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Die Erfindung betrifft gemäß Patentanspruch 1 ein Gehäuse für einen, einen zugangsgeschützten Bereich aufweisenden elektronischen Energiezähler.
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Mechanische Stromzähler mit zwei und mehr Zählwerken, um unterschiedliche Tarife abrechnen zu können, wobei zwischen diesen Zählwerken durch eingebaute oder externe Rundsteuerempfänger (die durch zentrale Rundsteueranlagen im Energieversorgungsunternehmen gesteuert werden) oder durch Tarifschaltuhren entsprechend umgeschaltet wird, sind seit vielen Jahren gebräuchlich. Die seit einigen Jahren neu entwickelten elektronischen Energiezähler, auch als elektronische Haushaltszähler (eHZ) bezeichnet, enthalten keine mechanischen Elemente. Die Erfassung des Stromes erfolgt beispielsweise durch Stromwandler mit einem weichmagnetischen Ringkern (beziehungsweise Strommesssystemen mit Rogowskispulen) mittels Nebenschlusswiderstand (Shunt) oder Hallelementen. Die Berechnung der Energie erfolgt mit einer elektronischen Schaltung und das Ergebnis wird einer alphanumerischen Anzeige (meist Flüssigkristallanzeige, LCD) zugeführt. Bei Sondervertragskunden (Industrie) sind weitere Zählwerke, auch für die Leistungserfassung, gebräuchlich. Jedoch wird in der Praxis hier nach und nach auf elektronische Zähler mit einer Aufzeichnung des Lastgangs umgestellt. Somit kann die Tarifierung ohne Eingriff in den Zähler verändert werden und es werden im Zähler keine getrennten Zählwerke mehr benötigt.
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Manche elektronische Zähler können über Datenschnittstellen per Fernabfrage vom Energieversorgungsunternehmen und der Gebäudeautomation ausgelesen werden. Als Datenschnittstellen sind in der Praxis Infrarot, S0-Schnittstelle, M-Bus, Potentialfreier Kontakt u. a. verbunden mit GSM-, PSTN-Modems oder PLC-Modul gebräuchlich. Derzeit finden in der Bundesrepublik Deutschland (ab April 2006) auch Feldversuche mit ständigen Verbindungen über Internet (DSL) statt. In den USA wurden elektronische Haushaltszähler mit einem integrierten Relais entwickelt, die dem Energieversorger neben der Fernauslesbarkeit das ferngesteuerte Abschalten ermöglichen, beispielsweise zur Vermeidung von Stromausfällen bei Überlast mittels Abschaltung großer Verbraucher wie Klimaanlagen. In Deutschland werden intelligente Zähler zunehmend im Rahmen von Pilotprojekten zur Einführung der Smart-Metering-Technologie eingesetzt. Die Impulsausgänge (S0-Schnittstelle) liefern in der Regel Verbrauchsdatensignale, welche zwischen 2000 bis 5000 Impulsen pro kWh umfassen. Dieser Wert muss dann abhängig vom Zähler mit einem festen Faktor von zum Beispiel 30 oder 50 multipliziert werden, um den kumulierten Messwert zu bekommen.
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Stromzähler, die im geschäftlichen Verkehr eingesetzt werden, unterliegen in der Bundesrepublik Deutschland der Eichpflicht. Nach Ablauf der Eichgültigkeitsdauer (16 Jahre beziehungsweise 8 Jahre bei elektronischen Zählern, 12 Jahre für mechanische Messwandlerzähler mit Induktionswerk, d. h. mit Läuferscheibe) muss das Messgerät ausgetauscht oder die Eichgültigkeit verlängert werden.
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Beispielsweise ist aus der
WO 2006/048143 A1 eine Vorrichtung zur zuverlässigen und energiesparenden Erkennung von Gehäusemanipulationen an Verbrauchszählern ohne mechanisch betätigbaren Taster oder Magnetschalter oder Lichtschranke bekannt. Im Einzelnen umfasst diese Vorrichtung ein eine Auswerteelektronik aufnehmendes erstes Gehäuseteil sowie ein vom ersten Gehäuseteil lösbares zweites Gehäuseteil und das erste Gehäuseteil ist gegen unberechtigtes Entfernen des zweiten Gehäuseteiles gesichert. Im ersten Gehäuseteil ist hierzu ein aus einer Spule und einem Kondensator bestehender elektrischer Schwingkreis vorgesehen, dessen Spule durch ein im zweiten Gehäuseteil befindliches metallisches Material bei einer Änderung des Abstandes zwischen der Spule und dem metallischen Material ein Signal erzeugt und das Signal der im ersten Gehäuseteil befindlichen nachgeschalteten Auswerteelektronik zuführt und zur weiteren Verarbeitung bereitstellt. Für die Erkennung des Entfernens des zweiten Gehäuseteils vom ersten Gehäuseteil, die eine Änderung der Güte der Spule des Schwingkreises bedingt, wird die Stärke der Bedämpfung des Schwingkreises und damit die Dauer der Impulsantwort der elektrischen Schaltung herabgesetzt. Der elektrische Schwingkreis der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorzugsweise als Annäherungsschalter mit einem geringen Strombedarf ausgeführt. Zur Anregung des Schwingkreises genügt ein sehr kurzer Spannungsimpuls mit sehr niedriger Energie. Erfolgt die Anregung gleichzeitig mit vergleichsweise niedriger Periodizität, beispielsweise alle zehn Sekunden, ergibt sich ein sehr niedriger mittlerer Leistungsbedarf der Überwachungsschaltung, der auch über sehr lange Zeiträume einen Betrieb aus primären oder sekundären Batterien oder hochkapazitiven Kondensatoren ermöglicht. Die Dauer der Impulsantwort ist von der Stärke der Bedämpfung des Schwingkreises direkt abhängig und wird mit Hilfe einer Mikroprozessorschaltung ausgewertet.
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Weiterhin sind Adapter oder Zählertragplatten für elektronische Haushaltszähler (kurz auch eHZ genannt) bekannt, welche an ihrer Befestigungsseite nach unten herausragende Kontaktfahnen besitzen, die mit geeigneten Kontakteinrichtungen in elektrisch leitende Verbindung gebracht werden. Damit kann der Austausch eines Stromzählers oder der neue Einbau einfach bewerkstelligt werden, ohne dass beim Ausbau beziehungsweise Austausch der Strom zu den Verbrauchern unterbrochen wird. In der Regel weisen diese Adapter oder Zählertragplatten eine Auslieferungsposition, eine Montageposition und eine Betriebsposition auf. Verbraucher könnten zur Manipulation nun versuchen zumindest zeitweise die Plattform (Adapter) aus der Betriebsposition in die Montageposition zu bringen, so dass dann der von ihnen verbrauchte Strom nicht durch den Zähler erfasst würde. Ebenfalls könnten Verbraucher, bei denen der Stromzähler entfernt und die Plattform in den Auslieferungszustand versetzt wurde, versuchen, die Plattform aus der Auslieferungsstellung in die Montageposition zu bringen, um so unberechtigterweise Strom aus dem Versorgungsnetz entnehmen zu können, ohne ihn zahlen zu müssen.
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Um eine unbefugte Stromentnahme wirksam zu verhindern, auch wenn die Plombiereinrichtung zwischen Zähler und Plattform (Adapter) entfernt wurde, ist aus der
DE 10 2006 055 322 A1 ein Stromzählersystem mit eine Unterbrechungsvorrichtung und eine Aufnahmeplattform mit einer Verschiebeerkennungsvorrichtung bekannt, wobei die Unterbrechungsvorrichtung so mit der Verschiebeerkennungsvorrichtung zusammenwirkt, dass bei Verschiebung des Zählers auf der Plattform aus der Betriebsposition in die Montageposition die Stromzufuhr zum Zähler durch die Unterbrechungsvorrichtung bleibend unterbrochen wird.
