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Die
Erfindung betrifft ein elektrisches Unterputz-Installationsgerät
mit einem Abdeckrahmen, in welchem ein Geräteeinsatz oder
mehrere Geräteeinsätze installiert sind und welcher
mindestens ein Beschriftungsfeld aufweist. Der Abdeckrahmen kann
als Einfach-Abdeckrahmen mit einem Beschriftungsfeld oder als Mehrfach-Abdeckrahmen
mit mehreren Beschriftungsfeldern ausgebildet sein. Es können
beliebige Geräteeinsätze Verwendung finden, wie
Steckdoseneinsätze, Schaltereinsätze usw.
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Aus
der
EP 0 344 641 B1 ist
ein elektrisches Unterputz-Installationsgerät mit Tragring,
Mehrfach-Abdeckrahmen und Bezeichnungsschildträger bekannt,
wobei im Abdeckrahmen mindestes ein Sichtfenster eingelassen ist
und wobei der Bezeichnungsschildträger unter Anpassung
an die jeweilige Formgebung des Abdeckrahmens auf der dem Abdeckrahmen
zugekehrten Oberfläche des Tragrings zwischen dem Tragring
und dem Abdeckrahmen festgelegt ist.
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Soll
ein derartiger Bezeichnungsschildträger respektive ein
derartiges Beschriftungsfeld beleuchtet werden, so sollte aus Gründen
der elektrischen Sicherheit das 230-V-Potential des Netzanschlusses möglichst
nicht in den Abdeckrahmen eingebracht werden. Selbstverständlich
ist es möglich, das Installationsgerät respektive
den Geräteeinsatz mit einer Lichtquelle auszurüsten,
um das diesem Installationsgerät zugeordnete Beschriftungsfeld
unmittelbar zu beleuchten. Allerdings ist es bei mehre ren in einem
Mehrfach-Abdeckrahmen eingebauten Installationsgeräten
erforderlich, jedes dieser Installationsgeräte mit einer
derartigen Lichtquelle zu versehen, was relativ aufwendig ist und
zwar sowohl hinsichtlich des Energieverbrauchs als auch hinsichtlich
der erforderlichen Geräteausrüstung.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Unterputz-Installationsgerät
mit Abdeckrahmen anzugeben, wobei der Abdeckrahmen mindestens ein
beleuchtetes Beschriftungsfeld aufweisen soll.
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Diese
Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
- a) dass eine Beleuchtung des
mindestens einen Beschriftungsfelds unter Einsatz mindestens einer
im Abdeckrahmen eingebauten Lichtquelle erfolgt,
- b) dass die Energieversorgung der mindestens einen Lichtquelle
mit Hilfe einer einen Primärkreis und einen Sekundärkreis
aufweisenden induktiven Energieübertragungseinrichtung
erfolgt,
- c) dass der Primärkreis der induktiven Energieübertragungseinrichtung
in einem Geräteeinsatz montiert ist und eine über
einen elektronischen Schalter mit einer hochfrequenten Spannung
beaufschlagte Sendespule aufweist,
- d) dass der Sekundärkreis der induktiven Energieübertragungseinrichtung
im Abdeckrahmen montiert ist und eine Empfangsspule aufweist, an
deren Klemmen eine über eine Gleichrichterdiode gleichzurichtende
Spannung zur Speisung der mindestens einen Lichtquelle abgreifbar
ist.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbesondere darin,
dass lediglich eine einzige Lichtquelle und eine einzige induktive
Energieübertragungseinrichtung für die Beleuchtung
von zwei, drei oder mehr Beschriftungsfeldern erforderlich sind. Dies
ist sowohl im Hinblick auf den für Beleuchtungszwecke notwendigen
Energieverbrauch als auch im Hinblick auf den Kostenaufwand für
die Installationsgeräte von Vorteil. Da die zur Beleuchtung
erforderlichen Baukomponenten an der Rückseite des Abdeckrahmens
sowie die die zur induktiven Energieübertragung erforderlichen
Baukomponenten in einem Geräteeinsatz vormontiert sind,
gestaltet sich die Montage des Abdeckrahmens am Geräteeinsatz sehr
einfach, denn es sind keinerlei zusätzlichen Handgriffe
zur Installation der Beleuchtung der Beschriftungsfelder des Abdeckrahmens
notwendig. Nach Aufstecken des Abdeckrahmens in üblicher
Art und Weise ist die Beleuchtung des Beschriftungsfelds respektive
der Beschriftungsfelder quasi automatisch funktionstüchtig
hergestellt. Die elektrische Sicherheit des Installationsgerätes
wird aufgrund der beleuchteten Beschriftungsfelder in keiner Weise
beeinträchtigt.
