Die Erfindung betrifft Anschlußvorrichtungen zum Anzapfen
eines Energieübertragungsadern aufweisenden Flachkabels,
welche Anzapfelemente mit einer Kontaktspitze zum Durchdringen
des Flachkabelmantels und/oder der Aderisolation
und zum Kontaktieren der jeweiligen Energieübertragungsader
aufweisen.
Im Stand der Technik sind verschiedene Typen von Anschlußvorrichtungen
bekannt, mit denen durchlaufende Flachkabel
abisolierfrei und auftrennungsfrei angezapft werden können.
Bei einem bekannten Typ sind die Anzapfelemente als U-förmige
Schneidklemmen ausgebildet, welche jeweils die zu
kontaktierende Ader zwischen den U-Schenkeln aufnehmen
(siehe z.B. DE 27 36 244 A1). Solche Anschlußvorrichtungen
haben insbesondere zum Anzapfen von Datenkabeln weite Verbreitung
gefunden.
Bei einem weiteren bekannten Typ, nämlich den Anschlußvorrichtungen
der eingangs genannten Art, ist das Anzapfelement
hingegen mit einer Kontaktspitze ausgerüstet. Im allgemeinen
wird diese Kontaktspitze mittig in die zum Anzapfen
bestimmte Ader eingestochen und durch den Flachkabelmantel
und/oder die Aderisolation gedrückt. Eine derartige
Anschlußvorrichtung ist beispielsweise aus der DE-AS 2 206
187 bekannt. Hierbei sind die Anzapfelemente als mit einer
Kontaktspitze versehene Schrauben ausgebildet. Das Einstechen
der Kontaktspitze in den Flachkabelmantel und/oder die
Aderisolation zwecks Kontaktierung der betreffenden Energieübertragungsader
erfolgt durch Hineindrehen der betreffenden
Anzapfschraube. Ähnliche, auf der Verwendung von Anzapfschrauben
beruhende Lösungen sind aus der EP 0 877 445
A2 und DE 297 06 750 U1 bekannt. Gemäß der Lehre dieser
beiden Veröffentlichungen folgt der Anschluß von Abzweigleitern
mit Hilfe von Federzugklemmen. Aus der EP 0
665 608 A2 ist schließlich eine, ebenfalls auf Anzapfschrauben
beruhende Lösung bekannt, welche zum Kontaktieren
eines Hybrid-Flachkabels (d.h. eines Kabels, welches Energieübertragungs-
und Datenübertragungsadern enthält) ausgebildet
ist. Aus der letztgenannten Druckschrift ist es auch
bekannt, die Anschlußvorrichtung nach Art einer Steckdose
auszugestalten, in welche ein Stecker mit einer Abzweigleitung
und ggf. Ankopplungseinrichtungen (z.B. ein Relais zum
Schalten des Leistungsstroms) einsteckbar ist.
Aus anderen Druckschriften ist es bekannt, statt Anzapfschrauben
dornartige Anzapfelemente zu verwenden, die ohne
Drehung in das Flachkabel eingedrückt werden. Ein Vorteil
dieser Lösung besteht darin, daß das Eindrücken von Dornen
in der Regel schneller vorgenommen werden kann als das Eindrehen
von Schrauben. Eine schnellere Installierbarkeit ist
insbesondere bei solchen Konstruktionen gegeben, bei denen
mehrere, den verschiedenen Adern zugeordnete Anzapfdorne
gleichzeitig in das Flachkabel eindrückbar sind. Hierzu
sind beispielsweise die mehreren Dorne gemeinsam fest auf
einer Druckplatte angeordnet. Statt mehrere Anzapfschrauben
einzudrehen ist bei diesen Anschlußvorrichtungen nur noch
ein Arbeitsgang erforderlich, nämlich das Aufdrücken dieser
Druckplatte auf das Flachkabel. Derartige Anschlußvorrichtungen
sind beispielsweise aus DE 197 39 741 A1, EP 0 817
315 A1 und US-Patentschrift 5 453 020 bekannt.
Obwohl die genannten Anschlußvorrichtungen zum abisolierund
auftrennungsfreien Anzapfen von Kabeln augenfällige
Vorteile aufweisen (vor allem hinsichtlich der einfachen
und schnellen Installierbarkeit), konnten sie sich bis heute
für Energieübertragungsleitungen nicht gegenüber der
herkömmlichen Installationstechnik (bei welcher die Leitungen
aufgetrennt und abisoliert werden müssen) allgemein
durchsetzen.
Die Erfindung stellt gemäß einem ersten Aspekt eine Anschlußvorrichtung
zum Anzapfen eines Energieübertragungsadern
aufweisenden Flachkabels bereit. Die Anschlußvorrichtung
weist Anzapfelemente mit einer Kontaktspitze zum
Durchdringen des Flachkabelmantels und/oder der Aderisolation
und zum Kontaktieren der jeweiligen Energieübertragungsader
auf. Die Kontaktspitze bildet einen flachen Winkel
von wenigstens 70°, insbesondere wenigstens 80°.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Anschlußvorrichtung
zum Anzapfen eines Energieübertragungsadern
aufweisenden Flachkabels. Die Anschlußvorrichtung
weist Anzapfelemente mit einer Kontaktspitze zum Durchdringen
des Flachkabelmantels und/oder der Aderisolation und
zum Kontaktieren der jeweiligen Energieübertragungsader
auf. Die Kontaktspitze hat in einem spitzen Bereich und in
einem Flankenbereich unterschiedliche Winkel. Dabei ist der
Winkel im Flankenbereich flacher als derjenige im Spitzenbereich.
Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten beispielhaften
Ausführungsformen und der angefügten beispielhaften
Zeichnung näher erläutert. In der schematischen Zeichnung
zeigen:
- Fig. 1
- eine Querschnittsansicht eines Flachkabels
mit Energieübertragungsadern;
- Fig. 2
- einen Funktionszusammenhang zwischen der
Härte der üblicherweise bei solchen Kabeln
verwendeten Isolations- und Mantelmaterialien
und der Temperatur;
- Fig. 3
- eine Querschnittsansicht des Flachkabels
von Fig. 1, in welches Kurven gleicher Härte
(Isohärtekurven) eingezeichnet sind;
- Fig. 4
- eine Querschnittsansicht eines Anzapfelements
mit einer Kontaktspitze, die einen
einheitlichen flachen Winkel bildet;
- Fig. 5
- eine Querschnittsansicht eines Anzapfelements
mit einer Kontaktspitze, welche zwei
abgestufte Winkel aufweist;
- Fig. 6
- eine Querschnittsansicht eines Anzapfelements
mit einer Kontaktspitze, welche im
Spitzenbereich konvex gekrümmt ausgebildet
ist;
- Fig. 7
- eine Querschnittsansicht eines Ausschnitts
eines Flachkabels im angezapften Zustand;
- Fig. 8
- eine Querschnittsansicht eines Flachkabels
mit Datenteil (sog. Hybridkabel);
- Fig. 9
- ein Anzapfelement zum Kontaktieren einer
abgeschirmten Datenübertragungsader des
Kabels gemäß Fig. 8;
- Fig. 10
- eine Querschnittsansicht einer Anschlußvorrichtung
mit einem Flachkabel gemäß Fig. 8,
in noch nicht montiertem Zustand;
- Fig. 11
- eine Seitenansicht der Anschlußvorrichtung
von Fig. 10 in montiertem Zustand.
- Fig. 12
- eine Draufsicht auf ein Basisteil der
Anschlußvorrichtung von Fig. 11;
- Fig. 13
- eine Draufsicht auf ein Anzapfteil der
Anschlußvorrichtung von Fig. 11;
- Fig. 14
- eine Draufsicht auf ein Steckerteil der
Anschlußvorrichtung von Fig. 11, ohne Deckel.
In den Figuren tragen funktionsgleiche Teile zum Teil gleiche
oder sich um eine Hunderterstelle oder Apostrophe unterscheidende
Bezugszahlen.
In Figur 1 ist zunächst ein Flachkabel 1 mit fünf in einer
Ebene verlaufenden Energieübertragungsadern 2 gezeigt. Bei
einem solchen Flachkabel 1 können beispielsweise die beiden
außen liegenden Adern 2 als Schutzerde-Leiter (PE) und Neutralleiter
(N) geschaltet sein, und die drei innen liegenden
Adern 2 als die drei Leiter (L1, L2, L3) eines Drehstromsystems
(z.B. eines 380-Volt-Drehstromsystems für Europa
oder eins 190-Volt-Drehstromsystems für USA). Die
Adern 2 sind jeweils aus einem Leiter 3, im allgemeinen einer
Litze, sowie einer Aderisolation 4 aufgebaut. Die einzelnen
Adern 2 sind in einem Mantel 5 eingebettet, welcher
die Flachkabelgeometrie definiert, und insbesondere die
einzelnen Adern 2 in einer genau definierten Position relativ
zum Kabeläußeren fixiert. Das Flachkabel 1 ist mit
längs verlaufenden Einkerbungen (oder, bei nicht gezeigten
Ausführungsformen, mit Erhebungen) ausgerüstet, und zwar
derart, daß das Flachkabel 1 keine 180°-Drehsymmetrie hat
(d.h., daß die Querschnittsform gegenüber einer Verdrehung
um 180° um die Längsachse nicht invariant ist). Dies bildet
eine "Kodierung", welche sicherstellt, daß bei Verwendung
einer komplementären Anschlußvorrichtung das Kabel nur einer
definierten Lage angezapft werden kann. Bei dem in Figur
1 dargestellten Beispiel ist diese Kodierung dadurch
gebildet, daß im Bereich zwischen drei der Adern 2 Einkerbungen
6 vorgesehen sind, eine entsprechende Einkerbung an
einem äußeren Ende (zwischen den Adern PE und L1) jedoch
fehlt. Die Aderisolationen 4 und/oder der Mantel 5 sind
i.a. aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt. Bei
(nicht gezeigten) Ausführungsformen sind die Leiter direkt
- also ohne gesonderte Aderisolationen - in den Mantel eingebettet.
Bei diesen Ausführungsformen hat also eine Kabelisolation
die Funktionen von Aderisolationen und des Kabelmantels.
Um zur Erfindung zu gelangen, hat der Erfinder erkannt, daß
bei der Anzapfung derartiger Flachkabel Probleme im Zusammenhang
mit Kabelerwärmung auftreten können. Grundsätzlich
sollte zur Erzielung eines dauerhaften elektrischen Kontakts
zwischen zwei Leitern, die nicht stoffschlüssig (z.B.
durch Löten) verbunden sind, ein dauerhafter Andruck herrschen.
Es wurde erkannt, daß in diesem Zusammenhang die Kabelerwärmung
eine wichtige Rolle spielen kann.
Zur Erläuterung ist zunächst in Fig. 2 schematisch die Härte
eines üblicherweise für die Aderisolierung 4 und den
Mantel 5 verwendeten thermoplastischen Kunststoffmaterials
als Funktion der Temperatur dargestellt. Beispielsweise
können die Aderisolierung 4 im wesentlichen aus Polyethylen,
und der Mantel 5 im wesentlichen aus PVC aufgebaut
sein; ein Fig. 2 entsprechender Zusammenhang gilt auch für
verschiedene vernetzte Kunststoffe, die alternativ für die
Aderisolierung 4 und/oder den Mantel 5 Verwendung finden
können. Wie Fig. 2 zeigt, nimmt die Härte eines derartigen
Kunststoffmaterials mit steigender Temperatur ab, wobei
diese Abnahme - je nach betrachtetem Kunststoff - beispielsweise
konkav (wie in Fig. 2 gezeigt), konvex, oder
abschnittsweise konkav/konvex verlaufen kann. Ein Flachkabel
der vorliegenden Art wird einerseits Umgebungstemperatur
(z. B. Zimmertemperatur) annehmen, wenn keine oder nur
geringe Ströme fließen), und wird sich andererseits bei
Stromfluß aufgrund der ohmschen Verluste in den Leitern 3
auf eine relativ hohe Betriebstemperatur erwärmen. Entsprechend
werden, wie in Figur 2 gezeigt ist, die Aderisolierung
4 und der Mantel 5 bei Umgebungstemperatur eine größere
Härte als bei Betriebstemperatur aufweisen. Bei der
niedrigeren Umgebungstemperatur verhalten sich die verwendeten
Kunststoffmaterialien elastisch, während sie bei höheren
Temperaturen allmählich ihre Elastizität verlieren
und in einen Übergangsbereich zum Fließverhalten gelangen
und schließlich Fließverhalten zeigen. Je nach gewählten
Materialien, Wärmeabfuhr und Strombeaufschlagung kann die
Betriebstemperatur in diesem Übergangsbereich oder sogar im
Fließbereich liegen, wie in Fig. 2 angedeutet ist.
