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In
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 1 803 363 A1 sind elektrische Mittelspannungsleiter
mit koaxial angeordneten, rohrförmigen
Phasenleitern mit dazwischen angeordneten Isolationsschichten beschrieben.
Die dortigen Mittelspannungsleiter sind für Stromstärken von etlichen 10 kA und
Spannungswerten von etlichen 10 kV ausgelegt.
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In
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 196 03 215 A1 ist ein mehrphasiges Sammelschienensystem
mit konzentrisch zu einer zentral angeordneten Achse verlaufenden
zylindrischen Phasenleitern beschrieben. Dabei sind die Phasenleiter
von einer mit einem isolierenden Gas gefüllten Kapselung druckdicht
umschlossen und untereinander sowie von der Kapselung mittels isolierender
Elemente distanziert. Das dort beschriebene Sammelschienensystem
dient dem Transport von elektrischer Energie über größere Entfernungen, wobei zum
Eintritt des Sammelschienensystems in eine metallgekapselte gasisolierte
Schaltanlage die Aufhebung des konzentrischen Aufbaus vorgesehen
ist. Hierzu sind an die axialen Enden der einzelnen Phasenleiter,
die eine radial von außen
nach innen zunehmende axiale Länge
aufweisen, jeweils rechtwinklig zur zentralen Achse verlaufende,
rohrförmig
ausgebildete Leiter angeschweißt
oder angeschraubt.
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Aus
der
deutschen Patentanmeldung
10 2007 047 555.3 sind ein rohrförmiger Stromleiter für eine Stromschiene,
eine Stromschiene sowie ein Verfahren zum Herstellen eines rohrförmigen Stromleiters
als Stand der Technik gemäß §3 Abs. 2
PatG bekannt. Damit Durchmesser und Querschnitt des Stromleiters
bei der Herstellung besonders einfach und flexibel vorgegeben werden
können,
weist der Stromleiter mehrere aus einem Leiterband durchgehend gewickelte
Lagen auf. Bei einer dortigen Ausführungsform sind die Lagen an
den Enden des Stromleiters mittels eines Kontaktrings untereinander elektrisch
untereinander verbunden. Der Kontaktring umfasst hierzu die Lagen
axial von außen
(siehe
3).
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Die
hier betrachteten koaxialen Stromschienensysteme sind zur Übertragung
von Strömen
in einem Bereich von mehreren Hundert bis mehreren Tausend Ampere
ausgelegt. Sie werden typischerweise im Niederspannungsbereich,
das heißt
bis zu Spannungen von 1000 V, eingesetzt. Insbesondere sind diese
Stromschienen zur Übertragung
und Verteilung mehrphasiger Ströme,
insbesondere eines 50 Hz/400 V- oder eines 60 Hz/460 V-Drehstromnetzes eines
Energieversorgungsunternehmens, vorgesehen. Die ko axiale Stromschiene
weist mehrere rohrförmige
Teilleiter auf, die voneinander durch rohrförmige Isolierschichten getrennt
sind und über
die typischerweise die drei Phasen, ein Neutralleiter und gegebenenfalls
eine Schutzerde eines Drehstromsystems übertragen werden.
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Es
ist somit eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum besonders
einfachen Anschließen eines
axialen Endes einer mehrphasigen Stromschiene anzugeben.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Satz mit derartigen
Anschlussschellen sowie ein Stromschienensystem mit einem derartigen
Satz mit Anschlussschellen anzugeben.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird mit einer Anschlussschelle mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
In den abhängigen
Ansprüchen
2 bis 5 sind vorteilhafte Ausführungsformen
der Anschlussschelle angegeben. Im Anschluss 6 ist ein Satz mit
derartigen Anschlussschellen genannt. Schließlich ist im Patentanspruch
7 ein Stromschienensystem angegeben, welches unter anderem einen
derartigen Satz mit Anschlussschellen aufweist.
