DE10023814A1

DE10023814A1 - Verteilung elektrischer Energie in einem Raum

Info

Publication number: DE10023814A1
Application number: DE10023814A
Authority: DE
Inventors: Dacfey Dzung
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 2000-05-15
Filing date: 2000-05-15
Publication date: 2001-11-22

Abstract

Eine Verteilerbahn (21) zur Verteilung elektrischer Energie in einem Raum eines Gebäudes weist eine flächige Anordnung von Leitern (2, 3) auf, welche aus einem ersten Leiter (2) und einem zweiten Leiter (3) besteht und sich über eine Ebene erstreckt und an einer Vielzahl von Positionen in dieser Ebene durch elektrische Verbraucher kontaktierbar ist. DOLLAR A Die Verteilerbahn (21) ist mit einem erfindungsgemäßen Kontaktstift (1) durchstechbar oder durchbohrbar. Nach einem solchen Durchstechen oder Durchbohren kontaktiert der Kontaktstift (1) jeden der beiden Leiter (2, 3) und verbindet sie dadurch mit dem Verbraucher. DOLLAR A In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eine Wand oder ein Boden eines Raumes mit der erfindungsgemäßen Verteilerbahn (21) versehen, so dass elektrische Verbraucher an einer im wesentlichen beliebigen Stelle der Wand respektive des Bodens anschließbar und mit Energie versorgbar sind.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Installationstechnik. Sie be zieht sich auf eine Installation und ein Steckkontaktelement zur Verteilung elektrischer Energie in einem Raum gemäss dem Oberbegriff der Patentan sprüche 1 beziehungsweise 7.

Stand der Technik

Installationen zur Verteilung elektrischer Energie in Gebäuden bedingen eine Vielzahl von Kabeln. Steckdosen werden beim Bau des Gebäudes an festen Stellen montiert und sind nur mit grossem Aufwand zu verschieben. Um ei nen Verbraucher an einer beliebigen Stelle eines Raumes mit elektrischer Energie zu versorgen, werden umständlich zu handhabende Kabel zwischen Verbraucher und Steckdose benötigt. Mit der zunehmenden Verwendung tragbarer elektronischer Geräte, deren Akkus immer wieder aufgeladen werden müssen, wird die Mobilität dieser Geräte dadurch eingeschränkt, dass Steckdosen nur an wenigen Orten und in begrenzter Anzahl installiert sind.

Darstellung der Erfindung

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Installation und ein Kontakt element zur Verteilung elektrischer Energie in einem Raum eines Gebäudes der eingangs genannten Art zu schaffen, welche ein Anschliessen von Ver brauchern an beliebigen Stellen eines Raumes erlaubt.

Diese Aufgabe lösen eine Installation und ein Steckkontaktelement zur Ver teilung elektrischer Energie in einem Raum mit den Merkmalen der Patent ansprüche 1 beziehungsweise 8.

Die erfindungsgemässe Installation zur Verteilung elektrischer Energie in ei nem Raum weist eine Verteilbahn auf, welche eine flächige Anordnung eines ersten Leiters und eines zweiten Leiters aufweist, welche durch eine Isolati onsschicht voneinander isoliert sind, wobei der erste und zweite Leiter und die Isolationsschicht im wesentlichen eben sind, parallel zueinander ange ordnet sind und sich über eine Ebene erstrecken, und wobei die Verteiler bahn in dieser Ebene durch elektrische Verbraucher kontaktierbar ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Verteilerbahn mit einem erfindungsgemässen Steckkontaktelement durchstechbar oder durchbohrbar. Nach einem solchen Durchstechen oder Durchbohren kontak tiert das Steckkontaktelement jeden der beiden Leiter und verbindet sie da durch mit dem Verbraucher.

