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Technisches Gebiet
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Der
Einsatz der Erfindung bezieht sich auf das Gebiet von eckigen elektrischen
Steckverbindern oder Anbaurahmen in Wanddurchbrüchen für derartige Steckverbinder,
insbesondere auf einen Verschlussvorrichtung zum dichten Verschließen des Kontaktanschlusses
dieser Steckverbinder oder eines quadratischen oder rechteckigen
Aufnahmerahmens einer Wanddurchführung
für derartige
Steckverbinder, die in rauher Einsatzumgebung Verwendung an Schaltschränken oder
Geräten
finden, wobei die hier in Rede stehende Verschlussvorrichtung eine vorteilhaft
befestigbare Verschlussvorrichtung betrifft, die zum mehrfachen
Verschließen
sowie anschließendem Öffnen eines
Kontaktanschlusses einer Steckverbinder-Durchführung oder eines Steckverbinderanschlusses
in Form eines eckigen Anbaurahmens vorgesehen ist.
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Stand der Technik
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An
Schaltschränken
oder industriellen elektrischen Geräten werden vielfach bei rauhen
und schmutzigen Umgebungsbedingungen Datenanschlüsse direkt an der Gerätewand eines
Schaltschranks oder eines elektronischen Gerätes angeschlossen, damit die
zu schützende
Steuerung oder sonstige Elektronik im täglichen Betrieb und im Falle eines
Anschließens
eines Steckverbinders nicht bereits vorher durch industrielle Umgebungsbedingungen
verschmutzt wird. Die Gerätewände sind
dabei mit quadratischen oder rechteckigen Standard-Wanddurchbrüchen versehen,
wobei die Wanddurchbrüche
vorgefertigten Wand-Ausschnitten entsprechen. Häufig werden aber nicht alle
vorgesehenen Ausschnitte benötigt,
so dass ungenutzte Schaltschrank-Wandausschnitte mit abdichtenden
Abdeckplatten für
eine spätere
Verwendung von Anbaurahmen verschiedener Steckverbinder verschlossen werden.
Um sich eine nachträgliche
Konfektionierung dieser möglichen
Einsatzstellen am Einsatzort des Schaltschranks oder des Gerätes zu sparen,
sind häufig
die Wanddurchbrüche
bereits mit einer Mehrzahl unterschiedlicher Steckanschlüsse vorkonfektioniert.
Solche Steckverbinder-Durchführungen
oder Anschlüsse
bestehen beispielsweise aus Adapterplatten und/oder Ein- bzw. Anbaurahmen
und besitzen den Vorteil, dass diese schneller mit einem anzuschließenden Steckverbinder
komplettiert werden können.
Umgebungsbedingt sind diese Ein- oder Anbaurahmen durch ein diese
Steckanschlüsse
abdichtendes Deckelteil verschlossen. Dies bereitet in der Regel
dann Probleme, wenn nur einzelne Anschlüsse benutzt werden sollen.
Die hier in Rede stehenden Verschlussvorrichtungen erfüllen, in
Kombination mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Anbaurahmens,
nur die Schutzarten IP 11 bis IP 54. Anbaurahmen, Durchführungen
oder Steckkontaktanschlüsse
an Wanddurchbrüchen
sind in der Regel als Befestigungs- und Positioniermittel für auf- oder
einsteckbare elektrische Steckverbinder ausgeführt, die im oder am Wanddurchbruch
vormontiert werden und nicht nur einen Kontaktanschluss für einen
Steckverbinder, sondern auch eine Befestigung der Steckverbinder
gegen unbeabsichtigtes Abziehen des Steckverbinders besitzen. Solche
Anbaurahmen gibt es, wie aus dem Stand der Technik bekannt, daher
in vielen Bauausführungen.
Beispiele von unterschiedlichen Anbaurahmen aus dem Stand der Technik
können
dem Produktkatalog ”Industriesteckverbinder PLUSCOLA
2007” MNR
52002299/15.03.2007-00, Seiten 202 und 203, der Firma Phoenix Contact GmbH& Co KG, entnommen
werden.
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Insbesondere
sind Abdeckungen für
runde oder eckige Steckverbinder bekannt, die in Form von Kappen
oder Stopfen eine hinreichend gute Abdeckung gegen Schmutz und Feuchtigkeit
bieten. Diese sind aufgrund ihrer runden Form beispielsweise als Abdeckkappen,
Schutzdeckel und Blindstopfen in Verwendung und viel einfacher mit
Abdichtungskonturen zu versehen, als Stopfen oder Abdeckungen für eckige
Steckverbinder.
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So
wird in der
US 6,135,811
A die Einstecköffnung
zu einem RJ45-Steckverbinder mit einer Abdeckklappe verschlossen,
die mittels eines Filmscharniers auf- und zuschwenkbar an einem
Verbindergehäuse
vorgesehen ist, wobei diese Abdeckklappe mit einem Vorsprung des
Verbindergehäuses mittels
eines Hintergriffs in einer geschlossenen Stellung gehalten wird.
Allerdings kann bei häufigem Öffnen und
Schließen
der Abdeckklappe der Schließmechanismus
verschleißen,
so dass es zu einem selbsttätigen Öffnen bei
Vibrationen oder sonstigen geringen mechanischen Beanspruchungen
durch Kabelzug benachbarter Bauteile und somit zu Undichtigkeiten
kommen kann.