Der Erfinder hat zum tieferen Verständnis der hiermit verbundenen
Phänomene eine räumliche Betrachtung angestellt.
Zur Veranschaulichung zeigt Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht
eines Flachkabels 1 im Betrieb, wobei Linien
gleicher Härte 7 (sog. Isohärte-Linien) eingezeichnet
sind. Zur Vereinfachung der bildlichen Darstellung ist hier
angenommen, daß durch alle fünf Leiter 3 (also auch durch
den PE- und den N-Leiter) gleich große Ströme fließen, somit
alle fünf Leiter gleichartige Wärmequellen darstellen.
In Fig. 3 sind drei Isohärte-Linien 7a, 7b und 7c eingezeichnet,
welche mit entsprechend gekennzeichneten Härten
in Fig. 2 korrespondieren. Am weitesten innen liegt die
Isohärte-Linie 7a mit der kleinsten, im Übergangsbereich
zum Fließen liegenden Härte. Da das Kabel 1 wegen der Wärmeableitung
nach außen hin zunehmend kälter ist, liegen die
Isohärte-Linien 7b und 7c, welche größere Härten im elastischen
Bereich anzeigen, weiter außen im Mantel 5. Fig. 3
veranschaulicht insbesondere, daß der Kabelmantel 5 im Bereich
der Verbindungsebene zweier Leiter 3 relativ weich
ist, während er in dem von einem Leiter 3 nach außen führenden
Bereich relativ bald größere Härten erreicht.
Der Erfinder hat ausgehend hiervon erkannt, daß aufgrund
dieses räumlichen Härteverlaufs eine Verschiebung der Leiter
3 in der Leiterebene nur zu relativ geringen elastischen
Rückstellkräften führt (weil der Leiter 3 im wesentlichen
im Bereich niedriger Härte verschoben wird), während
eine Verschiebung quer dazu, also nach außen, zu höheren
elastischen Rückstellkräften führt (weil dann der Leiter 3
gegen den härteren elastisch bleibenden äußeren Teil des
Mantels 5 gedrückt wird.
Bei den im Stand der Technik bekannten Anschlußvorrichtungen
sind die Anzapfelemente jedoch mit relativ spitzwinkligen
Kontaktspitzen ausgerüstet, welche dazu führen, daß
beim Eindrücken der Kontaktspitze in die Litze des Leiters
3 diese im wesentlichen zur Seite hin (d.h. in der Leiterebene)
auseinandergedrängt wird. Die verdrängte Litze verformt
das umgebende Kunststoffmaterial, so daß dieses die
Litze zurück - also gegen das Anzapfelement - drückt. Diese
seitliche Verdrängung geht aber in denjenigen Bereich des
Kabelmantels, der aus den oben genannten Gründen hinsichtlich
der elastischen Rückstellkräfte eher ungünstig ist.
Bei Betrieb eines derartigen Kabels kommt es laufend zu Erwärmungs-
und Abkühlungszyklen. Mit jedem dieser Zyklen
können wegen der Annäherung an den Fließbereich die elastischen
Rückstellkräfte des Kabelmantels etwas geringer werden,
so daß möglicherweise nach längerer Betriebszeit an
der Anzapfstelle Kontaktprobleme auftreten.
Auf der Grundlage des obigen hat der Erfinder erkannt, daß
es daher vorteilhaft ist, den Leiter 3 so anzuzapfen, daß
die Litze eher in Anzapfrichtung nach außen als in seitlicher
Richtung versetzt wird.
Zur Erreichung dieses Ziels werden hier zwei Lösungen
(Aspekte) vorgeschlagen, die jeweils für sich vorteilhaft
sind. Gemäß einer, in Figur 4 dargestellten Ausführungsform,
die sich auf den ersten Aspekt der Erfindung bezieht,
bildet bei einem Anzapfelement 11' die Kontaktspitze 12'
einen flachen Spitzenwinkel 13 von wenigstens 70°, insbesondere
wenigstens 80°. Das Anzapfelement 11' hat beispielsweise
die Form eines zylindrischen Stiftes. (Bei anderen,
nicht gezeigten Ausführungsformen ist das Anzapfelement
als Schraube ausgebildet, der dargestellte Teil in
Fig. 4 entspricht dann im wesentlichen der Schraubenspitze).
Am Ende des Anzapfelements 11' ist die Kontaktspitze
12' mit dem genannten Spitzenwinkel 13' ausgebildet. Der
Spitzenwinkel 13' ist als derjenige Winkel definiert, den,
im Querschnitt gemäß Fig. 4 betrachtet, die beiden Berandungslinien
der Spitze 12' miteinander bilden. Bei dem in
Fig. 4 dargestellten Beispiel beträgt dieser Winkel ungefähr
100°.
Bei bestimmten Kabelkonstruktionen kann es wünschenswert
sein, eine bessere seitliche Verdrängung des isolierenden
Kunststoffmaterials des Kabelmantels 5 und/oder der Aderisolierung
4 zu gewährleisten als dies bei einer einheitlichen
flachwinkligen Spitze der obigen Art der Fall ist. Gemäß
dem zweiten Aspekt ist die Kontaktspitze daher vorteilhaft
so ausgebildet, daß sie in einem spitzen Bereich und
in einem Flankenbereich unterschiedliche Winkel hat, wobei
der Winkel im Flankenbereich flacher als im spitzen Bereich
ist.
Der flachere Winkel muß dabei keineswegs wenigstens 70° betragen;
vielmehr ist die Ausbildung mit zwei unterschiedlichen
Winkeln auch dann vorteilhaft im Sinne einer verringerten
seitlichen Verdrängung der Litze, wenn der flachere
Winkel kleiner als 70° ist. Allerdings ist es zusätzlich
von Vorteil, wenn der flachere Winkel (also der Winkel im
Flankenbereich, bzw., bei mehreren Winkeln, der flachste
Winkel im Flankenbereich) wiederum wenigstens 70°, insbesondere
wenigstens 80° gemäß obiger Definition beträgt.
