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"Elektrische Verbindungsklemme, insbesondere Hochstrom-Re ihenklemme"
Zusatz zu Patent . ... ... (Patenanmeldung P 21 08 633.9-34) Das Hauptpatent (Patentanmeldung
P 21 o8 633.9-34) betrifft eine elektrische Verbindungsklemme, insbesondere Hochstrom-Reihenklemme,
bestehend aus einem Isolierkörper mit Montagefuß, aus einer schienenförrnig ausgebildeten
Strombrücke und aus zumindest einer Klemmhülse mit Klemmschraube und durch die Klemmschraube
verstelxbarem Druckstück, wobei das dem Druckstück zugeordnete Anschlußende der
Strombrücke und das Druckstück schrauostockartig zusammenarbeiten und den wirksamen
Anschlußraum für eine anzuschließende elektrische Leitung begrenzen
Das
Hauptpatent (P 21 08 63.9-4) geht von folgendem aus: Bei bekannten elektrischen
Verbindungsklemmen der eingangs beschriebenen Art, an die aus mehreren Drähten bestehende
elektrische Leitungen, nämlich mehrdrähtige, vieldrahtige, feindrShtige oder feinstdrähtige
Leitungen angeschlossen werden, ist der Querschnitt des der elektrischen Leitung
zugewandten Endes des Anschlußraumes stets gleich dem Querschnitt des der elektrischen
Leitung abgewandten Endes des Anschlußraumeso Das ist in elektrischer und in mechanischer
Hinsicht nachteilig.
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Spannt man ein von der Isolation freigemachtes Ende einer aus mehreren
Drähten bestehenden elektrischen Leitung in einen Schraubstock mit zueinander parallelen
Spannflächen, so stellt man fest, daß sich die zunächst kreiszylindrische Leitung
zum Leitungsende hin keilförmig verjüngt; der zunächst kreisförmige Querschnitt
geht in einen elliptischen bis nahezu rechteckigen Querschnitt über, wobei die große
Achse der Ellipse bzw. die längere Seite des Rechteckes parallel zu den Spannflächen
des Schraubstockes serlEuft Diese Erscheinung ist darauf zurUckzufUhren, daß der
Querschnitt der der Isolation zugewandten Seite des eingespannten Endes der Leitung
durch die benachbarte Isolation im wesentlichen kreisförmig gehalten wird, während
die einzelnen Drähte der Leitung an der der Isolation abgewandten Seite des eingespannten
Endes dem Druck der Spannflächen des Schraubstockes ausweichen.
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Die zuvor beschriebene Erscheinung beim Einspannen eines von der Isolation
befreiten Endes einer aus mehreren Drähten bestehenden elektrischen Leitung führt
bei elektrischen Verbindungsklemmen dazu, daß die Leitung praktisch nur an dem der
Leitung zugewandten Ende des Anschlußraumes eingespannt wird, also nur hier Kontaktdruck
erzeugt wird, während an dem der Leitung abgewandten Ende des Anschlußraumes die
einzelnen Drähte der Leitung
ausweichen, hier also eine Kontaktierung
zwischen der Leitung und der Strombrücke praktisch nicht stattfindet. Dadurch erhöht
sich der Widerstand zwischen den an beiden Anschlußenden der Strombrücke angeschlossenen
Leitungen und die Verlustwärme im Bereich der Verbindungsklemme auf zweifache Art.
Einerseits ist der Übergangswiderstand zwischen den angeschlossenen elektrischen
Leitungen und der Strombrücke wegen der nur teilweisen Kontaktierung relativ groß,
andererseits fließt der Strom über die gesamte Länge der Strombrücke, so daß auch
der Durchgangswiderstand relativ groß ist0 Außerdem ist nachteilig, daß die gleichsam
nur schneidenförmige Einspannung der Leitungen diese nicht hinreichend stabil, insbesondere
gegenüber seitlichen Beanspruchungen, festhalten0 Der Lehre des Hauptpatentes (Patentamleudng
P 21 o8 6n3.9-»4) liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Verbindungsklemme
der ei ngangs beschriebenen Art hinsichtlich der Kontaktierungs- und Einspannverhältnisse
zu verbessern.
