DE202021100219U1

DE202021100219U1 - Vorrichtung zur Zustandsüberwachung eines elektrischen Leiternetzes

Info

Publication number: DE202021100219U1
Application number: DE202021100219.0U
Authority: DE
Original assignee: Neosid Pemetzrieder GmbH and Co KG
Current assignee: Neosid Pemetzrieder GmbH and Co KG
Priority date: 2021-01-18
Filing date: 2021-01-18
Publication date: 2022-04-20
Anticipated expiration: 2031-01-19

Abstract

Vorrichtung zur Zustandsüberwachung eines elektrischen Leiternetzes mit einer Einspeisespule (2) zum Einspeisen eines Prüfstroms und/oder einer Prüfspannung und einer Empfangsspule (3) zum Empfangen einer Reaktion des Leiternetzes, gekennzeichnet durch eine die Einspeisespule (2) und die Empfangsspule (3) aufnehmende gemeinsame Halterung (4).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zustandsüberwachung eines elektrischen Leiternetzes mit einer Einspeisespule zum Einspeisen eines Prüfstroms und/oder einer Prüfspannung und einer Empfangsspule zum Empfangen einer Reaktion des Leiternetzes.
Die Erfindung findet Einsatz bei der Zustandsüberwachung von elektrischen Leiternetzen, wie beispielsweise einem Blitzableiternetz. Solche elektrischen Leiternetze bestehen aus einem oder mehreren elektrischen Leitern. Die Hauptfunktion des Leiternetzes und des Leiters muss jedoch nicht in der Übertragung elektrischer Energie bestehen. Vielmehr kann es sich bei dem Leiternetz auch beispielsweise um ein Netz aus Drahtseilen, ein Gestell oder ein Rohrleitungsnetz handeln, welches zwar Strom führen kann, dessen Hauptfunktion jedoch eine andere ist, wie beispielsweise die Aufnahme mechanischer Kräfte oder das Befördern eines Fluids.
Der Zustand eines solchen Leiternetzes verändert sich im Zeitverlauf, beispielsweise durch Alterungserscheinungen, Verschleiß, Beschädigungen einzelner Bereiche des Leiternetzes oder Beschädigungen der Übergänge zwischen Bereichen des Leiternetzes. Im Extremfall kann es zu Zerstörungen durch Risse oder Brüche im Leiternetz, wie einem Bruch einer Löt- oder Schweißverbindung zwischen einzelnen Bereichen des Leiternetzes, oder durch ein Lösen einer Klemmverbindung zwischen einzelnen Bereichen des Leiternetzes kommen. Solche Zustandsänderungen können die Funktionalität des Leiternetzes beeinträchtigen und bis zur Funktionsuntüchtigkeit des Leiternetzes führen.
Um Zustandsänderungen frühzeitig erkennen, ihnen entgegenwirken und/ oder sie beseitigen zu können, wird der Zustand des Leiternetzes überwacht. Dieses kann durch eine einfache Inaugenscheinnahme erfolgen. Ein solche Inaugenscheinnahme ermöglicht jedoch keine kontinuierliche Überwachung. Eine kontinuierliche Zustandsüberwachung wird hingegen durch Prüfmessungen ermöglicht, welche auch bei einer Inaugenscheinnahme von außen nicht erkennbare Zustandsänderungen erfassen können.
Zur Durchführung einer Prüfmessung werden ein Prüfstrom und/oder eine Prüfspannung an einer Stelle des Leiternetzes in dieses eingespeist. Die Reaktion des Leiternetzes auf diese Einspeisung wird zur Überprüfung der elektrischen Eigenschaften des Leiternetzes erfasst. Da die elektrischen Eigenschaften des Leiternetzes durch eine Zustandsänderung verändert werden, können sie als indirektes Maß für die Zustandsänderung des Leiternetzes genutzt werden.
Die Einspeisung des Prüfstroms und/oder der Prüfspannung in das Leiternetz erfolgt beispielsweise kontaktlos mittels einer Einspeisespule per elektromagnetischer induktiver Einkopplung. Die Reaktion des Leiternetzes wird wiederum in identischer Weise mittels einer Empfangsspule erfasst.
Jedoch ist eine Vorrichtung, welche eine Einspeisespule und eine gesonderte Empfangsspule zur Zustandsüberwachung verwendet, mit einem erheblichen Montageaufwand verbunden. So müssen die Einspeisespule und die Empfangsspule jeweils an einer anderen Stelle des Leiternetzes montiert und gesondert kontaktiert werden. Durch den Monteur ist bei der Montage zudem ein ausreichender Abstand zwischen jener Stelle des Leiternetzes, an welcher die Einspeisespule montiert wird, und jener Stelle des Leiternetzes, an welcher die Empfangsspule montiert wird, einzuhalten. Die Spulen müssen so weit voneinander entfernt sein, dass eine ausreichende Entkopplung vorhanden ist. Denn eine von der Empfangsspule empfangene Spannung und/oder ein von der Empfangsspule empfangener Strom darf nicht durch direkte Kopplung zwischen der Einspeisespule und der Empfangsspule entstehen, sondern sollten möglichst ausschließlich von der Reaktion des Leiternetzes auf den eingespeisten Prüfstrom und/oder die eingespeiste Prüfspannung herrühren. Hierbei kann es leicht zu Montagefehlern kommen. Sollte der Abstand bei der Montage beispielsweise zu gering sein, beeinflussen sich die Einspeisespule und die Empfangsspule gegenseitig. Durch einen solchen Montagefehler und die resultierende gegenseitige Beeinflussung wird das Empfangen der Reaktion des Leiternetzes verfälscht, die Zustandsüberwachung negativ beeinflusst und so unzuverlässig und ungenau.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, eine einfache montierbare Vorrichtung anzugeben, welche weniger anfällig für Montagefehler ist, um eine zuverlässigere Zustandsüberwachung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch eine die Einspeisespule und die Empfangsspule aufnehmende gemeinsame Halterung gelöst.
Die Halterung ermöglicht eine zeitgleiche und gemeinsame Montage der Einspeisespule und der Empfangsspule an dem Leiternetz oder auf einer Platine. Da die Einspeisespule und die Empfangsspule nicht getrennt voneinander, sondern gemeinsam mit der Halterung an dem Leiternetz montierbar sind, lassen sich die Montageschritte der einzelnen Spulen aufwands- und zeitsparend zusammenfassen. Über die Halterung sind die relativen Lagen und Abstände der Einspeisespule und der Empfangsspule zueinander noch vor der Montage an dem Leiternetz festgelegt. Eine Montage der Einspeisespule und der Empfangsspule in einer falschen Anordnung, beispielsweise mit einem zu geringen oder einem zu großen Abstand, kann vermieden und entsprechende Montagefehler vorgebeugt werden. Die Vorrichtung zur Zustandsüberwachung ist auf diese Weise einfach zu montieren. Mögliche Messfehler, welche durch unterschiedliche Positionierungen der Einspeisespule und der Empfangsspule relativ zueinander entstehen können, insbesondere wenn die Vorrichtung nur für die Dauer einzelner Prüfmessungen im Rahmen der Zustandsüberwachung an dem Leiternetz angeordnet wird und nicht dauerhaft an dem Leiternetz verbleibt, können durch die gemeinsame Halterung ausgeschlossen werden.
