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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung zum Notabschalten eines elektrischen Warmwasserbereiters oder einer Wärmepumpe.
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Aus dem Stand der Technik sind Sicherheitsvorrichtungen zum Notabschalten elektrischer Warmwasserbereiter, wie elektrische Durchlauferhitzer, bekannt. Solche Sicherheitsvorrichtungen stellen eine leitfähige Verbindung zwischen einem auf einer Leiterplatine angeordneten Kontakt und einem Gegenkontakt her, und trennen diese Verbindung im Notfall.
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DE 10 2017 000 438 A1 zeigt eine Ausführungsform einer bekannten Sicherheitsvorrichtung mit einer Platine und einem darauf aufgelisteten Kontaktträger mit einem daran angeordneten Kontakt in Form eines Kontaktniets. Ein Trägerelement, welches den Gegenkontakt aufnimmt, ist federgelagert relativ zum Kontakt bewegbar, um eine leitfähige Verbindung zwischen Kontakt und Gegenkontakt herzustellen bzw. diese zu trennen. Das Trägerelement mit dem Gegenkontakt ist in einem Gehäuse aufgenommen. Der Kontaktträger mit dem daran angeordneten Kontaktniet ist dagegen auf der Platine aufgelötet und kontaktiert den Gegenkontakt durch eine Öffnung im Gehäuseboden. Diese bekannte Ausgestaltung einer Sicherheitsvorrichtung erfordert einen hohen Montageaufwand bei der Anordnung der einzelnen Elemente innerhalb des Gehäuses. Zudem müssen die Kontaktträger auf der Platine sehr präzise platziert werden, um eine exakte Kontaktierung der in das Gehäuse ragenden Kontakte und darin befindlichen Gegenkontakte sicherzustellen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Sicherheitsvorrichtung zum Notabschalten eines elektrischen Warmwasserbereiters oder einer Wärmepumpe bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Sicherheitsvorrichtung zum Notabschalten eines elektrischen Warmwasserbereiters oder einer Wärmepumpe gelöst, die wenigstens ein Kontaktpaar mit wenigstens einer ersten Kontaktanordnung und wenigstens einer zweiten Kontaktanordnung aufweist, die dazu eingerichtet sind, in einem kontaktierten Zustand den Strom zur Versorgung des Warmwasserbereiters oder der Wärmepumpe zu leiten, und in einem geöffneten Zustand die Stromversorgung des Warmwasserbereiters oder der Wärmepumpe zu unterbrechen, sowie eine Haltevorrichtung zum Halten der zweiten Kontaktanordnung an einem Zuganker, wobei der Zuganker dazu eingerichtet ist, die Haltevorrichtung und die zweite Kontaktanordnung von der ersten Kontaktanordnung zu lösen, um eine Stromversorgung des Warmwasserbereiters oder der Wärmepumpe zu unterbrechen. Die Sicherheitsvorrichtung umfasst weiterhin ein Gehäuse, mit einem Deckel und einem Basiselement, wobei das Basiselement Führungselemente und Positionierelemente aufweist, die mit hierzu korrespondierenden Gegenführungselementen und Gegenpositionierelementen des Deckels zusammenwirken.
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Diese spezifische Ausgestaltung des Gehäuses ermöglicht eine einfache Montage der Sicherheitsvorrichtung, in dem zunächst alle Komponenten der Sicherheitsvorrichtung im Deckel angeordnet und anschließend durch das Basiselement darin gesichert werden. Die Führungs- und Positionierelemente sowie die hierzu korrespondierenden Gegenführungselemente und Gegenpositionierelemente stellen eine korrekte Ausrichtung zwischen Basiselement und Deckel sicher.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Deckel Führungsstifte als Gegenführungselemente aufweist. Diese Führungsstifte können neben einer exakten Positionierung des Basiselements relativ zum Deckel auch der Aufnahme und Führung von weiteren Elementen der Sicherheitsvorrichtung dienen, wie beispielsweise der Aufnahme von Federn und/oder eines Trägerelements für die Gegenkontakte, das entlang der Führungsstifte geführt sein kann.
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Neben Führungsstiften können, zusätzlich zu diesen, selbstverständlich weitere Führungselemente, wie Vorsprünge oder Nuten vorgesehen sein, um eine exakte Positionierung zwischen Deckel und Basiselement sicherzustellen.
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In einer weiterhin erfindungsgemäßen Ausführung kann vorgesehen sein, dass das Basiselement wenigstens ein Wandelement aufweist, das sich im montierten Zustand der Sicherheitsvorrichtung zwischen zwei zumindest annähernd parallelen Seitenwänden des Deckels erstreckt.
