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Die
Erfindung betrifft eine Wanne einer elektrischen Schaltanlage zur
Aufnahme von Verteilerschienen.
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Es
ist bekannt, Schaltschränke
zu den Sammelschienen hin durch eine isolierende Wanne abzuschließen, in
der Verteilerschienen aufgenommen werden können. Diese Wannen werden entsprechend
der Höhe der
Schaltanlage ausgebildet und dichten teilweise gasdicht ab. Zu diesem
Stand der Technik werden nachstehend beispielsweise
DE 195 11 358 A1 ,
DE 696 02 640 T2 ,
DE 295 05 259 U1 und
DE 166 51 78 U genannt, von
denen die
DE 696 02
640 T2 in der Zeichnung (
1) eine
kastenförmige
Säule C
aus Metall oder Kunststoff zeigt die eine Zweiteilung aufweist,
wobei sich jedoch im übrigen
aus der Veröffentlichung
keine näheren Erläuterungen
oder Hinweise über
Zweck oder Funktion einer solchen Zweiteilung entnehmen lassen.
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Das
der Erfindung zugrunde liegende Problem wird darin gesehen, dass
derartige Wannen in der Herstellung und Montage aufwendig und aufgrund
unterschiedlicher Schaltanlagenmaße nur großserientauglich sind.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale
aufgeführt
sind, die die Lösung
in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.
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Auf
diese Weise können
auf die Höhe
einer Schaltanlage mehrere gleiche Wannenmodule verwendet werden,
die in einer großen
Stückzahl
und somit zu günstigen
Kosten hergestellt werden können.
Schaltanlagen verschiedener Höhen
und Einteilungen können
auf diese Weise mit einer einzigen Sorte an Wannenmodulen bestückt werden.
Eine derartige Modultechnik lässt
es auch zu, Bereiche der Schaltanlage auszusparen und die Wannenmodule
nur dort anzuordnen, wo sie benötigt
werden. Um die nötige
Sicherheit gegen den Durchtritt von Lichtbögen zu erreichen, ist eine
dichtende Verbindung zwischen den jeweiligen Wannenmodulen vorgesehen,
wobei eine gasdichte Dichtung regelmäßig nicht gefordert ist.
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In
der einfachsten Form kann eine Dichtung, d. h. ein Schutz gegen
den Durchtritt von Störlichtböden, aus
einer Falz bestehen, deren jeweilige Teile an den Enden der Wannenmodule
vorgesehen, insbesondere eingegossen oder eingespritzt sind.
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Soll
eine erhöhte
Abdichtung oder gar mechanische Verbindung zwischen zwei Wannenmodulen
gewährleistet
werden, kann dies mittels einer Nut- und Federverbindung erreicht
werden, die angesichts der im Kunststoffbau erzielbaren Fertigungstoleranzen
sehr genau aufeinander passen können.
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Für sehr hohe
Ansprüche
eignet sich eine Nut- und Federverbindung in Labyrinth-Technik, die insbesondere
dann, wenn zusätzlich
nachgiebige Dichtelemente vorgesehen wären, eine hohe Dichtigkeit
erreichen.
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Wenn
nur einfache Einsatzverhältnisse
vorliegen, können
die Fertigungskosten noch dadurch reduziert werden, dass die Wannenmodule
an beiden Endflächen
gleich, nämlich
mir einer Nut ausgebildet sind, in die eine lose Feder eingesetzt
wird.
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In
besondere kritischen Fällen
können
die Wannenmodule stoffschlüssig
miteinander verschweißt oder
verklebt werden, wodurch eine absolute Dichtigkeit entsteht.
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Zur
Vermeidung von Störlichtbogen
außerhalb
und vorzugsweise hinter den Wannenmodulen kann ein Störlichtbogen
aus z. B. einer Kunststoffplatte vorgesehen werden, der in Formschluss
mit dem Wannenmodul bringbar ist. Z. B. kann das Wannenmodul eine
Nut oder Stege aufweisen, in deren Zwischenräume der Störlichtbogenschutz eingesteckt
werden kann.