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In
der
US 2007/0004255
A1 werden Verschlusskappen für Steckverbinder an Freileitern
vorgestellt, deren Vorteil in einer gegenüber dem Stand der Technik einfacheren
Befestigung der Abdeckkappe durch eine flexibel an der Abdeckkappe
angebundene Befestigungs-Öse
liegt. Damit diese Abdeckkappe bei Beschädigung leicht auszutauschen
oder in unmittelbarer Aufstecknähe
angeordnet zu haben, ist hierfür
das Steckverbindergehäuse
vorzugshalber mit einem vorstehenden Befestigungsknopf versehen
worden, über
den die flexibel angebundene Befestigungs-Öse gestülpt und gehalten wird. Allerdings
ist der vorgeschlagene an der Schmalseite des Steckverbinders angeordnete
Befestigungsknopf dann hindernd, wenn der Steckverbinder in einer
Aufnahmeöffnung
eines Gerätes
weitgehend eintaucht oder in der Nähe eine seitlichen Gerätewand einzustecken
ist.
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Um
den Festsitz eines Verschlussteils einer Steckverbinderbuchse zu
erhöhen
wird in der
DE
60 2005 003 141 T2 vorgeschlagen, ein Verschlussteil mit
einem speziellen Verriegelungsmechanismus zu verwenden, der nur
mittels eines speziellen Werkzeugs von der zu verschließenden Steckverbinderbuchse
gelöst
werden kann. Das hierzu notwendige Werkzeug tauch dabei in Öffnungen
des Verschlussteils ein, um dessen Verriegelung zu lösen. Bei
dieser Konstruktion steht der unbefugte Zugriff vorrangig dem Dichtheitserfordnernis
vor, da die Öffnungen
für das
einzusteckenden Lösewerkzeug
Dichtheitsanforderungen entgegen stehen.
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Da
allerdings immer mehr Steckverbindungen des Bürobereichs auch im industriellen
Bereich eingesetzt werden, finden beispielsweise RJ-45- oder USB-Steckverbinder
immer mehr Verwendung in industriellen Schaltschränken für Steuerungen oder
an Feldgeräten.
Insbesondere bei diesen Steckverbindern werden fast nur vorgefertigte
Anbaurahmen bzw. anschraubbare Gehäuseteile des jeweiligen Steckverbinders
verwendet. Die Anschlussfläche
der Aufnahmegehäuse
dieser vorgenannten Steckverbinder ist häufig quadratisch oder rechteckig ausgeführt. Zum
Verschließen
werden dementsprechend unterschiedliche Verschlussteile beispielsweise
Abdeckkappen, Schutzdeckel, usw. und/oder Blindstopfen oder auch
eine Kombination von unterschiedlichen Verschlussteilen verwendet.
Ein Schutzdeckel, welcher der Ausführungsform eines Steckverbinders ähnlich ist,
und ein Blindstopfen, welche beide dem Stand der Technik angehören, sind
ebenfalls aus dem zuvor genannten Produktkatalog ersichtlich.
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Nachteilig
an den bekannten Verschlussteilen ist jedoch, dass die Erfordernis
eines dichten Steckverbinderanschlusses an die Form des Verschlusses
für einen
erforderlichen Festsitz einen erheblichen Kraftaufwand in der Handhabung überwinden
muss. Bei einer einfachen Handhabung kann es darüber hinaus zu einem für eine Abdichtung
zu lockeren Sitz an der Abdichtstelle kommen. Zur besseren Handhabung
hat man deshalb vielfach diese Verschlussteile entsprechend groß dimensioniert,
was nachteilig im Platzbedarf ist und bei unachtsamen Handling zu
einem unbeabsichtigten Abstreifen, einem selbständigen Abfallen bei Vibrationen
des Verschlussstopfens an den Schaltschränken oder Geräten führen kann
oder dass bei zu kleiner Ausführung für eine Handbetätigung des
Verschlussstopfens zusätzliche
Werkzeuge benötigt
werden, die das Verschlussteil oder sogar die Wanddurchführung beschädigen können. Dieses
erweist sich insbesondere dann als Nachteil, wenn ein solches entfernbares Verschlussstopfen,
als Blindstopfen in einer Steckverbinder-Durchführung, das Abdichten nach IP67 gemäß der Vorschriften
der DIN EN 60529 erfüllen soll.
Bei geringen Schutzanforderungen, z. B. der Schutzanforderung gemäß der Schutzart
IP 54, werden die Anforderungen vom Verschlussglied noch erfüllt. Bei
steigenden Schutzanforderungen an die Steckverbinder- Durchführungen
gegenüber
Staub und Wasser, z. B. gemäß der Schutzart
IP 67, sind aber zusätzliche
konstruktive Maßnahmen
erforderlich, welche die Norm erfüllen müssen.
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Eine
Aufgabe zur Verbesserung des Standes der Technik besteht also darin,
eine Steckverbinder-Durchführung oder
einen Anbaurahmen sicherer und konstruktiv so zu gestalten, das
eine höhere Schutzart
als IP54 gemäß der DIN
EN 60529 gewährleistet
wird. Weiterhin liegt die Aufgabe zugrunde, eine wieder verwendbare
Verschlussvorrichtung der eingangs genannten Art für nahezu
quadratische oder rechteckige Wanddurchführungen oder Anschlussstellen
an Geräten
für ebensolche
quadratische oder rechteckige Steckverbinder zu schaffen, welche
die vorgenannten Nachteile der bekannten Abdeckungen vermeidet und
eine technische Lösung aufzeigt,
die ein wiederholbares abdichtendes Verschließen und ein einfaches Öffnen eines
Verschlussteils ermöglicht.
Dabei soll insbesondere das Verschließen und Öffnen einer Steckverbinder- Durchführung einfach
gestaltet sein und ohne erheblichen Kraftaufwand oder Verwendung
eines zusätzlichen
Werkzeugs erreichbar sein.