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Weiterhin ist aus der
DE 10 2008 023 971 A1 ein Anschlusssystem für einen elektronischen Stromzähler, mit einem Anschlussmodul, an den der Stromzähler in einer Aufsteck- und Verschiebebewegung elektrisch und mechanisch koppelbar ist und der ein Gehäuse mit einer außenseitigen Tragfläche für den Stromzähler aufweist, bekannt. In der Tragfläche sind Öffnungen zur Einführung von dem Stromzähler in Aufsteckrichtung vorstehender Anschlusskontakte in das Gehäuse gebildet und in dem Gehäuse sind Elemente zum lösbaren Anschluss Strom führender Leitungen untergebracht. Um ein neues Anschlusssystem mit einem Anschlussmodul zu schaffen, welcher sich variabel einsetzen lässt, weist das Gehäuse des Anschlussmoduls die Grundform einer rechteckigen Platte auf und an einer der schmalen Randseiten des Gehäuses sind Elemente für den Anschluss ungezählten Strom führender Leitungen und an der anderen schmalen Randseite Elemente für den Anschluss gezählten Strom führender Leitungen angeordnet. Durch die Verteilung der Anschlusselemente auf die beiden schmalen Randseiten des Gehäuses lässt sich die Baubreite des Anschlussmoduls verringern. Auf beiden schmalen Randseiten sind ferner Elemente für den Anschluss von Spannungsversorgungsleitungen für elektronische Zusatzgeräte, wie sie an Zählerplätzen zunehmend zum Einsatz kommen, vorgesehen. Weiterhin sind auf gegenüberliegenden Randseiten des Gehäuses, insbesondere den Längsseiten, Rastnasen zur Rastverbindung des Anschlussmoduls mit einer den Anschlussmodul tragenden Aufnahmeeinrichtung vorgesehen. Die Aufnahmeeinrichtung weist eine die anschließbaren Leitungen abdeckende Platte auf, in der zwei Öffnungen in die je ein Anschlussmodul einsetzbar ist, gebildet sind. Zweckmäßig greifen die oben genannten Rastnasen in Öffnungen ein, die in Stegen gebildet sind, die an Rändern der Öffnungen, insbesondere Längsrändern von der genannten Platte vorstehen. Die Deckel können zur Befestigung an der Aufnahmeeinrichtung und dem Anschlussmodul an dem Anschlussmodul oder/und der Aufnahmeeinrichtung einrastbar sein. Schließlich weist der Deckel für die schmale Randseite, an der die Anschlusselemente für die ungezählten Strom führenden Leitungen angeordnet sind, eine in der Anschlussposition des Stromzählers den Stromzähler hintergreifende Nase auf, wodurch sich der Deckel in seiner Verschlussposition durch Formschluss sichern lässt.
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Um eine Stromzähleranordnung zu schaffen, bei der mit dem Plombiervorgang gleichzeitig auch der Stromzähler am Adapter (Plattform) verriegelt ist, ist aus
DE 20 2004 000 858 U1 eine Stromzähleranordnung bekannt, welche einen Stromzähler, einen Adapter und eine Plombiereinrichtung, mit der das unbefugte Entfernen des Stromzählers vom Adapter behindert ist, aufweist. Im Einzelnen ist die Plombiereinrichtung als Plombierstange ausgestaltet, deren freies Ende einen Gewindeabschnitt aufweist, der in einen am Adapter angebrachten Innengewindeabschnitt einschraubbar ist. An der Bodenseite des Adapters ist ein zum Stromzäher hin vorspringender Pfosten angeformt, in den eine Hülse mit einem Innengewinde eingepresst bzw. eingegossen ist. In das Innengewinde wird dann ein Außengewinde an dem, dem Kopf entgegengesetzten Ende der Plombierstange eingeschraubt. Mit dem Einschrauben der Plombierstange in die Hülse, die aus Metall hergestellt sein kann, wird der Stromzähler mit dem Adapter fest verbunden, so dass gleichzeitig mit der Plombierung auch die Verriegelung des Stromzählers am Adapter erzielt ist.
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Weiterhin ist aus der
EP 1 669 763 A1 ein elektronischer Elektrizitätszähler mit einem Gehäuse bekannt, das alle Komponenten und Bauteile eines elektronischen Elektrizitätszählers enthält, einschließlich eines Displays und Stromsensoren, und das lösbar mit einer Zählerplattform (Adapter) verbindbar ist. Bei dieser zweiteiligen Ausbildung des Elektrizitätszählers bleiben die Versorgungsleitungen angeschlossen, wenn der Elektrizitätszähler von der Zählerplattform entfernt wird. Um Manipulationen zu erkennen, wird das Plombierelement, z. B. ein Plombierstift, durch das Gehäuse des Elektrizitätszählers hindurchgeführt, mit der Zählerplattform verriegelt und mit einem Positionssensor überwacht. Der Positionssensor ermittelt, ob das Plombierelement bewegt oder von einer Verriegelungsstellung in eine Entriegelungsstellung verstellt worden ist. Das Signal des Positionssensors kann in einem Ereignisregister registriert und/oder auf dem Display, das einem derartigen Elektrizitätszähler zugeordnet ist, angezeigt werden. Der Plombierstift wird z. B. drehend betätigt und bewegt sich dabei zugleich axial. Diese Bewegung des Plombierstiftes kann von einem geeigneten Sensor, welcher z. B. elektrisch arbeitet, indem ein elektromechanischer Schalter betätigt wird, erfasst werden. In einer anderen Ausgestaltung kann die Ruheposition des Plombierstiftes von einem magnetisch wirkend Element, z. B. einem Hall-Element, oder einem optischen Sensor erfasst werden. Um zu verhindern, dass bei der Installation des Elektrizitätszählers die Manipulationserkennung ausgelöst wird, kann vorgesehen werden, dass das Signal des Positionssensors erst in das. Register eingespeichert wird, wenn das Positionselement seine erste Verriegelungsposition erreicht hat oder wenn nach Erreichen einer ersten Verriegelungsposition eine vorgegebene Zeit verstrichen ist. So erkennt der Positionssensor, wenn der Plombierstift bei der Installation des Zählers in die Verriegelungsposition gebracht ist. Zu diesem Zeitpunkt kann ein Zeitverzögerungsglied gestartet werden, das verhindert, dass eine Manipulationsmeldung erzeugt wird, solange die vor eingestellte Zeit nicht abgelaufen ist. Alternativ kann der Elektrizitätszähler ”scharf” gestellt werden, wenn bei der Installation der Plombierstift das erste Mal seine Verriegelungsposition einnimmt. Als weitere Bedingung ist hinzuzunehmen, dass der Zähler hierbei an Spannung liegen muss. Schließlich kann ein weiterer Sensor dem Elektrizitätszähler zugeordnet werden, der feststellt, wenn ein Spannungsabfall stattgefunden hat. Dieser wird ebenfalls in das Ereignisregister eingespeichert. Hierdurch wird die Information erhalten, dass ein Totalausfall der Messversorgungsspannung des Zählers stattgefunden hat. Auch dieses Ereignis kann mit der Zeitinformation verknüpft und festgehalten werden.
