DE102014003971A1

DE102014003971A1 - Erdungsklemme

Info

Publication number: DE102014003971A1
Application number: DE102014003971.4A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Beck
Original assignee: Adensis GmbH
Current assignee: Belectric GmbH
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2015-09-24

Abstract

Es wird eine Erdungsklemme zum Befestigen von zwei benachbarten, jeweils mit einem metallischem Rahmen (13a, 13b) versehenen Photovoltaikmodulen (15a, 15b) auf einem Trägerelement vorgeschlagen. Die Erdungsklemme weist mindestens zwei Krallen (11a–11h) auf, die geeignet sind, bei der Montage der Klemme zumindest teilweise in den jeweiligen metallischen Rahmen (13a, 13b) einzudringen. Die Klemme ist länglich und weist einen im wesentlichen hutförmigen Querschnitt auf, bei dem sich an ein U-förmiges Basisteil mit einer länglichen Grundplatte (1) zwei längliche Schenkel (3a, 3b) anschließen. Von den Endkanten (5a, 5b) der Schenkel erstreckt sich, im wesentlichen planparallel zur Grundplatte, jeweils ein länglicher Klemmsteg (7a, 7b). In der Grundplatte ist mindestens eine Durchführungsöffnung (9, 9a, 9b) zur Durchführung eines Befestigungsmittels (12) vorgesehen. Die Klemmstege sind auf Höhe der Durchführungsöffnung jeweils mit einer Aussparung (17a–17d) versehen, die sich vom freien Rand der Klemmstege hin zu den Endkanten der Schenkel erstreckt, wobei die Krallen an einer vorgegebenen Stelle des Randes der Aussparung von den Klemmstegen weg ragen. Durch die Anordnung der Krallen an der Peripherie der Aussparungen wird ein sicheres Festklemmen und erden des Modulrahmens erzielt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Erdungsklemme zum Befestigen von zwei benachbarten, jeweils mit einem metallischen Rahmen versehenen Photovoltaikmodulen auf einem Trägerelement. Die Klemme weist mindestens zwei Krallen auf, die geeignet sind, bei der Montage der Klemme zumindest teilweise in den jeweiligen metallischen Rahmen einzudringen, wobei die Klemme länglich ist und einen im wesentlichen hutförmigen Querschnitt aufweist, bei dem sich an ein U-förmiges Basisteil mit einer länglichen Grundfläche zwei längliche Schenkel anschließen, von deren Endkanten sich jeweils ein länglicher Klemmsteg im wesentlichen planparallel zur Grundfläche erstreckt und wobei in der Grundfläche mindestens eine Durchführungsöffnung zur Durchführung eines Befestigungsmittels vorgesehen ist.
Eine solche Erdungs- und Befestigungsklemme wird von der Anmelderin seit einiger Zeit verwendet, um gerahmte Photovoltaikmodule zum einen an eine vorgegebene Unterkonstruktion zu befestigen, und um zum anderen gleichzeitig eine elektrische Verbindung zwischen dem metallischen Rahmen und der Erde zu ermöglichen.
Die bekannte Erdungsklemme wird anhand der 1a bis 1c näher vorgestellt. Die Klemme ist länglich und ihre Grundform hat die Gestalt eines Rechtecks mit einer langen Längsseite und einer im Verhältnis dazu kurzen Querseite. Die konkrete Ausführungsform der Klemme weist eine Länge L von 70 mm und eine Breite B von 36 mm auf. Ihr Querschnitt ist im Wesentlichen hutförmig, das heißt, dass sich an den Längsrändern eines U-förmigen Basisteils mit einer länglichen Grundplatte 1 zwei längliche Schenkel 3a, 3b anschließen, von deren Endkanten 5a, 5b sich jeweils ein länglicher Klemmsteg 7a, 7b im Wesentlichen planparallel zur Grundfläche 1 erstreckt. Die Grundfläche 1 weist eine Durchführungsöffnung 9 auf, die zur Durchführung einer Befestigungsschraube 12 vorgesehen ist. An den vier Ecken der rechteckförmigen Klemme sind durch Umbiegen derselben vier Krallen 11a bis 11d gebildet worden, deren Spitze über die Unterseite der Klemmstege 7a, 7b hinausragt. Das U-förmige Basisteil ist noch mit Versteifungsdellen 8 versehen, die dazu dienen Verformungskräften entgegenzuwirken. Der Abstand zwischen der Durchführungsöffnung 9 und den Krallen 11a–11d ist mit A bezeichnet.
