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Die
Erfindung betriff eine Anschlußbox für den elektrischen
Anschluß eines Solarmoduls, mit einem ein Gehäuseunterteil
und ein Gehäuseoberteil aufweisenden Gehäuse,
mit mindestens einer einen Klemmschenkel aufweisende Klemmfeder
zur elektrischen Kontaktierung einer vom Solarmodul kommenden Anschlußleitung,
mit mindestens einem in dem Gehäuse angeordneten Anschlußelement
zum Anschluß eines Kabels, und mit mindestens einem Metallteil über
das eine durch die Klemmfeder kontaktierte Anschlußleitung
mit einem durch das Anschlußelement angeschlossenen Kabel
elektrisch leitenden verbindbar ist, wobei die Klemmfeder, das Anschlußelement
und das Metallteil dem Gehäuseunterteil zugeordnet sind,
und wobei die Klemmfeder aus einer ersten Position, in der eine
Anschlußleitung zwischen den Klemmschenkel und einen Kontaktabschnitt
des Metallteils einführbar ist, in eine zweite Position
verbringbar ist, in der die Anschlußleitung zwischen dem
Klemmschenkel und dem Kontaktabschnitt des Metallteils klemmend
kontaktiert ist.
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Daneben
betrifft die Erfindung noch ein Verfahren zur Montage einer Anschlußbox
auf einem Solarmodul und zur Herstellung einer elektrischen Verbindung
zwischen mindestens einer Anschlußleitung des Solarmoduls
und mindestens einem externen Kabel mit Hilfe einer Anschlußbox.
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Zur
Erzeugung von elektrischem Strom aus Sonnenlicht werden zunehmend
photovoltaische Solarmodule eingesetzt, die das Sonnenlicht direkt
in elektrische Energie umwandeln. Derartige Solarmodule, die häufig
auch als Solarpaneele bezeichnet werden, bestehen aus einer Vielzahl
von einzelnen Solarzellen, die nebeneinanderliegend zwischen einer
gemeinsamen vorderen Abdeckschicht und einer gemeinsamen rückseitigen
Abdeckschicht angeordnet und miteinander verschaltet sind. Um höhere Spannungen
zu erreichen, werden meist mehrere Solarmodule in Serie geschaltet.
Hierzu ist jedem Solarmodul eine Anschlußbox zugeordnet,
die auf der der Sonnenseite abgewandten Rückseite des Solarmoduls
befestigt ist. Die von den Solarzellen des Solarmoduls kommenden
Anschlußleitungen werden in der Anschlußdose mit
entsprechenden Anschlußelementen elektrisch leitend verbunden,
auf die dann von außen mittels Steckverbindern oder externen Kabeln
zugegriffen werden kann. Die elektrische Verbindung der vom Solarmodul
kommenden Anschlußleitungen, bei denen es sich in der Regel
um ein Flachbänder handelt, an die Anschlußelemente
der Anschlußbox erfolgt in der Regel durch Löten
oder Schrauben.
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Neben
der Herstellung des elektrischen Anschlusses bzw. der elektrischen
Verbindung zwischen den vom Solarmodul kommenden Anschlußleitungen
mit externen Kabeln, über die mehrere Solarmodule miteinander
und mit einem an einen entfernten Ort angeordneten Wechselrichter
verbunden werden können, weisen die einzelnen Anschlußboxen
in der Regel noch eine sogenannte Freilaufdiode oder Bypaßdiode
auf, durch die ein Solarmodul im Schadensfall elektrisch überbrückt
wird.
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Der
Aufwand bei der Montage der bekannten Anschlußboxen auf
den Solarmodulen ist insbesondere durch das manuelle Verbinden (Löten
oder Verschrauben) der Anschlußleitungen mit den in der
Anschlußbox vorgesehenen Anschlußelementen relativ hoch.
Aus der
DE 10
2005 025 632 A1 ist eine eingangs beschriebene Anschlußbox
bekannt, bei der die Montage der Anschlußbox auf einem
Solarmodul sowie der Herstellung der Anschlußbox vereinfacht sein
soll. Bei der bekannten Anschlußbox, die ein topfförmiges
Gehäuse und einen Gehäusedeckel aufweist, sind
im Innenraum des Gehäuses mehrere Stanzgitter angeordnet, über
die die Anschlußelemente zum Anschluß der vom
Solarmodul kommenden Anschlußleitungen mit den Anschlußelementen zum
Anschluß der Kabel elektrisch verbunden sind. Während
die Anschlußelemente zum Anschluß der Kabel als
Crimpanschlüsse ausgebildet sind, weisen die Anschlußelemente
zum Anschluß der vom Solarmodul kommenden Anschlußleitungen
jeweils eine Klemmfeder auf.
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Der
Anschluß einer Anschlußleitung (Folienleiter)
des Solarmoduls an einen Abschnitt des Stanzgitters erfolgt dabei
dadurch, daß die durch eine Öffnung in das Gehäuse
eingeführte Anschlußleitung um einen am Stanzgitter
ausgebildeten Anschlußsteg herumgeschlagen und anschließend durch
Aufstecken der Klemmfeder festgeklemmt wird. Bei dieser Anschlußbox
wird zwar auf das Anlöten der Anschlußleitungen
verzichtet, der elektrische Anschluß der Anschlußleitungen
des Solarmoduls ist jedoch nach wie vor mit einem relativ hohen
manuellen Aufwand verbunden.