Vorzugsweise ist die Halterung aus einem nicht weichmagnetischen oder hartmagnetischen Material, insbesondere einem Kunststoff oder einer Keramik, gefertigt. Eine Kunststoffhalterung kann die Einspeisespule und die Empfangsspule aufnehmen, ohne die magnetischen Felder der Einspeisespule und/oder der Empfangsspule zu beeinflussen. Eine Beeinträchtigung der Zustandsüberwachung durch die Halterung kann vermieden werden.
Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung weist die Halterung eine Heißsiegelfläche auf. Die Heißsiegelfläche kann zur Befestigung der Halterung und/oder weiterer Komponenten der Vorrichtung, wie eine Auswerteeinheit, dienen. Vorteilhafterweise kann die Heißsiegelfläche an einer von der Einspeisespule und/oder der Empfangsspule abgewandten Montageseite der Halterung, insbesondere einer Unterseite der Halterung, angeordnet sein. Die Montageseite kann als Auflagefläche dienen oder bei der Montage der Vorrichtung einer Leiterplatte zugewandt und/der mit dieser verbunden werden. Die Heißsiegelfläche kann durch entlang ihrer Flächennormalen über sie hervorstehende Teile der Halterung, insbesondere durch Füße oder einen Begrenzungsrahmen, eingefasst ausgebildet sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Halterung zur mechanisch stabilen Aufnahme, insbesondere mechanisch festen Aufnahme, der Einspeisespule und/oder der Empfangsspule ausgebildet. Die Relativpositionen der Einspeisespule und der Empfangsspule können durch die Halterung fixiert sein.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn eine Aufnahme in der Einspeisespule und/ oder der Empfangsspule zur Aufnahme eines Leiters des elektrischen Leiternetzes ausgebildet ist. Durch die Aufnahme wird eine besonders einfache Montage der Einspeisespule und/oder der Empfangsspule an dem Leiternetz ermöglicht. Die Einspeisespule und/oder die Empfangsspule kann den Leiter des elektrischen Leiternetzes mittels der Aufnahme umgebend aufnehmen. Die Aufnahme kann nach Art einer Durchgangsöffnung durch die Einspeisespule und/oder die Empfangsspule ausgebildet sein, durch welche der Leiter hindurchgeführt werden kann. Die Aufnahme der Einspeisespule und die Aufnahme der Empfangsspule können koaxial zueinander in der Halterung ausgerichtet sein.
Zusätzlich kann auch die Halterung eine, insbesondere koaxial zur Aufnahme der Einspeisespule und/oder zur Aufnahme der Empfangsspule angeordnete, Aufnahme aufweisen. Die Aufnahme der Halterung kann einen größeren lichten Querschnitt als die Aufnahme der Einspeisespule und/oder die Aufnahme der Empfangsspule aufweisen. Alternativ kann die Aufnahme der Halterung einen kleineren lichten Querschnitt als die Aufnahme der Einspeisespule und/oder die Aufnahme der Empfangsspule aufweisen, um einen Spulendraht der Einspeisespule und/oder der Empfangsspule vor einer mechanischen Beschädigung durch den Leiter des Leiternetzes, beispielsweise beim Einführen in die Aufnahmen, zu schützen.
Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung weist die Vorrichtung mindestens ein mechanisches Zusatzschutzelement auf. Das mechanische Zusatzschutzelement kann rohrförmig ausgebildet und in der Aufnahme der Einspeisespule und/oder in der Aufnahme der Empfangsspule angeordnet sein. Zum Schutz eines Spulendrahts der Einspeisespule und/oder der Empfangsspule kann das Zusatzschutzelement auf einfache Weise in die Einspeisespule und/oder Empfangsspule eingeführt werden. Alternativ kann die Einspeisespule und/oder die Empfangsspule auf das Zusatzschutzelement aufgeschoben werden. Das mechanische Zusatzschutzelement kann Teil der Halterung und insbesondere einteilig mit der Aufnahme der Halterung ausgebildet sein.
Die Aufnahme der Einspeisespule, der Empfangsspule und/oder der Halterung kann einen lichten Durchmesser von 5 mm oder größer, insbesondere von 8 mm oder größer, aufweisen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Einspeisespule dazu ausgelegt, ein den elektrischen Leiter des Leiternetzes umfänglich umgebendes zeitlich veränderliches Magnetfeld zur Spannungsinduktion in dem elektrischen Leiter zu erzeugen. Durch die Bereitstellung des den Leiter umfänglich umgebenden Magnetfelds, d. h. eines Magnetfelds mit im Wesentlichen als konzentrische Kreise um die Längsachse des Leiters, entlang welcher die Einspeisespule am Leiter montiert wird, verlaufenden Magnetfeldlinien, kann eine Spannungsinduktion nach Art eines Transformators in den Leiter des eine Leiterschleife bildenden Leiternetzes erfolgen.
Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Einspeisespule und/oder die Empfangsspule einen Spulenkern, insbesondere einen Ringkern, aufweist. Die mechanische Stabilität der Einspeisespule und/oder der Empfangsspule kann durch den Spulenkern verbessert werden. Der Spulenkern der Einspeisespule und/oder der Spulenkern der Empfangsspule kann aus einem weichmagnetischen Material bestehen, insbesondere aus Ferrit. Ein weichmagnetischer Spulenkern der Einspeisespule kann die Induktivität der Einspeisespule erhöhen. Ein weichmagnetischer Spulenkern der Empfangsspule kann die Sensitivität bei dem Empfangen der Reaktion des Leiternetzes verbessern. Mit einem Ringkern kann die Einspeisespule und/oder die Empfangsspule nach Art einer Ringkernspule ausgebildet sein. Der Ringkern kann einen kreisförmigen, elliptischen, ovalen, viereckigen, sechseckigen oder achteckigen Querschnitt aufweisen. Ein Ringkern kann auf einfache Weise mit seinem materialfreien Innenbereich die Bereitstellung einer Aufnahme der als Ringkernspule ausgebildeten Einspeisespule und/oder Empfangsspule ermöglichen. Die Ringkernspule kann derart dimensioniert sein, dass zwischen dem durch den Ringkern geführten Leiter des Leiternetzes und der Ringkernspule ein Spalt, insbesondere zu Anordnung eines mechanischen Zusatzschutzelements, ausbildbar ist. Der Ringkern kann einen Außendurchmesser im Bereich von 10 mm bis 100 mm, insbesondere im Bereich von 20 bis 30 mm, aufweisen.
In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ein Spulendraht der Einspeisespule und/oder ein Spulendraht der Empfangsspule als umfänglich verlaufende Spulenwicklung auf den Ringkern gewickelt ist. Durch die umfänglich verlaufende Spulenwicklung des Spulendrahts auf den Ringkern können einzelne auf den Spulenkern gewickelte Windungen des Spulendrahts jeweils im Wesentlichen in einer Ebene mit der Längsachse des elektrischen Leiters des Leiternetzes liegen. Die einzelnen Windungen können sich entlang des Umfangs des Ringkerns aneinander anschließen. Die Einspeisespule und/oder die Empfangsspule können auf diese Weise eine toroidale Geometrie mit rundem, ovalem, vieleckigem oder rechteckigem Querschnitt aufweisen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Spulendraht der Einspeisespule und/oder ein Spulendraht der Empfangsspule ohne durchgehende Ordnung auf den Ringkern gewickelt.
Ferner kann der Spulendraht der Einspeisespule und/oder der Spulendraht der Empfangsspule mehrlagig auf den Ringkern gewickelt sein.