Anhand der 2a und 2b wird illustriert, welchen Nachteil die Anmelderin bei Einsatz der bekannten Klemme erkannt hat. Bei einem Auflegen der Klemme zwischen den beiden Rahmen 13a, 13b zweier benachbarter PV-Module 15a und 15b bilden die Krallenspitzen folglich den ersten Kontakt zu den metallischen Rahmen 13a, 13b und durchbrechen im Zuge eines durch die Befestigungsschraube 12 ausgeübten Drucks eine Oxydschicht, die sich an der freien Oberseite der Rahmen 13a, 13b gebildet hat. Es ergibt sich die gewollte Situation nach der 2a, bei der die Krallen 11a–11d in die Rahmen 13a, 13b eingedrungen sind und die beiden PV-Module 15a, 15b sicher fixiert sind.
Wird die Befestigungsschraube 12 zu fest angezogen, ergibt sich die in der 2b gezeigte Situation. Das U-förmige Basisteile (Grundplatte 1 mit Schenkeln 3a, 3b) wird zu weit abgesenkt, wodurch sich die Klemmstege 7a, 7b an ihren äußeren Rändern aufstellen, wozu die Krallen 11a–11d maßgeblich beitragen. Bei einer zu großen Verbiegung der Klemmstege 7a, 7b können die Krallen 11a bis 11d ihren Kontakt zu den Rahmen 13a und 13b verlieren und eine sichere Erdung ist nicht mehr gewährleistet. Das Abheben der Krallen 11a bis 11d wird gegebenenfalls noch durch eine leichte Durchbiegung der Grundplatte 1 begünstigt.
Ausgehend von dem erkannten Nachteil liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Abheben der Erdungskrallen von den Rahmen der Photovoltaikmodule zu verhindern oder doch zumindest zu erschweren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Klemmstege auf Höhe der Durchführungsöffnung jeweils mit einer Aussparung versehen sind, die sich, insbesondere vom freien Rand der Klemmstege ausgehend, hin zu den Endkanten der Schenkel erstreckt und dass die Krallen an einer vorgegebenen Stelle des Randes der Aussparung von den Klemmstegen weg ragen. Diese Maßnahme ermöglicht es, die Krallen dichter an den Ort der Krafteinbringung durch das Befestigungsmittel zu bringen. Dadurch wird die Kraftreserve, ab der sich die Klemmstege aufzustellen, größer und eine ungeschickte, zu hohe Krafteinwirkung durch zu festes Anziehen des Befestigungsmittels wird erst später bei noch größeren Kräften auftreten, als wenn die Krallen weiter entfernt außen an den Ecken der Klammer angeordnet wären.
Eine geeignete Form der Aussparung ist es, wenn diese halbkreisförmig ist, so dass an jeder Aussparung zwei Ecken an der Schnittstelle zum Klemmstegrand gebildet werden und dass die Krallen an beiden Ecken vorgesehen sind. Eine solche Aussparung ist leicht herzustellen und die für die Krallen vorgesehenen Ecken werden von 90° Winkel gebildet, die wie bei der bekannten Klemme nach der 1, leicht durch Umbiegen realisiert werden können. Eine solche Kralle hat dann einen Winkel von 45° zwischen ihrer eigene Zentralachse und der Längsachse des Klemmstegs in der Aufsicht. Vorzugsweise weist die Zentralachse der Kralle einen Winkel zwischen 20° und 70° bezogen auf die Längsachse des Klemmsteges auf. Eine Alternative zu der halbkreisförmigen Aussparung ist eine dreiecksförmige Aussparung, durch die dann ein stumpfer Winkel zum Umbiegen gebildet wird.
Um einen möglichst kleinen Abstand zwischen den Krallen und der Durchführungsöffnung zu erhalten, ist es zweckmäßig, wenn das Zentrum der Aussparungen mit der Mitte der Durchführungsöffnung fluchtet, also in Längsrichtung der Klemme gesehen auf gleicher Höhe zueinander liegen. Dadurch wird ein kleiner Hebelarm erzielt, um bei entsprechender Krafteinwirkung auf die Grundplatte, die Krallen hochzubiegen. In Folge geschieht das Hochbiegen also nur bei größeren Kräften im Vergleich bei Vorliegen eines relativ langen Hebelarms.
Eine bezüglich der Kürze des Hebelarms zum Vermeiden des Hochbiegens der Klemmstege durch die Kralle optimierte Ausführungsform sieht vor, dass eine der Krallen, eventuell eine zusätzlich vorgesehene Kralle, am Ort des kleinsten Abstands zwischen dem Rand der Durchführungsöffnung und dem Rand der Aussparung von dieser weg ragt. Weitere Krallen können an den Enden der Klemmstegränder vorgesehen sein.
