DE4130815A1 - Stromschienensystem zur verteilung elektrischer energie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Stromschienensystem nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In der Energieverteilung sind Stromschienensysteme zum Transport und zur Verteilung elektrischer Energie seit langem bekannt und bewährt.

Typische Aufgaben dieser Schienensysteme können die Verbindung von einem Transformator über einen Hauptverteiler zum Unterverteiler sein, die Versorgung von Hochhausetagen oder die Versorgung von Großverbrauchern sein.

Die Stromschienen sind als Flachschienen ausgeführt und liegen meistens im Abstand parallel nebeneinander. Diese können für hohe Ströme ausgelegt sein, so daß das Schienengehäuse ein großes Volumen aufweist.

Bei schwierigen Knie und Winkelkonstruktionen, bei denen ein Schienenversatz notwendig ist, sind diese Verbindungselemente besonders aufwendig zu verpacken und zu transportieren. Das bei dem Transport benötigte Volumen ist bei diesen Verbindungselementen besonders groß.

Derartige Verbindungselemente sind beispielsweise in dem Klöckner-Moeller-Hauptkatalog 91 "Schienenverteiler über 800 A" gezeigt.

Ein typischer Anwendungsfall dieser schwierigen Knie- und Winkelkonstruktionen ist in diesem Katalog auf Seite 2 gezeigt. Der von der Trafoeinspeisung verlaufende Schienenweg weist eine 90° Abwinkelung nach oben auf, die mittels einer oben erläuterten schwierigen Kniekonstruktion realisiert ist. Hierbei ist ein Element eingesetzt, welches auf der Seite 18 oben unter der Bezeichnung "Knie versetzt hinten" zu finden ist.

Bei diesem Verbindungselement sind die parallel und im Abstand nebeneinander angeordneten Stromschienen zunächst in dem Schienengehäuse vertikal angeordnet und anschließend nach oben geführt, wobei das auf der Seite 18 dargestellte Verbindungselement zeichnerisch gegenüber dem auf der Seite 18 gezeigten anders dargestellt ist.

Aus hier nicht näher erläuterten Gründen sind die Schienen versetzt angeordnet. Diese Versetzung wird durch eine 90° Abwinkelung der Schienen erreicht. Die abgewinkelten Enden der Stromschienen ragen in einen zweiten versetzten Gehäuseabschnitt und weisen dort eine Verbindungsstelle auf, bei der weitere um 90° versetzte Stromschienen über ein gemeinsames Spannelement bzw. Bolzen elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind.

Die über diesen, auf der Seite 18 durch einen Punkt angedeuteten, gemeinsamen Bolzen verbundenen Stromschienen sind nun auch um einem Winkel von 90° gedreht. Diese Verbindungsart wird üblicherweise als Knieverbindung bezeichnet.

Ein derartiger Versatz ist oft notwendig, um eine Übereinstimmung in der Phasenlage zu erreichen.

Der wieder nach unter geführte Schienenverlauf wird durch ein zweites derartiges Verbindungselement erreicht, der über den Verteiler angeordnet ist. Dieses auf der Seite 16 als drittes von oben gezeigte Verbindungselement mit der Bezeichnung "Knie versetzt vorn" weist ebenso eine Abwinkelung und eine Knieverbindung auf, wie das oben beschriebene.

Bei dieser Art von Verbindungselementen ist weiter nachteilig, daß eine zahlreiche Typenvielfalt erforderlich ist, um alle Möglichkeiten zu berücksichtigen.

Weitere Nachteile durch die zahlreiche Typenvielfalt sind die entsprechend hohen Lagerhaltungskosten, die bei Lagerung aller dieser Verbindungselemente entstehen würden.

Bei den bekannten Schienensystemen können Verbindungselemente vorhanden sein, die Z-förmig sind und mittels Knieverbindungen einen Schienenversatz bewirken, um Hindernisse, wie Rohrleitungen, zu umgehen. Diese Verbindungselemente sind ebenso umständlich zu verpacken und teuer zu transportieren, wie die oben beschriebenen. Ebenso teuer ist die Lagerhaltung.