Das erfindungsgemässe Steckkontaktelement zur Kontaktierung der erfin dungsgemässen Verteilerbahn weist einen ersten Kontaktpol zur elektrischen Kontaktierung des ersten Leiters und einen zweiten Kontaktpol zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Leiters auf.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Steckkontak telement eine durchgehende dünne Leiterschicht auf, welche in einem unbe nutzten Zustand den ersten und zweiten Kontaktpol elektrisch leitend mit einander verbindet. Nach dem Durchstechen der Verteilerbahn liegt eine Kontaktierung beider Leiter der Verteilbahn und damit ein Kurzschluss zwi schen diesen Leitern vor. Die Leiterschicht ist durch Anlegen einer Spannung und einer daraus resultierenden Erwärmung der Leiterschicht an der Kurz schlusstelle unterbrechbar. Dadurch entsteht unabhängig davon, wie weit das Steckkontaktelement in die Verteilbahn getrieben worden ist, eine elek trische Verbindung zwischen jeweils einem Kontaktpol des Steckkontaktele ments und einem Leiter der Verteilbahn.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eine Wand oder ein Boden eines Raumes mit der erfindungsgemässen Verteiler bahn versehen, so dass elektrische Verbraucher an einer im wesentlichen beliebigen Stelle der Wand respektive des Bodens anschliessbar und mit Energie versorgbar sind.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der erste und der zweite Leiter metallische Folien, welche durch eine Isolationsschicht elektrisch voneinander getrennt sind.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Patent ansprüchen hervor.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von bevorzugten Aus führungsbeispielen, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemässes Steckkontaktelement in einer ersten Ausführungsform und durch einen Ausschnitt einer erfindungsgemässen Verteilerbahn;

Fig. 2 eine bevorzugte Anordnung einer erfindungsgemässen Verteilerbahn;

Fig. 3a und 3b Längsschnitte durch ein erfindungsgemässes Steckkon taktelement in einer zweiten Ausführungsform; und

Fig. 4a und 4b Ausschnitte aus einem Längsschnitt durch das erfin dungsgemässes Steckkontaktelement in einer Variante der zweiten Ausführungsform.

Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemässes Steck kontaktelement oder einen Kontaktstift 1 in einer ersten Ausführungsform und durch einen Ausschnitt einer erfindungsgemässen Verteilerbahn 21. Die erfindungsgemässe Verteilerbahn 21 weist einen ersten Leiter 2 und einen zweiten Leiter 3 auf, welche durch eine Isolationsschicht 4 voneinander elek trisch getrennt sind. Die beiden Leiter 2, 3 und die Isolationsschicht 4 liegen in einem installierten Zustand jeweils im wesentlichen in einer Ebene. Die Verteilerbahn 21 ist im installierten Zustand an einer Wand 8 eines Raumes angebracht, beispielsweise angeschraubt oder angeklebt. Die Verteilerbahn 21 liegt somit parallel zur Wand 8, so dass auch die Ebenen des ersten Leiter 2 und des zweiten Leiter 3 und der Isolationsschicht 4 parallel zueinander und parallel zur Wand 8 liegen.

Der erfindungsgemässe Kontaktstift 1 weist einen ersten Kontaktpol 1a und einen zweiten Kontaktpol 1b zur Kontaktierung jeweils eines der Leiter 2, 3 der Verteilerbahn 21 sowie ein Isolationselement 1c zur elektrischen Tren nung der beiden Kontaktpole 1a, 1b auf. Der erste Kontaktpol 1a kontaktiert den ersten Leiter 2 an einer ersten Kontaktregion 6. Der zweite Kontaktpol 1b kontaktiert den zweiten Leiter 3 an einer zweiten Kontaktregion 7. Die Kontaktpole 1a, 1b sind mit Verbindungsleitern 9 zum Anschluss eines elek trischen Verbrauchers verbunden. Ein vorzugsweise isolierendes Montagee lement 5 wird durch den Kontaktstift 1 festgehalten und dient zur mechani schen Befestigung eines Kabels mit den Verbindungsleitern 9.