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Eine ähnliche
Anschlußbox ist auch aus der
DE 20 2005 018 884 U1 bekannt,
wobei auch diese Anschlußbox ein Gehäuse aufweist,
das mittels eines Gehäusedeckels verschlossen werden kann. Diese
Anschlußbox, bei der insbesondere die Wärmeabfuhr
der in dem Gehäuse angeordneten Bypassdioden verbessert
werden soll, weist im Inneren des Gehäuses mehrere als
Klemmelemente ausgebildete metallische Kontaktelemente auf, in die
die mit Anschlußdrähten versehenen Dioden eingesteckt und
dadurch mit den zwei Klemmteilen elektrisch leitend verbunden werden
können. Die als großflächige Klemmteile
ausgebildeten metallischen Kontaktelemente ermöglichen
dabei gleichzeitig eine verbesserte Wärmeabfuhr und eine
schnelle und flexible Bestückung der Anschlußbox
mit einer unterschiedlichen Anzahl von Dioden.
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Zum
Anschluß der Anschlußleitungen sowie der Kabel
an die Anschlußbox sind die metallischen Kontaktelemente
mit Klemmfedern verbunden, an denen einerseits die Kabel und andererseits
die Flachleitungen angeschlossen werden können. Hierzu
müssen jedoch die als Zugfedern oder als Schenkelfedern
ausgebildeten Klemmfedern manuell, beispielsweise mit der Spitze
eines Schraubendrehers, geöffnet werden, damit eine Flachleitung
zwischen den Klemmschenkel der Klemmfeder und einen an dem Kontaktelement
ausgebildeten Kontaktabschnitt eingesteckt werden kann. Auch bei
dieser Anschlußbox ist somit der elektrische Anschluß der
Anschlußleitungen des Solarmoduls mit einem relativ hohen manuellen
Aufwand verbunden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anschlußbox
für den elektrischen Anschluß eines Solarmoduls
zur Verfügung zu stellen, die so ausgebildet ist, daß sie
einfach montiert werden kann, wobei insbesondere die Herstellung
der elektrischen Verbindung zwischen einer Anschlußleitung
eines Solarmoduls und einem Kabel einfacher und schneller realisiert
werden soll. Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren zur einfachen und schnellen Herstellung
einer elektrischen Verbindung zwischen einer Anschlußleitung
eines Solarmoduls und einem Kabel mit Hilfe einer Anschlußbox
sowie zur Montage der Anschlußbox auf dem Solarmodul anzugeben.
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Diese
Aufgabe ist bei der eingangs beschriebenen Anschlußbox
dadurch gelöst, daß an dem Gehäuseoberteil
mindestens ein nach innen ragendes Betätigungselement angeordnet
ist, das beim Aufsetzen des Gehäuseoberteils auf das Gehäuseunterteil die
Klemmfeder aus der ersten Position in die zweite Position verbringt,
so daß eine zwischen den Klemmschenkel der Klemmfeder und
den Kontaktabschnitt des Metallteils eingeführte Anschlußleitung
automatisch kontaktierbar ist.
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Durch
das am Gehäuseoberteil angeordnete mindestens eine Betätigungselement
ist ein manuelles Betätigen der Klemmfeder nicht erforderlich,
da die bei der erfindungsgemäßen Anschlußbox
vorgesehene Klemmfeder automatisch durch das vollständige
Aufsetzen des Gehäuseoberteils auf das Gehäuseunterteil
aus der ersten Position, in der die Anschlußleitung zwischen
den Klemmschenkel und den Kontaktabschnitt des Metallteils eingeführt
werden kann, in die zweite Position, in der die Anschlußleitung
zwischen dem Klemmschenkel und dem Kontaktabschnitt klemmend kontaktiert
ist, verbracht wird. Durch die Ausbildung des Betätigungselements am
Gehäuseoberteil besteht die Möglichkeit, die erfindungsgemäße
Anschlußbox automatisiert zu montieren, worauf weiter unten
noch genau eingegangen wird.
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Eingangs
ist ausgeführt worden, daß die Anschlußbox
mindestens eine Klemmfeder zur Kontaktierung mindestens einer Anschlußleitung,
mindestens ein Anschlußelement zum Anschluß mindestens eines
Kabels und mindestens ein Metallteil aufweist. In der Regel werden
durch die Anschlußbox zwei als Kupferflachbänder
ausgebildete Anschlußleitungen mit zwei von der Anschlußbox
wegführenden Kabel elektrisch verbunden, so daß die
Anschlußbox in der Regel auch zwei Klemmfedern, zwei Anschlußelemente
und zwei Metallteile aufweist. In diesem "Normalfall" sind an dem
Gehäuseoberteil dann auch zwei nach innen ragende Betätigungselemente
angeordnet, von denen jeweils ein Betätigungselement mit
einer Klemmfeder bei Aufsetzten des Gehäuseoberteils auf
das Gehäuseunterteil zusammenwirkt.