Ein den Leiter umfänglich umgebendes Magnetfeld kann durch die Spulenwicklung erzielt werden. Eine Einspeisespule mit gewickeltem Spulendraht kann einen Prüfstrom und/oder eine Prüfspannung nach Art eines Transformators in das Leiternetz einspeisen, wobei die Einspeisespule als Primärspule und der Leiter des Leiternetzes als Sekundärspule mit einer Windung fungiert. Bei einer Empfangsspule mit gewickeltem Spulendraht kann das Empfangen der Reaktion des Leiternetzes ebenfalls nach Art eines Transformators erfolgen, wobei der elektrische Leiter des Leiternetzes als Primärspule mit einer Windung und die Empfangsspule als Sekundärspule fungiert.
In einer konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist der Spulenkern der Einspeisespule anders dimensioniert als der Spulenkern der Empfangsspule. Durch die unterschiedliche Dimensionierung der Einspeisespule und der Empfangsspule können diese an Unterschiede zwischen dem eingespeisten Prüfstrom und/oder der eingespeisten Prüfspannung auf der einen Seite und der Reaktion des Leiternetzes auf der anderen Seite angepasst sein. Der Spulenkern der Einspeisespule und der Spulenkern der Empfangsspule können sich in ihrer Länge entlang der Längsachse der Vorrichtung, axial zu welcher der Leiter anordbar ist, ihrem Außenradius und/oder ihrem Innenradius unterscheiden. Ebenfalls können sich die Spulenkerne in ihrem Material unterscheiden.
In vorteilhafter Weise ist der Spulendraht gleichmäßig über den Spulenkern verteilt oder der Spulenkern partiell bewickelt. Durch eine gleichmäßige Verteilung des über den Spulenkern gewickelten Spulendrahts kann eine gleichmäßige Einspeisespule und/oder Empfangsspule erzielt werden. Durch einen gleichmäßig bewickelten Spulenkern kann die Streuinduktivität verringert werden.
Die einzelnen Windungen des Spulendrahts können stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Zur stoffschlüssigen Verbindung kann der Spulendraht mit einer Imprägnierung versehen werden oder als ein durch Erhitzen verklebender Backlackdraht ausgebildet sein. Die stoffschlüssige Verbindung der einzelnen Windungen kann nach oder während der Wicklung erfolgen.
Von weiterem Vorteil ist eine Ausgestaltung, bei welcher die Einspeisespule und die Empfangsspule die gleiche Windungszahl aufweisen und/oder mit Spulendrähten gleicher Stärke bewickelt sind. Durch Verwendung der gleichen Windungszahl können die Einspeisespule und die Empfangsspule sich hinsichtlich ihrer elektromagnetischen Eigenschaften gleichend ausgebildet werden. Durch die Bewicklung der Einspeisespule und der Empfangsspule mit Spulendrähten gleicher Stärke können die Spulen im Wesentlichen abmessungsgleich ausgebildet sein, insbesondere können die Spulendrähte auch aus dem gleichen Material gefertigt sein. Durch eine Bewicklung der Einspeisespule und der Empfangsspule mit Spulendrähten gleicher Stärke und mit gleicher Windungszahl können die Einspeisespule und die Empfangsspule als im Wesentlichen gleiche Bauteile ausgebildet sein. Die Anzahl unterschiedlicher Bauteile der Vorrichtung kann die Herstellung vereinfachender Weise reduziert werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung unterscheiden sich die Empfangsspule und die Einspeisespule in der Anzahl ihrer Windungen. Die Einspeisespule kann mehr Windungen als die Empfangsspule aufweisen. Ebenso kann die Empfangsspule mehr Windungen als die Einspeisespule aufweisen. Die Empfangsspule kann durch eine im Vergleich zur Einspeisespule höhere Windungszahl sensitiver ausgebildet sein. Mit einer höheren Windungszahl kann die Empfangsspule die Reaktion des Leiternetzes genauer empfangen, während bei der Einspeisespule bereits weniger Windungen zum Induzieren einer für die Zustandsüberwachung ausreichenden Leistung in das Leitungsnetz ausreicht. Das Verhältnis der Windungsanzahlen kann insbesondere 10 zu 1 betragen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht mindestens einen Schirmkern zur Abschirmung der elektromagnetischen Felder der Einspeisespule und der Empfangsspule vor, wobei insbesondere der Einspeisespule und der Empfangsspule je ein Schirmkern zugeordnet ist. Ein kompakterer Aufbau der Vorrichtung zur Zustandsüberwachung lässt sich durch die Verwendung des mindestens einen Schirmkerns erzielen, da der Abstand zwischen der Einspeisespule und der Empfangsspule aufgrund der abschirmenden Eigenschaften des Schirmkerns reduziert werden kann. Der Schirmkern erstreckt sich dabei nicht in das Innere und insbesondere nicht in die Aufnahme der Einspeisespule und/oder der Empfangsspule hinein. Der mindestens eine Schirmkern kann vorzugsweise zwischen der Einspeisespule und der Empfangsspule angeordnet sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Schirmkern scheibenförmig, becherförmig oder schalenförmig. Ein scheibenförmiger oder schalenförmiger Schirmkern kann auf einfache und platzsparende Weise in der Halterung angeordnet sein. Der Schirmkern kann eine Aufnahme zur Aufnahme des Leiters des elektrischen Leiternetzes aufweisen. Die Aufnahme des Schirmkerns kann koaxial zur Aufnahme der Einspeisespule, der Empfangsspule und/oder der Halterung ausgerichtet sein. Der Schirmkern kann mit der Halterung verbunden sein, insbesondere in die Halterung punktuell, umlaufend oder flächig eingeklebt oder mit der Halterung vergossen sein.
Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Schirmkern die Einspeisespule und/oder die Empfangsspule teilweise umschließt. Ein die Einspeisespule und/oder die Empfangsspule teilweise umschließender Schirmkern kann das elektromagnetische Feld der jeweiligen Spule entlang mehrerer Richtungen abschirmen. Im Vergleich zu einem die Spule gänzlich umschließenden Schirmkern kann durch einen die Spule teilweise umschließenden Schirmkern Material eingespart werden. Der Schirmkern kann die Einspeisespule und/oder die Empfangsspule im Wesentlichen zur Hälfte umschließen, sich insbesondere entlang der halben Länge der Einspeisespule und/oder die Empfangsspule entlang der Längsachse der Vorrichtung erstrecken. Alternativ kann der Schirmkern die Einspeisespule und/oder die Empfangsspule im Wesentlichen völlig umschließen, wobei insbesondere Aufnahmen der Spule freibleiben können.
