DE202010005554U1

DE202010005554U1 - Durchgangsverbindung zwischen zwei Anschlussvorrichtungen für Leiter in einem Isoliergehäuse

Info

Publication number: DE202010005554U1
Application number: DE202010005554U
Authority: DE
Original assignee: Weidmueller Interface GmbH and Co KG
Current assignee: Weidmueller Interface GmbH and Co KG
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2020-06-03

Abstract

Durchgangsverbindung zwischen zwei Anschlussvorrichtungen (5a, 5b) für Leiter in einem Isoliergehäuse, insbesondere einer Reihenklemme, vorzugsweise einer Rangierklemme in Etagenbauform, wobei die Anschlussvorrichtungen (5a, 5b) durch eine metallische Stromschiene (10) miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch wenigstens eine Ausgleichseinrichtung, die dazu ausgelegt ist, durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeeffizienten zwischen der metallischen Stromschiene sowie den Anschlussvorrichtungen (5a, 5b) einerseits und dem Isolierstoffgehäuse (2) andererseits bedingte relative Längenveränderungen aufzunehmen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Durchgangsverbindung zwischen zwei Anschlussvorrichtungen für Leiter in einem Isoliergehäuse, insbesondere einer Reihenklemme, vorzugsweise einer Rangierklemme in Etagenbauform, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Rangierklemmen in Etagenbauform sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt, so aus der DE 29502347 U oder der DE 20 2009 001 855 . Sie werden beim Verkabeln von Anlagen eingesetzt und dienen insbesondere zur Verteilung eines oder mehrerer Potentiale.
Bei den bekannten Rangierklemmen können aufgrund der verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien Spannungsprobleme auftreten, welche die Funktion der Rangierklemmen benachteiligen können.
Die Erfindung hat die Aufgabe, dieses Problem mit einfachen Mitteln zu lösen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Sie schafft zudem die Reihenklemme des Anspruchs 6.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung schafft eine optimierte Durchgangsverbindung zwischen zwei Anschlussvorrichtungen für Leiter in einem Isoliergehäuse, bei welcher durch eine Ausgleichseinrichtung, insbesondere wenigstens einen Ausgleichsbereich, zum Ausgleich des verschiedenen Ausdehnungsverhaltens der beiden Bauteile oder Baugruppen „Isolierstoffgehäuse” auf der einen Seite und „Durchgangsverbindung aus Leiteranschlußvorrichtungen und Stromschiene mit im Isolierstoffgehäuse weitgehend ortsfest angeordneten Leiteranschlußvorrichtungen” auf der anderen Seite das eingangs erläuterte Problem des Auftretens von Spannungen im Produkt aus Kunststoff mit der Metallbaugruppe auf einfache Weise gelöst wird. Es können dabei auch mehrere Ausgleichsvorrichtungen vorgesehen sein.
Anders als bei einem Gleitkontakt besteht dabei ein an sich fester Kontaktpunkt zwischen der jeweiligen Anschlußvorrichtung und der Stromschiene, d. h., diese bewegen sich im Kontaktpunkt nicht relativ zueinander. Derart kann auch keine Verschlechterung des Kontaktes an diesen Stellen wie bei einem Gleitkontakt auftreten. Geschaffen wird vielmehr ein fester Kontaktpunkt zwischen Anschlußvorrichtung und Stromschiene, wobei dennoch eine Flexibilität hinsichtlich der Längendausdehnung gegeben ist.