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Lösung
der Aufgabe
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Erfindungsgemäß wird dieses
Problem durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den nachstehenden Unteransprüchen und der nachfolgenden
Beschreibung. Dabei wird eine die elektrischen/elektronischen Betriebsmittel
in Schaltschränken
oder Gehäusen
aus Sicherheitsgründen
gegen Umwelteinflüsse
höherer
Schutzgrade, beispielsweise die Schutzart IP 67 bis IP 68 nach DIN
EN 60529 erreicht. Ein Verschlussgliedes aus der Steckverbinder-Durchführung durch
falsche Handhabung ist durch eine vorgesehene Verriegelung der Vorrichtung
nicht mehr möglich.
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Die
Lösung
besteht konkret aus einer „Push und
Twist”-Vorrichtung,
welche in der Hauptsache aus einem Formstück gebildet wird. Das Formstück kann
aus verschiedenen Materialien hergestellt sein und ist vorzugsweise
aus Kunststoff gefertigt. Es kann aber auch als Metallhülse hergestellt
oder als ein Verbundteil aus Metall und Kunststoff sein. Das Formstück weist
drei Funktionselemente auf. Ein für die Handhabung vorteilhaftes
kleines Griff- und Betätigungselement,
ein Kraftübertragungselement
und mindestens ein Verriegelungselement, die einstückig miteinander
verbunden sind. Dabei bildet das Formstück Verschlussstopfen selbst
einen kappenähnlichen
im wesentlichen hohlen Schutzdeckel, der sowohl als Verschluss-
und Öffnungselement
fungiert. Der Verschlussstopfen setzt sich zusammen aus einem im
wesentlichen hohlen Dichtungsteil mit einem quadratischen oder rechteckigen
Querschnitt, einem daran anschließenden vorstehenden kurzen
Stabilisierungskonus, das in ein Griffstück zur Handhabung übergeht.
Dabei bilden die zur offenen Seite des Verschlussstopfens weisenden
Wandungen die Dichtungsteile, die mittels eines die Anbaurahmenöffnung abdeckenden
Flansches an den Stabilisierungskonus einstückig als Teil eines Dichtgummis
angeformt sind.
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Ein
weiteres Funktionselement der Vorrichtung ist ein Verschlussteil,
welches Teile des Verschlussstopfens in seiner geometrisch angepassten Form
aufnimmt und festhält.
Dabei besitzt dieses Verschlussteil einen Flanschteil, der im zusammengesteckten
Zustand mit dem Verschlussstopfen an dessen Flansch anliegt und
ihn mechanisch unterstützt.
Darüber
hinaus besitzt das Verschlussteil in Aufsteckrichtung zwei vorstehende,
flexibel nach außen
federnden flache Verbindungsstücke,
welche zur Befestigung des Dichtelements an korrespondierende vorstehende
Raststücken
am Anbaurahmen beide Teile fest miteinander verbindet. Dabei umhüllen die
voreilenden Verriegelungsstücke
den Anbaurahmen, wobei gleichzeitig der Verschlussstopfen in dessen
Rahmenöffnung
eintaucht. Die in Steckrichtung vorstehenden Verriegelungsstücke bestehen aus
zwei, am Flansch des Verschlussteils vorgesehene abgewinkelte Laschen,
die diagonal gegenüber liegend
und parallel zueinander beabstandet angeordnet sind. Die Laschen
weisen in Richtung der Frontseite des Anbaurahmens, wobei die Laschen Rastmittel
enthalten, die zu den frontseitigen Rastmitteln des Anbaurahmens
korrespondieren. Dabei kann die Art dieser Rastmittel unterschiedlichster Form
und Ausprägung
sein. Eine feste Verbindung zwischen dem Anbaurahmen und der Vorrichtung entsteht,
wenn die, auf dem frontseitigen Rand der Befestigung- und Positionierungsmittel
angeordneten Rastmittel mit dem korrespondierenden Rastmittel in
den Laschen der Vorrichtung verrasten. Beim Stecken der Vorrichtung
auf den Anbaurahmen werden die beiden Laschen durch eine hierfür geeignete Form
nach außen
aufgedrückt
und verrasten mit ihren Rastmittel nach Erreichen der Endstellung
mit den Rastmittel des Anbaurahmens. Dieser Vorgang des Verschließens einer
Steckverbinder-Durchführung
wird als ”Push”-Vorgang
bezeichnet. Sie ist darüber
hinaus durch ein akustisches Klicken in Endstellung von der Bedienperson
wahrnehmbar. Die den Flansch bildenden Laschen stellen somit eins
der Funktionselemente des Verschlussteils dar, dessen Aufgabe darin
besteht, die Vorrichtung mit dem Anbaurahmen fest und darüber hinaus
auch lösbar
zu verbinden. Dabei wirken die Laschen als Verriegelungselemente,
die zusammen mit den daran angeordneten Rastmitteln nach einem Aufschieben
ist Steckrichtung ein die Öffnung
verschließendes
Dichtteil gegen den umlaufenden Rahmen des Anbaurahmes presst. Die
Abstände
zwischen axialer Anlage des Verschlussstopfens und Verriegelungslage
ist aufeinander abgestimmt, so dass hierbei eine leichte Pressung
auf den Verschlussstopfenflansch entsteht, welches die Dichtwirkung
unterstützt.
Hierdurch kann die Schutzart IP 67 und höher erreicht werden. Durch das
Verrasten mit einem Anbaurahmen ist der Nachteil des Herausfallens
eines Verschlussteils aus einer Steckverbinder-Durchführung durch
falsches Handhaben oder unbeabsichtigtes Abstreifen des Verschlussteils
beseitigt.
