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Die Erfindung betrifft einen elektrischen
Verbinder und insbesondere einen elektrischen Verbinder, der für die Verwendung
mit stromführenden
elektrischen Leitern geeignet ist.
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Es ist oft notwendig, einen elektrischen
Leiter mit einem vorhandenen Leiter zu verbinden, beispielsweise
dann, wenn ein Anschlußkabel
mit einem vorhandenen Netzkabel verbunden wird. Um Zeit zu sparen
und eine Unterbrechung der Versorgung zu vermeiden, ist es oft wünschenswert,
daß dies
ohne ein Entfernen oder Abschalten der elektrischen Versorgung an
das Netzkabel erfolgt, d. h. die Verbindung herzustellen, während das
Netzkabel stromführend
ist. Dies stellt jedoch offensichtlich ein Sicherheitsrisiko dar,
und spezielle Ausgestaltungen des Verbinders werden oft verwendet,
um das Risiko für einen
Monteur zu minimieren oder auszuschließen, der mit der Herstellung
der Verbindung befaßt
ist.
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Es sind verschiedene Ausgestaltungen
solcher Verbinder vorgeschlagen worden, aber keine hat sich als
vollkommen zufriedenstellend herausgestellt. Derartige Verbinder
schaffen es beispielsweise nicht, für eine zufriedenstellende Isolierung
zu sorgen (während
oder nach der Installation), oder sie haben sperrige Isolierungseinrichtungen,
die zu erhöhten
Verkapselungskosten führen.
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Die GB-A-2281599 offenbart einen
elektrischen Verbinder, der eine Klemme aufweist, die eine Bohrung
hat, in welche eine Schraube eingeschraubt wird, um ein Kabel festzuklemmen.
Die Schraube ist dafür
ausgelegt, an einer axialen Position längs ihrer Länge abzuscheren, die der Oberfläche der
Klemme entspricht, wenn eine vorgegebene Klemmkraft aufgebracht
wird.
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Es ist nun ein elektrischer Verbinder
angegeben worden, der für
die Verwendung mit stromführenden
Leitern geeignet ist und der die Nachteile überwindet oder zumindest wesentlich
abmildert, die mit dem Stand der Technik verbunden sind.
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Gemäß der Erfindung wird ein elektrischer Verbinder
mit einem Verbinderkörper
angegeben, der eine Fassung für
einen elektrischen Leiter aufweist, wobei der Verbinderkörper eine
Gewindebohrung hat, in der ein Verbindungsbolzen im Gewindeeingriff steht,
wobei der Verbindungsbolzen mit Hilfe eines Antriebselementes, das
mit dem Verbindungsbolzen in Eingriff steht, für eine Betätigung in Eingriff mit einem
Leiter ausgelegt ist, der in die Fassung eingesetzt ist, und wobei
der Verbindungsbolzen gleitverschieblich an dem Antriebselement
angebracht ist, und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Verbinderkörper einen
elektrisch isolierenden Kontaktschutz aufweist und daß sich das
Antriebselement durch eine Öffnung
in dem isolierenden Kontaktschutz bis zu einer drehbaren, elektrisch
isolierenden Kappe erstreckt, wobei das Antriebselement dazu ausgelegt ist,
in einer Position zwischen der Öffnung
in dem isolierenden Kontaktschutz und dem Ort des Eingriffs des
Antriebselementes mit dem Verbindungsbolzen abzuscheren, wenn ein
vorgegebenes Drehmoment auf das Antriebselement aufgebracht wird,
so daß die Kappe
und ein Restbereich des daran angebrachten Antriebselementes aus
der Öffnung
in dem isolierenden Kontaktschutz herausgezogen werden können, und
daß die Öffnung in
dem isolierenden Kontaktschutz dazu ausgelegt ist, sich im wesentlichen
zu schließen,
nachdem das Antriebselement derart abgeschert und herausgezogen
worden ist.
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Der Verbinder gemäß der Erfindung ist vor allem
insofern vorteilhaft, als er das Risiko reduziert oder ausschließt, während des
Einsetzens des Verbinders einen Monteur stromführenden elektrischen Oberflächen oder
gar einem stromführenden
elektrischen Leiter auszusetzen. Nach der Installation kann der
Großteil
der Isolierungseinrichtungen entfernt werden, ohne stromführendes
Metall freizulegen, und somit kann das Volumen der benötigten Verkapselungen
reduziert werden, ohne die Sicherheit des Installateurs zu beeinträchtigen.
