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"Reihenklemme, insbesondere Schaltanlagen-Reihenklemme" Die Erfindung
betrifft eine Reihenklemme, insbesondere Schaltanlagen-Reihenklemme, bestehend aus
einem Isolierkörper, gegebenenfalls mit einem angeformten Montagefuß, aus zumindest
zwei Anschlußkörpern zum Anschluß elektrischer Leiter und aus einem Schaltglied
mit zumindest einem mit Kontaktflächen versehenen Federelement, mit dem die Anschlußkörper
galvanisch verbindbar sind. Reihenklemmen dieser Art werden auch als Trennklemmen
bezeichnet, - weil der über eine solche Reihenklemme geführte Stromkreis mit Hilfe
des Schaltgliedes auftrennbar ist.
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Bei bekannten Reihenklemmen der eingangs beschriebenen Art handelt
es sich bei dem Federelement des Schaltgliedes um ein solches, bei dem die Federkraft
durch eine Biegung erzeugt worden ist und die Kontaktflächen des Federelementes,
insgesamt zwei1 einerseits an dem ersten Anschlußkörper und andererseits an dem
zweiten Anschlußkörper zur Anlage kommen. Diese Reihenklemmen sind zwar fertigungstechnisch
relativ günstig-zu realisieren und erlauben eine einfache Handhabung, sie genügen
den gestellten elektrotechnischen Anforderungen jedoch nur bedingt.
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In bestimmten Stromkreisen, in denen als Trennklemmen ausgeführte
Reihenklemmen eingesetzt werden, kommt es darauf an, daß der Ubergangswiderstand
der eingesetzten Reihenklemmen einerseits relativ gering ist, andererseits - und
dem kommt ganz besondere Bedeutung zu - weitgehend konstant ist, und zwar auch dann,
wenn mit Hilfe des-Schaltgliedes der in Rede stehenden Reihenklemme der Stromkreis
häufig geöffnet und wieder geschlossen worden ist.
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Als Trennklemmen ausgeführte Reihenklemmen werden z.B. in großen Stückzahlen
in Meß-, Steuer- und Regelkreisen von Kraftwerken, auch von Kernkraftwerken, eingesetzt,
wo bereits relativ geringfügige Abweichungen des übergangswiderstandes der verwendeten
Reihenklemmen nach einer Betätigung des Schaltgliedes dazu führen, daß z.B. ein
Kraftwerksblock vom Verbundnetz getrennt wird, wenn nämlich dadurch, daß der übergangswiderstand
einer Reihenklemme in einem Steuerkreis größer geworden ist, ein Fehler im Kraftwerksblock
oder im Verbundnetz vorgetäuscht wird.
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Daß bei bekannten Reihenklemmen der eingangs beschriebenen Art den
gestellten elektrotechnischen Anforderungen nicht entsprochen werden kann, liegt
vor allem daran, daß einerseits die
eingesetzten Schaltglieder nicht
hinreichend genau ubereinstimmende Federelemente aufweisen, wenn z.B. die Härte
und/cder die Dicke des verwendeten Materials schwankt, daß andererseits aber auch
bei gleichen Federelementen von Mal zu Mal der Federweg unterschiedlich sein kann,
wenn z.B. durch nicht vermeidbare Fertigungstoleranzen der Abstand der Anschlußkörper,
zwischen die das Federelement des Schaltgliedes zu bringen ist, sich ändert. Hinzu
kommt noch, daß sich bei der gleichen Klemme z.B.
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durch starke Erschütterungen, z.B. durch versehentliche Stöße an das
Schaltglied, der Abstand der Anschlußkörper zueinander ändern kann.
