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Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Verbindungssystem für die elektrische Verbindung zwischen einem Schaltschrank zugeordneten Stromschienen und elektrischen Vorrichtungen, sowie in den Schaltschrank einschiebbaren Einschüben.
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Es sind mechanische Einschübe für Schaltschränke bekannt, die in einer kompakten Ausführung als Kassetten ausgebildet sind. Diese Einschubkassetten, bestehend aus einem aus Blech gekantetem Tragrahmen, weisen Leistungsstecker für die elektrische Kontaktierung mit Stromschienen, sowie Steuerstecker und eine frontseitig angeordnete Stecker-Verfahrmechanik mit Verriegelungseinheit auf. Auf einer auf die Einschubkassette aufgeständerten Montageplatte befinden sich die mit den Leistungssteckern der Einschubkassette zu verbindenden Schutz- und Steuergeräte. Die beweglichen Komponenten der einzelnen auf der Einschubkassette angeordneten Einrichtungen sind über mechanische Gestänge miteinander verbunden. An der Bedienseite der Einschubkassette müssen diese Gestänge miteinander in Verbindung gebracht werden, wobei zusätzliche Verriegelungsgestänge vorgesehen werden müssen, damit eine fehlerfreie Bedienung gewährleistet ist. Mittels von der Bedienseite betätigbaren Betätigungseinrichtungen werden gleitend gelagerte Leistungsstecker zur Kontaktierung mit Stromschienen bewegt, welche an einer Seite, meist der hinteren Seite, der Einschubkassette angeordnet sind. Die Stecker und Kontaktöffnungen bilden dabei keine geschlossene Einheit. Sämtliche Verriegelungen und die einwandfreie elektrische Kontaktierung sind stark von den Fertigungstoleranzen der zahlreichen Bauteile abhängig.
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Gattungsgemäße Einschübe für Schaltschränke sind u.a. aus
DE 10 2008 046 881 und
WO 2011/107172 bekannt. Bei dem aus
DE 10 2008 046 881 bekannten System für Schaltschränke werden Stromschienenmodule an den Stromschienen angeordnet, welche seitlich an dem Schaltschrank angeordnet werden müssen. Die vorgefertigten Stromschienenmodule M
STR sowie die auf den Einschüben angeordneten Module für den Stromabgriff geben dabei die Platzierung der Stromschienen und deren Abstand zueinander vor. Die Stromschienenmodule sind dabei auch stets nur im spannungslosen Zustand der Stromschienen montierbar. Dieses modulare System hat sich zwar etabliert, jedoch weist es die vorbeschriebenen Nachteile auf.
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Bei dem aus
WO 2011/107172 bekannten Geräteeinschub für Schaltschränke sind die elektrischen Verbindungselemente an der Rückwand des Einschubs angeordnet, so dass durch das vollständige Einschieben des Geräteeinschubs der Kontakt zwischen den Hauptstromanschlusskontakten des Einschubs und den Stromschienen realisiert wird. Auch bei diesem System sind die Hauptstromanschlusskontakte in einem Modul zusammengefasst, so dass auch hier der Abstand der Stromschienen zueinander und, bedingt durch das Kontaktieren von Stromanschlusskontakt und Stromschiene beim Einschieben des Einschubs, auch die Anordnung der Stromschienen in Einschubrichtung an der Rückseite des Schaltschranks fest vorgegeben ist. Die Anschlussfahnen der Hauptstromanschlusskontakte sind dabei nach der Kontaktierung bzw. dem vollständigen Einschieben des Einschubs elektrisch in Kontakt mit den Stromschienen und sind nicht elektrisch isoliert bzw. gegen Kontakt abgedeckt. Sofern die Stromschienen unter Spannung stehen würden, wäre eine erhebliches Verletzungspotential gegeben, so dass der Einschub quasi nicht bei unter Spannung stehender Stromschiene eingeschoben bzw. herausgezogen werden darf.