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Erfindungsgemäß ist die
Anschlussschelle zur radialen Kontaktierung eines axialen Endes
einer mehrphasigen Stromschiene mit koaxial angeordneten, rohrförmigen Teilleitern
und mit dazwischen liegenden Isolierschichten vorgesehen. Die Teilleiter und
Isolierschichten weisen an zumindest einem axialen Ende der Stromschiene
eine radial von außen nach
innen zunehmend axiale Länge
auf, um in axialer Richtung abwechselnd radial von außen zugängliche,
ringförmige
Kontaktbereiche und Isolationsbereiche mit einer vorzugsweise einheitlichen
Kontaktringbreite auszubilden. Die Anschlussschelle weist einen Schellenring
auf, dessen axiale Ringbreite in etwa mit der Kontaktringbreite übereinstimmt.
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Dadurch
ist vorteilhaft ein beliebiger rohrförmiger Teilleiter im Endbereich
der mehrphasigen Stromschiene kontaktierbar. Mit „radial” sind dabei Richtungen
von und zu einer Längsachse
bzw. Rotationsachse der koaxialen Stromschiene bezeichnet. Mit „axial” sind Richtungen
parallel zur Längsachse und
mit „tangential” Richtungen
um diese Längsachse
herum bezeichnet.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform weist
die Anschlussschelle zumindest eine kreissegmentartige, am Außenumfang
verteilt angeordnete Montageebene auf. Dadurch ist auf einfache
Weise ein mehrfacher Anschluss von Stromkabeln entlang des Umfangs
der Anschlussschelle möglich.
Durch ein Verdrehen der Anschlussschelle in Umfangrichtung ist weiterhin
eine Justierung der korrespondierenden Stromabgangsstellen bzw.
Stromeinspeisestellen möglich.
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Nach
einer Ausführungsform
dazu weist die Anschlussschelle zumindest einen an der Montageebene
angebrachten Kabelschuh zum Anschließen eines Stromkabels auf.
Der Kabelschuh kann beispielsweise an der Montageebene angeschraubt,
angeschweißt
oder auf andere bekannte Art und Weise lösbar oder unlösbar mit
der Anschlussschelle verbunden sein. Vorzugsweise weist der Kabelschuh eine
Kabelhülse
auf, welche zur Aufnahme eines freigelegten, das heißt abisolierten
Kabelendes vorgesehen ist. Ein solches Kabelende kann im Anschluss mit
dieser Hülse
vercrimpt oder verpresst werden.
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Alternativ
dazu kann an den Montageebenen jeweils ein Anschlussflansch angebracht
sein, welcher radial von dem Schel lenring wegzeigt. Diese Flansche
können
zur Anbringung, wie z. B. eines Kabelschuhs, ausgebildet sein.
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Einer
weiteren Ausführungsform
zufolge weist die Anschlussschelle mehrere in Innenumfangrichtung
des Schellenrings verteilt angeordnet Radialspalte auf, welche sich
ausgehend von der radialen Innenseite in Richtung zur radialen Außenseite
des Schellenrings erstrecken. Dadurch wird die Biegeelastizität einer
solchen Anschlussschelle in tangentialer Richtung, das heißt in Umfangrichtung,
erhöht. Das
Aufsetzen und die Montage einer solchen Anschlussschelle auf das
Wellenende werden dadurch vorteilhaft vereinfacht.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
ist der Schellenring im radialen Bereich zwischen der Innenseite
und der Außenseite
verjüngt
ausgebildet. Dadurch wird vorteilhaft der Materialaufwand, insbesondere
der Aufwand an Kupfer oder Aluminium für eine derartige Anschlussschelle,
verringert. Eine solche Anschlussschelle ist im Vergleich zu nicht
verjüngt ausgeführten Anschlussschellen
erheblich leichter und kostengünstiger.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch einen Satz mit derartigen
Anschlussschellen zur radialen Kontaktierung eines axialen Endes
einer mehrphasigen Stromschiene gelöst. Die Teilleiter der Isolierschichten
einer solchen Stromschiene weisen an zumindest einem axiales Ende
der Stromschiene eine radial von außen nach innen zunehmende axiale Länge auf,
um in axialer Richtung abwechselnd radial von außen zugängliche, ringförmige Kontaktbereiche und
Isolationsbereiche einer vorzugsweise einheitlichen Kontaktringbreite
auszubilden. Gemäß der vorliegenden
Erfindung weisen die Anschlussschellen einen der Anzahl von Teilleitern
entsprechenden, auf den Außendurchmesser
des jeweiligen Teilleiters abgestimmten Ringin nendurchmesser auf.