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Damit
bei der Montage des Gehäuses, d. h. beim Aufsetzen des
Gehäuseoberteils auf das Gehäuseunterteil eine
richtige Positionierung der beiden Gehäusebauteile zueinander
gewährleistet ist, weist das Gehäuseunterteil
mindestens eine Führungshülse und das Gehäuseoberteil
korrespondierend dazu minde stens einen Führungszapfen auf.
Beim Aufsetzen des Gehäuseoberteils auf das Gehäuseunterteil wird
dann die richtige Positionierung der beiden Gehäuseteile
zueinander durch die Führung des Führungszapfens
in der Führungshülse gewährleistet. Auch
wenn grundsätzlich die Ausbildung jeweils einer Führungshülse
und eines Führungszapfens ausreichend ist, so sind zur
Gewährleistung einer größeren Stabilität
und besseren Führung vorzugsweise jeweils vier Führungshülsen
und vier Führungszapfen vorgesehen. Für den Fachmann
ist es dabei selbstverständlich, daß die Anordnung
der Führungshülsen am Gehäuseunterteil
und der Führungszapfen am Gehäuseoberteil auch
vertauscht werden kann, so daß das Gehäuseunterteil
die Führungszapfen und das Gehäuseoberteil die
dazu korrespondierenden Führungshülsen aufweist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen den vorzugsweise
vier Führungshülsen des Gehäuseunterteils
und den vier Führungszapfen des Gehäuseoberteils
mindestens eine Verrastung ausgebildet, durch die das Gehäuseoberteil
und das Gehäuseunterteil zumindest in der fertig montierten
Stellung miteinander fixierbar sind. Vorzugsweise ist dabei zusätzlich
zu einer Verrastung zur Fixierung in der fertig montierten Stellung auch
eine Verrastung zur Fixierung in einer vormontierten Stellung von
Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil vorgesehen.
Dies ermöglicht es, das gesamte Gehäuse beispielsweise
mittels eines Greifarmes in der vormontierten Stellung am Gehäuseoberteil
anzuheben und auf das zugehörige Solarmodul aufzusetzen.
Dabei befinden sich die beiden Klemmfedern in der vormontierten
Stellung in der ersten Position, so daß die beiden Anschlußleitungen
beim Aufsetzen des Gehäuses auf das Solarmodul jeweils zwischen
den Klemmschenkel einer Klemmfeder und den Kontaktabschnitt eines
Metallteils einführbar sind.
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Bezüglich
der konkreten Ausgestaltung des Metallteils sowie der Anordnung
und Halterung der Klemmfedern in dem Gehäuse gibt es verschiedene Möglichkeiten.
Vorzugsweise sind die beiden Metallteile jeweils zumindest in dem
der Klemmfeder zugeordneten Bereich im wesentlichen U-förmig
ausgebildet, wobei der U-Rücken den Kontaktabschnitt bildet, der
zusammen mit dem Klemmschenkel der Klemmfeder zur Kontaktierung
einer Anschlußleitung dient.
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Die
beiden Klemmfedern sind vorzugsweise jeweils so ausgebildet, daß sie
neben dem Klemmschenkel einen Halteschenkel und einen die beiden Schenkel
verbindenden Rücken aufweisen. Die Klemmfeder ist somit
ebenfalls näherungsweise U-förmig ausgebildet,
wobei die Klemmfeder im mittleren Bereich des Rückens in
den beiden U-Schenkeln des Metallteils drehbar gelagert ist. Hierzu
sind im mittleren Bereich des Rückens der Klemmfeder vorzugsweise
auf beiden Seiten jeweils ein Drehzapfen und in den U-Schenkel des
Metallteils jeweils eine Aufnahme für einen Drehzapfen
ausgebildet. Die Klemmfeder ist dadurch vergleichbar einer Wippe
im Metallteil drehbar gelagert. Beim Aufsetzen des Gehäuseoberteils
auf das Gehäuseunterteil drückt dann das freie
Ende des Betätigungselements auf den an den Halteschenkel
angrenzenden Bereich des Rückens der Klemmfeder, wodurch
der Klemmschenkel aus seiner ersten Position, in der die Anschlußleitung
zwischen den Klemmschenkel und den Kontaktbereich des Metallteils
eingeschoben werden kann, in die zweite Position verschwenkt wird,
in der der Klemmschenkel die eingeschobene Anschlußleitung
gegen den Kontaktabschnitt des Metallteils drückt, wodurch
die elektrische Kontaktierung realisiert wird.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Anschlußbox ist an den beiden freien Enden der U-Schenkel
des Metallteils jeweils mindestens eine Rastnase ausgebildet. Der
Halteschenkel der Klemmfeder weist dabei zwei zu den Rastnasen korrespondierende
Vorsprünge auf, so daß die Klemmfeder in der zweiten
Position fixierbar ist, wenn die Vorsprünge hinter den
Rastnasen einrasten. Hierdurch ist gewährleistet, daß es nicht
zu einem ungewollten Öffnen der klemmenden Kontaktierung
der Anschlußleitung zwischen dem Klemmschenkel und dem
Kontaktabschnitt kommen kann. Neben den Rastnasen zur Fixierung
der Klemmfeder in der zweiten Position weisen die beiden freien
Enden der U-Schenkel des Metallteils vorzugsweise noch zwei weitere
Rastnasen auf, die ein ungewolltes Lösen der Klemmfeder
von dem Metallteil verhindern.
