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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft allgemein
elektrische Verbinder, und spezieller betrifft sie einen Spannungsbuchsenkontakt
mit Sicherheitsmerkmal, das dazu beiträgt, Industriearbeiter vor tödlichen
elektrischen Schlägen
zu schützen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Es ist gut bekannt, dass eine elektrische Starkstromverbindung
sehr gefährlich
ist und dazu führen
kann, dass eine Person kritisch verletzt wird. Tödliche elektrische Schläge sind
nicht nur eine Hauptbeunruhigung für Kinder und Erwachsene zu Hause,
sondern auch für
viele Industriearbeiter. Auf Grund der Größe von Starkstrom-Buchsenkontakten in
Industrieanlagen ist es sehr einfach, dass eine Person einen Finger
oder andere Objekte in eine Buchsenöffnung stecken kann und unter
elektrischer Spannung stehende Metallkomponenten innerhalb der Buchse
berühren
kann. Es existierten zahlreiche Anstrengungen, dieses Problem zu überwinden,
wie es in den folgenden Patenten dargelegt ist:
US-Patent Nr.
5,113,045 Crofton
US-Patent Nr. 5,069,632 Avitan
US-Patent
Nr. 5,147,988 Appleton
US-Patent Nr. 5,256,076 Hamlin
US-Patent
Nr. 4,148,536 Petropoulos
US-Patent Nr. 5,586,646 Bridgeman
US-Patent
Nr. 5,112,237 Yang
US-Patent Nr. 5,095,182 Thompson
US-Patent
Nr. 4,652,067 Lutzenberg
US-Patent Nr. 5, 186, 639 Comerci
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Wie es unten detaillierter erörtert ist,
konzentriert sich der Stand der Technik überwiegend auf die Erhöhung der
Sicherheit zu Hause und nicht am Arbeitsplatz. Es sind einige bekannte
Buchsenanordnungen offenbart, die über Vorrichtungen und Strukturen
zum Vermeiden von Unfällen
zu Hause verfügen,
jedoch vernachlässigt
der Stand der Technik im Allgemeinen das Problem des Schützens von
Industriearbeitern vor tödlichen
elektrischen Schlägen.
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Das US-Patent Nr. 5,113,045 mit dem
Titel Sicherheitssteckdose beschreibt eine Sicherheitssteckdose,
die es erfordert, dass steckbare Stifte ein Paar Kolben in Kontakt
mit einem Paar Schalter drücken.
Die Stifte werden in die Steckdose eingeführt, um die Kolben nieder zu
drücken,
die ihrerseits die Schalter schließen und die Zufuhr von Strom
zu den Stiften auslösen.
Die Kolben sind auf solche Weise positioniert, dass durch Einführen fremder
Objekte nicht ausreichend Druck zum Niederdrücken derselben ausgeübt wird.
Dies ist das Sicherheitsmerkmal der Steckdose.
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Das US-Patent Nr. 5,069,632 mit dem
Titel Elektrische Sicherheitsbuchse beschreibt eine Sicherheitsbuchse,
die nur dann aktiviert wird, wenn Buchsenausgänge durch Einführen eines
Steckers in Kontakt mit unter Spannung stehenden Komponenten gedrückt werden.
Das Einführen
des Steckers aktiviert einen federbelasteten Schalter, der zwei
Armaturen zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position
vorspannt. Die Armaturen sind an einem Schwenklagerungshalter gelenkig
gelagert, damit sie zueinander hin und voneinander weg verstellt
werden können.
Auch bei dieser bekannten Vorrichtung ist die Möglichkeit eines tödlichen
elektrischen Schlags dadurch verringert, dass zwei Objekte eingeführt werden
müssen,
um beide federbelasteten Schalter und die Kontaktarmaturen zu überwinden.
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Das US-Patent Nr. 5,147,988 mit dem
Titel Schaltender elektrischer Aufnehmer beschreibt einen Spannungsaufnehmer
mit einem Gehäuse
mit Gleitkontakten mit Zylindersymmetrie, an die mit der Hand gelangt
werden kann. Das Gehäuse
wird mit Buchsenkontakten in elektrische Verbindung oder von diesen
weg verschoben, um einen Schaltkreis zu schließen oder zu unterbrechen. Die
Buchsenkontakte sind mit Lastanschlüssen verbunden.