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Zweckmäßige
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Die
Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht auf die Oberseite eines als Steckdose ausgebildeten
elektrischen Unterputz-Installationsgerätes (bei abgenommenem
Steckdosentopf),
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2 eine
Ansicht gemäß 1 bei ausgeblendetem
Abdeckrahmen,
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3 eine
Ansicht gemäß 1 bei entferntem
Verbindungsstück,
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4 eine
Ansicht gemäß 3 bei entfernter
Abdeckung,
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5, 6 Ansichten
auf die zur induktiven Energieübertragung (Kopplung) wesentlichen Baukomponenten
von oben und von unten,
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7 wesentliche
Baukomponenten eines Primärkreises,
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8 wesentliche
Baukomponenten eines Sekundärkreises,
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9, 10 Ansichten
auf ein Verbindungsstück von unten und von oben,
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11 eine
perspektivische Ansicht auf die Rückseite eines Abdeckrahmens
mit installiertem Unterputz-Installationsgerät,
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12 eine
Ansicht gemäß 11 bei
ausgeblendetem Tragring,
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13 eine
perspektivische Ansicht auf die Oberseite eines Abdeckrahmens,
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14 eine
perspektivische Ansicht auf die Oberseite eines Abdeckrahmens mit
drei installierten Unterputz-Installationsgeräten,
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15, 16 Prinzip-Schaltskizzen
der induktiven Energieübertragungseinrichtung zwischen einem
Primärkreis eines Geräteeinsatzes und einem Sekundärkreis
eines Abdeckrahmens für zwei alternative Ausführungsformen.
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In 1 ist
eine perspektivische Ansicht auf die Oberseite eines als Steckdose
ausgebildeten elektrischen Unterputz-Installationsgerätes
(bei abgenommenem Steckdosentopf) dargestellt. Das Unterputz-Installationsgerät 1 besteht
aus einem Geräteeinsatz 3, im Ausführungsbeispiel
Steckdoseneinsatz und einem Abdeckrahmen 5, welcher je
nach Kundenwunsch und konkretem Anwendungsfall in Form eines 1fach-
oder 2fach- oder 3fach- oder 4fach- oder 5fach-Abdeckrahmens ausgebildet
ist. Das Unterputz-Installationsgerät 1 des Ausführungsbeispiels
wird üblicherweise komplettiert durch den Steckdosentopf
und eine Zentralschraube.
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Von
Wichtigkeit ist, dass der Geräteeinsatz 3 mit
einem Primärkreis (siehe Ziffer 11 in 15)
einer induktiven Energieübertragungseinrichtung ausgerüstet
ist, deren Abdeckung 21 erkennbar ist. Diese induktive
Energieübertragungseinrichtung wird komplettiert durch
einen im Abdeckrahmen 5 integrierten Sekundärkreis
(siehe Ziffer 23 in 15) und
ein Verbindungsstück 31, dessen Funktion unter den 15, 16 näher
erläutert wird. Die induktive Energieübertragungseinrichtung
dient zur Bereitstellung der zur Beleuchtung mindestens eines im Abdeckrahmen 5 integrierten
Beschriftungsfeldes 6 erforderlichen elektrischen Energie.
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In 2 ist
eine Ansicht gemäß 1 bei ausgeblendetem
Abdeckrahmen dargestellt, wobei als Baukomponenten des im Abdeckrahmen
integrierten Sekundärkreises eine auf einem Schenkel eines
(L-förmigen) Ferritkernabschnitts 29 befindliche
Empfangsspule 24 zu erkennen ist.
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In 3 ist
eine Ansicht gemäß 1 bei entferntem
Verbindungsstück dargestellt, wobei die Ausbildung der
Abdeckung 21 des Primärkreises besser zu erkennen
ist.
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In 4 ist
eine Ansicht gemäß 3 bei entfernter
Abdeckung dargestellt, wobei als Baukomponente des Primärkreises
ein (U-förmiger) Ferritkernabschnitt 20 zu erkennen
ist.