Die Anschlussschellen weisen jeweils einen gleichen Ringaußendurchmesser
auf.
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Dadurch
wird erreicht, dass alle Anschlussschellen, insbesondere deren Montageebenen,
einen gleichen radialen Abstand zur Längsachse der Stromschiene aufweisen.
Dadurch wird die Montage von Stromkabeln zum Anschließen an die
jeweilige Phase, bzw. an den Neutralleiter oder an die Schutzerde
vereinfacht.
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Schließlich wird
die Aufgabe der Erfindung durch ein Stromschienensystem gelost,
welches eine mehrphasige Stromschiene mit koaxial angeordneten,
rohrförmigen
Teilleitern und mit dazwischen liegenden Isolierschichten aufweist,
wobei die Teilleiter und die Isolierschichten an zumindest einem
axialen Ende der Stromschiene eine radial von außen nach innen zunehmende axiale
Länge aufweisen,
um in axialer Richtung abwechselnd radial von außen zugängliche, ringförmige Kontaktbereiche
und Isolationsbereiche mit einer vorzugsweise einheitlichen Kontaktringbreite
auszubilden. Erfindungsgemäß weist
ein derartiges Stromschienensystem einen erfindungsgemäßen Satz
mit Anschlussschellen auf, die ein axiales Ende der Stromschiene
radial kontaktieren können.
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Das
erfindungsgemäße Stromschienensystem
ermöglicht
auf besonders einfache Weise einen einheitlichen elektrischen Anschluss
der radial zugänglichen
Phasen, des Neutralleiters und gegebenenfalls der Schutzerde der
mehrphasigen koaxialen Stromschiene.
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Die
Erfindung sowie vorteilhaft Ausführungen
der Erfindung werden des Weiteren im Beispiel von Figuren ausgeführt. Es
zeigen
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1 ein
axiales Ende einer mehrphasigen koaxialen Stromschiene mit beispielhaft
zwei Anschlussschellen zur radialen Kontaktierung gemäß der Erfindung,
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2 eine
axiale Ansicht der Anschlussschelle gemäß der in 1 eingetragenen
Blickrichtung II,
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3 eine
axiale Ansicht der Anschlussschelle gemäß der in 1 eingetragenen
Blickrichtung III,
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4 einen
Längsschnitt
durch eine beispielhafte mehrphasige koaxiale Stromschiene mit fünf rohrförmigen Teilleitern
und mit fünf
Anschlussschellen mit unterschiedlichen Innendurchmessern gemäß der Erfindung,
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5 einen
Längsschnitt
durch eine beispielhafte mehrphasige koaxiale Stromschiene mit beispielhaft
vier rohrförmigen
Teilleitern und mit vier Anschlussschellen mit unterschiedlichen
Innendurchmessern gemäß einer
Ausführungsform,
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6 ein
axiales Wellenende einer mehrphasigen koaxialen Stromschiene mit
zwei Anschlussschellen nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
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7 eine
axiale Ansicht der Anschlussschelle gemäß der in 6 eingetragenen
Blickrichtung VII und
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8 eine
axiale Ansicht der Anschlussschelle gemäß der in 6 eingetragenen
Blickrichtung VIII.
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1 zeigt
ein axiales Ende AE einer mehrphasigen koaxialen Stromschiene 1.
Sie weist beispielhaft fünf
rohrförmige
Teilleiter 2 und vier dazwischen liegende Isolierschichten 3 auf.
