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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kurzschlussanzeiger zur Anordnung
an einer elektrischen Leitung zur elektrischen Energieverteilung,
mit einem Stromwandler, der eine Induktionsspule mit einem Eisenjoch
zum Umschließen
der jeweiligen, auf einen Kurzschlussstrom zu überwachenden Leitung aufweist,
wobei die Induktionsspule auf einem Basissteg eines U-förmigen ersten
Jochteils sitzt und mit einem von zwei U-Schenkeln des ersten Jochteils ein zweites
Jochteil als Rückschlusselement
zwischen einer Schließstellung
und einer Öffnungsstellung
gelenkbeweglich verbunden ist.
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Die
DE 43 31 265 C2 beschreibt
einen entsprechenden Stromwandler. Dabei führt das U-förmige erste Jochteil mit der
auf dessen Basissteg aufzubringenden Induktionsspule zu einer schwierigen
und dadurch kostenaufwändigen
Herstellung, weil das U-förmige
Jochteil unmittelbar in einem Wicklungsprozess mit der Induktionsspule
bewickelt werden muss. Dies erfordert wegen der beidendig von dem Basissteg
abstehenden U-Schenkel besondere Verfahrens- und Vorrichtungsmaßnahmen.
Bei dem bekannten Stromwandler ist außerdem auch das zweite Jochteil – dort Rückschlusseisen
genannt – ebenfalls U-förmig ausgebildet
und im Bereich einer seiner Knickstellen, d. h. im Übergangsbereich
zwischen einem U-Steg und einem angrenzenden U-Schenkel, über ein
Scharnier im freien Endbereich des U-Schenkels des ersten Jochteils schwenkbeweglich gehalten.
Das als separates Bauteil vorgefertigte Scharnier wird mit den Jochteilen über Niete
verbunden. Auch dies führt
zu einem hohen Fertigungsaufwand.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Kurzschlussanzeiger
bzw. einen Stromwandler der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, dass
er einfacher und deutlich wirtschaftlicher herstellbar ist.
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Erfindungsgemäß wird dies
durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale
der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Zudem
wird auch Schutz beansprucht für
die wesentlichen Bestandteile (als Ersatzteile) des Kurzschlussanzeigers,
und zwar für den
Stromwandler und dessen spezielles Eisenjoch.
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Demnach
ist es zunächst
erfindungswesentlich, dass das erste Jochteil im Bereich des die
Induktionsspule tragenden Basissteges derart geteilt ist, dass es
aus zwei im Wesentlichen L-förmigen
Teilen besteht. Dadurch ist es vorteilhafterweise möglich, die
Induktionsspule separat vorzufertigen, indem vorzugsweise ein geeigneter,
insbesondere als Kunststoff-Formteil vorgefertigter Spulenträger mit
einem Spulendraht bewickelt wird. Dieses Bewickeln des Spulenträgers ist
im Vergleich zu dem direkten Bewickeln des U-förmigen Jochteils sehr viel
einfacher. Zur Montage brauchen dann nur die L-förmigen Teile des ersten Jochteils
mit jeweils einem L-Steg von gegenüberliegenden Seiten her in
die Spule bzw. den Spulenträger
eingesteckt zu werden. Bevorzugt liegen sie dann über nahezu
ihre ganze Länge
direkt parallel aneinander, was für die magnetischen Eigenschaften
vorteilhaft ist.
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Das
erste Jochteil besteht zweckmäßig aus einem
streifenförmigen
Flacheisen. Dabei ist vorgesehen, und zwar zusätzlich oder auch alternativ
(unabhängig)
zum Gegenstand des Anspruchs 1, dass der die Induktionsspule tragende
Basissteg eine gegenüber
der Breite der angrenzenden U-Schenkel reduzierte Breite aufweist.