Eine in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform eines Anzapfelements
11" weist eine Kontaktspitze 12" auf, deren Winkel
vom Spitzenbereich zum Flankenbereich in einer Stufe zunimmt
(bei anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen können
weitere Winkelabstufungen vorgesehen sein). Und zwar
hat die Kontaktspitze 12" die Form eines spitzwinkligen
Dorns 14", welcher zentral auf einen flachwinkligeren Rotationskegel
15", welcher den Flankenbereich bildet, aufgesetzt
ist. Der Spitzenwinkel 16" des Dorns 14" beträgt beispielsweise
30°, der flachere Winkel 13" des Flankenbereichs
15" beträgt hingegen z. B. wenigstens 50°, in der
Darstellung gemäß Fig. 5 beispielsweise ungefähr 100°.
Bei einer anderen Ausführungsform eines Anzapfelements 11" '
gemäß Fig. 6 ist die Kontaktspitze 12"' hingegen so ausgebildet,
daß der Spitzenwinkel von der Spitze zu den Flanken
hin stetig zunimmt. Im Querschnitt betrachtet hat die Spitze
12"' somit eine konkav gekrümmte (z.B. parabolische) Außenform.
Im Bereich der eigentlichen Spitze 14"' beträgt
der Spitzenwinkel 16"' beispielsweise 20°; im Bereich der
äußeren Flanken 15"' beträgt der Winkel 13"' beispielsweise
100°. Der Winkel 13"' ist beispielsweise definiert als der
Winkel, unter dem sich die in einer Querschnittsdarstellung
jeweils an die äußersten Punkt der Spitze 12"' gelegten
Tangenten schneiden.
Die spitzwinklige Ausbildung des Spitzenbereichs 14", 14"'
der Kontaktspitzen 12", 12"' gemäß Fig. 5 und 6 erlaubt ein
leichteres Eindrücken der Anzapfelemente 21, 31 in das
Flachkabel 1, verhält sich vorteilhaft hinsichtlich der
seitlichen Verdrängung des Isolationsmaterials des Mantels
5 und der Aderisolationen 4, und erbringt schließlich einen
vorteilhaften Zentrierungseffekt beim Eindrücken.
Die Breite D der Anzapfelemente 11', 11", 11"' oberhalb der
Spitze 12', 12", 12"' quer zur Kabellängsrichtung ist vorteilhaft
größer oder gleich dem Durchmesser d der Leiter 3
gewählt. Dies ist in den Fig. 4, 5 und 6 veranschaulicht.
Eine derart breite Ausbildung der Anzapfelemente trägt bei
zur Vermeidung einer seitlichen Verdrängung der Litze des
Leiters 3 und zur Erzielung einer möglichst in Anzapfrichtung
erfolgenden Versetzung der Anzapfelemente 11', 11",
11" '.
Hinsichtlich der Länge der Anzapfelemente 11 ist die in
Fig. 7 gezeigte Ausführungsform besonders vorteilhaft. Und
zwar ist bei dieser die Länge des Anzapfelements 11 so gewählt,
daß das äußere Ende der Kontaktspitze 12 einerseits
möglichst tief in den Leiter 3 eindringt, andererseits jedoch
nicht auf der der Eindrückseite gegenüberliegenden
Leiterseite wieder austritt. Zur Erreichung dieses Ziels
bemißt man die Länge des Anzapfelements 11 vorteilhafterweise
nicht etwa an der Nominalposition des Leiters 3 im
Flachkabel, sondern an derjenigen Position, die der Leiter
3 im montierten Zustand der Anschlußvorrichtung tatsächlich
einnimmt. Aufgrund des vom Anzapfelement 11 hervorgerufenen
Drucks wird der Leiter 3 nämlich im Flachkabel in der Eindrückrichtung
des Anzapfelements 11 verschoben. In Fig. 7
ist die Nominalposition des Leiters 3 einer nicht angezapften
Ader 2 gestrichelt dargestellt, und die tatsächlich
eingenommene Position bei angezapfter Ader 2 ist durchgezogen
gezeichnet. Die Länge des Anzapfelements 11 ist gerade
so gewählt, daß das äußere Ende der Spitze 12 in der Normalposition
aus dem Leiter 3 austreten würde, wegen der
tatsächlich vorliegenden Verschiebung des Leiters 3 aber
nicht austritt. In anderen Worten liegt das Ende der Spitze
12 in demjenigen Bereich, der in Fig. 7 zwischen der gestrichelten
und der durchgezogenen Linie liegt.
Die oben genannten Ausgestaltungen der Kontaktspitzen können
bei solchen Anschlußvorrichtungen zum Einsatz kommen,
bei denen die Anzapfelemente mit einem Gewinde ausgerüstet
sind, so daß sie durch schraubenartige Drehung einzeln in
das Flachkabel eingedrückt werden.
Bevorzugt finden die oben genannten Ausgestaltungen Anwendung
bei Anschlußvorrichtungen, bei welchen die Anzapfelemente
ohne Drehung in das Flachkabel eingedrückt werden.
Bei einer unten näher beschriebenen, besonders bevorzugten
Ausführungsform werden sämtliche Anzapfelemente gleichzeitig
zusammen in das Flachkabel eingedrückt. Hierdurch ist
die Anzapfung eines mehradrigen Kabels in einem einzigen
Arbeitsgang möglich.
Klarstellend sei darauf hingewiesen, daß - auch wenn bisher
nur von der Anzapfung von Energieübertragungsadern die Rede
war - die hier in Rede stehenden Flachkabel nicht etwa ausschließlich
derartige Energieübertragungsadern zu enthalten
brauchen. Vielmehr kann ein anzuzapfendes Flachkabel auch
als Hybridkabel ausgebildet sein. In Fig. 8 ist ein Beispiel
eines solchen Hybridkabels 21 gezeigt, welches neben
Energieübertragungsadern 2 auch eine abgeschirmte symmetrische
Paarleitung mit zwei Datenübertragungsadern 22a, 22b
aufweist. Um auch dieses Kabel 21 an jeder beliebigen Stelle
anzapfen zu können, verlaufen die Datenübertragungsadern
22a, 22b nicht verdrillt. Um die Induktion von Störspannungen
auf der Paarleitung möglichst gering zu halten, sind
die Datenübertragungsadern 22 mit einer (vorteilhaft doppelten)
Abschirmung 28 ausgerüstet. Außerdem sind vorteilhaft
sowohl der Schutzerde-Leiter als auch der Neutralleiter
zwischen der Datenübertragungsleitung und den Energieübertragungsadern
L1 bis L3 angeordnet.
