1921661B2; GB1246923A; US3548069A

Description

DIPL.-ING. KLAUS BBHN DIPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER

8 MÜNCHEN 22

WIDKNMAYERf)TR. β

A 15769 28. April I969

Herr HIKOITSU V/ATANABE
No. 5-13* 1-chome, Ehara-cho, Nakano-ku, Tok^o, Japan

Herr SANJI GEHMA
Ho. 4-8, 1-chonie, Ehara-cho, Nakano-ku, Tokjo^, Japan

Schraubenförmiger Erder

Die Erfindung betrifft einen Erder, mit dem elektrische Einrichtungen und Geräte geerdet werden und mittels dessen elektrische Korrosion im Boden liegender Stahlrohre und dergl, verhindert wird,

Es ist "ganz allgemein anzustreben, Erder bis in sine Tiefe vorzutreiben, in der die UntergrundeIgenschaften, insbesondere bezüglich der Feuchtigkeit, unbeeinflußt von Trockenheit oder Regen an der Oberfläche keinen wesentlichen Schwankungen unterworfen sind.

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Stark verbreitet 1st ein Erdungsverfahren, bei dem eine Vielzahl von Stäben oder Rohren aus elektrisch leitendem Werkstoff nacheinander in den Untergrund getrieben wird, wobei Jeweils sine Längs auf die andere gesetzt wird, so daß der gesarate Erder dann bis in eine beträchtliche Tiefe reicht. Es v/erden dabei, jedoch Muffenverbindungen benötigt, um die Gestängebeile miteinander zu verbinden, und der Außendurchmesser der Muffen ist größer als der Gestängedurchmesser, so daß beim Vortreiben des Gestänges im Boden die Muffen ein Erdloch erzeugen, das weiter ist als der Durehmesser der Oestängeteils selbst, Das hat zur Folge, daß dar Erdboden das Erdergestänge nLühfc eng umschließt, so daß die Erdung nur unvollkommen ist.

Um diese Nachteile zu vermeiden, sind auch bereits Erdungsverfahreη bekannt, bei denen die einzelnen Rohre des Erde rs miteinander durch Nippel verbunden sind, vjobel in den Erdsrrohren Gewinde oder dergl. vorgesehen sind, £?o daß der Auöendurchinesser der Verbindungsstellen der Rohre nicht größer ist als der Außsridurchmesser der Rohre selbst „ Hierbei kann der Erder mit dem umgebenden Erdreich einen besseren elektrischen Kontakt bekommen, doch sind die Verbindungsstellen bei längerem Verweilen der Erder im Erdboden korrosionsanfällig, so daß dadurch die elektrische Leitfähigkeit mit der Zelt

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geringer wird. Schlimmstenfalls ist die elektrische Leitfähigkeit an einer solchen Verbindungsstelle völlig unterbrochen, so daß Ar Erder den zu erdenden Gegenstand nicht nehr schützen kann. Außerdem ist die Herstellung derartiger Erder teuer, denn die einzelnen Verbindungsabschnitte müssen maschinell bearbeitet werden und der Erder muß große Abmessungen erhalten, da er bis in beträchtliche Tiefen eingetrieben werden muß.

Es ist weiterhin ein Verfahren bekannt, bei welchem nach dem Eintreiben des Erders in den Untergrund eine elektrisch leitende Flüssigkeit in die Öffnung um den Erder herum gegossen wird, um das Erdreich Ik Bereich des Erders besser leitfähig zu machen und um den Übergangswiderstand zwischen dem Erder und dem umgebenden Erdboden zu verringern.

Zu dem Zweck werden Rohre verwendet, die mit einer Vielzahl von Löchern ausgestattet sind, und nach dem Eintreiben dieser Rohre in den Untergrund wird die elektrisch leitende Flüssigkeit von oben in das Erderrohr hinein gegossen, aus dem sie dann durch die Löcher hindurch in den umgebenden Erdboden eindringen kann und eine elektrisch leitfähige Schicht um das Erderrohr erzeugt. Bei solchen Erdern werden die Herstellungskosten deswegen verhältnismäßig hoch,

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weil die Löcher in den Erderrohren angebracht werden müssen. Ein derartiges Erderrohr kommt also der Forderung nach leichtem Einbringen in den Boden und geringen Kosten für die Erdung für eine Vielzahl elektrischer Geräte nicht entgegen.