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Ein solches Wandelement stellt sicher, dass die Seitenwände des Deckels einen definierten Abstand zueinander aufweisen. Dies ist notwendig, um ein Verklemmen des sich im Deckel bewegenden Kontaktträgers zwischen den Seitenwänden zu verhindern.
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Durch das Vorsehen eines solchen Wandelements, welches die Formstabilität des Deckels erhöht, kann auf zusätzliche Stabilisierungselemente an der Außenseite des Deckels verzichtet werden, womit eine Reduzierung der Größe der Sicherheitsvorrichtung ermöglicht wird.
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In einer weiteren Ausführung der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung weist diese wenigstens zwei Kontaktpaare auf und das wenigstens eine Wandelement des Basiselements ist zwischen den wenigstens zwei Kontaktpaaren positioniert. Zusätzlich zu einer erhöhten Stabilität des Deckels kann ein solches Wandelement das Entstehen eines Lichtbogens zwischen zwei benachbarten Kontaktpaaren sowie einen Funkenüberschlag sicher verhindern.
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Üblicherweise werden elektrische Geräte mit hoher Leistungsaufnahme, wie beispielsweise Warmwasserbereiter oder Wärmepumpen an ein Drei-Phasen-Wechselspannungsnetz angeschlossen. Daher kann die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung drei Kontaktpaare aufweisen, so dass jede der drei Phasen im Notfall durch die Sicherheitsvorrichtung getrennt werden kann. In diesem Fall besitzt das Basiselement zwei Wandelemente, die so angeordnet sind, dass sich zwischen zwei benachbarten Kontaktpaaren ein Wandelement befindet.
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Sind die Führungselemente des Basiselements in die Wandelemente des Basiselements integriert, ergibt sich ein vereinfachter Aufbau des Basiselements, der insgesamt zu einer Verringerung der Größe der Sicherheitsvorrichtung führen kann.
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Besitzt die Sicherheitsvorrichtung eine Platine, auf welcher die wenigstens eine erste Kontaktanordnung angeordnet ist, kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Führungsstifte des Deckels in hierzu korrespondierende Aufnahmen in der Platine eingreifen. Hierdurch ist eine exakte Ausrichtung des Gehäuses auf der Platine möglich, die eine genaue Positionierung der ersten und zweiten Kontaktanordnungen zueinander sicherstellt.
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In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung besteht die erste Kontaktanordnung aus einem ersten und einem zweiten Kontaktteil, wie einem Kontaktniet, und die zweite Kontaktanordnung ist durch eine zweifach abgewinkelte Kontaktbrücke gebildet. Die beiden die erste Kontaktanordnung bildenden Kontaktteile können dabei zwei auf der Platine angeordnete Kontaktniete sein, die mit zwei Punkten der Kontaktbrücke in Kontakt treten. Alternativ hierzu kann die Kontaktbrücke an den Berührungspunkten zu den Kontaktnieten ebenfalls spezielle Kontaktelemente, wie Kontaktniete, aufweisen.
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Weist das erfindungsgemäße Basiselement zwei zueinander parallel ausgerichtete Wandelemente auf, kann weiterhin vorgesehen sein, dass zwischen diesen ein stabförmiges Stabilisierungselement angeordnet ist. Ein solches Stabilisierungselement stellt sicher, dass der Abstand der beiden Wandelemente des Basiselements nicht verändert wird, beispielsweise während der Montage der Sicherheitsvorrichtung, wodurch ebenfalls in die Wandelemente integrierte Führungselemente ihre definierte Position beibehalten.
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In der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Deckel und das Basiselement Paare von zusammenwirkenden Rastelementen aufweisen. Hierdurch können der Deckel und das Basiselement zur Sicherung der Position der im Gehäuse untergebrachten Komponenten miteinander fixiert werden, um das Gehäuse anschließend auf einer Platine anzubringen. Dies führt zu einer weiteren Vereinfachung der Montage der Sicherheitsvorrichtung.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Ausführungsformen werden im Folgenden mit Verweis auf die beigefügten Figuren beschrieben.