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In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
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1 eine
Schaltanlage in vereinfachter Darstellung und in Vorderansicht,
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2 einen
Vertikalschnitt durch Sammelschienen an der Rückseite der Schaltanlage und
mit einem seitlichen Blick auf mehrere Sammelschienenhalter und
Wannenmodule,
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3 über einen
Sammelschienenverbinder miteinander verbundene Sammelschienenenden
in Vorderansicht,
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4 einen
Satz Sammelschienenhalter in einer ersten Zusammensetzung in Seitenansicht,
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5 den
Satz Sammelschienenhalter in einer zweiten Zusammensetzung in Seitenansicht,
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6 den
Satz Sammelschienenhalter in einer dritten Zusammensetzung in Seitenansicht
und
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7 den
Satz Sammelschienenhalter in einer vierten Zusammensetzung in Seitenansicht.
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1 zeigt
eine Schaltanlage 10, die sich aus mehreren Schaltfeldern 12 zusammensetzt.
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Schaltanlagen 10,
z. T. auch als Schaltschrank bezeichnet, werden z. B. in Meßwarten
benutzt. Je nach dem Umfang der Anwendung werden mehr oder weniger
Schaltfelder 12 in einer oder mehreren Reihen angeordnet
und ergeben eine geschlossene Wand. Während in dem gewählten Ausführungsbeispiel
drei Schaltfelder 12 gezeigt sind, kann es in einem Extremfall
auch nur ein einziges Schaltfeld 12 oder in einem anderen
Extremfall können
es -zig Schaltfelder 12 sein, die nebeneinander angeordnet
werden.
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Ein
Schaltfeld 12 stellt eine Baueinheit von z. B. ca. 0,6 × 1,0 × 2,2 m
dar, die in sich abgeschlossen vormontiert werden kann und erst
an der Baustelle mit weiteren Schaltfeldern 12 zu einer
Schaltanlage 10 zusammengebaut wird. In einem Idealfall
ist jedes Schaltfeld 12 in gleicher Weise mit nicht gezeigten
elektrischen Verbrauchern bestückt,
die innerhalb eines Rahmens 14 montiert sind. Da der Aufbau
von Schaltfeldern 12 grundsätzlich bekannt ist, sollen
im folgenden nur die von der Erfindung betroffenen Einzelteile beschrieben werden,
nämlich
Sammelschienen 16, Sammelschienenverbinder 18,
Sammelschienenhalter 20 und Wannenmodule 22. Schließlich seien
auch Verteilerschienen 24 erwähnt, die mit den Sammelschienen 16 und
den Wannenmodulen 22 in Verbindung stehen.
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Mit
Blick auf 1 ist ersichtlich, daß sich zwischen
den einzelnen Schaltfeldern 12 eine vertikale Trennstelle 26 ergibt
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An
der Rückseite
jedes Schaltfeldes 12 erstrecken sich in horizontaler Ausrichtung
sechs Sammelschienen 16 aus Kupfer. Diese Sammelschienen 16 sind
jeweils paarweise einer Phase zugeordnet. Gemäß 2 befinden
sich alle Sammelschienen 16 in einer vertikalen Ebene jeweils
mit einem Abstand zueinander, wobei der Abstand innerhalb eines
Paares kleiner ist als der zwischen zwei Paaren. Bei geringen Stromstärken reicht
es aus, wenn pro Phase nur eine einzige Sammelschiene 16 vorgesehen
ist. Bei hohen Stromstärken können alle
Sammelschienen 16 doppelt vorgesehen werden – sh. 7.
Ausweislich 1 sind die Sammelschienen 16 nur
so breit wie ein Schaltfeld 12, damit ein einzelnes Schaltfeld 12 aus
einem gesamten Verbund nach vorne heraus gelöst bzw. in einen solchen Verbund
eingeschoben werden kann. Die Sammelschienen 16 besitzen
z. B. einen Querschnitt von 80 × 10
oder 60 × 10
oder 30 × 10
mm. Die Sammelschienen 16 befinden sich im wesentlichen
in der oberen Hälfte
eines Schaltfeldes 12 und zwar hinter dessen Rahmen 14. Die
zusammengehörigen
Sammelschienen 16 jedes Schaltfeldes 12 befinden
sich auf der gleichen Höhe
und sind stirnseitig aneinander ausgerichtet. Die Anbringung der
Sammelschienen 16 an dem Schaltfeld 12 erfolgt mittels
der Sammelschienenhalter 20 an dem Rahmen 14,
was im nachfolgenden näher
beschrieben wird. Jedes Paar Sammelschienen 16 ist mittels
einer Schraube 28 oder dergleichen leitend mit einer Verteilerschiene 24 verbunden,
um den elektrischen Verbrauchern Strom zuzuführen.