Gleiches gilt für U-förmige Elemente mit Knieverbindungen.

Gezeigt sind diese Verbindungselemente auf den Seiten 50, 52 des oben zitierten Kataloges.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Stromschienensystem nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, bei dem die Verbindungselemente, die mit Knieverbindungen versehen sind, wie schwierige Knie- oder Winkelkonstruktionen, Z-Kästen oder U- Kästen einfach zu transportieren sind und eine reduzierte Typenvielfalt aufweisen, um Lagerhaltungskosten möglichst gering zu halten.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, während in den Ansprüchen 2 bis 16 besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet sind.

Durch die Erfindung wird das Stromschienensystem besonders transportfreundlich und hat Vorteile in bezug auf die Lagerhaltung, weil mehrere Elemente mit einem Grundelement verwirklicht werden können.

Durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 2 können Z- Kästen, als auch U-Kästen mit demselben Grundelement ausgeführt werden.

Durch das charakteristische Merkmal des Anspruches 3 lassen sich schwierige Kniekonstruktionen leicht transportieren.

Aus Anspruch 4 geht ein Verbindungselement hervor, mit welchem ein beliebiger dreidimensionaler Schienenverlauf eingestellt werden kann.

Aus den charakteristischen Merkmalen des Anspruches 5 wird eine besonders günstige Isolierung geschaffen, die durch den Anspruch 6 weiter verbessert wird. Der Spalt, der zwischen den Isolierscheiben entsteht, kann dabei so klein ausgeführt sein, daß eine hohe Schutzart erreicht wird.

Durch den Anspruch 7 wird die Anzahl der benötigten Isolierscheiben reduziert.

Durch die Merkmale der Ansprüche 8 und 9 wird eine günstige Befestigung der drehbaren Isolierteile und eine gute elektrische Verbindung der Stromschienen geschaffen.

Durch den Anspruch 10 wird der Übergang von dem zylinderförmigen Gehäuse zu dem Schienenkanal, bzw. des Schienengehäuses besonders gut isoliert.

Durch die Ansprüche 11 und 12 wird die elektrische und mechanische Verbindung der Stromschienen in einfacher Weise verbessert.

Die Verwendung von gleichen Isolierscheiben wird durch die Merkmale des Anspruches 13 möglich.

Eine besonders hohe Schutzart wird durch Anspruch 14 erreicht, während eine besonders günstige Festlegung der Stromschienen und Isolierscheiben aus Anspruch 15 hervorgeht.

Besonders vorteilhaft ist die Winkeleinstellung mit Hilfe des im Anspruch 16 aufgeführten Merkmales.

Anhand der Zeichnung in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, sollen die Erfindung, weitere Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung und weitere Vorteile näher beschrieben und erläutert werden Es zeigt:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Verbindungselementes mit zwei drehbaren Knieverbindungen,

Fig. 2 das in Fig. 1 gezeigte Verbindungselement als Z-Kasten mit Versatz nach oben,

Fig. 3 das in Fig. 1 gezeigte Verbindungselement als Z-Kasten mit Versatz nach unten,

Fig. 4 das in Fig. 1 gezeigte Verbindungselement als U-Kasten nach oben geführt,

Fig. 5 das in Fig. 1 gezeigte Verbindungselement als U-Kasten nach unten geführt,

Fig. 6 das in Fig. 1 gezeigte Verbindungselement mit einem Versatz von etwa der halben Schienenhöhe,

Fig. 7a ein Verbindungselement mit einer drehbaren Knieverbindung und einer Abwinkelung um 90° in Seitenansicht,

Fig. 7b das in Fig. 7a gezeigte Verbindungselement in einer Aufsicht,

Fig. 8a das in Fig. 7a gezeigte Verbindungselement in Seitenansicht und mit einem eingestellten Winkel von 90° nach oben,