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Die vorliegende Erfindung hat es zur Aufgabe, ein sicheres und flexibles System für Schaltschränke und deren Einschübe bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit einem elektrischen Verbindungssystem für die elektrische Verbindung zwischen einem Schaltschrank zugeordneten Stromschienen und elektrischen Vorrichtungen sowie in den Schaltschrank einschiebbaren Einschüben mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des elektrischen Verbindungssystems sowie der erfindungsgemäßen Zwischenverbindungselemente und Kontaktierungsmodule ergeben sich durch die Merkmale der auf Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
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Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das elektrische Verbindungssystem eine sehr flexible Anordnung der einzelnen Komponenten auf dem Einschub ermöglicht und somit eine Verwendung des erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungssystems für verschiedenste Aufgaben und Schaltschrankaufbauten ermöglicht. Das erfindungsgemäße elektrische Verbindungssystem zeichnet sich dadurch aus, dass jeder Stromschiene und jedem Stromabgang des Schaltschranks eine Kombination aus Zwischenverbindungselement und Kontaktierungsmodul zugeordnet ist, welche an beliebigen Seiten und Positionen und in beliebigen Abständen zueinander an der Schaltschrankseitenwand bzw. am Einschub anordbar sind. Hierdurch ist das erfindungsgemäße elektrische Verbindungssystem universell einsetzbar. So können die Stromschienen und Stromabgänge an beliebigen Seiten des Schaltschranks vorgesehen bzw. angeordnet werden. Zwischenverbindungselemente können je nach Funktion, Anschlussart, Stromschienendicke, etc. an ihrer der Schaltschrankaußenseite zugewandten Seite ausgebildet sein. Ihre nach innen gerichtete Seite ist jeweils gleich ausgebildet, sodass für alle Varianten von Zwischenverbindungselementen stets die gleichen Kontaktierungsmodule verwendet werden können.
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Darüber hinaus stellt das erfindungsgemäße elektrische Verbindungssystem sicher, dass ein Berührungsschutz gegeben ist, solange der Einschub nicht in den Schaltschrank eingeschoben ist. Ein Berührungsschutz ist auch dann noch gegeben, wenn der Einschub bereits vollständig in den Schaltschrank eingeschoben worden ist, aber noch kein elektrischer Kontakt zwischen den elektrischen Leitern der Zwischenverbindungselemente und den Leitern der Kontaktierungsmodule mittels einer Bedienungseinheit hergestellt worden ist. Erst mit Betätigen der Bedienungseinheit wird eine Abdeckung vor den Kontakten der Zwischenverbindungselemente zur Seite verstellt, sodass eine galvanische Verbindung hergestellt werden kann.
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In einer ersten Ausführungsform des elektrischen Verbindungssystems für die elektrische Verbindung zwischen einem Schaltschrank zugeordneten Stromschienen und elektrischen Vorrichtungen einerseits und in den Schaltschrank einschiebbaren Einschüben andererseits, ist jeder Stromschiene und jedem Anschlusskontakt der externen Vorrichtung jeweils ein eigenes Verbindungszwischenelement zugeordnet, welches am Schaltschrank angeordnet ist. Das Verbindungszwischenelement bildet entweder einen Kontakt für den elektrischen Anschluss eines Kabels für die externe Vorrichtung oder aber ist mit einer Stromschiene fest verbunden. Korrespondierend zu den am Schaltschrank angeordneten Verbindungszwischenelementen sind auf dem Einschub eine entsprechende Anzahl von Kontaktierungsmodulen derart angeordnet, dass diese bei vollständig eingeschobenem Einschub ihren zugeordneten Verbindungszwischenelementen gegenüberliegend sind. Auf dem Einschub ist zudem eine Bedienungseinheit angeordnet, die mechanisch mit den Kontaktierungsmodulen in Verbindung ist, sodass über die Bedienungseinheit die Kontaktierungsmodule zumindest zwischen zwei Schaltstellungen hin und her verstellbar sind, wobei die eine Schaltstellung die „Offen“-Schaltstellung und die andere Schaltstellung die in „Geschlossen“-Schaltstellung ist. Die mechanische Verbindung zwischen der Bedienungseinheit und den einzelnen Kontaktierungsmodulen kann zum Beispiel ein Schiebegestänge sein. Es ist jedoch ebenso möglich Bowdenzüge zur Kraftübertragung von der Bedienungseinheit auf die Kontaktierungsmodule zu verwenden.