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In ähnlicher Weise ist ein aus der
EP 1 659 411 B1 bekannter elektronischer Elektrizitätszähler aufgebaut. Um den inneren Aufbau des Gehäuses für den Elektrizitätszähler einfach und einfach montierbar zu gestalten, ist dieses aus mindestens zwei Teilen, vorzugsweise aus Kunststoffmaterial, hergestellt, nämlich einem kastenförmigen Unterteil und einem Deckel oder einer Haube, die miteinander in geeigneter Weise verbunden werden. Weiterhin ist ein Haltebauteil vorgesehen, dass skelettartig geformt ist, und alle Teile und Komponenten, die für einen elektronischen Elektrizitätszähler erforderlich bzw. vorgesehen sind, sind an dem Haltebauteil angebracht. So weist das Haltebauteil auf der dem Boden des Gehäuses zugewandten Seite drei Fassungen auf, die Stromsensoren, insbesondere blockförmige Kapselungen der Stromwandler aufnehmen, vorzugsweise klemmend. Ferner sind am Haltebauteil in Schlitzabschnitten relativ steife Leiterschleifen aufgenommen, die sich einerseits durch die Stromsensoren bzw. Stromwandler erstrecken und zum anderen durch Schlitze im Boden des Gehäuses zur Verbindung mit Kontakten in der Zählerplattform. Ferner weist das Haltebauteil auf der dem Boden gegenüberliegenden Seite Rastmittel auf zum lösbaren Festlegen der Leiterplatte annähernd parallel zum Boden und zum Deckenabschnitt des Gehäuses. Das Haltebauteil kann vor dem Einsetzen in das Gehäuse mit allen Komponenten und Teilen ausgestattet werden. Die Anbringung dieser Komponenten und Teile an dem Haltebauteil ist äußerst einfach. Es brauchen lediglich Schnappverbindungen oder klemmende Anbringungsmöglichkeiten vorgesehen zu werden. Ein Verschrauben, Verschweißen oder ein sonstiges aufwendiges Festlegen ist nicht erforderlich. Die Leiterplatte, die zuvor fertig bestückt ist, braucht lediglich auf das Haltebauteil aufgeklippst zu werden. Die Entfernung der Leiterplatte ist daher ebenfalls auf einfache Weise zu bewerkstelligen. Da die elektrische Verbindung zwischen Leiterteilen im Gehäuse und Kontakten in der Zählerplattform automatisch herbeigeführt sein muss, wenn das Gehäuse auf die Zählerplattform aufgebracht wird, ist eine relativ präzise Anordnung der Leiterteile im Gehäuse erforderlich. Hierzu gehört jedoch auch, dass das Haltebauteil im Hinblick auf das Gehäuse eine relativ exakte Lage einnimmt. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, dass an der Innenseite von gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses erste Rastmittel und an gegenüberliegende Enden des Haltebauteils zweite Rastmittel angeformt sind und erste und zweite Rastmittel das Haltebauteil fest gegenüber dem Boden und den Seitenwänden verriegeln. Kanalartige Führungen an gegenüberliegenden Enden des Gehäuses können mit Endabschnitten des Haltebauteils zusammenwirken, um es beim Einsetzen in das Gehäuse sicher zu führen und gleichzeitig eine Lagesicherung zu bewerkstelligen. Vorzugsweise sind U-förmige Leiterschleifen vorgesehen, die vorzugsweise aus relativ flachem Material, insbesondere aus Kupfer, geformt sind, wobei ein Schenkel einer U-förmigen Leiterschleife durch jeweils einen Stromsensor bzw. Stromwandler erstreckt ist. Alternativ können am Boden des Gehäuses wandartige Vorsprünge geformt werden, die jeweils mit der Unterseite des Steges einer U-förmigen Leiterschleife zusammenwirken, um eine lagerichtige Anordnung der Schenkel in Bezug auf die Zählerplattform herbeizuführen. Bei einer weiteren Ausgestaltung sind an den U-förmigen Leiterschleifen jeweils Zungen angeformt, die zur Spannungsmessung in Berührung mit Kontakten der Leiterplatte stehen. Vorzugsweise erstreckt sich jeweils eine Zunge durch eine Öffnung in der Leiterplatte, in welcher ein entsprechender Kontakt vorgesehen ist. Die Leiterplatte ist vorzugsweise an Auflageflächen oder Abstützflächen des Haltebauteils abgestützt und mit Hilfe von Rastnasen, die an flexiblen Armen des Haltebauteils angeformt sind, an dem Haltebauteil verriegelt. Dadurch, dass die flexiblen Arme in Ausnehmungen der Leiterplatte eingreifen, ist diese im Hinblick auf ihre Relativlage zum Haltebauteil ebenfalls festgelegt.
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Weiterhin ist aus der
EP 0 752 589 B2 ein elektronischer Zähler bekannt, bei dem das eigentliche Herzstück des Zählers, nämlich das Messwerk so aufgeteilt ist, dass dessen eichpflichtige Komponenten einschließlich eines Speichers zum Speichern der Daten zugangsgeschützt in einem ersten Raum für die eichpflichtige Komponenten und das Anzeigedisplay in einem zweiten Raum untergebracht sind, der von hierfür befugten Personen geöffnet werden kann. Im ersten Raum für die eichpflichtigen Komponenten befinden sich sämtliche der Beglaubigungsprüfung und Eichpflicht unterliegenden Komponenten des Messwerkes. Weist der Elektrizitätszähler andere, nicht eichpflichtige Zusatzeinrichtungen oder Elemente auf wie z. B. Rundsteuerempfänger, Modem, Schaltuhr, so sind auch diese in dem zweiten Raum oder aber in einem zusätzlichen weiteren Raum untergebracht. Jeder zweite Raum ist durch wenigstens einen Deckel verschlossen, der zwar von autorisierten Personen geöffnet werden kann, gegen ein Öffnen durch Unbefugte aber gesichert bzw. geschützt ist, und zwar entweder dadurch, dass das Öffnen des Deckels nur durch eine bewusste und sichtbare Beschädigung dieses Deckels oder einer Sicherungsplombierung möglich ist. Dadurch können von autorisierten Personen nicht eichpflichtige Komponenten des Zählers ausgetauscht werden. Ein aufwendiges Austauschen eines reparaturbedürftigen Zählers sowie eine mit hohen Kosten verbundene Reparatur in einer Werkstatt sowie eine erneute Eichung bzw. Beglaubigungsprüfung des Zählers sind somit nicht notwendig. Der Displaydeckel im wesentlichen rechteckförmig ausgebildet und deckt zusätzlich zum Teilraum, in welchem die LCD-Anzeige untergebracht ist auch noch einen weiteren Teilraum ab, der zur Aufnahme einer durch den Displaydeckel ebenfalls abgedeckten Sicherungsplombe dient. Der Displaydeckel ist an seiner Innenseite mit angeformten Rastnasen versehen, die über die Innenseite wegstehen und von denen die beiden an einer Schmalseite des rechteckförmigen Deckels vorgesehenen Rastnasen beim Aufsetzen des Deckels auf das Gehäuse an Rasterungen einrasten, die am Gehäuse am Öffnungsrand des Raumes gebildet sind. Die Rastnase ist von den anderen Rastnasen entfernt dort vorgesehen, wo der den Teilraum abdeckende Teil des Display-Deckels endet. Diese Rastnase wirkt mit einer Rasterung zusammen, die am Gehäuse durch eine Plomben-Schraube gehalten ist. Bei vormontierter, mit der Plombe gesicherter Schraube und bei durch diese Schraube gehaltenem Rastelement kann der Display-Deckel durch Aufdrücken und federndes Einrasten in besonders einfacher Weise montiert werden. Zum Entfernen des Deckels ist es notwendig, den im Bereich einer Öffnung im Steg des Gehäuses zugänglichen Draht zu durchtrennen, so dass dann nach dem Lösen der Schraube der Display-Deckel abgenommen werden kann.
