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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Klemme mit einer Unterseite zur
lösbaren
Befestigung eines Photovoltaikmodul-Anschlusskabels an einer Hochsicke
mit Hinterschneidungen und nach einer zweiten Ausführungsform
zur Befestigung an eine T-Nut einer Modulschiene.
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Es
sind Dächer
bekannt, deren Außenhaut von
einer Vielzahl von Metallplatten gebildet wird, die mit diversen
Einprägungen,
Sicken, Rillen und dergleichen versehen sind, um eine gute Stabilität zu erreichen.
Ebenso sind entsprechende Metallplatten bekannt, die mit parallel
zueinander verlaufenden Hochsicken versehen sind, die an ihrer dem
Himmel zugewandten Außenseite
mit Hinterschneidungen, z. B. nach Art eines Schwalbenschwanzes,
versehen sind, um Gegenstände,
insbesondere Photovoltaikmodule direkt an der Dachhaut zu befestigen.
Diese Art der Befestigung hat den Vorteil, dass sie eine exzellente
Stabilität
ohne eine Verletzung der Dachhaut bereitstellt.
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Bei
großen
Photovoltaik-Dachanlagen, die sich über 100 Meter Länge erstrecken
können,
ist in der Regel ein einziger Ort vorgesehen, an welchem sich die
Wechselrichter zur Umwandlung des erzeugten Gleichstroms in Wechselstrom
befinden. Ein übliche
Auslegung einer Photovoltaikanlage sieht vor, dass z. B. acht PV-Module
zu je 60 Photovoltaikzellen zu einem Strang verbunden werden, der
dann grob Überschlagen
eine Betriebsspannung von 480 Volt und eine Leerlaufspannung von
720 aufweist. Die Bildung von längeren
Strängen
ist z. Zt. nicht sinnvoll, da der zugehörige Wechselrichter entsprechend
spannungsfester ausgelegt werden müsste, was wirtschaftlich nicht
geboten ist.
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Aufgrund
dieser technischen Situation kommt es bei den oben erwähnten größeren Dachanlagen
zu einer Vielzahl von Kabeln, die den Anschluss von Dutzende von
Strängen
zu der Station mit den Wechselrichtern bilden. Das kann soweit führen, dass
am Ort der Wechselrichter, projiziert nach oben auf die Dachhaut,
dort 20 bis 30 Kabel gebündelt
vorliegen. Diese Bündelung
erfolgt zur Zeit mit Kabelbindern oder Kabelkanälen, beides Lösungen die
zwar effektiv sind, aber aufgrund der auf dem Dach herrschenden
Windverhältnisse
zu einem Aufscheuern der Kabelisolation führen kann. Außerdem ist
die Montage der Kabelbinder oder Kabelkanäle aufwendige Handarbeit, da
sie an den bestehenden Klammern für die Photovoltaikanlage angebracht werden
müssen.
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Eine ähnliche
Problematik liegt bei den einzelnen Verbindungen zwischen zwei benachbarten, in
Reihe geschalteten PV-Modulen vor. Dort ist der Kabelverbinder,
also die Stecker/Buchse-Verbindung zusammen mit den beiden zugehörigen Kabelenden, sicher
und fest mit der Dachhaut oder den Modulen zu verbinden, um das
erwähnte
Aufscheuern der Isolation zu vermeiden.
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Die
Erfindung geht bei der ersten Ausführungsform von der Überlegung
aus, dass eine Kabelmontage unter Ausnutzung der ohnehin vorgesehenen
Hochsicke sinnvoll sein könnte.
Entsprechend liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Kabelklemme anzugeben, die selber leicht zu montieren ist und gleichzeitig
eine Vielzahl von Kabeln oder alternativ eine Kabelverbindung mit
den entsprechenden beiden Kabelenden aufnehmen kann, ohne dass es
zu einer Verletzung des Kabels am Ort seiner Befestigung kommen
kann.
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Diese
Aufgabe wird gemäß einer
ersten Ausführungsform
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Unterseite der Klemme zwei sich gegenüberliegende, federnde Elemente
zum Einhaken hinter die Hinterschneidungen aufweist und auf ihrer
der Unterseite gegenüber
liegenden Oberseite mit mindestens vier elastischen Stegen zur Aufnahme
von drei runden Bauteilen, darunter mindestens zwei Anschlusskabel,
versehen ist. Die federnden Elemente an der Unterseite können einfach
und schnell hinter die Hinterschneidungen eingeschnappt werden,
wodurch die Klemme sicher an der Dachhaut befestigt ist. Die vier
elastischen Stege an der Oberseite bilden drei U- oder Ω-förmige Aussparungen,
in welche jeweils ein Kabel aufgenommen werden kann.