Der Verbinder ist dennoch einfach in der Verwendung und kompakt
in der Gestalt.
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Der Verbinderkörper besteht aus einem elektrisch
leitenden Material, zumeist aus einem Metall, wie Aluminium oder
Messing. Die Fassung kann eine Bohrung sein, die in einem einteiligen
Verbinderkörper
ausgebildet ist. Alternativ kann die Fassung von einem Kanal zwischen
zwei Komponenten gebildet werden, die in fester Beziehung zueinander
gehalten werden.
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Der Verbinderkörper kann eine oder mehrere Fassungen
aufweisen, um eine entsprechende Anzahl von Leitern aufzunehmen.
Jede solche Fassung kann einen oder mehrere Verbindungsbolzen aufweisen.
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Der isolierende Kontaktschutz, der
an dem Verbinderkörper
angebracht ist, besteht am vorteilhaftesten aus einer Kunststoffbeschichtung.
Der Kontaktschutz kann an dem Verbinderkörper oder an den Komponenten,
aus denen der Verbinderkörper besteht,
mit Hilfe einer beliebigen Technik aus einer ganzen Anzahl von Techniken
angebracht werden. Beispielsweise kann der Kontaktschutz als eine durch
Spritzgießen
geformte Komponente hergestellt werden, die in ihre Position einschnappt,
oder der Körper
oder die Komponenten können
in geschmolzenes Kunststoffmaterial eingetaucht werden.
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Der Verbindungsbolzen ist bevorzugt
an dem Ende ausgeformt, das mit dem Verbinder mit Isolierungsdurchdringungsformationen
in Eingriff steht. Dies beseitigt die Notwendigkeit, die Isolierung
von dem Leiter vor der Installation des Verbinders abzulösen und
reduziert das Risiko weiter, den Installateur einem stromführenden
Metall auszusetzen.
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Das Antriebselement weist vorteilhafterweise
einen Stift oder Stab mit einem Querschnitt auf, der eine nicht
kreisförmige
Form, beispielsweise eine hexagonale Form, zumindest in demjenigen
Bereich besitzt, der mit dem Verbindungsbolzen in Eingriff steht.
Das Antriebselement steht vorteilhafterweise mit einer Axialbohrung
mit einer entsprechenden Formgebung in dem Verbindungsbolzen in
Eingriff.
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Das Antriebselement kann integral
mit der Kappe gebildet sein, beispielsweise indem es mit der Kappe
aus Kunststoffmaterial geformt ist. Alternativ kann das Antriebselement
aus Metall gebildet sein, beispielsweise Messing oder Stahl, und
die Kappe kann aus Kunststoffmaterial um das eine Ende des Antriebselementes
herumgeformt sein.
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Das Antriebselement ist vorteilhafterweise mit
einer lokalen Schwächung
versehen, beispielsweise einer Taille oder Einschnürung oder
dergleichen, die bei einem vorgegebenen Drehmoment abschert.
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Der elektrische Kontaktschutz bedeckt
vorzugsweise die Öffnung
der Gewindebohrung, wobei er sich bis zu dem Bereich des Antriebselementes
erstreckt, welcher sich durch den Kontaktschutz erstreckt. In dem
Bereich der Öffnung
nimmt der Kontaktschutz vorzugsweise die Form einer blütenblattartigen
Dichtung oder dergleichen an, d. h. er ist mit einer Anzahl von
Lappen ausgebildet, die von dem Antriebselement elastisch verformt
werden, die sich aber entspannen, um die Öffnungen der Gewindebohrung
abzudecken, wenn das Antriebselement abschert und mit der Kappe
entfernt wird. Solche Lappen können
als Teil einer separaten Hülse
ausgebildet sein, welche in die Öffnung
in dem isolierenden Kontaktschutz eingefügt ist.