Hauptziel der Erfindung ist es deshalb, einen Erder zu schaffen, bei dem die Nachteile der beschriebenen konventionellen Erder vollständig vermieden werden. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein bestimmter Längenabschnitt eines elektrisch leitenden Streifen-, Band- oder Drahtmaterials in Form einer Schraubenwendel mit gleichmäßigem Durchmesser oder in Form einer flachen Spirale aufgewickelt wird, deren unteres Ende ein Verbindungsstück aufweist, das mit dem Vorderende eines Eintreibgestänges verbindbar ist, mit welchem es in den Erdboden eingetrieben wird; nach dem Eintreiben des Erders in den Untergrund zusammen mit dem Eintreibgestänge wird letzteres aus dem Erdboden wieder herausgezogen, so daß der Erder selbst in der vorgesehenen Tiefe im Boden verbleibt. Wegen seiner Gestalt ist der erfindungsgemäße Erder sehr leicht in den Erdboden eintreibbar, so daß die Erdung auf einfache Weise hergestellt werden kann. Die Zwischenräume des schraubenförmig gewundenen Erders dienen außerdem alä Durchtrittsflächen für Wasser, so daß eine elektrisch leit-

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fähige Flüssigkeit, die von oben in das Eintreibloch hineingegossen wird, durch diese Zwischenräume in den umgebenden Erdboden eindringen und dadurch eine elektrisch gut leitende Schicht im Boden erzeugen kann.

Aus der nun folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung werden die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung noch deutlicher offenbar. Es zeigen:

Fig. 1 die seitliche Ansicht eines schraubenförmigen Erders gemäß der Erfindung;

Fig. 2 seine Ansicht von oben; Fig. 3 die Seitenansicht einer abgewandelten

Ausführungsform eines schraubenförmigen Erders gemäß Fig. 1;

Fig. h dessen Ansicht von oben;

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, in welchem der Erder in Form einer flachen Spirale gewickelt ist;

Fig. 6 die Ansicht des Erders gemäß Fig. 5 von oben;

Fig. 7 ein Erder entsprechend Fig. 5, jedoch in abgewandelter Form von der Seite gesehen;

Fig. 8 der Erder nach Fig. 7 in Draufsicht;

Fig. 9 die Seitenansicht eines Eintreibgestänges;

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Fig. 10 ein weiteres Elntrelbgestänge gemäß der Erfindung in Ansicht von der Seite; und

Pig. 11 bis 14 Seitenansichten des Erders für die Erläuterung des Eintrelbens des Erders in den Boden.

In der Fig. 1 ist ein Erder 20 gezeigt, der ein Hauptteil 22 aufweist, welcher aus einem schraubenförmig aufgewickelten langen Band oder Streifen besteht, an welches ein Anschlußkabel 2k an seiner oberen Windung angesetzt ist und das an seinem unteren Ende ein angeformtes Verbindungsstück 26 aufweist.

Der schraubenförmig gewickelte Hauptteil 22 besteht aus einem langgestreckten Band oder Streifen von ausreichender Länge und Breite und einem Material guter elektrischer Leitfähigkeit. Der Streifen ist schraubenförmig gewickelt, so daß er in seiner gesamten Läng* gleichen Durchmesser aufweist, und die einzelnen Schraubengänge haben eine solche Steigung, daß zwischen benachbarten Windungen Zwischenräume 28 verbleiben, durch die Wasser hindurchtreten kann. An der oberen Windung des schraubenförmig gewundenen Hauptteils 22 1st ein Anschlußkabel oder Draht 24 befestigt, z.B. angelötet, über das der Strom dem Hauptteil 22 zugeleitet wird. Das untere Ende des Hauptteils ist radial einwärts gebogen, wie das deut-

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lieh «us der Flg. 2 zu erkennen ist, und dieses Stück bildet das Verbindungsstück 26, auf das an Ende ein Anschlag 50 fest aufgesetzt ist.

Bei den in Fig. 3 und 4 gezeigten AusfUhrungsbeispiel ist statt des Streifens oder Bandes ein Draht verwendet, der gleichfalls zu einen schraubenförmig gewundenen Hauptteil 22a des Erders 20a gewickelt ist. Der Draht ist schraubenförmig gewickelt und an seinem unteren Ende etwas nach innen gebogen, wobei dann an dieses einwärts gebogene Ende ein AnschlußstUck 26a In Form einer Zylinderhülse durch Löten befestigt 1st. Der übrige Aufbau entspricht im wesentlichen dem Beispiel gemäß Flg. 1 und 2, in dem nämlich die Zwischenräume 28a zwischen den einzelnen Windungen geeignet sind, Wasser durchtreten zu lassen; weiterhin ist an der oberen Windung ein Anschlußdraht 24a z.B. durch Löten befestigt.

