DE19817924A1

DE19817924A1 - Hochstromklemme mit Federkraftklemmanschluß

Info

Publication number: DE19817924A1
Application number: DE1998117924
Authority: DE
Inventors: Frank Hartmann
Original assignee: Wago Verwaltungs GmbH
Current assignee: Wago Verwaltungs GmbH
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 1999-10-28
Anticipated expiration: 2018-04-18
Also published as: DE19817924C2; JPH11345638A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochstromklemme für elektrische Leiter mit größeren Leiterquerschnitten, und es wird vorgeschlagen, dafür einen Zugbügelanschluß mit einem vorgelagerten Vorschub-Rotationszylinder zu verwenden. Weiterhin wird vorgeschlagen, mittels eines Tunnelbleches den Zugbügelanschluß dafür zu nutzen, daß die Steckkontakte eines Strombrückers in den zwischen Tunnelblech und Oberseite der Stromschiene gebildeten Einstecktunnel zweistufig einsteckbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochstromklemme mit einem Isolierstoffgehäuse und mit mindestens einem Federkraftklemmanschluß für den Anschluß von elektr. Leitern mit größeren Leiterquerschnitten an eine in dem Isolierstoffgehäuse angeordnete Strom schiene.

Hochstromklemmen zeichnen sich dadurch aus, daß sie mit hohen Stromstärken belastbar sind und für den Anschluß großer Leiter querschnitte geeignet sind. So muß z. B. eine Hochstromklemme für Leiterquerschnitte bis zu 95 mm² einen Kurzschlußstrom von 11 400 Ampere mindestens eine Sekunde lang ohne thermische Überlastung standhalten können.

Hochstromklemmen sind bisher sowohl mit Schraubanschlüssen als auch mit Federkraft klemmanschlüssen hergestellt worden, wobei die Hochstromklemmen stets in vergleichbarer Konzeption wie die Normalstromklemmen gebaut worden sind. Die für Hochstromklemmen not wendigen hohen Klemmkräfte des Schraub- oder Federkraftklemmanschlusses werden im Stand der Technik dadurch erreicht, daß die je weiligen Klemmanschlüsse ausgehend von den Normalstromklemmen maximiert werden. Da jedoch auch Hochstromklemmen zum Öffnen und/oder Schließen der Klemmstellen gegen die jeweilige Klemmkraft des Klemman schlusses manuell betätigt werden müssen, sind der Maximierung der bisherigen Konstruktionsart der Klemmen Grenzen ge setzt, die oftmals schon bei Leiterquer schnitten ab z. B. 50 mm² unüberwindbar erscheinen.

Die Anmelderin ist Marktführer für schrauben lose Federkraftklemmsysteme und hat sich aus dieser Position die Aufgabe gestellt, eine neue Konzeption für Hochstromklemmen mit Federkraftklemmanschlüssen zu entwickeln, deren Klemmstellen trotz hoher installierter Federkräfte dennoch ohne Spezialwerk zeug manuell (handbetätigt) zu öffnen sind.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Kombination eines in der Art an sich bekannten Federkraft- Zugbügelanschlusses für den elektr. Leiter mit einem neuen Bauelement, das nachfolgend als "Vorschub-Rotationszylinder" bezeichnet ist.

Nach der Lehre der Erfindung ist vorgesehen, daß der Federkraftklemmanschluß des neuen Typs von Hochstromklemme in Art eines be kannten Zugbügelanschlusses gebaut ist, be stehend aus einem Zugbügel, der die in Leitereinsteckrichtung sich erstreckende Stromschiene mit einer unteren Klemmkante untergreift und mit einer oberen Bügelplatte übergreift. Die untere Klemmkante des Zug bügels zieht den unterhalb der Stromschiene eingeführten elektr. Leiter gegen die Unter seite der Stromschiene und klemmt ihn dort fest (= Klemmstelle). Die obere Bügelplatte des Zugbügels ist in einem Abstand oberhalb der Stromschiene angeordnet derart, daß zwischen der Oberseite der Stromschiene und der Bügelplatte des Zugbügels eine vorge spannte Druckfeder (vorzugsweise eine zylindrische Schraubendruckfeder) eingebaut ist, die zum Öffnen der Klemmstelle axial zusammendrückbar ist.