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Beim Verstellen der Kontaktierungsmodule von deren „Offen“-Schaltstellung hin zur in „Geschlossen“-Schaltstellung kann vorteilhaft zunächst eine mechanische Verbindung zwischen Verbindungszwischenelement und Kontaktierungsmodul hergestellt werden, bevor ein elektrischer Kontakt zwischen den elektrischen Leitern der Kontaktierungsmodule und der zugeordneten bzw. korrespondierenden Verbindungszwischenelemente hergestellt wird. Die zeitliche Reihenfolge der mechanischen und elektrischen Verbindung spielt letztendlich jedoch keine Rolle, sofern das Umschalten der Kontaktierungsmodule im stromlosen bzw. spannungslosen Zustand erfolgt. Die mechanische Verbindung zwischen Verbindungszwischenelement und Kontaktierungsmodul soll sicherstellen, dass bei sehr hohen Strömen die Kontakte nicht voneinander abheben und es zu unerwünschten Lichtbögen kommt. Die mechanische Verriegelung von Verbindungszwischenelement und Kontaktierungsmodul kann auf vielfältige Art und Weise erfolgen. So kann zum Beispiel der Verriegelungsvorgang mittels Bolzen erfolgen, die zum Beispiel am Kontaktierungsmodul angeordnet sind und ebenfalls über das Schiebegestänge, welches die Kontaktierungsmodule verstellt, angetrieben werden. So können die Verriegelungsbolzen zum Beispiel in Aussparungen oder Hinterschnitte des Verbindungszwischenelementes eingreifen bzw. hintergreifen, womit ein Formschluss zwischen Verbindungszwischenelement und Kontaktierungsmodul hergestellt wird, welcher vorteilhaft in Richtung der Flächennormalen der Kontaktflächen von den elektrischen Leitern der Verbindungszwischenelemente und Kontaktierungsmodule ausgebildet ist, sodass er ein Abheben der Kontakte bei hohen Stromstärken, wie sie zum Beispiel bei Kurzschlüssen entstehen, verhindert wird.
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Jedes Verbindungszwischenelement weist ein Gehäuse auf, in dem mindestens ein elektrischer Leiter angeordnet ist, wobei der mindestens eine elektrische Leiter mit seinem einen Ende mit einer Stromschiene elektrisch verbindbar ist oder den elektrischen Anschluss für eine extern angeordnete Vorrichtung, wie z.B. ein Motor, Schütz, Pumpe, Ventil, etc., bildet. Auf der dem Kontaktierungsmodul zugewandten Seite weist der elektrische Leiter einen weiteren Kontaktbereich auf, der zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit dem an einem Einschub angeordneten bzw. befestigten elektrischen Kontaktierungsmodul dient. Dabei erstreckt sich der elektrische Leiter des Verbindungszwischenelements im montierten Zustand durch die Seitenwand des Schaltschrankes hindurch. Es ist jedoch auch möglich, dass der Kontaktbereich des Verbindungszwischenelementes noch auf der Außenseite der Seitenwand des Schaltschrankes angeordnet ist, wobei dann in diesem Fall der Kontakt des Kontaktierungsmoduls durch die Seitenwand hindurchgreifen muss, um mit dem elektrischen Leiter des Verbindungszwischenelementes in Kontakt zu kommen.
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Vorteilhaft ist der Kontaktbereich des Verbindungszwischenelements mittels einer beweglich bzw. verschieblich am Gehäuse des Verbindungszwischenelements gelagerten Abdeckung abgedeckt, wobei die Abdeckung durch Verstellen des Kontaktierungsmoduls von der ersten Schaltstellung „Offen“ in die zweite Schaltstellung „Geschlossen“ mit verstellt wird, derart, dass der Kontaktbereich frei zugänglich für eine elektrische Kontaktierung wird.
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Der elektrische Leiter zur Verbindung mit der Stromschiene kann z.B. auch als elektrisch leitende Klemme ausgebildet sein, die insbesondere aus zumindest zwei zueinander beweglichen elektrischen Schwenkarmen besteht, die die Stromschiene, insbesondere beidseitig, umfassen und die mittels eines Verstell- und Arretierungsmechanismus fest gegen die Stromschiene mit ihren Kontaktflächen dauerhaft kraftbeaufschlagbar sind und somit die Stromschiene zwischen sich fest und sicher einklemmen.
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Durch diese feste und dauerhafte Verbindung ist es möglich, dass das erfindungsgemäße Verbindungszwischenelement allein durch die Verbindung mit der Stromschiene am Schaltschrank in Position gehalten ist, und es keiner weiteren Befestigungsmittel wie z.B. Schrauben bedarf. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, die Verbindungszwischenelemente, welche den Stromschienen zugeordnet sind, mittels zusätzlicher Befestigungsschrauben am Schaltschrank bzw. an einer von dessen Komponenten zu befestigen.
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Dazu kann der Verstellmechanismus z.B. durch eine Schraube gebildet sein, die elektrisch isoliert von den elektrisch leitenden Schwenkarmen ist, so dass z.B. mit einem herkömmlichen Schraubendreher die Schwenkarme der Klemme verschwenkbar sind und die Klemme dadurch anziehbar ist. Hierdurch ist es prinzipiell auch möglich, die Verbindungszwischenelemente an den unter Spannung befindlichen Stromschienen anzuordnen und zu befestigen, ohne dass die Gefahr eines Stromschlags besteht. Dabei muss jedoch sichergestellt sein, dass der Kontaktbereich des Verbindungszwischenelementes nicht frei zugänglich ist, d.h. abgeschirmt bzw. abgedeckt ist. Dies erfolgt erfindungsgemäß mittels der am Verbindungszwischenelement angeordneten Abdeckung.