Das dritte AusfUhrungsbeispiel ist in den Fig. 5 und 6 gezeigt und entspricht im Aufbau und Material demjenigen nach Fig. 1 und 2. D.h. sein Hauptteil 22b besteht aus einem elektrisch leitfähigen Metallstreifen geeigneter Länge und Breite, Jedoch ist dieses Band zu einer flachen Spirale aufgewickelt. Werden Jedoch das innere und äußere Ende dieses Hauptteils 22b vertikal in entgegengesetzter Richtung

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auseinandergezogen, so streckt sich dieser Hauptkörper 22b in Schraubenform und nimmt die Gestalt des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 an.

Am äußeren Ende des Hauptteils 22b, das nach dem
Einbringen das obere Ende ist, ist ein Anschlußdraht 24b
durch Löten befestigt. Das innere Ende, das beim Einbringen das xintere Ende wird, ist in einer Durchmesserlinie radial einwärts gebogen, so daß es das Verbindungsstück 26b bildet, an dessen Ende ein Änschlagelement JOb befestigt ist.

Ein viertes Ausführungsbeispiel zeigen die Fig.
7 und 8; dies entspricht dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und 6 mit der Ausnahme, daß der Hauptteil 22c dieses
Erders 20c aus einem spiralförmig aufgewickelten Draht von elektrisch gut leitfähigem Metall hergestellt ist und daß, dessen inneres Ende, das beim Einbringen des Erders das
untere Ende wird, ein zylindrisches Verbindungsstück 26c
trägt, welches beispielsweise angelötet ist. Wie auch bei
dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 und 6 ist der Anschlußdraht 24c an der Außenwindung des Hauptteils, die
beim Einbringen die oberste Windung wird, angelötet.

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Fig. 9 und 10 zeigen Eintreibgestänge, mit denen die Erder 20 bis 20c in den Erdboden eingetrieben werden. Das Eintreibgestänge 40, das in der Pig. 9 gezeigt ist, ist speziell für das Eintreiben der Erder 20 und 20b, die in den Pig. 1 und 5 gezeigt sind, geeignet. Zu diesem Zweck weist das Eintreibgestänge 40 einen Gestängeabschnitt 42 auf, dessen Durchmesser geringfügig kleiner 1st als der Innendurchmesser der Erder 20 und 20b, während an dem Gestänge ein Gestängekopf 44 angebracht ist und weiterhin eine zugespitzte Eintreibspitze 46 am unteren Ende des Stangenteils 42. Der zugespitzte Treibschuh 46 weist einen Schlitz 48 auf, in den das Verbindungsstück 26 bzw. 26b der Erder 20 bzw. 20b eingesetzt werden kann. Die Treibstange 50, die in der Pig. 10 gezeigt ist, dient dazu, die Erder 20a und 20c gemäß Pig. 3 und 7 einzutreibend das Eintreibgestänge 50 weist einen Stangenteil 52 auf, dessen Außendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Innendurchmesser der Erder; das Gestänge trägt einen Gestängekopf 5^ und einen Abschnitt 58 mit verringertem Durchmesser, der in das ringzylindrische Verbindungsstück 26a bzw. 26c der Erder 20a bzw. 20c hineinpaßt und das an seinem unteren Ende eine konisch zugespitzte Treibspitze 56 aufweist.

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Beide Treibgestänge 40 und 50 sind im übrigen in gleicher Weise gestaltet, d.h. die Stangenabschnitte 42 und 52 können aus einer einzigen Stange bestehen. Wegen der Tiefe, in die im allgmeinen die Erder einzusetzen sind, können die Stangenabschnitte 42 und 52 aber aus mehreren, z.B. drei Einzelabschnitten 42a, 42b, 42c bzw. 52a, 52b und 52c bestehen. In diesem Pail erhält der unterste Stangenabschnitt 42a bzw. 52a die konisch zugespitzte Treibspitze 46 mit dem Schlitz 48 bzw. den Abschnitt mit verringertem Durchmesser 58 und dem spitzen Treibschuh 56 und dessen unteren Ende. Die einzelnen Gestängeteile 42a, 42b, 42c und 52a, 2b, 52c sind lösbar miteinander durch Gewindeverbindung 60 bzw. 62 zusammengesetzt. Vorzugsweise können auch die Kopfstücke 44 und 54 lösbar auf die oberen Enden der Gestängeteile 42v 42b und 42c oder 52a, 52b und 52c durch Schraubenverbindungen 60, 62 aufgesetzt sein.