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Damit
die Klemmfedern im vormontierten Zustand der Anschlußbox
nicht ungewollt aus der ersten Position in die zweite Position gelangen,
in der ein Einführen einer Anschlußleitung in
die Klemmstelle nicht möglich ist, ist gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Anschlußbox vorgesehen, daß der
Winkel α zwischen den U-Schenkeln und den Rastnasen des
Metallteils grö ßer ist als der Winkel β zwischen
dem an den Halteschenkel angrenzenden Bereich des Rückens
der Klemmfeder und dem Halteschenkel. Hierdurch ist gewährleistet,
daß die Neigung des Halteschenkels steiler als die Neigung
der Rastnasen ist, so daß eine bestimmte Kraft auf die Klemmfeder
aufgebracht werden muß, damit der Halteschenkel entgegen
seiner Federkraft ausgelenkt wird, so daß er entlang der
Rastnase geführt und anschließend mit seinen Vorsprüngen
unter der Rastnase einrasten kann.
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Als
erstes Anschlußelement zum Anschließen eines externen
Kabels können grundsätzlich die aus dem Stand
der Technik bekannten Anschlußelemente, beispielsweise
Crimp-Anschluß, Schraubanschluß oder Zugfederanschluß,
verwendet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Anschlußbox ist
auch das Anschlußelement zum Anschluß eines externen
Kabels als Klemmfeder ausgebildet, die einen Klemmschenkel aufweist,
wobei mit Hilfe der Klemmfeder ein Kabel zwischen dem Klemmschenkel
und einem zweiten Kontaktabschnitt des Metallteils elektrisch leitend kontaktiert
werden kann. Die zweite Klemmfeder ist dabei im Unterschied zur
ersten Klemmfeder zur Kontaktierung der Anschlußleitung
derart ausgebildet und am Metallteil befestigt, daß der
Klemmschenkel zum Einführen eines Kabels zwischen den Klemmschenkel
und den zweiten Kontaktabschnitt entgegen seiner Federkraft ausgelenkt
werden muß. Die Klemmfeder muß somit entsprechend
einer Schenkelfeder zum Öffnen mittels eines Betätigungselements,
beispielsweise der Spitze eines Schraubendrehers, geöffnet
werden.
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Die
Befestigung des als Klemmfeder ausgebildeten Anschlußelements
für ein externes Kabel an dem Metallteil kann dadurch besonders
einfach realisiert werden, daß auch der der zweiten Klemmfeder zugeordnete
Bereich des Metallteils im wesentlichen U-förmig ausgebildet
ist, wobei wiederum der U-Rücken den zweiten Kontaktabschnitt
bildet. Auch hierbei können in den U-Schenkeln dieses Bereichs
des Metallteils Aufnahmeöffnungen ausgebildet sein, in denen
entsprechend ausgebildete Lagerzapfen der zweiten Klemmfeder aufgenommen
werden können.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zur Montage einer Anschlußbox
auf einem Solarmodul und zur Herstellung einer elektrischen Verbindung
zwischen einer Anschlußleitung des Solarmoduls und einem
Kabel mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Anschlußbox
ist dadurch gekennzeichnet,
- • daß das
mindestens eine Kabel mit dem mindestens einen Anschlußelement
verbunden wird,
- • daß das Gehäuseoberteil teilweise
auf das Gehäuseunterteil aufgesetzt wird, wobei die Unterseite
des Gehäuseunterteils noch etwas aus dem Gehäuseoberteil
herausragt,
- • daß das derart vormontierte Gehäuse
so auf ein Solarmodul aufgesetzt wird, daß die im wesentlichen
senkrecht nach oben stehende mindestens eine Anschlußleitung
des Solarmoduls durch eine Öffnung im Gehäuseunterteil
zwischen den Klemmschenkel der mindestens einen, sich in der ersten
Position befindenden Klemmfeder und den Kontaktabschnitt des mindestens
einem Metallteils eingeführt wird, und
- • daß das Gehäuseoberteil in Richtung
des Gehäuseunterteils gedrückt wird, wodurch das
nach innen ragende Betätigungselement die Klemmfeder aus
der ersten Position in die zweite Position verbringt, so daß die
zwischen den Klemmschenkel und den Kontaktabschnitt eingeführte
Anschlußleitung automatisch kontaktiert wird.