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Es ist ebenso im Sinne der Erfindung, dass jeweils ein Verbindungszwischenelement mehreren Stromschienen oder Ausgangsanschlüssen zugeordnet ist, wobei dann in dem Gehäuse des Verbindungszwischenelementes mehrere elektrische Leiter parallel und zueinander isoliert angeordnet sind, die jeweils eine elektrische Verbindung mit einer Stromschiene herstellen bzw. einen externen Anschluss bilden und jeweils einen Kontaktbereich für die elektrische Kontaktierung mit dem elektrischen Kontaktelement des Kontaktierungsmoduls bilden. Diese Ausführungsform kann jedoch nur für eine Stromschienenanordnung vorgesehen werden, bei der der Abstand der Stromschienen zueinander gleich dem Abstand der elektrischen Leiter des Verbindungszwischenelementes entspricht. Selbstverständlich kann bei dieser Ausführungsform auch ein Kontaktierungsmodul eine entsprechende Anzahl von elektrischen Leitern und Anschlüsse aufweisen, so dass letztendlich z.B. für die elektrische Verbindung der Stromschienen zum Einschub nur ein Verbindungszwischenelement und nur ein Kontaktierungsmodul erforderlich sind.
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Vorteilhaft weist das Kontaktierungsmodul ein verstellbares Kontaktelement aus elektrisch leitendem Material auf, welches mittels eines Kraftübertragungsmittels, welches mittels der Bedienungseinheit verstellbar ist, wobei z.B. das Schiebegestänge das Kraftübertragungsmittel sein kann. Auch dieses Kontaktelement wird dabei zwischen einer ersten nicht-leitenden Stellung S1 „Offen“-Schaltstellung in eine zweite, leitende Stellung S2 „Geschlossen“-Schaltstellung und wieder zurückbewegt bzw. verstellt.
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Dabei ist es von Vorteil, wenn zwischen dem Kraftübertragungsmittel und dem Kontaktelement eine Feder angeordnet ist, welche das Kontaktelement in Richtung der leitenden Stellung S2 kraftbeaufschlagt, so dass diese Federkraft gegen ein ungewolltes Abheben des Kontaktelements von dem Kontaktbereich bzw. den Kontaktflächen der Leiter des Verbindungszwischenelementes und des Kontaktierungsmoduls entgegenwirkt.
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Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter des Verbindungszwischenelementes und dem elektrischen Leiter des Kontaktierungsmoduls, wird das Kontaktelement zwischen die zwei leicht schräg zueinander, insbesondere in einem spitzen Winkel β von 2 bis 10 Grad, angeordneten Kontaktflächen der elektrischen Leiter gedrückt. Durch die schräge Anordnung und Ausbildung der Kontaktflächen, kann mit einer nur recht geringen Kraft auf das Kontaktelement eine hohe Anpresskraft gegen die Kontaktflächen erzielt werden.
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Das Kontaktelement wird vorteilhaft von dem Antrieb auch wieder aus der „Geschlossen“-Schaltstellung herausgezogen werden, so dass sichergestellt ist, das das Kontaktelement nicht zwischen den Kontaktflächen eingeklemmt und der elektrische Kontakt nicht ungewollt bestehen bleibt.
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Das Kontaktierungsmodul weist einen elektrischen Anschluss auf, der elektrisch leitend mit dem elektrischen Leiter des Moduls verbunden ist oder mit diesem einstückig ausgebildet ist, und welcher eine Kontaktfläche für das Kontaktelement bildet.
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Wie bereits oben erläutert, ist es sinnvoll, wenn mittels einer Verriegelungseinheit das Kontaktierungsmodul mit dem Verbindungszwischenelement zumindest in einer Richtung formschlüssig verbunden ist. Dies kann erfindungsgemäß dadurch realisiert werden, dass das Kontaktierungsmodul mindestens ein Verriegelungselement aufweist, welches verstellbar ist, insbesondere verschieblich und/oder verdreh und/oder verschwenkbar am Kontaktierungsmodul gelagert ist, und welche(s) Bestandteil der Verriegelungseinheit ist und bei Betätigung der Bedienungseinheit zwischen zwei Stellungen hin- und her bewegbar bzw. verstellbar ist, wobei in der einen ersten Stellung keine, insbesondere formschlüssige Verbindung, zwischen dem Kontaktierungsmodul und dem Verbindungszwischenelement besteht, und dass in der zweiten Stellung das mindestens eine Verriegelungselement einen Hinterschnitt und/oder in eine Ausnehmung des Verbindungszwischenelementes hintergreift bzw. eingreift.