Fig. 9 zeigt ein Beispiel eines Anzapfelements 31 für eine
Datenübertragungsader 22 einer abgeschirmten Doppelleitung.
Die oben diskutierten Erwärmungsphänomene treten bei Datenübertragungsadern
nicht auf, da die hier fließenden Signalströme
im wesentlichen nur einem Potentialabgleich dienen
und damit vernachlässigbar klein sind. Zu einer Erwärmung
aufgrund ohmscher Verluste kommt es also nicht. Beim Anzapfen
eines Datenübertragungsleiters führt daher eine Verdrängung
nur in seitlicher Richtung zu ausreichenden elastischen
Rückstellkräften. Eine flachwinklige Ausbildung
der Kontaktspitze 32 könnte hier ungünstig sein, da bei einer
solchen flachen Spitze die Abschirmung 28 eher beim
Durchstechen der Aderisolierung einer Datenübertragungsader
hineingezogen würde, was zum Kurzschluß führen könnte. Vorteilhaft
ist daher die Kontaktspitze des Datenübertragungs-Anzapfelements
31 spitzer als diejenige (12') der Energieübertragungsader-Anzapfelemente
11' ausgebildet. Auch die
oben geschilderte Ausbildung der Spitze 12", 12"' mit mehreren
Winkeln ist hier einer Kontakthaltigkeit nicht förderlich.
Um einen Kurzschluß zwischen dem Anzapfelement 31
und der Abschirmung 28 zu vermeiden, ist erstere im Bereich
der Abschirmung 28, also oberhalb der Spitze 32, mit einer
Isolation 62 ausgerüstet. Eine derartige Isolation 37 ist
nicht zwingend, sie kann z.B. bei Datenübertragungsleitungen,
die gänzlich oder an der Anzapfstelle ohne Abschirmung
sind, entfallen.
Anhand der Fig. 10 bis 14 werden bevorzugte Ausführungsformen
von Anschlußvorrichtungen näher beschrieben. Zunächst
folgen hierzu einige allgemeinere Anmerkungen.
Bei den bevorzugten Ausführungsformen ist die Anschlußvorrichtung
so ausgebildet, daß sie an ein unter Spannung stehendes
Flachkabel montiert werden kann. Hierzu sind diejenigen
Teile, die bei der Montage an das unter Spannung stehende
Flachkabel spannungsführend sind, berührungssicher
gestaltet. Dies bedeutet insbesondere, daß spannungsführende
Teile, z.B. die Anzapfelemente, von der dem Kabel abgewandten
Seite der Anschlußvorrichtung nur durch derart
kleine Löcher (etwa zum Einstecken von Steckkontakten) zugänglich
sind, daß entsprechend den üblichen Sicherheitsnormen
eine ausreichende Sicherheit vor Berührung mit einem
Finger gewährleistet ist. Es bedeutet ferner, daß es nicht
etwa erforderlich ist, bei der Installation spannungsführende
Teile mit einem Werkzeug zu berühren (wie es etwa der
Fall ist, wenn die Anzapfelemente als elektrisch leitende
Kontaktschrauben ausgebildet sind und zum Anzapfen des Kabels
mit einem Schraubendreher hineingedreht werden). Die
Möglichkeit einer Anzapfung eines Energieübertragungskabels
unter Spannung ist vor allem im Bereich gewerblich genutzter
Gebäudeinstallationen von Vorteil, da hier die Notwendigkeit
der Abschaltung von Teilen des Versorgungsnetzes
i.e. mit hohen Kosten (z. B. wegen Produktionsausfall) verbunden
ist.
Bei den gezeigten bevorzugten Ausführungsformen werden die
mehreren Anzapfelemente der Anschlußvorrichtung gemeinsam
in das Flachkabel eingedrückt. Dies erlaubt im Vergleich zu
im Stand der Technik bekannten Lösungen mit einzeln einzuschraubenden
Anzapfelementen eine einfachere und schnellere
Installation. Vorteilhaft sind hierzu die Anzapfelemente
fest in einem Anzapfteil angeordnet, wodurch das gemeinsame
Eindrücken der Anzapfelemente durch Aufdrücken dieses Anzapfteils
auf ein komplementäres Basisteil - mit dem bereits
eingelegten Flachkabel - erfolgen kann.
Die Anschlußvorrichtung dient beispielsweise dazu, eine Abzweigleitung
an das - im allgemeinen durchgehende - Flachkabel
anzuschließen und/oder direkt an dem Flachkabel eine
Vorrichtung, wie einen Schalter, einen Sensor, eine Aktuator
etc. anzuordnen. Die Abzweigleitung oder Vorrichtung
kann elektrisch und mechanisch fest mit der Anschlußvorrichtung
verbunden sein.
Alternativ kann die Anschlußvorrichtung jedoch interfaceartig
aufgebaut sein. Bei den bevorzugten Ausführungsformen
der Fig. 10-14 ist beispielsweise das Anzapfteil als Steckdose
ausgebildet, in welche ein komplementärer Stecker einsteckbar
ist. Dieser Stecker trägt die Abzweigleitung bzw.
die Vorrichtung. Die gezeigte interface-artige Ausbildung
hat folgende zwei Vorteile: (i) Die Montage der Anschlußvorrichtung
ist erleichtert, da der Anschluß der Abzweigleitung
bzw. der Vorrichtung an dem noch nicht eingesteckten
Stecker - und damit entfernt vom Flachkabel - erfolgen
kann; dies erlaubt auch eine Vorkonfektionierung von
Stecker mit Abzweigleitung bzw. Stecker mit einer Vorrichtung;
(ii) Ein- und derselbe Typ von Anzapfteil kann für
verschiedenste anzuschließende Objekte (Abzweigleitungen,
verschiedene Typen von Vorrichtungen) verwendet werden.