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Das US-Patent Nr. 5,256,076 mit dem
Titel Elektrischer Sicherheitsaufnehmer beschreibt einen Aufnehmer,
der keinen Stromfluss erlaubt, bevor nicht Schalter durch einen
eingeführten
Stecker geschlossen sind. Der Stecker drückt auf einen Bedienungshebel,
der einerseits eine Verbindung zwischen beweglichen und festen Kontakten
erzeugt. Gemäß einer
Ausführungsform
enthält
der Stecker spezielle Stifte zum Aktivieren der Schalter. Bei einer anderen
Ausführungsform
wird die Erdungszinke dazu verwendet, Schalter zu schließen, die
dazu beitragen, elektrische Energie an eine Ausgangsleiterbahn zu übertragen.
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Das US-Patent Nr. 4,148,536 mit dein
Titel Elektrischer Sicherheitsaufnehmer beschreibt einen Aufnehmer,
der nur dann arbeitet, wenn seine Buchsenkontakte nach dem Einführen von
Stiften mit Spannung versorgt werden. Die Stifte drücken auf
ein isolierendes Element, um zwischen einem Kontaktarm und einem
Spannungsleitungsverbinder eine Verbindung herzustellen.
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Das US-Patent Nr. 5,586,646 mit dem
Titel Fahrzeugverriegelungssystem beschreibt einen linearen Gleitkontaktschalter.
Es ist ein System unter Verwendung eines Stellkolbens offenbart,
der zwischen zwei Positionen verstellbar ist, um eine Fahrzeugtür zu verriegeln
und zu entriegeln.
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Das US-Patent Nr. 5,112,237 mit dem
Titel Sicherheitssteckeraufnehmer beschreibt einen Aufnehmer, der
es erfordert, dass der Körper
eines Steckers auf einen federbelasteten Stift drückt um Kontakt
mit einem internen Schalter herzustellen. Der Schalter schaltet
eine LED ein, um den Benutzer zu informieren, dass Verbindung hergestellt
wurde. Diese bekannte Vorrichtung verhindert die Möglichkeit des
Kurzschließens
von Leitungen.
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Das US-Patent Nr. 5,095,182 mit dem
Titel Stoßfeste
Sicherheitssteckdose beschreibt eine Steckdose mit zwei schneidenförmigen Schlitzen,
die Benutzer daran hindern, Schläge
zu erhalten. Die längere
der zwei Klingen wird dazu verwendet, die Stromversorgung zu aktivieren.
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Das US-Patent Nr. 4,652,067 mit dem
Titel Elektrischer Verbinder mit internem Schalter beschreibt einen
elektrischen Verbinder, dessen Kolben während des Einführend durch
den Körper
eines Steckkontakts bedienbar ist. Abhängig vom Vorliegen oder Fehlen
eines Steckers bewegt der intere Schalter den Kolben in eine offene
oder eine geschlossene Position.
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Das US-Patent Nr. 5,186,639 mit dem
Titel Elektrischer Verbinder mit Steckererkennungsschalter beschreibt
die Verwendung eines Schaltmechanismus zum Erkennen des Vorliegens
eines vollständig
eingesteckten Steckers, wobei dann ein Versorgungsstrom erzeugt
wird.
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Das Dokument CH 468 092, das als
nächstkommender
Stand der Technik angesehen wird, offenbart einen Buchsenkontakt
zum Aufnehmen eines Steckers und zum elektrischen Anschließen desselben.
