DE60101211T2

DE60101211T2 - Sammelschienenanordnung

Info

Publication number: DE60101211T2
Application number: DE60101211T
Authority: DE
Inventors: John David MOHAN; Mark Francis Preston SMITH
Original assignee: Tyco Electronics UK Ltd
Current assignee: Tyco Electronics UK Ltd
Priority date: 2000-02-12
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2021-02-10
Also published as: US20030000733A1; EP1254496A1; GB0003146D0; EP1254496B1; DK1254496T3; AU3205701A; DE60101211D1; ATE254349T1; WO2001059899A1; AU772521B2; US6664478B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sammelschienenanordnung und umfaßt: ein Tragelement für eine Sammeischienenanordnung, ein Verfahren zum Herstellen eines Tragelements für eine Sammelschienenanordnung, eine Sammelschienenanordnung sowie ein Tragelement und ein Abstandselement für eine Sammelschienenanordnung.
Seit vielen Jahren werden Sammelschienenanordnungen in einer großen Vielfalt von Haushalts- und Gewerbeinstallationen verwendet, um ein zweckmäßiges Mittel für die Zufuhr von relativ hohen elektrischen Strömen bereitzustellen, wobei solche Anordnungen nicht nur aus der Sicht der Elektrik zweckmäßig sind, sondern auch relativ kompakt und für Wartungszwecke leicht zugänglich sind.
Angesichts der relativ hohen Ströme (beispielsweise bis zu 5000 A), die von den Sammelschienen geführt werden können, müssen bei der Ausbildung und Konstruktion von Tragelementen für die Strom führenden Leiter verschiedene elektrische und Sicherheitserwägungen berücksichtigt werden, um beispielsweise Kreuzinduktion zu verhindern und sicherzustellen, daß die gesamte Anordnung ausreichend robust ist, um hohen thermischen und mechanischen Beanspruchungen standzuhalten, die beispielsweise erzeugt werden können, wenn Kurzschlußfehlerzustände auftreten.
Typischerweise wird eine Anzahl von Sammelschienen allgemein parallel zueinander ausgefluchtet, wobei die Sammelschienen von einer Anzahl von Sammelschienen-Tragelementen in ihrer Position gehalten werden, die sich allgemein quer zu den Achsen der Sammelschienen erstrecken, wobei die Tragelemente paarweise angeordnet sind, so daß die Sammelschienen tatsächlich zwischen der oberen und der unteren Hälfte jedes Paars festgelegt werden.
Um jede Gefahr des Auftretens von Kurzschlüssen zu vermeiden, sind die Tragelemente typischerweise aus einem nichtleitfähigen Material wie etwa einem thermoplastischem Harz gebildet, und obwohl solche Materialien gute Isoliereigenschaften zeigen, ist ihre mechanische Festigkeit häufig ungenügend, um den oben genannten thermischen und mechanischen Beanspruchungen standzu halten, und es werden separate Verstärkungseinrichtungen, typischerweise in Form von metallischen Querstützen benötigt.
Aus rein mechanischer Sicht arbeiten solche Einrichtungen zufriedenstellend, es ist jedoch erforderlich, sie äußerst sorgfältig zu positionieren, um zu gewährleisten, daß ein sicherer Mindestabstand zwischen ihnen und den Strom führenden/Erdungs-Einlaßanschlüssen aufrechterhalten wird, um jede unerwünschte elektromagnetische Induktivität zu vermeiden, die für den Betrieb der elektrischen Einrichtungen, denen von der Sammelschienenanordnung Energie zugeführt wird, schädlich sein kann.
Außerdem kann dieser Typ von Konstruktion bei der Montage relativ zeitaufwendig sein, und die Notwendigkeit, speziell ausgebildete metallische Verstärkungsreinrichtungen herzustellen, resultiert in einem unerwünschten Anstieg der Herstellungskosten.
Das Dokument US-A-2 310 919 beschreibt ein Tragelement für eine Sammelschienenanordnung nach dem Stand der Technik.