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Ein
erster Klemmentyp sieht vor, dass sich die federnden Elemente jeweils
entlang einer Längsachse
erstrecken, die parallel zueinander verlaufen und die Stege länglich sind
und quer zu den Längsachsen
angeordnet sind (siehe auch 2). Diese Klemme
kann als Meterware gefertigt werden und dann auf Abschnitte zwischen
drei bis beliebig viele Aussparungen abgeschnitten werden. Beliebig
viele soll dabei die maximal vorliegende Anzahl an Strangkabeln,
z. B. 25 Stück,
bedeuten. Es ist auch möglich, vorgefertigte
Klemmen von zum Beispiel acht Stegen für sieben Kabel vorzusehen und
dann mehrere Klemmen nebeneinander auf der Hochsicke oder auf benachbarten
Hochsicken zu befestigen.
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Eine
andere Ausführungsform
sieht vor, dass genau vier Stege auf einer Linie parallel zu der
von den gegenüberliegenden
Elementen gebildeten Verbindungsachse angeordnet sind, wobei der
Abstand zwischen den beiden mittleren Stegen größer ist, als der Abstand zwischen
dem jeweils äußeren Steg
und seinem benachbarten innen liegenden Steg (siehe auch 3).
Diese Klemme ist ebenfalls leicht und montagefreundlich auf der
Hochsicke zu befestigen und ist auf die Verwendung zur Aufnahme
der Kabelverbindung zwischen zwei Modulen gedacht. In die beiden äußeren Aussparungen
werden die Kabelenden eingeklippt und in die mittlere Aussparung
die zugehörige
Steckverbindung, wie es in der 1 dargestellt
ist.
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Bei
einer dritten Form von Klammer verlaufen genau vier Stege in einer
Richtung, die im wesentlichen senkrecht auf der von den gegenüberliegenden
Elementen gebildeten Verbindungsachse steht, wobei der Abstand zwischen
den beiden mittleren Stegen größer ist,
als der Abstand zwischen dem jeweils äußeren Steg und seinem benachbarten
innen liegenden Steg (siehe auch 4). Diese
Klemme ist eine Variation der vorhergehenden, in der die Kabel/Stecker-Anordnung
nach erfolgter Montage nicht horizontal angeordnet ist, sondern
vertikal.
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Allen
zuvor aufgeführten
Ausführungsformen ist
gemeinsam, dass das erste federnde Element ein schräg nach innen
gerichtetes Teil ist und das zweite federnde Element ein S-förmiges,
dem ersten Teil gegenüberliegendes
Federteil ist. Diese Vorgehensweise macht die Montage besonders
einfach, da das erste schräg
nach unten gerichtete Teil in eine der Hinterschneidungen der Hochsicke
zum Anliegen gebracht wird und durch Druck von oben, das zweite Teil
federnd in die andere Hinterschneidung eingeschnappt wird. Die Schräge des ersten
Teils kann dabei an die Schräge
der Hinterschneidung angepasst sein, wie es in der 1b dargestellt
ist.
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Gemäß einer
zweiten Ausführungsform
wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass an der Unterseite
der Klemme eine hammerkopfartige Verdickung oder Ausformung zum
Eingriff in die T-Nut vorhanden ist, und an der der Unterseite gegenüber liegenden
Oberseite genau vier Stege angeordnet sind, wobei der Abstand zwischen
den beiden mittleren Stegen größer ist,
als der Abstand zwischen dem jeweils äußeren Steg und seinem benachbarten
innen liegenden Steg (siehe auch 5). Die
zuvor genannten Dachbleche mit Hochsicke werden bei Neubauten eingesetzt,
die von Beginn an mit einer Option für die Montage einer Photovoltaikanlage
geplant sind. Bei der Dachmontage einer PV-Anlage auf einem bestehenden
Dach werden zuvor Modulschienen montiert, die nach der von der Anmelderin
verwendeten Modulschiene ein T-Nut zur Aufnahme von Nutsteinen,
die die eigentlichen Modulklammern fixieren, aufweist. Die Eingangs
vorgetragene Problematik ist dieselbe: Eine Vielzahl von Kabeln
werden mittels Kabelbinder oder Kabelkanälen an der Modulklemme befestigt,
wo sie durchscheuern können. Entsprechend
ist auch die Lösung
dieselbe, deren Vorteile bereits in Verbindung mit der Hochsicke
diskutiert wurden. Die 5 zeigt dabei die Klemme mit vertikaler
Anordnung der Aussparungen und die 6 eine Klemme
mit horizontaler Anordnung der Aussparungen.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand der Figuren. Es zeigen:
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1 mehrere PV-Module, die mittels eines Kabels
in Serie verschaltet sind;
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2 eine
erste Ausführungsform
eines ersten Klemmentypus;
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3 eine
zweite Ausführungsform
eines ersten Klemmentypus;
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4 eine
dritte Ausführungsform
eines ersten Klemmentypus;
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5 eine
erste Ausführungsform
eines zweiten Klemmentypus; und
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6 eine
zweite Ausführungsform
eines zweiten Klemmentypus.