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Die Verriegelungseinheit kann dabei mindestens ein Verriegelungsmittel aufweisen, insbesondere in Form von längsverschieblichen Bolzen oder verdrehbar gelagerten Verriegelungsstiften bzw. -vorsprüngen, die über ein Getriebe, insbesondere von einer Führungskulisse von der nicht verriegelnden Position in die verriegelnde Position und zurück verstellbar sind.
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Nachfolgend wird anhand von Zeichnungen eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems näher erläutert.
Es zeigen:
- 1: Ein Einschubfach eines Schaltschrankes mit dahinter angeordneten Stromschienen;
- 2a: ein Einschubfach mit bereits einem angeordneten Verbindungszwischenelement;
- 2b: Befestigung des Verbindungszwischenelementes mit einer Schraube an der Seitenwand des Schaltschrankes bzw. der Seitenwand eines im Schaltschrank angeordneten Einschubfachs;
- 2c: Befestigung weiterer Verbindungszwischenelemente für den Anschluss einer externen elektrischen Vorrichtung;
- 2d: Ansicht der fertig montierten Verbindungszwischenelemente von außen;
- 3a-3e: Montage der Verbindungszwischenelemente für den Stromabgriff von Stromschienen;
- 4a-f: verschiedene Ansichten einer Klemme eines erfindungsgemäßen Verbindungszwischenelements für den Anschluss an eine Stromschiene;
- 5a-5c: verschiedene eines erfindungsgemäßen Verbindungszwischenelements für den Anschluss an eine Stromschiene;
- 6a: perspektivische Ansicht eines fertig montierten Einschubfachs;
- 6b-6d: perspektivische Ansichten, die das Einschieben eines Einschubes in das Einschubfach zeigen;
- 7: eingeschobener Einschub mit Bedienungseinheit und noch nicht eingesteckter Bedienungshandhabe;
- 8a-8e: Darstellung der Schaltzustände „Offen“ und „Geschlossen“ sowie Zwischenschritten;
- 9a-9d: Querschnittsdarstellungen durch die Seitenwand sowie des Verbindungszwischenelements und des Kontaktierungsmoduls, welche verschiedene Schaltstellungen darstellen;
- 10a: Verschiedene Ansichten des Verbindungszwischenelements und des Kontaktierungsmoduls, wobei sich das Kontaktierungsmodul in der Schaltstellung „Geschlossen“ befindet;
- 10b: Verschiedene Ansichten des Verbindungszwischenelements und des Kontaktierungsmoduls, wobei sich das Kontaktierungsmodul in der Schaltstellung „Offen“ befindet.
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Die 1 zeigt ein Einschubfach 1b eines Schaltschrankes 1 mit an der Hinterseite des Schaltschranks 1 angeordneten Stromschienen 2. Die Seitenwände 1a des Einschubfachs 1b weisen fensterartige Ausnehmungen 1f auf, in die nicht dargestellte Verbindungszwischenelemente eingesetzt werden können. An der vorderen rechten Seite des Einschubfachs 1b ist ein Anschlussstecker 14 an der Seitenwand 1a angeordnet, welcher zum Anschluss von Signalleitungen einer externen elektrischen Vorrichtung (nicht dargestellt) dient.
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Die 2a zeigt ein Einschubfach 1b mit bereits einem angeordneten Verbindungszwischenelement 4. Ferner sind zwei weitere fensterartige Ausnehmungen 1f vorhanden, in die noch zwei weitere Verbindungszwischenelemente 4 eingesetzt werden müssen bzw. können, wie dies in den 2b und 2c nachfolgend dargestellt ist.
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2b zeigt die Befestigung des Verbindungszwischenelementes 4 mit einer Schraube 8 an der Seitenwand 1a des Schaltschrankes 1 bzw. der Seitenwand des Einschubfachs 1b. 2c zeigt die Befestigung zweier weiterer Verbindungszwischenelemente 4 für den Anschluss einer externen elektrischen Vorrichtung. In 2d sind die fertig montierten Verbindungszwischenelemente 4 in einer Außenansicht dargestellt. Zu erkennen sind die Anschlüsse 4a zur Stromversorgung der externen elektrischen Vorrichtung. Durch das Gehäuse 4g des Verbindungszwischenelements ist dessen elektrischer Leiter, welcher sich durch die Seitenwand 1a des Einschubs 1b hindurch erstreckt von dieser elektrisch isoliert.
