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PATENTANSPRÜCH E
1. Verbindungsanordnung an den Enden zweier starrer elektrischer Leiter (11, 12) mit einem Paar Endstücke (13, 14), die je an einem Ende eines der Leiter (11, 12) befestigt sowie untereinander gelenkig und elektrisch verbunden sind, wobei die Endstücke (13, 14) an ihrem dem zugeordneten Leiter (11, 12) abgekehrten Endbereich (15, 16) wenigstens teilweise die Form einer Kugel aufweisen, deren Zentrum auf der Längsachse (19, 20) des zugeordneten Leiters (11, 12) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Endbereiche (15, 16) der Endstücke (13, 14) wenigstens näherungsweise die Form einer durch eine Äquatorialebene (17, 18) begrenzten Halbkugel aufweisen, deren Zentrum auf den Längsachsen (19, 20) beider Leiter (11, 12) liegt, und die mit ihren Äquatorialebenen (17,
18) aneinanderliegend mittels Verspannmittel (23, 29) lösbar miteinander verspannt sind.
2. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Endstücke (13, 14; 13', 14') unter sich gleich sind.
3. Anordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (19, 20) mindestens des einen Leiters (11, 12) in der Äquatorialebene (17, 18) des zugeordneten Endstückes (13, 14) liegt (Fig. 3).
4. Anordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (19, 20) mindestens des einen Leiters (11, 12) mit der Äquatorialebene (17', 18') des zugeordneten Endstückes (13', 14') einen spitzen Winkel von vorzugsweise 45" einschliesst (Fig. 4).
5. Anordnung nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannmittel eine Bolzenanordnung mit mindestens einem Schraubbolzen (23) aufweisen, welche Bolzenanordnung die Endbereiche (15, 16; 15', 16') beider Endstücke (13, 14; 13' 14') rechtwinklig zu den Äquatorialebenen (17, 18; 17', 18') durchsetzt.
6. Anordnung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in beiden Endbereichen (15, 16; 15', 16') der Endstücke (13, 14; 13', 14') Ausnehmungen (26, 30) vorhanden sind, von denen die eine (26) den Kopfteil (25) der Bolzenanordnung aufweist und die andere (30) ein Mutterstück (29) in den der Schraubbolzen (24) eingeschraubt ist, wobei die Endflächen des Kopfteile (25)- und des Mutterstückes (29) entsprechend der Krümmung der Aussenfläche der Endbereiche (15, 16; 15', 16') gewölbt sind und mit diesen mindestens näherungsweise fluchten.
7. Anordnung nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Bolzenanordnung umgebende Zentrierbüchse (33) vorgesehen ist, die mit ihren Enden je in eine jeweils von einer Äquatorialebene (17, 18) ausgehende Passbohrung (34, 35) eingreift.
8. Anordnung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierbüchse (33) eine Aussenverzahnung und die Passbohrungen (34, 35) eine gegengleiche Innenverzahnung aufweisen.
9. Anordnung nach Patentanspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Boden der Vertiefung (26, 30) und dem Kopfteil (25) und/oder dem Mutterstück (29) Federelemente, beispielsweise Federscheiben (27, 3 1) einge- legt sind.
10. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die starren Leiter (11, 12) einen kreisförmigen, insbesondere einen rohrförmigen Querschnitt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die halbkugeligen Endbereiche (15, 16) der Endstücke (13, 14) sich zu einer Kugel ergänzen, deren Durchmesser wenigstens annähernd dem Querschnittsdurchmesser der Leiter (11, 12) entspricht und dass jedes Endstück (13, 14) eine an die Äquatorialebene (17, 18) seines Endbereiches (15, 16) anschliessende Vertiefung (21, 22) in der Form eines Hohlkugelsegmentes aufweist, die zumindest einen Teil des Endbereiches (16, 17) des Endstückes (14, 13) aufnimmt, mit dem es verbunden ist.
11. Phasenweise metallgekapselte Hochspannungs-Schaltanlage mit einer Anordnung nach einem der Patentansprüche
1-10.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung an den Enden zweier starrer elektrischer Leiter gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Solche Verbindungsanordnungen werden vor allem, aber nicht ausschliesslich, bei Hochspannungs-Schaltanlagen, insbesondere bei phasenweise metallgekapselten Hochspan nungs-Schaltanlagen verwendet, wo der Verlauf beispiels weise der Sammelschienen nicht geradlinig ist, sondern räum lich und durch die Gegebenheiten der Umgebung bestimmt ist.