Wenn die Treibgestänge 40 und 50> die aus einer Vielzahl von Stangenabschnitten zusammengesetzt sind, in den Erdboden eingetrieben werden, kann der Treibkopf 44 bzw. jeweils auf das obere Ende des obersten Teilstückes aufgeschraubt werden. Bevor der Treibkopf 44 bzw. 54 dann mit in den Boden eingetrieben wird; wird dieser abgenommen, ein neuer Treibsfcangenabschnibt mittels der Schraubenver»

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bindungen 60, 62 auf die bereits eingetriebene Stange aufgesetzt, der Treibkopf 44 bzw. 54 erneut aufgeschraubt und der zweite Gestängeabschnitt in den Boden eingetrieben. Auf diese Weise kann das Treibgestänge 40, 50 bis zu der erforderlichen Länge aufgebaut werden.

Soll also ein Erder 20 oder 20b mittels eines Treibgestänges 40 in den Erdboden eingetrieben werden, so wird zunächst das Verbindungsstück 26, 26b am Vorderende in den Schlitz 48 eingesetzt. Durch Schläge auf den Treibkopf 44 wird das Treibgestänge dann in den Boden eingetrieben, wobei ihm der Erder 20, 20b folgt. Zusammen mit dem Treibgestänge wird so der Erder 20, der schraubenförmig gewickelt ist und über seine gesamte Länge den gleichen Durchmesser hat, in den Boden eingetrieben, der spiralförmig aufgewickelte Erder 20b wird dagegen auch nicht abgewickelt, sondern legt sich schraubenförmig um das Treibgestänge 40, wenn dies in den Boden eingetrieben wird, dabei zwischen seinen einzelnen Windungen Wasserdurchtrittsöffnungen 28b freilassend. Es sei noch erwähnt, daß auch in diesem Fall das Treibgestänge 4o in der vorbeschriebenen Art verwendet werden kann, wobei dann die einzelnen Gestängeabschnitte 42a, 42b, 42 c usw. aufeinander gesetzt werden.

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Ist dann der Erder in den Erdboden bis zu der gewünschten Tiefe eingebracht, wie dies die Flg. 11 und 12 zeigen, so wird das Treibgestänge wieder herausgezogen« wobei der Schlitz 48 vom Verbindungsstück 26, 26b des Eiders 20, 20 abgezogen wird und der Erder in der gewünschten Tiefe im Boden bleibt.und dabei seine Schraubenform behält. _ Die Außenflächen des Erders sind mit dem umgebenden Erdreich unmittelbar in Verbindung, so daß eine gute Erdung hergesteilt 1st. Wird außerdem noch eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit von oben in den Erder eingegossen, welche dann den Übergangswiderstand des Erders zum umgebenden Erdboden verringert, so kann diese Flüssigkeit durch die Abstände 28, 28b zwischen den einzelnen Windungen in das Erdreich eindringen, womit dann eine ausgezeichnete leitfähige Schicht um den Erder herum gebildet wird.

Beim Eintreiben der Erder 20a und 20c gemäß Fig. J5 und 7 wird das Treibgestänge 50 verwendet, das in der Fig. 10 gezeigt ist. Das Treibgestänge 50 wird mit seinem vorderen Abschnitt 58 geringeren Durchmessers in das Verbindungsstück 26a oder 26c des Erders 20a oder 20c eingesetzt. Anschließend wird durch Schläge auf den Treibkopf am oberen Ende des Gestänges dieses in den Erdboden eingetrieben, wobei die Schläge durch die Schulter 64 auf den Erder 20a