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Weiterhin ist aus der
DE 10 2006 006 713 A1 Stromzähler mit einer Schnittstelle für die Ein- und Ausgabe von Signalen bekannt, bei dem eine Einrichtung zur Abdeckung an der Außenseite des Zählergehäuses endender Elemente der Schnittstelle vorgesehen ist. umfasst Die Abdeckeinrichtung kann als ein mit dem Zählergehäuse unverlierbar verbundener Klappdeckel ausgestaltet sein. Bei den Elementen handelt es sich vorzugsweise um Lichtleiter eines opto-elektronischen Kopplers, wobei die Elemente innerhalb einer Einsenkung in der Oberfläche des Zählergehäuses enden, und wobei diese Einsenkung z. B. nach zwei Seiten hin offen und in einer Ecke der Frontoberfläche des Stromzählers angeordnet sein kann. Im Bereich der Einsenkung könnten ferner Einrichtungen zum Plombieren des Klappdeckels oder Auslesekopfes vorgesehen sein, z. B. ein Durchgang für einen Plombierdraht. In einer Ausführungsform ist der Klappdeckel über ein Filmscharnier mit einer Scharnierplatte mit dem Zählergehäuse verbunden. Die Scharnierplatte kann zur Verbindung mit dem Zählergehäuse in eine zur Oberfläche des Zählergehäuses öffnende Tasche einsteckbar sein. Insbesondere weist die Scharnierplatte eine Rastnase auf, die in einer zur Oberfläche des Zählergehäuses durchgehenden Öffnung in der Gehäusewand einrastet. Vorteilhaft ist die Rastnase durch diese Öffnung hindurch zugänglich und die Rastverbindung lässt sich bei Bedarf lösen.
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Schließlich ist aus der
US-A 4,571,691 ein Zähler zur Messung der Wirkenergie bekannt, bei dem die Sabotagedetektion durch Überwachung einer separaten Übertragungsstrecke erfolgt, die beim Lösen der Schrauben oder beim Entfernen oder Bewegen eines Befestigungsringes (was bspw. zum Entfernen des Gehäusedeckels nötig ist) irreparabel unterbrochen wird. Nachteil hierbei ist, dass erstens eine separate Übertragungsstrecke (z. B. optische Faser) benötigt wird sowie zweitens eine spezielle Anbringung dieser Strecke – und damit erhöhter Fertigungsaufwand – erforderlich ist.
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Vom Stand der Technik her gesehen sind verschiedene Systeme zum Schutz gegen unberechtigte Manipulation durch Endverbraucher/-kunden, insbesondere mittels plombierbarer Gehäuseabdeckung (beispielsweise
WO 2004/021020 A1 ) oder elektronischer Plombierung (elektrischer Schwingkreis gemäß
WO 2006/048143 A1 oder RFID gemäß
DE 10 2007 021 138 A1 ) oder Sabotagedetektion durch Überwachung einer separaten Übertragungsstrecke (beispielsweise
US-A 4,571,691 ), bekannt. Um ein einen zugangsgeschützten Bereich aufweisendes Messgerät derart auszugestalten, dass dieses auf einfache Art und Weise erweiterbar oder umrüstbar ist, ist aus der nicht vorveröffentlichten
DE 10 2009 008 125.5 der Anmelderin ein modulares, erweiterbares und einen zugangsgeschützten Bereich aufweisendes Messgerät, insbesondere ein Energiezähler in Modulbauweise bekannt, welcher aufweist:
- • ein zweiteiliges Gehäuse mit einer lösbaren Verbindung zum Zusammenhalt der Gehäuseteile,
- • mindestens ein in einem geschützten Bereich angeordnetes internes Modul,
- • mindestens ein außerhalb des geschützten Bereichs angeordnetes externes Modul und
- • mindestens eine im internen Modul und/oder externen Modul angeordnete optische Schnittstelle, welche zur Kommunikation einschließlich Erkennung der Öffnung des geschützten Bereichs dient.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die Unterschale einen Zwischenboden enthält, der aus dem durch die Unterschale und die Abdeckung gebildeten geschützten Bereich einen geschützten Teilbereich abgrenzt zur Anbringung mindestens eines weiteren externen Options-/Nachrüstmoduls. Der Zwischenboden enthält entsprechende Aussparungen für mindestens eine externe Schnittstelle zu mindestens einem im geschützten Teilbereich angebrachten externen Optionsmodul.
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Das Messgerät gemäß der nicht vorveröffentlichten
DE 10 2009 008 125.5 der Anmelderin weist im Vergleich zum Stand der Technik den Vorteil einfacher Implementierung neuer Funktionen und niedrigerer Kosten für Erweiterung und Umrüstung auf. Hierzu besteht das Messgerät aus mehreren Modulen, die teils optional, d. h. nachrüstbar sind. Dabei kann unterschieden werden zwischen internen und externen Modulen. Interne Module sind solche, die üblicherweise im verplombten Teil des Messgeräts enthalten sind und die daher für den Kunden nicht zugänglich oder austauschbar sind (nur vom Hersteller/Vertreiber). Externe Module sind solche, die nicht im verplombten Teil des Messgeräts enthalten sind und die daher für den Kunden zugänglich und austauschbar sind. Für den Anwendungsfall Zähler, insbesondere Energiezähler besteht für den Kunden hier die Möglichkeit, weitere Module nachzurüsten (Kunde ist in diesem Zusammenhang nicht der Endverbraucher, sondern der Käufer der Zähler wie EVUs, Stadtwerke etc.), wodurch insgesamt gesehen eine kostengünstige, kompakte, flexible, installationsfreundliche Lösung erhalten wird. Der Zähler gemäß der nicht vorveröffentlichten
DE 10 2009 008 125.5 der Anmelderin kann nach jeweiligem Bedarf modular zusammengebaut werden bzw. Standardvarianten können vorgefertigt werden; bei geändertem Bedarf des Kunden können weitere Funktionalitäten einfach nachgerüstet werden. Dies kann dann ohne Austausch des Zählers erfolgen, sondern durch Austausch von Modulen oder einfache Anbringung neuer Module, bei gleichzeitiger Verriegelung der optischen Übertragungsstrecke (und damit Möglichkeit auch der Protokollierung des Eingriffs des Servicepersonals) und somit Schutz vor Manipulationen. Weiterhin ist von Vorteil, dass die optischen Übertragungsstrecken nicht, wie beim Stand der Technik zerstört werden, sondern durch Schließen des/der Deckels/Deckel wieder geschlossen werden (auch im Reparaturfall bzw. Nachrüstfall mit Umstecken eines Verbindungskabels (Lichtleiter) zwischen den internem Modulen oder Ersetzen des Reflektors durch Lichtleiter und Sende-/Empfangsdiode).
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Die Erfindung geht von einer, wie vorgehend beschrieben, zweigeteilten Form von Elektrizitätszählern (Zählerplattform und Elektrizitätszähler) aus und hat sich die Aufgabe gestellt, das Gehäuse für den Elektrizitätszähler einfach und günstig herstellbar und einfach montierbar zu gestalten. Neben der Erfüllung der Anforderungen an derartige Zähler, die durch entsprechende Lastenhefte bzw. Normen (z. B. DIN EN 50470-1:2006, FNN Lastenheft EDL, FNN Lastenheft eHZ) festgelegt sind, sind dabei hauptsächlich folgende, zusätzliche Anforderungen zu erfüllen:
- • Ermöglichung eines kostengünstigen Fertigungsprozesses
- • Ermöglichung eines einfachen Montageprozesses
- • Kostengünstiges Messverfahren mit Shunts, bedingt passive Entwärmung der Shunts
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gehäuse gemäß der nicht vorveröffentlichten
DE 10 2009 008 125.5 der Anmelderin derart weiterzubilden, dass dieses kostengünstig herstellbar und einfach montierbar ist, ohne dass hierdurch der Schutz gegen unberechtigte Manipulation verringert wird.