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Tragelement für eine Sammelschienenanordnung bereitgestellt, das einen Körper und eine Aufnahmeausbildung hat, die so ausgebildet ist, daß sie einen Teil eines elektrischen Leiters aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement mit einer Verstärkungseinrichtung versehen ist, die aus einem Material besteht, das von dem des Körpers verschieden ist, und wobei im wesentlichen die gesamte Verstärkungseinrichtung innerhalb des Körpers des Tragelements angeordnet ist.
Nach der Erfindung werden die Verstärkungseinrichtungen von der Außenseite des Tragelementkörpers isoliert gehalten.
Während der Körper aus einem elektrisch nichtleitfähigen Material bestehen kann, kann also die Verstärkungseinrichtung aus leitfähigem Material bestehen, das von dem Leiter durch den Körper des Tragelements elektrisch isoliert ist.
Der Körper kann also ein Kunststofformteil aufweisen, und die Verstärkungseinrichtung kann von dem Kunststoffmaterial umhüllt sein.
Es versteht sich zwar, daß viele verschiedene geeignete elektrisch nichtleitfähige Kunststoffmaterialien verwendet werden können; man hat jedoch gefunden, daß zwei besonders geeignete Materialien glasfasergefülltes Nylon 66 und glasfasergefülltes PBT sind.
Die Verstärkungseinrichtung ist bevorzugt metallisch und ist zweckmäßigerweise als metallisches Bandmaterial vorgesehen. Das metallische Material ist bevorzugt nichtmagnetisch, und man hat gefunden, daß rostfreier Stahl ein besonders geeignetes Material ist.
Durch Einhüllen der Verstärkungseinrichtung in den Körper des Tragelements wird nicht nur das Tragelement innen verstärkt, so daß dadurch das Erfordernis einer separaten Verstärkungseinrichtung vermieden wird, sondern die Menge an thermoplastischem Material, die zum Formen des Körpers erforderlich ist, wird verringert, wodurch die damit zusammenhängenden Herstellungskosten gesenkt werden. Außerdem wird dadurch, daß die metallische Verstärkungseinrichtung von der Außenseite des Tragelementkörpers isoliert gehalten wird, die Gefahr eines Auftretens von Kreuzinduktion zwischen den Strom führenden Leitern erheblich reduziert, und somit kann die Positionierung des Tragelements weniger kritisch sein, als dies bisher der Fall war.
Die Erfindung stellt ferner eine Sammelschienenanordnung bereit, die eine Vielzahl von elektrischen Leitern und eine Vielzahl von zugeordneten Tragelementen hat, wobei die Tragelemente im wesentlichen nach einem oder mehreren der vorhergehenden Abschnitte sind.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Tragelements für eine Sammelschienenanordnung durch Formen eines Körpers des Tragelements aus einem ersten Material bereitgestellt, da durch gekennzeichnet, daß eine Verstärkungseinrichtung, die aus einem zweiten, anderen Material besteht, zunächst in dem Formwerkzeug derart positioniert wird, daß ein Teil der Verstärkungseinrichtung beim Formen des Körpers von dem ersten Material umhüllt wird.
Bevorzugt wird die Verstärkungseinrichtung beim Formen des Körpers von dem ersten Material vollständig umhüllt. Bevorzugt wird der Körper des Tragelements aus einem Kunststoffmaterial geformt, und die Verstärkungseinrichtung wird bevorzugt von einem metallischem Bandmaterialabschnitt gebildet. Zweckmäßigerweise ist die Verstärkungseinrichtung mit einer oder mehreren Öffnungen zum Hindurchleiten des Formmaterials durch diese versehen, so daß dadurch die Verstärkungseinrichtung innerhalb des Körpers des Tragelements sicher geformt wird. Bevorzugt ist das Kunststoffmaterial glasfasergefülltes Nylon 66 oder glasfasergefülltes PBT, wobei die Verstärkungseinrichtung bevorzugt von einem Bandabschnitt aus rostfreiem Stahl gebildet ist.
