WO2024041855A1 - Modular gebildetes, mehrpoliges reiheneinbaugerät - Google Patents

Modular gebildetes, mehrpoliges reiheneinbaugerät Download PDF

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WO2024041855A1
WO2024041855A1 PCT/EP2023/071308 EP2023071308W WO2024041855A1 WO 2024041855 A1 WO2024041855 A1 WO 2024041855A1 EP 2023071308 W EP2023071308 W EP 2023071308W WO 2024041855 A1 WO2024041855 A1 WO 2024041855A1
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WO
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Prior art keywords
circuit board
module
housing
housing module
modular
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/071308
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jean-Mary Martel
Andreas Mundt
Franz Ness
Gerald NÖRL
Sebastian Schaich
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2024041855A1 publication Critical patent/WO2024041855A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H71/00—Details of the protective switches or relays covered by groups H01H73/00 - H01H83/00
    • H01H71/08—Terminals; Connections
    • H01H71/082—Connections between juxtaposed circuit breakers

Definitions

  • the invention relates to a modular, multi-pole series built-in device with a first device module for connection to a first phase conductor, a second device module for connection to a second phase conductor and an insulating material housing formed from a first housing module and a second housing module, the first Housing module is assigned to the first device module, and the second housing module is assigned to the second device module.
  • Electromechanical protective switching devices for example circuit breakers, circuit breakers, residual current circuit breakers and arc or Fire protection switches - serve to monitor and protect an electrical circuit and are used in particular as switching and safety elements in electrical energy supply and distribution networks.
  • the protective switching device is electrically connected to an electrical line of the circuit to be monitored via two or more connection terminals in order to interrupt the electrical current in the respective monitored line if necessary.
  • the protective switching device has at least one switching contact, which can be opened when a predefined state occurs - for example when a short circuit or a fault current is detected - in order to separate the monitored circuit from the electrical line network.
  • Such protective switching devices are also known as series-mounted devices in the field of low-voltage technology.
  • Circuit breakers are specifically designed for high currents.
  • a circuit breaker (so-called LS switch), which is also known as a “miniature circuit breaker” (MCB), provides a so-called over-voltage in the electrical installation.
  • Current protection device and is used in particular in the area of low-voltage networks.
  • Circuit breakers and circuit breakers guarantee safe switching off in the event of a short circuit and protect consumers and systems from overload, for example from damage to the electrical cables due to excessive heating as a result of an excessively high electrical current. They are designed to automatically switch off a circuit to be monitored in the event of a short circuit or an overload and thus isolate it from the rest of the line network.
  • Circuit breakers and circuit breakers are therefore used in particular as switching and safety elements for monitoring and securing an electrical circuit in electrical energy supply networks.
  • Circuit breakers are in principle already known from the publications DE 10 2015 217 704 Al, EP 2 980 822 Al, DE 10 2015 213 375 Al, DE 10 2013 211 539 Al or also EP 2 685 482 Bl.
  • a single-pole circuit breaker To interrupt a single phase line, a single-pole circuit breaker is usually used, which usually has a width of one pitch unit (corresponds to approx. 18mm).
  • three-pole circuit breakers are used (as an alternative to three single-pole switching devices), which have a width of three pitch units (corresponds to approx. 54mm).
  • Each of the three phase conductors has a pole, i.e. H . assigned a switching point. If the neutral conductor is to be interrupted in addition to the three phase conductors, one speaks of four-pole devices, which have four switching points: three for the three phase conductors and one for the common neutral conductor.
  • a residual current circuit breaker is a protective device to ensure protection against a dangerous residual current in an electrical system.
  • a fault current - which is also referred to as a differential current - occurs when a live part of the line has electrical contact with earth. This is the case, for example, when a person touches a live part of an electrical system: in this case the current flows as a residual current through the person's body towards grounding. To protect against such body currents, the residual current circuit breaker must quickly and safely disconnect all poles of the electrical system from the mains when such a residual current occurs.