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Diese Aufgabe ist nach Lehre des Hauptpatentes (Patentanmeldung P
21 o8 6nu9.34) im wesentlichen dadurch gelöst, daß das Anschlußende der Strombrücke
und das Druckstück zumindest in der auf der Strombrücke senkrecht stehenden, in
Achsrichtung der Strombrücke verlaufenden Mittelebene einen spitzen, auf die anzuschließende
elektrische Leitung zu sich öffnenden Winkel bilden. Bei der elektrischen Verbindungsklemme
nach der Lehre des Hauptpatentes (Patentanmeldung P 21 o8 65.9-4) ist also der Anschlußraum
genau in der Weise keilförmig ausgebildet, die sich entsprechend der gegebenen Erläuterung
beim Einspannen eines von der Isolation freigemachten Endes einer aus mehreren Drähten
bestehenden elektrischen Leitung ergibt. Dadurch wird erreicht, daß die Leitung
an dem der Leitung zugewandten Ende des Anschlußraume; wid dem der Leitung abgewandten
Ende des Anschlußraumes und darüber hinaus auch dazwischen, im Ergebnis also über
praktisch
die gesamte Länge des wirksamen Anschlußraumes, eingespannt
ist. Diese Einspannung über die gesamte Länge des wirksamen Anschlußraumes verringert
gegenüber bekannten Verbindungsklemmen der eingangs beschriebenen Art sowohl den
UDergangswiderstand als auch den Durchgangswiderstand - und damit die Verlustwärme
im Bereich der Verbindungsklemme Darüber hinaus liegen auch.in mechanischer Hinsicht
bessere Verhältnisse vor, erfährt nämlich die angeschlossene Leitung einen in allen
Richtungen stabilen Halt.
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Im einzelnen enthält das Hauptpatent (Patentanmeldung P 21 o8 635.9-)4)
verschiedene Lehren zur Ausgestaltung und Weiterbildung der elektrischen Verbindungsklemme
nach Lehre des Hauptpatentes (Patentanmeldung P 21 o8 633.9-34).
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Zunächst bieten sich Verbindungsklemmen an, bei denen die Klemmschraube
in der auf der Strombrücke stehenden Mittelebene und senkrecht zur Strombrücke geführt
ist. Hier ist die Anordnung so getroffen, daß die wirksame Druckebene des Druckstückes
mit der Achse der Klemmschraube einen spitzen Winkel bildet, wobei dieser spitze
Winkel nach außen, d,h. von der Verbindungsklemme in Richtung der Leitung, offen
ist. Wirksame Druckebene des Druckstückes bezeichnet dabei die durch das der Leitung
zugewandte Ende des Druckstückes und durch das der Leitung abgewandte Ende des Druckstückes
gelegte Ebene. Die Druckebene kann also mit der unteren Fläche des Druckstückes
zusammenfallen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, an den beiden Enden des Druckstückes
besondere Druckzonen vorzusehenind daß Druckstück zwischen den beiden Druckzonen
zurücktreten zu lassen. Eine andere Möglichkeit, den Anschlußraum keilförmig zu
gestalten, besteht darin, die Klemmschraube in der auf der Strombrücke stehenden
Mittelebene unter einen spitzen Winkel zur StrEmbrUcke zu führen und die wirksame
Druckebene des Druckstückes mit der Achse der Klemmschraube einen rechten Winkel
bilden zu lassen.
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endet man die Lehre des Hauptpatentes (Patentanmeldung P 21 o8 633.9-34)
auf Verbindungsklemmen der eingangs beschriebenen Art an, bei denen das der elektrischen
Leitung zugewandte Ende des Druckstückes einem Kreisbogen angenähert ist, so kann
dies vorzugsweise dadurch geschehen, daß das der elektrischen Leitung abgewandte
Ende des Druckstückes planparallel zum Anschlußende der Strombrücke ausgeführt ist
und daß der größte Abstand zwischen dem der elektrischen Leitung zugewandten Ende
des Druckstückes und dem Anschlußende der Strombrücke stets größer ist als der Abstand
zwischen dem der elektrischen Leitung abgewandten Ende des Druckstückes und dem
Anschlußende der Strombrücke.