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Hierbei zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung einer Sicherheitsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2: eine weitere schematische Darstellung der Sicherheitsvorrichtung nach 1,
- 3: eine Schnittdarstellung der Sicherheitsvorrichtung gemäß 1 und 2 entlang der Schnittlinie A-A,
- 4: eine Schnittdarstellung der Sicherheitsvorrichtung gemäß 1 und 2 entlang der Schnittlinie B-B,
- 5: einen Ausschnitt aus der Schnittdarstellung gemäß 4,
- 6: eine schematische Darstellung des Gehäuses der Sicherheitsvorrichtung nach 1 und 2, und
- 7: schematische Darstellung einer Sicherheitsvorrichtung nach dem bisherigen Stand der Technik.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Sicherheitsvorrichtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Sicherheitsvorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 10 mit einem Deckel 20 und einem Basiselement 30, in welchem weitere Komponenten der Sicherheitsvorrichtung 1, wie ein Zuganker 40, untergebracht sind, eine Spule 50, die den Zuganker 40 betätigt, und eine Platine 60, auf deren Oberseite 60a das Gehäuse 10 mit den übrigen Komponenten der Sicherheitsvorrichtung 1 angebracht ist. Die Spule 50 ist in einem Spulenträger 52 aufgenommen, der an der in 1 linken Seite des Gehäuses 20 und mit Abstand zur Oberseite 60a der Platine 60 angeordnet ist. Der Deckel 20 des Gehäuses 10 besitzt eine Oberseite 20a, zwei parallel zueinander verlaufende Seitenflächen 20b sowie zwei ebenfalls parallel zueinander verlaufende Stirnflächen 20c. An den Stirnflächen 20c des Deckels 20 sind weiterhin zwei Schraubtuben 21 angeordnet, mittels denen der Deckel 20 an der Platine 60 befestigt wird. Hierzu werden zwei Schrauben 21a von der Unterseite 60b der Platine 60 durch entsprechende Löcher in der Platine 60 in die Schraubtuben 21 eingeschraubt (vergleiche 2).
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Der Deckel 20 weist zwei Führungsstifte 22 auf, die sich von der Innenseite der Oberseite 20a in Richtung der Platine 60 erstrecken (vergleiche 3 und 5). Die Führungsstifte 22 überragen die Seitenflächen 20b und greifen in Positionierhilfen in Form von zwei Löchern 62 in der Platine 60.
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Am Deckel 20 sind an dessen zur Platine 60 weisenden Seite im Bereich der Schraubtuben 21 Positionierstifte 20e angeordnet, die eine positionsgenaue Anordnung des Gehäuses 10 auf der Platine 60 weiter unterstützen. Die Positionierstifte 20e ragen nicht aus der Unterseite 60b der Platine 60 heraus, sondern schließen vorzugsweise bündig mit dieser ab. Die in unmittelbarer Nähe zu den Schraubtuben 21 angeordneten Positionierstifte 20e verhindern zudem ein Verwinden oder Verrutschen des Gehäuses 10 auf der Platine 60, besonders beim Anziehen der Schrauben 21a (vergleiche 2 und 3).
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Der Spulenträger 52 liegt mit seiner in 1 rechten Seite in einer entsprechenden Aufnahme des Deckels 20. An seinem von dem Gehäuse 10 wegweisende Ende weist der Spulenträger 52 ein Stützelement 54 auf, welches sich zur Platine 60 erstreckt und den Spulenträger 52 mit der Spule 50 auf der Platine 60 abstützt. Am zur Platine 60 gerichteten Ende des Stützelementes 54 ist dieses mit einem Positionierelement in Form eines Stiftes 55 versehen, der sich durch ein entsprechendes Loch in der Platine 60 erstreckt (vergleiche 2 und 3). Wie weiterhin im Besonderen in den 1 und 2 zu sehen ist, werden die elektrischen Anschlüsse 51 der Spule 50 durch der Stützelement 54 auf die Unterseite 60b der Platine 60 geführt.
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Das Basiselement 30 besteht im Wesentlichen aus zwei parallel zueinander angeordneten Stegen 32 sowie zwei, die Enden der Stege 32 miteinander verbindenden Wandelementen 33, sodass das Basiselement eine zumindest annähernd rechteckige Form hat (vergleiche 5). In die Wandelemente 33 sind Führungselemente 34 in Form von Führungshülsen integriert, die sich senkrecht zu der von den Stegen 32 und den Wandelementen 33 gebildeten Ebene erstrecken. Der Abstand der Führungshülsen 34 zueinander entspricht dem Abstand der Führungsstifte 22 des Deckels 20, so dass sich diese im montierten Zustand durch die Führungshülsen 34 erstrecken. Weiterhin erstreckt sich zwischen den Führungshülsen 34 und parallel zu den Stegen 32 ein stabförmiges Stabilisierungselement 35.