Dadurch kann vorteilhafterweise auch die Induktionsspule eine entsprechend reduzierte
Breite und dadurch einen geringeren Querschnitt aufweisen. Daraus
resultiert der besondere Vorteil, dass die Induktionsspule leichter
und dadurch billiger wird. Dies liegt daran, dass es für die Funktion
des Kurzschlussanzeigers und des Stromwandlers nur auf die Windungszahl
der Induktionsspule ankommt, so dass durch den reduzierten Spulenquerschnitt
weniger Wicklungsdraht (reduzierte Drahtlänge) benötigt wird. Die erreichte Größen- und Gewichtsreduzierung
führt in
der Folge auch zu einer Reduzierung von Material-, Transport- und
Lagerhaltungskosten. Außerdem
wird innerhalb eines die Induktionsspule aufnehmenden Gehäuses des
Kurzschlussanzeigers durch die reduzierte Baugröße der Induktionsspule ein
Freiraum geschaffen, der vorteilhafterweise zur Unterbringung anderer
Bauteile genutzt werden kann. Hierbei ist es besonders vorteilhaft,
wenn der in seiner Breite reduzierte Basissteg des ersten Jochteils
asymmetrisch zu einer von den Längsmittelachsen
der U-Schenkel definierten Mittelebene ausgebildet ist, und zwar
bevorzugt so, dass die U-Schenkel
und der Basissteg mit jeweils einer Seitenkante in einer gemeinsamen
Seitenebene liegen. Hierdurch wird hauptsächlich auf einer Seite neben
der Induktionsspule ein Freiraum geschaffen, der aber deutlich größer ist,
als bei einer Ausführung,
bei der der in seiner Breite reduzierte Basissteg symmetrisch zu
der Mittelebene ausgebildet ist. Der größere Freiraum kann zur Unterbringung
auch von größeren Bauteilen,
wie beispielsweise einer länglichen,
z. B. zylindrischen Batterie, genutzt werden, die dann parallel
neben der Induktionsspule untergebracht werden kann.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung besteht auch das zweite Jochteil
aus einem streifenförmigen
Flacheisen, und zwar mit einer Breite, die der Breite der U-Schenkel
des ersten Jochteils entspricht. Dabei ist das zweite Jochteil zum Übergreifen der
jeweiligen Leitung ebenfalls etwa U-förmig oder C-förmig ausgebildet.
Dabei ist das zweite Jochteil in einem Übergangsbereich zwischen einem
Steg und einem von zwei angrenzenden Schenkeln über ein Gelenk mit dem freien
Endbereich des U-Schenkels des ersten Jochteils verbunden. Durch
diese Ausgestaltung, die im Wesentlichen der eingangs erwähnten
DE 43 31 265 C2 entspricht,
wird erreicht, dass das zweite Jochteil in seiner Öffnungsstellung
mit einem seiner freien Schenkel in den von dem ersten Jochteil
gebildeten Leitungs-Aufnahmebereich ragt. Beim Aufsetzen auf die
Leitung gelangt dann dieser Schenkel des zweiten Jochteils zur Anlage
an der Leitung, so dass beim weitergehenden Aufsetzen über diesen
an der Leitung anliegenden Schenkel eine selbsttätige Schwenkbewegung des zweiten Jochteils
in seine Schließstellung
bewirkt wird. Die Leitung wird dann über Andruckelemente durch Federkraft
so gegen das zweite Jochteil gedrückt, dass dieses in der Schließstellung
gehalten wird. Ein Öffnen
mit umgekehrter Schwenkbewegung ist gegen die Federkraft möglich. Erfindungsgemäß ist dabei nun
aber vorgesehen, dass das Gelenk ausschließlich durch materialeinheitliche
Abschnitte der Jochteile gebildet ist, so dass kein zusätzliches
Scharnier mehr vorgefertigt und montiert werden muss. Auch dies
trägt zu
einer einfachen und wirtschaftlichen Herstellbarkeit bei. Einzelheiten
zu dieser vorteilhaften Ausgestaltung werden in der nachfolgenden
genaueren Beschreibung noch erläutert
werden.
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Anhand
der Zeichnung und eines darin veranschaulichten, bevorzugten Ausführungsbeispiels soll
im Folgenden die Erfindung genauer erläutert werden. Dabei zeigen:
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1 eine
teilweise aufgeschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kurzschlussanzeigers,
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2 einen
Querschnitt in der Ebene II-II gemäß 1 in einem
an einer Leitung angeordneten Zustand des Kurzschlussanzeigers und
mit zusätzlich
dargestellten Halteelementen,
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3 einen
Querschnitt in der Ebene III-III gemäß 2,
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4 eine
gesonderte Perspektivdarstellung eines erfindungsgemäßen Stromwandlers,
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5 eine
weitere Perspektivansicht des Stromwandlers aus einer anderen Blickrichtung,
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6 eine
in der Zeichnungsebene gedrehte Ansicht auf die Unterseite (Spulenseite)
des Stromwandlers,
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7 einen
Schnitt in der Ebene VII-VII gemäß 6,
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8 eine
gesonderte Perspektivansicht eines Teils des ersten Jochteils zusammen
mit dem schwenkbar gelagerten zweiten Jochteil,
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9 eine
weitere Perspektivansicht ähnlich 8,
jedoch aus einer anderen Blickrichtung,
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10 eine
Perspektivansicht nur des ersten Jochteils und
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11 eine
Perspektivansicht des zweiten Jochteils.