Weiter vorteilhaft ist es, wenn die Schirmkerne einander zugewandte Seiten der Einspeisespule und der Empfangsspule, insbesondere teilweise, umschließen. Da die einander zugewandten Seiten der Einspeisespule und der Empfangsspule jeweils von einem Schirmkern umschlossen werden, kann eine effektive Abschirmung der Felder beider Spulen voneinander erfolgen. Die Schirmkerne können zusammenwirkend die elektromagnetischen Felder der Einspeisespule und der Empfangsspule voneinander abschirmen. Die Schirmkerne können einstückig miteinander ausgebildet, direkt aneinander angeordnet oder über ein ebenfalls zur Abschirmung der Felder dienendes Zwischenelement aneinander angeordnet sein, so dass sich ein gemeinsamer Schirmkern ergibt, welcher sowohl der Einspeisespule als auch der Empfangsspule zugeordnet ist. Der gemeinsame Schirmkern kann, insbesondere auf beiden Seiten, becherförmig oder scheibenförmig ausgebildet sein. Alternativ können der Schirmkern der Einspeisespule und der Schirmkern der Empfangsspule voneinander getrennte Schirmkerne sein, welche beide an der Halterung und/oder an einem nicht zur Abschirmung dienenden Zwischenelement angeordnet sind. Die voneinander getrennten Schirmkerne können auf diese Weise zueinander beabstandet an der Halterung angeordnet sein.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Schirmkern mindestens eine, insbesondere radiale, Durchführung für den Spulendraht aufweist. Durch die Durchführung kann der Spulendraht auf einfache Weise zur elektrischen Kontaktierung der Einspeisespule und/oder der Empfangsspule durch den Schirmkern geführt werden. Eine radial verlaufende Durchführung, welche sich insbesondere im Wesentlichen quer zur Längsachse der Vorrichtung erstreckt, kann den Spulendraht zur Einspeisespule und/oder Empfangsspule führen. Ein stirnseitiges Heranführen des Spulendrahts, bei welcher dieser entlang der Längsachse der Vorrichtung zur Spule geführt wird und dabei einem erhöhten Beschädigungsrisiko ausgesetzt ist, kann vermieden werden. Bruchanfällige Abknickungen des Spulendrahtes können vermieden werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Halterung, insbesondere seitlich, Anwickelstellen zur Anwicklung des Spulendrahts der Einspeisespule und/oder der Empfangsspule auf. Die Anwickelstellen ermöglichen es, den Anfang und das Ende des Spulendrahtes an der Halterung zu befestigen, insbesondere an den sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Vorrichtung erstreckenden Seiten der Halterung. Der Spulendraht kann um die Anwickelstellen gewickelt sein. Ein Ablösen des Spulendrahtes kann durch Wickeln um die Anwickelstellen verhindert werden. Dem Anfang und dem Ende jedes Spulendrahts kann eine eigene Anwickelstelle zugeordnet sein. Die Anwickelstellen können insbesondere teilweise konisch verlaufen und sich insbesondere in einer von der Halterung wegweisenden Richtung aufweiten oder sich entlang oder in Richtung einer die Längsachse der Vorrichtung umfassenden Ebene verjüngen. Der Spulendraht kann im Bereich der Anwickelstellen verzinnt sein, insbesondere teilumlaufend oder vollumlaufend um die Anwickelstelle. Durch die Anwickelstellen kann die Vorrichtung auf einfache Weise nach Art eines SMD-Bauteils montierbar als oberflächenmontierbares Bauelement ausgebildet sein.
Gemäß einer konstruktiven Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Anwickelstellen zur Erzielung eines Verdrehschutzes angeordnet sind. Mit dem Verdrehschutz kann die korrekte Positionierung der Vorrichtung und insbesondere der vom Halter aufgenommenen Einspeisespule und Empfangsspule bei der Montage sichergestellt werden. Insbesondere ein durch ein Verdrehen verursachtes Vertauschen der Einspeisespule und der Empfangsspule bei der elektrischen Kontaktierung der Vorrichtung kann durch den Verdrehschutz auf einfache Weise verhindert werden. Zur Erzielung des Verdrehschutzes können die Anwickelstellen in einem nicht-rotationssymmetrischen Muster an der Halterung angeordnet sein. Beispielsweise können die Anwickelstellen ungleichmäßig gegeneinander versetzt sein oder auf einer Seite der Halterung näher beieinanderliegen als auf einer gegenüberliegenden Seite der Halterung. Alternativ zu den Anwickelstellen kann die Halterung Gullwings, J-tags oder andere Ausführungen von Pins zur Anbindung des Spulendrahts aufweisen. Auch durch die Gullwings, J-tags oder die anderweitig ausgeführten Pins kann die Vorrichtung als oberflächenmontierbares Element ausgebildet sein.
In einer alternativen Ausführungsform weist die Halterung THT-Pins zur Anbindung des Spulendrahts auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung zusätzliche Pins und/oder zusätzliche Anwickelstellen zur Verstärkung der Befestigung auf einer Platine auf. Die zusätzlichen Pins und/oder zusätzlichen Anwickelstellen können rein mechanisch verbindbar sein und insbesondere nicht zur elektrischen Verbindung einer Wicklung einer der Spulen dienen.
Gleichwohl kann die Vorrichtung auch mit Kabeln an eine Schaltung angeschlossen werden, ohne auf einer Platine montiert zu werden.
In einer konstruktiv vorteilhaften Ausgestaltung weist die Halterung eine Zentrierhilfe auf. Die Zentrierhilfe kann zur Zentrierung der Einspeisespule, der Empfangsspule und/oder des mindestens einen Schirmkerns dienen. Durch die Zentrierhilfe kann insbesondere die koaxiale Ausrichtung der Aufnahmen der Einspeisespule, der Empfangsspule und/oder des Schirmkerns relativ zu einer Aufnahme der Halterung auf einfache Weise erzielt werden. Die Halterung kann mehrere Zentrierhilfen zur Erzielung einer koaxialen Ausrichtung der Aufnahmen der Einspeisespule, der Empfangsspule und/oder der Schirmkerne zueinander aufweisen, wobei der Einspeisespule, der Empfangsspule und/oder dem Schirmkern mindestens eine Zentrierhilfe zugeordnet sein kann. Die Zentrierhilfe kann nach Art einer in Richtung der Längsachse radial nach innen gerichteten Auswölbung, als ein radial nach innen gerichtetes blattfederartiges Element oder als eine in axialer Richtung verlaufende Feder ausgebildet sein. Insbesondere eine federartige Zentrierhilfe kann die Einspeisespule, die Empfangsspule und/oder den Schirmkern in seiner Position relativ zur Halterung arretieren, insbesondere durch ein Festklemmen. Alternativ oder zusätzlich kann die Einspeisespule, die Empfangsspule und/oder der Schirmkern durch Verkleben oder Vergie-ßen mit der Halterung an dieser befestigt sein.
In vorteilhafter Weise ist die Vorrichtung aus unterschiedlichen Materialien gefertigt. Die Materialien der Einspeisespule, der Empfangsspule, der Halterung und/oder des Schirmkerns können zur Erzielung einer hohen Temperaturstabilität aufeinander abgestimmt sein, insbesondere hinsichtlich ihrer thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Durch eine Abstimmung der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der einzelnen Materialien kann ein unterschiedliches Ausdehnungsverhalten der einzelnen Komponenten der Vorrichtung vermeidbar sein, um entsprechende Rissbildungen durch ein unterschiedliches Ausdehnen bei Temperaturerhöhungen zu verhindern.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die einzelnen Komponenten der Vorrichtungen, insbesondere die Einspeisespule, die Empfangsspule, die Halterung und/oder der Schirmkern, miteinander vergossen. Durch ein Vergießen, insbesondere mit einem Harz, können die einzelnen Komponenten in ihrer relativen Position gesichert und vor Beschädigungen von außen bewahrt werden. Die Komponenten können derart vergossen sein, dass die Aufnahmen zur Aufnahme des Leiters des elektrischen Leiternetzes unvergossen und von vorrichtungsaußen zugänglich sind.