Vor der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sei angemerkt, dass nachfolgend einige bevorzugte Ausgestaltungen auch im Detail beschrieben werden, dass die Erfindung aber nicht auf diese Ausgestaltungen beschränkt ist sondern im Rahmen der Ansprüche beliebig variiert ausgestaltet werden kann. Insbesondere sind Begriffe wie „oben”, „unten”, „vorne” oder „hinten” nicht einschränkend zu verstehen sondern beziehen sich lediglich auf die jeweils dargestellte Anordnung. Zudem sind, wenn einzelne Bestandteile erläutert werden, diese – wenn nicht anders erwähnt – grundsätzlich auch in mehrfacher Ausgestaltung denkbar. Unter den Schutzbereich fallen zudem auch funktionale Umkehrungen der dargestellten Anordnungen und Verfahren sowie äquivalente Ausgestaltungen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
1 eine Seitenansicht einer Rangierklemme;
2a, b Ausschnittsvergrößerungen aus 1;
3a eine perspektivische Ansicht einer Durchgangsverbindung ohne Isolierstoffgehäuse;
3b eine perspektivische Ansicht mehrerer Durchgangsverbindungen ohne Isolierstoffgehäuse;
4a eine perspektivische Ansicht mehrerer weiterer Durchgangsverbindungen ohne Isolierstoffgehäuse;
4b, c Varianten von Stromschienen; und
5, 6 verschiedene Ansichten einer Variante von Anschlussvorrichtungen.
1 zeigt eine Reihenklemme, hier beispielhaft eine Rangierklemme 1 mit einem Isolierstoffgehäuse 2. Das Isolierstoffgehäuse 2 weist Rastmittel 3 zum Aufrasten auf eine im Querschnitt hutförmige Tragschiene 4 auf.
Das Isolierstoffgehäuse 2 weist ferner eine Mehrzahl von Anschlussvorrichtungen für Leiter 5a, 5b auf, die hier als sogenannte Anschlüsse in Direktstecktechnik (Push-In) und damit besonders kompakt ausgebildet sind. Es wäre auch denkbar, sie als Zugfederanschlüsse oder in anderer Anschlusstechnik auszulegen. Diese Leiteranschlüsse sind durch Öffnungen (hier nicht zu erkennen) an der von der Tragschiene abgewandten Seite des Isolierstoffgehäuses 2 zugänglich.
Die Leiteranschlüsse 5a, b weisen jeweils einen eine offene Einsteckseite aufweisenden Klemmkäfig 6 auf, in dem eine U- oder V-förmige Klemmfeder 7 gehalten ist, welche einen eingesteckten Leiter gegen den Klemmkäfig 6 oder eine Stromschiene 10 drückt, um diesen zu kontaktieren.
Am Klemmkäfig 6 ist jeweils ferner an der von der Einsteckseite für einen Leiter (in 1 oben) abgewandten Seite eine Klemmvorrichtung 8 ausgebildet (siehe auch 2), mit welcher eine Stromschiene 10 leitend festgeklemmt wird. Diese Klemmvorrichtung 8 kann aus einem Federbügel 9 gebildet werden, welcher die Stromschiene 10 gegen den unteren Rand des Klemmkäfigs presst.
Der Begriff der Stromschiene 10 ist nicht zu eng zu fassen. Er umfasst einerseits runde drahtartige Leiter nach Art der 1, aber auch abgeflachte, elliptische Leiter oder flache im Querschnitt eckige Schienenstücke.
Ein Betätigungsstück kann optional dazu vorgesehen sein, um die Klemmstelle insbesondere zum Herausnehmen des Leiters aus der Klemmstelle zu öffnen (hier nicht zu erkennen).
Die Rangierklemme ist zur Mittelsenkrechten M auf der Tragschiene 4 symmetrisch ausgebildet.
Sie weist hier eine im Wesentlichen dreieckige oder trapezförmige Grundform mit einer sich beidseits der Tragschiene 4 senkrecht zu dieser erstreckenden Grundseite 2a und zwei Schrägseiten 2b, 2c auf. Die Grundseite 2a und die Schrägseiten 2b, 2c bilden die Seiten eines gleichschenkligen Dreiecks, in dessen Eckbereich noch kurze Seitenstücke 2d, 2e angeordnet sein können.
Die beiden Schrägseiten 2b, 2c liegen auf einer Mittelsenkrechten M auf der Tragschiene 4. Sie sind spitzwinklig zur Mittelsenkrechten und zur Grundseite 2a ausgerichtet. Der Winkel α zwischen der Grundseite 2a und den Schrägseiten 2c liegt vorzugsweise zwischen 20° und 70° (1).
