Klemmschraube

Abstract

 Es wird eine Klemmschraube (2) zum Befestigen eines elektrischen Leiters in einer als Rohrstück ausgeführten metallischen Klemme angegeben, welche in ihrer Wandung mindestens ein mit einem Gewinde versehenes Durchgangsloch zur Aufnahme der Klemmschraube aufweist. In einer Ausnehmung der Klemmschraube (2) ist an der zur Anlage am elektrischen Leiter dienenden Stirnseite der Klemmschraube eine Kugel (10) angebracht. Die lichte Weite der Ausnehmung entspricht den Abmessungen der Kugel (10). Die Kugel (10) ist in der Ausnehmung durch einen ihre Bewegbarkeit sichernden Spalt von deren Wandung getrennt in allen Richtungen drehbar angeordnet und sie ragt in Arbeitsposition über die Stirnseite der Klemmschraube (2) hinaus.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Klemmschraube zum Befestigen eines elektrischen Leiters in einer als Rohrstück ausgeführten metallischen Klemme, welche in ihrer Wandung mindestens ein mit einem Gewinde versehenes Durchgangsloch zur Aufnahme der Klemmschraube aufweist, bei welcher in einer Ausnehmung an der zur Anlage am elektrischen Leiter dienenden Stirnseite der Klemmschraube eine Kugel angebracht ist (DE 1 902 067 U).

[0002] Der Kontaktdruck, mit welchem eine Klemmschraube im Montagezustand gegen einen elektrischen Leiter drückt, soll möglichst groß sein und auf Dauer erhalten bleiben, damit eine stabile elektrische Verbindung zwischen elektrischen Leitern von Kabeln, insbesondere von Energiekabeln, während der gesamten geforderten Lebensdauer gewährleistet werden kann. Durch die Reibung zwischen der Klemmschraube und dem Gewinde des Durchgangslochs der Klemme und durch die Reibung der Stirnfläche der Klemmschraube beim Anziehen derselben auf der Oberfläche des Leiters wird zum Drehen der Klemmschraube eine erhöhte Kraft benötigt. Dadurch bedingt, kann die Kraft, mit welcher die Klemmschraube auf den Leiter drückt, für eine auf Dauer ausreichende Kontaktsicherheit zu gering sein.

[0003] Bei mehrdrähtigen Leitern kommt hinzu, daß die Einzeldrähte derselben beim durch das Anziehen der Klemmschraube bewirkten Verdichten aneinander reiben. Das führt dazu, daß im Innern des Leiters ein geringer Druck erzeugt wird, als an der Oberfläche desselben. Bei der Verbindung von mehrdrähtigen Leitern mit großem Querschnitt bzw. bei segmentierten Leitern, sogenannten "Milliken Leitern", kann das zu Problemen führen. Wenn der Kontakt der Einzeldrähte im Innern des Leiters unzureichend ist, kommt es zu einer überdurchschnittlichen Erwärmung. Bei Leitern aus Aluminium führt die Erwärmung außerdem zu verstärktem Fließen des Materials und dadurch schon nach kurzer Zeit zu einem weiteren Rückgang des Kontaktdrucks. Die elektrische Verbindung zwischen Klemmschraube und Leiter bzw. zwischen Leiter und Klemme ist dann relativ schnell unbrauchbar.

[0004] Aus der DE 102 30 502 A1 ist eine Klemmschraube bekannt, an deren Stirnseite sich ein als Scheibe ausgeführter Klemmstückabschnitt befindet, der durch einen seitlichen Einstich zur Bildung einer Sollbruchstelle rundum gegenüber der Klemmschraube abgesetzt ist. Während des Anziehens der Klemmschraube wächst die Kraft auf deren Stirnfläche und die Scheibe wird an der Sollbruchstelle von der Klemmschraube getrennt. Danach kann sich die Klemmschraube relativ zur Scheibe drehen, die dann nur noch ohne eigene Drehung in Achsrichtung der Klemmschraube auf den Leiter gedrückt wird. Vor dem Abtrennen wird die Scheibe mit der Klemmschraube gedreht und dadurch auf dem Leiter bewegt bzw. gedreht. Das kann zu einer undefinierten Beschädigung des Leiters führen. Die relativ großflächige Scheibe erlaubt außerdem insbesondere bei mehrdrähtigen Leitern mit großem Querschnitt keinen hohen Kontaktdruck im Innern des Leiters.