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Üblicherweise
weist eine solche Stromschiene 1 einen Außendurchmesser
im Bereich von 10 bis 30 cm, wie z. B. 15 cm, auf. Vorzugsweise
ist die Stromschiene 1 aus Kupfer, Aluminium oder aus einer
geeigneten Kupfer- oder Aluminiumlegierung hergestellt. Mit H ist
ein zentraler, axial verlaufender Hohlraum bezeichnet, der im Inneren
des innersten Teilleiters 2 liegt. Mit A ist die Längsachse
bzw. die Rotationsachse oder Rotationssymmetrieachse der gezeigten
Stromschiene 1 bezeichnet. Weiterhin weisen die Teilleiter 2 und
die Isolierschichten 3 an zumindest einem axialen Ende
AE der Stromschiene 1 eine radiale, von außen nach
innen zunehmende axiale Länge
auf. An dem trichterförmigen,
sowohl in axialer wie radialer gestuften Wellenende AE, sind somit
abwechselnd radial von außen
zugängliche, ringförmige Kontaktbereiche 2' und Isolationsbereiche 3' mit einer vorzugsweise
einheitlichen Kontaktringbreite AB ausgebildet. Die gesamte axiale
Länge einer
solchen Stromschiene 1 kann im Bereich von mehreren Metern
liegen.
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Weiterhin
sind im Beispiel der 1 radial vom Schellenring 13 wegweisende
Anschlussflansche 15 zur möglichen Anbringung eines Kabelschuhs 20 angebracht.
In den jeweiligen Kabelschuhen 20 kann zur Bildung eines
Stromabgangs oder einer Stromeinspeisestelle jeweils ein Kabelende
eines Stromkabels befestigt sein. Ferner sind die beiden erfindungsgemäßen Anschlussschellen 10 einteilig
ausgeführt.
Zur radialen Befestigung bzw. Kontaktierung mit dem jeweiligen,
ringförmigen
Kontaktierungsbereich 2' weisen
diese Anschlussschellen 10 ein radial abstehendes Spannelement 11 auf.
Es weist zwei sich tangential gegenüberliegende und dabei einen
Montagespalt SP ausbildende Spannelementschenkel auf. In diesen
ist vorzugsweise jeweils eine nicht weiterbezeichnete Bohrung eingebracht, welche
zur Aufnahme eines Verbindungselementes 17, insbesondere
einer Schraube, dient. Über
diese lässt
sich eine auf den vorgesehenen Kontaktierungsbereich 2' aufgezogene
Anschlussschelle 10 in tangentialer Richtung spannen und
dadurch eine radiale Kontaktierungskraft auf den zugehörigen Teilleiter 2 aufbringen.
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Alternativ
können
die Anschlussschellen 10 zweitteilig ausgeführt sein.
In diesem Fall weist der Schellenring 13 zwei über ein
Scharnier verbundene Schellenringhälften auf.
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Die
beiden gezeigten Anschlussschellen 10 sind Teil eines erfindungsgemäßen Satzes
mit Anschlussschellen 10 zur radialen Kontaktierung einer solchen
koaxialen mehrphasigen Stromschiene 1. Vorzugsweise weist
ein solcher Satz einen der Anzahl von Teilleitern 2 entsprechende,
auf den Außendurchmesser
des jeweilige Teilleiters 2 abgestimmten Ringinnendurchmesser
auf, wobei die Anschlussschellen 10 dann jeweils einen
gleichen Ringaußendurchmesser
aufweisen. Im vorliegenden Beispiel würde ein solcher Satz für eine koaxiale
Stromschiene 1 mit fünf
Teilleitern 2 auch fünf
Anschlussschellen 10 aufweisen, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit
nur zwei dargestellt sind.
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2 zeigt
eine axiale Ansicht der Anschlussschelle 10 gemäß der in 1 eingetragenen Blickrichtung
II. 3 zeigt eine axiale Ansicht der weiteren Anschlussschelle 10 gemäß der in 1 eingetragenen
Blickrichtung III. Letztere Anschlussschelle 10 weist einen
Ringinnendurchmesser DI2 auf, der im Vergleich zum Ringinnendurchmesser DI1
der in 2 gezeigten Anschlussschelle 10 deutlich
größer ist.
Mit RD1 und RD2 sind die unterschiedlichen radialen Dicken der Schellenringe 13 der
beiden Anschlussschellen 10 bezeichnet. Mit 16 sind
die Bohrungen in den beiden nicht weiter bezeichneten Spannelementschenkeln
des Spannelementes 17 bezeichnet.