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Bei
dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren
wird vorzugsweise das mindestens eine Kabel mit dem mindestens einen
Anschlußelement verbunden, bevor das Gehäuseoberteil
teilweise auf das Gehäuseunterteil aufgesetzt wird. Grundsätzlich
besteht jedoch auch die Möglichkeit, daß das Kabel
erst dann mit dem Anschlußelement verbunden wird, nachdem
das Gehäuseoberteil teilweise auf das Gehäuseunterteil
aufgesetzt worden ist. Voraussetzung hierfür ist lediglich,
daß auch im vormontierten Zustand des Gehäuses
das Anschlußelement noch zugänglich ist, so daß das
Kabel an das Anschlußelement angeschlossen werden kann.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird das vormontierte Gehäuse, bei dem vorzugsweise bereits
das Kabel mit dem Anschlußelement verbunden ist, von einem
Greifarm auf das Solarmodul gesetzt und anschließend das
Gehäuseoberteil von dem Greifarm in Richtung des Gehäuseunterteils
gedrückt. Durch die Verwendung der zuvor beschriebenen
erfindungsgemäßen Anschlußbox kann die
Montage der Anschlußbox auf dem Solarmodul und insbesondere
die elektrische Verbindung zwischen vorzugsweise zwei Anschlußleitungen
des Solarmoduls und zwei Kabeln automatisiert durchgeführt
werden, wodurch ein manueller und damit zeitaufwendiger Anschluß der
Anschlußleitungen an das Solarmodul entfällt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, bei dem eine Anschlußbox verwendet wird, dessen
dem Gehäuseunterteil bzw. dem Solarmodul zugewandte Stirnseite
des Gehäuseoberteils eine umlaufende Dichtungsnut aufweist,
wird vor dem Aufsetzen des vormontierten Gehäuses auf das
Solarmodul eine elastische Masse, beispielsweise Silikon, in die
Dichtungsnut eingesetzt bzw. eingespritzt. Die in die Dichtungsnut
eingesetzte elastische Masse sorgt dabei nach dem vollständigen
Aufsetzen des Gehäuseoberteils auf das Gehäuseunterteil
und nach dem Aushärten der elastischen Masse für
eine dauerhafte Abdichtung der im Gehäuseinneren angeordneten
Kontaktelemente bzw. Anschlußelemente sowie einer in der
Regel ebenfalls im Gehäuse angeordneten Freilaufdiode.
Zusätzlich ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß vor
dem Aufsetzen des vormontierten Gehäuses auf das Solarmodul
auf der Unterseite des Gehäuseunterteils ein Kleber oder
eine Klebefolie aufgebracht wird, so daß beim Aufsetzen
des vormontierten Gehäuses auf das Solarmodul die Anschlußbox
auf dem Solarmodul vorfixiert ist.
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Gemäß einer
letzten vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, die kurz noch ausgeführt werden soll, erfolgt
zum Abschluß der Montage der Anschlußbox auf dem
Solarmodul eine Funktionsüberprüfung des Solarmoduls,
wozu ein entsprechender Prüfstecker durch eine im Gehäuseoberteil
vorgesehene Öffnung bis auf einen am Metallteil ausgebildeten
Prüfabgriff eingesteckt wird. Mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren ist somit eine einfache und schnelle, insbesondere automatisierte Montage
einer Anschlußbox auf einem Solarmodul möglich,
wodurch sowohl der Zeitaufwand als auch die Fehlerwahrscheinlichkeit
bei der Montage sowie beim elektrischen Verbinden der Anschlußbox
mit dem Solarmodul verringert werden kann. Selbstverständlich
ist es dabei auch möglich, daß in einem automatisierten
Prozeß mehrere Anschlußboxen gleichzeitig auf
mehrere entsprechend zueinander angeordnete Solarmodule aufgesetzt
werden können.
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Im
einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten,
die erfindungsgemäße Anschlußbox bzw.
das Verfahren auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen
sowohl auf die den Patentansprüchen 1 und 14 nachgeordneten
Patentansprüche, als auch auf die nachfolgende Beschreibung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit
der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Gehäuseunterteils einer
erfindungsgemäßen Anschlußbox,
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2 eine
perspektivische Darstellung eines Gehäuseoberteils einer
erfindungsgemäßen Anschlußbox,
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3 eine
Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anschlußbox,
im vormontierten Zustand,
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4 eine
Schnittdarstellung der Anschlußbox gemäß 3,
im fertig montierten Zustand, und
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5 zwei perspektivische Darstellungen eines
Metallteils eine Anschlußbox, einmal mit einer Klemmfeder
in der ersten Position und einmal mit einer Klemmfeder in der zweiten
Position.
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Die
Figuren zeigen eine erfindungsgemäße Anschlußbox 1 bzw.
Teile einer Anschlußbox 1 für den elektrischen
Anschluß eines – in den 3 und 4 angedeuteten – Solarmoduls 2.
Die erfindungsgemäße Anschlußbox 1 besteht
aus einem in 1 einzeln dargestellten Gehäuseunterteil 3 und einem
in 2 einzeln dargestellten Gehäuseoberteil 4,
wobei bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel das
Gehäuseunterteil 3 als Grundplatte und das Gehäuseoberteil 4 als
haubenförmiger Deckel ausgebildet ist.