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Der
Sammelschienenverbinder 18 – sh. 3 – dient
der Verbindung der Enden gleichartiger Sammelschienen 16 in
benachbarten Schaltfeldern 12.
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Sammelschienenverbinder 18 werden
auch als Sammelschienenlaschen bezeichnet. Mittels eines Sammelschienenverbinders 18 wird
nicht nur eine elektrische Verbindung zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Sammelschienen 16 erzeugt, sondern auch eine mechanische
Trennung vollzogen, die es ermöglicht,
ein Schaltfeld 12 aus dem Verbund zu lösen. Bei der Lösung dieser
Verbindung ist es bedeutsam, daß der
Sammelschienenverbinder 18 nicht aus Unachtsamkeit von
den Sammelschienen 16 gelöst wird und in das Schaltfeld 12 hineinfällt, weil
dann – neben
evtl. mechanischen Schäden – das gesamte
Schaltfeld 12 wieder demontiert werden muß, damit
man an den Sammelschienenverbinder 18 gelangt. Wenn – wie in
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel – pro Phase
zwei Sammelschienen 16 vorhanden sind, werden vorzugsweise
alle Enden der in Betracht kommenden Sammelschienen 16 miteinander
verbunden. Ausweislich 3 besteht der Sammelschienenverbinder 18 aus
einer flachen Platte, deren Stärke
und Material dem der Sammelschienen 16 im wesentlichen
entspricht – was
jedoch nicht zwingend ist. Die Verbindung des Sammelschienenverbinders 18 mit
den Sammelschienen 16 erfolgt über Schrauben 30,
die als Sechskantschrauben ausgebildet sind. Die Köpfe der
Schrauben 30 sind mit als Druckscheiben ausgebildeten Unterlegscheiben 32 unterlegt,
und der Schaft 34 wird in Einpreßmuttern 36 eingeschraubt,
die einen Bund aufweisen, der reibschlüssig in nicht näher bezeichnete
Bohrungen in dem Sammelschienenverbinder 18 eingepreßt wird
und die Einpreßmutter 36 gegen
Drehung sichert. Fluchtend mit den Bohrungen in dem Sammelschienenverbinder 18 sind
in den Endbereichen der Sammelschienen 16 Langlöcher 38 vorgesehen,
die von dem Schaft 34 durchdrungen werden können und
Toleranzen beim Zusammenbau und der Aufstellung der Schaltfelder 12 ausgleichen
können.
Gemäß 3 sind
in dem Endbereich jeder Sammelschiene 16 zwei Schrauben 30 vorgesehen.
Bei dem dargestellten Sammelschienenverbinder 18 sind vier
Endbereiche folglich über
acht Schrauben 30 an den Sammelschienenverbinder 18 angeschlossen,
wobei der Sammelschienenverbinder 18 vollflächig an
den Sammelschienen 16 anliegt. Diese Anordnung verringert
den Übergangswiderstand,
was auch eine geringere Wärmeentwicklung
zur Folge hat. In einem Spalt 40 zwischen zwei Sammelschienen 16 der
gleichen Phase ist eine weitere Schraube als Verbinderhalter 42 vorgesehen.
Dieser Verbinderhalter 42 weist ebenfalls eine Unterlegscheibe 32 unter
seinem Kopf auf und ist ebenfalls in einer Einpreßmutter 36 gehalten.