Der Buchsenkontakt ist mit einem Außenmantel mit einem Innen-
und einem Außenabschnitt
einer Eintrittsbohrung großen
Durchmessers zum Aufnehmen des Steckers versehen. Innerhalb des
Mantels ist ein federbelasteter Kolben vorhanden, der so ausgebildet
ist, dass er sich auf eine durch den Stecker nach innen gerichtete
Kraft von einer ersten Position zum Verhindern unberechtigten Zugriffs
vom Außen- in
den Innenabschnitt in eine zweite Position zum elektrischen Verbinden
des Steckers mit dem mit Spannung versorgten inneren Abschnitt bewegt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu
Grunde, die Sicherheit eines derartigen Buchsenkontakts zu verbessern.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Diese Aufgabe ist durch die Erfindung
gemäß dem Anspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Die Erfindung ist auf eine Lösung für das Problem
des Schützens
von Personen in der Industrie, die mit Hochspannungs-Buchsenkontakten
arbeiten, vor tödlichen
elektrischen Schlägen
gerichtet. wie oben erörtert,
ist es auf Grund der körperlichen Größe von Starkstrom-Buchsenkontakten
einfach, dass eine Person einen Finger in das Frontloch steckt und
unter elektrischer Spannung stehende Metallkomponenten berührt. Dies
ist selbstverständlich
sehr gefährlich,
und gemäß der Erfindung
ist ein Buchsenkontakt geschaffen, der deutlich verhindert, dass
Derartiges geschieht.
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Gemäß der Erfindung ist ein Buchsenkontakt geschaffen,
der eine elektrische Verbindung nur dann erzeugt, wenn ein Stecker
eingeführt
wird. Das Einführen
eines Fremdobjekts wie eines Fingers erzeugt keine Verbindung, und
demgemäß besteht
keine Gefahr eines tödlichen
elektrischen Schlags. Der erfindungsgemäße Buchsenkontakt besteht aus
zwei gesonderten Gebieten, von denen eines mit Spannung versorgt
ist und das andere nicht. Innerhalb des Kontakts existiert ein vorbelasteter
Kolben. Der Kolben wird in eine erste Position vorgespannt, um zu
verhindern, dass Finger und andere externe Objekte in den Buchsenkontakt
eindringen. Der Kolben kann durch den Stecker entgegen der Federvorbelastung
in eine Position verstellt werden, die die elektrische Verbindung
zwischen ihm und dem Buchsenkontakt abschließt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschreiben.
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1 ist
eine Zeichnung eines Steckers;
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2 ist
eine schematische Darstellung, die eine erste Ausführungsform
der Erfindung zeigt, bei der die Druckfeder nicht komprimiert ist;
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3 ist
eine schematische Darstellung, die die Ausführungsform der 2 zeigt, bei der die Druckfeder komprimiert
ist;
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4 ist
eine schematische Darstellung, die eine zweite Ausführungsform
der Erfindung zeigt, bei der die Druckfeder nicht komprimiert ist;
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5 ist
eine schematische Darstellung, die die Ausführungsform der 4 zeigt, bei der die Druckfeder nicht
komprimiert ist; und
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6 ist
eine Zeichnung eines alternativen Steckers.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die 1 zeigt
einen Stecker 1 mit einem Kontaktherstellbereich aus Blattfedern 3,
einem Fassungsstift 5 und einer isolierten Steckkontaktspitze 7.
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Die 2 zeigt
einen Buchsenkontakt 9 gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung, der über
eine Einritzbohrung 11 großen Durchmessers innerhalb
eines Außenmantels 13 verfügt, der einen
elektrisch nicht unter Spannung stehenden Bereich 15 und
einen elektrisch unter Spannung stehenden Bereich 17 beinhaltet,
die durch einen Isolator 19 getrennt sind. Die Bohrung 11 nimmt
einen vorbelasteten Kolben 20 mit einem nichtleitenden
Kolben 21 auf, der das Eindringen in den unter Spannung
stehenden Bereich 17 sperrt. Der Bohrungs-/Federbereich
um den Kolben 21 herum ist einen O-Ring 23 abgedichtet.
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Der Kolben 20 enthält auch
eine große Druckfeder 25,
um den Kolben 21 in der Bohrung 11 nach vorne
zu drücken,
um dadurch ein zufälliges Berühren des
unter Spannung stehenden Bereichs 17 zu verhindern. Der
nicht unter Spannung stehende Bereich 15 und der unter
Spannung stehende Bereich 17 sind elektrisch isoliert,
und die Feder 25 wirkt einem Niederdrücken des Kolbens 21 entgegen.