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.inerseits ist der sich beim Einspannen von aus mehreren Drähten nestehenden
Leitungen bildende Keilwinkel sowohl von der Querschnittsgröße der Leitung als auch
von der Anzahl der Je Leitung verwendeten Drähte, - mehrdrähtige, vieldrähtige,
feindrähtige zder feinstdrähtige - abhängige Andererseits werden Verbindungsklemmen
der in Rede stehenden Art nicht für jeden Nennquerschnitt aer anzuschließenden Leitung
ausgelegt, vielmehr wird, um größee Stückzahlen gleicher Ausführung herstellen zu
können, jeweils eine Ausführung für mehrere Nennquerschnitte vorgsehen. Aus bei-Aen
Gründen kann der Winkel zwischen dem Anschlußende der Stromdrücke und dem Druckstück
nicht ohne weiteres individuell dem wisch jeweils einstellenden Keilwinkel am Ende
der anzuschliesenden Leitung angepaßt werden. Um hier@gleichwohl optimale Verältnisse
zu erzielen, geht ein weiterer Vorschlag der L-ehre es Hauptpatenes (Patentanmeldung
P 21 08 63389-54) dem besontiere Bedeutung zukommt, dahin, die Kiemnjshraube in
der Klemmhülse in einem sich in Achsrichtung der Strombrücke erstreckenen Langloch
zu führen, so daß die Klemmschraube um eine waagerechte, senkrecht zur Achse der
Strombrücke liegende Achse eine aume1bewegung ausführen und sich die Druckebene
dem eingespannten Ende der Leitung exakt anpassen kann0
Schließlich
besteht auch die Möglichkeit, die Anordnung so zu treffen, daß das Anschlußende
der Strombrücke mit dem Mittelstück der Strombrücke einen stwnpfen Winkel blldet,
also die Klemmschraube i der auf der Strombrücke stehenden Mittelebene und senkrecht
zur Strombrücke zu führen und die wirksame Druckebene des eckstückes mit der Achse
der Klemmschraube einen rechten Winkel bilden zu lassen0 Hier wird also, im Gegensatz
zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, die Strombrücke zur Anpassung an die
Kleiform des Endes der anzuschließenden Leitung benutzt.
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Die elektrische Verbindungsklemme nach Lehre des Hauptpatentes (Patentanineldung
P 21 o8 633.9-34) hat sich bereits außerordentlich bewährt, jedoch ist die erreichte
Federung des wirksamen Anschlußraumes, insbesondere der Federweg, noch nicht optimal.
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Da aber der Federung, insbesondere dem Federweg, bei elektrischen
Verbindungsklemmen der in Rede stehenden Art wegen der Notwendig keit, über lange
Zeit gute Kontaktierungsverhältnisse zu gewährleisten, besondere Bedeutung zukommt,
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die elektrische Verbindungsklemme nach
Lehre des Hauptpatentes (Patentanmeldung P 21 o8 633.9-34) insoweit auszugestalten
und weiterzubilden.