Die in der Fig. 1 nur ausschnittsweise gezeigte Verteilerbahn 21 erstreckt sich vorzugsweise zumindest teilweise über eine Wand 8 oder mehrere Wän de eines Raumes. Die Verteilerbahn 21 kann sich auch über einen Boden und/oder eine Decke eines Raumes erstrecken. Der Einfachheit der Beschrei bung wegen wird im Folgenden nur auf eine Wand 8 Bezug genommen. Eine Anordnung der Verteilerbahn 21 an einem Boden oder an einer Decke ist in entsprechender Weise gestaltet. Die Verteilerbahn 21 respektive ihre Leiter 2, 3 sind flächig entlang einer Ebene der Wand 8 angeordnet respektive überdecken eine Fläche dieser Wand 8. Somit ist die Verteilerbahn 21 an al len Positionen innerhalb der zwei Dimensionen der überdeckten Fläche re spektive Ebene, also im wesentlichen an beliebigen Stellen dieser Wand 8 durch elektrische Verbraucher kontaktierbar. Die Verteilerbahn 21 weist vor zugsweise etwa eine Dicke von einem oder wenigen Millimetern auf.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in welcher sich die Verteilerbahn 21 nicht vollständig sondern in der Form einzelner Vertei lerbahnen 21 über die Wand 8 erstreckt. Die Verteilerbahnen 21 weisen je weils den ersten und zweiten Leiter auf und sind durch eine mindestens zweipolige Speiseleitung 22 elektrisch verbunden. Die Verteilerbahnen 21 sind beispielsweise 5 bis 50 cm breit und beispielsweise 50 bis 200 cm lang. Die Verteilerbahnen 21 sind in einem Abstand von beispielsweise 5 bis 50 cm angeordnet. Die Verteilerbahnen 21 können auch im wesentlichen hori zontal statt vertikal verlaufen oder ein gitterartiges Muster bilden. Durch ei ne solche Anordnung ist die Verteilerbahn 21 immer noch für Radiowellen durchlässig, welche beispielsweise für die drahtlose oder mobile Telefonie verwendet werden. Die Durchlässigkeit für Radiowellen wird durch die Brei ten und die Abstände der Verteilerbahnen 21 bestimmt. Entsprechend der Anordnung der Verteilerbahnen 21 sind auch Verbraucher mehr oder weni ger beliebig anschliessbar, d. h. je mehr Wandfläche die Verteilerbahnen 21 abdecken, desto freier kann eine Anschlusstelle für einen Verbraucher ge wählt werden.

Der vorzugsweise nagelähnliche Kontaktstift 1 und der erste Kontaktpol 1a, der zweite Kontaktpol 1b und das Isolationselement 1c sind im wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaute Teile. Der erste Kontaktpol 1a bildet einen röhrenförmig ausgebildeten Mantel, welcher sich entlang einer bestimmten Länge des Kontaktstifts 1 erstreckt und das röhrenförmig ausgebildete Iso lationselement 1c aufnimmt, welches wiederum den stiftförmig ausgebilde ten zweiten Kontaktpol 1b aufnimmt. In der ersten Ausführungsform des Kontaktstifts 1 sind der erste Kontaktpol 1a und der zweite Kontaktpol 1b vor Benutzung des Kontaktstifts 1 durch das Isolationselement 1c voneinan der isoliert. Die Bildung der elektrischen Kontakte an den Kontaktregionen 6,7 geschieht dadurch, dass die Verteilerbahn 21 durch den Kontaktstift 1 durchstochen wird. Dazu ist der Kontaktstift 1 respektive der zweite Kon taktpol 1b vorzugsweise einseitig zugespitzt und lässt sich beispielsweise durch Hämmern durch die Verteilerbahn 21 und gegebenenfalls auch in die Wand 8 treiben. Ist der Kontaktstift 1 bis auf eine vorgegebene Tiefe in die Verteilerbahn 21 respektive Wand 8 getrieben, so bildet sich an den Stellen, wo der erste Kontaktpol 1a den ersten Leiter 2 durchquert und berührt, die ringförmig um den Kontaktstift 1 verlaufende erste Kontaktregion 6 und analog beim zweiten Kontaktpol 1b ringförmig die zweite Kontaktregion 7.