Bei einem zustandsüberwachten elektrischen Leiternetz mit einem Leiter und einer Vorrichtung zur Zustandsüberwachung, wobei die Vorrichtung eine Einspeisespule zum Einspeisen eines Prüfstroms und/oder einer Prüfspannung und eine Empfangsspule zum Empfangen einer Reaktion des Leiternetzes aufweist, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer die Einspeisespule und die Empfangsspule aufnehmenden gemeinsamen Halterung genutzt werden. Die Halterung ermöglicht eine zeitgleiche und gemeinsame Montage der Einspeisespule und der Empfangsspule am Leiter. Da die Einspeisespule und die Empfangsspule nicht getrennt voneinander, sondem gemeinsam mit der Halterung als eine zusammenhänge Vorrichtung montierbar sind, lassen sich die Montagsschritte der einzelnen Spulen aufwands- und zeitsparend zusammenfassen, was einen schnelleren Aufbau des zustandsüberwachten Leiternetzes ermöglicht. Über die Halterung sind die relativen Lagen und Abstände der Einspeisespule und der Empfangsspule zueinander noch vor der Montage an dem Leiter festlegbar. Eine Montage der Einspeisespule und der Empfangsspule in einem zu geringen oder zu großen Abstand kann vermieden und entsprechende Montagefehler vorgebeugt werden. Die Vorrichtung zur Zustandsüberwachung ist auf diese Weise einfacher montierbar, was auch den Aufbau des gesamten zustandsüberwachten elektrischen Leiternetzes vereinfacht und beschleunigt.
Die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung beschriebenen Merkmale können einzeln oder in Kombination auch bei dem zustandsüberwachten elektrischen Leiternetz zur Anwendung kommen. Es ergeben sich die gleichen Vorteile, welche bereits beschrieben wurden.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Einspeisespule und/oder die Empfangsspule spaltlos zum Leiter angeordnet, insbesondere umgeben diese den Leiter spaltlos. Durch die spaltlose Anordnung der Einspeisespule und/oder der Empfangsspule zum Leiter kann ein mechanisch stabiles Anliegen der Vorrichtung zur Zustandsüberwachung am Leiter des Leiternetzes erzielt werden. Dabei kann insbesondere eine Umhüllung oder ein Gehäuse der Einspeisespule und/oder der Empfangsspule an dem Leiter anliegen. Alternativ ist es gleichwohl möglich, dass die Einspeisespule und/oder die Empfangsspule mit einem Spalt, in welchem beispielsweise ein Zusatzschutzelement angeordnet sein kann, zum Leiter angeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann bei einem Verfahren zur Zustandsüberwachung eines elektrischen Leiternetzes, wobei ein Prüfstrom und/oder eine Prüfspannung in das elektrische Leiternetz eingespeist und eine Reaktion des Leiternetzes empfangen wird, genutzt werden, so dass eine Einspeisespule zum Einspeisen des Prüfstroms und/oder der Prüfspannung und eine Empfangsspule zum Empfang der Reaktion des Leiternetzes von einer gemeinsamen Halterung aufgenommen werden.
Die in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung und dem zustandsüberwachten elektrischen Leiternetz beschriebenen Merkmale können einzeln oder in Kombination auch bei dem Verfahren zur Anwendung kommen. Es ergeben sich die gleichen Vorteile, welche bereits beschrieben wurden.
In vorteilhafter Weise kann die Halterung mit der Einspeisespule und der Empfangsspule dauerhaft im Leiternetz verbleiben. Das dauerhafte Verbleiben kann eine ständige Zustandsüberwachung des Leiternetzes ermöglichen, wodurch ein Ausfall der Funktion des Leiternetzes unmittelbar gemeldet werden kann.
In vorteilhafter Weise kann es sich bei der Prüfspannung um eine induzierte Wechselspannung von kleiner-gleich 50 VAC, bevorzugt kleiner-gleich 25 VAC, insbesondere bevorzugt kleiner-gleich 5 VAC, und/oder mit einer Frequenz von kleiner-gleich 150 kHz, bevorzugt kleiner-gleich 75 kHz, insbesondere bevorzugt kleiner-gleich 50 kHz, handeln. Die Prüfspannung und/oder der Prüfstrom können von der Einspeisespule nach Art eines Transformators in das Leiternetz eingespeist werden, wobei die Einspeisespule als Primärspule und der Leiter des Leiternetzes als Sekundärspule mit einer Windung fungieren kann. Die Reaktion des Leiternetzes kann von der Empfangsspule nach Art eines Transformators empfangen werden, wobei der Leiter des Leiternetzes als Primärspule mit einer Windung und die Empfangsspule als Sekundärspule fungieren kann.
Weitere Einzelheiten und Vorteile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Zustandsüberwachung sollen nachfolgend anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung exemplarisch erläutert werden. Darin zeigt:

1 perspektivisch ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung,
2 eine Explosionsdarstellung der Vorrichtung gemäß 1,
3 eine stirnseitige Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung,
4 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß 3, und
5 eine perspektivische Ansicht der Halterung gemäß 4.

Um den Zustand von elektrischen Leiternetzen, wie beispielsweise einem Blitzableiternetz, überwachen zu können, wird die Vorrichtung 1 zur Zustandsüberwachung an einem Leiter des Leiternetzes montiert. Die Vorrichtung 1 bildet hierbei eine bauliche Einheit aus einer Einspeisespule 2, einer Empfangsspule 3 sowie einer diese beiden Spulen 2, 3 aufnehmenden Halterung 4, so dass die gesamte Vorrichtung 1 auf einfache Weise montierbar ist.
Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist in den 1 und 2 gezeigt. Die aus einem Polymer bestehende rahmenartige Halterung 4 nimmt dabei die Einspeisespule 2 und die Empfangsspule 3 in einer zylindrischen Ausnehmung 4.10 auf. Dabei verjüngt sich die Halterung 4 quer zur Längsachse L, so dass sie an ihrer Unterseite eine größere Fläche als an ihrer Oberseite aufweist.
Die beiden Spulen 2, 3 sind zur besseren Übersicht in 1 und 2 ohne ihre jeweiligen Spulendrähte 2.3, 3.3 dargestellt, welche jeweils auf die ringförmigen Spulenkerne 2.2, 3.2 gewickelt sind. Die beiden Spulenkerne 2.2, 3.2 sind in den Ausführungsbeispielen gleich dimensioniert, können sich gleichwohl aber auch in ihren Dimensionen voneinander unterscheiden.
Neben der Einspeisespule 2 und der Empfangsspule 3 nimmt die Halterung 4 zwei Schirmkerne 5, 6 auf, welche jeweils der Einspeisespule 2 bzw. der Empfangsspule 3 zugeordnet sind. Die Aufgabe dieser Schirmkerne 5, 6 ist es, die elektromagnetischen Felder der Einspeisespule 2 von der Empfangsspule 3 abzuschirmen, so dass es zu keiner Störung durch die elektromagnetischen Felder der Einspeisespule 2 beim Empfangen der Reaktion des Leiternetzes durch die Empfangsspule 3 kommt. Auf diese Weise können die Einspeisespule 2 und die Empfangsspule 3 zeitgleich betrieben werden.
Die beiden Spulenkerne 5, 6 sind jeweils becherförmig ausgebildet. Ein scheibenförmiger Bereich 5.3, 6.3 der Schirmkerne 5, 6 liegt in einer sich im Wesentlichen quer zur Längsachse L der Vorrichtung 1 erstreckenden Ebene. Von diesen scheibenförmigen Bereichen 5.3, 6.3 aus erstreckt sich jeweils ein Becherrand 5.4, 6.4 im Wesentlichen quer zum scheibenförmigen Bereich 5.3, 6.3. Entlang der Längsachse L erstreckt sich der Becherrand 5.4, 6.4 im Wesentlichen entlang der halben Länge der Einspeisespule 2 bzw. der Empfangsspule 3. Somit umschließen die Schirmkerne 5, 6 die jeweiligen Spulen 2, 3 teilweise und weisen eine gedrungene Becherform auf. Durch dieses teilweise Umschließen der Einspeisespule 2 und der Empfangsspule 3 werden die Spulen 2, 3 nicht nur entlang der Längsachse L, sondern auch quer zu dieser gegen Streufelder abgeschirmt. Auf diese Weise wird insbesondere vermieden, dass Streufelder der Einspeisespule die Empfangsspule erreichen.