Die Lehre der Erfindung kombiniert diesen Zugbügelanschluß mit einem Vorschub-Rotations zylinder, der in dem Isolierstoffgehäuse oberhalb der Bügelplatte des Zugbügels und koaxial mit der Druckfeder des Zugbügelan schlusses gelagert ist und ein Außengewinde aufweist, so daß er mittels eines axial in den Zylinder einsteckbaren oder mit diesem fest verbundenen Drehwerkzeuges in einem Innengewinde des Isolierstoffgehäuses rotierbar ist, wobei das Gewinde als nicht- selbsthemmendes Bewegungsgewinde mit einem Steigungswinkel ausgeführt ist, der bei einer Rotation des Rotationszylinders einen axialen Vorschub des Rotationszylinders gegen die Bügelplatte des Zugbügels ent sprechend dem maximalen Öffnungshub der Klemmstelle bewirkt.

Der vorgenannte Vorschub-Rotationszylinder arbeitet als Umsetzungs- und Übersetzungs getriebe, indem er die manuell aufgebrachte Drehbewegung in eine axiale Vorschubbe wegung zum Öffnen des Zugbügelanschlusses umsetzt und (entsprechend dem gewählten Steigungswinkel des Bewegungsgewindes) die aufgebrachte Drehkraft in eine größere Öffnungskraft übersetzt. Das ist für die Bedienungsperson sehr komfortabel.

Wesentlich ist auch, daß das Bewegungsgewinde des Vorschub-Rotationszylinders keine Selbst hemmung hat. Daraus resultiert, daß die Druck feder des Zugbügelanschlusses den Vorschub- Rotationszylinder immer in eine stabile End lage zurückführt, sobald die Werkzeugbetätigung des Rotationszylinders beendet oder unterbrochen ist. Für die Bedienungsperson ergeben sich da durch immer klar definierte Verhältnisse.

Nach Anspruch 3 ist es zweckmäßig, daß der Vorschub-Rotationszylinder ein mehrgängiges, vorzugsweise viergängiges Bewegungsgewinde besitzt. Dieses kann rechts- oder linksgängig gewählt werden.

Das Drehwerkzeug für den Vorschub-Rotations zylinder kann beispielsweise ein handels üblicher Innensechskantschlüssel sein, der über eine Einstecköffnung in der oberen Front fläche des Isolierstoffgehäuses der Hochstrom klemme koaxial in den Vorschub-Rotationszylinder eingesteckt wird. Nach Anspruch 2 ist vorge schlagen, daß der Steigungswinkel des Bewegungs gewindes des Vorschub-Rotationszylinders der art gewählt ist, daß bei einer Werkzeug-Dreh bewegung kleiner 180° der maximale Öffnungshub der Klemmstelle des Zugbügelanschlusses er reichbar ist. Dadurch ist eine optimierte Einhand-Betätigung der neuen Hochstrom klemme gewährleistet, ohne daß die Bedienungs person das Werkzeug oder seinen Handgriff beim vollständigen Öffnen der Klemmstelle umsetzen muß.

Beispielsweise ergibt sich bei einem Zylinder durchmesser von 20 mm (entsprechend einer geringen äußeren Klemmenbreite der Hochstrom klemme von nur 25 mm) und einer Steigung des Bewegungsgewindes von 40 mm ein Steigungs winkel von 32,5°, der bei einem maximalen Öffnungshub der Klemmstelle von 16,5 mm (z. B. für den Anschluß eines Leiters mit 95 mm² Leiterquerschnitt) eine Einhand- Betätigung des Drehwerkzeuges von nur 148,5° erfordert.

Hochstromklemmen der erfindungsgemäßen Art (wie auch andere Klemmen mit den konstruktiven Merkmalen des beschriebenen Zugbügelanschlusses) können als Reihenklemmen auf Tragschienen ange ordnet werden, und dann stellt sich die Frage nach einer vorteilhaften konstruktiven Lösung für eine feste und elektrisch hoch belastbare Strombrückung zwischen benachbarten Klemmen.

Hierfür wird eine nachfolgend als Erfindung beanspruchte Lösung vorgeschlagen, die die Federkraft einer vorzugsweise als zylindrische Schraubendruckfeder ausgeführte Druckfeder eines Zugbügelanschlusses als Klemmkraft für einen einsteckbaren Strombrücker nutzt, der auch dann noch relativ leichtgängig einsteckbar bleibt, wenn die Federkräfte des Zugbügelanschlusses aus Gründen der Hochstromklemme besonders groß sind.

Erfindungsgemäß wird für einen solchen einsteckbaren (schraubenlosen) Strombrücker vorgeschlagen, daß der Zugbügelanschluß planparallel zwischen der Oberseite der Stromschiene und der unteren Anlagefläche der Druckfeder ein Tunnelblech aufweist, das mit seinen beiden Seitenwänden lose auf der Stromschiene aufsteht und dabei einen Einstecktunnel definiert, dessen freie Tunnelhöhe kleiner ist als die Bauhöhe eines flachen Steckkontaktes des Strom brückers, der mit einer Anlaufschräge versehen ist und in den Einstecktunnel einsteckbar ist, wobei er das Tunnelblech auf die volle Höhe seiner Bauhöhe anhebt.