  • FI circuit breaker short: FL switch
  • Dl switch differential current circuit breaker
  • RCD Residual Current Protective Device
  • Arc or Fire protection switches are used to detect arcing faults that can occur at a defective point on an electrical cable - for example a loose cable clamp or due to a cable break. If the arc fault occurs electrically in series with an electrical consumer, the normal operating current is usually not exceeded because it is limited by the consumer. For this reason, the arc fault is not detected by a conventional overcurrent protection device, for example a fuse or a line protection switch. To determine whether an arc fault is present, the fire protection switch measures both the voltage curve and the current curve over time and analyzes and evaluates them with regard to the curves characteristic of an arc fault.
  • AFDD Arc Fault Detection Devices
  • AFCI Arc Fault Circuit Interrupter
  • the modular, multi-pole series-mounted device has a first device module for connection to a first phase conductor, a second device module for connection to a second phase conductor and an insulating material housing formed from a first housing module and a second housing module by connecting using a first connecting means, whereby the first housing module is assigned to the first device module, and the second housing module is assigned to the second device module.
  • the multi-pole modular device has a first circuit board, which is accommodated and held in the first housing module, and a second circuit board, which is accommodated and held in the second housing module.
  • the first circuit board and the second circuit board are electrically conductively connected by a mechanical plug connection, which has at least one contact element and at least one contact receptacle assigned to it, the first circuit board in the first housing module in a first direction (x) and in a direction first direction (x) orthogonally oriented second direction (y) is floating.
  • Both the first and second housing modules, and thus the insulating material housing, as well as the first and second device modules, and thus the modular, multi-pole series-mounted device have a front side, a fastening side opposite the front side and first and second narrow ones connecting the front side and the fastening side - and broadsides.
  • the term “housing module” refers to a modular part of the insulating material housing. If the device module in question is equipped with the required components, the correspondingly equipped housing module is referred to as a “device module”, with each device module being assigned to a pole. Several device modules then form the modular multi-pole modular device.
  • Both the first device module and the second device module are each designed as a single-pole circuit breaker and have their own housing module, which is clearly assigned to the respective device module, in which there is a short-circuit triggering device for interrupting the phase conductor via the respective, ie the first or second, phase conductor flowing electrical current in the event of an electrical short circuit and an overload tripping device for interrupting the electrical current flowing over the respectively assigned, ie first or second phase conductor in the event of an electrical overload are arranged, ie recorded and held.
  • a two-pole circuit breaker is formed, to which a first phase conductor (on the first Device module) and a second phase conductor (on the second device module) can be connected.
  • a circuit board, the first circuit board and the second circuit board is arranged, which are connected to one another in an electrically conductive manner using the mechanical plug connection.
  • the at least one contact is attached to one of the circuit boards and the at least one contact element is attached to the other circuit board.
  • the at least one contact element can be formed by one or more contact pins, so-called PINs, which are inserted into socket-like openings in the contact receptacle when the two housing modules are connected. If both circuit boards are stored in a specific manner in their respective housing module, the use of a rigid mechanical plug connection leads to an overdetermination of the storage and thus to mechanical stress on the circuit boards. Furthermore, unfavorable tolerance chains can also lead to assembly problems - especially in automated production.
  • the first circuit board is in the first direction as well floating in the second direction, ie transversely displaceable or indefinitely, i.e. with play in the first or second direction, stored in the first housing module.
  • the second printed circuit board is mounted in the second housing module 12 in the first and second directions, ie without play.
  • the contact of the plug connection is arranged on the first circuit board, and the contact element of the plug connection is arranged on the second circuit board.
  • the contact By arranging the contact on the first circuit board, the contact is also floating in the first and second directions in the first housing module. Accordingly, the contact element, which can include several contact pins, is mounted together with the second circuit board without play in the second housing module. This significantly simplifies the production of the mechanical plug connection when the first and second housing modules are joined together to form the insulating material housing, and thus the first and second device modules to form the modular, multi-pole, series-mounted device.
  • the plug connection has a centering aid which aligns the first circuit board relative to the first housing module.
