DE2949895C2

DE2949895C2 - Schaltanlagenklemme

Info

Publication number: DE2949895C2
Application number: DE19792949895
Authority: DE
Inventors: Heinz Ing.(Grad.) 7300 Esslingen Schlotz
Original assignee: Karl Pfisterer Elektrorechnische Spezialartikel GmbH and Co KG
Current assignee: Karl Pfisterer Elektrorechnische Spezialartikel GmbH and Co KG
Priority date: 1979-12-12
Filing date: 1979-12-12
Publication date: 1982-05-27
Also published as: DE2949895A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltanlagenklemme mit einem Klemmenunterteil und mindestens einem zusammen mit dem Klemmenunterteil wenigstens einen Klemmkanal bildenden Deckel, der querelastisch ausgebildet und mit dem Klemmenuntertei! mittels Schrauben zusammenspannbar ist, die in die beiden seitlichen Randzonen des Deckels eingreifen, der in seiner Mittelzone wenigstens einen gegen den Klemmenunterteil vorspringenden Kontaktsteg aufweist und dessen beide seitlichen Randzonen nach innen abgewinkelt sind, nach Patent 29 12 462.

Bei derartigen Schaltanlagenklemmen gemäß dem Hauptpatent verformen sich die querelastisch ausgebildeten Klemmdeckel unter der Kraft der Spannschrauben beim Festklemmen des betreffenden elektrischen Leiters. Die im Deckel aufgrund der elastischen Verformung erzeugte Federkraft bewirkt, daß der Deckel mit seinem Konlaktsteg oder seinen Kontaktstegen auch größeren Formänderungen des Leiters ohne eine wesentliche Verminderung des Kontaktdrukkes zu folgen vermag. Formänderungen des Keilers können im Betrieb durch Fließen oder Kriechen des Leitermaterials, wie es insbesondere bei verseilten Leitern auftritt, hervorgerufen werden.

Die verformbare Ausbildung des Klemmdeckels hat bei den Schaltanlageklemmen gemäß dem Haupipatent jedoch zur Folge, daß beim Zusanimenspannen aufgrund der Biegung zwischen der Mittclzone und den Randzonen des Deckels diese beim Zusanimenspannen schiefgezogen werden. Dementsprechend verlaufen bei gebogenem Deckel die dem Klemmenunlerteil zugekehrten Flächen der beiden seitlichen Randzonen nicht mehr parallel zu den gegenüberliegenden Flächen des Klemmenunlerteils. Unter anderem entsteht dadurch der Nachteil einer Achsverlagerung der für den j Durchtritt der Spannschrauben vorgesehenen Bohrungen in den Randzonen des Deckels relativ zu den zugeordneten Bohrungen im Klemmenunterteil, was Schwergängigkeit der Spannschrauben zur Folge hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die

ίο Schaltaniagenklemme gemäß dem Hauptpatent dahingehend zu verbessern, daß die dem Unterteil zugekehrte Fläche der beiden seitlichen Randzonen beim Zusammenspannung von Klemmenunterteil und Deckel nur eine Paralielverschiebung erfährt.

Bei einer Schaltanlagenklemme der eingangs genannten Art gemäß dem Hauptpatent ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Deckel in den Abschnitten zwischen der den Kontaktsteg tragenden Mittelzone und den beiden seitlichen Randzonen eine QuerschnittsforiT) hat, die zu gleich großer Biegung in den beiden durch die Spannkraft der .Schrauben gegensinnig beanspruchten Bereichen dieser Abschnitte führt. Bei nach innen abgewinkelten Randzonen bilden die Abschnitte des Deckels zwischen Mittelzone und Randzone einen Träger, an dem in verschiedenen Bereichen gegensinnig zueinander gerichtete Biegemomente aufgrund der Kraft der Spannschrauben angreifen. Dahei handelt es sich in dem der Mittelzone mit dem Kontaktsteg benachbarten, inneren Bereich um ein

3d nach abwärts (gegen den Klemmenunterteil hin) gerichtetes, inneres Biegemoment, das, wäre es allein wirksam, eine Schrägstellung der betreffenden Randzone in der Weise verursachen würde, daß der von der Mittelzone am weitesten enlfernte Abschnitt der

Ji Rand/.orie an das Klemmenunterteil stärker angenähert würde. In dem von der Mittelzone weiter entfernt gelegenen Bereich des Abschnitts zwischen Mittelzone und Raiidzone ergibt sich durch die an der Randzone angreifende Kraft der Schrauben ein äußeres Bicgemo-