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Diese Aufgabe wird, gemäß Patentanspruch 1, durch ein Gehäuse für einen, einen zugangsgeschützten Bereich aufweisenden elektronischen Energiezähler gelöst, welcher aufweist:
- • ein zweiteiliges Gehäuse mit einer lösbaren Verbindung mittels Schnappverschlüsse zum Zusammenhalt der Gehäuseteile und
- • eine Zwischenplatte zur Ausgestaltung zweier Hauptkammern mit räumlicher und elektrischer Trennung von im Gehäuseunterteil aufgenommenen Mess-Shunts von weiteren im Gehäuseoberteil aufgenommen internen Komponenten, einschließlich einer optischen Schnittstelle, welche zur Kommunikation einschließlich Erkennung der Öffnung des geschützten Bereichs dient,
- • derart, dass das Gehäuseoberteil durch mehrere Schnappverschlüsse mit dem Gehäuseunterteil des Zählers verbunden ist und dass die Zwischenplatte mittels Halteklammern mit dem Gehäuseunterteil verbunden ist, welche gleichzeitig zur Fixierung der Shunt-Komponenten dienen.
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Das erfindungsgemäße Gehäuse weist den Vorteil auf, dass das Gehäuse komplett in „Schnapptechnik” konstruiert ist, d. h. die Verbindungen der wesentlichen Gehäuseteile werden durch Schnappverschlüsse realisiert, so dass keine Schrauben benötigt werden. Die Montage der weiteren Teile (Leiterplatten, Sicherungsstift) erfolgt ebenfalls ohne Einsatz von Werkzeug. Die Schnappstellen können mit Verschlüssen (Deckel für die zugehörigen Öffnungen), ebenfalls mit Schnapptechnik versehen werden, um ein unbemerktes Öffnen des Gehäuses zu verhindern. Diese Deckel verschließen die Öffnungen im Gehäuseunterteil, über die mittels Spezialwerkzeug die Schnappverschlüsse des Gehäuseoberteils beim Hersteller (unter Verlust der Eichung) wieder geöffnet werden können.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten lassen sich der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung entnehmen. In der Zeichnung zeigt:
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1 die Oberseite des Gehäuseunterteils in einer isometrischen Darstellung,
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2 die Oberseite des Gehäuseunterteils in Frontalansicht,
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3 die Unterseite des Gehäuseunterteils in Frontalansicht,
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4 die Oberseite des Gehäuseoberteils in einer isometrischen Darstellung,
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5 die Unterseite des Gehäuseoberteils in einer isometrischen Darstellung,
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6 die Oberseite des Gehäuseoberteils in Frontalansicht,
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7 die Oberseite der Zwischenplatte in einer isometrischen Darstellung mit Verschiebeverriegelung,
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8 die Unterseite der Zwischenplatte in einer isometrischen Darstellung,
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9 die Oberseite der Zwischenplatte in Frontalansicht,
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10 den Staubschutzdeckel der optischen Schnittstelle mit integriertem Reflektor (Prisma),
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11 eine Lichtpfeife,
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12 eine Explosionszeichnung der wesentlichen Gehäuseteile in einer Ausführungsform mit den aufzunehmenden Platinen und
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13 eine weitere Explosionszeichnung der Shuntkomponenten mit Gehäuseunterteil und Zwischenplatte.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines mindestens einen zugangsgeschützten Bereich aufweisenden elektronischen Energiezählers beschrieben, wobei dieser ein zweiteiliges Gehäuse GO, GU mit einer lösbaren Verbindung mittels Schnappverschlüsse SV zum Zusammenhalt der Gehäuseteile aufweist. Prinzipiell ist das erfindungsgemäße Gehäuse für viele Anwendungsfälle geeignet, beispielsweise in digitalen Übertragungssystemen einsetzbar. Die Zeichnung, 1 bis 13 zeigt im Detail Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gehäuses in Draufsicht bzw. in perspektivischer Darstellung. Das Gehäuse ist dabei konzipiert für die Aufnahme einer Baugruppe zur Messung energiebezogener Messgrößen, einer Baugruppe zur Anzeige und Ausgabe entsprechender Daten sowie einer weiteren, optional bestückbaren Baugruppe zur Kommunikation des Zählers insbesondere mit einer Zentrale zur Weitergabe der Daten.
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Teile des erfindungsgemäßen Gehäuses sind ein Gehäuseunterteil GU zur Aufnahme von Mess-Shunts, eine Zwischenplatte ZP zur räumlichen und elektrischen Trennung der Shunts vom Zählerinnenraum, ein Gehäuseoberteil GO mit den für die Funktion des Zählers notwendigen Öffnungen und eingelegtem Metallteil zur Sicherung eines INFO-Lesekopfes, Lichtpfeifen LIP zur Verbindung von Messplatine mit Controllerplatine (3×), MSB-Schnittstelle, INFO-Schnittstelle und äußere Anzeigeelemente inklusive Montagehilfe, ein Sicherungsstift ST, ein Displayfenster, 2 Staubschutzkappen und Abstandshülsen (zwischen den Leiterplatten).
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Das Gehäuse weist in der in der Zeichnung dargestellten Ausgestaltung zwei Hauptkammern auf, welche wie folgt definiert sind. Die Hauptkammer 1 wird gebildet durch das Gehäuseunterteil GU und durch die Zwischenplatte ZP und dient im Wesentlichen zur Aufnahme der Shunts und zur Potentialtrennung. Die Hauptkammer 2 wird gebildet durch die Komponenten der Hauptkammer 1 und das Gehäuseoberteil GO und dient zur Aufnahme der weiteren internen Komponenten des Zählers, wie beispielsweise Zählerplatine, Anzeigebaugruppe, Erweiterungsbaugruppe.
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Erfindungsgemäß ist das Gehäuse komplett in „Schnapptechnik” konstruiert, d. h. die Verbindungen der wesentlichen Gehäuseteile werden durch Schnappverschlüsse realisiert, so dass keine Schrauben benötigt werden. Das Gehäuseoberteil GO ist durch mehrere (hier: sechs) Schnappverschlüsse SV mit dem Gehäuseunterteil GO des Zählers verbunden. Die Zwischenplatte ZP ist mittels Halteklammern HKS mit dem Gehäuseunterteil GU verbunden. Diese dienen gleichzeitig zur Fixierung der Shunt-Komponenten SH. Die Montage der weiteren Teile (Leiterplatten, Sicherungsstift ST) erfolgt ebenfalls ohne Einsatz von Werkzeug.
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Die Zwischenplatte ZP besitzt erfindungsgemäß Montage-/Positionierhilfen (Kammern, KF) für die Shunt-Komponenten SH sowie für die Nullleiterkomponente NL. Hierzu sind an den Stellen der Zwischenplatte ZP, an denen die Shuntkontakte von Hauptkammer 1 in die Hauptkammer 2 des Gehäuses geführt werden, Kammern KF ausgebildet, die zur (teilweisen) Aufnahme und Führung der Shunt-Kontakte SHK dienen. Diese Kammern KF besitzen entsprechende Aussparungen (Löcher), durch die die Kontaktfedern der Shunt-Kontakte SHK hindurchgeführt werden und somit in Hauptkammer 2 des Gehäuses zum weiteren Anschluss zur Verfügung stehen.
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Die Kammern KF sind erfindungsgemäß derart ausgeführt, dass sie beim Zusammenführen von Gehäuseunterteil GU und Zwischenplatte ZP – die Shunt-Komponenten sind dabei bereits in einer der beiden angebracht bzw. vorfixiert – diese optimiert gegeneinander ausrichten. Hierzu sind die Kammern KF vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie sich in Richtung der Hauptkammer 2 verengen, wodurch sich beim Zusammenführen eine automatische Feinjustierung ergibt.
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Weiterhin werden dabei auch die Shuntkontakte (genauer: deren Kontaktfedern) optimal positioniert für die spätere Montage einer Leiterplatte LP des Zählermoduls in Hauptkammer 2 und zur Herstellung einer fixierenden Verbindung (üblicherweise Verlötung) dieser Leiterplatte LP mit den Shuntkontakten SHK. Die Shunt-Kontakte SHK sind so konstruiert, dass sie eine Federwirkung besitzen und damit einen Toleranzausgleich ermöglichen, einerseits gegenüber der Wärmeausdehnung der zu verbindenden Teile, andererseits gegenüber Fertigungstoleranzen. Die Shunt-Kontakte SHK sind vorzugsweise mit den Shunts verschweißt. Gleiches wie für die Shunt-Komponente gilt analog auch für die Nullleiterkomponente NL, mit dem Unterschied, dass bei der Nullleiterkomponente NL nur ein Nullleiteranschlussschenkel und ein Kontakt NLK benötigt werden.