In den beiden Schrägseiten 2b, 2c des Rangierklemmengehäuses 2 sind die Öffnungen zum Einführen der Leiter in die Leiteranschlüsse 5a, 5b ausgebildet. Die Klemmkäfige 6 der Leiteranschlüsse 5a, b und damit auch die Leitereinsteckrichtungen sind spitzwinklig zur Mittelsenkrechten M auf der Tragschiene 4 ausgerichtet.
Nach 1 sind jeweils die zwei von der Mittelsenkrechten jeweils gleich weit beabstandeten Leiteranschlüsse 5a, b an den Schrägseiten 2b, 2c paarweise mit den Stromschienen 10 miteinander verbunden, so dass eine Durchgangsklemme mit mehreren Stromschienenebenen E1, E2, E3, ... gebildet wird. Diese Stromschienenebenen sind hier nicht leitend verbunden sondern voneinander getrennt.
Es ist aber auch möglich, einzelne der Stromschienenebenen E1, E2, E3 ..., E8 mittels hier nicht dargestellten Verbindern miteinander zu verbinden.
Bei der Verbindung der jeweils zwei Anschlussvorrichtungen 5a, 5b durch eine gerade Stromschiene 10 zur Realisierung einer Durchgangsverbindung zwischen zwei Anschlussvorrichtungen für Leiter in einem Isoliergehäuse, insbesondere einer Rangierklemme in Etagenbauform, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bestünde an sich die Schwierigkeit, die durch die Umgebungsbedingungen verursachten Einflüsse (Temperatur wie Kälte, Wärme oder Feuchtigkeitsaufnahme, ...) zu kompensieren, denn durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe des Isolierstoffgehäuses (ein nichtleitender Kunststoff) und der Elemente der Metallbaugruppe aus den Anschlussvorrichtungen 5a, 5b und diese verbindenden Stromschiene 10 (typischerweise aus Kupfer) werden Kräfte auf die Kontaktstelle ausgeübt, da die Anschlussvorrichtungen im Isolierstoffgehäuse weitgehend ortsfest sind und sich insbesondere die Länge der Stromschiene mit der Änderung der Temperatur relativ zum Kunststoff weniger ändert.
Ist die gerade Verbindung zwischen den Kontaktstellen P1, P2 relativ kurz – wie in den oberen Ebenen E1, E2, E3, E4 hält sich dieser Effekt in hinnehmbaren Toleranzgrenzen.
Ist die Verbindung dagegen relativ lang – wie in den unteren Anschlussebenen E5 bis E8 – wird der Effekt so groß, dass er die Metallbaugruppe nebst den angeschlossenen Leitern in nicht mehr tolerierbarer Weise nachteilig beeinflusst.
Diesem nachteiligen Effekt wird hier in den betroffenen Anschlussebenen – E5 bis E8 – dadurch entgegengewirkt, dass wenigstens ein Ausgleichsbereich 11 als Ausgleichseinrichtung vorgesehen ist, welche dazu ausgelegt ist, durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeeffizienten zwischen der metallischen Stromschiene sowie den Anschlussvorrichtungen einerseits und dem Isolierstoffgehäuse andererseits bedingten relativen Längenveränderungen aufzunehmen.
Vorzugsweise ist der Ausgleichsbereich 11 an der jeweiligen Stromschiene 10 ausgebildet.
Dies bedeutet, dass die Stromschiene 10 zwischen den Kontaktstellen P1 und P2, an welchen sie die Anschlussvorrichtungen 5a, 5b kontaktiert nicht genau gerade ist, sondern dass an ihr wenigstens ein Ausgleichsbereich 11 ausgebildet ist, welcher bei einer wärmebedingten Längenveränderung der Stromschiene 10 diese Längenveränderung im wesentlichen aufnimmt und ausgleicht.
Nach 1 ist der Ausgleichsbereich 11 jeweils V-förmig ausgebildet.