Fig. 8b das in Fig. 8a gezeigte Verbindungselement in einer Aufsicht,

Fig. 9a das in Fig. 7a gezeigte Verbindungselement in Seitenansicht und mit einem eingestellten Winkel von 90° nach unten,

Fig. 9b das in Fig. 9a gezeigte Verbindungselement in einer Aufsicht,

Fig. 10a ein Verbindungselement mit zwei drehbaren Knieverbindungen und einer zwischenliegenden Abwinkelung in perspektivischer Darstellung,

Fig. 10b das in Fig. 10a gezeigte Verbindungselement in einer Aufsicht,

Fig. 10c das in Fig. 10a gezeigte Verbindungselement in einer Seitensicht,

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung zur drehbaren Knieverbindung,

Fig. 12 eine auseinandergezogene Darstellung der in Fig. 11 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 13a eine Darstellung einer Stromschiene in Aufsicht,

Fig. 13b eine Darstellung der Stromschiene in Seitenansicht,

Fig. 13c eine weitere Seitenansicht dieser Stromschiene,

Fig. 14a eine perspektivische Darstellung der als Abschlußelement dienenden Isolierscheibe,

Fig. 14b eine weitere perspektivische Darstellung dieser Isolierscheibe,

Fig. 15a eine zwischenliegende Isolierscheibe in perspektivischer Darstellung,

Fig. 15b eine weitere perspektivische Darstellung dieser Isolierscheibe,

Fig. 16a eine Seitenansicht des Bolzens,

Fig. 16b eine Aufsicht des Bolzens und

Fig. 17 eine Darstellung des Mitnehmers.

Die Fig. 1 zeigt ein Grundelement 100 mit zwei drehbaren Knieverbindungen 101, 102, die hintereinander angeordnet sind, welches aber flach ausgelegt ist, um den Transport und die Verpackung zu vereinfachen.

Das Grundelement weist an dem einen Ende einen Bolzen 102 und an dem anderen Ende einen Haken 103 auf, der mit dem Bolzen des zu verbindenden Elementes korrespondiert.

In einfacher Weise kann dieses Verbindungselement 100 als Z- Kasten 104 mit Hilfe der drehbaren Knieverbindungen 101 eingestellt werden, wie in Fig. 2 zu sehen ist.

Hierbei wird deutlich, welche Vorteile der neue Z-Kasten 104 gegenüber den bisher aus dem Stand der Technik bekannten Z- Kästen bezüglich Transport und Verpackung aufweist.

Mit dem selben Grundelement 100 kann, wie in Fig. 3 gezeigt ist, ein weiterer Z-Kasten 105 realisiert werden, der aber im Unterschied zu dem anderen Z-Kasten 104 einen Versatz nach unten aufweist.

Die Fig. 4 und 5 zeigen, wie dasselbe Grundelement 100, das als Z-Kasten eingesetzt werden kann, auch als U-Kasten verwendet werden kann, wobei zwei verschiedene U-Kästen möglich sind.

Gegenüber den bisher bekannten Z-Kästen ist, wie in der Fig. 6 zu sehen ist, ein Versatz V möglich, der kleiner als die eigentliche Breite B der Stromschienen ist. Dieses wird dadurch erreicht, daß der Verbindungsabschnitt 106, der zwischen den beiden Knieverbindungen 101 vorhanden ist, schrägwinkelig angeordnet ist.

Ein weiteres Grundelement 107, welches in den Fig. 7a und 7b gezeigt ist, besteht aus einer drehbaren Knieverbindung 101 und einem abgewinkelten Abschnitt 108. Dieses ersetzt schwierige Knie- und Winkelkonstruktionen und ist, wie in den Figuren gezeigt ist, einfacher zu transportieren als die aus dem Stand der Technik bekannten Verbindungselemente dieser Art. Dieses Grundelement 107 ersetzt, je nach Drehung des abgewinkelten Abschnittes 108, zwei Verbindungselemente, wie aus den Fig. 8a, 8b und 9a, 9b ersichtlich ist.