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In
den 5 und 6 sind Ansichten auf die zur
induktiven Energieübertragung wesentlichen Baukomponenten
von oben und von unten dargestellt. Im Einzelnen sind zu erkennen:
- • der (U-förmige) Ferritkernabschnitt 20 mit
einer am Basisschenkel befindlichen Sendespule 19,
- • der (L-förmige) Ferritkernabschnitt 29 mit
der auf einem Schenkel befindlichen Empfangsspule 24,
- • das Verbindungsstück 31 mit zwei
daran befestigten Ferritkernstücken 32, 33.
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In 7 sind
als wesentliche Baukomponenten eines Primärkreises der
(U-förmige) Ferritkernabschnitt 20 sowie die um
seinen Basisschenkel gewickelte Sendespule 19 dargestellt.
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In 8 sind
als wesentliche Baukomponenten eines Sekundärkreises der
(L-förmige) Ferritkernabschnitt 29 sowie die um
einen seiner Schenkel gewickelte Empfangsspule 24 dargestellt.
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In
den 9 und 10 sind Ansichten auf ein vorzugsweise
aus einem Kunststoffmaterial ausgebildeten Verbindungsstück 31 von
unten und von oben dargestellt, wobei die beiden in Taschen eingebrachte
Ferritkernstücke 32, 33 zu erkennen sind.
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In 11 ist
eine perspektivische Ansicht auf die Rückseite eines Abdeckrahmens 5 mit
installiertem Geräteeinsatz 3 eines Unterputz-Installationsgerätes 1 dargestellt,
wobei der im seitlichen Bodenbereich des Geräteeinsatz 3 integrierte
(U-förmige) Ferritkernabschnitt 20 mit Sendespule 19 zu
erkennen sind.
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In 12 ist
eine Ansicht gemäß 11 bei ausgeblendetem
Tragring des Geräteeinsatzes dargestellt, wobei zusätzlich
der an der Unterseite des Rahmens 5 integrierte (L-förmige)
Ferritkernabschnitt 29 mit Empfangsspule 24 zu
erkennen sind.
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In 13 ist
eine perspektivische Ansicht auf die Oberseite eines Abdeckrahmens
dargestellt, wobei es sich beim gezeigten Beispiel um einen 3fach-Abdeckrahmen 5 mit
drei beleuchteten Beschriftungsfeldern 6, 7, 8 handelt.
Die Lage des Sekundärkreises der induktiven Energieübertragungseinrichtung
im Abdeckrahmen 5 ist mit einem schwarzen Kreis gekennzeichnet.
Wie bereits erwähnt, dient die induktive Energieübertragungseinrichtung
zur Bereitstellung der zur Beleuchtung der Beschriftungsfelder erforderlichen
elektrischen Energie, wobei die Beleuchtung der Beschriftungsfelder
auf zwei alternative Weisen erfolgen kann:
- 1
Die elektrische Energie wird über an der Rückseite
des Abdeckrahmens 5 befestigte und integrierte elektrische
Leitungen (siehe Ziffer 9 in 13 und 15)
zu mindestens einer separaten Lichtquelle (siehe Ziffer 28 in 15)
eines jeden Beschriftungsfeldes 6, 7, 8 geleitet,
oder:
- 2 Unmittelbar beim Sekundärkreis der induktiven Energieübertragungseinrichtung
ist eine Lichtquelle (siehe Ziffer 28 in 16)
vorgesehen, welche Licht in die ersten Enden von zu einem Bündel
zusammengefassten biegsamen Lichtwellenleitern (siehe Ziffer 10 in 13 und 16)
einstrahlt, wobei je Beschriftungsfeld mindestens ein biegsamer
Lichtwellenleiter vorgesehen ist, welcher über sein zweites
Ende dem Beschriftungsfeld Licht zuführt.
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In 13 ist
unter den Ziffern 9 und 10 der Verlauf dieser
elektrischen Leitungen respektive der biegsamen Lichtwellenleiter
zu den einzelnen Beschriftungsfeldern 6, 7, 8 an
der Rückseite des Abdeckrahmens 5 (beispielsweise
in Nuten geführt) gestrichelt dargestellt. Als biegsame
Lichtwellenleiter dienen vorzugsweise polymere optische Fasern POF.