Vorzugsweise ist der Ausgleichsbereich 11 dabei etwa in der Mitte der Stromschienen 10 zwischen den Kontaktstellen P1 und P2 ausgebildet, so dass die Stromschiene zwei äußere gerade Abschnitte 10a und 10b aufweist und den mittleren V-förmigen Ausgleichsbereich 11. Längenveränderungen werden dadurch im wesentlichen durch ein Verengen und Aufweiten des V-förmigen Bereiches der Stromschienen 10 ausgeglichen, denn die Anschlussvorrichtungen 5a und 5b sind relativ ortsfest im Isolierstoffgehäuse angeordnet und vollziehen deshalb weitestgehend dessen temperaturbedingte Geometrieveränderungen mit.
Eine besonders vorteilhafte Anordnung ergibt sich, wenn die Ausgleichsbereiche 11 in den verschiedenen Kontaktebenen E4 bis E8 gleichsinnig ausgerichtet sind, derart, dass die V-förmigen Bereiche benachbarter Stromschienenebenen ineinander greifen. Diese Anordnung ist besonders platzsparend und übersichtlich (siehe auch 3).
Es ist ferner besonders vorteilhaft, wenn die Spitzen der V-förmigen Ausgleichsbereiche 11 in Richtung der Tragschiene 4 ausgerichtet sind. In der Regel besteht in Isolierstoffgehäusen von Reihenklemmen in diesem Bereich ein genügender freier Bauraum, um die Ausgleichsbereiche 11 gut unterzubringen, ohne dass sich die Abmessungen des Isolierstoffgehäuses nach außen hin (von der Tragschiene weg) vergrößern müssten.
Der Ausgleichsbereich 11 der untersten Anschlussebene E8 kann sich sogar bis in den „Innenraum” der Tragschiene 4 zwischen den seitlichen Schenkeln derselben hinein erstrecken. Freiraum kann auch in anderen Ebenen liegen, z. B. senkrecht zur Art der 1.
Wie bereits erwähnt, kann die Stromschiene 10 nicht nur als runder Draht ausgebildet sein. Sie kann vielmehr auch rund; rechteckig, oval oder in anderer Art ausgebildet sein.
Es können zudem mehrere Ausgleichsbereiche 11 vorgesehen sein.
So können mehrere V-förmiger Bereiche vorgesehen sein.
Auch die V-Form ist nicht zwingend, obwohl sehr vorteilhaft, da sie einen guten Ausgleich ermöglicht. Es können alternativ auch einer oder mehrere anders geformter Ausgleichsbereiche vorgesehen sein, einer oder mehrere U-förmige Bereiche oder in sonstiger Form gebildete Bereiche (z. B. spiralförmig; mäanderförmig; ...; partielle Querschnittsveränderung) usw.. Es sind zudem auch Kombinationen dieser Varianten realisierbar.
Vorzugsweise ist der Ausgleichsbereich mittig 11 in der Stromschiene zwischen den Kontaktstellen P1 und P2 angeordnet. Dies ist aber nicht zwingend. Er könnte auch zur Mitte seitlich versetzt ausgebildet sein. Die dargestellte Variante der 1 wird aber besonders bevorzugt.
4b zeigt eine Stromschiene 10 in Wendelform, wobei die Wendel als Ausgleichsbereich 11 wirkt.
4c zeigt eine flache Stromschiene 10, die einen wellenförmigen Bereich aufweist, welcher als der Ausgleichsbereich 11 dient.
Der Ausgleichbereich 11 ist vorzugsweise zumindest derart bemessen, dass die im vorgesehen Einsatztemperaturbereich auftretenden unterschiedlichen Längenausdehnungen zwischen dem Isolierstoffgehäuse aus Kunststoff und der Metallbaugruppe (Stromschiene nebst Anschlussvorrichtungen) ausgeglichen werden.
Er ist besonders einfach, raumsparend und kostengünstig, den wenigstens Ausgleichsbereich 11 an der Stromschiene 10 auszubilden.