Ein weiteres Problem, das bei bekannten Sammelschienenanordnungen auftritt, ist, daß bei ihrem Zusammenbau die Gefahr besteht, daß die Mutter- und Bolzenanordnungen, die die Sammelschienen und Tragelemente zusammenhalten, zu fest angezogen werden, was darin resultieren kann, daß übermäßige Beanspruchungen auf die Anordnung und insbesondere auf die relativ schwachen thermoplastischen Tragelemente aufgebracht werden. Wie vorstehend erläutert, können solche Beanspruchungen die Zuverlässigkeit der Komponenten beeinträchtigen, auf die die Überbelastung aufgebracht worden ist, was zu ernsthaften Bedenken in bezug auf die Sicherheit führt.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Sammelschienenanordnung bereitgestellt, die einen elektrischen Leiter und Tragelemente dafür aufweist, wobei sich die Tragelemente allgemein quer zu der Längsachse des Leiters erstrecken, wobei Abstandselemente zwischen benachbarten Tragelementen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zusammendrückbare Einrichtungen zwischen den Abstandselementen und den Tragelementen ange ordnet sind, um bei der Anbringung der Abstandselemente und der Tragelemente aneinander eine Dämpfungswirkung zu ergeben.
Bevorzugt sind die zusammendrückbaren Einrichtungen elastisch, so daß die zusammendrückbaren Einrichtungen bei Wegnahme einer Belastung genau oder im wesentlichen in ihren Zustand vor Belastung zurückkehren können.
Die zusammendrückbaren Einrichtungen können allgemein ringförmig sein und sind zweckmäßigerweise aus elastischem Kunststoffmaterial wie etwa Neopren-Ringen gebildet.
Die Abstandselemente können einem Ende davon benachbart mit einer Schulter versehen sein, und die zusammendrückbaren Einrichtungen sind im Gebrauch zwischen der Schulter und dem zugeordneten Tragelement angeordnet.
Die Tragelemente können ebenfalls mit einer Schulter versehen sein, so daß die zusammendrückbaren Einrichtungen im Gebrauch zwischen den jeweiligen Schultern der Abstandselemente und der Tragelemente angeordnet sind.
Nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden in Kombination ein Tragelement und ein Abstandselement für eine Sammelschienenanordnung bereitgestellt, wobei das Tragelement einen Körper mit einem diesen durchsetzenden Kanal hat, das Abstandselement einen Hauptteil und einen Eingriffsteil hat, wobei der Eingriffsteil so ausgebildet ist, daß er sich durch den Kanal in dem Tragelement erstreckt, und der Eingriffsteil eine kleinere Querschnittsfläche als der Hauptteil hat, so daß der Hauptteil sich nicht durch den Kanal in dem Tragelement erstrecken kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement und das Abstandselement mit Schultern versehen sind, die während der Abringung des Tragelements und des Abstandselements aneinander einander zugewandt sind.
Zweckmäßigerweise definieren die Schultern einen Raum zwischen dem Tragelement und dem Abstandselement, der so wirksam ist, daß er zusammendrück bare Einrichtungen aufnimmt, um während der Anbringung des Tragelements und des Abstandselements aneinander eine Dämpfungswirkung zu ergeben.
Die zusammendrückbaren Einrichtungen können elastisch sein, bevorzugt eine Shore-Härte im Bereich von 40 bis 60 haben, obwohl Materialien mit einer Shore-Härte im Bereich von 20 bis 90 verwendet werden können. Es kann also ein elastisches Kunststoffmaterial verwendet werden, zweckmäßigerweise in Form eines Ringelements wie etwa eines Butylkautschukrings.
Ein Teil des Abstandselements kann ein Innengewinde haben, wobei sich das Gewinde bevorzugt nur teilweise entlang dem Eingriffsteil erstreckt.