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Die 3a bis 3e zeigen die Montage der Verbindungszwischenelemente 4 für den Stromabgriff von den Stromschienen 2. Die Verbindungszwischenelemente 4 weisen jeweils mindestens eine Klemme 4m auf, wobei die Klemme 4m durch Schwenkarme 4r, 4p gebildet ist, welche aus einem leitenden Material, insbesondere Kupfer, hergestellt sind. Bei der Montage befinden sich die Schwenkarme 4r, 4p in der noch nicht klemmenden Position, so dass sie seitlich an den Stromschienen 2 vorbeigeführt werden können und das Verbindungszwischenelement 4 an der Seitenwand 1a des Einschubfachs 1b anliegt. Mittels des Werkzeugs W, welches ein Schraubendreher sein kann, können die Schwenkarme 4r, 4p zueinander verschwenkt werden, wodurch sich die freien Schenkel an die Seiten der Stromschiene 2 anlegen und diese zwischen sich einklemmen, wodurch ein sicherer elektrischer Kontakt hergestellt ist. Durch die Klemmung ist das Verbindungszwischenelement 4 sicher an der Stromschiene 2 gehalten und muss nicht unbedingt noch mittels Schrauben an der Seitenwand 1a des Einschubfachs 1b befestigt werden. Die 3d und 3e zeigen den Zustand von zwei bzw. drei fertig montierten Verbindungszwischenelementen 4.
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Die 4a bis 4f zeigen verschiedene Ansichten einer Klemme 4m eines erfindungsgemäßen Verbindungszwischenelements 4 für den Anschluss an eine Stromschiene 2. Die Schwenkarme 4r und 4p bilden durch ihre korrespondierende Ausnehmung 4pa und den darin eingreifenden Vorsprung 4rv ein Gelenk. Zusammen bilden die Schwenkarme 4r, 4p den elektrischen Leiter 4b, der einen Kontaktbereich 4k für ein Kontaktelement 5k eines Kontaktierungsmoduls 5 aufweist. Der Aufbau und die Funktion des Kontaktierungsmoduls 5 wird eingehend anhand der 9a bis 10b erläutert.
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Die Antriebsschraube 4s der Klemme 4m greift in die verdrehsicher gehaltene Schraubenmutter 4w ein. Wird die Antriebsschraube 4s angezogen, wird die Schraubenmutter 4w in Richtung der konischen Wand 4y gezogen und drückt die beiden Schenkel der Schwenkarme 4r und 4p in Richtung der Pfeile RSP auseinander, wodurch sich die der Stromschiene 2 zugeordneten freien Schenkel der Schwenkarme mit ihren Kontaktflächen 4r', 4p' seitlich gegen die Stromschiene 2 drücken und diese somit zwischen sich einklemmen.
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Die 5a bis 5c zeigen verschiedene Darstellungen eines erfindungsgemäßen Verbindungszwischenelements 4 für den Anschluss an eine Stromschiene 2. Die Figuren unterscheiden sich von den zuvor beschriebenen lediglich durch das zusätzliche Gehäuse 4g mit seinen beidseitig angeordneten Führungen 4f, für eine in diesen Figuren nicht dargestellte Abdeckung 7.
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Anhand der nachfolgenden Figuren wird das Einsetzen eines Einschubs 3 in das fertig vormontierte Einschubfach 1b dargestellt und erläutert. Die 6a zeigt eine perspektivische Ansicht des fertig montierten Einschubfachs 1b mit an den Seitenwänden 1a angeordneten und befestigten Verbindungszwischenelementen 4 und dem Anschlussstecker 14.
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6b zeigt das Einschubfach 1b und den noch nicht eingesetzten Einschub 3, welcher ebenfalls fertig vormontiert ist. Dieser wird in Pfeilrichtung in den Einschub 1b eingeschoben (6c) bis er sich vollständig im Einschub 1b befindet (6d), wobei sich dann die Verbindungszwischenelemente 4 und die Kontaktierungsmodule 5 gegenüberstehen und miteinander zusammen die elektrische Verbindung von den Stromschienen 2 von außen nach innen zu Anschlüssen 5a der Kontaktierungsmodule 5 realisieren können. Gleiches gilt für die Verbindungszwischenelemente 4, welche Anschlüsse für die externe elektrische Vorrichtung (nicht dargestellt) aufweisen, und den internen Anschlüssen 5a der zugeordneten Kontaktierungsmodule 5. Auch der Anschlussstecker 14 und das korrespondierende Verbindungsmodul 13 sind dann zueinander richtig ausgerichtet.
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Die 7 zeigt den fertig eingeschobenen Einschub 3 mit Bedienungseinheit 6 und noch nicht eingesteckter Bedienungshandhabe 15. Die Anzeige A der Bedienungseinheit 6 zeigt „Grün“ an, d.h. sämtliche Kontaktierungsmodule 5 befinden sich noch in der nicht-leitenden Schaltstellung „Offen“.
