DE4225837C2 - Verbindungsvorrichtung für Stromschienen in Niederspannungs-Schienensystemen zur Verteilung elektrischer Energie und Verfahren zur Einstellung der Verbindungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Einstellen einer Verbindungsvorrichtung nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 12.

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

Typische Aufgaben dieser Schienensysteme sind beispielsweise die Verbindung von einem Transformator über einen Hauptverteiler zum Unterverteiler, die Versorgung von Hochhausetagen oder die Ver­ sorgung von Großverbrauchern.

Die Stromschienen sind vorwiegend als Flachschienen ausgeführt und liegen meistens auf Abstand parallel nebeneinander.

Bekannt sind Verbindungsvorrichtungen mit einem für alle Stromschienen gemeinsamen Schraubenbolzen und einer Mutter. Durch das Anziehen der Mutter werden die elektrisch zu verbindenden Stromschienen an den Flachseiten aneinander gepreßt. Das für den Anziehvorgang erforderliche Drehmoment muß relativ konstant sein und unabhängig von der Kraft des Bedienungspersonals sein.

Es ist bekannt, dieses Erfordernis durch die Verwendung von Drehmomentschlüsseln zu befriedigen.

Weiterhin bekannt ist es, zu diesem Zweck Schraubenköpfe mit zwei Sechskantköpfen einzusetzen, die durch eine Querschnittsverminderung, also eine Sollbruchstelle miteinander verbunden sind.

Gezeigt und beschrieben ist eine derartige Vorrichtung in der US-Druckschrift der Square D Company "I-Line Busway" mit dem Druckvermerk 2M CPS 2/28.

Der obere, etwas kleinere Sechskantkopf bricht bei einem definierten Drehmoment ab, so daß ein einfacher Schlüssel ausreicht, um eine definierte Kontaktgabe zu erreichen. Der andere nicht wegbrechbare Schraubenkopf, dient beispielsweise für den Fall, daß ein weiteres Mal die Verbindung hergestellt werden soll.

Eine Signalscheibe zwischen beiden Sechskantköpfen dient als Zustandsanzeige und fällt heraus, wenn die Verbindung korrekt hergestellt ist. Die Qualität der Verbindung ist hier vorteilhafterweise unabhängig von dem Bedienungspersonal.

Nachteilig hierbei ist jedoch, dass nachdem der obere Schrauben­ kopf abgebrochen ist, kein weiteres Mal die Verbindung ohne Ver­ wendung von Drehmomentenschlüsseln herstellbar ist.

Eine mit der zuvor beschriebenen Anordnung vergleichbare Ver­ bindungsvorrichtung ist in der US 3 909 098 A beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Verbindungsvorrich­ tung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Einstellen einer Verbindungsvorrichtung nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 12 zu schaffen, bei dem ein Spannen der Verbindungsvorrichtung unabhängig von der Sorgfalt des Bedie­ nungspersonals mehrmals erfolgen kann.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merk­ male des Anspruchs 1 gelöst, weiterhin wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 12 gelöst, während in den Unteransprüchen besonders vorteilhafte Weiter­ bildungen der Erfindung gekennzeichnet sind.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass eine direkte Ermittlung und Einstellung der Kraft möglich ist, ohne über das Drehmoment, wodurch die Streubreite in der Vorspannkraft reduziert wird. Dies ist dadurch zu erklären, daß Einflußfaktoren, wie Reibungskoeffizienten, Reibung, Schmierung, Oberflächenbehandlung oder Ablagerung von Schmutzpartikeln automatisch ausgeglichen werden.

Besonders günstig ist es, wenn der Bolzen an dem Ende, an dem die Spannmutter angeordnet ist, einen axial angeordneten Zapfen mit geringerem Querschnitt aufweist, der Zapfen eine Umfangsnut zur Sicherung mit einem Sicherungsblech aufweist und das Sicherungsblech einen schlitzförmigen Ausbruch und ein breiteres Loch aufweist, die sich überdecken, wodurch eine wirksamer Schutz gegen Lösen der Spannmutter erreicht wird.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn eine mit dem Sicherungsblech scharnierartig verbundene Signalscheibe vorhanden ist, die nur aufgesetzt werden kann, wenn die Schienenverbindung korrekt erfolgt ist. Hierdurch kann das Bedienungspersonal gut erkennen, ob die Schienenverbindung ordnungsgemäß erfolgt ist.

Damit die Justiermutter formschlüssig gegen Verdrehen gesichert ist, diese mit einem Sicherungsstift, das die Gewindegänge wegstanzt, versehen.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Messung und Kontrolle der Spannkraft mittels einer Kraftmeßdose erfolgt und die Kraftmeßdose in einer Einstellschiene integriert ist.