Die Unterlegscheibe 32 ist so groß gewählt, daß sie nicht durch den Spalt 40 paßt. Sobald
die Schrauben 30 entfernt sind, kann der Sammelschienenverbinder 18 seitlich,
d. h. entlang zweier Sammelschienen 16 geschoben werden,
wobei sich der Verbinderhalter 42, also der Schaft 34 der
Schraube, durch den Spalt 40 bewegt und die Unterlegscheibe 32 verhindert,
daß der
Verbinderhalter 42 und mit ihm der Sammelschienenverbinder 18 entfällt. Sobald
der Sammelschienenverbinder 18 bzw. beide Sammelschienenverbinder 18 an
jedem Ende der Sammelschiene 16 soweit seitlich verschoben
wurde(n), daß die
Trennstelle(n) 26 frei liegt(en), kann das Schaltfeld 12 montiert
oder demontiert werden. In einer abgewandelten Ausführungsform
sind keine separaten Verbinderhalter 42 vorgesehen; vielmehr
werden die Schrauben 30 hierfür verwendet, sobald sie von
der Sammelschiene 16 gelöst sind.
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Die
Sammelschienenhalter 20 sind aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff
hergestellt. Sie tragen somit die Sammelschienen 16 nicht
nur, sondern isolieren diese auch gegenüber dem Rahmen 14 des
Schaltfeldes 12. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind die Sammelschienenhalter 20 derart lange ausgebildet,
daß sie
die Sammelschienen 16 aller Phasen aufnehmen können. Dies
ist jedoch nicht zwingend; vielmehr reicht es aus, wenn die Sammelschienenhalter 20 die
Sammelschiene 16 oder Sammelschienen 16 einer
Phase aufnehmen. In dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung werden zwei Arten von Sammelschienenhalter 20 verwendet,
und zwar ein erster Sammelschienenhalter 20a mit Ausnehmungen 44 auf
einer Seite und ein zweiter 20b mit Ausnehmungen 44 auf
beiden Seiten. Beide Arten Sammelschienenhalter 20a, 20b sind
gleich lang und besitzen dieselbe Dicke. Beide Sammelschienenhalter 20a, 20b sind
in jeweils nicht gezeigter Weise mit Hohlräumen und Versteifungsrippen,
sowie mit Bohrungen versehen, durch die Schrauben zur Befestigung
an dem Rahmen 14 geführt
werden können
und mit denen jeweils zwei Sammelschienenhalter 20a, 20b gegeneinander
verspannt werden können.
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Der
zweite Sammelschienenhalter 20b ist der in 2 rechts
gelegene und weist auf der in 2 linken
Seite zwei weite Ausnehmungen 44w auf, die durch einen
schmalen Steg 46 voneinander getrennt werden. Auf der gegenüberliegenden
rechten Seite sind spiegelbildlich dazu zwei enge Ausnehmungen 44e ebenfalls
mit einem schmalen Steg 46 in der Mitte dazwischen vorgesehen.
Aufgrund der spiegelbildlichen Ausbildung liegen sich die beiden
schmalen Stege 46 gegenüber.
Die Stege 46 und Ränder 48 der
Ausnehmungen 44 weisen die gleiche Höhe auf. An der Trennstelle
zwischen den Ausnehmungen 44 und Stegen 46 für die Sammelschienen 16 einer
Phase zu den Ausnehmungen 44 für die Sammelschienen 16 der
nächsten
Phase ist eine Nut 50 vorgesehen, deren Bedeutung weiter
unten erklärt
wird. Die Nut 50 verläuft
in einer Seitenfläche des
Sammelschienenhalters 20, die unter einem Winkel von 90
Grad zu der Fläche
verläuft,
in die die Ausnehmungen 44 eingearbeitet sind.
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Der
erste Sammelschienenhalter 20a weist auf einer Seite eine
glatte Oberfläche 52 ohne
Ausnehmungen 44 und Stege 46 auf. Auf der der
glatten Oberfläche 52 gegenüberliegenden
Seite ist eine mittelweite Ausnehmung 44m eingearbeitet,
die von zwei breiten Stegen 54 begrenzt wird. Zwischen
den weiten Stegen 54 besteht ein einer Ausnehmung entsprechender
Abstand 58, dessen Größe zwischen
der Weite einer engen und einer mittleren Ausnehmung 44e und 44m liegt.