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In
den 1, 1a und 1b ist
schemaartig ein einziger Strang 1 einer Photovoltaikanlage
dargestellt, der aus acht Modulen 3 besteht, die jeweils
60 Photovoltaikzellen 5 aufweisen. Jedes Modul 3 besteht
in bekannter Weise aus zwei Glasscheiben von ca. 120 cm auf 60 cm
Größe, zwischen
denen Die Zellen 5 eingelassen sind. Alle 60 Zellen 5 eines
Moduls 3 sind in Reihe geschaltet, wie es in dem Modul 3 links
oben angedeutet ist. Die Module 3 wiederum sind ebenfalls
in Reihe geschaltet, wie es durch die Verbindungen 7 symbolisiert
ist. An dem oberen und dem unteren Rand jedes Moduls sin Kabel 9 herausgeführt, die
ein oberes bzw. unteres Kabelende 9a bzw. 9b aufweisen.
An den Kabelenden 9a, 9b ist eine Stecker/Buchse
Verbindung 11 vorgesehen. In der 1b ist
eine Querschnittsdarstellung 1b–1b im Detail gezeigt,
wie sie vorliegt, wenn eine Klemme 13 nach der 3 auf
eine Hochsicke 15 der blechernen Dachhaut 17 aufgesteckt
ist. An der Hochsicke sind zwei Hinterschneidungen ersichtlich, auf
deren Funktion später
noch eingegangen wird.
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Die 2 zeigt
eine erste Ausführungsform einer
Klemme 13',
wie sie zur Aufnahme einer beliebigen Zahl an Kabeln geeignet ist.
Die Klemme 13' weist
an ihrer Unterseite 21 der Klemme zwei sich gegenüberliegende,
federnde Elemente 23a, 23b zum Einhaken hinter
die Hinterschneidungen 19a, 19b auf. An ihrer
Oberseite 25 ragen fünf
elastische Stege 27 zur Aufnahme von vier Kabeln hervor.
Die Kabel (nicht gezeigt) sind in vier Aussparungen 29 eindrückbar, die
zwischen den Stegen 27 gebildet werden. Dabei ist die Formgebung
der Stege 27 an das zu verwendende Anschlusskabel 9a, 9b angepasst.
Die Stege 27 sind dazu mit nach innen gerichteten Rundungen 31 versehen,
die den Aussparungen 29 eine Ω-förmige oder röhrenförmige Gestalt geben.
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Das
erste federnde Element 23a ist eine elastisch angeformter,
von der Unterseite 21 hervortretender schräger Vorsprung,
dessen Schrägheit
an die Schräge
der schwalbenschwanzartigen Hinterschneidung 19a der Hochsicke 15 angepasst
ist. Dadurch kommt es zu einem formschlüssigen Anliegen der Klemme 13' an dieser Seite
der Hochsicke 15. Das zweite federnde Element 23b ist
ebenfalls ein von der Unterseite 21 heraustretender, einstückig angeformter
Vorsprung, der im Querschnitt gesehen eine S-förmige Gestalt hat. Dadurch
wird eine Druckfläche
oder Drucklinie bereitgestellt, die an die andere Hinterschneidung 19b der
Hochsicke 15 klemmend anliegen kann.
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Die
federnden Elemente 23a, 23b erstrecken sich entlang
einer Längsachse 35.
Die Stege 27 sind ebenfalls länglich entlang einer Achse 37 ausgebildet,
die vorzugsweise senkrecht zu der Längsachse 35 verläuft. Es
ist auch möglich,
die Längsachse 35 und
die Achse 37 der Stege 27 unter einem vorgegebenen
Winkel zueinander verlaufen zu lassen.
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Die
Stege 27 gabeln sich zu ihrem offenen Ende hin und bilden
so zwei Arme 39a, 39b die nach außen geschwungen
sind und so eine Rückhaltevorrichtung
für das
einzuklemmende Kabel darstellen, damit dieses nicht aus der Aussparung 29 herausrutschen
kann. Die Rückhaltevorrichtung 41 für eine Aussparung 29 wird
dabei von dem linken Arm 39a eines Steges 27 und
dem rechten Arm 39b des benachbarten Steges 27 gebildet.