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Auf
dem in 1 separat dargestellten Gehäuseunterteil 3 sind
zwei jeweils einen Klemmschenkel 5 aufweisende Klemmfedern 6 zum
Anschluß zweier als Flachbänder ausgebildeter
Anschlußleitungen 7 des Solarmoduls 2 sowie
zwei weitere Anschlußelemente 8 zum Anschluß zweier – hier nicht
dargestellter – Kabel angeordnet. Die beiden Klemmfedern 6 sind
jeweils über ein Metallteil 9 mit einem Anschlußelement 8 elektrisch
leitend verbunden, so daß auch eine an der Klemmfeder 6 angeschlossene
Anschlußleitung 7 über das Metallteil 9 mit
einem an dem entsprechenden Anschlußelement 8 angeschlossenen
Kabel elektrisch verbunden ist. Wie aus 1 darüber
hinaus ersichtlich ist, sind die beiden Metallteile 9 über
am Gehäuseunterteil 3 ausgebildete Rastelemente 10 mit
dem Gehäuseunterteil 3 mechanisch verbunden. Die
beiden Klemmfedern 6 und die beiden Anschlußelemente 8 sind
dagegen nicht unmittelbar sondern nur über die beiden Metallteile 9 mit
dem Gehäuseunterteil 3 verbunden, was nachfolgend
im Zusammenhang mit der 5 noch näher
erläutert wird.
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Die
Kontaktierung einer von dem Solarmodul 2 kommenden Anschlußleitung 7 erfolgt
durch eine Klemmstelle, die zwischen dem Klemmschenkel 5 der
Klemmfeder 6 und einem korrespondierenden Kontaktabschnitt 11 des
Metallteils 9 gebildet wird. Hierzu ist die Klemmfeder 6 aus
einer ersten Position (3 und 5a) in
eine zweite Position (4 und 5b) verschwenkbar.
In der ersten Position der Klemmfeder 6 ist eine Anschlußleitung 7 zwischen
den Klemmschenkel 5 der Klemmfeder 6 und den Kontaktabschnitt 11 des
Metallteils 9 einführbar, wie dies aus 3 ersichtlich
ist. In der zweiten Position der Klemmfeder 6 wird dagegen
die Anschlußleitung 7 zwischen dem Klemmschenkel 5 und
dem Kontaktabschnitt 11 eingeklemmt, wodurch eine sichere
elektrisch leitende Kontaktierung gewährleistet ist (vgl. 4).
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Wie
insbesondere aus 2 ersichtlich ist, sind an dem
haubenförmigen Gehäuseoberteil 4 zwei
nach innen ragende Betätigungselemente 12 angeordnet,
die vorzugsweise einstückig mit dem aus Kunststoff hergestellten
Gehäuseoberteil 4 verbunden sind. Aus einem Vergleich
der 3 und 4 ist ersichtlich, daß die
beiden Betätigungselemente 12 beim Aufsetzen des
Gehäuseoberteils 4 auf das Gehäuseunterteil 3 mit
den beiden Klemmfedern 6 zusammenwirken, wodurch die beiden Klemmfedern 6 aus
der ersten Position (3) in die zweite Position (4)
verschwenkt werden, so daß eine zwischen den jeweiligen
Klemmschenkel 5 und den Kontaktabschnitt 11 des
Metallteils 9 eingeführte Anschlußleitung 7 festgeklemmt
und damit elektrisch leitend kontaktiert wird.
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Wie
insbesondere aus den 1 und 2 ersichtlich
ist, weist das Gehäuseunterteil 3 vier Führungshülsen 13 und
das Gehäuseoberteil 4 vier dazu korrespondierende
Führungszapfen 14 auf. Beim Aufsetzen des Gehäuseoberteils 4 auf
das als Grundplatte ausgebildete Gehäuseunterteil 3 greifen die
Führungszapfen 14 in die Führungshülsen 13 ein, wodurch
gewährleistet ist, daß das Gehäuseunterteil 3 und
das Gehäuseoberteil 4 bei der Montage richtig zueinander
positioniert sind, so daß auch die beiden Betätigungselemente 12 ihre
zu den beiden Klemmfedern 6 passende Position aufweisen.
Ebenso wie die Betätigungselemente 12 sind auch
die Führungszapfen 14 einstückig mit
dem Gehäuseoberteil 4 und die Führungshülsen 13 einstückig
mit dem Gehäuseunterteil 3 verbunden. Zwischen
den Führungshülsen 13 des Gehäuseunterteils 3 und
den Führungszapfen 14 des Gehäuseoberteils 4 ist
eine zweistufige Verrastung ausgebildet, durch die das Gehäuseunterteil 3 und
das Gehäuseoberteil 4 sowohl in der in 3 gezeigten
vormontierten Stellung als auch in der in 4 dargestellten
fertig montierten Stellung miteinander verrastbar sind.
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Zum
leichteren Einführen der im wesentlichen senkrecht vom
Solarmodul 2 abstehenden Anschlußleitungen 7 beim
Aufsetzen der Anschlußbox 1 auf das Solarmodul 2 ist
im Gehäuseunterteil 3 eine trichterförmige Öffnung 15 vorgesehen,
die sich in Richtung der Klemmstelle zwischen dem Klemmschenkel 5 und
dem Kontaktabschnitt 11 verringert. Zum Einführen
der Kabel in die Anschlußbox 1 sind im Gehäuseoberteil 4 auf
zwei einander gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Öffnung 16 vorgesehen,
durch die jeweils ein Kabel ins Innere des Gehäuses eingeführt
werden kann. Zur Gewährleistung einer ausreichenden Abdichtung
und Zugentlastung weist das Gehäuseoberteil 4 an
den beiden Öffnungen 16 jeweils eine ein Außengewinde
aufweisende Wanddurchführung 17 auf, auf die eine
das Kabel abdichtende Überwurfmutter 18 aufschraubbar
ist.