Bei der bevorzugten Steckdosen-Stecker-Ausbildung der Anschlußvorrichtung
weist der Stecker vorzugsweise Steckkontakte
auf, welche vorteilhaft konzentrisch zu den Anzapfelementen
des Anzapfelement-Gehäuseteils angeordnet sind.
Die Anzapfelemente sind auf der dem Kabel abgewandten Seite
buchsenartig ausgebildet, so daß die Steckkontakte beim
Einstecken des Steckers in die Steckdose direkt in die
buchsenartigen Anzapfelemente eingesteckt werden.
Ein einer Masse- oder Erdverbindung dienendes Steckkontakt-Steckbuchsen-Paar
ist vorzugsweise so ausgebildet, daß beim
Einstecken des Steckers in die Steckdose zunächst eine Masse-
bzw. Erdverbindung, und erst anschließend Verbindungen
zu den spannungsführenden Leitern hergestellt werden. Beispielsweise
kann hierfür der der Masse- oder Erdverbindung
dienende Steckkontakt etwas länger als die übrigen Steckkontakte
ausgeführt sein.
Zum Anschluß einer Abzweigleitung ist die Anschlußvorrichtung
vorteilhaft mit Federklemmen ausgerüstet. Dies gilt
gleichermaßen für Ausführungsformen mit Steckdosen-Stecker-Ausbildung
sind (die Federklemmen sind dann im Stecker angeordnet),
wie für nicht als Steckdose und Stecker ausgebildete
Ausführungsformen (bei letzteren sind die Federklemmen
beispielsweise auf dem Anzapfelement-Gehäuseteil
angeordnet). Die Ausrüstung mit Federklemmen erlaubt eine
schnelle Montage; außerdem sind Federklemmen hinsichtlich
der Kontakthaltigkeit vorteilhaft.
Zur Erzielung möglichst vielfältiger Verwendungsmöglichkeiten
ist die Anschlußvorrichtung vorteilhaft so ausgebildet,
daß die Abzweigleitung zweiseitig aus ihr herausführbar
ist, beispielsweise parallel zur Flachkabelebene in Kabellängsrichtung
und quer dazu. Eine derartige zweiseitige
Herausführbarkeit der Abzweigleitung ist vorteilhaft sowohl
bei solchen Ausführungsformen, die als Steckdosen und Stekker
ausgebildet sind, als auch bei solchen, bei denen dies
nicht der Fall ist.
Vorteilhaft weist eine Anschlußvorrichtung mit Abzweigleitung
im Anschlußbereich der Abzweigleitung zwischen den Anschlußstellen
für die einzelnen Adern der Abzweigleitung
Wände zur Kriechwegverlängerung auf. Auch diese Maßnahme
ist bei den beiden genannten Arten von Anschlußvorrichtungen
vorteilhaft, wobei die Wände zur Kriechwegverlängerung
bei der Steckdosen-Stecker-Bauart beispielsweise im Stecker
angeordnet sind, während sie bei der anderen Bauart beispielsweise
auf dem Anzapfteil angeordnet sind.
Anschlußvorrichtungen, welche zum Anzapfen von Hybridkabeln
ausgebildet sind, weisen vorteilhaft im Anschlußbereich der
Abzweigleitung zwischen den Anschlußstellen der Energieübertragungsadern
und der Datenübertragungsadern eine
Trennwand auf, die zur Abschirmung elektrisch leitend ausgeführt
sein kann und ggf. geerdet oder mit der Abschirmung
der Datenleitung des Hybridkabels elektrisch verbunden sein
kann.
Nun zurückkommend auf die Figuren 10 bis 14, zeigt Figur 10
eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Anschlußvorrichtung
100 in noch nicht montiertem Zustand. Die Anschlußvorrichtung
100 ist aus drei Baugruppen aufgebaut, welche im
montierten Zustand gewissermaßen drei "Etagen" bilden. Es
handelt sich hierbei um ein Basisteil 140, ein Anzapfteil
160 und ein Steckerteil 180, die in Fig. 10 in noch nicht
zusammengebautem Zustand zusammen mit einem zu kontaktierenden
Hybrid-Flachkabel 21 (Fig. 8) dargestellt sind. Das
Basisteil 140 und das Anzapfteil 160 sollen in zusammengebautem
Zustand das Kabel 21 in genau definierter Lage zwischen
sich aufnehmen. Hierzu ist das Basisteil 140 mit einer
in Längsrichtung durchgehenden Aufnahme 141 ausgerüstet,
welche am Boden längs verlaufende Zentrierungsrippen
142 aufweist und durch ebenfalls längs verlaufende Seitenwände
142 begrenzt ist. Die Zentrierungsrippen 142 greifen
in komplementäre Einkerbungen 6 im Kabel 21 ein und stellen
hierdurch, zusammen mit den Seitenwänden 143, dessen genaue
Positionierung des Flachkabels sicher. Wegen ihrer nichtachsensymmetrischen
Anordnung verhindern die Zentrierungsrippen
142 auch ein verkehrtes Einlegen des Kabels 21; sie
haben damit auch eine Kodierungsfunktion. Entsprechende
Zentrierungsrippen können sich auch im Anzapfteil 160 befinden
(nicht dargestellt). Die Seitenwände 143 weisen außen
jeweils eine oder mehrere längs verlaufende Rastnasen
144 auf. Am Anzapfteil 160 befinden sich hierzu komplementäre
Rast-Hinterschneidungen (nicht dargestellt), so daß
die beiden Teile (140, 160) der Anzapfstellung miteinander
verrastbar sind.