Fig. 3a und 3b zeigen Längsschnitte durch ein erfindungsgemässes Steckkontaktelement in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Zu sätzlich zu den bereits beschriebenen Elementen 1a, 1b, 1c weist, wie in Fig. 3a gezeigt, der Kontaktstift 1 an seiner Oberfläche eine dünne Leiterschicht 1d auf. Das Isolationselement 1c und die Leiterschicht 1d erstrecken sich vor Benutzung des Kontaktstifts im Wesentlichen über die ganze Länge des Kon taktstiftes 1, so dass die Leiterschicht 1d das Isolationselement 1c über brückt und den ersten Kontaktpol 1a und den zweiten Kontaktpol 1b elek trisch miteinander verbindet. Nachdem der Kontaktstift 1 zur Montage in die Verteilerbahn 21 getrieben ist, wird eine Versorgungsspannung oder vor übergehend eine geeignete Überspannung, welche höher als die Versor gungsspannung ist, auf die Verteilerbahn geschaltet. Über die Leiterschicht 1d bildet sich ein Kurzschluss, so dass sich die Leiterschicht 1d in einer ringförmigen Kurzschlussregion 10 um den Kontaktstift 1 erwärmt. Die Lei terschicht 1d ist aus einem leitenden Material gebildet, welches in der Kurz schlussregion 10 aufgrund der Erwärmung verdampft, schmilzt oder sich zu sammenzieht. Dadurch sind, wie in Fig. 3b gezeigt, der erste Kontaktpol 1a und der zweite Kontaktpol 1b voneinander isoliert, egal wie weit der Kon taktstift in die Verteilerbahn 21 getrieben wird. Dadurch vereinfacht sich insbesondere bei einer dünnen Verteilerbahn 21 die Montage, da nicht dar auf geachtet werden muss, wie weit der Kontaktstift in die Verteilerbahn 21 getrieben wird. Der Klarheit halber ist in Fig. 3b die Verteilerbahn nur auf einer Seite des Kontaktstifts 1 eingezeichnet.

Materialeigenschaften der Leiter 2, 3 der Verteilerbahn 21 und der Leiter schicht 1d, sowie Höhe und Dauer der Überspannung sind aufeinander ab gestimmt, so dass nur der Kontakt an der Kurzschlussregion unterbrochen wird, aber die Kontakte an den Kontaktregionen 6, 7 zwischen Leiterschicht 1d und Leitern 2, 3 erhalten bleiben. Die Isolationsschicht 4 ist vorzugsweise aus porösem Material oder weist eine poröse Zwischenschicht auf, um ver dampftes respektive geschmolzenes Material der Leiterschicht 1d aufzu nehmen.

Fig. 4a und 4b zeigen vergrösserte Ausschnitte aus einem Längsschnitt durch das erfindungsgemässes Steckkontaktelement in einer bevorzugten Variante der zweiten Ausführungsform. Es ist ein Teil der Isolationselements 1c und der Leiterschicht 1d dargestellt. Dabei besteht die Leiterschicht 1d aus einem Material mit Formgedächnis, welches sich bei Erwärmung in Längsrichtung des Kontaktstifts 1 zusammenzieht. Sie weist, wie in Fig. 4a dargestellt, ringförmige Rillen 1e auf, welche Sollbruchstellen bilden, an wel chen die Leiterschicht 1d bei der Erwärmung auseinander bricht. Nach der Erwärmung durch den Kurzschluss sind die Kontaktpole 1a, 1b, wie in Fig. 4b gezeigt, aufgrund der aufgebrochenen Leiterschicht 1d voneinander iso liert.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Verteilerbahn 21 mit einem entsprechenden Gerät wie einem Bohrer oder einer Ahle durch bohrbar oder durchstechbar. Dabei wird ein Kontaktstift 1 erst nach diesem Durchbohren oder Durchstechen eingesetzt. Nach Entfernen eines Kontakt stifts 1 verbleibt ein Loch in der Verteilerbahn 21, welches mit einfachen Mitteln, beispielsweise mit einem isolierenden Füllmaterial wie Gips oder ei nem Kunststoffmaterial aufgefüllt werden kann. Dadurch werden die Leiter- und Anschlusseigenschaften der Verteilerbahn 21 im Wesentlichen nicht be einträchtigt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kontaktstift 1 beziehungsweise sein Montageelement 5 auch mechanischer Träger des elektrischen Verbrauchers, beispielsweise einer Lampe oder eines elektroni schen Gerätes. Dadurch kann eine Lampe ohne weitere Installationen an ei ner im wesentlichen beliebigen Stelle einer erfindungsgemäss ausgerüsteten Wand 8 montiert werden. Das Montageelement 5 weist dabei vorzugsweise Mittel zur Befestigung des Verbrauchers auf, beispielsweise Haken oder Lö cher zur Aufnahme von Schrauben.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Verteilerbahn 21 vor der Installierung respektive Montage biegbar und rollbar, und erfor dert keine Nachbearbeitung durch Verputzen oder Übermalen. Dadurch ist sie wie eine Tapete einsetzbar und ersetzt eine herkömmliche Tapete.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen der erste Lei ter 2 und der zweite Leiter 3 aus einer vorzugsweise metallischen Folie. Die beiden Leiter 2, 3 sind vorzugsweise derart beschaffen, dass sie sich bei ei nem Kurzschluss, der beim Durchstechen der Installation mit einem ge wöhnlichen metallischen Nagel entsteht, an den Kontaktregionen 6, 7 lokal schmilzt, verdampft oder sich zusammenzieht. Dadurch wird ein solcher Kurzschluss automatisch behoben.