Mittig zwischen zwei mittelweiten Ausnehmungen 44m befindet
sich wiederum die Nut 50 in der Wand senkrecht zu den Ausnehmungen 44m.
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In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind die Ausnehmungen
44 und Stege
46,
48 der
Sammelschienenhalter
20a,
20b so bemessen, daß bei einer
paarweisen Anordnung der Sammelschienenhalter
20 Sammelschienen
16 von
30, 60 und 80 mm Breite und 10 mm Stärke aufgenommen werden können. Hierfür wurden
folgende Abmessungen gewählt:
Die
Weite einer weiten Ausnehmung beträgt: | 80
mm |
Die
Weite einer mittleren Ausnehmung beträgt: | 75
mm |
Die
Weite einer engen Ausnehmung beträgt: | 60
mm |
Die
Weite des Abstands beträgt: | 70
mm |
Die
Breite eines schmalen Stegs beträgt: | 10
mm |
Die
Breite eines breiten Stegs beträgt: | 30
mm |
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Diese
Abmessungen orientieren sich an den zuvor genannten Querschnittsmaßen der
Sammelschienen 16 und sind bei Sammelschienen 16 anderer
Abmessung entsprechend anzupassen.
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Gemäß den 4 bis 7 können die
ersten und zweiten Arten Sammelschienenhalter 20a, 20b auf
verschiedene Weise zu einer Sammelschienenhalteranordnung miteinander
kombiniert, d. h. aneinander zur Anlage gebracht werden.
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Gemäß 4 liegt
der zweite Sammelschienenhalter 20b an der glatten Oberfläche 52 des
ersten Sammelschienenhalters 20a an und zwar derart, daß sich die
weiten Ausnehmungen 44w zu der glatten Oberfläche 52 hin öffnen. Auf
diese Weise ergeben sich zwei geschlossene Kammern in denen Sammelschienen 16 des
Querschnitts 80 × 10
mm untergebracht werden können.
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Bei
der Ausführung
nach 5 liegt der zweite Sammelschienenhalter 20b derart
an der glatten Oberfläche 52 des
ersten Sammelschienenhalters 20a an, daß sich die engen Ausnehmungen 44e zu
ihm öffnen. Auf
diese Weise ergeben sich zwei geschlossene Kammern in denen Sammelschienen 16 des
Querschnitts 60 × 10
mm untergebracht werden können.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach 6 sind die Sammelschienenhalter 16 so
zueinander angeordnet, daß sich
die engen und die mittleren Ausnehmungen 44e und 44m zueinander öffnen. In
diesem Fall liegt der erste Sammelschienenhalter 20a mit
seiner glatten Oberfläche 52 an
dem Rahmen 14 zur Befestigung an. Bei dieser Konstellation
ragt je ein breiter Steg 54 in eine enge Ausnehmung 44e und
der schmale Steg 46 in eine mittlere Ausnehmung 44m,
so daß sich
zwei Kammern ergeben, in denen Sammelschienen 16 mit einem Querschnitt
von 30 × 10
mm untergebracht werden können.
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Schließlich können gemäß 7 zwei
zweite Sammelschienenhalter 20b spiegelbildlich zu einer
Mittenebene angeordnet und durch eine Wand 56 zumindest
mechanisch voneinander getrennt werden, wobei die Wand 56 auf
jeder Seite die glatte Oberfläche 52 des
ersten Sammelschienenhalters 20a darstellt. Jeder zweite
Sammelschienenhalter 20b kann dabei so angeordnet werden,
daß sich
die engen oder die weiten Ausnehmungen 44 zu der Wand 56 hin öffnen. Auf
diese Weise ergeben sich bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
Kammern, in denen insgesamt vier Sammelschienen 16 des
Querschnitts 80 × 10
oder 60 × 10
mm aufgenommen werden können.
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Bei
jeder Anordnung der Sammelschienenhalter 20a, 20b befinden
sich die Nuten 50 auf derselben Höhe.