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Die Erfindung wird im folgenden nur
beispielhaft und unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Diese zeigen in:
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1 eine
fragmentarische Seitenansicht im Querschnitt eines elektrischen
Verbinders gemäß der Erfindung
in einer ersten Phase der Verwendung,
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2 eine
der 1 ähnliche
Ansicht des Verbinders in einer Zwischenphase der Verwendung,
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3 eine
den 1 und 2 ähnliche Ansicht des Verbinders
in einer Endphase der Verwendung und
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4 eine
der 1 ähnliche
Ansicht einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung.
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Wie in 1 dargestellt,
weist ein elektrischer Verbinder einen Körper 1 aus elektrisch
leitendem Material auf (typischerweise einem Metall, wie etwa Messing
oder Aluminium), der an seiner Oberfläche mit einem elektrisch isolierenden
Kunststoff-Kontaktschutz 12 versehen
ist. Der Körper 1 ist entweder
integral ausgebildet mit oder angebracht an einer Auflageeinrichtung 2,
wobei der Raum zwischen dem Körper 1 und
der Auflageeinrichtung 2 einen Kanal oder eine Bohrung
bildet, in dem oder in der ein elektrischer Leiter 3 aufgenommen
werden kann. Der Leiter 3 ist typischerweise ein massiver Leiter
mit einer Kunststoffbeschichtung 3a. Die Auflage einrichtung 2 ist
ebenfalls mit einem Kontaktschutz 12a beschichtet, der
integral mit dem Kontaktschutz 12 sein kann.
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Der Körper 1 hat eine Gewindebohrung 4,
in der ein Verbindungsbolzen 5 aufgenommen werden kann.
Der Bolzen 5 ist an seinem unteren Ende (wie in den Figuren
dargestellt) mit Isolierungsdurchringungsformationen 5a ausgebildet,
die dann, wenn der Bolzen mit dem Leiter 3 in der unten
beschriebenen Weise in Eingriff gebracht wird, die Kunststoffbeschichtung 3a durchdringt,
so daß zwischen
dem Leiter 3 und dem Bolzen 5 eine elektrische
Verbindung hergestellt wird. Der Bolzen 5 kann aus irgendeinem elektrisch
leitenden Material bestehen, besteht aber typischerweise aus Messing,
Kupfer oder Aluminium.
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Eine Sackbohrung 6 mit hexagonalem
(oder anderem nicht-kreisförmigem)
Querschnitt ist in den Bolzen 5 eingetrieben und erstreckt
sich längs
des größeren Teils
der Längsachse
des Bolzen 5. Eine Antriebsspindel 7, typischerweise
aus Messing oder Stahl und mit einem Querschnitt, der demjenigen
der Bohrung 6 entspricht, wird in der Bohrung 6 mit
einem satten Gleitsitz aufgenommen. Die Spindel 7 hat ein
koaxiales, sich nach oben erstreckendes Verlängerungsstück 8, das in einem
Kopf 9 endet. Die Verbindung zwischen der Spindel 7 und
dem Verlängerungsstück 8 bildet
einen Hals, an dem die Anordnung abscheren kann, wie unten beschrieben,
wenn eine vorgegebenes Drehmoment auf das Verlängerungsstück 8 aufgebracht wird.
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Eine Kappe 10 aus Kunststoffmaterial
ist um den Kopf 9 herumgeformt. Die Kappe 10 hat
einen hexagonalen oberen Bereich 10a, der so dimensioniert
ist, daß er
zu einem geeigneten Werkzeug paßt, und
einen nach unten weisenden kreisförmigen Rand 10b, der
auf der oberen Oberfläche
des Kontaktschlusses 12 aufliegt. In dem Bereich, den der
Rand 10b umgibt, erstreckt sich der Kontaktschutz 12 über das
offene obere Ende der Gewindebohrung 4, wobei der Kontaktschutz 12 in
diesem Bereich die Form einer blütenblattartigen
Dichtung annimmt, durch deren Zentrum sich das Verlängerungsstück 8 erstreckt.
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1 zeigt
die Komponenten des Verbinders in dem Zustand, in dem sie angeordnet
und bereit gestellt werden, unmittelbar nachdem der Leiter 3 in
dem Kanal zwischen dem Körper 1 und
der Auflageeinrichtung 2 aufgenommen worden ist. In diesem Zustand
sind alle leicht zugänglichen
Oberflächen des
Verbinders elektrisch isoliert, entweder vermöge durch den Kontaktschutz 12 oder
durch die Kappe 10. In ähnlicher
Weise ist der Leiter 3 vermöge seiner Kunststoffbeschichtung 3a isoliert.