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Im übrigen sind als Trennklemmen ausgeführte Reihenklemmen bekannt
(vergl. die DT-ASen 1 067 907 und 1 087 660), bei denen das Schaltglied zwei mit
einer Klemmschraube gegeneinander und gegen kragarmartige Verlängerungen der Anschlußkörper
spannbare Klemmstücke aufweist. Bei diesen Reihenklemmen lassen sich zwar theoretisch
leichter definierte Ubergangswiderstände erzielen als bei den zurvor beschriebenen
Reihenklemmen. Einerseits ist jedoch häufig die Notwendigkeit unerwünscht, zur Betätigung
des Schaltgliedes dessen Klemmschraube lösen und wieder anziehen zu müssen, andererseits
können durch unterschiedlichen und nachläassigen Anzug der Klemmschraube erhebliche
Schwankungen im Kontaktdruck und damit im Ubergangswiderstand entstehen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene,
als Trennklemme ausgeführte Reihenklemme so auszugestalten und weiterzubilden, daß
bei einfacher Betätigung mit geringem Aufwand ein geringer und zeitlich konstanter
Ubergangswiderstand vorliegt.
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Die erfindungsgemäße Reihenklemme, bei der diese Aufgabe gelöst ist,
ist zunächst und im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied zumindest
ein ebenes, vorzugsweise durch
Schneiden hergestelltes Federelement
aufweist, dem Federelement an den Anschlußkörpern jeweils ein Kontaktelement zugeordnet
ist und das Federelement mit seinen Kontaktflächen federnd die Kontaktelemente umfaßt.
Erfindungsgemäß werden also Federelemente verwendet, die ihre Federkraft nicht aus
einer Biegung erhalten haben. Vielmehr sind solche Federelemente vorgesehen, denen
eine Federkraft im Zuge der Fertigung gar nicht aufgeprägt wird, bei denen nämlich
das Federelement erst im Zusammenwirken mit dem Kontaktelement des zugeordneten
Anschlußkörpers die Federkraft erzeugt. Dabei ist nicht, wie bei der bekannten Reihenklemme,
von der die Erfindung ausgeht, die räumliche Zuordnung der beiden Anschlußkörper
und die Geometrie des Federelementes für die wirksame Federkraft maßgebend, vielmehr
wird die Federkraft -in weiten Grenzen unabhängig von der räumlichen Zuordnung der
Anschlußkörper - durch die Geometrie und die Abmessungen der Federelemente und der
Kontaktelemente bestimmt, also durch Kriterien, die von Montagetoleranzen unabhängig
sind. Die die Federkraft des Federelementes und damit den Ubergangswiderstand der
erfindungsgemäßen Reihenklemme bestimmenden Abmessungen lassen sich mit extrem geringen
Fertigungstoleranzen realisieren, insbesondere dann, wenn die Federelemente und/oder
die Kontaktelemente durch Schneiden, vorzugsweise durch sogenanntes Feinschneiden
hergestellt werden. Gerade bei der Anwendung des sogenannten Feinsdhneidens erhält
man Kontaktflächen, die praktisch bruchfrei sind. Im Ergebnis liegen bei der erfindungsgemäßen
Reihenklemme gleichsam sich scheuernd oder schabend unter Federkraft berührende
Kontaktflächen vor, die einen geringen und zeitlich konstanten Übergangswiderstand
gewährleisten.
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Vorstehend ist die erfindungsgemäße Reihenklemme dahingehend beschrieben
worden, daß das Schaltglied zumindest ein Federelement aufweist und die Anschlußkörper
mit starren Kontaktelementen ausgerüstet sind, wobei die Fedenlemente mit ihren
Kontaktflächen die Kontaktelemente federnd umfassen. Zu dieser Lehre,
und
zwar unmittelbar gegenständlich, gehört auch die Umkehrung dergestalt, daß die Anschlußkörper
zumindest ein Federelement aufweisen und das Schaltglied mit starren Kontaktelementen
ausgerüstet ist und/oder das Federelement mit seinen Kontaktflächen federnd in die
Kontaktelemente einführbar ist.
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Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, die erfindungsgemäße
Reihenklemme auszugestalten und weiterzubilden, was im folgenden nur beispielhaft
erläutert werden soll.