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Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsklemme, insbesondere
Hochstrom-Reihenklemme, bestehend aus einem Isolierkörper mit Montagefuß, auß einer
schienenförmig ausgebildeten Strombrücke und aus zumindest einer Klemmhülse mit
Klemmschraube und durch die Klemmschraube verstellbarem Druckstück, wobei das dem
Druckstück zugeordnete Anschlußende der Strombrücke und das Druckstück schraubstockartig
æ.sammenarbeiten und den wirksamen Anschlußraum für eine anzuschließende elektrische
Leitung begrenzen und wobei das Anschlurende der Strombrücke und das Druck stück
zumindest in der auf der Strombrücke senkrecht stehenden, in Achsrichtung der Strombrücke
verlaufenden Mittelebene einen
spitzen, auf die anzuschließende
elektrische Leitung zu sich öffnenden Winkel bilden, nach Patent e ... * (Patentanmeldung
P 21 o8 633.9-34), und besteht darin, daß der Anschlußraum der Klemmhülsen in Ebenen,
auf denen die Achsrichtung der Strombrücke senkrecht steht, dem senkrechten Querschnitt,
durch eine Tonne entsprechende oder angenäherte Querschnitte aufweist Bei der erfindungsgemä.ßen
elektrischen Verbindungsklemme sind also die Seitenwände der Klemmhülse nach außen
gewölbt. Beim Anzug der Klemmschraube kann über einen relativ großen Federweg wegen
der nach außen gewölbten Seitenwände die Klemmhülse elastisch verformt werden, so
daß die gespeicherte Federkraft auch dann noch für gute Kontaktierungsverhältnisse
sorgt, wenn das Material der eingespannten elektrischen Leitung irn Laufe der Zeit
nachgibt, also fließt.
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Im einzelnen gibt es verschiedene Möglichkeiten, die zuvor erläuterte
Lehre der Erfindung auszugestalten und weiterzubilden.
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Zunächst besteht die Möglichkeit, die Anordnung so zu treffen, daß
die Querschnitte der Klemmhülse in allen Ebenen, auf denen die Achsrichtung der
Strombrücke senkrecht steht, gleich sind.
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Bei dieser Ausführungsform hat, wenn weitere Maßnahmen nicht ergriffen
werden, d.h, wenn die Wandstärke der Seitenwände der Klemmhülse in allen Ebenen,
auf denen die Achsrichtung der Strombrücke senkrecht steht, gleich ist, die Klemmhülse
an dem der anzuschließenden elektrischen Leitung zugewandten Ende die gleiehe Federcharakteristik
wie an dem gegenüberliegenden, also der anzuschließenden elektrischen Leitung abgewandten
Ende. Man kann aber auch an dem der anzuschließenden elektrischen Leitung zugewandten
Ende der Klernmhülse eine andere Federcharakteristik als an dem der anzuschließenden
elektrischen Leitung abgewandten Eride der Klemmhülse verwirklichen, indem man die
Wandstärke der Seitenwände der Klernuihülse unterschiedlich ausführt. Insbesonder
kann die Wandstärke der Seitenwände der Klemmhülse an dem
der anzuschließenden
elektrischen Leitung zugewandten Eiide geringer sein als am gegenüberliegenden Ende,
so daß die Federkonstante an dem der anzuschließenden elektrischen Leitung zugewandten
Ende der Klemmhülse geringer als am gegenüberliegenden Ende ist0 Zweckmäßigerweise
wird man die Wandstärke der Seitenwände der Klemmhülse über deren Länge von dem
der anzuschliessenden elektrischen Leitung zugewandten Ende zurn gegenüberliegenden
Ende kontinuierlich zunehmen lassen, so daß sich die Federkonstante kontinuierlich
ändert. Durch die zuletzt bes chr iebenen Maßnahmen zur Erreichung unterschiedlicher
Federkonstanten über die Länge der Klemmhülse wird die Möglichkeit geschaffen, daß
sich, bei aufgebrachter Federkraft, die Klemmhülse selbst keilförmig dem Querschnitt
des von der Isolation freigemachten Endes der angeschlossenen elektrischen Leitung
anpaßt.