■tfl ment, das demgegenüber !lach aufwärts gerichtet ist. Wäre dieses äußere Bicgcntoment allein wirksam, ergäbe sich eine Schrägstellung der betreffenden Randzonc, bei der deren dem Kontaktstück benachbarler. innerer Bereich stärker an das Kletnnienunterieil

■*■' angenähert würde als der vom Kontaktsteg entfernte, außen liegende Bereich. Dadurch, daß bei der Erfindung in den beiden durch die Spannkraft der Schrauben gegensiniiig beanspruchten Bereichen gleich große Biegungen auftreten, heben sich die Schrägstellungen

■)') der Raiidzoneri aufgrund des inneren Biegemoment.s und ues äußeren Biesremoinents auf, so daß die Randzonen beim Spannvorgang eine reine Paralielverschiebung erfahren, als ob die Träger in den Abschnitten zwischen der Mittelzone und den seitlichen Randzonen

» des Deckels an der momentfreien Stelle, d. h. an der Stelle zwischen dem Bereich des inneren Biegemoments und dem Bceicl· des äußeren Biegemoments, mit einem Gelenk verschon wären.

Vorzugsweise v/eist der Deckel an den beiden

MJ momenifreien Stollen der Abschnitte zwischen der Mittei/one und <len Randzonen eine minimale Stärke auf.

Die i'iößtmöglich erreichbare, elastische Durchbiegung ergibt sich dabei, wenn die die Mittelzone mit den

<" Randzonen verbindenden Abschnitte des Deckels je als Träger mit über seine Länge gleicher Beanspruchung ausgebildet sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der

Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt des Ausführungsbeispiels, v/obei der Zustand vor dem Festziehen der Schrauben dargestellt ist, und

Fig. 2a bis 2c schematische Darstellungen zur Erläuterung der beim Festziehen der Schrauben entstehenden Biegemomente und der durch diese an Teilen des Deckels des Ausführungsbeispiels verursachten Biegungen.

Eine .Schaltanlagenklemme zum Verbinden zweier im Bereich ihrer gegeneinander weisenden Enden gleichachsig angeordneter Leiterseile, beispielsweise Aluminium-Seile oder Stahl-Aluminium-Seile, weist gemäß Fig. 1 einen sich über die gesamte Klemmcnlänge erstreckenden Unterteil 201 auf, der durch eine Längsrippe 202 und Querrippen 203 versteift ist und daher wie ein starrer Körper sich unter der Wirkung der an ihn angreifenden Kräfte praktisch nicht verformt. Dem Unterteil 201 sind zwei in seinei Längsrichtung nebeneinander angeordnete, gleich ausgebildete Deckel 204 zugeordnet, die eine stark abgerundete Außenkontur haben. Es könnten aber auch mehr als zwei oder auch nur ein Deckel vorgesehen sein.

Die den beiden Deckeln 204 zugekehrte, ebene Innenfläche 205 des Unterteils 201 ist in der Lärgsmittelzone durch einen im Querschnitt halbkreisförmigen, zu den Deckeln hin offenen Leiterkanal 206 unterbrochen, der sich über die gesamte Länge des Unterteils 201 erstreckt und einen Klemmkanal 207 im Bereich des Unterteils 201 begrenzt. Selbstverständlich könnte der Leiterkanal 206 auch eine andere Kontur aufweisen, falls dies zur Anpassung an unterschiedliche Leiterquerschnitte oder aus anderen Gründen erforderlich wäre. Die Deckel 204 sind vorzugsweise aus einem elastischen, metallischen Werkstoff und als Sirangpreßprofil oder Preßteil hergestellt. Der Klcmmenunterteil kann ein Gußkörper oder ein Preßteil sein. Im Gegensatz zu Letzterem sind die Deckel nicht starr, sondern qtiereiasi isch ausgebildet.

Das Querschnittsprofil der Deckel 204 ist, abgesehen von einem in seiner Längsmittelzone 208 liegenden, sich über die gesamte Deckellänge erstreckenden und gegen den Unterteil 201 hin vorspringenden Kontaktsteg 214, C-ähnlich, da die beiden seitlichen Randzonen 209 und 209' nach innen abgewinkelt sind, also gegeneinander weisen und dadurch im montierten Zustund dem einen bzw. anderen Teil der durch den Leiterkanal 206 unterbrochenen Innenfläche 205 gegenübcliegen.

Die Breite der Deckel 204 ist, wie F i g. 1 zeigt, an die Breite des Unterteils angepaßt, und wie am Übergang von der Außenmanlelfläche des Unterteils 201 zur Innenfläche 205 sind auch bei dem Dcckd 204 die Kanten am Übergang von ihrer Außenmantelflüche 210 zu dem Unterteil 201 zugekehrten Außenseite 211 der Randzonen 209 und 209' abgerundet.