  • the centering aid By using the centering aid, inserting the at least one contact element into the contact can be significantly simplified.
  • the centering aid is advantageously arranged around the contact in order to effectively prevent incorrect insertion of the contact elements next to the contact.
  • the centering aid is mechanically connected to the first housing module via at least one resilient element. In this way, the floating mounting of the first circuit board is ensured, so that manufacturing-related tolerances are compensated for Inserting the at least one contact element into making contact can be made easier.
  • the centering aid has inlet slopes.
  • the first housing module has a fixing element, which fixes the first circuit board in the third direction by attaching the first connecting means acting in a third direction orthogonal to the first and second directions.
  • the mechanical plug connection which electrically conductively connects the first to the second circuit board, is first formed.
  • the floating storage of the first circuit board is crucial here in order to avoid mechanical stresses due to overdetermined storage of the two circuit boards.
  • the first circuit board is pressed by the fixing element in the third direction against an inner contour of the first housing module and thus positively fixed in the third direction. Depending on the pressure force, this also ensures a frictional fixation of the first printed circuit board, which is now largely tension-free, in the first or second direction can be realized. On In this way, the first circuit board is securely received and held in the first housing module.
  • the first housing module has a wall opening for receiving the contact receptacle arranged on the first circuit board.
  • the wall of the housing module securely protects the parts and components of the first device module arranged therein from external environmental influences and from the second device module arranged adjacently.
  • the wall opening formed in the wall serves exclusively to implement the mechanical plug-in connection between the first circuit board arranged in the first housing module and the second circuit board arranged in the second housing module.
  • the modular, multi-pole series-mounted device has a third device module for connection to a third phase conductor, the third device module having a third housing module, which is arranged between the first housing module and the second housing module.
  • the third device module arranged between the first and the second device module is also designed as a single-pole circuit breaker and has its own housing module, which is clearly assigned to it, in which a short-circuit tripping device and an overload tripping device for interrupting the electrical current flowing via the third phase conductor In the event of an electrical short circuit or an electrical overload, i.e. H . are recorded and held.
  • the third housing module can be connected using the first connecting means, for example rivets or screws, which creates a three-pole insulating material housing for a modular, three-pole series-mounted device.
  • an additional RCD module which is equipped with the components of a residual current circuit breaker, can be attached to the outer broad side of the second device module, so that 3 phase conductors and a neutral conductor are connected to the four-pole protective switching device and are protected against short circuits, electrical overloads, etc Earth fault currents can be monitored.
  • the third device module has a third circuit board arranged in the third housing module, which is floatingly mounted in the first direction and the second direction and has a further contact, which has a position in the first and second directions the second direction correlates with the position of the contact receptacle arranged on the first printed circuit board, so that the at least one contact element arranged on the second printed circuit board can be passed through the further contact receptacle in order to be electrically conductively connected to the contact receptacle arranged on the first printed circuit board.
  • each of the housing modules has a width of one division unit. In this way it is ensured that the width dimension of the modular, multi-pole in-line device corresponds to the standard locking dimension for the width of such in-line devices.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a multi-pole modular device according to the invention, formed from several device modules, in a perspective view;
  • Figure 2 is a schematic representation of the opened first device module in a perspective view
  • Figure 3 shows a schematic representation of the pre-assembled first and second device module in a perspective view
  • Figure 4 shows a schematic representation of a further assembly step of the pre-assembled first and second device module in a perspective view
  • Figure 5 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment of the multi-pole modular device formed from several housing modules.
  • FIG. 1 the basic structure of a modular, multi-pole modular device 1 according to the invention is shown schematically.
  • the multi-pole modular device 1 has a front side 3, a fastening side 4 arranged opposite it, as well as narrow sides 5 and broad sides 6 connecting the front side and the fastening side 3, 4 and is designed as a four-pole FI/LS or RCBO trained, but this is only an example of a possible device structure.
  • NEN should: two- and three-pole (modular) series-mounted devices, regardless of their functional scope, can also be the subject of the invention.