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Das Federelement des Schaltgliedes kann hinsichtlich seiner geometrischen
Form ganz unterschiedlich ausgeführt sein. Handelt es sich bei der in Rede stehenden
Reihenklemme um eine solche, die selbst symmetrisch aufgebaut ist, so wird man zweckmäßigerweise
auch das Federelement symmetrisch ausführen. Man kann jedoch auch das Federelement
nur an einer Seite mit den Kontaktflächen versehen und mit der anderen Seite kraft-,
form- oder stoffschlüssig an einen Anschlußkörper anschließen, wobei dann nur der
andere Anschlußkörper ein dem Federelement zugeordnetes Kontaktelement aufweist.
Im übrigen empfiehlt es sich, zumindest einer Hälfte des Federelementes - wenn das
Federelement symmetrisch ausgeführt ist, zweckmäßigerweise beiden Hälften - in etwa
die Form einer Stimmgabel zu geben, wobei die Kontaktflächen sowohl innen als auch
- für die weiter oben erläutertete Umkehrung - außen vorgesehen sein können.
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Bisher ist immer ausgeführt worden, daß das Schaltglied zumindest
ein ebenes Federelement aufweist. Zweckmäßgerweise wird man das Schaltglied jedoch
mit mehreren, übereinander angeordneten Federelementen versehen, so daß sich der
Gesamtquerschnitt der Kontaktflächen aus den Teilquerschnitten der Kontaktflächen
der
einzelnen Federelemente zusammensetzt. Dabei empfiehlt es sich,
das Schaltglied mit einem die Federelemente paketartig zusammenhaltenden Betätigungselement
aus elektrisch nicht leitendem Material zu versehen, wobei dieses Betätigungselement
vorzugsweise die Federelemente mit Spiel umfaßt. Bei dieser Ausführungsform haben
also die einzelnen Federelemente die Möglichkeit, sic-h gegeneinander zu verschieden,
so daß bei einer eventuellen Verkantung zwischen den Anschlußkörpern und dem Schaltglied
die einzelnen Federelemente sich gleichwohl der Lage der zugeordneten Kontaktelemente
anpassen können. Im übrigen empfiehlt es sich, bei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Reihenklemme das Betätigungselement mit Rastelementen zur
Begrenzung der Schaltbewegung zu versehen, so daß definierte Stellungen des Schaltgliedes
verwirklicht werden können.
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Auch hinsichtlich der Ausgestaltung der mit den Federelementen zusammenwirkenden
Kontaktelemente gibt es eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Zumindest wird man die
Kontaktelemente mit besonderen Kontaktflächen versehen, die den Kontaktflächen der
Federelemente zugeorndnet sind. Vorteilhafter ist es jedoch, die Kontaktelemente
mit den Kontaktflächen der Federelemente zugeordneten Kontaktlinien zu versehen,
wobei diese Kontaktlinien zweckmäßigerweise unter einem Winkel, vorzugsweise einem
Winkel von etwa 900, zur Verschiebungsrichtung des Schaltgliedes verlaufen. Dadurch
tritt bei jeder Relativbewegung zwischen dem Schaltglied und dem Anschlußkörper
im Bereich "Kontaktfläche der Federelemente -Kontaktlinien der Kontaktelemente"
eine besonders ausgeprägte schabende und damit selbstreinigende Wirkung ein.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Idee ist nicht auf die Anwendung
bei als Trennklemmen ausgeführten Reihenklemmen beschränkt.
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Vielmehr kann die erfindungsgemäße Lehre ganz allgemein überall dort
benutzt werden, wo elektrische Stromkreise mit Hilfe von Schaltgliedern zeitweise
getrennt und wieder geschlossen werden sollen.
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im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigen: F g. 1 eine Seitenansicht
einer erfindungsgemäßen Reihenklemme, nachdem eine Hälfte des Isolierkörpers entfernt
worden ist, sig. 2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Reihenklemme, Fig.
