DE19817924C2

DE19817924C2 - Hochstromklemme mit Federkraftklemmanschluß

Info

Publication number: DE19817924C2
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: 2003-06-26
Anticipated expiration: 2018-04-18
Also published as: JPH11345638A; DE19817924A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochstromklemme mit einem Isolierstoffgehäuse und mit mindestens einem Federkraftklemmanschluß nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

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.

Im Stand der Technik sind Klemmen mit Feder kraftklemmanschlüssen bekannt, die als Zug bügelanschluß ausgebildet sind. Derartige Zug bügelanschlüsse arbeiten mit einer vorge spannten, vorzugsweise zylindrischen Druck feder, die in den Zugbügel eingebaut ist und die das untere Ende des Zugbügels gegen die Unterseite einer Stromschiene zieht, so daß ein dort eingeführter elektrischer Leiter gegen die Unterseite der Stromschiene festge klemmt wird (= Klemmstelle). Vergl. hierzu DE 31 41 363 C1, DE 31 41 362 C1, DE 25 50 943 A1, DE 30 42 057 A1.

Das Öffnen der Klemmstelle der bekannten Zug bügelanschlüsse erfolgt entweder unmittelbar durch direktes axiales Niederdrücken des Zug bügels gegen die Kraft der in den Zugbügel eingebauten Druckfeder (siehe DE 31 41 363 C1) oder mit Hilfe von unterstützenden Maßnahmen, wie z. B. mit Hilfe einer Hebelanordnung (siehe DE 25 50 943 A1) oder mit Hilfe einer Kippbe wegung des Zugbügels insgesamt (siehe DE 30 42 057 A1) oder mit Hilfe von um 90° oder 180° verdrehbaren Verriegelungsdreh scheiben, die oberhalb des Zugbügels ange ordnet sind zu dem Zweck, den Zugbügelanschluß in der Offen-Stellung der Klemmstelle lösbar zu arretieren (siehe DE 31 41 363 C1), wobei solche Verriegelungsdrehscheiben auch außen seitige Anlaufschrägen auf weisen, die das un mittelbare und direkte axiale Niederdrücken des Zugbügels bzw. der in den Zugbügel einge bauten Druckfeder beim Öffnen der Klemmstelle unterstützen (siehe DE 31 41 362 C1). Jedoch, zum Überwinden hoher Federkräfte, wie sie beim Öffnen der Klemmstelle von Hochstromklemmen auftreten, sind die vorgenannten unter stützenden Maßnamen nicht ausreichend.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Hochstromklemme mit Federkraftklemmanschlüssen anzugeben, deren Klemmstelle trotz hoher installierter Federkräfte dennoch ohne Spezialwerkzeug manuell zu öffnen sind. Des weiteren soll auf einfache Weise eine feste und elektrisch hoch belastbare Strombrückung zwischen benachbarten Klemmen realisiert werden.

Gelöst wird die Aufgabe ausgehend vom Oberbe griff des Anspruches 1 durch die in dem Kenn zeichen der Ansprüche 1 und 5 angegebenen Merkmale.

Zur Lösung der ersten Teilaufgabe wird ein Vorschub-Rotationszylinder vorge schlagen, 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.

Zur Lösung der zweiten Teilaufgabe wird für einen 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 wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnung be schrieben. 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
mit einem Isolierstoffgehäuse und mit mindestens einem Federkraftklemmanschluß für den Anschluß eines elektrischen Leiters (24) mit einem größeren Leiterquer schnitt an eine in dem Isolierstoffgehäuse der Klemme angeordnete Stromschiene,
der Federkraftklemmanschluß ist als Zugbügelanschluß ausgebildet, 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,
wobei die untere Klemmkante des Zugbügels den unterhalb der Stromschiene eingeführten elektrischen Leiter (24) gegen die Unterseite der Stromschiene zieht und dort eine Klemmstelle bildend festklemmt,
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,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zugbügelanschluß eine Zugbügelbe tätigungsvorrichtung in Form eines Vorschub-Rotationszylinder (31) aufweist, 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,
wobei das Gewinde als nichtselbsthemmendes 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, 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, daß der Vorschub-Rotationszylinder (31) ein mehrgängiges, vorzugsweise viergängiges Bewegungsgewinde besitzt.

4. Hochstromklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Vorschub-Rotationszylinder (31) in seiner maximal vorgefahrenen Position eine lösbare Arretiervorrichtung (33 bis 35) angreift.

5. Hochstromklemme nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, 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. Hochstromklemme nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, 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. Hochstromklemme nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, 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 Höhe seiner Bauhöhe ange hoben hat.

8. Hochstromklemme nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (28) des Tunnelbleches (27) an der Stromschiene (22) höhenverschiebbar geführt sind.