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In
den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets
mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ein
erfindungsgemäßer Kurzschlussanzeiger 1 ist
zur direkten Anordnung an bzw. auf einer elektrischen Leitung 2 (nur
in 2 dargestellt) konzipiert, um einen in der Leitung 2 auftretenden
Kurzschlussstrom zu erfassen und dieses Auftreten qualitativ (nicht
quantitativ) als Kurzschlussfall anzuzeigen. Bei der Leitung 2 handelt
es sich um eine zur elektrischen Energieverteilung in einem Versorgungsnetz übliche Leitung,
insbesondere eine Freileitung oder ein Kabel. Der Kurzschlussanzeiger 1 weist
einen Stromwandler 4 auf (s. dazu auch die gesonderten
Darstellungen in 4 bis 7), der
aus einer Induktionsspule 6 und einem Eisenjoch 8 zum Umschließen der
Leitung 2 besteht. Um den Kurzschlussanzeiger 1 mit
dem Eisenjoch 8 auf die Leitung 2 aufsetzen bzw.
von der Leitung abnehmen zu können,
besteht das Eisenjoch 8 aus einem ersten Jochteil 10 und
einem zweiten Jochteil 12. Das erste Jochteil 10 ist
U-förmig ausgebildet
und besteht aus einem Basissteg 14 und zwei gegenüberliegenden U-Schenkeln 16, 18.
Dabei sitzt die Induktionsspule 6 auf dem Basissteg 14.
Dazu wird insbesondere auf die Schnittansichten in 2, 3 und 7 verwiesen.
Das zweite Jochteil 12 ist mit dem einen U-Schenkel 16 des
ersten Jochteils 10 zwischen einer Schließstellung
(1 bis 7) und einer Öffnungsstellung
(vgl. 8 und 9) gelenkbeweglich verbunden.
Dies wird weiter unten noch genauer erläutert werden. Das zweite Jochteil 12 bildet
in seiner Schließstellung
ein magnetisches Rückschlusselement
für das
erste Jochteil 10.
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Erfindungsgemäß ist nun
das erste Jochteil 10 im Bereich des die Induktionsspule 6 tragenden Basissteges 14 derart
geteilt, dass das U-förmige erste
Jochteil 10 praktisch aus zwei L-förmigen Teilen 10a und 10b besteht.
Diese L-Teile 10a, 10b bilden dann mit ihren L-Schenkeln 14a und 14b gemeinsam den
Basissteg 14 des ersten Jochteils 10. Vorzugsweise
liegen hierbei die Schenkel 14a, 14b über nahezu
ihre gesamte Länge
parallel aufeinander. Es ist beispielsweise anhand der 2 und 7 leicht nachvollziehbar,
dass die Montage der Induktionsspule 6 sehr einfach ist,
indem lediglich die L-Teile 10a und 10b mit ihren
Schenkeln 14a und 14b von gegenüberliegenden
Seiten her in die vorgefertigte Induktionsspule 6 eingeschoben
zu werden brauchen.
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Der
Stromwandler 4 wird mit dem Bereich der Induktionsspule 6 und
Teilbereichen des Eisenjochs 8, und zwar der U-Schenkel 16, 18 des
ersten Jochteils 10, von einem Gehäuse 20 aufgenommen. Innerhalb
des Gehäuses 20 ist
eine elektronische Auswerteschaltung 22 angeordnet, mit
der die Induktionsspule 6 elektrisch verbunden ist. Zur
elektrischen Versorgung ist bevorzugt eine Batterie 24 vorgesehen,
die ebenfalls innerhalb des Gehäuses 20 untergebracht
ist. Der übrige
Bereich des Eisenjochs 8 mit den freien Enden der U-Schenkel 16, 18 des ersten
Jochteils 10 und mit dem gelenkbeweglich verbundenen zweiten
Jochteil 12 ragt aus dem Gehäuse 20 heraus, um
die Leitung 2 aufnehmen zu können.