Das Anzapfteil 160 umfaßt eine Anzapfelement-Aufnahmeplatte
161 mit zwei längs verlaufenden Querwänden 162, welche die
Seitenwände 143 des Basisteils 140 umgreifen und die besagten,
zu den Rastnasen 144 komplementären Rast-Hinterschneidungen
(nicht gezeigt in Fig. 10) aufweisen. In
der Anzapfelement-Aufnahmeplatte 161 sind elektrisch leitende
Anzapfelemente 11 fest angeordnet, welche sich zum
Kabel 21, also in den von der Aufnahmeplatte 161 und den
Querwänden 162 gebildeten Raum erstrecken. Die Anzapfelemente
11, 31 sind genau mittig über der jeweils anzuzapfenden
Ader 2, 22 angeordnet. Hinsichtlich ihrer Länge wird
auf die Ausführungen zu Fig. 7 verwiesen. Die Spitzen der
Anzapfelemente 11, 31 sind in Fig. 10 nur schematisch wiedergegeben;
genauere Ansichten von bevorzugten Ausbildungen
sind in den Fig. 4 bis 6 und 9 gezeigt. Die Anzapfelemente
11, 31 sind in Kabellängsrichtung versetzt angeordnet, und
zwar vorzugsweise entlang einer schräg zur Kabellängsrichtung
verlaufenden Geraden. In der Querschnittsansicht von
Fig. 10 liegen die beiden Anzapfelemente für die Datenübertragungsadern
31a, 31b vor der Zeichenebene und sind daher
nicht sichtbar; möglich sind im übrigen auch Ausführungsformen,
bei denen die Anschlußvorrichtung nur zum Anzapfen
der Energieübertragungsadern 2 bestimmt ist, und folglich
keine Anzapfelemente für die Datenübertragungsadern aufweist.
Die Anzapfelemente 11, 31 sind durch die Aufnahmeplatte
141 hindurchgeführt und sind zu der dem Flachkabel
21 abgewandten Seite als Buchsen 164 ausgebildet.
Die Montage der Anschlußvorrichtung 110 erfolgt so, daß zunächst
das Flachkabel 21 in die Aufnahme 141 des Basisteils
140 eingelegt wird und anschließend das Anzapfteil 160 auf
das Basisteil 140 gedrückt wird (gegebenenfalls unter Zuhilfenahme
eines geeigneten Spezialwerkzeugs). Hierbei
durchdringen die Anzapfelemente 11 den Mantel 5 sowie die
jeweiligen Aderisolationen des Flachkabels 21, und dringen
schließlich in die Litzen der Leiter 3, 23 ein. Am Ende
dieses Aufdrückvorgangs verrasten die Rast-Hinterschneidungen
mit den Rastnasen 144, wodurch das Anzapfteil
160 auf dem Basisteil 140 - und hiermit auch die
in die Leiter 3, 23 eingedrungenen Anzapfelemente 11, 31 -
fixiert werden. Bei diesem Anzapfvorgang ist das Steckerteil
180 noch nicht aufgesetzt (was beispielsweise dadurch
sichergestellt werden kann, daß das erwähnte Spezialwerkzeug
bei fälschlicherweise bereits aufgesetztem Steckerteil
180 nicht angesetzt werden kann). Dieser Montagevorgang
kann bei unter Spannung stehendem Flachkabel 21 erfolgen.
Die hierfür erforderliche Berührungssicherheit gegenüber
spannungsführenden Teilen, insbesondere den Anzapfelementen
11, ist bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführungsform durch
folgende drei Maßnahmen erreicht:
(i) Die Steckbuchsen 164 sind mit einem derart kleinen
Durchmesser (z.B. 5 mm) ausgestattet, daß ein Finger
nicht eindringen kann; außerdem beginnt der leitende
(und damit spannungsführende) Buchsenteil vertieft
(z.B. um 5 mm) und ist von einer isolierenden Buchsenabdeckung
165 überdeckt; (ii) Indem das Eindrücken der Anzapfelemente 11, 31 allein
durch Druck auf die isolierende Aufnahmeplatte 161
erfolgt, ist keine Manipulation der spannungsführenden
Anzapfelemente 11 erforderlich (wie es beispielsweise
bei schraubenartigen Anzapfelementen mit nichtisoliertem
Schraubenkopf der Fall wäre).
Eine weitere, in dieser Hinsicht vorteilhafte Maßnahme besteht
darin, daß die Querwände 162 die Seitenwände 143
überdecken bereits bevor die Spitzen der Anzapfelemente 11
Kontakt zu den Leitern 3 des Flachkabels herstellen; dies
erschwert es, beispielsweise mit einem Werkzeug die Anzapfelemente
11 zwischen Kabel 3 und Aufnahmeplatte 161 zu berühren,
wenn diese bereits unter Spannung stehen (allerdings
bleibt es trotz dieser Maßnahme möglich, die Anzapfelemente
11 von der Stirnseite her z.B. mit einem Werkzeug
zu berühren).
Das Steckerteil 180 ist an der Steckseite mit Steckstiften
181 ausgerüstet, welche zu den Buchsen 164 des Anzapfteils
160 komplementär sind. (Die zu den Datenübertragungs-Anzapfelementen
31 gehörenden Steckstifte liegen wiederum
vor der Zeichenebene und sind daher nicht gezeigt.) Ein dem
Schutzerde-Leiter (PE) zuzuordnender Steckstift 181a ist
etwas länger als die übrigen Steckstifte 181b ausgebildet.
Hierdurch wird beim Einstecken des Steckerteils 180 in das
die komplementäre Buchse bildende Anzapfteil 160 zunächst
eine elektrische Schutzerde-Verbindung hergestellt, bevor
es zu einer Verbindung mit den übrigen Leitern kommt.
Zum Zwecke des Anschließens an einer (nicht dargestellten)
Abzweigleitung an das Steckerteil 180 sind mit den Steckstiften
181 verbundene Federklemmen 182 vorgesehen. Diese
sind bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 in einem Hohlraum
des Steckerteils 180 angeordnet, welcher - abgesehen
von der Möglichkeit einzelne Adern durch Aderdurchführungen
183 einzuführen - nur von der Steckseite des Steckerteils
180 nach Abnahme einer Bodenplatte 184 zugänglich ist. Zum
Anschließen der Abzweigleitung wird diese durch eine Leitungsdurchführung
185 mit Zugentlastung in das Steckerteil
180 eingeführt. Dort wird die jeweils anzuschließende Ader
vereinzelt durch die betreffende Aderdurchführung 183 geführt
und bei abgenommener Bodenplatte 184 mit Hilfe der
Federklemme 182 an den betreffenden Steckstift 181 angeschlossen.
Hierzu wird die Federklemme 182 z.B. mit einem
geeigneten Werkzeug (Schraubendreher) zur Seite gedrückt
und der Leiter der betreffenden Ader der Abzweigleitung in
die Federklemme 182 eingeführt. Anschließend wird die Bodenplatte
184 aufgesetzt und das Steckerteil 180 in das Anzapfteil
160 gesteckt. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung
ist sichergestellt, daß die Abzweigleitung nicht etwa
bei bereits eingestecktem - und damit spannungsführenden -
Steckerteil 180 angeschlossen werden kann.