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 Darstellung der Verbindungsvorrichtung,

Fig. 2 eine Darstellung der Einstellschienen,

Fig. 3 ein Kraft-Übergangswiderstand-Diagramm,

Fig. 4 eine Ansicht gemäß Pfeil A in Fig. 1,

Fig. 5 eine Ansicht gemäß Pfeil B in Fig. 1 und

Fig. 6 eine Darstellung des Sicherungselementes.

Die Fig. 1 zeigt die in einem Schienenabschnitt integrierte Verbindungsvorrichtung 1, bestehend aus einem für alle Stromschienen gemeinsamen Bolzen 2 als Spannbolzen mit zwei endseitigen Gewindeabschnitten 3, 4 und einem glatten Schaft, einem an den Gewindeabschnitt 3 fortgesetzten Zapfen 6 mit wesentlich geringerem Querschnitt, einer Überwurfmutter 7 mit einer Bohrung, einer gegenüberliegenden Justiermutter 8 im Bereich des Gewindeabschnittes 4 und einem Isolierrohr 14, Druckringen 9, 10 und Druckscheiben 11, 12, die zwischen der Überwurfmutter 7 und der Justiermutter 8 angeordnet sind.

Ferner ist auf der Seite des Gewindeabschnittes 3 eine Anzeigeeinrichtung 13 zur optischen Signalisierung des Zustandes der Verbindungsvorrichtung 1, ob also die Verbindungsvorrichtung 1 in Spannstellung ist, vorhanden.

Das Paket aus Stromschienen und Isolierelementen, welches hier nicht dargestellt ist, ist zwischen den Druckscheiben 11, 12 bzw. Tellerfedern, angeordnet.

Damit bei der Montage des Schienenverteilers am Einsatzort eine beliebig oft herstellbare Verbindung der Schienenabschnitte ohne das Erfordernis von Drehmomentschlüsseln möglich ist, muß die Verbindungsvorrichtung vorab im Herstellungswerk eingestellt bzw. justiert werden.

Bevor das Bedienungspersonal bzw. der Monteur die Schienenabschnitte des Schienenverteilers mit der Verbindungsvorrichtung verbindet muß die Verbindungsvorrichtung bereits im Herstellungswerk eingestellt bzw. justiert worden sein. Die Funktion der einzelnen Teile und der Arbeitsablauf beim Einstellen werden nachfolgend näher erläutert.

Zunächst wird die becherartige Überwurfmutter 7 auf dem Gewindeabschnitt 3 bis zum Anschlag gedreht. Auf Anschlag ist hier gedreht, wenn die Unterseite der Überwurfmutter 7 auf dem stirnseitigen Ansatz 15 am Bolzenende an der Übergangsstelle des Zapfens 6 anliegt (Fig. 1), wobei der Zapfen 6 durch die Bohrung der Überwurfmutter 7 ragt.

Der Druckring 9 dient hier lediglich als Distanzelement. Auf die Anzeigeeinrichtung 13 wird später im einzelnen eingegangen.

Nun können Einstellschienen 17 als Kalibriernormal eingesetzt werden, die in Fig. 2 dargestellt sind.

Die Einstellschienen 17 bilden die Verbindung der später am Einsatzort zu verbindenden Stromschienen des benachbarten Schienenabschnittes nach, wobei die Stromschienen des Schienenabschnittes, bei dem der Verbindungsbolzen (Bolzen 2) bereits integriert ist, in dem Schienengehäuse 16 eingebettet sind.

In einer der Einstellschienen 17 ist eine Kraftmeßdose eingebaut, um die Spannkraft beim Justiervorgang zu messen.

Das Spannen des Bolzens 2 und die richtige Einstellung wird mittels der Justiermutter 8 erreicht, die solange gedreht bis der gewünschte Kraftwert erreicht ist.

Die Einstellschienen 17 weisen eine Breite UA auf, die dem unteren Abmaß, bzw. Kleinstmaß entspricht, d. h. der durch Fertigungstoleranzen bedingten kleinsten Breite der zu verdindenden Stromschienen, wobei die Einstellschiene 17' mit der Kraftmeßdose Messungsbedingt etwas dünner als die anderen ist.

Neben der Justierung des Bolzens genügt aber auch eine einfache Kontrolle der Gegenschienen-Dicke zur Sichstellung der Kontaktkraft.

Wie aus dem Kraft-Übergangswiderstand-Diagramm in Fig. 3 zu erkennen ist, kann durch diese Maßnahme sichergestellt werden, daß ein Übergangswiderstandswert nicht überschritten wird und unzulässig hohe Erwärmungen an der Übergangsstelle nicht eintreten.

Das obere Abmaß ist in dem Diagramm mit OA kenntlich gemacht.

Die Kontaktkraft kann daher später am Einsatzort nur größer, bzw. der Übergangswiderstand nur kleiner werden.