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Das Ziel, bei der Klemmhülse eine über die Länge unterschiedliche
Federkonstante zu verwirklichen, kann aber auch dadurch erreicht werden, daß die
maximale Breite der Klemmhülse - bei gleicher minimaler Breite, d.h. bei gleicher
oberer bzw. unterer Breite " an dem der anzuschließenden elektrischen Leitung zugewandten
Ende größer als an dem gegenüberliegenden Ende ist. Das kann bei einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Verbindungsklemme verwirklicht werden, bei der die Wandstärke
der Seitenwände der Klemmhülse in allen Ebenen, auf denen die Achsrichtung der Strombrücke
senkrecht steht, gleich ist. Bei dieser Ausführungsform wird also die unterschiedliche
Federkonstante nur dadurch erreicht, daß die Seitenwände der Klemmhülse unterschiedlich
stark gewölbt sindo Man kann aber auch die zuletzt beschriebene Maßnahme zur Erreichung
unterschiedlicher Federkonstanten mit der davor beschriebenen Maßnahme komoinieren,
also bei einer Ausführungsform, bei der die Seitenwände der Klemmhülse aii dem der
anzuschließenden elektrischen Leitung zugewandten Ende stärker gewölbt sind als
an dem gegenüberliegenden Ende, die Wandstärke der Seitenwände der Kle*hnüls,e,ffin^{eW
der anzuschließenden elektrischen
Leitung zugewandten Ende geringer
ausführen als am gegenüberliegenden Ende. Dabei empfiehlt es sich wieder, die Wandstärke
der Seicenwände der Klemmhülse über deren Länge von em der anzuschließenden elektrischen
Leitung zugewandten Ende um gegenüberliegenden Ende kontinuierlich zunehmen zu lassen.
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Tm folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsseispiel
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigen: ig. 1 eine bevorzugte
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsklemme, nämlich
einer Hochstrom-Reihenklemme, in Seitenansicht, teilweise geschnitten, fig. 2 die
Hochstrom-Reihenklemme nach Fig. 1 in Vorderansicht, Fig. 5 das Druckstück der Hochstrom-Reihenklemme
nach Fig. 1 und 2 in Seitenansicht und !ige 4 die Klemmhülse der Hochstrom-Reihenklemme
nach Fig. 1 und 2 in perspektivischer, gegenüber den Fig, 1 bis 3 vergrößerter Darstellung.
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Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte elektrische Verbindungsklemme,
nämlich Hochstrom-Reihenklemme, besteht in ihrem grund-.-ätzlicr.en Aufbau aus einem
Isolierkörper l I ; Montagefuß 2, Aus einer schienenförmig ausgebildeten Strombrücke
3 und aus zumindest einer Klemmhülse 4 mit Klemmschraube 5 und durch die Klemmschraube
5 verstellbarem Drzckstück 6. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Klemmhülsen
4, nämlich beidseits des Isolierkörpers 1 jeweils eine Klemmhülse 4, vorgesehen.
Das dem Druckstück 6 zugeordnete Anschlußende 7 der Strombrücke 3 und as Druckstück
6 arbeiten sehraubstockartig zusammen und begrenen den Anschlußraum 8 für eine anzuschließende
elektrische Leitung 9. Die anzuschließende elektrische Leitung 9 besteht aus
mehreren
Drähten 10, ist also mehrdrähtig vieldrähtig, ein drähtig oder feinstdrähtig aufgebaut.
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Wird in die dargestellte und beschriebene Hochstrom-Reihenklemme ein
von der Isolation befreites Ende der aus mehreren Drahten 10 bestehend Leitung 9
eingeführt und wird danach mit Hilfe der Klemmschrause 5 die Leicung 9 zwischen
dem Druckstück 6 und dem Anschlußende 7 der Strombrücke 3 eingespannt, so geht der
zunächst kreisförmige Querschnitt t der Leitung 9 in einen elliptischen bis Mahezu
rechteckigen Querschnitt über, wobei die große Achse der Ellipse bzw. die längere
Seite des Rechteckes parallel zum Druckstück 6 bzw. zum Anschlußende 7 der Strombrücke
3 verläuft; die zunächst kreiszylindrische Leitung verjüngt sich also keilförmig
Um zu erreichen, daP die Leitung 9 trotz der keilförmigen Verjüngung an dem der
Leitung 9 zugewandeten Ende des Anschlußraumes 8, und an dem der Leitung 9 abgewandten
Ende des Anschlußraumes 8 eingespannt ist, bilden das Anschlußende 7 der Strombrücke
3 und das Druckstück 6 zumindest in der auf der Strombrücke 3 senkrecht stehenden
in Achsrichtung der Strombrücke 5 verlaufenden Mittelebene einen spitzen, auf die
Leitung 9 zu sich öffnenden Winkel 11. Bei der dargestellten Hochstrom-Reihenklemme
ist also aber Anschlußraum 8 genau in der Weise keilförmig ausgebildet, die sich
beim Einspannen des von der Isolation freigemachten Endes der Leitung 9 ergibt.