Die Erfindung wird nachstehend nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Diese zeigen in:
1 eine auseinandergezogene Perspektivansicht einer Sammelschienenanordnung,
2 eine Draufsicht auf einen Teil einer Sammelschienenanordnung,
3 eine Ansicht der Anordnung von 1 von einem Ende aus in zusammengebauter Form,
4 eine Großansicht der rechten Seite von 1, die den gegenseitigen Eingriff von verschiedenen Komponenten zeigt,
5 eine Großansicht des Tragelements und des Abstandselements von 3,
6 eine schematische Seitenansicht des Tragelements und
7 ein Schnitt entlang der Linie VII-VII von 6.
Es wird zunächst auf 1 Bezug genommen, die in teilweise auseinandergezogener Form eine Sammelschienenanordnung 10 zeigt, die drei Strom führende Sammelschienen 11, 12 und 13 und eine neutrale Sammelschiene 14 und eine Anzahl von Tragelementen 15 hat, die über und unter den Sammelschienen 11 bis 14 angeordnet sind.
Die Sammelschienen sind insofern herkömmlich, als sie von mit Öffnungen versehenen metallischen Bändern gebildet sind, wobei die Tragelemente 15 jeweils einen Körper 16 und eine Vielzahl von Aufnahmeausbildungen 17 in Form einer Anordnung von Kanälen haben, in denen die Sammelschienenleiter liegen können.
Während in diesem Beispiel vier Sammelschienen gezeigt sind, ist jedes Tragelement mit acht Kanälen 17 versehen, um es den Tragelementen (siehe 15a ) zu ermöglichen, mit Paaren von zusätzlichen Leitern 18 in Eingriff zu gelangen, von denen 18a , 18b und 18c den ankommenden Drehstrom führen, wobei ein Leiter 18d als der Neutralrückleiter wirksam ist.
Auf allgemein herkömmliche Weise sind die Leiter 18a bis 18d an den Sammelschienen 11 bis 14 durch Mutter- und Bolzen-Anordnungen angebracht, die allgemein bei 19 gezeigt sind, wobei die Bolzen 20 durch Öffnungen 21 hindurch verlaufen, die in den Sammelschienen 11 bis 14 vorgesehen sind.
Die Tragelemente 15 sind in thermoplastischem Isoliermaterial wie etwa glasfasergefülltem Nylon 66 geformt und weisen gemäß 6 eine innere Verstärkungseinrichtung in Form eines Bandeinsatzes 22 aus rostfreiem Stahl auf, der mit einer Vielzahl von Öffnungen 23 (in diesem Fall vier) zum Hindurchleiten des Formmaterials versehen ist, um es der Verstärkungseinrichtung zu ermöglichen, innerhalb des Körpers sicher geformt zu werden.
Die Anordnung weist ferner eine Anzahl von Stahlabstandselementen 24 auf, die jeweils einen allgemein zylindrischen Hauptteil 25 und rohrförmige Endteile 26 haben, wobei die Endteile 26 einen kleineren Durchmesser als die Hauptteile 25 haben. Die Endteile 26 haben ein Innengewinde, um den Eingriff mit Bolzen 27 zu ermöglichen, die die Metallrahmenelemente 29 an der Anordnung anbringen.
Die Abstandselemente 24, die an ihren Hauptteilen 25 mit einer oder mehreren "Abflachungen" 30 versehen sind, um den Eingriff mit einem Werkzeug wie etwa einem Schraubenschlüssel zu erleichtern, sind in Kanälen 31 in Gleiteingriff bringbar, die sich durch erweiterte Enden der Tragelemente 15 erstrecken, wobei die Endteile 26 gerade ausreichend lang sind, um sich bei Zusammendrücken von elastischen Ringen 32, die im Gebrauch auf Schultern 33 der Abstandselemente 24 liegen, durch die Öffnungen 31 zu erstrecken.