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Eine
weitere Aufgabe der Laschen besteht darin, das Verschlussteil vor
dem Einstecken in die Steckverbinder-Durchführung in die Verschlussvorrichtung
aufzunehmen, zu zentrieren und zu klemmen. Dazu sind die Laschen
derart ausgebildet, dass sie einen Außenrand der drei umlaufenden
Außenränder an
zwei Stellen des Verschlussteils umfassen und. mit dem umlaufenden
Außenrand,
welcher im Umfang etwas größer ist
als die beiden anderen umlaufenden Außenränder, befestigt. Die an dem Flansch
angeordneten zwei Laschen sind in etwa um 90 Grad in Steckrichtung
abgewinkelt und an zwei gegenüberliegenden
Ecken mit dem Flansch einstückig
verbunden, wobei diese in Steckrichtung und somit in die entgegen
gesetzte Richtung zum Griff- und Betätigungteil weisen. Die Zentrierung
des Verschlussteils in der Vorrichtung erfolgt somit aufgrund der
beiden parallel beabstandeten Laschen, welche den Außenrand
der parallel beabstandeten Umfangsränder an zwei parallel und diagonal
gegenüber liegenden
Stellen umfassen, wodurch die Laschen ein Zentrierungsmittel bilden.
Des Weiteren dienen die Laschen dem am Verschlussglied angeordneten Befestigungsmittel
als seitliche Anlage. Das Befestigungsmittel besteht aus einem Bindeglied,
welches einerseits am äußeren Rand
mit dem Verschlussglied einstückig
verbunden ist und andererseits, zur Vermeidung des Abstreifens des
Verschlussglieds am freien Ende der Laschen ein Befestigungselement,
vorzugsweise eine Öse
aufweist, mit der eine Befestigung am Gehäuse erfolgen kann.
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Ein
weiteres Funktionselement an diesem Verschlussteil ist das Kraftübertragungselement,
welches unmittelbar an den Flansch des Verschlussteils anschließt und ein
entsprechend dimensioniertes Teil des Verschlussstopfens in sich
aufnimmt. Aus Gründen
der Stabilität
wirkt sich die allseitig konische Form vorteilhaft auf die Kraftverteilung
zum Dichtungsflansch hin aus. Das Kraftübertragungselement ist gleichzeitig
Griff- und Betätigungselement.
Die zuvor beschriebenen Verriegelungsstücke sind somit auf der dem
Anbaurahmen zugewandten Seite angeordnet wobei auf der Rückseite
des Flansches am Verschlussstopfenträger das Griff- und Betätigungselement
angeordnet sind. Je nach Bauausführung
eines Anbaurahmens ist die äußere Form
des Übertragungselementes
quadratisch oder rechteckig ausgebildet. Das Kraftübertragungselement
ist mit dem Flanschteil einstückig
verbunden wobei die am Griff- und Betätigungselement auftretenden
Kräfte
auf dieses Kraftübertragungsstück und somit
auf den Flansch des Verschlussstopfenträgers überträgt. An den Durchgang schließt sich
auf der Vorderseite das Griff- und Betätigungselement an. Der Flansch,
das Kraftübertragungsstück und auch
das Griffstück
sind hohl ausgebildet, so dass in diese Kontur äquivalent konstruierte Bauteile
des Verschlussstopfens eingesteckt werden können. Die Größe des hohlen
Durchganges entspricht der Größe des Griffstückansatzes des
Verschlussstopfens.
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Als
drittes Funktionselement ist das Griff- und Betätigungsteil zu nennen, welches
Bestandteil der Verschlussvorrichtung ist. Das Griff- und Betätigungteil
besteht im Prinzip aus einem hohlen Mittelteil rechteckigen Querschnitts,
welches zentrisch zum Anbaurahmen einer Steckverbindung angeordnet
ist. Dabei wird der Hohlkörper
wird aus einem Pyramidenstumpf und der andere Hohlkörpers aus
einem Quader gebildet. Die Form der Hohlkörper entspricht, wie zuvor
beschrieben, aufgrund seiner Materialwandung der Form eines Griffstückes. Das
Griff- und Betätigungsteil
hat mehrere Aufgaben zu erfüllen.
Einerseits soll das Griff- und Betätigungselement das Handling
für den
Benutzer ermöglichen
und andererseits ein Griffstück
eines Verschlussstopfens aufnehmen. Ist eine Vorrichtung mit einem
Verschlussstopfen komplettiert befindet sich im Griff- und Betätigungsteil
das äquivalente
Griffstück
des Verschlussstopfens. Zum „Push
und Twist”-Vorgang kann
die Vorrichtung jetzt vom Benutzer am Griff- und Betätigungselement
mit den Fingern erfasst werden. Beim „Push”-Vorgang wird die konfektionierte
Vorrichtung auf den Anbaurahmen aufgesteckt und beim „Twist”-Vorgang
von dem Anbaurahmen durch Drehen und Abziehen entfernt. Dabei wird
beim „Twist”-Vorgang
das Griffstück
in Richtung des auf der Flanschfläche dargestellten Richtungssymbols verdreht.
Das hat zur Folge, dass dabei das innere Gummiteil des Verschlussstopfens,
welches von dem Griff- und Kraftübertragungsteil
des Verschlussteils aufgenommen ist, ebenfalls verdreht. Die dabei
entstehende Kraftwirkung führt
zu einem leichten Verwinden des Flanschteils des Verschlussstopfens. Diese
ist jedoch funktional nicht schädlich.