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Die Funktionalität und Wirkungsweise einiger der erfindungsgemäßen konstruktiven Maßnahmen soll mittels kurzer Beschreibung einer Durchführung der Montage erläutert werden, die durch die erfindungsgemäßen konstruktiven Maßnahmen sehr vereinfacht wird. Die Zwischenplatte ZP wird verkehrt in das Presswerkzeug eingelegt, die vorbereiteten Shunt-Komponenten (mit Shunt-Anschlussschenkeln und Shunt-Kontakten SK) sowie die Nullleiterkomponenten NL werden (von oben) eingeschoben, wobei deren Kontaktfedern SHK durch die Zwischenplatte ZP geführt und dabei in optimale Position für die Leiterplatte LP gebracht werden (die Leiterplatte LP kann dadurch später einfach aufgesetzt werden, die dabei automatisch durchgeführten Kontakte können dann verlötet werden). Anschließend wird das Gehäuseunterteil GU aufgesetzt und mit der Zwischenplatte ZP verpresst. Dabei werden zum einen die Shunt-Komponenten in die dafür vorgesehenen Halteklammern HKS des Gehäuseunterteils GU gepresst und durch diese fixiert. Zum anderen werden dabei die entsprechenden Elemente des Gehäuseunterteils GU (z. B. Kunststoffzylinder) durch die dafür vorgesehenen Öffnungen der Zwischenplatte ZP geführt und können anschließend mit dieser verschweißt werden. Im Vergleich zum Stand der Technik ist damit eine einfache Montage möglich, die ohne zusätzliche Montagehilfen auskommt.
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Erfindungsgemäß wurden Hinterschneidungen am Gehäuse durch konstruktive Maßnahmen vermieden, wodurch bei dem für die Kunststofffertigung notwendigen Werkzeug komplett auf Schieber verzichtet werden kann (schieberlose Fertigung). Das reduziert die Werkzeugkosten und erhöht die Standzeit der Werkzeuge. (Anmerkung: Hinterschneidungen sind beim Stand der Technik bei Spritzgussfertigung z. B. dort nötig, wo das Gehäuse in die BKE-Platte (Befestigungs- und Kontaktiereinrichtung für elektronische Haushaltszähler eHZ zur Anwendung in Zählerplätzen) greift).
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Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Wärmeentlüftung der Shunts. Ein Problem beim Stand der Technik ist die Erwärmung der Shunts. Da der Zähler für die Energiemessung Mess-Shunts verwendet, können bei Volllast hohe Temperaturen auftreten (max. 100°C). Deshalb besitzt das Gehäuse im Gehäuseunterteil GU im Bereich der Hauptkammer 1, in dem die Shunts sitzen, Lüftungskanäle LK, über die die Abwärme abgeführt wird. Hierzu sind entsprechende Gehäuseöffnungen LS als Lüftungsschlitze vorgesehen, die eine Luftzirkulation zur Entwärmung der Shunts ermöglichen. Diese sind (in Einbauposition) vorzugsweise oben und unten vorgesehen, sowie in den Ecken, um die wärmebedingte Luftzirkulation möglichst gut zu nutzen. Um ein Eindringen von Ungeziefer oder auch Manipulationsversuche an diesen Gehäuseöffnungen zu verhindern/erschweren sind im Gehäuseunterteil GU konstruktive Maßnahmen als Eindringsperren vorgesehen. Vorzugsweise sind dies eng beieinander liegende Kunststoffzylinder ES, die ein Eindringen durch die Öffnungen behindern. Weiterhin sind diese vorzugsweise so ausgelegt, dass sie noch folgende Funktionalitäten erfüllen:
- a) Möglichkeit zur Verschweißung der Zwischenplatte ZP mit dem Gehäuseunterteil GU) zur weiteren Erhöhung der Stabilität. Hierzu sind einige (vorzugsweise einer pro Ecke) Kunststoffzylinder länger ausgeführt als die anderen, so dass diese durch eine entsprechende Öffnung in der Zwischenplatte ZP hindurchragen und somit auf einfache Weise (z. B. mittels Stempel) mit dieser verschweißt werden können.
- b) Zusätzliche Stabilisierung der Zwischenplatte ZP durch stützende und fixierende Wirkung der Kunststoffzylinder. In diesem Fall sind diese (zumindest ein Teil von ihnen) derart ausgelegt, dass die Zwischenplatte ZP im montierten Zustand direkt auf diesen aufliegt.
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Insbesondere können Schnappstellen SS mit Verschlüssen DS (Deckel für die zugehörigen Öffnungen, ebenfalls mit Schnapptechnik) versehen werden, um ein unbemerktes, zerstörungsfreies Öffnen des verschlossenen Gehäuses zu verhindern. Diese Deckel DS verschließen die Öffnungen im Gehäuseunterteil GU, über die mittels geeignetem Werkzeug die Schnappverschlüsse SV des Gehäuseoberteils GO wieder geöffnet werden können.
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Erfindungsgemäß ist der konstruktive Aufbau der Mechanik mit Trennstegen TS und Trennvertiefungen (Ausfräsungen) TV in Zwischenplatte ZP bzw. Gehäuseunterteil GU so ausgestaltet, dass dieser zur Sicherstellung der Anforderungen an die Luft- und Kriechstrecken dient. In einer vorzugsweisen Ausführung besitzt das Gehäuseunterteil GU Trennstege TS und die zugehörige Zwischenplatte ZP entsprechende Trennvertiefungen/Ausfräsungen TV, die im montierten Zustand ineinandergreifen.
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Insbesondere ist eine unverlierbare bzw. nicht entfernbare Verschiebeverriegelung VV in Form eines besonders ausgestalteten Sicherungsstiftes ST und Führungsröhren vorgesehen. Der Zähler wird nach der vorgeschriebenen Montage im BKE mittels eines Sicherungsstiftes ST gegen das unerlaubte Herausschieben (aus der BKE) geschützt. Dieser Stift ST ist erfindungsgemäß gegen Herausziehen/-fallen („Unverlierbarkeit”) aus dem Gehäuse gesichert.
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Die besondere Eigenschaft der Unverlierbarkeit wird dabei erreicht durch eine entsprechende mechanische Konstruktion. Während beim Stand der Technik üblicherweise Führungsröhren zur Führung der Verschiebeverriegelung VV/Stiftes ST durch das Gehäuse hindurch als einfache Zylinder ausgebildet sind, sind diese Führungsröhren beim vorliegenden Gehäuse erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass diese eine schienenartige Ausformung am Umfang aufweisen und auf einfache Weise die Funktionalität der Unverlierbarkeit erzielt wird. Diese besondere Gestalt der Führungsröhre FO auf der Innenseite des Gehäuseoberteils GO zusammen mit einer Ausprägung VA2 des Sicherungsstiftes ST bewirkt dabei, dass die Verschiebeverriegelung VV beim Zusammenbau der Komponenten (Fertigung des Zählers) zunächst nur in einem bestimmten Winkelbereich (bzgl. des Rotationswinkels) („Einführwinkel”) in das Gehäuseoberteil GO eingeführt werden kann. Die Führungsröhre FO ist weiterhin vorzugsweise derart ausgestaltet, dass die Verschiebeverriegelung VV ab einer bestimmten Einführtiefe bei weiterem Einführen automatisch in einen anderen Winkelbereich („Montagewinkel”) und damit in eine Montageposition befördert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird dies bewirkt durch eine Spiralform am äußeren Eingang/Stirnfläche zusammen mit der Ausprägung VA2 der Verschiebeverriegelung VV. In dieser Montageposition kann nun das Gehäuseoberteil GO mit Gehäuseunterteil/Zwischenplatte GU, ZP zusammengeführt und mittels der Schnappverschlüsse SV verschlossen werden.