Wie insbesondere in 2 zu erkennen ist, ist der Schirmkern 5 auf jener Seite der Einspeisespule 2 angeordnet, welche der Empfangsspule 3 zugewandt ist. In gleicher Weise ist der Schirmkern 6 auf jener Seite der Empfangsspule 3 angeordnet, welche der Einspeisespule 2 zugewandt ist. Die Schirmkerne 5, 6 sind auf diese Weise halterungsseitig der jeweiligen ihnen zugeordneten Spule 2, 3 angeordnet. Da die beiden Schirmkerne 5, 6 einander zugewandte Seiten der Einspeisespule 2 und der Empfangsspule 3 umschließen, lässt sich durch beiden Schirmkerne 5, 6 eine verbesserte Abschirmung der elektromagnetischen Felder beider Spulen 2, 3 erzielen.
Um die in den 1 und 2 nicht dargestellten Spulendrähte 2.3, 3.3 vom Spulenkern 2.2, 3.2 zur elektrischen Kontaktierung an dem Schirmkernen 5 bzw. 6 vorbeiführen zu können, weisen beide Schirmkerne 5, 6 jeweils zwei um 180° zueinander versetzte Durchführungen 5.2, 6.2 auf, durch welche der Spulendraht 2.3, 3.3 geführt werden kann. Gleichwohl können die Schirmkerne 5, 6 auch nur jeweils eine oder keine Durchführung 5.2, 6.2 aufweisen. Die Durchführungen 5.2, 6.2 sind als Aussparungen im Becherrand 5.4, 6.4 und im scheibenförmigen Bereich 5.3, 6.3 ausgebildet, wobei die Aussparungen im scheibenförmigen Bereich 5.3, 6.3 entfallen können.
Um eine Verschiebung der Einspeisespule 2 bzw. der Empfangsspule 3 in dem sie jeweils aufnehmenden Schirmkern 5, 6 verhindern zu können, kann die Spule 2, 3 in den Schirmkern 5, 6 eingeklebt oder mit diesem vergossen sein.
Die Einspeisespule 2 und der Schirmkern 5 sowie die Empfangsspule 3 und der Schirmkern 6 werden von der Ausnehmung 4.10 der Halterung 4 aufgenommen. Um die beiden Schirmkerne 5, 6 in der Ausnehmung 4.10 zueinander beabstandet halten zu können, ist ein ringförmiges Zwischenelement 4.4 in der Ausnehmung 4.10 angeordnet. Dieses ringförmige Zwischenelement 4.4 ist einteilig mit der restlichen Halterung 4 ausgebildet. Hierbei kann die Halterung 4 als Spritzgussbauteil ausgebildet sein.
Die Ausnehmung 4.10 weist zudem einen Indexgeber 4.3 auf, welcher die Rotationslage des Schirmkerns 5, 6 um die Längsachse L vorgibt. Hierzu ist der Indexgeber 4.3 nach Art eines Stegs ausgebildet, welcher in eine der beiden Durchführungen 5.2, 6.2 des Schirmkerns 5, 6 zur Vorgabe der Drehposition eingreift. Durch diese Vorgabe der Rotationslage kann eine für die Führung des Spulendrahts 2.3, 3.3 geeignete Positionierung der Aussparungen im Becherrand 5.4, 6.4 auf einfache Weise erfolgen. Abhängig von der Anzahl der Durchführungen 5.2, 6.2 des Schirmkerns 5, 6 kann dieser in einer unterschiedlichen Anzahl von Drehpositionen um die Längsachse L in der Halterung 4 angeordnet werden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit zwei Durchführungen 5.2, 6.2 je Schirmkern 5, 6 können die Schirmkerne 5, 6 daher in zwei unterschiedlichen Drehpositionen um die Längsachse L in der Halterung 4 angeordnet werden.
In den Richtungen der Längsachse L erstrecken sich in der Ausnehmung 4.10 auf beiden Seiten des Zwischenelements 4.4 jeweils vier halbkonusförmige Zentrierhilfen 4.2 nach radial innen. Die Zentrierhilfen 4.2 sind gleichmäßig über den Innenumfang der Ausnehmung 4.10 verteilt. Die Zentrierhilfen 4.2 ermöglichen eine Zentrierung der jeweiligen Schirmkerne 5, 6. Durch ihre Halbkonusform, welche sich entlang der Längsachse L von der Mitte der Halterung 4 weg in Richtung der Stirnseiten der Halterung 4 verjüngt, gestatten die Zentrierhilfen 4.2 eine einfache Montage der Schirmkerne 5, 6 in der Halterung 4. Die Schirmkerne 5, 6 werden dabei entlang der Längsachse L in die Ausnehmung 4.10 der Halterung 4 geschoben und durch die halbkonusförmigen Zentrierhilfen 4.2 in Richtung einer zentrierten Position geführt. Da sich die Zentrierhilfen 4.2 in Richtung des Inneren der Halterung 4 entlang der Längsachse L aufweiten, üben diese zunehmende radial in Richtung der Längsachse L wirkende Klemmkräfte auf den Schirmkern 5, 6 aus. Auf diese Weise bewirken die Zentrierhilfen 4.2 zudem eine Fixierung des Schirmkerns 5, 6 in der Halterung 4.
Zusätzlich zu dem Festklemmen durch die Zentrierhilfen 4.2 kann der Schirmkern 5, 6 in die Halterung 4 eingeklebt oder mit dieser vergossen werden. Beim Vergießen können insbesondere die Schirmkerne 5, 6 zusammen mit der Einspeisespule 2 und der Empfangsspule 3 in der Halterung 4 vergossen werden. Zum Vergießen eignet sich insbesondere ein Epoxidharz.
Damit der Leiter des Leiternetzes in der Vorrichtung 1 aufgenommen werden kann, weisen die Einspeisespule 2, die Empfangsspule 3, die Schirmkerne 5, 6 sowie die Halterung 4 jeweils Aufnahmen 2.1, 3.1, 5.1, 6.1, 4.1 auf. Mit diesen Aufnahmen 2.1, 3.1, 4.1, 5.1, 6.1 kann die Vorrichtung 1 auf den Leiter des Leiternetzes geschoben oder der Leiter durch die Vorrichtung 1 geführt werden. Die Vorrichtung 1 umgibt so einen Teil des Leiternetzes, welcher entlang der Längsachse L durch die Vorrichtung 1 verläuft. Die einzelnen Ausnehmungen 2.1, 3.1, 4.1, 5.1, 6.1 sind entlang der Längsachse L koaxial zueinander angeordnet.