[0005] In dem eingangs erwähnten DE 1 902 067 U ist eine als Druckschraube bezeichnete Klemmschraube beschrieben, bei welcher in einer Ausnehmung in der Stirnseite des Schraubenschaftes eine Kugel als Druckstück axial begrenzt beweglich gehaltert ist. Die Ausnehmung ist so groß, daß die Kugel in derselben in axialer Richtung des Schraubenschaftes so weit verschiebbar ist, daß sie beim Anziehen der Klemmschraube zum Festlegen an einem elektrischen Leiter vollständig im Profil derselben verschwindet. Sie wird dabei entgegen der Wirkung einer im Schraubenschaft angebrachten Druckfeder bewegt. Auf den Leiter wirkt daher beim Anziehen der Klemmschraube zunächst nur die Stirnfläche bzw. Schulter derselben ein. Die Kugel wird erst beim Auftreten von Ermüdungserscheinungen des Leiters durch die Druckfeder an denselben angepreßt. Auch bei dieser bekannten Klemmschraube wird also die Stirnfläche der Klemmschraube nach dem Auftreffen auf den Leiter in Umfangsrichtung weitergedreht, so daß auch hier eine Beschädigung des Leiters nicht ausgeschlossen werden kann.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Klemmschraube so zu gestalten, daß beim Anziehen derselben eine Beschädigung des Leiters vermieden werden kann und daß sie auch und insbesondere bei mehrdrähtigen Leitern einen auf Dauer hohen Kontaktdruck erzeugt.

[0007] Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

• daß die lichte Weite der Ausnehmung den Abmessungen der Kugel entspricht,
• daß die Kugel in der Ausnehmung durch einen ihre Bewegbarkeit sichernden Spalt von deren Wandung getrennt in allen Richtungen drehbar angeordnet ist und
• daß die Kugel in Arbeitsposition über die Stirnseite der Klemmschraube hinausragt.

[0008] Die Kugel dieser Klemmschraube ragt ständig und insbesondere in deren Arbeitsposition aus derselben heraus und trifft beim Festziehen derselben allein auf den zu befestigenden Leiter auf. Obwohl die Kugel in der ihren Abmessungen entsprechenden Ausnehmung in allen Richtungen drehbar, also frei drehbar, angebracht ist, wird sie beim Festziehen der Klemmschraube zunächst mit derselben mitgedreht. Allerdings nur solange, bis sie an der Oberfläche des Leiters anliegt. Danach wird die Kugel beim Weiterdrehen der Klemmschraube nicht mehr mit derselben mitgedreht, sondern in Bewegungsrichtung der Klemmschraube an und in den Leiter eingedrückt. Eine Beschädigung der Oberfläche des Leiters durch ein mit Krafteinwirkung gedrehtes Teil kann daher ausgeschlossen werden. Die frei drehbare Kugel ist insbesondere bei mehrdrähtigen Leitern mit großem Querschnitt von beispielsweise 2000 mm² von großem Vorteil, weil bei Einsatz einer Klemmschraube mit einer solchen Kugel auch die Einzeldrähte im Innern des Leiters mit beaufschlagt werden. Es ist auf diese Weise ein sehr hoher Kontaktdruck zwischen Klemmschraube und Leiter erzielbar, der auf lange Zeit erhalten bleibt.