Die dargestellte Klemme 13' ermöglicht ein
einfaches Aufsetzen ihrer Unterseite 21 über die
Hochsicke 15 und ein Einschnappen hinter deren Hinterschneidungen 19a, 19b mit
einer kurzen Druckbewegung. Auf die gleiche einfache Weise können die
Kabel in die Aussparungen 29 gedrückt werden.
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Die 3 zeigt
die Ausführungsform
der Klemme 13, wie sie in der 1 verwendet
ist. Gleiche Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen sind.
Abweichend von der Klemme 13' nach
der 2 liegen die Längsachse 35 der
federnden Elemente 23a, 23b und die Achse 37 der
Stege 27 parallel zueinander. Eine weiterer Unterschied
liegt darin, das die Stege 27 an ihren Enden keine Arme
bilden, sondern dort eine Verdickung 43 aufweisen, die die
Funktion der Rückhaltevorrichtung
innehat. Die Klemme 13 ist zum Einsatz als Befestigungsteil
vorgesehen, welches die beiden Kabelenden 9a, 9b zusammen
mit der Steckerverbindung 11 auf der Hochsicke 15 fixiert.
Dazu sind genau vier Stege 27 vorgesehen, die drei Aussparungen 29 bilden,
von denen die mittlere größer ist
als die links und rechts benachbarten Aussparungen 29.
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Die 4 zeigt
eine Klemme 13'', die im wesentlichen
der Klemme 13 entspricht, außer dass die Aussparungen 29 nicht
horizontal nebeneinander, sondern vertikal übereinander angeordnet sind.
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Den
bisher gezeigten Klemmen 13, 13' und 13'' ist
es gemeinsam, dass sie an die Hochsicke 15 der speziell
dafür eingerichteten
blechernen Dachhaut 17 angepasst sind. Wie es eingangs
ausgeführt wurde,
sind auch dachbefestigte Photovoltaikanlagen für bestehende konventionelle
Dächer,
auf denen eine Modulschiene (nicht gezeigt, siehe aber die Anmeldung
derselben Anmelderin DE- die
in ihrem Offenbarungsgehalt bezüglich
der Modulschiene mit einbezogen wird) montiert ist, bekannt. Für diese
Art der Modulbefestigung ist die in den folgenden 5 und 6 gezeigte
Klemme geeignet.
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Die 5 zeigt
eine Klemme 50'', deren oberer
Aufbau für
die Fixierung der Steckverbindung 11 an die Ausführung der
Klemme 13'' angelehnt ist. Es
sind wieder gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
Abweichend von der bisherigen Ausführung der Unterseite der Klemme 13,
weist die Klemme 50 ein hammerkopfartiges Unterteil 52 auf, welches
sich vom Rest oder dem Oberteil der Klemme 50 durch zwei
Nuten 54a, 54b absetzt. Die Nuten 54a, 54b dienen
dazu, in die T-Arme der an der Modulschiene ausgebildeten T-Nut
einzugreifen. Dies geschieht dadurch, dass die Klemme 50 mit
ihrem längs
gestellten Unterteil 52 fluchtend zur T-Nut in diese eingeführt wird
und dann durch einfaches Verdrehen der Klemme 50 um 90° quer zur
T-Nut Richtung gestellt wird. Die T-Arme der Modulschienennut werden
quasi in die Aussparungen oder Nuten 54a, 45b eingedreht
und dort durch das elastische Material der Klemme 50 verklemmt.
Die 6 zeigt noch eine Klemme 50, die in Analogie
zur Klemme 13 der Figur mit horizontal neben einander liegenden
Aussparungen 29 ausgebildet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Strang
- 3
- Photovoltaikmodul
- 5
- Photovoltaikzelle
- 7
- Verbindungen
- 9
- Kabel
- 9a,
9b
- Kabelenden
- 11
- Steckverbindung
- 13,
13', 13''
- Klemme
- 15
- Hochsicke
- 17
- Dachhaut
- 19a,
19b
- Hinterschneidungen
- 21
- Unterseite
- 23a,
23b
- federnde
Elemente
- 25
- Oberseite
- 27
- Stege
- 29
- Aussparung
- 31
- Rundungen
- 33
- Drucklinie
- 35
- Längsachse
- 36
- Verbindungsachse
- 37
- Achse
- 39a,
39b
- Arme
- 41
- Rückhaltevorrichtung
- 43
- Verdickung
- 50,
50''
- Klemme
- 52
- hammerkopfartiges
Unterteil
- 54a,
54b
- Nuten