Die Aufnahme 4.1 der Halterung weist einen größeren lichten Querschnitt als die Aufnahme 2.1 der Einspeisespule 2, die Aufnahme 3.1 der Empfangsspule 3 oder die Aufnahmen 5.1, 6.1 der Schirmkerne 5, 6 auf. Die Halterung 4 kann aufgrund ihrer größeren Aufnahme 4.1 für Vorrichtungen 1 zur Überwachung von verschiedenen Leiternetzen mit unterschiedlichem Leiterquerschnitt eingesetzt werden. Die Halterung 4 kann dabei Spulen 2, 3 und Schirmkerne 5, 6 aufnehmen, deren Aufnahmen 2.1, 3.1, 5.1, 6.1 hinsichtlich ihres lichten Querschnitts an den jeweiligen Leiterquerschnitt des Leiternetzes angepasst sind. Typische lichte Querschnitte der Aufnahmen 2.1, 3.1, 5.1, 6.1 betragen dabei 8 mm bis 12mm.
Entlang der Längsachse L an den Stirnseiten gelegen, weist die Halterung 4 zwei Anwickelstellen 4.5 je Spulendraht 2.3, 3.3 auf. Jede der beiden Stirnseiten weist zwei Anwickelstellen 4.5 auf. Diese Anwickelstellen 4.5 verjüngen sich entlang der Längsachse L in Richtung der Mitte der Halterung. Zur elektrischen Kontaktierung der Einspeisespule 2 und der Empfangsspule 3 wird jeweils der Anfang 2.31, 3.31 sowie das Ende 2.33, 3.33 des jeweiligen Spulendrahtes 2.3, 3.3 um eine dieser Anwickelstellen 4.5 gewickelt. Auf diese Weise verläuft der Spulendraht 2.3, 3.3 von einer ersten Anwickelstelle 4.5 durch die Durchführung 5.2, 6.2 des Schirmkerns 5, 6 zum Spulenkern 2.2, 3.2, um welchen der Spulendraht 2.3, 3.3 gewickelt ist, und durch die Durchführung 5.2, 6.2 vom Spulenkern 2.2, 2.3 zu einer zweiten Anwickelstelle 4.5, um welche das Ende 2.33, 3.33 gewickelt ist. Durch das Wickeln des Spulendrahtes 2.3, 3.3 um die Anwickelstellen 4.5 wird dieser fixiert. Die Anwickelstellen 4.5 ermöglichen zudem eine einfache Kontaktierung der Einspeisespule 2 sowie der Empfangsspule 3. Dabei können der Anfang 2.31, 3.31 und das Ende 2.33, 3.33 des Spulendrahtes 2.3, 3.3 zusätzlich um die Anwickelstelle 4.5 herum verzinnt sein, um eine bessere elektrische Kontaktierung zu ermöglichen.
Die Anwickelstellen 4.5 sind am montageseitigen Bereich der sich quer zur Längsachse L erstreckenden Stirnseiten der Halterung 4 angeordnet und schließen dort bündig mit Füßen 4.7 der Halterung 4 ab. Mit diesen Füßen 4.7 kann die Vorrichtung 1 nach Art eines oberflächenmontierbaren Bauelements beispielsweise auf einer Leiterplatine zur elektrischen Kontaktierung ruhen. Über die um die Anwickelstellen 4.5 gewickelten Anwicklungen der Spulendrähte 2.3, 3.3 kann dabei auf einfache Weise eine Montage und elektrische Kontaktierung nach Art eines SMD-Bauteils erfolgen.
Neben den montageseitig hervorstehenden Füßen 4.7 der Halterung 4 weist die als Montageseite der Halterung 4 dienende Unterseite der Halterung 4 eine Heißsiegelfläche 4.6 auf, über welche die Vorrichtung zusätzlich befestigbar ist. Zu diesem Zweck kann die Heißsiegelfläche 4.6 ein Heißsiegelmittel aufnehmen, welches eine Verbindung der Halterung 4 mit einer Komponente ermöglicht, auf welche die Vorrichtung 1 montiert oder welche an der Vorrichtung 1 befestigt werden soll. Die Heißsiegelfläche 4.6 wird von einem Begrenzungsrahmen 4.8 eingefasst, welcher sich umfänglich um den Rand der Montageseite der Halterung 4 erstreckt. Der Begrenzungsrahmen 4.8 kann ein Austreten eines auf der Heißsiegelfläche 4.6 befindlichen Heißsiegelmittels zu den Seiten hin verhindern.
Die 3 bis 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, welche sich insbesondere hinsichtlich konstruktiver Details der Halterung 4 vom in den 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet. Im Folgenden wird daher im Wesentlichen auf die Unterschiede dieses zweiten Ausführungsbeispiels gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel eingegangen, wobei die bereits im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Komponenten in den 3 bis 5 mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Anders als im ersten Ausführungsbeispiel, in welchem die Spulendrähte 2.3, 3.3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt wurden, zeigen 3 und 4 die Spulendrähte 2.3, 3.3 der Einspeisespule 2 und der Empfangsspule 3. Zu erkennen ist die Wicklung der Anfänge 2.31, 3.31 der jeweiligen Spulendrähte 2.3, 3.3 um jeweils eine der Anwickelstellen 4.5. Die Anwickelstellen 4.5 sind dabei konisch und in Richtung der Längsachse L verjüngend ausgebildet, so dass sich die Anwicklungen nicht von den Anwickelstellen 4.5 lösen können.
Anders als im ersten Ausführungsbeispiel sind die Anwickelstellen 4.5 an gegenüberliegenden und parallel zur Längsachse L verlaufenden Seiten der Halterung 4 angeordnet. Die sich gegenüberliegenden Anwickelstellen 4.5 sind, wie im ersten Ausführungsbeispiel, einstückig mit der Halterung 4 ausgebildet. Auch diese Anwickelstellen 4.5 schließen bündig mit Füßen 4.7 der Halterung 4 ab. Die auf der Montageseite befindliche Heißsiegelfläche 4.6 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich durch die Füße 4.7, nicht jedoch durch einen Begrenzungsrahmen 4.8 begrenzt, welcher hier jedoch auch vorgesehen sein kann.
Der von den jeweiligen Anwickelstellen 4.5, um welche der Anfang 2.31, 3.31 des Spulendrahts 2.3, 3.3 gewickelt ist, kommende Spulendraht 2.3, 3.3 wird durch eine Durchführung 4.9 der Halterung 4 sowie eine Durchführung 5.2, 6.2 des Schirmkerns 5, 6 zum ringförmigen Spulenkern 2.2, 3.2 geführt. Um den ringförmigen Spulenkern 2.2, 3.2 wird der Spulendraht 2.3, 3.3 als umfänglich verlaufende Spulenwicklung gewickelt, so dass sich die in Umfangsrichtung um den Spulenkern 2.2, 3.2 hintereinander angeordneten Windungen 2.32, 3.32 der Einspeisespule 2 und der Empfangsspule 3 ergeben. Die Windungen 2.32, 3.32 bilden auf diese Weise eine torusförmige Spulenwicklung um die Spulenkerne 2.2, 3.2.
Die Windungen 2.32, 3.32 des Spulendrahtes 2.3, 3.3 sind gleichmäßig über den jeweiligen Spulenkern 2.2, 3.2 verteilt, wobei der gesamte Spulenkern 2.2, 2.3 bewickelt ist. Die Abstände der Windungen 2.32, 3.32 sind bei der Einspeisespule 2 und der Empfangsspule 3 verschieden groß. Wie zu erkennen ist, werden für die Einspeisespule 2 und die Empfangsspule 3 jeweils Spulendrähte 2.3, 3.3 mit unterschiedlichen Stärken verwendet. Die Einspeisespule 2 und die Empfangsspule 3 unterscheiden sich daher auch in ihrer jeweiligen Windungszahl voneinander und sind daher ungleich ausgebildet.