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4 zeigt
einen Längsschnitt
durch eine beispielhafte mehrphasige koaxiale Stromschiene 1 mit
fünf rohrförmigen Teilleitern 1 und
mit fünf
Anschlussschellen 10 mit unterschiedlichen Innendurchmessern
DI1, DI2 gemäß der Erfindung.
Mit AB ist wiederum eine axiale Kontaktringbreite bezeichnet, die
für alle
Teilleiterrohre 2 gleich ist. Mit AI ist eine axiale Isolatorringbreite
bezeichnet, die gleichfalls gleich für alle Isolierschichten 3 ist.
Im vorliegenden Beispiel sind zudem beide axialen Breiten AB, AI gleich
ausgeführt.
Beide Breiten AB, AI können
auch voneinander abweichen. Wie die 4 weiter
zeigt, stimmt die radiale Ringbreite RB im Wesentlichen mit der
axialen Kontaktringbreite AB überein.
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Der
in 4 gezeigte erfindungsgemäße Satz mit Anschlussschellen 10 umfasst
fünf Anschlussschellen 10 entsprechend
der Anzahl von Teilleitern 2. Die Anschlussschellen 10 weisen
jeweils einen auf den Außendurchmesser
des jeweiligen zu kontaktierenden Teilleiters 2 abgestimmten Ringinnendurchmesser
auf. Zugleich weisen alle Anschlussschellen 10 jeweils
einen gleichen Ringaußendurchmesser auf. Dadurch ist ein einheitlicher Anschluss
der jeweiligen Teilleiter 2 in einem gleichen radialen
Abstand von der Längsachse
A der Stromschiene 1 vorteilhaft möglich. Mit L1, L2, L3 sind
beispielhaft die drei Phasen eines Drehstromnetzes bezeichnet, an
welche die Teilleiter 2 angeschaltet sind. Mit N ist ein
Neutralleiter und mit PE eine Schutzerde bezeichnet.
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5 zeigt
einen Längsschnitt
durch eine beispielhafte mehrphasige koaxiale Stromschiene 1 mit
beispielhaft vier rohrförmigen
Teilleitern 2 und mit vier Anschlussschellen 10 mit
unterschiedlichen Innendurchmessern DI1, D12 gemäß einer Ausführungsform.
Im Vergleich zum 4 fehlt im vorliegenden Beispiel
der Neutralleiter N.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung sind die jeweilige Schellenringe 13 der Anschlussschellen 10 im
radialen Bereich zwischen der Innenseite und der Außenseite
verjüngt
ausgebildet. Dadurch wird deren Gewicht deutlich verringert. Zugleich
erhöht
sich vorteilhaft, insbesondere bei einer Anschlussschelle 10 mit
der größten radialen
Ringdicke, die Biegeelastizität
in Umfangrichtung erheblich. Weiterhin zeigt 5, dass
der jeweilige verjüngte Bereich
eines Schellenrings 13 an den beiden radialen Enden einen
Ringfuß 14 ausbildet.
Dadurch ist eine besonders niederohmige Kontaktierung des jeweiligen
Teilleiters 2 gegeben. Auf der anderen Seite kann der Ringfuß 14 die
in Umfangrichtung verteilt angeordneten Montageebenen ausbilden.
Dies ist in den nachfolgenden Figuren 6 bis 8 im
Detail gezeigt.
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Weiterhin
können
zwischen den Anschlussschellen 10 elektrisch isolierende
Abstandhalteringe 4 auf den jeweiligen Isolierschichten 3 aufgesteckt sein.
Dadurch werden die Anschlussschellen 10 zusätzlich axial
stabilisiert. Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein derartiges
Satz mit Anschlussschellen 10 mit solchen dazwischen liegenden
Abstandhalteringen 4 eine elektrische Anschlusseinheit
als Baueinheit bilden. Vorzugsweise werden die Anschlussschellen 10 eines
Satzes mit den dazwischen liegenden Abstandhalteringe 4 über nicht
weiter gezeigte, axial verlaufende und elektrisch isolierte Verbindungsstege
zusammengehalten.
