DE2807679C2 - Verfahren zur Herstellung einer Zweimetall-Backenklemme - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Zweimetall-Backenklemme, deren beide Klemmbacken mit mindestens einer Spannschraube oder einem Klemmbügel zusammengehalten werden, wobei jeweils ein Nutenpaar der beiden Backen entweder eine Kupferbeschichtung oder jeweils die Aluminiumflächen des Klemmkörpers aufweisen,

Zweimetall-Backenklemmen sind in mannigfachen Ausführungen bekannt und sie tind dann erforderlich, wenn Aluminium- und Kupferleitungen angeschlossen, abgezweigt oder miteinander verbunden werden sollen. Unter den Begriff Zweimetall-Backenklemmen fallen auch Zweimetall-Kabelschuhe od. dgl., sofern sie Bakkencharakter haben. Bei diesen Zweimetall-Bauarten kommt es wegen der abzulehnerHen Elementenbildung zwischen Kupfer und Aluminium entscheidend darauf an, wie gut und wie fest bzw. wie ^omogen die beiden Metalle miteinander in haftender Verbindung stehen. Als sehr brauchbare Verbindung hat sich eine Walzverbindung erwiesen, die unter dem Warenzeichenbegriff »Cupal« weitgehend bekannt ist. Die Verarbeitung eines solchen Materials zu Zweimetall-Backenklemmen ist aber keinesfalls einfach, da z. B. bei Plattenmaterial die wesentlich dünnere Kupferschicht die verhältnismäßig starke Aluminiumplatte auf der einen Seite vollkommen überzieht und dann bei auf Größe geschnittenen Rohlingen auf ein- und derselben Seite auch dort Kupfer vorhanden ist, wo entsprechend dem Verwendungszweck Aluminium sein müßte.

In Erkenntnis der Brauchbarkeit dieses Zweimetall-Materials ist bereits vorgeschlagen worden, zunächst eine Zweimetall-Mittelbacke herzustellen und dann oben und unten je eine Kupfer- bzw. Aluminiumbacke aufzusetzen. Diese Dreierkombination wird mit Hilfe von zwei Schrauben verspannt und sie kann stromtechnisch als befriedigend angesehen werden, allerdings muß man unberücksichtigt lassen, daß sehr viel Material verbraucht wird und große Bauhöhen unvermeidbar erscheinen.

Zweimetall-Zwischenstücke sind auch bei den sogenannten Kastenklemmen bekannt, welche in einem abgedeckelten Kasten drei Klemmbacken aufnehmen, nämlich eine aus Aluminium, eine zweite aus Zweimetall und eine dritte aus Kupfer, wobei das Verspannen mit Querbügeln erfolgt. Da der Kasten und sein Deckel aus Stahl gepreßt sind, ergeben sich sehr hohe Gewichte, ganz abgesehen davon, daß bei der Montage der Kasten geöffnet werden muß, was in luftiger Höhe beim Arbeiten an Dachständern, auf einem Freileitungsmast od. dgl. sehr unangenehm ist und von den Monteuren weitgehend abgelehnt wird.

Bei einer anderen bekannten Zweimetall-Backenkiemme werden auf die einen Seiten zweier Klemmbakken Cqpal-BIechkappen warm aufgepreßt Da hier Aluminium auf Aluminium zu liegen kommt, ist eine elektrolytische Elementenbildung zwar nicht zu befürchten, jedoch liegt hier eben nur Aluminium auf Aluminium auf, d. h„ es fehlt eine kristalline Verbindung, wie eine solche zwischen Kupfer und Aluminium beim Cupal-Material vorhanden ist Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß Lockerungen und verschlechterte Stromübergänge nicht auszuschließen sind, was bei Klemmen stets vermieden werden sollte, da Klemmen sowieso eine schwache Stelle in einem Leitungssystem darstellen. Darüber hinaus ist bei dieser Bauart der Arbeitsaufwand erheblich.

Eine weitere bekannte Zweimetall-Backenklemme mit zwei Backen wird in der Weise hergestellt daß man aus teilplattierten, d h. streifenförmig plattierten Aluminiumplatten Rohlinge fertigt die auf der einen Seite nur zur Hälfte mit Kupfer plattiert sind und die in einem fiießpreßähniiehen Preßvorgang in einem geschlossenen Werkzeug in die Backenform gebracht werden. Wenn derartige Backen bezüglich ihrer Stromleitfähigkeit sich den maximalen Werten auch weitgehend nähern, so ist ihre Herstellung — ähnlich wie das Aufpressen von Kappen — doch recht aufwendig und damit wenig wirtschaftlich.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte Herstellung einer Zweimetall-Backenklemme anzugeben, bei der eine günstige, mit der sogenannten Cupal-Verbindung vergleichbare Übergangsfläche zwischen den beiden Metallen gewährleistet ist