Aus den acht bisherigen verschiedenartigen Konstruktionen ist durch die Erfindung nur noch die Hälfte der Ausführungen notwendig, was eine Ersparnis in der Lagerhaltung bedeutet und eine Rationalisierung der Fertigung ermöglicht.

Dieses gilt im besonderen Maße für das Verbindungselement 100 mit zwei hintereinander angeordneten Knieverbindungen 101, welches allein vier verschiedene Verbindungselemente ersetzt.

Es sei hier bemerkt, daß selbstverständlich beliebig viele Zwischenkombinationen möglich sind, wenn die drehbaren Knieverbindungen 101 mit einem Winkel eingestellt werden, der ein nicht Vielfaches von 90° beträgt, wie schon in der Fig. 6 angedeutet ist.

Ein anderes Verbindungselement 109, welches in den Fig. 10a, 10b und 10c gezeigt ist, läßt einen Schienenverlauf in beliebiger Richtung zu, was bei den bekannten Hochstromschienensystemen nicht möglich war oder nur bedingt mit teuren Sonderkonstruktionen außerhalb der Serienfertigung möglich war.

Dieses Verbindungselement 109 besteht aus zwei drehbaren Knieverbindungen 101, die mit einem abgewinkelten Abschnitt 109 verbunden sind.

Die Drehachsen, die in der Fig. 10a mit X und Y bezeichnet sind, stehen im rechten Winkel zueinander, was zur Folge hat, daß ein beliebiger räumlicher Verlauf einstellbar ist.

Die Fig. 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer drehbaren Knieverbindung mit einem eingestellten Winkel von 90°.

Die Vorrichtung besteht aus zuführenden Stromschienen, die in der Fig. 11 mit der Bezugsziffer 2 nur angedeutet sind, und abgehenden Stromschienen 7 bis 11.

Im Grunde spielt es keine Rolle, welche der Stromschienen die zuführenden oder die abgehenden sind, es soll aber hier in diesem Beispiel aus Anschaulichkeitsgründen diese Reihenfolge berücksichtigt werden. Ebenso soll angenommen werden, daß die zuführenden Stromschienen 2 bis 6 feststehen, während die abgehenden Stromschienen 7 bis 11 beweglich angeordnet sind.

Wie insbesondere in Fig. 12 zu erkennen ist, ist das Gehäuse 12 der Stromschienen 2 bis 6 in der Vorrichtung 1 fortgeführt. Die Stromschienen 2 bis 6 sind in bekannter Weise elektrisch und mechanisch mit dem Schienenabschnitt 13 weiterverbunden.

Die Stromschiene 2 endet in einer Isolierscheibe 15, die in der Fig. 12 auseinandergezogen dargestellt ist. Die Stromschiene 2 ist, wie alle anderen Stromschienen der Vorrichtung auch, mit einer Flächenvergrößerung 14 versehen, die vollständig in der Isolierscheibe 15 eingebettet ist und der Kontaktverbesserung dient.

Die Stromschiene 2 korrespondiert mit der Stromschiene 7, die drehbar angeordnet ist.

Die Isolierscheibe 15 ist unverdrehbar wie die Stromschiene 2 angeordnet, während die mit der Stromschiene 7 korrespondierenden Isolierscheibe 16 der Drehbewegung der Stromschiene 7 folgt.

Sowohl beide Stromschienen 2 und 7 als auch beide Isolierscheiben 15 und 16 sind um einen für alle Stromschienen 2 bis 11 und Isolierscheiben 15 bis 20 gemeinsamen Bolzen 21 gegeneinander drehbar angeordnet.

An der der Stromschiene 2 gegenüberliegenden Seite der Isolierscheibe 16 ist eine weitere Stromschiene 8 angeordnet, so daß diese innenliegende Isolierscheibe 16 zwei Stromschienen 7 und 8 beinhaltet.