Die Beschriftungsfelder 6–8 selbst weisen
vorzugsweise feste Lichtleitkörper auf, an deren Stirnflächen
die Lichteinstrahlung mittels Lichtquelle(n) oder Lichtwellenleiter
erfolgt. Das eingestrahlte Licht wird über die Oberseite
des Lichtleitkörpers abgestrahlt, wodurch im Beschriftungsfeld
eingelegte, mit Schriftzeichen oder Symbolen bedruckte durchsichtige
Folien kenntlich gemacht werden.
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In 14 ist
eine perspektivische Ansicht auf die Oberseite eines Abdeckrahmens
mit drei installierten Unterputz-Installationsgeräten dargestellt. Im
horizontal zu montierenden 3fach-Abdeckrahmen 5 sind ein
in Form einer Steckdose ausgebildetes Unterputz-Installationsgerät 1 und
zwei in Form von Schaltern ausgebildete Unterputz-Installationsgeräte 2 installiert,
wobei jeweils oberhalb der Steckdose bzw. oberhalb der beiden Schalter
beleuchtete Beschriftungsfelder 6, 7, 8 angeordnet
sind.
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In
den 15 und 16 sind
Prinzip-Schaltskizzen der induktiven Energieübertragungseinrichtung
zwischen einem Primärkreis 11 eines Geräteeinsatzes
und einem Sekundärkreis 23 eines Abdeckrahmens
für zwei alternative Ausführungsformen dargestellt.
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Der
Primärkreis 11 weist zwei Netzanschlussklemmen 12 (zum
Anschluss von Phase und Nulleiter) auf, welche über eine
Gleichrichterdiode 13, einen Widerstand 14, einen
elektronischen Schalter 16 und die um den Ferritkernabschnitt 20 gewickelte
Sendespule (Primärspule) 19 miteinander verbunden
sind. Ein Stützkondensator 15 liegt mit seinem
einen Anschluss am der Verbindungsleitung zwischen Gleichrichterdiode 13 und
elektronischem Schalter 16 und mit seinem weiteren Anschluss
am Nulleiter. Ein Resonanzkondensator 18 kann optional zwischen
elektronischem Schalter 16 und Sendespule 19 angeordnet
sein. Die Ansteuerung des elektronischen Schalters 16 erfolgt
mit einer Steuer- und Regelschaltung 17 vorzugsweise mit
einer Frequenz größer als 20 kHz, um die bei der Übertragung
entstehenden Geräusche durch magnetische Einflüsse in
den nicht mehr vom Menschen wahrnehmbaren Bereich zu verlagern.
Zudem ist der Wirkungsgrad für die Energieübertragung
bei höheren Frequenzen deutlich verbessert. Die Konfiguration
bestehend aus mit hoher Frequenz getaktetem elektronischem Schalter 16 und
Sendespule 19 kann auch als „Hochfrequenzgenerator” bezeichnet
werden.
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Die
beiden Anschlüsse der um den Ferritkernabschnitt 29 gewickelten
Empfangsspule (Sekundärspule) 24 des Sekundärkreises 23 sind über eine
Gleichrichterdiode 26, einen Widerstand 27 und mindestens
eine Lichtquelle 28, beispielsweise LED-Lichtquelle, Lumineszenzfolie,
miteinander verbunden. Wie vorstehend bereits erwähnt,
kann je Beschriftungsfeld 6–8 mindestens
eine Lichtquelle 28 vorgesehen sein, was in 15 gezeigt
ist. Zur Energieversorgung dieser Lichtquellen 28 verlaufen elektrische
Leitungen 9 an der Rückseite des Abdeckrahmens 5.
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Wie
in 16 gezeigt, ist es alternativ auch möglich,
lediglich eine einzige Lichtquelle 28 einzusetzen, wobei
die erforderliche Einstrahlung von Licht in die Beschriftungsfelder 6–8 dann über
biegsame Lichtwellenleiter 10 erfolgt, welche an der Rückseite
des Abdeckrahmens 5 befestigt sind.
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Ein
Resonanzkondensator 25 kann optional zwischen Empfangsspule 24 und
Gleichrichterdiode 26 angeordnet sein. Bei Verwendung der
Resonanzkondensatoren 18, 25 im Primärkreis 11 und
im Sekundärkreis 23 werden zwei aufeinander abgestimmte
Schwingkreise mit gleicher Resonanzfrequenz gebildet, was insbesondere
bei höheren Frequenzen von Vorteil ist und den Wirkungsgrad
der induktiven Energieübertragung erhöht.