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Die 8a bis 8e zeigen die Schaltzustände „Offen“ und „Geschlossen“ sowie Zwischenschritte. In 8a ist lediglich die Bedienungshandhabe 15 in die dafür vorgesehene Öffnung der Bedienungseinheit 6 eingeschoben. In der 8b ist die Bedienungshandhabe 15 bereits ein wenig im Uhrzeigersinn verdreht worden, wodurch über das Schiebegestänge 9 bereits die Führungskulissen 17 leicht verstellt worden sind und damit begonnen haben, Verriegelungsbolzen 5u anzuheben und in ihre verriegelnde Position zu bringen. Auch die Kontakte des Verbindungsmoduls 13 sind bereits ein wenig in Richtung der Kontakte des Anschlusssteckers 14 verschoben worden.
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Die 8c zeigt die leitende Schaltstellung „Geschlossen“. Die Anzeige A der Bedienungseinheit 6 zeigt die Farbe „Rot“, so dass auch bei abgezogener Bedienungshandhabe 15 von außen klar erkennbar ist, in welchem Schaltstellung sich der Einschub 3 befindet. Die Führungskulissen 17 sind vollständig verstellt und haben damit auch ein Kontaktelement 5k nach oben zwischen den Kontaktbereich 4k des Verbindungszwischenelements 4 und die Kontaktflächen 5d des Kontaktierungsmoduls 5 gedrückt.
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Die 8d zeigt den Einschub 3 ohne Grundplatte 3b, damit das Schiebegestänge 9 besser sichtbar ist. Das Umlenkgetriebe 9a ist mittels einer Abdeckplatte verdeckt. Wie bereits erläutert, kann die Kraftübertragung von der Bedienungseinheit 6 auf die Kontaktierungsmodule 5 auch z.B. durch Bowdenzüge oder ähnliche Kraftübertragungen realisiert werden.
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Die 9a bis 9d zeigen verschiedene Querschnittsdarstellungen durch die Seitenwand 1a sowie des Verbindungszwischenelements 4 und des Kontaktierungsmoduls 5, welche verschiedene Schaltstellungen darstellen.
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Die Führungskulisse 17 wird über das Schiebegestänge 9 angetrieben. Die Führungskulisse 17 weist zwei Führungsbahnen 17a und 17b auf, in denen Mitnehmerelemente 5u', 19 eingreifen und durch das Verschieben der Führungskulisse 17 nach oben bzw. nach unten bewegt werden. Das Mitnehmerelement 5u' ist mit den nicht dargestellten Verriegelungsbolzen 5u fest verbunden und hebt diese mit nach oben, wodurch diese hinter den Hinterschnitt 4u der am Verbindungszwischenelement 4 angeordneten Arme 4t greifen und in der Schaltstellung „Geschlossen“ eine mechanische Verbindung bzw. den Formschluss in Pfeilrichtung realisieren.
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Das Mitnehmerelement 19 greift in eine Aussparung des Halteelements 18 ein und hebt dieses ebenfalls nach oben, sofern die Kulisse 17 von der „Offen“- in die „Geschlossen“-Schaltstellung verstellt wird. In einer Aussparung des Halteelements 18 ist die Feder F angeordnet, welche das Halteelement 20, in dem das Kontaktelement 5k des Kontaktierungsmoduls 5 gelagert ist, mit nach oben bewegt. Das Halteelement 20 drückt auf dem Weg nach oben die Abdeckung 7 des Kontaktbereiches 4k nach oben, sodass das Kontaktelement 5k sich zwischen den Kontaktbereich 4k und die Kontaktfläche 5d klemmen kann und damit die galvanische Verbindung der Anschlüsse 4a und 5a herstellt. Wird die Kulisse 17 wieder in ihre Ausgangsposition mittels des Schiebegestänge 9 verstellt, so wird auch das Halteelement 20 wieder mit nach unten gezogen, wodurch die galvanische Verbindung wieder getrennt wird. Gleichzeitig fällt die Abdeckung 7 entweder aufgrund der Schwerkraft oder aber durch Federkraft wieder in ihre Ausgangsposition und verdeckt den Kontaktbereich 4k.