Durch das Verdrehen des gesamten Verschlussteils um ca. 10 Grad
werden die mit dem Verschlussteil einstückig verbundenen und in Axialrichtung
vorstehenden Verriegelungsstücke
von der Außenfläche des
Anbaurahmens abgehoben. Dies geschieht vorteilhaft bei beiden sich
diagonal gegenüber
angeordneten Verriegelungsstücke.
Bei einer Verdrehung um ca. 10 Grad sind die Rastmittel am Anbaurahmen
und am Verriegelungsstück
nicht mehr im Eingriff, so dass in dieser Stellung die vorher beim
Aufstecken sich eingestellte Pressung des Verschlussstopfenflansches das
Verschlussteil von der Dichtkante des Anbaurahmens wegdrückt. Beim
Loslassen greifen somit die Rastmittel nicht mehr ineinander. Das
Verschlussteil kann mit Überwindung
der Reibkraft der Topfförmigen
Dichtung abgezogen werden. Da dieser Vorgang beliebig oft ohne Beschädigung der
einzelnen Bauteile durchgeführt
werden kann, sind eine Vielzahl von Aufsteck- und Abrastvorgängen möglich. Daher erfüllt das
Griff- und Betätigungselement
mehrere Aufgaben, welche unter der Bezeichnung „Push” und Twist” zusammengefasst sind.
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Eine
solche „Push
und Twist”-Vorrichtung zum
abdichtenden Verschließen
und Öffnen
einer Steckverbinder-Durchführung
ist in einer vorteilhaften Ausführung
in einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung nachfolgend näher
beschrieben und in den 1 bis 4 mittels
Merkmalskennziffern erläutert.
Es zeigt
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1 in
perspektivischer Darstellung eine Ausführung eines Verschlusssystems
für einen
Einzel-Steckanschluss, bestehend aus einem Anbaurahmen, einer Verschlussvorrichtung
mit Blindstopfen und Verliersicherung
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2 in
perspektivischer Darstellung eine Ausführung eines Verschlusssystems
für einen
Doppel-Steckanschluss, bestehend aus einem Anbaurahmen, einer Verschlussvorrichtung
mit Blindstopfen und Verliersicherung
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3 in
perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit explosionsartig auseinander
gezogenen Bauteilen zum abdichtenden Verschließen und Öffnen einer Wand-Durchführung, und
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4 in
perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemäßes Verschlussteil
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5 in
perspektivischer Darstellung ein erfindungsgemäßer Verschlussstopfen
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6 in
perspektivischer Darstellung die Verschlussvorrichtung bestehend
aus dem zusammengesteckten Verschlussteil mit Verschlussstopfen
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7 eine
Frontdarstellung zur hilfsweisen Darstellung des Lösens der
Verriegelung vom Anbaurahmen der Verschlussvorrichtung
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Die 1 und 2 stellen
Ausführungsbeispiele
der erfinderischen Verschlussvorrichtung 1, 1A zum
Abdichten und Öffnen
von Steckverbinder-Durchführungen 3,
mit einem Anbaurahmen 4, 4A und deren Dichtung 5, 5A zum
An- bzw. Einbau in eine Geräte-
oder an eine Schaltschrankwand 2 dar, während die 3 die
komplette Verschlussvorrichtung 1, 1A mit erfindungsgemäßer Verschlussteil 24 in
einer Explosionsdarstellung alle Einzelteile der Verschlussvorrichtung 1 darstellt.
Nachfolgend in 4, 5 und 6 werden
die einzelnen Bauteile des Verschlussteils 24 detailliert
beschrieben. 4 veranschaulicht die erforderliche
Verdrehung des erfinderischen Verschlussvorrichtung 24, 24A und
unterstützt
die beanspruchte Verfahrensbeschreibung.
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Im
Einzelnen zeigt 1 in perspektivischer Darstellung
eine Ausführung
einer Verschlussvorrichtung 1 in einer zusammengebauten
und einem aufgesteckten und verrasteten Verschlussteil 24.
Zur Erfüllung
der DIN EN 60529 befindet sich zwischen der Gehäusewand 2 (hier nicht
dargestellt) und dem Anbaurahmen 6 eine Dichtung 5.
Die Rahmenöffnung 8 ragt
dabei in die Wanddurchführung 2.
Die Rahmenöffnung 8 wird
mittels eines Verschlussteils 24 verschlossen. Diese Ausführung zum
Abdichten und Öffnen
einer Steckverbinder-Rahmenöffnung 8 ist
konstruktiv sehr aufwendig. Um die in dieser Darstellung montierte
Verschlussvorrichtung 1 wiederholt mit einem Verschlussteil 24 verschließen zu können ist
das Verschlussteil 24 mit einer Verliersicherung 20, 21, 22 versehen
worden
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2 zeigt
eine Verschlussvorrichtung (1A), die beispielsweise für zwei nebeneinander
angeordnete Steckverbinder vorgesehen ist. Hierbei ist entsprechend
der Anbauflansch 7 um eine gewisses erforderliches Maß breiter
geworden, jedoch noch nicht so breit wie zwei einzelne Verbinder
nebeneinander. Entsprechend ist die Rahmenöffnung 8 verbreitert worden,
so dass ein Verschlussteil 1 eines Einzelanschlusses nicht
mehr abdichtet. Da auch bei breiteren Verschlussvorrichtungen 1A,
die darüber
hinaus auch mit mehreren Befestigungsmitteln an einer Gehäuse- oder
Gerätewand
befestigt werden, eine Abdichtung erforderlich ist, sind die Bauteile
des Verschlussteils in der Breite zu deren Schmalseite hin vergrößert worden.