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Wie
bereits aus den vorstehenden Erläuterungen hervorgeht,
wird die Führung des magnetischen Kreises mittels eines
Ferritkerns realisiert, dessen magnetische Übertragungsfähigkeit
den verwendeten Frequenzen angepasst ist. Durch die vorteilhafte
Anordnung der einzelnen Ferritelemente wird die induktive Kopplung
optimiert und es ergibt sich ein einziger, lediglich durch vier
geringe Luftspalte unterbrochener Ferrit-Ringkern 35, welcher
sowohl Sendespule 19 als auch Empfangsspule 24 trägt:
Ferritkernabschnitt 20 mit Sendespule 19 – Luftspalt 36 – Ferritkernstück 32 des
Verbindungsstücks 31 – Luftspalt 37 – Ferritkernabschnitt 29 mit Empfangsspule 24 – Luftspalt 38 – Ferritkernstück 33 des
Verbindungsstücks 31 – Luftspalt 39 – Ferritkernabschnitt 20.
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Dieser
einen geschlossenen magnetischen Kreis bildende Ferrit-Ringkern
weist vorteilhaft nur geringe magnetische Streufelder auf, was von
Vorteil hinsichtlich der EMV (elektromagnetischen Verträglichkeit)
ist.
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Die
Ferritkernstücke 32 und 33 in dem Verbindungsstück 31 dienen
ausschließlich der Verkleinerung der Luftspalte im magnetischen
Kreis. Bei Kombinationen aus Geräteeinsatz und Abdeckrahmen,
in denen durch konstruktive Maßnahmen die Luftspalte ohne
solche zusätzlichen Ferritkernstücke klein gehalten
werden können (z, B. durch besondere Formgebung der Ferritkernabschnitte 20, 29),
können natürlich die Ferritkernstücke 32, 33 sowie
das Verbindungsstück 31 entfallen.
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Auch
wenn die Baukomponenten des Primärkreises 11 der
induktiven Energieübertragungseinrichtung bei den vorstehend
erläuterten Ausführungsbeispielen in einem Steckdoseneinsatz
angeordnet sind, ist es alternativ möglich, auch andere Geräteeinsätze
hiermit zu bestücken, z. B. einen Schaltereinsatz oder
einen Einsatz eines elektronischen Geräts (welches z. B.
in Verbindung mit einem Bus betrieben wird). Wichtig, kostensparend
und vorteilhaft ist es in jedem Fall, dass bei mehreren, in einem
Mehrfach-Abdeckrahmen montierten Installationsgeräten stets
nur ein Installationsgerät mit den Baukomponenten des Primärkreises
zu bestücken ist.
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- 1
- elektrisches
Unterputz-Installationsgerät, hier Steckdose
- 2
- elektrisches
Unterputz-Installationsgerät, hier Schalter
- 3
- Geräteeinsatz,
hier Steckdoseneinsatz
- 4
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- 5
- Abdeckrahmen
(Einfach-Abdeckrahmen oder Mehrfach-Abdeckrahmen, 2fach, 3fach,
4fach, 5fach)
- 6
- beleuchtetes
Beschriftungsfeld
- 7
- beleuchtetes
Beschriftungsfeld
- 8
- beleuchtetes
Beschriftungsfeld
- 9
- elektrische
Leitungen
- 10
- biegsame
Lichtwellenleiter
- 11
- Primärkreis
einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung
- 12
- Netzanschlussklemmen
- 13
- Gleichrichterdiode
- 14
- Widerstand
- 15
- Stützkondensator
- 16
- elektronischer
Schalter
- 17
- Steuer-
und Regelschaltung
- 18
- Resonanzkondensator
(optional)
- 19
- Sendespule
- 20
- U-förmiger
Ferritkernabschnitt
- 21
- Abdeckung
- 22
-
- 23
- Sekundärkreis
einer induktiven Energieübertragungsvorrichtung
- 24
- Empfangsspule
- 25
- Resonanzkondensator
(optional)
- 26
- Gleichtrichterdiode
- 27
- Widerstand
- 28
- Lichtquelle
- 29
- L-förmiger
Ferritkernabschnitt
- 30
-
- 31
- Verbindungsstück
- 32
- Ferritkernstück
- 33
- Ferritkernstück
- 34
-
- 35
- Ferrit-Ringkern
- 36
- Luftspalt
- 37
- Luftspalt
- 38
- Luftspalt
- 39
- Luftspalt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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