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen bestehen der erste Leiter 2 und der zweite Leiter 3 aus einem Gewebe aus Drähten, einem gitterartigen Netz aus Drähten oder aus einem Geflecht aus Drähten. Dabei ist eine Gewebe dichte genügend gross respektive ein Drahtabstand oder Gitterabstand der art genügend klein, dass eine sichere Kontaktierung eines Kontaktstifts 1 gewährleistet ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung weist der erste Leiter 2 an der von der Wand 8 abgewandten Seite eine Beschichtung auf, welche ihn gegenüber Berührung isoliert.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Ver teilerbahn 21 aus Sicherheitsgründen nicht mit 220 oder 110 Volt Wech selspannung, sondern mit 24 Volt Gleichspannung versorgt. Bei Bedarf weist ein Verbraucher oder ein Anschlussmodul eines Kontaktstifts 1 einen Wand ler auf, der die 24 Volt Gleichspannung in eine gewünschte Spannung wie 220 Volt wandelt. Falls die Verteilerbahn 21 mit höheren Spannungen ge spiesen wird, ist der erste Leiter 2 vorzugsweise der Nulleiter.

Bezugszeichenliste

1

Kontaktelement, Kontaktstift

1

a zweiter Kontaktpol

1

b zweiter Kontaktpol

1

c Isolationselement

1

d Leiterschicht

1

e Rille

2

erster Leiter

3

zweiter Leiter

4

Isolationsschicht

5

Montageelement

6

erste Kontaktregion

7

zweite Kontaktregion

8

Wand

9

Verbindungsleiter

10

Kurzschlussregion

21

Verteilerbahn

22

Speiseleitung

Claims

1. Installation zur Verteilung elektrischer Energie in einem Raum, dadurch gekennzeichnet,
dass die Installation eine Verteilerbahn (21) aufweist, welche eine flächi ge Anordnung eines ersten Leiters (2) und eines zweiten Leiters (3) auf weist, welche durch eine Isolationsschicht (4) voneinander isoliert sind,
wobei der erste und zweite Leiter (2, 3) und die Isolationsschicht (4) im wesentlichen eben sind, parallel zueinander angeordnet sind und sich über eine Ebene erstrecken, und wobei die Verteilerbahn (21) in dieser Ebene durch elektrische Verbraucher kontaktierbar ist.

2. Installation gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ver teilerbahn zur Kontaktierung durchstechbar oder durch bohrbar ist.

3. Installation gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leiter (2) und der zweite Leiter (3) Folien sind.

4. Installation gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leiter (2) und der zweite Leiter (3) jeweils ein Gewebe aus Drähten sind.

5. Installation gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leiter (2) und der zweite Leiter (3) jeweils ein Netz aus Drähten sind.

6. Installation gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leiter (2) und der zweite Leiter (3) jeweils ein Geflecht aus Drähten sind.

7. Kontaktelement (1) zur Kontaktierung einer Installation gemäss An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (1) einen ersten Kon taktpol (1a) zur elektrischen Kontaktierung des ersten Leiters (2) und ei nen zweiten Kontaktpol (1b) zur elektrischen Kontaktierung des zweiten Leiters (3) aufweist.

8. Kontaktelement (1) gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (1) ein einseitig zugespitzter Kontaktstift (1) ist.

9. Kontaktelement (1) gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement eine Leiterschicht (1d) aufweist, welche in einem un benutzten Zustand den ersten Kontaktpol (1a) und den zweiten Kontakt pol (1b) elektrisch leitend miteinander verbindet, und welche nach der Kontaktierung des ersten und zweiten Leiters (2, 3) an einer Kurzschluss region (10) zwischen den Leitern (2, 3) unterbrechbar ist.

10. Kontaktelement (1) gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterschicht (1d) durch Erwärmung unterbrechbar ist.