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Durch einen Gewindebolzen 27 ist
ein Kabelabschluss gebildet, wobei jedoch auch eine Klemmung, ein
Lötzylinder
oder eine flache Schneide verwendet sein könnte.
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Zum Festhalten des Steckers 1 mittels
des Passstifts 5 ist ein Bajonettverschluss 29 verwendet.
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Beim Einführen des Steckers 1 in
den Buchsenkontakt 9 (3)
wird zwischen dem Steckkontakt 7 und dem isolierten Kolben 21 körperlicher
Kontakt erstellt. Die durch den Stecker 1 ausgeübte Kraft nach
innen drückt
die Druckfeder 25 zusammen, wodurch sich der isolierte
Kolben 21 in der Bohrung 11 zurückziehen
kann, bis der Stecker 1 voll eingepasst ist und durch eine
viertel Umdrehung mit dem zum Bajonettverschluss 29 passenden
Passstift 5 verriegelt wird. In dieser Position sind die
leitenden Blattfedern 3 des Kontaktherstellbereichs des
Steckers 1 mit dem unter Spannung stehenden Bereich 17 verbunden
und es ist eine elektrische Verbindung hergestellt.
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Die 4 zeigt
eine andere Ausführungsform
des Buchsenkontakts 9. Die zweite Ausführungsform arbeitet auf dieselbe
Weise wie die erste Ausführungsform,
jedoch mit den folgenden Unterschieden. Innerhalb der Bohrung ist
ein mit Aussparung versehender leitender Stift mit einer nicht leitenden
Spitze 31, die mit einer isolierten oder nicht isolierten
Kolbenkappe 33 verbunden ist, mit entweder einzeln, doppelt
oder mehrfach ausgebildeten Blattfederbändern 35, abhängig von
der angelegten Spannung, zusammengesetzt. Die Verwendung der Blattfederbänder 35 erlaubt
einen großen
Stromfluss. Der vorgespannte Kolben 20 gleitet innerhalb
der Bohrung 11 vor und zurück, um eine elektrische Überbrückung zwischen
dem unter Spannung stehenden Bereich 17 und dem Bereich 15 über die Blattfederbänder 35 und
den leitenden Stift 31 herzustellen.
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Im Gebrauch drückt die Druckfeder 25 den leitenden
Stift 21 vom unter Spannung stehenden Bereich 17 weg.
Wenn die Feder 25 vollständig ausgedehnt ist, verbleibt
der leitende Stift 31 vollständig im nicht unter Spannung
stehenden Bereich 15 und steht nicht unter Spannung. Durch
das Einführen
des Steckers 1, um den leitenden Stift 31 in die
Bohrung 11 zu drücken,
wird über
den Isolator 19 hinweg eine elektrische Überbrückung erzeugt,
die zwischen dem Stecker 1 und der Buchsenkontakt 9 einen
elektrischen Schaltkreis erzeugt. Der elektrische Pfad verläuft vom
unter Spannung stehenden Bereich 17 über die Blattfederbänder 35 und
den leitenden Stift 31 zum Gebiet 15 und dann
vom zuvor nicht unter Spannung stehenden Gebiet 15 zum
Kontaktherstellbereich 3 des Steckers 1.
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Keine der zwei oben erörterten
Ausführungsformen
sollte unter Last angeschlossen oder abgetrennt werden.
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Die 6 zeigt
einen alternativen Stecker 1 mit einem Kontaktherstellbereich 3,
einem Passstift 5 und einer isolierten Steckkontaktspitze 7.
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Es ist erkennbar, dass zwar zwei
spezielle Ausführungsformen
der Erfindung im Einzelnen beschrieben und veranschaulicht wurden,
dass jedoch verschiedene Änderungen
und Modifizierungen vorgenommen werden können. Eine derartige Modifizierung
besteht darin, dass der Bajonettverschluss 29 weggelassen
werden kann, wenn der Stecker 1 nicht aus einer speziellen,
von Litton hergestellten einpoligen Verbinderfamilie stammt.