[0009] Um die freie Drehbarkeit der Kugel in der Ausnehmung der Klemmschraube mit erhöhter Sicherheit zu gewährleisten, kann auf die Oberfläche derselben mit Vorteil ein Schmiermittel aufgebracht sein.

[0010] Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.

[0011] Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Verbindungsstelle zwischen den Leitern zweier Kabel im Schnitt.

Fig. 2 eine Klemmschraube nach der Erfindung im Schnitt.

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Klemmschraube nach Fig. 2.

Fig. 4 eine Ansicht einer als Abscherschraube ausgeführten Klemmschraube.

Fig. 5 die Klemmschraube nach Fig. 4 im Schnitt.

[0012] In Fig. 1 ist eine beispielsweise aus einer verzinnten Aluminiumlegierung bestehende, als Rohrstück ausgeführte Klemme 1 dargestellt. Die Klemme 1 hat zwei Gewindebohrungen, in denen jeweils eine mit einem Außengewinde versehene Klemmschraube 2 angeordnet ist. In die Klemme 1 ragen von zwei unterschiedlichen Seiten her die elektrischen Leiter 3 und 4 zweier elektrischer Kabel 5 und 6 hinein, bei denen es sich insbesondere um Energiekabel handelt. Sie sind in Montageposition durch die Klemmschrauben 2 in der Klemme 1 festgelegt und dadurch elektrisch leitend miteinander verbunden. Die elektrischen Leiter 3 und 4 sind in bevorzugter Ausführungsform als mehrdrähtige Leiter ausgeführt. Sie bestehen insbesondere aus Aluminium oder Kupfer. Die Leiter 3 und 4 können auch aus Segmenten bestehen, in denen Einzeldrähte zusammengefaßt sind.

[0013] Die Klemmschraube 2 nach den Fig. 2 und 3 hat einen zum Anlegen eines Schraubwerkzeugs geeigneten Schraubenkopf 7, einen Schaft 8, ein Außengewinde 9 und eine Kugel 10, die in einer an ihrer zur Anlage am Leiter 3 bzw. 4 dienenden Stirnseite vorhandenen Ausnehmung angebracht ist. Die Ausnehmung ist beispielsweise als Kugelkalotte ausgeführt, in welche die Kugel 10 eingeschnappt ist. Die Kugel 10 kann aber auch beispielsweise mittels eines Elastomerrings zumindest so lange in der Ausnehmung gehalten sein, bis sie beim Festziehen der Klemmschraube 2 auf einen der Leiter 3 oder 4 auftrifft.

[0014] Die lichte Weite der Ausnehmung entspricht den Abmessungen der Kugel 10. Sie ist mit Vorteil geringfügig größer als die Kugel 10, so daß zwischen der Kugel 10 und der Wandung der Ausnehmung ein schmaler Spalt verbleibt. Dieser Spalt sichert die freie Bewegbarkeit der Kugel 10 in der Klemmschraube 2, so daß sie sich auch dann in der Ausnehmung relativ zu derselben drehen kann, wenn sie gegen einen der Leiter 3 oder 4 gedrückt wird. Die Kugel 10 besteht mit Vorteil aus dem gleichen Material wie die zu verbindenden Leiter 3 und 4, also vorzugsweise aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder Kupfer. Um ihre freie Drehbarkeit in der Ausnehmung der Klemmschraube 2 mit erhöhter Sicherheit zu gewährleisten, kann auf die Oberfläche der Kugel 10 mit Vorteil ein Schmiermittel aufgetragen werden. Die Kugel 10 dringt in Abhängigkeit von der Kraft, mit welcher die Klemmschraube 2 gedreht wird, mehr oder weniger tief in den Leiter 3 bzw. 4 ein.