Sollten mehr als zwei Durchführungsöffnungen für Befestigungsmittel in der Grundfläche vorhanden sein, so ist es zweckmäßig, wenn ihnen auch jeweils zwei Aussparungen gegenüber liegen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen ergeben sich aus der Figurenbeschreibung. Es zeigen:
1a–1c Eine Erdungsklemme nach dem Stand der Technik;
2a–2b Eine Illustration zur Ableitung der Aufgabe,
3a–3c Eine Erdungsklemme gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
4a–4b Eine Erdungsklemme gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
5 Eine Aufsicht auf eine Erdungsklemme mit Zusatznase;
6 Eine Aufsicht auf eine Erdungsklemme gemäß einer dritten Ausführungsform; und
7 Eine Erdungsklemme gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung.
In den 3 bis 6 sind gleiche Teile zu der bekannten Befestigungs- und Erdungsklemme 1 nach den 1 und 2 mit denselben Bezugszeichen versehen. Ferner gilt, dass jedes in einer der Ausführungsformen gezeigte Element auch wirkungsgleich bei den anderen Ausführungsformen eingesetzt werden kann.
Die in den 3a bis 3c (3a perspektivische Ansicht, 3b eine Aufsicht, 3 eine Seitenansicht) dargestellte Erdungsklemme 1 unterscheidet sich von der Erdungsklemme nach der 2 durch jeweils eine Aussparung 17a, 17b in den Klemmstegen 7a, 7b. Die Aussparungen 17a, 17b erstrecken sich von dem äußeren Rand der Klemmstege 7a, 7b ausgehend in Richtung der Schenkel 3, 3b. Im gezeigten Fall ist die Aussparung halbkreisförmig, so dass an ihren Ecken 19a, 19b, d. h. den Schnittstellen der Aussparungen 19a, 19b zu den zugehörigen Außenrändern der Klemmstege 7a, 7b, ein 90° Winkel vorliegt, der sich gut dazu eignet, durch Umbiegen eine Kralle 11 zu bilden. Auf der linken Seite der Erdungsklemme sind die so platzierten Krallen mit den Bezugszeichen 11e und 11f bezeichnet und auf der rechten Seite mit 11g und 11h. Pro Aussparung 17a, 17b sind also zwei Krallen 11e, 11f bzw. 11g, 11h vorgesehen. Die Krallen 11e bis 11h können wie gezeigt zusätzlich zu den Krallen 11a–11d der bekannten Ausführungsform vorgesehen sein. Diese Maßnahme ist aber optional.
Es ist vorteilhaft, wenn die Aussparungen 17a, 17b auf der gleichen Höhe H liegen, wie auch die Durchführungsöffnung 9. So ist der Abstand A' zwischen den Krallen 11e bis 11h gleich und die Krafteinleitung in die Modulrahmen beim Anziehen der Befestigungsschraube 12 erfolgt symmetrisch. Aus einem Vergleich der 1b und 3b ist es ersichtlich, dass der Abstand A' deutlich kleiner ist als der Abstand A, wodurch der gewünschte Effekt einer unterbleibenden oder zumindest geringen Aufstellung der Klemmstege 7a, 7b erzielt wird, wie sie anhand der 2b illustriert ist.
Die 4a und 4b zeigen die gleichen Verhältnisse wie in der 3, allerdings mit einer dreieckförmigen Aussparung.
Die 5 zeigt eine Aufsicht auf eine Erdungsklemme, bei der die Krallen 11a bis 11h noch nicht durch Umbiegung gebildet sind. Jede Aussparung 17a, 17b ist so ausgestanzt, dass eine zusätzliche Nase 19a, 19b am Scheitelpunkt der halbkreisförmigen Aussparung 17a, 17b vorhanden ist. Nach dem Umbiegen der Nasen 19a, 19b ergeben sich jeweils Zusatzkrallen, die sich dadurch auszeichnen, dass sie den kürzesten Abstand A'' zur Durchführungsöffnung 9 haben, der möglich ist.
Die 6 zeigt eine Aufsicht auf eine Erdungsklemme, bei der die Aussparungen 17a, 17b nicht vom freien Rand der Klemmstege 7a, 7b ausgehen, sondern durch einen Stanzvorgang aus dem Material der Klemmstege heraus gestanzt werden. Die gezeigten Nasen 21a bis 21d werden dann durch einen Biegevorgang zu Krallen geformt, die die Erdungs- und Befestigungsfunktion wahrnehmen.
Die 7 zeigt noch eine Ausführungsform mit zwei Durchführungsöffnungen 9a, 9b, die jeweils zwischen einem Paar von eine halbkreisförmigen Aussparungen 17a/17b bzw. 17c/17d angeordnet sind. Alle zuvor geschilderten Ausführungsdetails gelten sinngemäß auch für die weiteren Aussparungen 17c und 17d.
Bezugszeichenliste