Der Ausbau ist der gleiche wie bei der Verschlussvorrichtung 1,
deren Einzelteile nachfolgend beschrieben werden.
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Um
einesteils die Reihenfolge einer Montage einer Verschlussvorrichtung 1 darzustellen,
wurden diese in einer explosionsartig auseinander gezogenen Darstellung
in 3 gezeigt. Dabei werden an einer Gehäuse- oder
Gerätewand 2 eine
Wanddurchführung 3 und
Löcher
für Befestigungsmittel 4 vorgesehen.
Der Ausschnitt ist dabei den erforderlichen Maßen eines Anbaurahmens oder
einem anderen quadratischen oder rechteckigen Wanddurchführungsteils
angepasst. Das vorliegende Ausführungsbeispiel
zeigt einen Anbaurahmen 6 der mittels eines Anlageflansches 7 an
eine Gehäuse-
oder Gerätewand
geschraubt werden kann. Wenn dieser Flansch 7 selbst an
seiner der Gerätewand 2 zuweisenden Anlagefläche keine
mit dem Flansch in einer umlaufenden Nut vorgesehene gespritzte
Dichtung hat, verwendet man üblicherweise
gestanzte Flachdichtungen 5 aus einem weichen Dichtungsmaterial.
Der Anbaurahmen wird mit dazwischen angeordneter Dichtung mit Befestigungsmitteln
(nicht dargestellt) an die Gerätewand
geschraubt.
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Häufig werden
Anbaurahmen 6 mit einem vorstehenden Rahmenstück 10 ausgeführt, an
dem die anzuschließenden
Steckverbinder (nicht dargestellt) befestigt werden können. Das
vorstehende Rahmenstück 10 umschließt dabei
eine Rahmenöffnung 8,
in die Kontaktteile eines Steckverbinders mit anderen Kontaktteilen
verbunden werden. Diese gilt es im Regelfall aufgrund widriger Umgebungsbedingungen
zu schützen.
Dabei wird der Steckverbinder an Rastmitteln 12 derart
befestigt, dass dieser einesteils fest mit dem Anbaurahmen verbunden
ist und andernteils keine zusätzlichen
Mittel zur Befestigung benötigt.
Diese Rastmittel sind auf der umlaufenden nach außen zeigenden
Fläche
des vorstehenden Rahmenstücks
vorgesehen. Bei nicht angeschlossenen Steckverbindern benutzt man
häufig
Verschlussstopfen, die in dieses vorstehende Rahmenstück 10 eingesteckt
werden.
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Der
Anbaurahmen 6, weist neben einen Flansch 7 mit
einer zentralen Öffnung 8 vorzugsweise
zwei Bohrungen 9 zur Befestigung an der Gehäusewand 2 auf.
Die zentrale Öffnung 8 wird
von einer in Steckrichtung vorstehenden quadratischen dünnen Wandung
als Rahmenstück 10 umschlossen. Des
Weiteren ist die zentrale Öffnung 8 sowie
dadurch das Rahmenstücke 10 quadratisch
oder wie in 2 rechteckig ausgeführt. Diese
umlaufende, vorstehende und umlaufende Wand ist einstückig mit dem
Anlageflansch 7 der Wanddurchführung verbunden. Auf der Außenseite
dieses vorstehenden Rahmenstücks 10 befinden
sich Rastmittel 12, vorzugsweise in Form von Rastnasen.
Die Rastmittel 12 sind an zwei sich parallel gegenüberliegende
Seiten, auf der Ober- und der Unterseite der nach außen zeigenden
umlaufenden Rahmenstücks 10 angeordnet.
Um Steckverbinder ausreichend zu befestigen sind jeweils zwei Rastmittel 12,
von den hier dargestellten vier vorhandenen Rastmitteln, auf den
zuvor beschriebenen Flächen
nebeneinander beabstandet angeordnet. Die beiden sich gegenüber liegenden anderen
Außenseiten
des Rahmenstücks 10 weisen keine
Rastmittel 12 auf. Die Rastmittel 12 dienen der Befestigung
eines aufsteckbaren Steckverbindergehäuses (nicht dargestellt).
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Der
hier dargestellte Anbaurahmen 6A weist in schematischer
Darstellung die gleichen Merkmale auf, wie bereits der in der 1 der
dargestellte Anbaurahmen 6, der somit analog der Beschreibung des
offenbarten Anbaurahmen 6 nicht näher beschrieben wird.
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In 3 wird
das üblicherweise
vormontierte Verschlussteil 24 auseinander gezogen dargestellt. Um
die einzelnen Merkmale der einzelnen Bauteile beschreiben zu können, sind
diese in 4 und 5 in gleicher
Anordnung dargestellt, wobei in 6 das komplette
und gebrauchsfertige Teil zu betrachten ist. Ein die Erfindung mittragendes
Bauteil ist der Verschlussstopfenträger 25. Dieser Besteht
aus einem Flanschteil 26 an dem zur Bedienseite hin ein Fügekonus 30 und
ein Griffstück 30 angeformt
sind. Der Verschlussstopfenträger
ist hohl ausgeführt,
so dass ein äquivalent
gestaltetes Teil 18, 19 des Verschlussstopfens 13 nach 5 darin
eingesteckt werden kann. An dem umlaufenden Flanschteil sind diagonal
zueinander positionierte Verriegelungsstücke 27 vorgesehen,
die rechtwinklig zur Flanschfläche
in Steckrichtung zur Gerätewand
ausgerichtet sind. Im zusammengesteckten Zustand mit dem Verschlussstopfen überragen
beide Verriegelungsstück diagonal
angeordnet die topfartige Dichtungswand.