Des weiteren ist nach Anspruch 7 vorgesehen, daß an der Unterseite des Steckkontaktes des Strombrückers eine Kugelkalotte angeformt ist, und zwar an einem nachlaufenden Teil des Steck kontaktes derart, daß die Kugelkalotte beim Einstecken des Steckkontaktes in den Einsteck tunnel erst dann auf die Oberseite der Strom schiene aufsattelt, wenn der vorlaufende Teil des Steckkontaktes das Tunnelblech auf die volle Höhe seiner Bauhöhe angehoben hat.

Im Ergebnis ist somit der Einsteckvorgang des Strombrückers in die jeweiligen Einsteck tunnel benachbarter Klemmen zweistufig aus geführt. In der ersten Stufe ist die An laufschräge des Steckkontaktes des Brückers besonders leicht in den Einstecktunnel ein zufädeln (einzuschieben), da das Tunnelblech für das Einfädeln bereits eine freie Tunnel höhe von beispielsweise 2 mm anbietet. Beim weiteren Einschieben des flachen Steckkontaktes des Brückers in den Einstecktunnel wird sodann das Tunnelblech gegen die Federkraft der Druck feder des Zugbügelanschlusses auf die volle Bauhöhe des Steckkontaktes angehoben, beispiels weise um 1,5 mm. Hierdurch erhöht sich ent sprechend der Federkennlinie der Druckfeder die Klemmkraft auf den Steckkontakt des Strombrückers.

Um die Einsteckkräfte des Brückers möglichst gering zu halten, kann nach Anspruch 6 vor gesehen sein, daß an der Unterseite der Decke des Einstecktunnels oder an der Oberseite des Steckkontaktes des Strombrückers in Einsteck richtung verlaufende Gleitkufen angeformt sind.

Die zweite Stufe des Einsteckvorgangs beginnt, sobald das Tunnelblech in der ersten Stufe (wie vorstehend beschrieben) angehoben ist. Erst dann sattelt eine Kugelkalotte an der Unter seite des Steckkontaktes des Strombrückers auf die Oberseite der Stromschiene auf, wo durch der Steckkontakt zusammen mit dem Tunnelblech z. B. um weitere 0,5 mm angehoben wird, und zwar mit dem entsprechenden Zuwachs der Klemmkraft aus der Federkennlinie der Druckfeder des Zugbügelanschlusses.

Da sich nunmehr die gesamte Klemmkraft aus dem Zugbügelanschluß auf die geringe Kontaktfläche der Kugelkalotte des Strombrückers konzentriert, ergibt sich ein besonders hoher Kontaktdruck zwischen der Kugelkalotte des Strombrückers und der Oberseite der Stromschiene, der einen funktionssicheren, gasdichten Stromübergang zwischen der Stromschiene und dem Strombrücker garantiert.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindungen anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht den inneren Aufbau einer erfindungsgemäßen Hochstrom klemme,

Fig. 2 bis 12 Funktionsdarstellungen eines Strombrückers z. B. für die Klemme nach Fig. 1.

Fig. 1 zeigt die Tragschiene 20, auf die zwei Hochstromklemmen der erfindungsgemäßen Art benachbart zueinander aufgerastet sind. Die in Fig. 1 im Vordergrund gezeichnete Klemme ist mit einem aufgeschnittenen Isolierstoff gehäuse dargestellt, so daß folgende Bau elemente der Hochstromklemme erkennbar sind.

Es handelt sich um eine Durchgangsklemme mit einem linken Klemmanschluß und einem rechten Klemmanschluß, jeweils bestehend aus dem Zugbügel 21, der eine im Querschnitt U-förmige, nach unten offene Stromschiene 22 untergreift. Die untere Klemmkante 23 des Zugbügels der linken Klemmstelle zieht den dort in den U-förmigen Innenraum der Stromschiene einge steckten elektr. Leiter 24 von unten gegen die Unterseite der Stromschiene und klemmt ihn dort fest. Zu diesem Zweck sind die Seiten wände 25 der Stromschiene geschlitzt, so daß sich die Zugbügel mit ihren unteren Klemmkanten in diesen Schlitzen nach oben gegen die Unter seite der Stromschiene 22 bewegen können.