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Während die
vorstehende Beschreibung davon ausgeht, daß sich die Ausnehmungen 44 und
Stege 46, 54 in bzw. auf gegenüberliegenden Seiten eines Sammelschienenhalters 20a, 20b befinden,
könnten
diese auch in bzw. auf rechtwinklig zueinander verlaufenden Seiten
vorgesehen sein. Ausgehend von einem Sammelschienenhalter 20 mit
vier Außenflächen könnten also
auch Ausnehmungen 44 und Stege 46, 54 anderer Abmessungen
gewählt
werden, so daß eine
Vielzahl anderer Querschnitte aufgenommen werden könnte. Schließlich kann
auch in den sich ergebenden Kammern noch ein geringes Spiel zu den
Sammelschienen 16 bestehen, da diese bereits anderweitig
lagegesichert sind. Sollte im Gegensatz hierzu eine Sammelschiene 16 geringfügig zu groß sein,
würden
die Sammelschienenhalter 20 entsprechend nachgeben.
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Auf
der Höhe
eines Schaltfeldes 12 sind gemäß 1 mehrere
Wannenmodule 22 übereinander
angeordnet, die den Innenraum des Schaltfeldes 12 im wesentlichen
gegenüber
dem Bereich der Sammelschienen 16 abschotten. Jedes Wannenmodul 22 hat
eine Höhe
von ca. 0,3 m, so dass sich auf der Gesamthöhe ca. sechs bis sieben Wannenmodule 22 übereinander
befinden. Jedes Wannenmodul 22 besteht aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff
und weist in der Draufsicht im wesentlichen die Form eines „U" auf. Auf der Innenseite
jedes Wannenmoduls 22 sind in bekannter und nicht gezeigter
Weise Stege zum Halten, Führen, Befestigen
und Abschotten der Verteilerschienen 24, sowie Durchbrüche zum
Hindurchführen
der Schrauben 28 zur Verbindung der Verteilerschienen 24 mit
den Sammelschienen 16 vorgesehen. Schließlich wird
der Innenbereich jedes Wannenmoduls 22 mit einem nicht
gezeigten, an sich nicht zwingend erforderlichen, so genannten Fingerschutz
versehen, der den Zugriff zu den Verteilerschienen 24 verhindert.
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2 zeigt
ein Wannenmodul 22 von der Seite. Neben dem modularen Aufbau
einer Gesamtwanne aus jeweils mit den Endflächen 22a aneinanderliegenden
Wannenmodulen 22 spielt die Verbindung einzelner Wannenmodule 22 eine
Rolle. Jedes Wannenmodul 22 weist an seiner Unterseite
eine Schulter 60 und an seiner Oberseite eine Aussparung 62 auf.
Die Schulter 60 und die Aussparung 62 sind der
Größe und Lage
nach so gewählt,
dass sie zusammenpassen und eine Falzverbindung ergeben, die das
Durchdringen eines Störlichtbogens
verhindert. Nach der Montage der Wannenmodule 22 an dem
Rahmen 14 übergreifen
diese sich formschlüssig
und sind lagegesichert. Auf der den Sammelschienen 16 zugelegenen äußeren Rückseite
der Wannenmodule 22 ist wiederum eine Nut 50 vorgesehen,
deren Weite den bereits beschriebenen Nuten 50 entspricht
und die mit diesen fluchtet. Die Schulter 60 und die Aussparung 62 brauchen
nur an dem den Sammelschienen 16 zugelegenen rückwärtigen und
in den Sammelschienenbereich ragenden Bereich vorgesehen zu werden.
Allerdings können
die Schulter 60 und die Aussparung 62 auch über die
gesamte Länge
der Stirnseiten verlaufen.
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In
die Nuten 50 wird nach der Montage der Sammelschienenhalter 20 und
der Wannenmodule 22 ein Störlichtbogenabschotter 64 eingefügt und vorzugsweise
mittels einer Pressanpassung in den Nuten 50 gehalten.
Der Störlichtbogenabschotter 64 ist
im wesentlichen als eine Kunststoffplatte ausgebildet, die den Raum
zwischen den Sammelschienen 16 unterschiedlicher Phasen
durchtrennt und somit das Übertreten von Störlichtbögen verhindert.
Anstatt mittels einer Preßpassung
kann der Störlichtbogenabschotter 64 auch
auf jede andere Weise gehalten werden, solange gesichert ist, daß er seine
Lage einhält.