Die Isolierscheibe 15 ist gleichzeitig Abschlußelement des zylinderförmigen Gelenkes 22, wie insbesondere in Fig. 11 zu sehen ist. Diese weist an der der Stromschiene 2 gegenüberliegenden Seite eine Aufnahme 23 auf, die einen Mitnehmer 24 unverdrehbar aufnimmt. Dies wird durch Aussparungen 25 und Vorsprünge 26, wie aus den Fig. 14a und 17 zu erkennen ist, erreicht.

Auf die Klemmfunktion wird später im einzelnen eingegangen. Die der Isolierscheibe 16 benachbarte Isolierscheibe 17 korrespondiert mit den Stromschienen 3 und 4. Diese ist wie auch die Isolierscheibe 19 und die Stromschienen 5 und 6 fest angeordnet, wie aus Anschauungsgründen angenommen wurde.

Die Isolierscheibe 18, die mit den Stromschienen 9 und 10 korrespondiert, ist, wie die als Endabschnitt dienende Isolierscheibe 20, drehbar angeordnet, wobei die Isolierscheibe 20 mit der Stromschiene 11 korrespondiert.

Die Isolierscheiben 15 bis 20 sind randseitig mit hochgezogenen Bereichen 27, wie aus den Fig. 14a, 14b, 15a, 15b ersichtlich, versehen, so daß, wenn die Isolierscheiben 15 bis 20 aneinandergesetzt sind, diese in einfacher Weise ein Gehäuse 41 bilden.

Die Stromschienen 2 bis 11 sind aus Ausbrüchen 28 herausgeführt, die vollständig durch Isolierhauben 29 abgedeckt werden.

Um den Kontakt der Stromschienen 2 bis 11 nicht zu beeinträchtigen, sind die Isolierscheiben derart bemessen, daß im zusammengesetzten Zustand ein geringer Spalt zwischen diesen noch vorhanden ist.

Die hochgezogenen Bereiche 27 sind mit einer Aussparung 31 für die Aufnahme von Dichtungsmitteln vorgesehen, so daß dieser Spalt abgedichtet ist und die Vorrichtung eine hohe Schutzart aufweist.

In der Aufnahme 23 ist noch unter den Mitnehmer 24 eine Tellerfeder 32 angeordnet, die in Verbindung mit einer Tellerfeder 33 am gegenüberliegenden Bolzenende, begleitet von zwei Unterlegscheiben 34, für die nötige Vorspannkraft Sorge trägt.

Der Bolzen 21, wie aus den Fig. 16a, 16b ersichtlich, weist eine quadratische Querschnittsvergrößerung 35 für den Mitnehmer 24 und an jedem Ende ein Gewinde 37 für die Befestigung mittels Muttern 38 auf. Die Befestigung kann dabei in der Weise abgestimmt sein, daß eine definierte Vorspannkraft an der dem Deckel 39 zugehörigen Seite vom Werk eingestellt wird und der Kunde nur die Mutter 38 bis zu einem Anschlag verschrauben muß.

Der Bolzen ist ferner mit einem Isolierrohr 36 versehen, der in der Fig. 12 dargestellt ist.

Wie aus den Fig. 13b, 13c zu sehen ist, weisen die Stromschienen 2 bis 11 eine Abkröpfung auf, damit wieder ein regelmäßiger Abstand zwischen den Stromschienen 2 bis 11 erfolgt.

Die Flächenvergrößerung 14 ist quadratisch ausgebildet und wird mittels an den Isolierscheiben 15 bis 20 vorhandenen Vorsprüngen 40 fixiert, die in Fig. 14b zu sehen sind.

Eine weitere mögliche Ausführungsform, die hier aber nicht zeichnerisch dargestellt ist, wäre die Aussparung 31 vollständig über den vollen Kreisumfang auszubilden, wobei weitere Kontakt- und Isolierelemente vorhanden sein müßten.