  • first device module 10 for connecting a first phase conductor
  • second device module 20 for connecting a second phase conductor
  • third device module 30 for connecting a third phase conductor
  • fourth device module 40 for connecting a neutral conductor, which are arranged next to each other broadside to broadside.
  • Each of the device modules 10, 20, 30, 40 has its own housing module: the first device module 10 is assigned a first housing module 11, the second device module 20 is assigned a second housing module 21, the third device module 30 is assigned a third housing module 31 and the fourth device module 40 is a fourth housing module 41, whereby all device modules 10, 20, 30, 40 and all housing modules 11, 21, 31, 41 also have a front side 3, a fastening side 4 arranged opposite this, and narrow sides 5 connecting the front side and the fastening side 3, 4 and broadsides 6.
  • all housing modules 11, 21, 31, 41 - and thus all device modules 10, 20, 30, 40 - have a width B of only one division unit (TE), corresponding to approximately 18mm or 0.75 inches.
  • TE division unit
  • housings with a narrow design ie with a width of only one division unit
  • have two half-shells which are connected towards the end of the assembly process by means of suitable connecting means, for example rivets, screws or snap-in connections, forming a circumferential joining line. be put together.
  • Each half-shell includes one of the broad sides 6 as well as parts (entirely or completely) of the front, fastening and narrow sides 3, 4, 5.
  • the housing modules 11, 21, 31 and 41 shown in Figure 1 are also designed in a narrow design , which are initially assembled during assembly before the individual housing modules 11, 12, 13 and 14 are assembled into the structurally mechanically stable insulating material housing 2 of the modular, multi-pole series-mounted device 1.
  • each of the device modules 10, 20, 30, 40 each has a screw terminal 7 for contacting with network or load-side connecting conductors - phase conductors or neutral conductors (not shown) - which are in the respective device module 10, 20, 30, 40 assigned housing module 11, 21, 31, 41 are recorded and held.
  • each of the device modules 10, 20, 30, 40 has an actuating element arranged in the area of the front side 3, the individual actuating elements being connected for common actuation with the aid of a handle element 8 connecting the individual actuating elements.
  • the fourth device module 40 is designed as an RCD module (shown on the right in FIG. 1), that is, it is equipped with the components typical of a residual current circuit breaker and is intended for contacting the neutral conductor (not shown).
  • Figure 2 shows a schematic view of the interior of the first device module 10 (MCB module) designed as a circuit breaker in a perspective view.
  • the first housing module 11 has a first housing half-shell 11-1 and a second housing half-shell 11-2, which are assembled to form a circumferential joining line.
  • the first device module 10 has an actuating element 14 for manually actuating a switching contact (not shown) arranged in the first housing half-shell 11-1.
  • the first circuit board 12 is floating in a first direction x and in a second direction y oriented orthogonally thereto, i.e. H . indefinitely or transversely displaceable, stored in the first housing module 11, so that their storage in the first and second directions x, y has a certain amount of play.
  • the first circuit board 12 is first secured by the second device module 20 (see FIG. 3) adjoining in this direction z with the help of a fixing element (not shown) arranged on the second housing module 21.
  • a possible fixing element is, for example, a housing contour formed on the second housing module 21, which presses the first printed circuit board in the third direction z against a bearing contour formed on the first housing module 11 after the two housing modules 11 and 21 have been assembled.
  • a contact receptacle 52 is arranged on the first circuit board 12.
  • the contact 52 is Part of a mechanical plug connection 50 and is formed by a block with several socket-like openings into which contact pins 51 (see FIG. 4) can be inserted in order to connect them to the first circuit board 12 in an electrically conductive manner.
  • Figure 3 shows schematically a perspective view of the pre-assembled first and second device modules 10, 20. To allow a view of the inside of the housing, part of the front narrow side 5 has been omitted.
  • the second housing module 21 is also formed in a shell construction from a first housing half-shell 21-1 and a second housing half-shell 21-2. In the area of the front 3, the second device module 20 has an actuating element 24 for its manual actuation.