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Die Führungsröhre FZ der Zwischenplatte ZP sowie die Führungsröhre FO des Gehäuseoberteils GO sind weiterhin erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass sie beim Zusammenführen der Komponenten Gehäuseoberteil GO mit Verschiebeverriegelung VV und Gehäuseunterteil GU mit Zwischenplatte ZP ineinandergreifen, wodurch ein Teil der Führungsröhre FO des Gehäuseoberteils GO blockiert wird, so dass im verschlossenen Zustand die Verschiebeverriegelung VV nicht mehr in den Einführwinkel zurückgeführt werden kann. Dies wird erfindungsgemäß im Zusammenspiel mit einer weiteren Ausprägung VA2 der Verschiebeverriegelung VV/des Sicherungsstiftes ST bewirkt. Somit kann die Verschiebeverriegelung VV im verschlossenen Zustand nicht mehr aus dem Gehäuse entfernt werden bzw. fallen, so dass keine Manipulation der Verschiebeverriegelung VV mehr möglich ist. Andere Gehäuse nach dem Stand der Technik, bei denen die Verschiebeverriegelung VV nicht unverlierbar ist, verhindern zwar in der Regel eine Manipulation der Verschiebeverriegelung VV im Betrieb (sie wird nach der Installation z. B. mittels Drahtplombe gegen Entfernen gesichert), ermöglichen aber beispielsweise eine Manipulation durch den Monteur, z. B. durch Absägen des Stiftes, um seine Funktion der Verschiebeverriegelung unwirksam zu machen.
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Vorzugsweise wird beim erfindungsgemäßen Gehäuse eine Detektion von Zugriffen auf die Infoschnittstelle ermöglicht. Die mechanische Konstruktion der Staubschutzkappe AI der Infoschnittstelle ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass sie eine Halterung AIH für einen Reflektor (z. B. Prisma) RE besitzt. In einer Ausführung des Gehäuses ist dieser Reflektor RE bestückt und dient zur elektronischen Erkennung der Öffnung der Staubschutzkappe AI. Der Reflektor reflektiert zu diesem Zweck (vgl. auch die nicht vorveröffentlichte
DE 10 2009 008 125.9-52 der Anmelderin) die Signale des optischen Senders auf den optischen Empfänger dieser Schnittstelle des Zählers.
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In einer bevorzugten Ausführung des Gehäuses weist mindestens eines der Gehäuseteile, nämlich Gehäuseunterteil GU, Gehäuseoberteil GO oder Zwischenplatte ZP, Stege TSO und Aufnahmen AOR, AOZ zur mechanischen Trennung der (im Gehäuse vorgesehenen) optischen Sende- und Empfangspfade (gegenseitigen Abschirmung der optischen Pfade) auf. Dadurch wird die gegenseitige Beeinflussung der Pfade deutlich verringert, wobei die Trennungen vorzugsweise in das Gehäuse integriert sind. In einer bevorzugten Ausführung des Gehäuses besitzt weiterhin das Gehäuseoberteil GO entsprechende Aufnahmen AOV für die optischen Anzeigen und den optischen Taster.
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Als Positionier- und Fixierhilfe im Gehäuseoberteil GO für die Leiterplatten besitzt das Gehäuse (vorzugsweise die Zwischenplatte ZP) Spore SZU, SZO zur Aufnahme der Leiterplatten. Das Gehäuseoberteil besitzt ebenfalls Aufnahmen SOU, SOO als Gegenstücke zu den Spornen SZU, SZO. Diese Aufnahmen SOU, SOO sind kegel- oder keilförmig ausgebildet, so dass die Spore SZU, SZO in die Aufnahmen SOU, SOO hineingreifen und damit die dazwischen eingebrachte Leiterplatte fixieren. Durch die Kegel- bzw. Keilform werden Positionierung und Fixierung der Leiterplatte dabei zusätzlich verbessert, was insbesondere wichtig ist für vorgeschriebene Rüttel-/Fall- und Schwingprüfungen. Ein weiterer Schutz der Leiterplatten gegen Schwingungen und Wackeln wird wie folgt erzielt. Die Zählerplatine sitzt auf der Zwischenplatte ZP, geführt durch Spore SZU, SZO, auf. Sie ist durch die im Gehäuseunterteil GU) befestigten Shunt-Komponenten SH fixiert. Auftretende Kräfte werden über Abstandshülsen AH und einen Toleranzausgleich im Gehäuseoberteil GO auf das Gehäuse übertragen. Auch die Ankoppelplatine und die Controllerplatine sind durch mindestens drei Punkte in ähnlicher Weise gesichert.
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Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausgestaltung ist eine optische Datenübertragung von drei Messstellen auf einen Empfänger und umgekehrt vorgesehen. Im Zähler findet eine optische Datenübertragung von drei Zählerchips zu einem Controller und umgekehrt statt. Dies wird mittels zweier sogenannter Lichtpfeifen LIP realisiert, die in einer bevorzugten Ausgestaltung zum Gehäuse gehören. Eine Lichtpfeife LIP dient dabei dazu, drei Sender bzw. Empfänger mit einem Empfänger bzw. Sender zu verbinden. Die Lichtpfeifen LIP für den Sende- und Empfangspfad sind vorzugsweise identisch aufgebaut und ermöglichen so eine günstigere Fertigung.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist noch eine weitere Lichtpfeife vorgesehen zur Übertragung des Taktsignals (Abtastfrequenz) vom Controller zu den Zählerchips. Dies hat die Vorteile, dass einerseits weniger Bauteile benötigt werden (z. B. nur ein Quarzbaustein für alle drei Zählerchips anstatt einem je Zählerchip) und andererseits eine synchronisierte Messung aller drei Phasen stattfindet.
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Weitere Eigenschaften der bevorzugten Ausführungsform des Gehäuses sind:
- • Isolierstoff, schwer entflammbar nach DIN EN 50470-1.
- • Das Gehäuse bietet einen Schutz von Personen gegen elektrischen Schlag und Auswirkungen erhöhter Temperatur. Es verhindert die Ausbreitung von Feuer, Eindringen von Festkörpern, Staub und Wasser (gemäß der Schutzart IP51 nach EN 60529). Weiterhin verfügt das Gehäuse über eine Anzeige, die das Ab- bzw. Auslesen des Zählwertes möglich macht und einen von der Vorderseite zugänglichen optischen Prüfausgang.
- • Die Shunts und die Zwischenplatte ZP werden mit Hilfe eines Montagewerkzeugs in bzw. auf die Bodenplatte des Gehäuseunterteils GU aufgesetzt. Gehäuseunterteil GU und Zwischenplatte ZP sind mit einer geeigneten Anzahl von Schweißpunkten miteinander verbunden.
- • Das Gehäuseoberteil GO ist durch sechs Halteklammern HSK mit dem Gehäuseunterteil GU des Zählers verbunden. Dadurch ist ein Öffnen des Zählers ohne sichtbare Schäden am Gehäuse nicht mehr möglich. Eine umlaufende Dichtung im Gehäuseunterteil GU verhindert das Eindringen von Fremdkörpern in das Zählergehäuse. Alle sichtbaren Öffnungen des Zählers haben keinen Zugang zum Zählerinneren. Dadurch wird ebenfalls der Eintrag von Fremdkörpern in das Gehäuse verhindert. Das Display-Fenster ist mit dem Gehäuseoberteil durch das Ultraschall-Schweiß-Verfahren verbunden. Die Lichtpfeifen LIP der optischen Eingänge sind in Kammern geführt, um ein Übersprechen zu verhindern.