5 und 6 veranschaulichen, dass es auch möglich ist, alternativ oder ergänzend eine oder beide der Anschlussvorrichtungen 5 derart auszubilden, dass sie die Ausgleichseinrichtung aufweist. Hierzu ist es denkbar, den eigentlichen Klemmbereich als Schlitz 12 in einem längeren Ansatz 13 am Klemmkäfig auszubilden. Dabei wird der Ansatz 13 derart lang gestaltet, dass er (siehe 6) durch Bewegungen um eine Art Drehlager 14 Längenveränderungen der Stromschiene aufnehmen bzw. ausgleichen kann (Bewegung in Y-Richtung). Wird diese Variante des Ausgleichsbereichs gewählt, wird sie vorzugsweise an beiden zusammengehörigen Anschlussvorrichtungen 5a, 5b ausgebildet. Sie kann mit einem Ausgleichsbereich an der Stromschiene 10 kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

1: Rangierklemme
2: Isolierstoffgehäuse
2a: Grundseite
2b, 2c: Schrägseiten
2d, 2e: Seitenstücke
3: Rastmittel
4: Tragschiene
5a, b: Leiteranschlüsse
6: Klemmkäfig
7: Klemmfeder
8: Klemmvorrichtung
9: Federbügel
10: Stromschiene
10a und 10b: gerade Abschnitte
11: Ausgleichsbereich
12: Schlitz
13: Ansatz
14: Drehlager
α: Winkel
E1, E2, E3, ...: Stromschienenebenen
M: Mittelsenkrechte
P1, P2: Kontaktstellen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 29502347 U [0002]
DE 202009001855 [0002]

Claims

Durchgangsverbindung zwischen zwei Anschlussvorrichtungen (5a, 5b) für Leiter in einem Isoliergehäuse, insbesondere einer Reihenklemme, vorzugsweise einer Rangierklemme in Etagenbauform, wobei die Anschlussvorrichtungen (5a, 5b) durch eine metallische Stromschiene (10) miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch wenigstens eine Ausgleichseinrichtung, die dazu ausgelegt ist, durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeeffizienten zwischen der metallischen Stromschiene sowie den Anschlussvorrichtungen (5a, 5b) einerseits und dem Isolierstoffgehäuse (2) andererseits bedingte relative Längenveränderungen aufzunehmen.
Durchgangsverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschiene (10) zwischen Kontaktstellen (P1 und P2), an welchen sie die Anschlussvorrichtungen (5a, 5b) kontaktiert, nicht durchgehend gerade ist, sondern dass an ihr wenigstens ein Ausgleichsbereich (11) als Ausgleichseinrichtung ausgebildet ist.
Durchgangsverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ausgleichsbereich (11) V-förmig ausgebildet ist.
Durchgangsverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Ausgleichsbereich (11) U-förmig, wendelförmig oder meanderförmig ausgebildet ist.
Durchgangsverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ausgleichseinrichtung an der einen oder beiden Anschlussvorrichtungen ausgebildet ist.
Reihenklemme, insbesondere Etagenklemmen, mit einer oder mehreren Durchgangsverbindungen nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5.
Reihenklemme, insbesondere Etagenklemme nach Anspruch 6 mit mehreren übereinander liegenden Ebenen von Durchgangsverbindungen, wobei ein Teil der Durchgangsverbindungen durchgehend gerade Stromschienen (10) aufweist und ein Teil der Durchgangsverbindungen Stromschienen (10) mit wenigstens einem der Ausgleichsbereiche (11) enthält.
Reihenklemme, insbesondere Etagenklemme, nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsbereiche (11) benachbarter Durchgangsverbindungen ineinander greifen.
Reihenklemme, insbesondere Etagenklemme, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsbereiche (11) in Richtung der Tragschiene (4) ausgerichtet sind.
Reihenklemme, insbesondere Etagenklemme, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsbereiche (11) außermittig in den Stromschienen ausgebildet sind.
Reihenklemme, insbesondere Etagenklemme, nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsbereiche (11) etwa mittig in den Stromschienen ausgebildet sind und in Richtung der Tragschiene (4) ausgerichtet sind.