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In
einem weiteren wesentlichen Aspekt der Erfindung, der zusätzlich,
aber auch alternativ zu der erfindungsgemäßen Zweiteiligkeit des ersten
Jochteils 10 vorgesehen sein kann, weist der die Induktionsspule 6 tragende
Basissteg 14 des aus einem streifenförmigen Flacheisen bestehenden
ersten Jochteils 10 eine gegenüber der Breite B1 der angrenzenden
U-Schenkel 16, 18 reduzierte Breite B2 auf. Dazu
wird auf die Darstellungen in 3, 8 und 9 verwiesen.
Dabei kann der in seiner Breite B2 reduzierte Basissteg 14 in
einer nicht dargestellten Ausführung
symmetrisch zu einer von den U-Schenkeln 16, 18 definierten
Mittelebene 26 ausgebildet bzw. angeordnet sein, wobei
daraus innerhalb des Gehäuses 4 beidseitig
der Induktionsspule 6 ein Raumgewinn erreicht wird, der
zur Unterbringung von Bauteilen genutzt werden kann.
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In
der dargestellten, besonders vorteilhaften Ausführungsform ist allerdings vorgesehen,
dass der in seiner Breite B2 reduzierte Basissteg 14 asymmetrisch
zu der Mittelebene 26 ausgebildet ist, und zwar vorzugsweise
so, dass die U-Schenkel 16, 18 und der Basissteg 14 mit
jeweils einer Seitenkante in einer gemeinsamen Seitenebene 28 liegen
(s. 1 und 3). Vorzugsweise entspricht
dabei die reduzierte Breite B2 etwa der Hälfte der Breite B1 der U-Schenkel 16, 18.
Auf diese Weise wird innerhalb des Gehäuses 20 nur auf einer
Seite neben der Induktionsspule 6 ein Raumgewinn erreicht,
der aber sehr viel größer als
bei einer symmetrischen Ausgestaltung ist. Dieser größere Raumgewinn
kann zur Unterbringung von größeren Bauteilen,
insbesondere auch der Batterie 24, genutzt werden, die
dann bei einer länglich
zylindrischen Bauform mit ihrer Achse parallel neben der länglichen
Induktionsspule 6 liegt.
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Wie
am besten in 2 und 7 erkennbar
ist, weist die Induktionsspule 6 einen insbesondere aus
einem Kunststoff-Formteil vorgefertigten Spulenträger 30 mit
einer axialen Durchgangsöffnung auf,
deren Innenquerschnitt etwa dem Querschnitt des Basissteges 14 bzw.
der flach aufeinander liegenden L-Stege 14a, 14b des
ersten Jochteils 10 entspricht. Der Spulenträger 30 kann
auf einfache Weise in einem noch von dem Eisenjoch 8 getrennten
Zustand mit einem Wicklungsdraht bewickelt werden.
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Gemäß 4 und 5 sowie 8 bis 10 ist
es vorteilhaft, wenn das erste Jochteil 10 in Übergangsbereichen
zwischen dem schmaleren Basissteg 14 bzw. jedem der L-Schenkel 14a, 14b und
den jeweils angrenzenden, breiteren U-Schenkeln 16, 18 eine
an den Verlauf von magnetischen Flusslinien angepasste, insbesondere
verrundete Randkontur 32 aufweist. Bezüglich des in seiner Breite
B2 reduzierten Basissteges 14 ist es magnetisch vorteilhaft,
dass sich durch die zwei flach aufeinander liegenden L-Schenkel 14a und 14b eine
doppelte Dicke und daher insgesamt ein großer Querschnitt ergibt. Durch
die beschriebene Ausgestaltung wird somit vorteilhafterweise eine
magnetische Verengung (so genannter Isthmus) im magnetischen Kreis
vermieden.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung besteht auch das zweite Jochteil 12 aus
einem streifenförmigen
Flacheisen mit einer Breite, die der Breite B1 der U-Schenkel 16, 18 des
ersten Jochteils 10 entspricht. Zudem ist in dem dargestellten
Beispiel auch das zweite Jochteil 12 U-förmig mit
zwei Schenkeln 34, 36 und einem die Schenkel verbindenden Steg 38 ausgebildet.