3 ein Federelement aus der Reihenklemme nach den Fig. 1 und 2, Fig. 4 in gegenüber
den Fig. 1 - 3 vergrößerter Darstellung, zwei unterschiedliche Möglichkeiten der
Realisierung des Bereiches "Federelement - Kontaktelement" und Fig. 5 schematisch,
die Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre, losgelöst von der Reihenklemme nach den
Fig. 1 und 2.
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Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Reihenklemme ist als Schaltanlagen-Reihenklemme
ausgeführt und besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Isolierkörper 1,
im dargestellten Ausführungsbeispiel zusammengesetzt aus zwei Isolierkörperhälften
la und lb, aus zwei Anschlußkörpern 2 zum Anschluß elektrischer titer 3 und aus
einem Schaltglied 4 mit mit Kontaktflächen 5 -e-ersehenen Federelementen 6, wobei
die Anschlußkörper mit Hilfe .. . Ftchaltglr edes 4, also über die Federelemente
6, galvanisch
verbindbar sind.
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Wie insbesondere die Fig. 1 und 3 zeigen, handelt es sich bei den
Federelementen 6 um solche, die eben ausgeführt, und zwar durch sogenanntes Feinschneiden
hergestellt sind. Den Federelementen 6 ist an den Anschlußkörpern 2 jeweils ein
Kontaktelement 7 zugeordnet, das die Federelemente 6 mit ihren Kontaktflächen 5
federnd umfassen. Die Kontaktelemente 7 weisen den Kontaktflächen 5 der Federelemente
6 zugeordnete Kontaktflächen 8 auf.
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Die Fig. 3 zeigt, daß die verwendeten Federelemente 6 symmetrisch
ausgeführt sind, wobei jede Hälfte des Federelementes 6 in etwa die Form einer Stimmgabel
aufweist. Aus der Fig. 1 ist zu ersehen, daß das Schaltglied 4 der erfindungsgemäßen
Reihenklemme mehrere, übereinander angeordnete Federelemente 6 aufweist. Dabei weist
das Schaltglied 4 ein die Federelemente 6 mit Spiel paketartig zusammenhaltendes
Betätigungselement 9 aus elektrisch nicht leitendem Material auf. Das Betätigungselement
9 ist mit Rastelementen 10 versehen, die im Zusammenwirken mit am Isolierkörper
1 verwirklichten Rastelementen 11 der Begrenzung der Schaltbewegung des parallel
zur Anschlußachse der anzuschließenden elektrischen Leiter 3 verschiebbaren Schaltgliedes
4 dienen. Im übrigen zeigt die Fig. 1 eine Tragschiene 12, auf der die erfindungsgemäßen
Reihenklemmen in hier nicht interessierender Weise befestigt werden.
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Wie in der Fig. 4 schematisch dargestellt, gibt es unterschiedliche
Möglichkeiten, den Bereich "Federelement 6 - Kontaktelement 7" zu realisieren. Der
linke Teil der Fig. 4 zeigt eine Möglichkeit, die dadurch gekennzeichnet ist, daß
die Kontaktelemente 7 den Kontaktflächen 5 der Federelemente 6 zugeordnete Kontaktflächen
8 aufweisen. Im Gegensatz dazu zeigt die rechte Hälfte der Fig. 4 eine Möglichkeit,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kontaktelemente 7 den Kontaktflächen 5 der
Federelemente 6 zugeordnete Kontaktlinien 13 aufweisen, wobei die
Kontaktlinien
13 unter einem Winkel von 900 zur Verschiebungsrichtung des Schaltgliedes 4 und
damit der Federelemente 6 verlaufen.
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Schließlich zeigt die Fig. 5 eine Anwendung der erfindungsgemäßen
Lehre, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Federelement 6 nur an einer Seite
mit den Kontaktflächen 5 versehen und mit der anderen Seite kraftschlüssig an den
Anschlußkörper 2 angeschlossen ist, wobei der andere Anschlußkörper 2 ein kraftschlüssig
mit ihm verbundenes, dem Federelement 6 zugeordnetes Kontaktelement 7 aufweist.