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Wie in 1 zu erkennen ist, weisen die Seitenflächen 20b des Deckels 20 an ihren Unterkanten Ausnehmungen 20d auf, deren Form und Größe der Form und Größe der Stege 32 des Basiselements 30 entsprechen, so dass dieses mit den Stegen 32 in die Ausnehmungen 20d formschlüssig eingreifen kann. Zusätzlich sind die Enden der Stege 32 sowie die Enden der Ausnehmungen 20d mit zueinander korrespondierenden Schrägen versehen, um ein Einsetzen des Basiselements 30 in den Deckel 20 weiter zu erleichtern.
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An den Oberkanten der Wandelemente 33 sind Auskragungen 36 angeordnet. Diese bilden zusammen mit an den Innenseiten der Seitenwände 20d des Deckels 20 vorgesehenen Vorsprüngen 24 Paare von Rastelementen, um das Basiselement 30 im Deckel 20 zu sichern (vergleiche 6).
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Die Sicherheitsvorrichtung 1 nach 1 besitzt drei Kontaktpaare 70, 80, 90. Jedes dieser drei Kontaktpaare 70, 80, 90 weist eine erste Kontaktanordnung 71, 81, 91 auf, die jeweils aus zwei auf der Platine 60 angeordneten Kontaktnieten 71a, 71b, 81a, 81b, 91a, 91b gebildet ist, die mit ihrem Kopf auf der Oberseite 60a der Platine 60 aufliegen und auf deren Unterseite 60b mit ihrem Schaft herausragen (vergleiche 2).
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Es sollte beachtet werden, dass in einer anderen Ausführung der Sicherheitsvorrichtung 1 auch mehr oder weniger Kontaktpaare 70, 80, 90 vorgesehen sein können, wobei Deckel 20 und Basiselement 30 dann entsprechend angepasst sind.
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Zusätzlich ist es möglich, die Sicherheitsvorrichtung 1 auch ohne mittlere Kontaktpaare zu bestücken, ohne dass die Bauteile angepasst werden müssen. Hierbei ist wichtig, dass der Schalter kraftmäßig symmetrisch belastet wird, also sind beispielsweise drei Kontaktpaare oder zwei Kontaktpaare als Bestückung möglich, wobei sich diese dann außen befinden müssen.
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Die Kontaktpaare 70. 80, 90 weisen weiterhin eine zweite Kontaktanordnung 72, 82, 92 auf, die sind jeweils durch eine zweifach abgewickelte Kontaktbrücke 72a, 82a, 92a gebildet ist, sodass jede dieser Kontaktbrücken 72a, 82a, 92a zwei Kontaktpunkte zur Kontaktierung der Kontaktnieten 71a, 71b, 81a, 81b, 91a, 91b aufweist. In 4 ist das Kontaktpaar 80 zu sehen. Wie dort ebenfalls erkennbar ist, kann auch die zweite Kontaktanordnung 82, neben der Kontaktbrücke 82a, zusätzliche Kontaktelemente in Form von Kontaktnieten 82b, 82c aufweisen. Selbstverständlich umfassen in diesem Fall auch die zweiten Kontaktanordnungen 72, 92 neben den Kontaktbrücken 72a, 92a, entsprechende Paare von Kontaktnieten 72b, 72c, 92b, 92c.
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Die zweiten Kontaktanordnungen 72, 82, 92 sind in einem Kontakthalter 94 mittels einer Feder 95 federnd gehalten. Der Kontakthalter 94 besitzt einen im wesentlichen quaderförmigen Grundkörper 94a sowie einen sich hiervon senkrecht nach oben erstreckenden Betätigungsstift 94b. Der Betätigungsstift 94b erstreckt sich im montierten Zustand der Sicherheitsvorrichtung 1 durch den Zuganker 40 und weiter durch eine Öffnung in der Oberseite 20a des Deckels 20 (vergleiche 3). Weiterhin weist der Grundkörper 94a des Kontakthalters 94 zwei senkrechte Durchgangsöffnungen 94c auf, die mit den Führungsstiften 22 des Deckels 20 fluchten, und entlang derer der Kontakthalter 94 zur Herstellung und zum Trennen der Verbindung zwischen der ersten Kontaktanordnung 71, 81, 91 und der zweiten Kontaktanordnung 72, 82, 92, bewegbar ist.