Der Spulendraht 2.3, 3.3 wird im Anschluss an die Windungen 2.32, 3.32 erneut durch die Durchführung 5.2, 6.2 des Schirmkerns 5, 6 und die Durchführung 4.9 der Halterung radial in Richtung der Außenfläche der Halterung 4 geführt. Dort wird das Ende 2.33, 3.33 des Spulendrahts 2.3, 3.3 auf eine weitere Anwickelstelle 4.5 gewickelt. Der Anfang 2.31, 3.31 und das Ende 2.33, 3.33 des Spulendrahts 2.3, 3.3 sind auf diese Weise auf der gleichen Seite der Halterung 4 um jeweils eine Anwickelstelle 4.5 gewickelt. Der Spulendraht 2.3 der Einspeisespule 2 und der Spulendraht 3.3 der Empfangsspule 3 sind auf diese Weise beidendig und auf gegenüberliegenden Seiten der Halterung 4 an diese angebunden.
Die derart gewickelte Einspeisespule 2 ist dazu ausgelegt, ein den elektrischen Leiter des Leiternetzes, welcher entlang der Längsachse L durch die Aufnahme 2.1 der Einspeisespule 2 hindurchtritt, umfänglich umgebendes Magnetfeld zur Spannungsinduktion zu erzeugen. Dieses Feld verläuft in Umfangsrichtung im Spulenkern 2.2. Die Windungen 2.32 des Spulendrahts 2.3 dienen nach Art einer Primärspule eines Transformators zur Induktion in den Leiter des schleifenartigen und daher als Sekundärspule mit einer Windung fungierenden Leiternetzes. In gleicher Weise kann auch die Empfangsspule 3 mit dem Leiternetz zusammenwirkend betrieben werden, wobei zum Empfangen der Reaktion des Leiternetzes der Spulenkern 3.2 als Transformatorkern, das Leiternetz als einwindige Primärspule und die Windungen 3.32 des Spulendrahts 3.3 als Sekundärspule dienen.
Die in 5 dargestellte Halterung 4 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist ebenfalls Zentrierhilfen 4.2 auf, welche jedoch anders als die halbkonusförmigen Zentrierhilfen 4.2 des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet sind. Die in 3 und 5 erkennbaren Zentrierhilfen 4.2 sind blattfederartig ausgebildet und in Richtung des Inneren der Halterung 4 und insbesondere in Richtung der Längsachse L geneigt. Bei einem Einstecken des Schirmkerns 5, 6 in die Ausnehmung 4.10 der Halterung 4 werden diese Zentrierhilfen 4.2 durch den Schirmkern 5, 6 nach radial außen gedrückt. Dies bewirkt, dass die Zentrierhilfen 4.2 eine radial nach innen gerichtete Federkraft auf den Schirmkern 5, 6 ausüben, welche diesen sowie die mit ihm verbundene Spule 2, 3 mittig fixiert. Insgesamt weist die Halterung hierbei sechs um im Wesentlichen 60° zueinander um die Längsachse L winkelversetzte Zentrierhilfen 4.2 auf. Die Zentrierhilfen 4.2 liegen jeweils alternierend auf einer Seite des Zwischenelements 4.4. Der Schirmkern 5, 6 wird auf diese Weise von drei mit einem Winkelversatz von 120° zueinander angeordneten Zentrierhilfen 4.2 auf einer Seite des Zwischenelements 4.4 in der Ausnehmung 4.10 zentriert und in seiner Position fixiert, wobei auch weitere Zentrierhilfen 4.2 je Seite des Zwischenelements 4.4 vorgesehen werden können.
Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Vorrichtung 1, dem zustandsüberwachten elektrischen Leiternetz und dem beschriebenen Verfahren ist es möglich, eine Zustandsüberwachung eines elektrischen Leiternetzes mit einer Vorrichtung zu erzielen, welche einfacher montierbar und weniger anfällig für Montagefehler ist. Da die Vorrichtung weniger anfällig für Montagefehler ist, werden negative Beeinflussungen des Verfahrens durch Montagefehler vermieden und eine zuverlässigere Zustandsüberwachung erzielt.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Einspeisespule
2.1: Aufnahme
2.2: Spulenkern
2.3: Spulendraht
2.31: Anfang
2.32: Windung
2.33: Ende
3: Empfangsspule
3.1: Aufnahme
3.2: Spulenkern
3.3: Spulendraht
3.31: Anfang
3.32: Windung
3.33: Ende
4: Halterung
4.1: Aufnahme
4.2: Zentrierhilfe
4.3: Indexgeber
4.4: Zwischenelement
4.5: Anwickelstelle
4.6: Heißsiegelfläche
4.7: Fuß
4.8: Begrenzungsrahmen
4.9: Durchführung
4.10: Ausnehmung
5: Schirmkern
5.1: Aufnahme
5.2: Durchführung
5.3: Scheibenförmiger Bereich
5.4: Becherrand
6: Schirmkern
6.1: Aufnahme
6.2: Durchführung
6.3: Scheibenförmiger Bereich
6.4: Becherrand
L: Längsachse

Claims

Vorrichtung zur Zustandsüberwachung eines elektrischen Leiternetzes mit einer Einspeisespule (2) zum Einspeisen eines Prüfstroms und/oder einer Prüfspannung und einer Empfangsspule (3) zum Empfangen einer Reaktion des Leiternetzes, gekennzeichnet durch eine die Einspeisespule (2) und die Empfangsspule (3) aufnehmende gemeinsame Halterung (4).
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Aufnahme (2.1, 3.1) in der Einspeisespule (2) und/oder der Empfangsspule (3) zur Aufnahme eines Leiters des elektrischen Leiternetzes.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisespule (2) dazu ausgelegt ist, ein den elektrischen Leiter des Leiternetzes umfänglich umgebendes Magnetfeld zur Spannungsinduktion in den elektrischen Leiter zu erzeugen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisespule (2) und/oder die Empfangsspule (2) einen Spulenkern (2.2, 3.2), insbesondere einen Ringkern, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spulendraht (2.3) der Einspeisespule (2) und/oder ein Spulendraht (3.3) der Empfangsspule (3) als umfänglich verlaufende Spulenwicklung auf den Ringkern (2.2, 3.2) gewickelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulendraht (2.3, 3.3) gleichmäßig über den Spulenkern (2.2, 3.2) verteilt oder der Spulenkern (2.2, 3.2) partiell bewickelt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Schirmkern (5, 6) zur Abschirmung der elektromagnetischen Felder der Einspeisespule (2) und der Empfangsspule (3), wobei insbesondere der Einspeisespule (2) und der Empfangsspule (3) je ein Schirmkern (5, 6) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schirmkern (5, 6) scheibenförmig, becherförmig oder schalenförmig ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schirmkern (5, 6) die Einspeisespule (2) und/oder die Empfangsspule (3) teilweise umschließt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmkerne (5, 6) einander zugewandte Seiten der Einspeisespule (2) und der Empfangsspule (3), insbesondere teilweise, umschließen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schirmkern (5, 6) mindestens eine, insbesondere radiale, Durchführung (5.2, 6.2) für den Spulendraht (2.3, 3.3) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (4), insbesondere seitliche, Anwickelstellen (4.5) zur Anwicklung des Spulendrahts (2.3, 3.3) der Einspeisespule (2) und/oder der Empfangsspule (3) aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (4) eine Zentrierhilfe (4.2) aufweist.