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst daß ein kupferummantelter Alu-Rohling im Strangpreßverfahren zu einem Klemmbackenprofil verformt wird, dann auf Klemmbackenlänge geschnitten und die Kupferschicht in einer der beiden Nuten abgetragen wird. Durch das uwfer hohem Druck ablaufende Strangpreßverfahren ergibt sich eine vorzügliche, mit der nach dem Walzverfahren erhaltenen Verbindung vergleichbare Verbindung zwischen Aluminium und Kupfer, so daß zunächst einmal der bestmögliche Stromübergang zwischen Aluminium und Kupfer zustande kommt. Strangpreßverfahren als solche sind seit längerem bekannt und das Wesentliche beim Verpressen von zwei Metallen besteht darin, daß ein Aluminiumkern zusammen mit einem Kupfermantel durch eine entsprechend gestaltete Düse gepreßt wird. Infolge der hohen Drücke und der zwischen den Metallen auftretenden Reibung ergibt sich die bereits erwähnte gute Verbindung. Allerdings war man bisher der Auffassung, daß mit diesem Verfahren nur einfache geometrische Formen erhalten werden können, wie sich dies aus dem Asea-Pamphlet GQ 101-101E, 1974 (vgl. insbesondere Seite 7 und Deckblatt) ergibt. Auch sind unsymmetrische Formen für nicht machbar gehalten worden; ebenso bestanden bestimmte Zielvorstellungen, die keine Anregung für die Herstellung von Zweimetall-Backenklemmen gegeben haben. Es hat demnach an der Erkenntnis gefehlt, das bekannte Verfahren mit Vorteil für die Herstellung von Zweimetall-Backenklemmen zu verwenden. Beim Strangpressen übrigens wird Reinaluminium durch Verdichtung wesentlich härter, so daß es zusammen mit der Kupferummantelung zu Klemmbacken führt, die in ihren Festigkeitseigenschaften mit denen von Alumini-

umlegierungen vergleichbar erscheinen. Reinaiuminium besitzt bekanntlich eine bessere Stromleitfähigkeit als eine Aluminiumlegierung, ganz abgesehen davon, daß Aluminiumleitungen ebenfalls aus Reinaluminium bestehen und nur eine Abklemmung von Reinaluminium auf Reinaluminium die geringsten Stromverluste verursacht, so daß mit der erfindungsgemäßen neuen Klemmbacke Abklemmungen in Güteklassen erreichbar sind, die Spitzenwerte erreichen, ohne daß ein hoher Materialeinsatz, voluminöse Bauarten und/oder Erschwernisse bei der Montage in Kauf genommen werden müssen. Ebenso hat auch die Herstellung der neuen Klemmbacke eine Vereinfachung erfahren, denn weder das Strangpressen noch das Abschneiden auf Länge bereitet irgendwelche Schwierigkeiten; das Abtragen der Kupferummantelung im Bereich der erforderlichen Aluminiumnuten od. dgl. mag zwar Arbeitszeit verbrauchen, jedoch ist das Abtragen, z. B. durch Fräsen, in einem wirtschaftlich tragbare.! Rahmen vollziehbar, wobei es wirtschaftlichen Überlegungen vorbehalten bleibt, ob der Strang als solcher gefräst wird oder man den Abtrag erst an der abgeschnittenen Klemmbacke vornimmt Ein spanabhebendes A.btragen der Kupferummantelung hat auch noch den Vorteil, daß man bei den Nutenkonstruktionen enge Toleranzen einhalten und damit für einen guten Stromübergang Sorge tragen kann.

In der Zeichnung ist das erfindungsgemäße A/erfahren anhand von nach dem Verfahren gefertigten Zweimetall-Backenklemmen erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine Zweimetall-Backenklemme mit ungleichen Backen in Vorderansicht und angedeuteten Klemmschrauben;

F i g. 2 eine Zweimetall-Backenklemme mit gleichen Klemmbacken in Vorderansicht;

F i g. 3 eine schaubildliche Darstellung einer einzelnen Zweimetall-Klemmbacke;

Fig.4 eine aus der Klemmbacke nach Fig.3 geformte Endbundklemme im Schaubild;

Fig.5 eine schaubildliche Darstellung der Backenklemme nach Fig. 4 mit eingeklemmten Leitungen;

Fig.6 eine gegenüber Fig.3 geänderte Ausführung in Vorderansicht und

Fig.7 eine aus der Klemmbacke nach Fig.6 geformte Kabelschuhklemme in Stirnansicht und in Verbindung mit einer Stromschiene.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist zu erkennen, daß die Klemmbacken darstellenden Profilkörper 1, 2 Aiuminiumkerne 3 und Kupferummantelungen 4 aufweisen. Die Kupferummantelungen 4 können bis zu 15% des Volumens der AluminiunAerne 3 ausmachen. Diese Profilkörper 1, 2 sind bevorzugt dadurch entstanden, daß man ein Kupferrohr mit einem Aluminiumkern gefüllt und die beiden Metalle unter hohem Druck durch eine Formdüse gepreßt hat. Welche Vorteile sich dabei ergeben, ist bereits beschrieben worden.