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6 zeigt
ein axiales Wellenende AE einer mehrphasigen koaxialen Stromschiene 1 mit
zwei Anschlussschellen 10 nach einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung. Wie die 6 zeigt, sind nun beispielhaft
drei radial verteilte Kabelschuhe 20 entlang des Schellenrings 13 zur
Bildung eines möglichen
Stromabgangs oder einer Stromeinspeisestelle angeordnet.
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7 zeigt
eine axiale Ansicht der Anschlussschelle 10 gemäß der in 6 eingetragenen Blickrichtung
VII. In dieser Darstellung sind die kreissegmentartigen, am Außenumfang
verteilt angeordneten Montageebenen ME besonders gut zu sehen. Dort
angebrachte Kabelschuhe 20 dienen zum Anschließen eines
nicht weiter gezeigten Stromkabels. Weiterhin zeigt 7 nach
einer Ausführungsform, dass
die Anschlussschelle 10 mehrere Radialspalte RS im Schellenring 13 aufweisen
kann. Die Radialspalte RS sind in Innenumfangrichtung des Schellenrings 13 verteilt
angeordnet. Sie erstrecken sich ausgehend von der radialen Innenseite
in radialer Richtung nach außen.
Die tangentiale Breite der gezeigten Radialspalte RS liegt vorzugsweise
in einem Bereich von einem bis wenigen Millimetern. Dadurch ist insbesondere
bei Anschlussschellen 10, welche eine große radiale
Dicke RD2 aufweisen, vorteilhaft eine besonders hohe tangentiale
Federelastizität
erreichbar.
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8 zeigt
eine axiale Ansicht der weiteren Anschlussschelle 10 gemäß der in 6 eingetragenen
Blickrichtung VIII. Die gezeigte Anschlussschelle 10 weist
dabei einen im Vergleich zur Anschlussschelle 10 gemäß 7 einen
deutlich größeren Ringinnendurchmesser
DI2 auf.
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Obwohl
die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert
und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten
Beispiele eingeschränkt
und andere Variationen können
vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der
Erfindung zu verlassen.
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Zusammenfassend
wird eine Anschlussschelle 10 zur radialen Kontaktierung
eines axialen Endes AE einer mehrphasigen Stromschiene 1 mit koaxial
angeordneten, rohrförmigen
Teilleitern 2 und mit dazwischenliegenden Isolierschichten 3 vorgeschlagen.
Die Teilleiter 2 und die Isolierschichten 3 wei sen
an zumindest einem axialen Ende AE der Stromschiene 1 eine
radial von außen
nach innen zunehmende axiale Länge
auf, um in axialer Richtung abwechselnd radial von außen zugängliche,
ringförmige
Kontaktbereiche 2' und
Isolationsbereiche 3' mit
einer vorzugsweise einheitlichen Kontaktringbreite AB auszubilden.
Die Anschlussschelle 10 weist einen Schellenring 13 auf,
dessen axiale Ringbreite in etwa mit der Kontaktringbreite AB übereinstimmt.
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- 1
- koaxiale
Stromschiene
- 2
- Teilleiter,
Teilleiterrohr
- 3
- Isolierschicht,
Isolatorrohr
- 4
- Abstandhaltering
- 10
- Anschlussschelle
- 11
- Spannelement
- 12,
16
- Loch,
Bohrung
- 13
- Schellenring
- 14
- Ringfuß
- 15
- Anschlussflansch,
Flansch
- 17
- Verbindungselemente,
Schraube
- 20
- Kabelschuh
- A
- Mittelachse,
Rotationsachse
- AB
- axiale
Kontaktringbreite
- AE
- axiales
Ende der Stromschiene
- AI
- axiale
Isolatorringbreite
- DA
- Ringaußendurchmesser
- DI1,
DI2
- Ringinnendurchmesser
- H
- Hohlraum
- L1–L3
- Phasen,
Phasenleiter
- ME
- Montageebene
- N
- Neutralleiter
- PE
- Schutzerde
- RB
- axiale
Ringbreite
- RD1,
RD2
- radiale
Ringdicken
- RS
- Radialspalt
- SP
- Montagespalt