Solche Sammelschienen werden dann aus starren, geradli nigen Leiterabschnitten zusammengebaut. Diese Leiterab schnitte werden gemäss Plan fabrikmässig hergestellt, mit den
Endstücken versehen und sodann an den Montageort gebracht und montiert. Dabei ist es unvermeidlich, dass zwi schen dem Plan und der Wirklichkeit gewisse Unterschiede bestehen, namentlich an Stellen, wo der Verlauf der Sammelschiene bzw. des Leiters einen Knick aufweist.
Bei bekannten Verbindungsanordnungen der eingangs genannten Art ist man daher bestrebt gewesen, die Endstücke so zu konzipieren, dass diese Differenzen (insbesondere Win keldifferenzen) zwischen Plan und Wirklichkeit sowie die unvermeidlichen Fabrikationstoleranzen ohne weiteres aufge nommen werden können.
Aus der DE-PS 1 285 044 ist beispielsweise eine Anor nung der eingangs genannten Art bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung besitzen die Endstücke der Leiter die Form einer beinahe vollständigen, massiven Kugel. Diese Kugeln sind mittels einer zylindrischen Hülse oder Verbindungs muffe, die beiderends je eine der Kugeln umgreift, miteinander elektrisch verbunden. Damit hat man zwar eine Verbindungsanordnung geschaffen, die mit einem Kugelgelenk vergleichbar ist, und die gestattet, auch gewisse Fluchtungsfehler aufzunehmen. Die Kontaktgabe dieser Verbindungsanord nung ist jedoch schlecht, erfolgt sie doch nur entlang zweier
Kreislinien, nämlich entlang der beiden Berührungskreisen zwischen den beiden Kugeln einerseits und der Verbindungs muffe andererseits.
Eine weitere, bekannte Verbindungsanordnung, die zwar nicht mit der eingangs genannten Gattung übereinstimmt, jedoch ohne Verbindungshülse oder -muffe auskommt, ist aus der DE-OS 2 244332 bekannt. Hier sind die starren Leiter über deren Endstücke einfach scharnierartig aneinander angelenkt, wobei die Längsachsen beider Leiter die Achse des
Gelenkzapfens des Scharniers je unter einem rechten Winkel schneiden. Die elektrische Verbindung zwischen den starren
Leitern übernimmt hier ein flexibler Leiter, beispielsweise eine Litze, die beiderends an je einem der Leiter verschweisst oder mit Hartlot angelötet ist, wobei der flexible Leiter das
Scharnier-zwischen den starren Leitern überspannt.
Diese
Verbindungsanordnung vermag bezüglich der Kontaktgabe möglicherweise zu befriedigen, hat aber wegen der zahlrei chen Unstetigkeiten der Aussenflächen im Bereich der Verbindungsanordnung zur Folge, dass die dielektrische Festig keit, beispielsweise eines Isoliergases, im Bereich der Verbin dungsanordnung vermindert wird, wodurch diese bekannte
Verbindungsanordnung namentlich für Hochspannung füh rende Leiter kaum geeignet ist, weil sich an den genannten Unstetigkeiten Korona-Entladungen bilden können.
Es ist daher ein Zweck der Erfindung, eine Verbindungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die elektrisch eine einwandfreie Kontaktgabe gewährleistet, die keiner Verbindungshülse oder -muffe bedarf, und deren Einfluss auf die dielektrischen Eigenschaften des umgebenden Mediums auf ein Mindestmass herabgemindert ist.
Zu diesem Zweck weist die vorgeschlagene Verbindungsanordnung die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 definierten Merkmale auf. Die beiden halbkugeligen Endbereiche der miteinander verbundenen Endstücke ergänzen sich stets und unabhängig vom Winkel zwischen den über die Endstücke miteinander verbunden starren Leitern etwa zu einer Kugel, was Korona-Entladungen weitgehend verhindert. Die Kontaktgabe und Wärmeübertragung zwischen den Endstükken erfolgt unmittelbar und flächig durch die aneinander anliegenden Äquatorialebenen der halbkugeligen Endbereiche der Endstücke.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die Erfindung betrifft auch eine phasenweise metallgekapselte Hochspannungsschaltung, wie sie im Patentanspruch II definiert ist.