  • the first housing module 11 and the second housing module 21 are separated by a partition 19 arranged between the two housing modules 11, 21 in order to separate the first circuit board 12 arranged inside the second housing half-shell 11-2 of the first housing module 11 from those inside the first housing half-shell 21 - 1 of the second housing module 21 to protect components of the second device module 20.
  • the partition 19 has a wall opening 13, through which the contact receptacle 52 attached to the first circuit board 12 is partially passed in order to allow the contact pins 51 to be inserted (see FIG. 4) - and thus to make contact with the first circuit board 12 out of the second housing module 21 - to enable. Since the first circuit board 12 is floating in the first housing module 11, i.e. H . is mounted with play in the first and second directions, x, y, the contact receptacle 52 in the wall opening 13 also has a corresponding play in order to avoid mechanically overdetermined storage - and thus possible damage to the first circuit board.
  • Figure 4 shows schematically a further assembly step of the pre-assembled first and second device modules 10, 20 - again- rum in perspective view.
  • a second circuit board 22 is arranged, on which a further contact receptacle 52 is fastened in the third direction z, in order to electrically conductively connect a further, third circuit board to the second circuit board 22.
  • the second circuit board 22 has a plurality of contact elements 51, which are designed as contact pins in the illustration in FIG. 4 and are inserted into the socket-shaped openings of the contact receptacle 52 arranged on the first circuit board 12 in order to access them Way to realize an electrically conductive connection between the first circuit board 12 and the second circuit board 22.
  • the contact elements 51 together with the contact receptacle 52 thus form an electromechanical plug connection 50.
  • this third circuit board could be electrically conductively connected to the first and/or the second circuit board 12, 22.
  • the third circuit board has one or more contact elements 51, which are arranged on the third circuit board in the direction opposite to the third direction z and are inserted into the socket-like openings of the further contact receptacle 52 when the third device module is mounted on the second device module become .
  • longer contact elements 51 arranged on the third circuit board can be passed through the socket-like openings of the further contact receptacle 52 and inserted into the contact receptacle 52 arranged on the first circuit board 12, thereby making contact between the third circuit board and the first circuit board 12. as well as with the second circuit board 22 can be realized.
  • the last printed circuit board, which is contacted in this way with the previous printed circuit boards, should be free of play in the housing module 21, 31, 41 assigned to it, i.e. H . must be stored, since this last circuit board supports the storage of the entire circuit board arrangement, i.e. H . all printed circuit boards 12, 22, etc. connected to one another in this way. which are accommodated in the different housing modules 11, 21, 31, 41.
  • Figure 5 shows a schematic representation of a further exemplary embodiment of the multi-pole modular device 1 formed from several device modules. Analogous to Figure 2, Figure 5 also shows a perspective view of the interior of the first device module 10 (MCB module) designed as a circuit breaker. In contrast to the illustration in FIG. 2, the embodiment shown in FIG. 5 has a centering aid 53, which is arranged around the contact receptacle 52 arranged on the first circuit board 12. The centering aid 53 has a substantially cuboid base body with a through opening in which the contact receptacle 52 is accommodated without play.
  • MBC module first device module 10
  • the centering aid 53 has a substantially cuboid base body with a through opening in which the contact receptacle 52 is accommodated without play.
  • the centering aid 53 serves to make it easier to insert the contact elements 51 into the contact receptacle 52.
  • the centering aid 53 has inlet bevels 55, which slope towards the through openings on the side of the cuboid base body facing the contact elements 51 and in this way make it easier to insert the contact elements 51 into the socket-like openings of the contact receptacle 52, in that they slide off the inlet slopes 55 when they are inserted and hit the socket-like openings assigned to them.
  • the centering aid 53 With the help of the centering aid 53, the first circuit board 12 is aligned relative to the first housing module 11.
  • the centering aid 53 has two elongated, elastic elements 54 which are molded onto the cuboid base body and which are fastened to the first housing module 11 at their distal end. Due to the flexibility of the two elastic elements 54, tensions that act on the first circuit board 12 or the mechanical plug connections 50 can be compensated for - the two elastic elements 54 thus act as flexible spring arms.