Durch dieses Vorgehen werden praktisch die Toleranzen der Stromschienen und der Isolierelemente, die in dem Schienengehäuse 16 dieses Schienenabschnittes ebenfalls eingebettet sind, automatisch ausgeglichen.

Denkbar ist auch, anstatt der direkten Messung der Kraft, die Längenänderung des Bolzens 2 mittels eines Ultraschallmeßkopfes zu messen. Eine weitere Alternative ist die direkte elektrische Messung des Übergangswiderstandes der Übergangsstelle.

Als nächstes wird die Justiermutter 8 gegen Verdrehen gesichert. Zu diesem Zweck ist der Bolzen in dem Gewindeabschnitt 4 mit einer Nut 19 versehen, in die ein Sicherungsstift 20 eingesetzt wird (Fig. 5).

Der Sicherungsstift 20 stanzt die Gewindegänge der Justiermutter 8 weg und bildet einen Formschluß zwischen dem Bolzen 2 und der Justiermutter 8, wobei die anfallenden Späne in eine Spänekammer 21 des Druckringes 10 gelangen.

Ein Verdrehen der Mutter kann auch durch einen in ein Schrägloch eingetzten Stift in bekannter Weise erreicht werden oder durch einen Lichtbogenschweißpunkt.

Nach diesem Schritt können weitere Prüfungen, wie Hochspannungsprüfung, erfolgen.

Nach dem Lösen der Überwurfmutter 7, Entfernen der Einstellschienen 17 und Montieren eines Sicherungsbleches 22 steht die Verbindungsvorrichtung im Prinzip zur Montage am Einsatzort bereit.

Das Sicherungsblech 22, das zusätzlich in der Fig. 6 dargestellt ist, weist einen langen und schmalen also schlitzförmigen Ausbruch 23 und ein breiteres Loch 24 in diesem Bereich auf.

Der Zapfen 6 ist genau an der Stelle, an der die Oberseite der Überwurfmutter 7 angrenzt, mit einer Umfangsnut 25 für das Sicherungsblech 22 versehen. Das Sichern wird durch das Einführen des Sicherungsbleches 22 durch das Loch 24 und dem Herunterschieben des Sicherungsbleches 22 erreicht, wobei der Ausbruch 23 dann genau in die Umfangsnut 23 greift.

Das Loch 24 ist mit der Öffnung 27 nicht deckungsgleich, sondern tiefer positioniert.

Das Sicherungsblech 22 ist in dem unterem Bereich scharnierartig mit einer Signalscheibe 26 verbunden. Diese weist in dem Bereich des Zapfens 6 eine Öffnung 27 auf, derart, daß der Zapfen 6 nur bei nach unten eingeschobenem Sicherungsblech 22 durch die Öffnung 27 ragen kann und daß ein Aufsetzen der Signalscheibe 26 auf dem Zapfen 6 in aufgeschnappter Stellung bei losem Sicherungsblech 22 nicht möglich ist, d. h. die Signalscheibe 26 ist nur in der Sicherungsstellung aufschnappbar.

Das Aufschnappen ist durch eine an der Signalscheibe 26 angeformte Rastnase 28 möglich, die das Sicherungsblech 22 hintergreift, wobei ein Entschnappen mittels eines Schraubendrehers durch eine kleine Öffnung 29 erfolgen kann.

Bei aufgeschnappter Signalscheibe 26 kann außerdem das Sicherungsblech 22 nicht aus dem Zapfen 6 gelöst werden, so daß das Sicherungsblech 22 ebenfalls gegen Loslösen gesichert ist.

Ferner ist noch an dem Zapfen 6 ein Sicherungsring 30 vorhanden, der dazu dient, daß die Überwurfmutter 7 nicht völlig abgedreht werden kann. Ansonsten könnte die Verbindungsvorrichtung auseinanderfallen.

Die Signalscheibe 26 kann also nur aufgesetzt werden, wenn die Schienenverbindung korrekt erfolgt ist, d. h. die Überwurfmutter 7 anschlagbegrenzt positioniert ist, so daß der Monteur eine optische Kontrolle des Verbindungszustandes erhält. Gleichzeitig dient die Anzeigeeinrichtung als Verdrehschutz für die Überwurfmutter 7.