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Die Figure 10a zeigt verschiedene Ansichten des Verbindungszwischenelements 4 und des Kontaktierungsmoduls 5, wobei sich das Kontaktierungsmodul 5 in der Schaltstellung „Geschlossen“ befindet. Die 10b zeigt die gleichen Ansichten des Verbindungszwischenelements 4 und des Kontaktierungsmoduls 5, wobei sich das Kontaktierungsmodul 5 nunmehr in der Schaltstellung „Offen“ befindet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schaltschrank
- 1a
- Seitenwand des Schaltschranks 1
- 1b
- Einschubfach des Schaltschranks 1
- 1c
- Befestigungsloch in der Seitenwand 1a
- 1d
- Bodenplatte des Einschubfachs
- 1f
- fensterartige Ausnehmung aus einer Seitenwand 1a des Schaltschranks
- 1i
- Innenbereich des Schaltschranks 1
- 1n
- Nut in der Bodenplatte 1d zur Führung des Einschubs 3
- 2
- Stromschienen
- 3
- Einschub
- 3a
- Aufbauplatte
- 3b
- Grundplatte des Einschubs 3
- 3c
- Abgekanteter Rand der Grundplatte 3b zum Eingriff in die Nut 1n
- 3d
- Führung für Schiebegestänge
- 4
- Verbindungszwischenelement
- 4a
- elektrischer Anschluss für externe elektrische Vorrichtung
- 4b
- elektrischer Leiter des Verbindungszwischenelements 4
- 4c
- der Stromschiene 2 zugewandtes Ende des elektrischen Leiters 4b
- 4f
- Führung für die Abdeckung 7
- 4g
- Gehäuse des Verbindungszwischenelements 4
- 4h
- elektrische Kontaktfläche zur elektrischen Verbindung mit dem Kontaktierungsmodul
- 4k
- elektrischer Kontaktbereich des elektrischen Leiters 4b
- 4m
- elektrische Klemme
- 4pa
- Ausnehmung für Vorsprung 4rv des anderen Schwenkarms zur Bildung eines Gelenks
- 4r, 4p
- Schwenkarme des elektrischen Leiters 4b
- 4r', 4p'
- elektrische Kontaktflächen der Schwenkarme 4r, 4p
- 4rü
- Rückwand des Verbindungszwischenelements
- 4rv
- Vorsprung zur Bildung eines Gelenks
- 4s
- Antriebsschraube des Verstellmechanismus 4v
- 4se
- Seitenwand des Verbindungszwischenelements
- 4t
- seitlicher Arm mit Hinterschnitt 4u
- 4u
- Hinterschnitt für Verriegelungsbolzen 5u
- 4v
- Verstellmechanismus der Schwenkarme
- 4w
- Schraubenmutter für Schraube 4s
- 4y
- Konische Wand zum Aufspreizen der Schwenkarme 4r, 4p
- 4z
- Öffnung für Eingriff des Werkzeugzeugs zum Verdrehen der Klemm- und Antriebsschraube 4s
- 5
- Kontaktierungsmodul
- 5a
- elektrischer Anschluss
- 5b
- elektrischer Leiter
- 5d
- Kontaktfläche des elektrischen Leiters 5b
- 5g
- Gehäuse des Kontaktierungsmoduls 5
- 5k
- Kontaktelement des Kontaktierungsmoduls
- 5u
- Verriegelungsbolzen mit Halteelement
- 5w
- Hinterwand des Kontaktierungsmoduls 5
- 6
- Bedienungseinheit
- 7
- Abdeckung zur Abschirmung des Kontaktbereiches 4k
- 8
- Befestigungsschraube
- 8m
- Mutter für Befestigungsschraube 8
- 9
- Schiebegestänge
- 9a
- Umlenkgetriebe des Schiebegestänges
- 10
- Kraftübertragungsmittel
- 11
- Verriegelungselement
- 12
- Verriegelungseinheit
- 13
- Verbindungsmodul für Signalübertragung zum Einschub 3
- 14
- Anschlussstecker
- 15
- Bedienungshandhabe
- 15a
- Schaft der Bedienungshandhabe
- 17
- Führungskulisse
- 17a
- Führungsbahn für Halteelement der Verriegelungsbolzen 5u
- 17b
- Führungsbahn für Halteelement des Kontaktelementes 5k
- 18
- Halteelement des Kontaktelements 5k
- 19
- Mitnehmerelement
- 20
- Halteelement für Kontaktelement in Form eines Zylinders oder einer Kugel
- 21
- Ausnehmung im Gehäuse 5g zur Führung der Führungskulisse 17
- A
- Anzeige der Bedienungseinheit über die Schaltstellung des Einschubs bzw. seiner Komponenten
- RSP
- Aufspreizrichtung der Schwenkarme
- W
- Werkzeug (Schraubendreher)
- P1, P2
- Stellungen des Kontaktierungsmoduls 5
- S1, S2
- Schaltstellungen des Kontaktierungsmoduls 5
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008046881 [0003]
- WO 2011/107172 [0003, 0004]