Wie insbesondere aus 4 ersichtlich ist, können zwar die Endteile 26 innerhalb der in den Tragelementen 15 vorgesehenen Öffnungen 31 gleiten, der Durchmesser der Endteile 26 ist jedoch zu groß, um ein Hindurchtreten durch Öffnungen 28 in den Rahmenelementen 29 zu gestatten. Die Berührung der distalen Teile 34 der rohrförmigen Teile 26 mit der zugewandten Oberfläche 35 des Rahmenelements 29 begrenzt also den Grad des Anziehens des Bolzens 27 und verhindert, daß eine unangemessene Klemmkraft auf das relativ schwache thermoplastische Tragelement 15 aufgebracht wird.
Diese Begrenzung des Anziehens ist in der Großansicht von 5 gezeigt, aus der ersichtlich ist, daß an der Bewegungsgrenze des Bolzens 27 (d. h. wenn das distale Ende 34 des rohrförmigen Endteils 26 an der zugewandten Oberfläche 35 des Rahmenelements 29 anliegt) der Ring 32 teilweise in einem Raum 36 teilweise zusammengedrückt wird, der von der Schulter 33 des Abstandselements 24 und einer gegenüberliegenden Schulter 37 definiert ist, die von dem abgestuften Kanal 31 gebildet ist, der in dem Tragelement 15 vorgesehen ist.
Zweckmäßigerweise werden relativ weiche Materialien wie etwa Polypropylen, Butylkautschuk oder dergleichen für den elastischen Ring 32 verwendet.
Während also das maximale Anziehen, das vorgenommen werden kann, durch den Eingriff des rohrförmigen Endteils 26 und des metallischen Rahmenelements 29 begrenzt ist, werden die späteren Stufen des Anziehens in gewissem Maß durch den zusammendrückbaren Ring 32 gedämpft, der in der Bahn des Abstandselements 24 angeordnet ist. Ein übermäßiger Stoß oder eine Beschädigung des Rahmenelements 29, die beispielsweise auftreten könnte, wenn ein Elektrowerkzeug benutzt wird, um den Bolzen 27 zu drehen, wird also vermieden oder mindestens wesentlich verringert, was bedeutet, daß es erheblich unwahrscheinlicher ist, daß ein potentiell gefährliches übermäßiges Anziehen (und somit Beanspruchungen und Verformungen in der Gesamtanordnung) auftritt.
Bohrungen 37, die in dem Tragelementkörper vorgesehen sind, ergeben sich durch die Verwendung von Positionierelementen in der Form, die den Verstärkungseinsatz 22 in dem Formhohlraum vor dem Einspritzen von Kunststoffmaterialien positionieren. Solche Bohrungen legen zwar unvermeidlich Teile des Einsatzes 22 frei, diese sind jedoch in Positionen, die ohne Folgen für das Funktionieren des Einsatzes oder die Aufrechterhaltung einer angemessenen Isolierung davon gegenüber den Sammelschienen sind.
In der vorliegenden Beschreibung schließt "aufweisen" "umfassen oder bestehen aus" ein.
Die in der vorstehenden Beschreibung oder den nachstehenden Ansprüchen oder den beigefügten Zeichnungen erläuterten Merkmale, die in ihren speziellen Formen oder als eine Einrichtung zum Ausführen der beschriebenen Funktion oder als Verfahren zum Erreichen des beschriebenen Ergebnisses ausgedrückt sind, können gegebenenfalls separat oder in jeder Kombination von derartigen Merkmalen verwendet werden, um die Erfindung in ihren verschiedenen Formen zu verwirklichen.

Claims

Tragelement für eine Sammelschienenanordnung, wobei das Tragelement einen Körper und eine Aufnahmeausbildung hat, die so ausgebildet ist, daß sie einen Teil eines elektrischen Leiters aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement mit einer Verstärkungseinrichtung versehen ist; die aus einem Material besteht, das von dem des Körpers verschieden ist, und wobei im wesentlichen die gesamte Verstärkungseinrichtung innerhalb des Körpers des Tragelements angeordnet ist.
Tragelement nach Anspruch 1, wobei der Körper aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material besteht und die Verstärkungseinrichtung aus elektrisch leitfähigem Material besteht, wobei die Verstärkungseinrichtung von dem Leiter durch den Körper des Tragelements elektrisch isoliert ist.
Tragelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Körper ein Kunststofformteil aufweist und wobei die Verstärkungseinrichtung von dem Kunststoff umhüllt ist.
Tragelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verstärkungseinrichtung ein metallisches Bandmaterial aufweist.
Tragelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verstärkungseinrichtung nichtmagnetisch ist.
Sammelschienenanordnung, die eine Vielzahl von elektrischen Leitern und eine Vielzahl von Tragelementen hat, wobei die Tragelemente im wesentlichen nach einem der vorhergehenden Ansprüche sind.
Verfahren zum Herstellen eines Tragelements für eine Sammelschienenanordnung durch Formen eines Körpers des Tragelements aus einem ersten Material, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkungseinrichtung, die aus einem zweiten, anderen Material besteht, zunächst in dem Formwerkzeug derart positioniert wird, daß ein Teil der Verstärkungseinrichtung beim Formen des Körpers von dem ersten Material umhüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei im wesentlichen die gesamte Verstärkungseinrichtung beim Formen des Körpers von dem ersten Material umhüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei der Körper aus einem Kunststoff geformt wird und wobei die Verstärkungseinrichtung metallisches Bandmaterial aufweist.
Verfahren nach Anspruch 7, Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei die Verstärkungseinrichtung nichtmagnetisch ist.
Sammelschienenanordnung, die einen elektrischen Leiter und Tragelemente dafür aufweist, wobei sich die Tragelemente allgemein quer zu der Längsachse des Leiters erstrecken, wobei Abstandselemente zwischen benachbarten Tragelementen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zusammendrückbare Einrichtungen zwischen den Abstandselementen und den Tragelementen angeordnet sind.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 11, wobei die zusammendrückbaren Einrichtungen elastisch sind.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei die zusammendrückbaren Einrichtungen allgemein ringförmig sind.
Sammelschienenanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die zusammendrückbare Einrichtung aus einem Material besteht, das eine Shore-Härte hat, der im Bereich zwischen 20 und 90, bevorzugt zwischen 40 und 60, liegt.
Sammelschienenanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Abstandselemente einem Ende davon benachbart mit einer Schulter versehen sind und wobei die zusammendrückbaren Einrichtungen im Gebrauch zwischen der Schulter und dem zugeordneten Tragelement angeordnet sind.
Sammelschienenanordnung nach Anspruch 15, wobei die Tragelemente ebenfalls mit einer Schulter versehen sind und wobei die zusammendrückbaren Einrichtungen im Gebrauch zwischen den jeweiligen Schultern der Abstandselemente und der Tragelemente angeordnet sind.
In Kombination ein Tragelement und ein Abstandselement für eine Sammelschienenanordnung, wobei das Tragelement einen Körper mit einem diesen durchsetzenden Kanal hat, das Abstandselement einen Hauptteil und einen Eingriffsteil hat, wobei der Eingriffsteil so ausgebildet ist, daß er sich durch den Kanal in dem Tragelement erstreckt und der Eingriffsteil eine kleinere Querschnittsfläche als der Hauptteil hat, so daß der Hauptteil sich nicht durch den Kanal in dem Tragelement erstrecken kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement und das Abstandselement mit Schultern versehen sind, die während der Anbringung des Tragelements und des Abstandselements aneinander einander zugewandt sind.
Kombination nach Anspruch 17, wobei die Schultern einen Raum definieren, der im Gebrauch so wirksam ist, daß er zusammendrückbare Einrichtungen aufnimmt, um während der Anbringung des Abstandselements und des Tragelements aneinander eine Dämpfungswirkung zu ergeben.
Kombination nach Anspruch 18, wobei die zusammendrückbare Einrichtung elastisch ist.
Kombination nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei ein Teil des Abstandselements ein Innengewinde hat.
Kombination nach Anspruch 20, wobei sich das Innengewinde nur teilweise entlang dem Eingriffsteil erstreckt.