Die Profilkörper 1, 2 sind in den Bereichen 5 gewissermaßen überdimensioniert, d.h. die fertigen Formen sind durch gestrichelte Linien 7, 8 angedeutet. Wird die Überdimensionierung τ, Β. durch Fräsen abgetragen, entstehen Aluminiumnuten 9, 10, die der Aufnahme von Aluminiumleitungen dienen. Auf der anderen Seite sind, da kein Kupferabtrag erfolgt, Kupfernuten It₁12 vorhanden. Obwohl eine Stromleitfähigkeit zeichnerisch nicht darzustellen ist, lassen die langen Berührungsflächen zwischen Kupfer und Aluminium erkennen, daß hier tatsächlich maximale Werte an Stromleitfähigkeit zu erzielen sind. Mit dünnen Linien 13 sind Spannschrauben angedeutet, die dem Verspannen der Klemmbacken 1, 2 dienen. Man erkennt deutlich, daß es sich hier um eine Bauausführung handelt, bei der die Leitungen bequem von beiden Seiten eingelegt werden können, ohne die Klemme zerlegen zu müssen.

Die F i g. 3 zeigt eine Klemmbacke 1, die eine flache und profilierte Grundform hat Im mittleren unteren Bereich dieser Klemmbacke 1 ist eine profilierte Aussparung Ά zu erkennen, in der eine Kupferauskleidung fehlt Mit 15,16 sind Langlöcher t-.seichnet

Wenn man die Klemmbacke 1 nach F i „'· 3 bzw. den Profilkörper zu einem Gebilde nach Fig.4 verformt können anschließend Aluminiumleitungen 17 der F i g. 5 eingelegt und mit Hilfe einer die Langlöcher 15, 16 durchsetzenden Spannschraube 18 zugsicher festgelegt werden. Es versteht sich, daß man die Hufeisenform mit ihren Schenkeln 19, 20 nur so weit herstellt bzw. die Klemmbacke 1 so weit offen läßt, daß man die Leitungen 17 noch gut einführen kann. Im übrigen sind die Schenkel 19, 20 mit eingeprägten oder beim Strangpressen entstandenen Nuten 21, 22 ausgestattet, so daß noch ein Kupferleiter 23 abgezweigt werden kann, wie dies die Fig.5 zeigt. Wollte man eine Aluminiumleitung abzweigen, müßten die Nuten 21, 22 durch Kupferabtrag entstanden sein.

Der ProFilkörper 1 nach Fig. 6 weist eine durch Strangpressen entstandene Mitteleinprägung 24 auf, so daß bei einer Verformung zu einem Gebilde nach F; g. 7 eine Kupferleitung 25 festgeklemmt werden kann. Derjenige Teil des Profilkörpers 1, der nach der Verformung den Schenkel 19 bildet, besitzt auf der Außenseite einen erhabenen Flächenteil 26, der nach seinem Abtrag das Aluminium zutage treten läßt, so daß die Klemmbacke 1 (vgl. Fi g. 7) gegen eine Aluminiumstromschiene 27 mit Hilfe der Spannschraube 18 verspannt werden kann. Es ist deutlich zu erkennen, daß es sich hier um eine einfache und sichere Kabelschuhklemme mit Zweimetall-Charakter handelt. Auch bei dem Schenkel 19, 20 der Fig. 7 können Kupfer und/oder Aluminiumnuten 21, 22 vorhanden sein, um schwächere Aluminium- bzw. Kupferleitungen anschließen zu können. In Fig.-5 sind die Teile, welche die Sehertkd 19, 20 bilden, länger als erforderlich ausgeführt, um neben den Nuten 21, 22 noch mögliche weitere Nuten andeuten zu können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung einer Zweimetail-Bakkenklemme, deren beide Klemmbacken mit mindestens einer Spannschraube oder einem Klemmbügel ₅ zusammengehalten werden, wobei jeweils ein Nutenpaar der beiden Backen entweder eine Kupferbeschichtung oder jeweils die Aluminiumflächen des Klemmkörpers aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß ein kupferummantelter Alu-Rohling im Strangpreßverfahren zu einem Klemmbackenprofil verformt wird, dann auf Klemmbackenlänge geschnitten und die Kupferschicht in einer der beiden Nuten abgetragen wird.

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