In Fig. 10 ist nur eine von zwei verschiedenen Leitungsdurchführungen
185 gezeichnet, und zwar diejenige, welche
eine Herausführung der Abzweigleitung quer zur Kabellängsrichtung
erlaubt. Wie im Zusammenhang mit Fig. 11 noch näher
erläutert wird, ist bei den bevorzugten Ausführungsformen
noch eine weitere Durchführung vorgesehen, welche eine
Herausführung der Abzweigleitung in der Kabellängsrichtung
erlaubt.
Das Basisteil 140, das Anzapfteil 160 und das Steckerteil
180 sind aus isolierendem Kunststoff hergestellt, abgesehen
von den elektrisch leitenden Anzapfelementen 11, 31, Steckstiften
181 und Federklemmen 182.
Fig. 11 zeigt eine Seitenansicht einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform einer Anschlußvorrichtung 200, auf die das
oben zu Fig. 10 Gesagte ebenfalls zutrifft, die sich jedoch
in einigen Details von der Ausführungsform gemäß Fig. 10
unterscheidet. Es handelt sich um eine Seitenansicht in zusammengebautem
Zustand von Basisteil 240 und Anzapfteil 260
mit aufgesetztem Steckerteil 280. In der vorliegenden Seitenansicht
sind neben der Anzapfelementen 11 für die Energieübertragungsadern
auch die Anzapfelemente 31 für die Datenübertragungsadern
sichtbar (damit die Anzapfelemente 11,
31 nicht durch das Flachkabel verdeckt sind, zeigt Fig. 11
eine Ansicht ohne Flachkabel; nur zur besseren Anschaulichkeit
ist ein solches strichliert eingezeichnet. In Fig. 11
sind neben den Rastnasen 244 am Basisteil 240 auch die
hierzu komplementären Rast-Hinterschneidungen 266 am Anzapfteil
260 zu sehen.
Zur Befestigung des Basisteils 240 auf einer Unterlage sind
an einer Längsseite des Basisteil-Bodens Laschen 245 und an
der anderen Längsseite Befestigungslöcher 246 vorgesehen.
Die Laschen 245 sind z. B. zur Hinterschneidung einer auf
der Unterlage vorzusehenden Befestigungsleiste bestimmt; in
die Befestigungslöcher 246 können z.B. Befestigungsschrauben
247 eingesetzt werden. Durch diese Befestigungsmittel
ist die Anschlußvorrichtung 200 geeignet, unter Vermeidung
jeglicher Krafteinwirkung auf das durchlaufende Flachkabel
21 relativ schwere Geräte oder zugbelastete Abzweigleitungen
aufzunehmen.
Neben der bereits bei Fig. 10 angesprochenen Abzweigleitungsdurchführung
(185) quer zur Kabellängsrichtung ist in
der Seitenansicht gemäß Fig. 11 auch die zweite Leitungsdurchführung
285 in Kabellängsrichtung zu sehen. Bei der
Ausführungsform der Fig. 11 weisen die Leitungsdurchführungen
zwei Öffnungen (gezeigt sind 285a und 285b) auf, von
denen die erste größere zur Durchführung einer Energieübertragungs-Abzweigleitung
und die zweite, kleinere, zur
Durchführung einer gesonderten Datenübertragungs-Abzweigleitung
dient.
Die Fig. 12 bis 14 zeigen schließlich die drei Teile 240,
260 und 280 der Anschlußvorrichtung 200 von Fig. 11 in
Draufsicht.
Die Draufsicht des Anzapfteils 260 zeigt die Anordnung der
Steckbuchsen 264 - und somit der Anzapfelemente 11, 31
längs einer schräg verlaufenden Geraden. Wegen der äquidistanten
Anordnung der Adern im Kabel 21 sind auch die Anzapfelemente
11, 31 äquidistant angeordnet, mit einem entsprechend
der Schräganordnung vergrößerten Abstand. Ein im
Kabel 21 vorliegender zusätzlicher Raum zwischen den Energie-
und Datenübertragungsadern 2, 22 spiegelt sich in einem
entsprechend vergrößerten Abstand zwischen dem betreffenden
Energieübertragungs-Anzapfelement 11 und dem benachbarten
Datenübertragungs-Anzapfelement 31 wider.
Bei der Ausführungsform 200 hat das Steckerteil 280 einen
abnehmbaren Deckel 286 (Fig. 11). Fig. 14 zeigt eine Draufsicht
der Steckerteils 250 mit abgenommenem Deckel 286.
Statt der in Fig. 10 vorgesehenen Federklemmen erfolgt der
Anschluß der Abzweigleiter hier mit Schraubklemmen 282.
Zwischen den Schraubklemmen 282 sind Wände 287 zur Kriechwegverlängerung
vorgesehen, die gleichzeitig eine Führung
für die an die Schraubklemmen 282 angeschlossenen Einzeladern
der Abzweigleitung bilden. Zwischen den Energieübertragungsklemmen
und den Datenübertragungsklemmen ist zudem
eine Zwischenwand 288 vorgesehen, welche ggf. aus leitendem
Material ausgeführt und geerdet sein kann.
Da der Raum jenseits der schräg verlaufenden Verbindungsgeraden
der Klemmen 282 nicht für den Anschluß der Abzweigleitung
benötigt wird, ist es möglich, die entsprechende
Ecke der Anschlußvorrichtung 200 gewissermaßen
"abzuschneiden". Entsprechend haben die drei Teile 240, 260
und 280 der Anschlußvorrichtung 200 die Grundform eines
Rechtecks mit einer ungefähr auf halber Seitenlänge diagonal
abgeschnittenen Ecke.
Insgesamt zeigen die offenbarten Ausführungsformen Anschlußvorrichtungen
zum Anzapfen von Flachkabeln mit Energieübertragungsadern,
die einerseits einfach, schnell und
sicher montierbar sind, und andererseits hinsichtlich der
Kontakthaltigkeit, auch nach langem Gebrauch unter relativ
hohen Strömen, optimiert sind.