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Der
Verschlussstopfenträger 25 nach 4 ist
aus Metall oder vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt. Der Verschlussstopfenträger 25 ist
aus einem Formstück
gebildet, welches sich aus drei einstückig miteinander verbundenen
Funktionsteilen zusammensetzt. Die drei Funktionsteile bestehen
aus einem Griffstück 30,
einem Fügekonus 29 und
einem Flanschteil 26, die zusammen einen kappenähnlichen
Schutzdeckel bilden, der als Verschluss und Öffnungselement wirkt. Aus geometrischer
Sicht betrachtet, handelt es sich bei dem Verschlussstopfenträger 25 je
nach Bauausführung
des Anbaurahmens 6, 6A im Prinzip um ein quadratisch
oder rechteckig ausgebildetes Rohrstückchen mit angeformten Flansch 26.
Der Flansch 26 entspricht in seinen Außenabmessungen annähernd der
Körperform
des Verschlussstopfens 13. Die Vorder- und Rückseite des
Flansches 26 und weisen jeweils eine plane Fläche auf,
an die sich die Anlagefläche 20 des
Verschlussstopfens abstützt.
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Dabei
ist in 5 der aus elastischem Werkstoff, vorzugsweise
Gummi, hergestellte Verschlussstopfen 13 dargestellt, der
in seiner Körperform
einem Quader entspricht und mit der Form der Rahmenöffnung 8 im
Anbaurahmen 6 korrespondiert. Je nach Ausführungsform
der Anbaurahmen 6 kann die Rahmenöffnung 8 quadratisch
oder rechteckig ausgeführt
sein. Die quadratische oder rechteckige Form des Verschlussstopfens 13 weist
an seinem Außenumfang
zwei umlaufende Kanten 16, 17 auf, die durch einen
umlaufenden Dichtansatz 15 beabstandet sind. Die Außenkante 16 des
Verschlussstopfens 13 bildet einen umlaufenden Rand ähnlich der
Ausführung
eines O-Ringes, der im Außenmaß etwas größer ist
als das Maß der
Rahmenöffnung 8 im
Anbaurahmen 6, um eine sichere Abdichtung zu erreichen.
An der frontseitigen Rahmenkante 11 ist die umlaufende
Anlagefläche 17 im
Außenmaß gegenüber der
umlaufenden Rahmenkante 11 nochmals um einen gewissen Betrag
im Umfang größer. Diese
im Außenmaß größere umlaufende
Anlagefläche 17 ist notwendig,
weil die Rahmenöffnung 8 an
dem frontseitigen vorstehenden Rahmenstück eine kleine Fase bzw. Einlaufschräge für das Einstecken
der Dichtung aufweist.
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Senkrecht
zum umlaufenden Rand, der durch die Anlagefläche 17 für die Rahmenkante 11 gebildet
wird, ist mittig ein Befestigungsmittel, vorzugsweise ein Befestigungsband 21 einstückig mit dem
Verschlussstopfen 13 verbunden und weist an seinem freien
Ende eine Öse 22 auf,
mittels der das Verschlussteil 24 am Anbaurahmen 6 insbesondere an
deren Befestigungsschrauben zur Befestigung an der Gerätewand verliersicher
aufbewahrt werden kann. Das Befestigungsband 21 ist aufgrund
seines Materials und seiner Ausgestaltung elastisch ausgeformt,
wodurch die Öse 22 an
der zurückliegenden Gehäusewand 2 oder
am Anbaurahmen 6 befestigt werden kann.
-
Der
quaderförmige
Verschlussstopfen 13 weist auf seiner quadratischen oder
rechteckigen Form der Frontseite bzw. Anlagefläche 20 ein mit dem
Verschlussstopfen einstückiges
und aus gleichem Material hergestelltes Befestigungs- und Griffteil 18, 19 auf,
welches zentrisch aus dieser Fläche 20 hervorsteht.
Das Befestigungs- und Griffteil 18, 19 ist wiederum
einstückig
aus zwei geometrischen Körpern
gebildet, einem pyramidenstumpfartigen Stabilisierungskonus 18 mit
rechteckiger Grundfläche
und einem aufgesetzten quaderförmigen
Befestigungs- und Griffteil 19, wobei der Pyramidenstumpf
direkt senkrecht auf der Anlagefläche 20 angeordnet
ist und der Quader das freie Ende des Griffstückes 19 bildet.
-
Beide
Bauteile nach 4 und 5 sind in Ihrer
funktionsgerechten Ausführung
ineinander gesteckt und zwar derart, dass das Befestigungsteil 19 voran
in den Fügekonus 29 und
danach in das Griffstück 30 gedrückt wird.
Da die Aufnahmeöffnung 31 gegenüber den
Abmessungen des Befestigungsteils 19 und Stabilisierungskonus 18 nur
geringe unterschiede aufweisen sollen, ist das Fügen per Hand nicht ohne Kraftaufwand
möglich.
Vorzugsweise werden diese Teile maschinell vormontiert.