Planparallel und mit etwas Abstand zu der Oberseite der Stromschiene ist (für jeden Zugbügelanschluß gesondert) ein sogenanntes Tunnelblech 27 vorgesehen, das in seiner Ruheposition mit seinen beiden Seitenwänden 28 lose auf der Stromschiene aufsteht und dabei einen Einstecktunnel zwischen der Oberseite der Stromschiene und der Unterseite des Tunnelbleches definiert. Dieser Einsteck tunnel dient zum Einstecken der Steckkontakte eines Strombrückers 29, wie dies anhand der Fig. 2 bis 12 nachfolgend noch genauer er läutert wird.

Die Zugbügelanschlüsse besitzen jeweils eine obere Bügelplatte 26, und zwischen dieser Bügelplatte und dem Tunnelblech 27 ist je weils eine zylindrische Schraubendruckfeder 30 mit Vorspannung eingebaut. Zum Öffnen der Klemmstelle muß die jeweilige Zugbügelplatte gegen die Federkraft der Druckfeder 30 nieder gedrückt werden.

Dies erfolgt mittels des sogenannten Vorschub- Rotationszylinders 31, der in dem Isolierstoff gehäuse oberhalb der Zugbügelplatte und koaxial mit der Druckfeder 30 gelagert ist und ein Außengewinde aufweist, so daß er mittels eines axial in den jeweiligen Zylinder einsteckbaren Innensechskantschlüssels 32 (handelsüblich) in einem korrespondierenden Innengewinde des Isolierstoffgehäuses rotierbar ist. Infolge der Rotation vollzieht der Zylinder 31 einen axialen Vorschub gegen die Bügelplatte 26 des Zugbügels und öffnet die Klemmstelle des Zugbügelanschlusses entsprechend.

Für den Fall, daß nach dem maximalen Öffnungs hub der Klemmstelle diese in ihrer geöffneten Position verbleiben soll, besitzt die in Fig. 1 dargestellte Hochstromklemme eine Arretier vorrichtung, bestehend aus dem mittels der Fingerdruckplatte 33 gegen die Rückstellkraft der Feder 34 vorschiebbaren Querriegel 35, der in der maximal heruntergefahrenen Position des Vorschub-Rotationszylinders diesen an seiner oberen Kante übergreift und fixiert (siehe in Fig. 1 die rechte Darstellung). Zum Lösen der Fixierung muß der Querriegel 35 durch geringfügiges Niederfahren des Vorschub- Rotationszylinders entlastet werden, so daß die Rückstellfeder 34 den Querriegel 35 in seine nicht-arretierende Ausgangslage zurück fahren kann.

Die Fig. 2 bis 7 zeigen die Funktionsabläufe beim Einstecken des Strombrückers 29 in den Einstecktunnel, der zwischen dem Tunnelblech 27 und der Oberseite der Stromschiene 22 gebildet ist.

Das Tunnelblech 27 ist im Detail in den Fig. 10 bis 12 dargestellt. Es besteht aus der oberen Plattform und den beiden Seitenwänden 28. Aus der Plattform sind zwei nach unten vorstehende und in Einschubrichtung der Steckkontakte des Strombrückers verlaufende Gleitkufen 36 heraus geformt. Die Fig. 8 und 9 zeigen im Detail den Strombrücker 29 mit seinen beiden flachen Steck kontakten 37, die jeweils eine sorgfältig angearbeitete Anlaufschräge 38 aufweisen. An der Unterseite jedes Steckkontaktes ist eine Kugelkalotte 39 angeformt.

Die Fig. 2 und 3 zeigen den Strombrücker 29 am Beginn des Einsteckvorganges. Die Anlauf schräge 38 des Steckkontaktes des Brückers ist problemlos in den angebotenen Einlauf trichter des Einstecktunnels einzuführen.

In der ersten Stufe des Einsteckvorganges wird der Steckkontakt in den Einstecktunnel bis in die Position eingeschoben, die in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Dabei gleitet der Steckkontakt unter die Gleit kufen 36 und hebt das Tunnelblech z. B. um 1,5 mm an. Diese erste Stufe des Einsteck vorgangs endet, sobald die Kugelkalotte 39 vor dem Einlauftrichter des Einstecktunnels steht.

In der zweiten Stufe des Einsteckvorganges (siehe Fig. 6 und 7) sattelt die Kugel kalotte 39 auf die Oberseite der Strom schiene 22 auf und hebt das Tunnelblech z. B. um weitere 0,5 mm an. Da sich nunmehr die gesamte Klemmkraft der Druckfeder des Zugbügelanschlusses auf die geringe Kontakt fläche der Kugelkalotte konzentriert, hat diese eine hohe Flächenpressung (= Kontakt druck) gegen die Oberseite der Stromschiene, wodurch gute Stromübergänge zwischen der Stromschiene und dem Steckkontakt des Strom brückers sowie eine gute mechanische Klemmung des Strombrückers garantiert sind.