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Die
bevorzugte Ausgestaltung eines Metallteils 9 sowie die
Befestigung der Klemmfeder 6 und des Anschlußelements 8 an
einem Metallteil 9 sind insbesondere aus den 1 und 5 ersichtlich. Das Metallteil 9 ist
dabei in dem der Klemmfeder 6 zugeordneten Bereich 19 im
wesentlichen U-förmig ausgebildet, wobei der U-Rücken
den Kontaktabschnitt 11 bildet.
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Die
beiden Klemmfedern 6 weisen neben einem Klemmschenkel 5 noch
einen Halteschenkel 20 und einen die beiden Schenkel 5, 20 verbindenden Rücken 21 auf,
so daß auch die Klemmfeder 6 näherungsweise
U-förmig ausgebildet ist. Dabei sind die beiden Klemmfedern 6 etwa
im mittleren Bereich des Rückens 21 in den beiden
U-Schenkeln 22 des Metallteils 9 drehbar – nach
Art einer Wippe – gelagert. Hierzu sind seitlich am U-Rücken 21 der
Klemmfeder 6 zwei Drehzapfen 23 angeordnet, die
in Aufnahmen 24 gelagert sind, die in den U-Schenkel 22 des
Metallteils 9 ausgebildet sind. Beim Aufsetzen des Gehäuseoberteils 4 auf
das Gehäuseunterteil 3 drückt dann das
freie Ende des Betätigungselements 12 auf den
an den Halteschenkel 20 angrenzenden Bereich des Rückens 21 der
Klemmfeder 6, wodurch diese aus der in 5a gezeigten
ersten Position in die in 5b gezeigte
zweite Position gekippt wird.
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An
den freien Enden der U-Schenkel 22 des Metallteils 9 sind
jeweils zwei übereinander angeordnete Rastnasen 25, 26 ausgebildet,
die zusammen mit zwei seitlich am Halteschenkel 20 der
Klemmfeder 6 ausgebildeten Vorsprüngen 27 eine
Fixierung der Klemmfeder 6 in der ersten bzw. der zweiten
Position gewährleisten. Damit die Klemmfeder 6 aus
der in 5a dargestellten ersten Position
nicht ungewollt in die in 5b gezeigte
zweite Position verkippt, ist die Neigung des Halteschenkels 20 der Klemmfeder 6 steiler
als die Neigung der Rastnasen 25 an den freien Enden der
U-Schenkel 22 des Metallteils 9 ausgebildet. Dies
bedeutet, daß der Winkel α zwischen den U-Schenkeln 22 und
den Rastnasen 25 des Metallteils 9 größer
ist als der Winkel β zwischen dem an dem Halteschenkel 20 angrenzenden Bereich
des Rückens 21 der Klemmfeder 6 und dem Halteschenkel 20.
Aus den 3 und 5 ist
dabei ersichtlich, daß der Winkel α zwischen der
Oberkante der U-Schenkel 22 und den Rastnasen 25 etwa
120° beträgt, während der Winkel β zwischen
dem Halteschenkel 20 und dem Rücken 21 der
Klemmfeder 6 etwa 90° beträgt.
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Bei
dem in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Anschlußbox 1 sind auch die beiden Anschlußelemente 8 zum
Anschließen der externen Kabel als Klemmfedern ausgebildet,
die jeweils einen Klemmschenkel 28 aufweisen, der zusammen
mit einem zweiten Kontaktabschnitt 29 des Metallteils 9 die
Klemmstelle für ein Kabel bildet. Ebenso wie die beiden
Klemmfedern 6 sind auch die beiden Anschlußelemente 8 nicht
direkt am Gehäuseunterteil 3 sondern an den beiden
Metallteilen 9 befestigt. Hierzu ist auch der dem Anschlußelement 8 zugeordnete
Bereich 30 des Metallteils 9 im wesentlichen U-förmig
ausgebildet, wobei auch hier der U-Rücken des Bereichs 30 den
zweiten Kontaktabschnitt 29 bildet. Während der
Kontaktabschnitt 11 des U-förmigen Bereichs 19 des
Metallteils 9 vertikal ausgereichtet ist, ist der Kontaktabschnitt 29 des U-förmigen
Bereichs 30 des Metallteils 9 horizontal angeordnet.
Ein zwischen den Kontaktschenkel 28 und den Kontaktabschnitt 29 einzuführendes
Kabel muß somit im wesentlichen parallel zum als Grundplatte
ausgebildete Gehäuseunterteil 3 in das Anschlußelement 8 eingeführt
werden. Hierzu ist es darüber hinaus erforderlich, daß der
Klemmschenkel 28 entgegen seiner Federkraft ausgelenkt
wird, damit die zwischen dem Klemmschenkel 28 und dem Kontaktabschnitt 29 gebildete
Klemmstelle geöffnet wird.