Die parallel zur Innenfläche 205 liegenden Randzonen 209 und 209' werden im Ausführungsbeispiel von je zwei in Kleinmenlängsrichtung im Abstand voneinander liegenden Gewindebohrungen 212 durchdrungen, deren Längsachse lotrecht auf der Außenseite 211 steht und die je mit einer Durchgangsbohrung 213 des Klemmenunterteils fluchten. Die Zahl der Gewindebohrungen 212, der jeder Deckel 204 aufweist, hängt von dessen Größe, insbesondere von seiner Länge, ab, und kann entsprechend den Erfordernissen gewählt werden. Um eine möglichst große Länge der Gewindebohrungen 212 zu erhalten, weisen die Randzonen 209 und 209' auf

ihrer Innenseite je eine I jistenartige Verdickung auf.

Der von der Innenseite der Mittelzone gegen den Klemmkanal 207 hin vorspringenden Kontaktsteg 214 ist symmetrisch zur Längsmitielebene des Deckels ausgebildet und erstreckt sie!) über dessen gesamte Länge. Der Kontaktsteg 214 hat, wie Fig. 1 zeigt, eine fischschwanzartige Querschnittsform, d. h. der sich über Ausrundungen an die Innenfläche 215 des DecKels anschließende Kontaktsteg 214 verbreitert sich an seinem Fuß von einem Wert, der etwa halb so groß wie der Durchmesser des Kiemmkanals 207 ist, gegen sein freies Ende hin auf einen nahezu doppelt so großen Wert, und das freie Ende bildet eine sich über die gesamte Steglänge erstreckende, auf den Leiterkanal 206 ausgerichtete Kehle 216. Zwischen den polhornartigen seitlichen Endbereichen des Kon'.aktsteges 214 und den Randzonen 209 bzw. 209' sind Abstände vorhanden, damit sich die Randzonen 209 und 209' relativ zum Kontaktsteg bewegen können. Im übrigen sind jedoch die beiden von jedem Deckel 204 gebildeten und sich über die ganze Deckellänge erstreckenden Hohlräume 217 aut ihrem Umfang geschlossen.

Die Deckel 204 verden mittels Schrauben 219. weiche die Durchgangsbohrungen 213 durchdringen und in die Gewindebohrungen 212 eingreifen, gegen den Klen;-menunterteil gezogen. Unter die Schraubenköpfe sind Unterlagscheiben 222 gelegt. Beim Anziehen der Schrauben 219 stützt sich der Kontaktsteg 214 auf dem im Leiterkanal 206 liegenden Leiter ab, so daß es zu einer Verformung der Deckel 204 in ihren zwischen der Mittelzone 208 und den Randzonen 209 bzw. 209' gelegenen trägerartigen Abschnitter 221 bzw. 221' kommt. Dadurch wird erreicht, daß der Kontaktsteg 214 aufgrund der Federkraft der verformten Abschnitte 221 bzw. 221' Verformungen der Leiter, wie sie beispielsweise infolge eines Kriechens des Leitermaterials auftreicn. zu folgen vermag, ohne daß der Klemmdruck, der auf den Leiter im Klemmkanal 207 vom Unterteil 201 und den Deckeln 204 ausgeübt wird, merklich abnimmt.

Fig. 1 zeigt den Zustand der Schaltaniag'jnklemmc vor dem Festziehen der Schrauben 219, d.h. vor dem Heranbewegen der Außenseiten 211 der Deckel gegen die Innenflächen 205 des Unterteils 201. Eine Besonderheil der hier aulgezeigten Schaltanlagcnklemme besteht dann, daß die Randzonen 209 und 209' der Deckel beim Zusammenspannen nur eine parallele Versetzimg erfahren, d. h. nur in der Weise gegen das Klemmenunterteil 201 hin bewegt werden, daß die Außenseiten 211 der Randzonen unter allen anstehenden Biegemomenten stets parallel /u den zugekehrten Innenflächen 205 des Unterteils 201 verbleiben. Dies wird durch eine besondere Formgebung des Querschnitts in den Abschnitten 221 und 221' zwischen Mittelzone 208 und den Rand/onen 209 bzw. 209' des Deckels erreicht. In dem in F i g. 1 rechts gelegenen, trägerartigun Abschnit; 221' des Deckels 204 ist mit Pfeilen 223 und 224 die Richtung der gegensinnigen Biegemomente angegeben, die sich im Trägerteil 226 bzw. im Trägerteil 227 aufgrund der mit einem Pfeil /■* angedeuteten Schraubenkraft ergeben. Dabei bezeichnet der Pfeil 223 ein an dem inneren Trägerteil 22b des Abschnitts 221' auftretendes, nach abwärts gerichtetes inneres Biegemoment M₁, wobei Mi -PX, ist, wenn P die Schraubenkraft und X₁ den zugehörigen Hebelarm bedeuten. Entsprechend bezeichnet der Pfeil 224 ein nach aufwärts gerichtetes, äußeres Biegemoment M„ = P- X_a am äußeren Trägerteil 227.