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der vorgeschlagenen Verbindungsanordnung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. I einen schematischen Schnitt durch einen Teil einer phasenweise metallgekapselten Leiteranordnung, beispielsweise einer Sammelschiene, einer Hochspannungs-Schaltanlage,
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform der Verbindungsanordnung,
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 1ll-111 der Fig. 2, und
Fig. 4 in ähnlicher Darstellungsweise wie Fig. 3 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Verbindungsanordnung.
Bei dem in Fig. I gezeigten Teil einer Leiteranordnung sind vom eigentlichen Leiter drei starre Leiterabschnitte 1, 2, 3 sichtbar, die aufeinanderfolgend mit je einer Verbindungsanordnung 10 elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind. Der Leiter verläuft koaxial in einer Metallkapselung, die ihrerseits, entsprechend dem Verlauf des Leiters, aus aneinander angeflanschten Rohrabschnitten aufgebaut ist.
In Fig. 1 sind drei gerade Rohrabschnitte 4 sichtbar, und zwei Rohr-Winkelstücke 5, 6, wobei das Winkelstück 5 einen rechten Winkel und das Winkelstück 6einen solchen von etwa 135 beschreibt. Vorzugsweise auf der Höhe jeder Flanschverbindung zwischen den Rohrabschnitten angeordnete, kragenförmige Isolatoren 7 stützen die Leiterabschnitte 1, 2, 3 koaxial in der Kapselung ab.
In den Fig. 2 und 3 ist nun eine Ausführungsform einer Verbindungsanordnung 10 dargestellt, die beispielsweise zur Verbindung der Leiterabschnitte 2 und 3 der Fig. 1 dienen könnte. In Fig. 2 weisen die miteinander verbundenen starren Leiter 11, 12 einen rohrförmigen Querschnitt auf und sind je mit stumpf mit Hartlot angelöteten oder angeschweissten Endstücken 13 bzw. 14 versehen.
Während der den Leitern 11 bzw. 12 zugekehrte Bereich der Endstücke 13 bzw 14 im wesentliclhen den Querschnitt der Leiter 11 bzw. 12 weiterführen, hat der von den Leitern 11 bzw. 12 entferntere Bereich der Endstücke 13 bzw. 14 je wenigstens näherungsweise die Form einer Halbkugel 15 bzw.
16, die je von einer Äquatorialebene 17 bzw. 18 begrenzt ist.
In der Ausführungsform der Fig. 2 und 3 liegen beide Längsachsen 19, 20 der Leiter 11 bzw. 12 in der Äquatorialebene 17 bzw. 18 des betreffenden Endstückes 13 bzw. 14, wobei diese Äquatorialebene satt aneinander stossen.
An jedem der Endstücke 13, 14 ist, anschliessend an die betreffenden Äquatorialebene 17 bzw. 18 eine konkave
Nische oder Vertiefung 21 bzw. 22 ausgebildet, die die Form eines Sektors einer Hohlkugel aufweist und einen Teil der
Halbkugel des jeweils anderen Endstückes aufnimmt. Dies ist eine der Massnahmen, um die Aussenfläche der Verbindungsanordnung unabhängig von der Winkelstellung der starren Leiter in bezug aufeinander möglichst stetig zu halten.
Die Endstücke 13, 14 sind miteinander mit aneinander anstossenden Äquatorialebenen 17 und 18 auf lösbare Weise verspannt. Dazu dient eine Bolzenanordnung, die die genannten Äquatorialebenen rechtwinklig durchstösst. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Schraubbolzen 23 vorgesehen, dessen Schaft 24 beide Halbkugeln 15, 16 durchsetzt und eine durch deren Mittelpunkt führende Achse hat. Der Kopf 25 des Bolzens hat, wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, einen sechskantigen Umriss und eine gewölbte Endfläche, wobei die Krümmung dieser Wölbung etwa jener der Aussenflächen der Halbkugeln 15, 16 entspricht. Der Kopf 25 des Bolzens 23 ist ausserdem in einer im Bereich des Pols der Halbkugel 15 vorhandenen Ansenkung 26 sozusagen versenkt angeordnet und auf deren Grund über einen Federring 27 und eine Unterlagsscheibe 28 abgestützt.