[0015] Die Klemmschraube 2 kann gemäß den Fig. 4 und 5 auch als Abscherschraube mit mindestens einer, in ihrem axialen Verlauf angebrachten Scherstelle bzw. Sollbruchstelle ausgeführt sein. Sie hat gemäß der zeichnerischen Darstellung eine umlaufende Sollbruchstelle 11 sowie einen zweiten Schraubenkopf 12, der dann wirksam wird, wenn der Schraubenkopf 7 an der Sollbruchstelle 11 abgeschert ist. Für eine solche Abscherschraube kann zum Festziehen ein herkömmlicher Schraubenschlüssel eingesetzt werden. Der Schraubenkopf 7 wird beim Erreichen eines vorgegebenen Drehmoments abgeschert.

[0016] Zum weiteren Festziehen der Abscherschraube bis zum Erreichen des gewünschten Festsitzes wird dann der Schraubenkopf 12 verwendet. Mittels des zweiten Schraubenkopfes 12 kann die Klemmschraube 2 mit weiter erhöhter Kraft angezogen werden. Beim Erreichen eines gegebenen erhöhten Drehmoments schert dann auch der zweite Schraubenkopf 12 ab, und zwar an einer zweiten Sollbruchstelle 13, an welcher der Schaft 8 der Klemmschraube 2 in deren das Außengewinde 9 tragenden Teil übergeht. Diese Variante der Klemmschraube 2 kann mit Vorteil dann eingesetzt werden, wenn ein besonders gleichmäßiges Eindringen derselben in einen Leiter erreicht werden soll. Ein Monteur kann dazu beispielsweise mit entsprechender Montageanleitung zunächst alle vorhandenen Klemmschrauben 2 bis zum Abscheren des ersten Schraubenkopfes 7 derselben anziehen. Danach können die Klemmschrauben 2, beispielsweise in der gleichen Reihenfolge wie beim ersten Schraubvorgang, bis zum Abscheren des zweiten Schraubenkopfes 12 derselben angezogen werden.

[0017] Die Schraubenköpfe 7 und 12 sind in üblicher Technik beispielsweise als Sechskant ausgebildet. Die Klemmschraube 2 kann dann mit einem herkömmlichen Schraubenschlüssel gedreht werden. Zur Erzielung und Aufrechterhaltung eines elektrisch gut leitenden Kontakts, ist eine feste Verbindung zwischen den Leitern 3 und 4 der beiden Kabel 5 und 6 sowie der rohrförmigen Klemme 1 erforderlich, in welche die Leiter eingesteckt sind. Das kann mit Vorteil durch Verwendung eines sogenannten Drehmomentschlüssels sichergestellt werden, der beim Anziehen der Klemmschraube 2 dann "durchdreht", wenn ein ausreichender Festsitz derselben erreicht ist.

[0018] Die Klemmschraube 2 könnte auch ein zentrales polygonales Sackloch haben und dann mittels eines in das Sackloch passenden Stiftes mit polygonalem Querschnitt gedreht werden.

Ansprüche

1. Klemmschraube zum Befestigen eines elektrischen Leiters in einer als Rohrstück ausgeführten metallischen Klemme, welche in ihrer Wandung mindestens ein mit einem Gewinde versehenes Durchgangsloch zur Aufnahme der Klemmschraube aufweist, bei welcher in einer Ausnehmung an der zur Anlage am elektrischen Leiter dienenden Stirnseite der Klemmschraube eine Kugel angebracht ist, dadurch gekennzeichnet,

- daß die lichte Weite der Ausnehmung den Abmessungen der Kugel (10) entspricht,

- daß die Kugel (10) in der Ausnehmung durch einen ihre Bewegbarkeit sichernden Spalt von deren Wandung getrennt in allen Richtungen drehbar angeordnet ist und

- daß die Kugel (10) in Arbeitsposition über die Stirnseite der Klemmschraube (2) hinausragt.

2. Klemmschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung eine Kugelkalotte ist, in welche die Kugel (10) frei drehbar eingeschnappt ist.

3. Klemmschraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der Kugel (10) ein Schmiermittel aufgebracht ist.

Zeichnung