- • Zur Vermeidung von optischen Fehlern auf der Außenseite des Gehäuseoberteils (z. B. unerwünschte Einbuchtungen) ist ein Verhältnis zwischen Außenwandstärke und daran anschließender Innenwandstärke 3/3 zu 2/3 gewählt. Wo dies aus konstruktiven Gründen nicht möglich ist, sind sogenannte „optische Kanten” gesetzt.
- • Das Gehäuse ist komplett aus glasfaserverstärktem Polycarbonat gefertigt (PC + GF20). Damit wird sichergestellt, dass eine Beständigkeit gegen Hitze, Feuer, Sonne und mechanische Festigkeit gegeben ist. Das Material ist geeignet, die maximale Shunt-Temperatur von 100°C für 1 h ohne Schaden zu überstehen und weist keine Beschädigung, die die Funktion des Zählers beeinträchtigt, nach der Federhammerprüfung auf.
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Die 1 bis 3 zeigen dabei verschiedene Ansichten des Gehäuseunterteils GU. In 1 und 2 sind die Eindringsperren ES zu erkennen, die hier als zylindrische Spore ausgeführt sind. In allen vier Ecken des Gehäuseunterteils GU ist jeweils einer dieser Spore ES länger ausgebildet als die anderen und dient zusammen mit den zusätzlichen Verschweißungspunkten VP zur Verschweißung des Gehäuseunterteils mit der Zwischenplatte. Weiterhin sind insbesondere in 2 die Trennstege TS gut zu erkennen, die in die entsprechenden Vertiefungen TV der Zwischenplatte ZP eingreifen und damit einerseits zur Einhaltung der Anforderungen an die Luft- und Kriechstrecken dient, und andererseits Lüftungskanäle LK ausbildet, die zusammen mit den Lüftungsschlitzen LS zur Entwärmung der Shunts dienen. Weiterhin ist in 1 eine der erfindungsgemäßen Maßnabmen zu erkennen, mit der die Notwendigkeit von Schiebern bei der Produktion vermieden wird. Hierzu wurden oberhalb der Gehäusefixierungshaken GFH entsprechende Vertiefungen der Gehäuseseitenwände vorgesehen, so dass die zur Realisierung eines Hakens nötigen Aussparungen beim vorliegenden Gehäuse ohne Hinterschneidungen realisiert werden können.
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Wie aus den 1 bis 3 ersichtlich ist, sind die Gehäuseöffnungen LS, die zur Entwärmung der Shunts dienen, hier auf der Gehäuserückseite angebracht, so dass ein Eindringen von außen (z. B. Staub, Ungeziefer, Manipulationsversuch) in Einbauposition nochmals erschwert wird.
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Die 4 bis 6 stellen weiterhin verschiedene Ansichten einer bevorzugten Ausführungsform des Gehäuseoberteils GO dar. Insbesondere ist daraus eine Realisierung der Führungsröhre FO ersichtlich, mit deren Hilfe, zusammen mit der Form der Führungsröhre FZ (siehe z. B. 9) und der Form der Verschiebeverriegelung VV (siehe 7) die Eigenschaft der Unverlierbarkeit der Verschiebeverriegelung erzielt wird.
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Die 7 bis 9 stellen weiterhin verschiedene Ansichten einer bevorzugten Ausführungsform der Zwischenplatte ZP dar. Insbesondere ist dabei in 7 die in die Führungsröhre FZ eingeführte Verschiebeverriegelung VV mit den beiden Ausprägungen VA1, VA2 zu erkennen, die einen wesentlichen Teil zum Merkmal der Unverlierbarkeit beitragen. Weiterhin sind in 7 die Abstandhülsen AH dargestellt, die den Abstand zwischen den Leiterplatten der Baugruppen im Zählergehäuse herstellen und für eine Übertragung auftretender Kräfte auf das Gehäuse sorgen.
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10 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Abdeckung AI der Infoschnittstelle mit einer Halterung AIH für einen Reflektor RE, der in der Figur als Prisma bestückt ist.
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11 zeigt die prinzipielle Form einer der Lichtpfeifen LIP, die in der dargestellten Ausführungsform in der unteren Platine an drei Punkten einhaken und auf der oberen Platine durch einen Führungsstift ausgerichtet werden.
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12 zeigt eine Explosionszeichnung der wesentlichen Gehäuseteile in einer Ausführungsform mit den aufzunehmenden Platinen LP. Exemplarisch ist hier auch eine der im vorliegenden Fall sechs Deckel DS für die Verschlussstellen am Gehäuseunterteil dargestellt. Zur kompakteren Darstellung wurde, wie leicht ersichtlich ist, für die in der Figur unterste Platine LP auf eine bezüglich der Explosionsdarstellung korrekte Reihenfolge verzichtet und diese bereits in ihrer Montageposition dargestellt. Außerdem ist der Reflektor RE in einer Ausführungsform als Prisma hier bereits auf den für die optische Infoschnittstelle vorgesehenen Öffnungen des Gehäuseoberteils (GO) dargestellt und nicht in der vorgesehenen Halterung AIH der Staubschutzkappe AI.
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13 zeigt eine weitere Explosionszeichnung der Shuntkomponenten SH mit Gehäuseunterteil GU und Zwischenplatte ZP. Hier ist eine bevorzugte Ausführungsform der Shuntkomponenten SH dargestellt, deren Shunt-Kontakte SHK so konstruiert sind, dass sie eine Federwirkung besitzen und damit einen Toleranzausgleich ermöglichen.
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Das erfindungsgemäße Gehäuse weist folgende Vorteile auf
- • komplett in „Schnapptechnik” (keine Schrauben),
- • Montage-/Positionierhilfen (Kammern KF) für Shunt-/Null leiterkomponente,
- • Shunt-Kontakte mit Federwirkung zum Toleranzausgleich,
- • Schieberlose Fertigung (keine Hinterschneidungen),
- • Lüftungskanäle LK und Lüftungsschlitze LS zur Entwärmung der Shunts,
- • konstruktive Maßnahmen als Eindringsperren ES dienen gleichzeitig zur Verschweißung der Zwischenplatte ZP,
- • Verschlüsse der Schnappstellen SS zur Sicherung gegen unbemerktes Öffnen
- • Trennstege TS und Trennvertiefungen TV in Zwischenplatte ZP bzw. Gehäuseunterteil GU zur Sicherstellung der Anforderungen an die Luft- und Kriechstrecken,
- • Unverlierbare bzw. nicht entfernbare Verschiebeverriegelung VV,
- • Halterung AIH für einen Reflektor in Staubschutzkappe,
- • gegenseitigen Abschirmung der optischen Pfade,
- • Positionier- und Fixierhilfen für die Leiterplatten,
- • Optische Datenübertragung von drei Messstellen auf einen Empfänger mittels Lichtpfeifen LIP,
- • Optische Datenübertragung von einer Taktsignalquelle (Quarz) zu drei Zählerchips mittels einer weiteren Lichtpfeife.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen. Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Patentanspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass jedes Einzelmerkmal des Patentanspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2006/048143 A1 [0005, 0015]
- DE 102006055322 A1 [0007]
- DE 102008023971 A1 [0008]
- DE 202004000858 U1 [0009]
- EP 1669763 A1 [0010]
- EP 1659411 B1 [0011]
- EP 0752589 B2 [0012]
- DE 102006006713 A1 [0013]
- US 4571691 A [0014, 0015]
- WO 2004/021020 A1 [0015]
- DE 102007021138 A1 [0015]
- DE 102009008125 [0015, 0017, 0017, 0019, 0051]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- DIN EN 50470-1:2006 [0018]
- DIN EN 50470-1 [0056]
- EN 60529 [0056]