Mit der Vorrichtung lassen sich beliebige Einstellungen in einem Bereich von etwa 270° vornehmen.

Als Einstellhilfe kann eine Einstellskala vorhanden sein.

Die Isolierhauben sind mit einem dem Gehäuse des Schienenkanals angepaßten und einen dem zylinderförmigen Gehäuse angepaßten Bereich versehen, so daß ein isolierter Übergang zwischen beiden Gehäusen geschaffen wird.

Claims (16)

1. Stromschienensystem mit parallel nebeneinander angeordneten Stromschienen mit Verbindungselementen, die mit einer oder mehreren Knieverbindungen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verbindungselemente als Knieverbindungen (101, 102) Vorrichtungen verwendet werden, bei denen die Stromschienen um ein gemeinsames Spannelement drehbar angeordnet sind.

2. Stromschienensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Knieverbindungen (101, 102) hintereinander angeordnet sind.

3. Stromschienensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß hinter einer Knieverbindung (101) eine Abwinkelung (108) erfolgt.

4. Stromschienensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Knieverbindungen (101) mit einem Winkelelement (109) verbunden sind.

5. Stromschienensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Knieverbindung aus gegeneinander um die gemeinsame Achse drehbare Isolierscheiben (15 bis 20) besteht, daß jeweils eine zuführende Stromschiene (2, 3, 4, 5, 6) einer Isolierscheibe (15, 17, 19) zugeordnet, und daß die abgehende Stromschiene (7, 8, 9, 10, 11) einer weiteren Isolierscheibe (16, 18, 20) zugeordnet ist, die gegenüber der zuführenden Stromschiene (2, 3, 4, 5, 6) und der zu dieser korrespondierenden Isolierscheibe (15, 17, 19) drehbar ist.

6. Stromschienensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierscheiben (15 bis 20) randseitig hochgezogen sind und im zusammengesetzten Zustand ein zylinderförmiges Gehäuse (41) bilden, und daß die Isolierscheiben (15 bis 20) einen Ausbruch (28) für das Herausführen der Stromschienen (2 bis 11) aufweisen.

7. Stromschienensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die innenliegenden Isolierscheiben (16, 17, 18, 19) für zwei Stromschienen (3 bis 10) als gemeinsame Isolierscheiben (16, 17, 18, 19) ausgebildet sind, wobei eine Seite dieser Isolierscheiben (16, 17, 18, 19) einer Stromschiene (7, 8, 3, 4, 9, 10, 5, 6) zugeordnet ist.

8. Stromschienensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Isolierscheibe (15), die als Abschlußelement vorgesehen ist, eine Aufnahme (23) für einen Mitnehmer (24) aufweist, der unverdrehbar in dieser eingebettet und fest mit dem Bolzen (21) verbunden ist.

9. Stromschienensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den bolzenseitigen Enden eine Tellerfeder (32, 33) angeordnet ist.

10. Stromschienensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bereichen, an den die Stromschienen (2 bis 11) aus dem zylinderförmigen Gehäuse (40) herausgeführt sind, Isolierhauben (29) vorgesehen sind, die einen isolierten Übergang der Stromschienen (2 bis 11) in den Schienenkanal schaffen.

11. Stromschienensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschienen (2 bis 11) eine Flächenvergrößerung (14) aufweisen.

12. Stromschienensystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenvergrößerung (14) quadratisch ist.

13. Stromschienensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschienen (2 bis 11) in dem aus dem Gehäuse (41) herausgeführten Bereich abwechselnd abgekröpft sind.

14. Stromschienensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierscheiben (15 bis 20) eine Aussparung (31) für Dichtungsmittel aufweisen.

15. Stromschienensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierscheiben (15 bis 20) mit innenliegenden Vorsprüngen (40) für die Stützung der Stromschienen (2 bis 11) vorhanden sind.

16. Stromschienensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehvorrichtung eine Einstellskala für die Winkeleinstellung aufweist.