  • the use of the centering aid 53 also effectively prevents one or more of the contact elements 51 from being inserted incorrectly into a gap formed by the wall opening and the contact receptacle 52.
  • the two elastic elements 54 of the centering aid 53 are not absolutely necessary - in the sense of the invention. It would also be possible to dispense with the two elastic elements 54. This would result in the first circuit board 12 being mounted somewhat more freely in the first housing module 11, whereby an overdetermined storage of the first circuit board 12 could be reliably avoided, particularly in the case of large manufacturing tolerances.

Landscapes

  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

2Das erfindungsgemäße modular gebildete, mehrpolige Reiheneinbaugerät (1) weist ein erstes Gerätemodul (10) zum Anschluss an einen ersten Phasenleiter, ein zweites Gerätemodul (20) zum Anschluss an einen zweiten Phasenleiter sowie ein aus einem ersten Gehäusemodul (11) und einem zweiten Gehäusemodul (12) durch Verbinden mittels eines ersten Verbindungsmittels (9) gebildetes Isolierstoffgehäuse(2), wobei das erste Gehäusemodul (11) dem ersten Gerätemodul (10), und das zweite Gehäusemodul (21) dem zweiten Gerätemodul (20) zugeordnet ist, auf. Weiterhin weist das mehrpolige Reiheneinbaugerät (1) eine erste Leiterplatte (12), welche in dem ersten Gehäusemodul (11) aufgenommen und gehaltert ist, sowie eine zweite Leiterplatte (22), welche in dem zweiten Gehäusemodul (21) aufgenommen und gehaltert ist, auf. Die erste Leiterplatte (12) und die zweite Leiterplatte (22) sind dabei durch eine mechanische Steckverbindung (50), welche zumindest einem Kontaktelement (51) sowie zumindest eine diesem zugeordnete Kontaktaufnahme (52) aufweist, elektrisch leitend verbunden, wobei die erste Leiterplatte (12) im ersten Gehäusemodul (11) in einer ersten Richtung (x) sowie in einer zur ersten Richtung (x) orthogonal orientierten zweiten Richtung (y) schwimmend gelagert ist. Durch die schwimmende Lagerung der ersten Leiterplatte wird eine mechanische Überbestimmung der Fügepartner, d.h. der Steckverbindung (50) sowie der damit verbundenen Leiterplatten 10, 20 wirksam vermieden.

Description

Beschreibung
Modular gebildetes , mehrpoliges Reiheneinbaugerät
Die Erfindung betri f ft ein modular gebildetes , mehrpoliges Reiheneinbaugerät mit einem erstens Gerätemodul zum Anschluss an einen ersten Phasenleiter, einem zweiten Gerätemodul zum Anschluss an einen zweiten Phasenleiter sowie einem aus einem ersten Gehäusemodul und einem zweiten Gehäusemodul gebildeten I solierstof f gehäuse , wobei das erste Gehäusemodul dem ersten Gerätemodul , und das zweite Gehäusemodul dem zweiten Gerätemodul zugeordnet ist .
Elektromechanische Schutzschaltgeräte - beispielsweise Leistungsschalter, Leitungsschutzschalter, Fehlerstromschutzschalter sowie Lichtbogen- bzw . Brandschutzschalter - dienen der Überwachung sowie der Absicherung eines elektrischen Stromkreises und werden insbesondere als Schalt- und Sicher- heitselemente in elektrischen Energieversorgungs- und Verteilnetzen eingesetzt . Zur Überwachung und Absicherung des elektrischen Stromkreises wird das Schutzschaltgerät über zwei oder mehrere Anschlussklemmen mit einer elektrischen Leitung des zu überwachenden Stromkreises elektrisch leitend verbunden, um bei Bedarf den elektrischen Strom in der j eweiligen überwachten Leitung zu unterbrechen . Das Schutzschaltgerät weist hierzu zumindest einen Schaltkontakt auf , der bei Auftreten eines vordefinierten Zustandes - beispielsweise bei Erfassen eines Kurzschlusses oder eines Fehlerstromes - geöf fnet werden kann, um den überwachten Stromkreis vom elektrischen Leitungsnetz zu trennen . Derartige Schutzschaltgeräte sind auf dem Gebiet der Niederspannungstechnik auch als Reiheneinbaugeräte bekannt .