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Im einzelnen ist im in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel
die Klemmschraute 5 in der auf der Strombräcke 3 stehenden Mittel@@ers und senkrecht
zur Strombrücke 3 geführt und bildet die @@rks@@e Drucke@ere 12 des Druckstückes
6 mit der Achse der Klemmschraute 5 einen spitzen Vinkel 13, der nach aufen, d.h.
von der Hochstrom-Reinehenklemme in Richtung der Leitung 9, offen ist. Wirksame
Druckebene 12 des Druckstückes 6 bezeichnet die durch das der Leitung 9 zugewandte
Ende des Druckstückes 6 und durch das der Leitung 9 zugewandte Ende des Druckstückes
6 gelegte Ebene. Die Druckebene 12 kann mit der unteren Fläche des
Druckstückes
6 -zusammenfallenO Es besteht aber auch die Möglichkeit, wie das die Fig. 3 andeutet,
an den beiden Enden des Druckstückes 6 besondere Druckzonen 14, 15 vorzusehen und
das Druckstück 6 zwischen den beiden Dluckzonen 14, 15 zurücktreten zu lassen.
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Iä übrigen ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das der Leitung
9 zugewandte Ende des Druckstückes 6 einem Kreisbogen angenähert, ist das der Leitung
9 abgewandte Ende des Druckstückes planparallel zum Anschlußende 7 der Strombrücke
ausgeführt und ist der größte Abstand zwischen dem der Leitung 9 zugewandten Ende
des Druckstückes undjlem Anschlußende 7 der Strombrücke 3 stets größer als der Abstand
zwischen dem der Leitung 9 abgewadnten Ende des Druckstückes und dem Anschlußende
7 der Strombrücke 3.
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Weiter hinaus den Fig. 1 und 3 zu erkennen, daß die Klemmschraube
5 in der Klemmhülse 4 9n einem sich in Achsrichtung der Strombrücke 3 erstreckenden
Langloch 16 geführt ist. Dadurch kann die Klemmschraube 5 um eine waagerechte, senkrecht
zur Achse der Strombrücke 3 liegende Achse eine Taumelbewegung ausführen und kann
sich die Druckebene 12 der Keilform des eingespannten Eiides der Leitung 9 exakt
anpassen.
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Wie die Fig. 2 und 4, insbesondere die Fig. 4, zeigen, weist der Anschlußraum
17 der Klemmhülse 4 in Ebenen, auf denen die Achsrichtung der Strombrücke 5 senkrecht
steht, dem senkrechten Querschnitt durch eine Tonne angenäherte Querschnitte auf,
sind also die Seitenwände 18 der Klemmhülse 4 nach außen gewölbt.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Lehre der
Erfindung ist die maximale Breite B der Klemmhülse 4 - bei
gleicher
minimaler Breite b, d.h. bei gleicher oberer bzw.
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unterer Breite b - an dem der anzuschließenden elektrischen Leitung
9 zugewandten Ende größer als am gegenüberliegenden Enden Dabei ist die Wandstärke
d der Seitenwände 18 der Klemmhülse 4 an dem der anzuschließenden elektrischen Leitung
9 zugewandten Ende geringer als am gegenüberliegenden Ende, nimmt nämlich die Wand
stärke d der Seitenwände 18 der Klemmhülse 4 über deren Länge L von dem der anzuschließenden
elektrischen Leitung 9 zugewandten Ende zum gegenüberliegenden Ende kontinuierlich
zu,