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weitergegeben werden. Bel Verwendung eines Erders 20c gemäß Fig. 8 wird die Spiralform aufgelöst und dabei gleichzeitig der Erder schraubenförmig um das Treibgestänge 50 herum gewickelt, wenn er In den Boden eingetrieben wird« wobei zugleich zwischen den einzelnen Schraubenwindungen Zwischenräume 28c als Wasserdurchtrittsöffnungen entstehen. Nach dem Eintreiben in den Boden, wie es die Fig. 1? und 14 zeigt, wird das Treibgestänge 50 wieder aus dem Boden herausgezogen. Der Erder 20a bzw. 20c sitzt dann in der gewünschten Tiefe im Boden, behält seine Schraubenform und hat guten Kontakt mit dem umgebenden Erdreich. Es wird danach eine elektrisch leitfähige Flüssigkeit in das Innere des Erders hineingegossen, die für eine Herabsetzung des Übergangswiderstandes zwischen dem Erder und dem Erdreich sorgt. Die Flüssigkeit dringt durch die Zwischenräume 28a bzw. 28c in den umgebenden Boden und stellt somit eine gut leitfähige Schicht um den Erder herum her.

Es sind Abwandlungen von den beschriebenen Erfindungs· beispielen möglich, ohne daß dabei der Rahmen der Erfindung selbst -verlassen wird.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

/ lJ Erder, gekennzeichnet durch einen aus einem elektrisch leitfähigen metallischen Band (22) geeigneter Länge, Dicke und Breite oder einem Rundmaterial (22a) ge- . eigneter Länge und geeigneten Durchmessers bestehenden Hauptteil (20;20a), der schraubenförmig gewickelt ist, einen Anschlußdraht (24,24a), der am oberen Ende des Hauptteils (20,20a) befestigt ist, und ein am unteren Ende des Hauptteils angeformtes Verbindungsstück (26,26a) zur Verbindung mit einem Treibgestänge (40,50) zum Eintreiben des Erders in den Untergrund.

2. Erder, gekennzeichnet durch ein aus einem elektrisch leitfähigen metallischen Band geeigneter Länge, Dicke und Breite oder einem Rundmaterial geeigneter Länge und geeigneten Durchmessers bestehenden Hauptteil (20a,20a),welches schraubenförmig gewickelt ist und über seine gesamte Länge einen einheitlichen Durchmesser aufweist, eine AnschluBle itung (24,24a) am oberen Ende des Hauptteils (20,20a) und ein Verbindungs-

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stück (26)» das am unteren Ende des Hauptteils durch radiales Einwärtsbiegen des untersten Endes« auf welches ein Anschlag (30) aufgesetzt ist, angeformt ist.

3· Erder, gekennzeichnet durch einen aus einem elektrisch leitfähigen Metallisch Band geeigneter Länge, Dicke und Breite oder einen Rundmaterial geeigneter Länge und geeigneten Durchmessers bestehenden Hauptteil (20a), der schraubenförmig mit über die gesamte Länge einheitlichem Außendurcheeeser gewickelt 1st, einen Ansehlußdraht (24a) am oberen Ende des Hauptteils und ein Verbindungsstuck (26a), das die Form eines Zylinders aufweist und am unteren Ende des Hauptteils mit diesem verbunden ist.

4. Erder, gekennzeichnet durch ein aus einem elektrisch leitfähigen metallischen Band geeigneter Länge, Dicke und Breite oder einem Rundmaterial geeigneter Länge und geeigneten Durchmessers bestehenden Hauptteil (20b), der in einer ebenen Spirale gewickelt 1st, eine Anschlußleitung (24b), am äußeren Ende des Hauptteils (20b), welches beim Einbringen des Erders in den Boden, wobei der Hauptteil gestreckt wird, das obere

Ende bildet, und ein Verbindungsstück (26b), das am Inneren Ende des Hauptteils (20b) angeformt 1st, welches beim Aufstrecken und Eintreiben des Erders in den Boden dessen unterös

Ende wird, wobei das Verbindungsstück (26b) durch radiales Einwärtsbiegen des inneren Endes des Hauptteils (20b) und Aufsetzen eines Anschlages (30b) auf das Ende fcebildet wird.

5. Erder, gekennzeichnet durch einen Hauptteil aus einem elektrisch leitfäHgen metallischen Band geeigneter Länge, Dicke und Breite oder einem Rundmaterial geeigneter Länge und geeigneten Durchmessers, das zu einer ebenen Spirale aufgewickelt ist, einen Anschlußdraht (24c), der am äußeren Ende des Hauptteils, welches beim Eintreiben des spiralig gewickelten Hauptteils in den Boden durch Aufstrecken dessen oberes Ende wird, und ein Verbindungsstück (26c) in Form/am inneren Ende des Hauptteils, welches beim Aufstrecken und Eintreiben in den Boden dessen unteres Ende wird, befestigten Zylinders.

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