Dadurch kann der Verbinder sicher um den Leiter 3 herum angebracht werden,
wenn der Leiter 3 stromführend ist.
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Um die Verbindung zwischen dem Leiter 3 und
dem Körper 1 des
Verbinders herzustellen, wird die Kappe 10 mit Hilfe eines
Spannwerkzeugs, eines Schraubenschlüssels oder dergleichen gedreht.
Die Drehbewegung der Kappe 10 bewirkt eine Drehbewegung
der Spindel 7, und diese wiederum dreht den Bolzen 5 innerhalb
der Gewindebohrung 4.
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Die Spindel 7 wird von dem
Rand 10b in einer konstanten Position relativ zu dem Körper 1 gehalten,
aber der Bolzen 5 wird nach unten in Kontakt mit der Kunststoffbeschichtung 3a des
Verbinders 3 getrieben. Die Spindel 7 bleibt somit
innerhalb der Sackbohrung 6 gefangen, gleitet aber relativ
zu dem Bolzen 5.
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Die fortgesetzte Drehbewegung der
Kappe 10 bewirkt, daß die
Isolierungsdurchdringungsformationen 5a die Kunststoffbeschichtung 3a durchdringen
und in Kontakt mit dem stromführenden
Leiter 3 kommen (siehe 2).
Der Eingriff der Spitze des Bolzens 5 mit dem Leiter 3 erzeugt
einen Widerstand gegen weitere Drehbewegungen der Kappe 10.
Das Drehmoment, das auf die Spindel 7 aufgebracht wird, erhöht sich
dadurch, und es wird ein Punkt erreicht, an dem das Verlängerungsstück 8 von
der Spindel 7 abschert. Die Kappe 10 mit dem gefangenen
Verlängerungsstück 8 wird
somit von dem Verbinder gelöst, wie
in 3 dargestellt.
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Wenn die Kappe 10 und das
Verlängerungsstück 8 in
dieser Weise entfernt sind, entspannen sich die Bereiche des Kontaktschutzes 12,
die zuvor das Verlängerungsstück 8 umgaben,
in die in 3 dargestellten
Positionen, in denen sie die Öffnung der
Bohrung 4 im wesentlichen schließen. Somit wird eine elektrische
Verbindung zwischen dem Leiter 3 und dem Körper 1 des
Verbinders hergestellt, ohne den Monteur zu irgendeiner Zeit irgendwelchen stromführenden
Oberflächen
auszusetzen.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform bestehen
die Spindel 7 und das Verlängerungsstück 8 aus Metall. Es
wird jedoch darauf hingewiesen, daß diese Komponenten nicht elektrisch
leitend zu sein brauchen. Ein Metall, wie beispielsweise Messing, wird
nur deshalb verwendet, weil es ermöglicht, das Verlängerungsstück und die
Spindel mit der erforderlichen mechanischen Stärke herzustellen und bei den
gewünschten
Drehmoment abzuscheren. Prinzipiell können die Spindel, das Verlängerungsstück und die
Kappe integral aus Kunststoffmaterial geformt sein, wenn ein solches
Material diese Eigenschaften auch bietet.
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4 zeigt
eine Ansicht, ähnlich
der 1, einer zweiten
Ausführungsform,
die eine weitere mögliche
Modifikation berücksichtigt.
In 4 werden Komponenten,
die denen aus der Ausführungsform
der 1 entsprechen, mit
den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Ausführungsform
unterscheidet sich von derjenigen gemäß 1 insofern, als das offene obere Ende
der Gewindebohrung 4 von einer separaten Hülse 22 geschlossen
ist, die von dem Kontaktschutz 12 um ihren Umfang herum überlappt
und an ihrem Platz gehalten wird. Somit ist in dieser Ausführungsform
die blütenblattartige
Dichtungskomponente, die das obere Ende der Gewindebohrung 4 abschließt, eine
separate Komponente, anstatt integral mit dem Kontaktschutz 12 ausgebildet
zu sein.