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Zur Montage der Sicherheitsvorrichtung 1 wird zunächst der Zuganker 40 in den Deckel 20 eingesetzt. Anschließend wird der Kontakthalter 94 mit den darin federnd gehaltenen Gegenkontakten 72, 82, 92 so im Deckel 20 platziert, dass der Betätigungsstift 94a durch den Zuganker 40 und die Öffnung im Deckel 20 reicht. Der Kontakthalter 94 wird dabei entlang der Führungsstifte 22 geführt, die sich durch die Durchgangsöffnungen 94c des Kontakthalters 94 erstrecken. Auf die Führungsstifte 22 können dann zwei Federn 95 aufgesetzt und abschließend das Basiselement 30 auf die Führungsstifte 22 aufgeschoben werden, um mit den Vorsprüngen 24 zu verrasten. Die so geschaffene Baugruppe kann danach auf die Oberseite 60a der Platine 60 mit der daran bereits befestigten ersten Kontaktanordnung 71, 81, 91 aufgesetzt und mittels der Schrauben 21a auf der Platine 60 befestigt werden. Dabei stellen die Führungsstifte 22, die über die Unterseite des Gehäuses 20 hinausragen und die in die Öffnungen 62 der Platine 60 eingreifen, eine korrekte Ausrichtung der zweiten Kontaktanordnungen 72, 82, 92 zu den auf der Platine 60 befindlichen ersten Kontaktanordnungen 71, 81, 91 sicher.
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Im kontaktierten Zustand ist der Kontakthalter 94 mit den zweiten Kontaktanordnungen 72, 82, 92 gegen die Kraft der auf den Führungsstift und 22 aufgesetzten Federn 95 im Gehäuse 10 soweit nach unten gedrückt, dass ein leitender Kontakt zwischen den ersten Kontaktanordnungen 71, 81, 91 und den zweiten Kontaktanordnungen 72, 82, 92 hergestellt ist. Der Zuganker 40 ist mit dem Betätigungsstift 94b derart verrastet, dass er den Kontakthalter 94 in dieser Position sichert. In einem Notfall wird der Zuganker 40 durch die Spule 50 betätigt, wodurch die Verrastung zwischen Zuganker 40 und Betätigungsstift 94 gelöst wird, und der Kontakthalter 94 durch Federkraft entlang der Führungsstifte 22 von den ersten Kontaktanordnungen 71, 81, 91 wegbewegt wird.
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5 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der Schnittdarstellung entsprechend 4, mit dem Kontaktpaar 80. Wie in 5 zu sehen ist, liegen im kontaktierten Zustand die Kontaktniete 82b, 82c der zweite Kontaktanordnung 82 auf den Kontaktnieten 81a, 81b der ersten Kontaktanordnung 81 auf. Der in 5 dargestellte Pfeil S stellt den Stromfluss durch das Kontaktpaar 80 dar. Der Strom fließt, wie dort zu sehen ist, zunächst durch den Kontaktniet 81a der ersten Kontaktanordnung 81, den Kontaktniet 82b der der zweiten Kontaktanordnung 82 und weiter über die Kontaktbrücke 82a, den Kontaktniet 82c zum Kontaktniet 81b der ersten Kontaktanordnung 81.
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Ist der Stromkreis durch Anheben des Kontakthalters 94 unterbrochen, wobei sich die zweite Kontaktanordnung 82 von der ersten Kontaktanordnung 81 abhebt, befindet sich sowohl die zweite Kontaktanordnung 82 als auch der Kontaktniet 81b der ersten Kontaktanordnung 81 in einem stromlosen Zustand,
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Zur Sicherstellung der Funktion der Sicherheitsvorrichtung 1 ist es zwingend notwendig, dass der Kontakthalter 94 ungehindert im Gehäuse 10 bewegt werden kann. Die Wandelemente 33 des Basiselements 30 stellen dabei sicher, dass der Abstand zwischen den Seitenwänden 20b des Deckels 20 beibehalten wird, sich im Besonderen nicht verringert, wodurch ein Schleifen oder Verklemmen des Kontakthalters 94 im Deckel 20 verhindert wird.
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Darüber hinaus ermöglicht es die vorbeschriebene Ausgestaltung des Basiselements 30, den Deckel 20, und somit die gesamte Sicherheitsvorrichtung, schlanker zu gestalten, da auf zusätzliche Stabilisierungselemente für den Deckel 20 verzichtet werden kann.
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Das Gehäuse 10 der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung 1 erleichtert darüber hinaus, wie oben beschrieben, die Montage der Sicherheitsvorrichtung 1, im Besonderen durch das Vorsehen der Führungsstifte 22 mit dem hieran geführten Kontakthalter 94 sowie dem Basiselement 30, dass den Kontakthalter 94 im Deckel 20 des Gehäuses 10 sichert, und eine abschließende passgenaue Montage auf der Platine 60 ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017000438 A1 [0003]