-
Beim
Verschließen
der Rahmenöffnung 8 eines
Anbauflansches 6 ist die Handhabung dieses Verschlussteils 24 nicht
anders als bei einer normalen Verwendung eines im Stand der Technik
bekannten Verschlussstopfens. Der Vorteile gegenüber den aus dem Stand der Technik
bekannten Verschlussstopfen besteht einerseits darin, dass im Aufsteckvorgang
zum Abdichten der Rahmenöffnung 8 Verriegelungsstücke 27 das
Verschlussteil 25 Anbaurahmen befestigen, so dass diese
nicht unbeabsichtigt von einer Bedienperson abgestriffen oder durch
Vibrationen vom Anbaurahmen 6 abfallen können. Die am
Griffstück 19, 18 erzeugte
translatorische Bewegung zum Stecken der Verschlussteils 25 auf
den Anbaurahmen 6 und die aufgebrachte Druckkraft in axialer
Steckrichtung führt
kurz vor dem Verrasten der Rastmittel 12, 28 zum
Klemmen des axialen Dichtflansches 14 zwischen der Rahmenkante 11 und
dem Flanschteil 26. Nach Überwindung der erforderlichen Stecktiefe
und der damit zusammenhängenden Pressung
des Dichtflansches 14 rasten die Rastmittel 12 und 28 akustisch
wahrnehmbar ein. Somit kann das Geräusch eines „Doppel-Klick” einen
Hinweis auf das Verrasten der Verriegelungsstücke 27, 12 geben, die
darüber
hinaus nicht mehr optisch auf Verrastung überprüft werden müssen.
-
Andererseits
ist der Vorteil beim Lösen
und Abnehmen des Verschlussteils 24 viel größer, als
das Verschließen
der Rahmenöffnung 8.
Hierbei kann unterstützend
auf die 7 zurückgegriffen werden. Wird am
Griffstück 30 das
in den Fügekonus 29 übergeht
eine Drehbewegung gegen den Uhrzeigersinn erzeugt, wird durch die
gesteckte Verbindung zwischen dem flexiblen Verschlussstopfen 13 und
dem Verschlussstopfenträger 25 eine
rotatorische Verwindung zwischen dem Stabilisierungskonus und dem Anlageflansch 20 des
Verschlussstopfens stattfinden. Diese ist jedoch aufgrund des geringen
Verdrehwinkels 32 für
das Dichtungsbauteil nicht schädlich. Dabei
steht der Verdrehwinkel 32 in Abhängigkeit zum erforderlichen
Hub 33 des Verriegelungsstücks 27.
-
Durch
eine am Griffstück 19, 18 erzeugte Drehbewegung
wird im ersten Schritt das Verriegelungsstück 27 von dem auf
dem frontseitig vorstehenden Rahmenstück 10 angeordneten
Rastmittel 12 abgehoben und dadurch freigegeben. Dieses
ist bei ausreichendem Hub 33 aus der Rückhaltekante des Rastmittels 12 herausgehoben,
so dass die Rückstellkräfte des
zusammengepressten Dichtflansches 14 die Rastmittel 12, 28 außer Eingriff
bringen. Im zweiten Schritt wirkt, aufgrund der weiteren Drehbewegung
am Griffstück 19, 18,
eine bereits zuvor erwähnte
Verwindung der elastischen Bauteile. Gleichzeitig mit der Drehbewegung
wird jetzt am Griffstück 19, 18 eine
Druckkraft durch den beim Verschließen zusammengepressten Flansch 14 des
topfartigen Verschlussstopfens 13 ausgeübt. Aufgrund der erzeugten
Druckkraft wird das Verschlussteil 24 vom Anbaurahmens 6 gedrückt. Aufgrund
der Wirkung des Drehmomentes am Verschlussteil 24 und der Druckkraft
des zusammengepressten Flanschmaterials 14 wird das Verschlussteil
bei gelöster
Verriegelung zur Entnahme freigegeben und kann aus der Rahmenöffnung 8 des
Anbaurahmen 6 herausgezogen werden. Die zum Lösen der
Verschlussteils 24 vom Anbaurahmen 6 durch ein
aufgebrachtes Drehmoment erforderliche Kraft ist verhältnismäßig gering,
nimmt jedoch kürzeren
Hebelarmen und stark abstehenden Rastmitteln 12 zu. 7 zeigt
einen entstehenden Verdrehwinkel 32 bei gleichzeitigen Abheben
(Hub 33) der Verriegelungsstücke vom Rastmittel 12.
Das Rastmittel 12 kann auch aus einem Rasthaken bzw. einer
Rastnase gebildet sein. Der Rasthaken ist an der Innenseite, der
dem frontseitigen Rand 11 zugewandten Seite des Anbaurahmens 6 gebildet.
-
- 1
- Verschlussvorrichtung
- 2
- Gerätewand
- 3
- Wanddurchführung
- 4
- Bohrung
für Befestigungsmittel
- 5
- Dichtung
- 6
- Anbaurahmen
- 7
- Anlageflansch
- 8
- Rahmenöffnung
- 9
- Befestigungsbohrung
- 10
- Vorstehendes
Rahmenstück
- 11
- Rahmenkante
- 12
- Rastmittel
- 13
- Verschlussstopfen
- 14
- Dichtflansch
- 15
- Dichtansatz
- 16
- Dichtlippe
- 17
- Anlagefläche für Rahmenkante
- 18
- Stabilisierungskonus
- 19
- Befestigungs-/Griffteil
- 20
- Anlagefläche
- 21
- Befestigungsband
- 22
- Öse
- 23
- Befestigungsbohrung
- 24
- Verschlussteil
komplett
- 25
- Verschlussstopfenträger
- 26
- Flanschteil
- 27
- Voreilendes
Verriegelungsstück
- 28
- Rastmittelöffnung
- 29
- Fügekonus
- 30
- Griffstück
- 31
- Aufnahmeöffnung
- 32
- Verdrehwinkel
- 33
- Hub
- 34
- Drehrichtungspfeil
- 35
- Öffnungssymbol