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Elektrische Verteilsysteme können als Stromschienensysteme ausgebildet sein. Dabei sind die Stromschienen in Richtung des Stromflusses langgestreckt als feste Leiter ausgebildet. Stromschienensysteme werden zum Transport und zur Verteilung elektrischer Energie eingesetzt. Typische Aufgaben eines Stromschienensystems sind beispielsweise die Verbindung von einem Transformator über einen Hauptverteiler zum Unterverteiler oder die Versorgung von Großverbrauchern. Ebenfalls werden Stromschienensysteme beispielsweise dazu verwendet, in Windenergieanlagen den im Turmkopf erzeugten Storm eines Generators zum Turmfuß zu leiten oder Strom vom Turmfuß in den Turmkopf zu transportieren, um dort die elektrischen Anlagen mit Energie zu versorgen.
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Typischerweise sind die Stromschienen eines Stromschienensystems in einem Schienenkasten untergebracht. Der Schienenkasten dient dem mechanischen Schutz und dem Zusammenhalt der Komponenten des Stromschienensystems. Er verhindert, dass ein unerwünschter elektrischer Kontakt zwischen Stromschienen und Umgebung stattfinden kann. Der Schienenkasten kann dabei so dimensioniert sein, dass zum Einen die Abstände zur Verhinderung eines unerwünschten elektrischen Kontakts gewahrt sind, und zum anderen die Stromschienen innerhalb des Schienenkastens durch natürliche oder erzwungene Konvektion gekühlt werden.
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Die Stromschienen – oder auch Leiterschienen genannt – im Inneren des Schienenkastens können aus Kupfer, Aluminium oder ähnlich leitenden Materialien gefertigt sein. Die Stromschienen aneinandergrenzender Segmente werden typischerweise mittels einer Bolzenverbindung elektrisch miteinander verbunden. Dazu überlappen die Enden benachbarter Stromschienen und es wird ein Bolzen angebracht, der Kraft auf die plan aneinanderliegenden Enden der benachbarten Stromschienen ausübt und diese gegeneinander presst.
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Eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Form einer Verbindung zwischen Stromschienen geschieht über einen sogenannten Klemmblock. Jede Stromschiene erstreckt sich in horizontaler Richtung ihrer Länge nach. Die Stromschienen werden über den Klemmblock verbunden, indem jede Stromschiene zwischen zwei leitende Kontaktbleche geklemmt wird, die wiederum durch Isolierplatten gegeneinander isoliert sind. Die Enden der Stromschienen sind dabei abisoliert, wodurch die Kontaktierungsflächen für einen Kontaktierungsbereich der Stromschienenanordnung gebildet werden.
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Wird eine Bolzenverbindung zum elektrischen und mechanischen Verbinden der Stromschienen verwendet, so wird der Bolzen durch einen Ausschnitt in den Stromschienen geführt. Dabei ergibt sich das Problem, dass der Teil der Stromschiene, der nach dem Ausschneiden verbleibt, den gesamten Strom der Schiene führen muss. Da der Bolzen durch alle Stromschienen hindurchgeführt werden muss und eine Isolation der Stromschienen untereinander sowie zum Bolzen hin notwendig ist, ergibt sich unter Umständen die Notwendigkeit für einen relativ großen Ausschnitt in den Stromschienen im Vergleich zur verbleibenden Überlappungsfläche.
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Der Bolzen der Bolzenverbindung muss eine bestimmte Zugfestigkeit aufweisen, um auf Dauer eine konstante Kontaktkraft zwischen den Stromschienen sicherzustellen. Aus diesen Anforderungen heraus leitet sich ein Mindestdurchmesser für den Bolzen ab, und somit auch – zusammen mit der zusätzlichen Isolierung – eine Größe für den Ausschnitt in den Stromschienen. Speziell bei Stromschienen mit einer geringen Bauhöhe kann die verbleibende Überlappungsfläche sehr gering werden und nicht mehr ausreichend für eine zuverlässige Verbindung sein.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Verschraubung zum gegenseitigen Verschrauben von Stromschienen zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des bekannten Standes der Technik überwindet.
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Die Aufgabe wird gelöst gemäß Anspruch 1. Die Verschraubung zum gegenseitigen Verschrauben von Stromschienen umfasst einen Flachstahl, eine erste Gewindescheibe und eine erste Mutter, wobei das erste Ende des Flachstahls von einem Widerlager gebildet wird und am zweiten Ende des Flachstahls die erste Gewindescheibe an mindestens einem Verankerungsmittel befestigt ist, der Flachstahl durch die Stromschienen hindurchgeführt ist und die erste Mutter am zweiten Ende des Flachstahls auf die erste Gewindescheibe geschraubt ist.