1: Grundplatte
3a, 3b: Schenkel
5a, 5b: Endkanten Schenkel
7a, 7b: Klemmsteg
8: Versteifungsdelle
9, 9a, 9b: Durchführungsöffnungen
11a–11h: Krallen
12: Befestigungsschraube
13a, 13b: Rahmen
15a, 15b: Photovoltaikmodul
17a–17d: Aussparung
19a, 19b: Zusatzkralle
21a–21d: Nasen

Claims

Erdungsklemme zum Befestigen von zwei benachbarten, jeweils mit einem metallischem Rahmen (13a, 13b) versehenen Photovoltaikmodulen (15a, 15b) auf einem Trägerelement, die mindestens zwei Krallen (11a–11h) aufweist, die geeignet sind, bei der Montage der Klemme zumindest teilweise in den jeweiligen metallischen Rahmen (13a, 13b) einzudringen, wobei die Klemme länglich ist und einen im wesentlichen hutförmigen Querschnitt aufweist, bei dem sich an ein U-förmiges Basisteil mit einer länglichen Grundplatte (1) zwei längliche Schenkel (3a, 3b) anschließen, von deren Endkanten (5a, 5b) sich jeweils ein länglicher Klemmsteg (7a, 7b) im wesentlichen planparallel zur Grundplatte erstreckt und wobei in der Grundplatte mindestens eine Durchführungsöffnung (9) zur Durchführung eines Befestigungsmittels (12) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmstege auf Höhe der Durchführungsöffnung jeweils mit einer Aussparung (17a–17d) versehen sind, die sich, insbesondere vom freien Rand der Klemmstege ausgehend, hin zu den Endkanten der Schenkel erstreckt und dass die Krallen an einer vorgegebenen Stelle des Randes der Aussparung von den Klemmstegen weg ragen.
Erdungsklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (17a–17d) eine halbkreisförmige Form aufweisen, so dass an jeder Aussparung zwei Ecken an der Schnittstelle zum Klemmstegrand gebildet werden und dass die Krallen (11e–11h) an beiden Ecken vorgesehen sind.
Erdungsklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (17a, 17b) eine dreiecksförmige Form aufweisen, so dass an jeder Aussparung zwei Ecken an der Schnittstelle zum Klemmstegrand gebildet werden und dass die Krallen (11e–11h) an beiden Ecken vorgesehen sind.
Erdungsklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrum der Aussparungen (17a–17d) mit der Mitte der Durchführungsöffnung (9, 9a, 9b) fluchtet.
Erdungsklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusatzkralle (19a, 19b) vorgesehen ist, die am Ort des kleinsten Abstands (A'') zwischen dem Rand der Durchführungsöffnung (9, 9a, 9b) und dem Rand der Aussparung (17a–17d) von dieser weg ragt.
Erdungsklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Krallen (17a–17d) an den Enden der Klemmstegränder vorgesehen sind.
Erdungsklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Durchführungsöffnungen (9a, 9b) in der Grundplatte (1) vorhanden sind, denen jeweils Aussparungen (17a/17b; 17c/17d) gegenüber liegen.