Claims (15)

1. Verbindungsvorrichtung für Stromschienen in Niederspan­ nungs-Schienensystemen zur Verteilung elektrischer Energie, bestehend aus einem gemeinsamen Bolzen (2), der ein Paket von Stromschienen spannt, wobei die einzelnen Stromschienen der unterschiedlichen Phasen durch Isoliermaterial oder Isolier­ körper voneinander getrennt sind, und an einem ersten Ende des Bolzens (2) eine am Einsatzort nicht frei zugängliche Justier­ mutter (8) vorhanden ist und an dem gegenüberliegenden, zwei­ ten Ende des Bolzens (2) eine am Einsatzort zugängliche Spann­ mutter (7) angeordnet ist, mit der das Paket aus Stromschie­ nen, Isolier- und Druckelementen (11, 12) am Einsatzort zusam­ mengedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zweiten Ende des Bolzens (2) ein Anschlag (15) vorhanden ist, der den Weg der Spannmut­ ter (7) begrenzt, und dass die Justiermutter (8) am ersten Ende des Bolzens (2) nach Vornahme eines Kalibiervorgangs unter Verwendung eines Ka­ libriernormals aus Einstell- und Justierschienen (17) mit der Dicke des Pakets aus Stromschienen, Isolier- und Druckelemen­ ten (11, 12) zur Herstellung einer definierten Kontaktgabe für das am Einsatzort anzuordnende Paket aus Stromschienen, Iso­ lier- und Druckelementen (11, 12) verdrehgesichert ist.

2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Dicke des Kalibriernormals dem toleranzbe­ dingten Kleinstmaß der Dicke des Pakets aus Stromschienen, Isolier- und Druckelementen (11, 12) entspricht.

3. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass eine Kraftmessdose (18) in einer der Ein­ stellschienen (17') integriert ist.

4. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Justiermutter (8) durch einen Sicherungsstift (20) oder eine Schweißverbindung mit dem Bolzen (2) verdrehgesichert ist.

5. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmutter (7) eine Überwurfmutter mit einer Bohrung ist.

6. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (15) als stirnseitiger Ansatz (15) oder Ringfläche am Bolzen ausgebil­ det ist.

7. Verbindungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten Ende des Bol­ zens (2) ein axialer Zapfen (6) mit einem gegenüber dem Bolzen verringerten Querschnitt ausgebildet ist.

8. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass in dem Zapfen (6) eine Umfangsnut (25) ausge­ bildet und ein Sicherungsblech (22) vorhanden ist, welches ei­ nen schlitzförmigen Ausbruch (23) in der Breite des Durchmes­ sers der Umfangsnut (25) und ein Loch (24) in der Breite des Durchmessers des Zapfens (6) aufweist, und das Sicherungsblech mit seinem schlitzförmigen Ausbruch (23) in die Umfangsnut (25) einschiebbar ist.

9. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass eine Signalscheibe (26) vorhanden ist, die mit dem Sicherungsblech (22) scharnierartig verbindbar ist.

10. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Signalscheibe (26) mit einer Rastnase (28) zur Rastung auf dem Sicherungsblech (22) versehen ist.

11. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, dass im Sicherungsblech (22) eine Öffnung (29) für das Entrasten der Signalscheibe (26) mittels eines Werkzeuges, wie Schraubendreher, angeordnet ist.

12. Verfahren zur Einstellung einer Verbindungsvorrichtung für Stromschienen in Niederspannungs-Schienensystemen zur Vertei­ lung elektrischer Energie, bestehend aus einem gemeinsamen Bolzen (2), der ein Paket von Stromschienen spannt, wobei die einzelnen Stromschienen der unterschiedlichen Phasen durch I­ soliermaterial oder Isolierkörper voneinander getrennt sind, und an einem ersten Ende des Bolzens (2) eine am Einsatzort nicht frei zugängliche Justiermutter (8) vorhanden ist und an dem gegenüberliegenden, zweiten Ende des Bolzens (2) eine am Einsatzort zugängliche Spannmutter (7) angeordnet ist, mit der das Paket aus Stromschienen, Isolier- und Druckelementen (11, 12) am Einsatzort zusammengedrückt wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• - Aufsetzen der Spannmutter (7) auf das zweite Ende des Bol­ zens (2) bis zu einem am Bolzen ausgebildeten Anschlag (15),
• - Aufschieben eines Kalibriernormals aus Einstell- und Jus­ tierschienen (17) auf den Bolzen (2), wobei die Dicke des Ka­ libriernormals (17) der Dicke des Pakets aus Stromschienen; Isolier- und Druckelementen (11, 12) entspricht,
• - Aufsetzen der Justiermutter (8) auf das erste Ende des Bol­ zens (2) und Anziehen derselben und
• - Messung der Spannkraft oder des Spanndruckes während des An­ ziehens der Justiermutter (8),
• - Anziehen der Justiermutter (8) bis der Soll-Kraftwert für die Herstellung einer definierten Kontaktgabe erreicht ist,
• - Sichern der Justiermutter (8) gegen Verdrehen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Spannkraft mittels einer im Kalibriernormal (17) integrierten Kraftmessdose (18) erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Spannkraft über die Längenänderung des Bolzens (2) mittels eines Ultraschallmesskopfes erfolgt.

15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Spannkraft über die Messung des elektrischen Widerstandes der Anordnung des Kalibriernormals (17) auf dem Bolzen (2) erfolgt.