Die F- i ε. 2a bis 2c verdeutlichen die Verhältnisse, die

sich aufgrund der Biegeinomenie ergeben. Das innere Biegemoment M„ das entsprechend dem Pfeil 223 von Fig. 1 nach abwärts gerichtet ist, tritt in Fig. 2 zwischen der mit O bezeichneten, biegemomentfreien Stelle und der mit A bezeichneten Stelle auf, die die starre Verankerung des Trägerteils 226 darstellt. Wie sich aus F i g. 2b und insbesondere aus Fig. 2c ergibt, welche die elastische Linie des Trägers aus den Trägerteilen 226, 227 zeigt, bewirkt das innere Biegemoment der Größe M₁ = X₁ ■ Peine Biegung mit einem Biegewinkel der Größe Aß, an der Stelle O.

In dem äußeren Trägerteil 227, wo die Schraubenkraft P das entsprechend dem Pfeil 224 von F i g. 1 nach aufwärts gerichtete, äußere Biegemoment M_:, = P A₁, erzeugt, ergibt sich ein Biegewinkel der Größe Aß„ (Fig. 2c). Bei der Erfindung macht man nun durch entsprechende konstruktive Gestaltung der Trägerabschnitte 221, 221' in den biegsamen Bereichen zwischen den Stellen O und A am inneren Trägerteil 226 und zwischen der Stelle O und der Stelle ß(dem Ende des biegsamen Bereichs) am äußeren Trägerteil 227 das Widerstandsmoment so groß, daß sich gleiche Werte von Aß, und Aß₃ aufgrund der Biegemomente ergeben. Dadurch bleiben die Außenseiten 211 der Randzonen 209 und 209' des Deckels bei beliebiger Größe der Schraubenkraft P in ihrer Richtung stets unverändert. ■ Es ist damit eine planparallele Versetzung beim Festziehen der Schrauben 213 gegeben, wobei die Schrauben gleichzeitig biegemomentfrei bleiben.

Die beste Wirkung wird bei der Erfindung dann erreicht, wenn die auf Biegung beanspruchten Trägerin teile 226 und 227 zwischen der Stelle O und A bzw. der Stelle O und B als Träger gleicher Beanspruchung ausgebildet werden. Dabei kann der Deckel an der Stelle O, da diese momentfrei ist, sehr dünn gestaltet werden. Hinsichtlich der Kennlinie für die federnde ii Durchbiegung des Deckels ergeben sich daher besonders günstige Verhältnisse.

Mit Hilfe eines spannungsoptischen Modells ist es auf besonders einfache Weise beim Entwurf einer betreffenden Schaltanlagenklemme möglich, die Lage der 2" biegemomentfreien Stelle O in den Abschnitten 221, 221' des Deckels und deren Biegebeanspruchung nachzuprüfen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltanlagenklemme mit einem Klemmenunterteil und mindestens einem zusammen mit dem Klemmenunterteil wenigstens einen Klemmkanai bildenden Deckel, der querelastisch ausgebildet und mit dem Klemmenunterteil mittels Schrauben zusammenspannbar ist, die in die beiden seitlichen Randzonen des Deckeis eingreifen, der in seiner Mittelzone wenigstens einen gegen den Klemmenunterteil vorspringenden Kontaktsteg aufweist und dessen beide seitlichen Randzonen nach innen abgewinkelt sind, nach Patent 29 12 461, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (204) in den Abschnitten (221 und 221') zwischen der den Kontaktsteg (214) tragenden Mittelzone (208) und den beiden seitlichen Randzonen (209 und 209') eine Querschnittsform hat, die zu gleich großer Biegung in den beiden durch die Spannkraft (P) der Schrauben (219) gegensinnig beanspruchten Bereichen (X, und ΧΛ dieser Abschnitte (221 und 22Γ) führt.

2. Schaltanlagenklemme nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (204) an den beiden momentfreien Stellen der Abschnitte (221 und 221') der Mittelzone und den Randzonen (209 bzw. 209') eine minimale Stärke hat.

3. Schallanlagenklemme nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Mittelzone (208) mit den Randzonen (209 und 209') verbindenden Abschnitte (221 bzw. 22Γ) des Deckels (204) je als Träger mit über seine Länge gleicher Beanspruchung ausgebildet sind.