Claims

1. Hochstromklemme

1. mit einem Isolierstoffgehäuse und mit mindestens einem Federkraftklemmanschluß für den Anschluß von elektr. Leitern mit größeren Leiterquerschnitten an eine in dem Isolierstoffgehäuse angeordnete Strom schiene,
dadurch gekennzeichnet,
2. daß der Federkraftklemmanschluß in Art eines bekannten Zugbügelanschlusses ge baut ist, bestehend aus einem Zugbügel (21), der die in Leitereinsteckrichtung sich er streckende Stromschiene (22) mit einer unteren Klemmkante (23) untergreift und mit einer oberen Bügelplatte (26) übergreift,
3. wobei die untere Klemmkante des Zugbügels den unterhalb der Stromschiene eingeführten elektr. Leiter (24) gegen die Unterseite der Stromschiene zieht und dort festklemmt (= Klemmstelle),
4. und die obere Bügelplatte des Zugbügels in einem Abstand oberhalb der Stromschiene angeordnet ist derart, daß zwischen der Oberseite der Stromschiene und der Bügel platte des Zugbügels eine vorgespannte Druckfeder (30) eingebaut ist, die zum Öffnen der Klemmstelle axial zusammen drückbar ist,
5. und daß der vorgenannte Zugbügelanschluß kombiniert ist mit einem neuen Bauelement in Form eines Rotationszylinders (31), der in dem Isolierstoffgehäuse oberhalb der Bügelplatte (26) des Zugbügels und koaxial mit der Druckfeder (30) des Zugbügelan schlusses gelagert ist und ein Außengewinde aufweist, so daß er mittels eines axial in den Zylinder einsteckbaren oder mit diesem fest verbundenen Drehwerkzeuges in einem Innengewinde des Isolierstoffgehäuses rotierbar ist,
6. wobei das Gewinde als nicht-selbsthemmendes Bewegungsgewinde mit einem Steigungswinkel ausgeführt ist, der bei einer Rotation des Rotationszylinders einen axialen Vorschub des Rotationszylinders gegen die Bügelplatte des Zugbügels entsprechend dem maximalen Öffnungshub der Klemmstelle bewirkt.

2. Hochstromklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

1. daß der Steigungswinkel des Bewegungsgewindes derart gewählt ist, daß bei einer Rotation des Vorschub-Rotationszylinders (31) kleiner als 180° ein maximaler Öffnungshub der Klemm stelle erreichbar ist.

3. Hochstromklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

1. daß der Vorschub-Rotationszylinder (31) ein mehrgängiges, vorzugsweise viergängiges Bewegungsgewinde besitzt.

4. Hochstromklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

1. daß an dem Vorschub-Rotationszylinder (31) in seiner maximal vorgefahrenen Position eine lösbare Arretiervorrichtung (33 bis 35) angreift.

5. Klemme mit den konstruktiven Merkmalen des Zugbügelanschlusses des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet,

1. daß planparallel zwischen der Oberseite der Stromschiene (22) und der unteren Anlage fläche der Druckfeder (30) ein Tunnelblech (27) angeordnet ist, das mit seinen beiden Seiten wänden (28) lose auf der Stromschiene aufsteht und dabei einen Einstecktunnel definiert, dessen freie Tunnelhöhe kleiner ist als die Bauhöhe eines flachen Steckkontaktes (37) eines Strom brückers (29), der mit einer Anlaufschräge ver sehen ist und in den Einstecktunnel einsteck bar ist, wobei er das Tunnelblech auf die volle Höhe seiner Bauhöhe anhebt.

6. Klemme nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

1. daß an der Unterseite der Decke des Einsteck tunnels oder an der Oberseite des Steck kontaktes des Strombrückers in Einsteck richtung verlaufende Gleitkufen (36) ange formt sind.

7. Klemme nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

1. daß an der Unterseite des Steckkontaktes (37) des Strombrückers (29) eine Kugelkalotte (39) angeformt ist, und zwar an einem nachlaufenden Teil des Steckkontaktes derart, daß die Kugelkalotte beim Einstecken des Steckkontaktes in den Einstecktunnel erst dann auf die Ober seite der Stromschiene aufsattelt, wenn der vorlaufende Teil des Steckkontaktes das Tunnel blech auf die volle Nöhe seiner Bauhöhe ange hoben hat.

8. Klemme nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

1. daß die Seitenwände (28) des Tunnelbleches (27) an der Stromschiene (22) höhenverschiebbar geführt sind.