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Vorteilhaft ist hierbei, dass durch den Einsatz eines Flachstahls anstelle einer Schraube bzw. eines Bolzens die Bauhöhe der Verschraubung deutlich reduziert werden kann und trotzdem die Kontaktkräfte für die Stromschienenverbindung gewährleistet wird. Es ergeben sich mehr Gestaltungsfreiheiten hinsichtlich der Gestaltung der Stromschienen. Zusätzlich ist kein weiterer Verdrehschutz erforderlich im Gegensatz zu einer Schraubenlösung.
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In einer Ausgestaltung wird das Widerlager von einer zweiten Gewindescheibe und einer zweiten Mutter gebildet, wobei die zweite Gewindescheibe am ersten Ende des Flachstahls an mindestens einem Verankerungsmittel auf dem Flachstahl befestigt ist und die zweite Mutter auf die zweite Gewindescheibe geschraubt ist.
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In einer weiteren Ausgestaltung besteht das Verankerungsmittel aus zwei Kerben, die gegenüberliegend angeordnet sind, und die Gewindescheibe weist einen Schlitz zum Aufstecken auf den Flachstahl sowie eine mittlere Ausnehmung auf, so dass die Gewindescheibe nach dem Aufstecken durch eine Drehung um einen bestimmten Winkel fixiert wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird mit einem Haltemittel, welches in den Schlitz der Gewindescheibe eingeführt und dort fixiert wird, verhindert, dass die Gewindescheibe aus der fixierten Lage zurückgeführt wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird die Gewindescheibe durch eine Drehung um 90° fixiert.
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Die Erfindung wird im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben.
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1 Spannverschraubung von Stromschienen;
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2A Verschraubung mit Flachstahl, erster Gewindescheibe und Mutter;
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2B Verschraubung und Stromschiene;
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2C Schnitt durch die Verschraubung mit Flachstahl, Gewindescheibe und Mutter;
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3A Verschraubung mit Widerlager gebildet von einer Gewindescheibe und einer Mutter;
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3B Flachstahl mit Verankerungsmitteln und Gewindescheibe mit Schlitz; und
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3C Flachstahl mit Gewindescheibe und Haltemittel.
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In 1 ist eine herkömmliche Spannverschraubung 900 zum elektrischen Verbinden von Stromschienen dargestellt. Die Spannverschraubung 900 umfasst einen Bolzen bzw. eine Schraube 901, die durch eine Ausnehmung in den Stromschienen geführt werden kann zur Verbindung dieser. Der Bolzen 901 wird an einer Seite mit einer Mutter 902 verschraubt. In 1 sind die Stromschienen nicht dargestellt. Die Spannverschraubung 900 enthält Kontaktplatten 921, 922, die die Stromschienen umschließen und einer besseren elektrischen Kopplung dienen. Die Kontaktplatten 921, 922 sind ebenfalls mit einem Ausschnitt versehen, durch den der Bolzen 901 der Bolzenverbindung geführt ist. Zur Isolation der einzelnen Schienen und Kontaktplatten voneinander muss der Ausschnitt der Kontaktplatten 921, 922 so groß ausgeführt sein, dass dieser weitere Isolierungen 931, 932 aufnehmen kann. Die Höhe des Ausschnitts in den Kontaktplatten 921, 922 ist mit ΔKP in 1 bezeichnet. Diese Höhe ΔKP muss als Ausnehmung in der mit der Spannverschraubung 900 zu verbindenden Stromschiene vorgesehen sein und erniedrigt den für den Stromfluss vorgesehenen Querschnitt der Stromschiene. Die Leiterhöhe der Stromschiene wird somit durch die Höhe des Ausschnitts ΔKP beschränkt.