Weiterhin ist dabei das zweite Jochteil 12 im Übergangsbereich
des ersten Schenkels 34 zu dem Steg 38 hin über ein
Gelenk 40 mit dem freien Ende des U-Schenkels 16 des
ersten Jochteils 10 verbunden. Auf Grund dieser Ausgestaltung
ragt das zweite Jochteil 12 in seiner Öffnungsstellung – vgl. dazu 8 und 9 – mit seinem Schenkel 34 in
den von dem ersten Jochteil 10 gebildeten Leitungsaufnahmebereich.
Beim Aufsetzen auf die Leitung 2 gelangt dann dieser Schenkel 34 des zweiten
Jochteils 12 zur Anlage an der Leitung 2, so dass
beim weitergehenden Aufsetzen über
diesen an der Leitung 2 anliegenden Schenkel 34 eine
selbsttätige
Schwenkbewegung des zweiten Jochteils 12 in seine Schließstellung
(vgl. z. B. 7) bewirkt wird. Die Leitung 2 wird
dann über
zusätzliche,
insbesondere beidseitig neben dem Eisenjoch 8 angeordnete Andruckelemente 41 (s.
dazu 2) durch Federkraft so gegen das zweite Jochteil 12 bzw.
dessen Schenkel 34 gedrückt,
dass das zweite Jochteil 12 in seiner Schließstellung
gehalten wird. Ein Öffnen
aus der in 2 dargestellten Schließstellung
kann durch einfaches Abziehen des ganzen Kurzschlussanzeigers 1 von
der Leitung 2 gegen die mit der Federkraft beaufschlagten
Andruckelemente 41 erfolgen. Zur Handhabung weist das Gehäuse 20 auf
seiner dem Eisenjoch 8 gegenüberliegenden Unterseite geeignete
Haltemittel 43 beispielsweise in Form eines Drahtbügels auf,
die zum Angriff einer nicht dargestellten Schaltstange dienen.
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Es
sei bemerkt, dass das zweite Jochteil 12 auch eine C-förmige Ausgestaltung
mit einem etwa halbkreisförmigen
Verlauf oder mit mehr als einem Halbkreis haben kann. Dies ist vor
allem bei Leitern mit großem
Querschnitt/Durchmesser von Vorteil.
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In
der dargestellten, besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das
Gelenk 40 ausschließlich durch
materialeinheitliche Abschnitte der Jochteile 10, 12 gebildet.
Dies bedeutet, dass auf ein gesondert vorzufertigendes, separates
Gelenkelement, wie ein Scharnier, verzichtet werden kann.
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Wie
sich insbesondere aus 1, 5 und 9 ergibt,
besteht das Gelenk 40 aus zwei in Richtung einer Schwenkachse 42 beabstandeten
Teilscharnieren 40a und 40b. Wie sich dazu ergänzend auch
aus 11 ergibt, besteht jedes Teilscharnier 40a, 40b aus
einem aus dem Flacheisen des einen Jochteils, im dargestellten Beispiel
des zweiten Jochteils 12, frei gestanzten und als Scharnieraufnahme gebogenen
Materialabschnitt 44 und einem durch eine randnahe Lochöffnung 46 gebildeten
Materialsteg 48 des anderen Jochteils, im dargestellten
Beispiel des ersten Jochteils 10 im freien Endbereich des
ersten U-Schenkels 16. Hierbei sitzt dieser Materialsteg 48 als
Scharnierachse in der von dem gebogenen Materialabschnitt 44 gebildeten
Scharnieraufnahme.
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Abschließend sei
nochmals bemerkt, dass sich die Erfindung nicht nur auf den gesamten
Kurzschlussanzeiger 1 bezieht, sondern auch auf dessen wesentliche
Bestandteile, insbesondere den Stromwandler 4 und das Eisenjoch 8 in
den jeweils beschriebenen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden
Ausführungen.
Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im jeweiligen
unabhängigen
Anspruch definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch
jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller
insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet,
dass grundsätzlich
praktisch jedes Einzelmerkmal des jeweiligen unabhängigen Anspruchs
weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung
offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern sind die
Ansprüche
lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.