Das vom Kopf 25 entfernte Ende des Schaftes 24 ist mit einem Aussengewinde versehen und auf diesem ist eine Sechskantmutter 29 aufgeschraubt, deren Endfläche - ähnlich wie der Kopf 25 - gewölbt ist.
Auch die Sechskantmutter ist sozusagen versenkt in einer der Halbkugel 16 vorhandenen Ansenkung 30 angeordnet und auf deren Grund über einen Federrring 31 und eine Unterlagsscheibe 32 abgestützt.
Umgeben ist der Schaft 24 des Bolzens 23 von einer Zentrierhülse 33, die mit ihren beiden Enden in sowohl in der Halbkugel 15 als auch in der Halbkugel 16 vorhandene Passbohrungen 34 bzw. 35 mit möglichst wenig Spiel eingreift.
Die Zentrierhülse 3 kann mit einer Aussenverzahnung und die Passbohrungen 34 bzw. 35 können mit einer gegengleichen Innenverzahnung (nicht dargestellt) versehen sein.
Aus dem vorstehend Dargelegten geht hervor, dass bei der in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsform die beiden Leiter 11 und 12 in jeder beliebigen Winkelstellung in bezug aufeinander einstellbar sind. In jeder dieser Winkelstellungen liegen aber die Achsen 19 bzw. 20 der beiden starren Leiter stets in der durch die Äquatorialebenen 17, 18 definierten Ebene.
Die Ausführungsform der Fig. 4 lässt sogar eine dreidimensionale Winkelverstellung zu. Die an den Enden der Leiter 11, 12 mit Hartlot angelöteten bzw. angeschweissten Endstücke 13', 14' ähneln den Endstücken 13, 14, doch sind deren im wesentlichen die Form einer Halbkugel aufweisenden Endbereiche 15', 16' durch Äquatorialebenen 17', 18' begrenzt, die mit den Längsachsen 19 bzw. 20 der zugehörigen Leiter 11, 12 einen spitzen Winkel, im vorliegenden Falle von 45" einschliessen. Der Bolzen 23 und die dessen Schaft umgebende Zentrierhülse 33 durchsetzen die beiden Endbereiche 15' und 16' wiederum rechtwinklig zu den aneinander anliegenden Äquatorialebenen 17', 18'. Die Längsachsen 19, 20 der Leiter 11, 12 schneiden sich im Zentrum der durch die Halbkugel 15', 16' sich ergebenden Kugel, d.h. im Mittelpunkt der Äquatorialebenen 17', 18'.
Durch diesen Schnittpunkt geht auch die Achse des Bolzens 23.
Daraus geht hervor, dass beispielsweise der Leiter 12 sich in bezug auf den Leiter 11 in alle Stellungen bringen lässt, in denen seine Achse 20 sich auf der Mantelfläche eines Kegels befindet, dessen Erzeugende die Längsachse 20 des Leiters 12 und dessen Rotationsachse die Längsachse des Bolzens 23 ist.
In diesem Falle hat dieser Kegel einen Öffnungswinkel von 90 . Wird beispielsweise in Fig. 4 der Leiter 12 mit seinem Endstück 14' um 180 um die Längsachse des Bolzens 23 ver dreht, dann würde der Leiter 12 mit dem Leiter 11 fluchten.
Die Vertiefungen bzw. Ansenkungen 26 bzw. 30, in denen der Kopf 25 des Bolzens 23 bzw. die Mutter 29 versenkt angeordnet sind, sind in diesem Falle natürlich tiefer und unregelmässiger als im Beispiel der Fig. 3. Um die Stetigkeit der Aussenflächen der Verbindungsanordnung dennoch zu gewährleisten, können diese Vertiefungen von einem im wesentlichen elliptischen Deckel aus Blech überspannt werden, wie gestrichelt in Fig. 4 oben angegeben.
Wenn, wie in den beschriebenen Beispielen, Leiter mit einem rohrförmigen Querschnitt zu verbinden sind, dann ist es zweckmässig, den Durchmesser der Halbkugel 15, 15' bzw.
16, 16' etwa gleich wie den Querschnittsdurchmesser der Leiter zu wählen.
Es ist auch möglich, eines der Endstücke 13, 14 der Ausführungsform der Fig. 2, 3 mit einem der Endstücke 13', 14' zu paaren.