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Aus
der 2 sowie den 3 und 4 ist ersichtlich,
daß die dem Gehäuseunterteil 3 zugewandte
Stirnseite des Gehäuseoberteils 4, d. h. die Stirnseite
des Gehäuseoberteils 4, die im fertig montierten
Zustand auf dem Solarmodul 2 aufliegt, eine umlaufende
Dichtungsnut 31 zur Aufnahme einer als Dichtung dienenden
elastischen Masse aufweist. Außerdem sind im Gehäuseoberteil 4 zwei Öffnungen 32 für
je einen Prüfstecker ausgebildet und an den beiden Metallteilen 9 jeweils
ein Prüfabgriff in Form einer Lasche 33 abgebogen.
Mittels eines durch eine Öffnung 32 im Gehäuseoberteil 4 eingesteckten
Prüfsteckers ist somit ein Metallteil 9 über
die Lasche 33 elektrisch leitend kontaktierbar, so daß eine
elektrische Prüfung der Anschlußbox 1 bzw.
des daran angeschlossenen Solarmoduls 2 im montierten Zustand einfach
möglich ist. Darüber hinaus ist im Gehäuseunterteil 3 noch
eine Freilaufdiode 34 angeordnet, die elektrisch leitend
mit den beiden Metallteilen 9 verbunden ist. Die Freilaufdiode 34 dient
dazu, ein Solarmodul 2 im Schadensfall elektrisch zu überbrücken.
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Anhand
der 3 und 4 werden nun nachfolgend die
einzelnen Schritte bei der Montage der Anschlußbox 1 auf
ein Solarmodul 2 erläutert. Als erstes werden
dabei in der Regel – was in den Figuren nicht dargestellt
ist – die beiden Kabel durch die Öffnungen 16 im
Gehäuseoberteil 4 eingeführt und an den
beiden Anschlußelementen 8 angeschlossen. Anschließend
wird das Gehäuseoberteil 4 soweit auf das Gehäuseunterteil 3 aufgesetzt,
wie dies in 3 dargestellt ist. Durch die
zwischen den Führungshülsen 13 und den
Füh rungszapfen 14 ausgebildete Verrastung sind
dabei das Gehäuseunterteil 3 und das Gehäuseoberteil 4 bereits
miteinander verbunden, so daß zur Montage der Anschlußbox 1 nur
das Gehäuseoberteil 4 mittels eines Greifarms
angehoben und auf das Solarmodul 2 aufgesetzt werden muß.
Vor dem Aufsetzen der Anschlußbox 1 auf das Solarmodul 2 wird
zunächst noch die Dichtungsnut 31 an der unteren
Stirnseite des Gehäuseoberteils 4 mit einer elastischen
Dichtungsmasse gefüllt und auf der Unterseite 35 des
Gehäuseunterteils 3 eine Klebeschicht oder eine
Klebefolie aufgebracht.
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In
der vormontierten Stellung von Gehäuseunterteil 3 und
Gehäuseoberteil 4 ragt die Unterseite 35 des
Gehäuseunterteils 3 einige Millimeter aus dem
haubenförmigen Gehäuseoberteil 4 heraus, so
daß beim Aufsetzen der Anschlußbox 1 auf
das Solarmodul 2 zunächst die mit einer Klebeschicht oder
einer Klebefolie versehene Unterseite 35 des Gehäuseunterteils 3 auf
dem Solarmodul 2 aufliegt. Beim Aufsetzen der Anschlußbox 1 auf
das Solarmodul 2 ist das Gehäuse dabei so positioniert,
daß die senkrecht nach oben stehenden Anschlußleitungen 7 des
Solarmoduls 2 durch die trichterförmigen Öffnungen 15 im
Gehäuseunterteil 3 in die Klemmstellen zwischen
einem Klemmschenkel 5 und einem Kontaktabschnitt 11 eingeführt
werden.
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Wird
anschließend das Gehäuseoberteil 4 über
einen Greifarm weiter nach unten gedrückt, so drücken
die beiden Betätigungselemente 12 auf die beiden
Klemmfedern 6, wodurch diese aus der ersten Position in
die zweite Position verkippt werden. Durch das Verkippen der beiden
Klemmfedern 6 werden die Klemmstellen geschlossen, so daß die
beiden Anschlußleitungen 7 jeweils zwischen einem
Klemmschenkel 5 und dem korrespondierenden Kontaktabschnitt 11 des
Metallteils 9 festgeklemmt und damit elektrisch leitend
kontaktiert werden.
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Die
in die Dichtungsnut 31 des Gehäuseoberteils 4 eingesetzte
elastische Dichtungsmasse sorgt nach dem Aushärten für
eine dauerhafte und zuverlässige Abdichtung des Inneren
des Gehäuses. Zur abschließenden Funktionsüberprüfung
kann dann noch ein entsprechender Prüfstecker in die beiden Öffnungen 32 im
Gehäuseoberteil 4 eingesteckt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005025632
A1 [0005]
- - DE 202005018884 U1 [0007]