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In 2A ist die Verschraubung 100 zum gegenseitigen Verschrauben von Stromschienen dargestellt. Die Verschraubung 100 umfasst einen Flachstahl 200, eine erste Gewindescheibe 300 und eine erste Mutter 400. Das erste Ende 201 des Flachstahls 200 wird von einem Widerlager 250 gebildet. Am zweiten Ende 202 des Flachstahls 200 kann eine erste Gewindescheibe 300 an mindestens einem Verankerungsmittel 261, 262 befestigt werden. Der Flachstahl 200 kann durch die Stromschienen 801, 802, 803, 804, 805, 806; 811, 812, 813, 814, 815, 816 hindurchgeführt werden. Die erste Gewindescheibe 300 kann an den Verankerungsmitteln 261, 262 befestigt werden und die erste Mutter 400 auf die erste Gewindescheibe 300 geschraubt werden. Dadurch, dass der Flachstahl 200 eine sehr geringe Höhe im Vergleich zur Höhe H der Stromschienen aufweist, kann die entsprechende Isolierung oberhalb und unterhalb des Flachstahls 200 angebracht werden und es steht weiterhin genügend Stromleitungsfläche in den Stromschienen zur Verfügung.
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Die Verankerungsmittel bestehen aus zwei Kerben 261, 262, die gegenüberliegend angeordnet sind.
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In 2B ist die Spannverschraubung 100 mit den Stromschienen 801; 811 in einer seitlichen Darstellung abgebildet. Der Flachstahl 200 ist durch die Stromschienen 801; 811 hindurchgeführt und die erste Gewindescheibe 300 an einem Verankerungsmittel am zweiten Ende 202 des Flachstahls 200 befestigt. Auf die erste Gewindescheibe 300 ist die erste Mutter 400 geschraubt.
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2C zeigt einen Schnitt durch die Verschraubung 100 mit dem Flachstahl 200 der ersten Gewindescheibe 300 und der ersten Mutter 400. Um die Verbindung der Verschraubung 100 zu spannen sind zusätzlich Tellerfedern 501, 502 angebracht, die sicherstellen, dass die Kraft auf die Stromschienen durch die Verschraubung 100 konstant und fest definiert ist.
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3A zeigt ebenfalls eine Verschraubung 100, wobei das Widerlager 250 von einer zweiten Gewindescheibe 300 und einer zweiten Mutter 401 gebildet wird. Die zweite Gewindescheibe 301 ist am ersten Ende 201 des Flachstahls 200 an den Verankerungsmitteln 265, 266 auf dem Flachstahl 200 befestigt.
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Die zweite Mutter 401 wird auf die zweite Gewindescheibe 301 geschraubt.
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3B zeigt den Flachstahl 200 mit den Verankerungsmitteln 261, 262; 265, 266. Die Verankerungsmittel werden von Kerben gebildet, die jeweils gegenüberliegend angeordnet sind. So steht die Kerbe 261 der Kerbe 262 gegenüber und die Kerbe 265 der Kerbe 266. Des Weiteren ist in 3B die zweite Gewindescheibe 301 dargestellt. Die zweite Gewindescheibe 301 umfasst einen Schlitz 352 sowie eine mittlere Ausnehmung 351. Die zweite Gewindescheibe 301 kann bedingt durch den Schlitz 352 auf den Flachstahl 200 aufgesteckt werden. Nach dem Aufstecken wird die zweite Gewindescheibe 301 durch eine Drehung um einen bestimmten Winkel fixiert. Typischerweise beträgt der Drehwinkel zum Fixieren der Gewindescheibe 300, 301 90°.
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In 3C ist das erste Ende 201 des Flachstahls 200 dargestellt zusammen mit der zweiten Gewindescheibe 301 nach der Drehung um einen bestimmten Winkel. Zusätzlich ist das Haltemittel 390 dargestellt, welches in den Schlitz 352 der zweiten Gewindescheibe 301 eingeführt und dort fixiert ist. Das Haltemittel 390 verhindert, dass die zweite Gewindescheibe 301 aus der fixierten Lage zurückgeführt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird ein Flachstahl 200 für eine Verschraubung 100 von Stromschienen verwendet. Dadurch kann die Bauhöhe der die Kontaktkräfte für die Stromschienenverbindung gewährleistenden Bauteile deutlich reduziert werden. Infolge dessen ist das Verhältnis für den nötigen Ausschnitt in den Stromschienen zur Aufnahme des Flachstahls 200 inklusive Isolierung zur verbleibenden Kontaktfläche der Stromschiene wesentlich günstiger. Durch diese Verbesserung kann in der folge die Höhe der Stromschienen reduziert werden. Zusätzlich ist kein weiterer Verdrehschutz erforderlich im Gegensatz zu einer Schraubenlösung. Die Verschraubung 100 mit dem Flachstahl 200 kann einfach hergestellt und montiert werden.