Leistungsschalter sind dabei speziell für hohe Ströme ausgelegt . Ein Leitungsschutzschalter ( sogenannter LS-Schalter ) , welcher auch als „Miniature Circuit Breaker" (MCB ) bezeichnet wird, stellt in der Elektroinstallation eine sogenannte Über- Stromschutzeinrichtung dar und wird insbesondere im Bereich der Niederspannungsnetze eingesetzt . Leistungsschalter und Leitungsschutzschalter garantieren ein sicheres Abschalten bei Kurzschluss und schützen Verbraucher und Anlagen vor Überlast , beispielsweise vor Beschädigung der elektrischen Leitungen durch zu starke Erwärmung in Folge eines zu hohen elektrischen Stromes . Sie sind dazu ausgebildet , einen zu überwachenden Stromkreis im Falle eines Kurzschlusses oder bei Auftreten einer Überlast selbsttätig abzuschalten und damit vom übrigen Leitungsnetz zu trennen . Leistungsschalter und Leitungsschutzschalter werden daher insbesondere als Schalt- und Sicherheitselemente zur Überwachung und Absicherung eines elektrischen Stromkreises in elektrischen Energieversorgungsnetzen eingesetzt . Leitungsschutzschalter sind aus den Druckschri ften DE 10 2015 217 704 Al , EP 2 980 822 Al , DE 10 2015 213 375 Al , DE 10 2013 211 539 Al oder auch EP 2 685 482 Bl prinzipiell vorbekannt .
Zur Unterbrechung einer einzigen Phasenleitung wird zumeist ein einpoliger Leitungsschutzschalter verwendet , welche üblicher Weise eine Breite von einer Teilungseinheit ( entspricht ca . 18mm) aufweist . Für dreiphasige Anschlüsse werden ( alternativ zu drei einpoligen Schaltgeräten) dreipolige Leitungsschutzschalter eingesetzt , welche dementsprechend eine Breite von drei Teilungseinheiten ( entspricht ca . 54mm) aufweisen . Jedem der drei Phasenleiter ist dabei ein Pol , d . h . eine Schaltstelle zugeordnet . Soll zusätzlich zu den drei Phasenleitern auch noch der Neutralleiter unterbrochen werden, spricht man von vierpoligen Geräten, welche vier Schaltstellen aufweisen : drei für die drei Phasenleiter sowie einen für den gemeinsamen Neutralleiter .
Ein Fehlerstromschutzschalter ist eine Schutzeinrichtung zur Gewährleistung eines Schutzes gegen einen gefährlichen Fehlerstrom in einer elektrischen Anlage . Ein derartiger Fehlerstrom - welcher auch als Di f ferenzstrom bezeichnet wird - tritt auf , wenn ein spannungs führendes Leitungsteil einen elektrischen Kontakt gegen Erde aufweist . Dies ist beispielsweise dann der Fall , wenn eine Person ein spannungs führendes Teil einer elektrischen Anlage berührt : in diesem Fall fließt der Strom als Fehlerstrom durch den Körper der betref fenden Person gegen die Erdung ab . Zum Schutz gegen derartige Körperströme muss der Fehlerstromschutzschalter bei Auftreten eines derartigen Fehlerstroms die elektrische Anlage schnell und sicher allpolig vom Leitungsnetz trennen . Im Allgemeinen Sprachgebrauch werden anstelle des Begri f fs „Fehlerstromschutzschalter" auch die Begri f fe FI-Schutzschalter ( kurz : Fl-Schalter ) , Di f ferenzstromschutzschalter ( kurz : Dl-Schalter ) oder RCD ( für „Residual Current Protective Device" ) gleichwertig verwendet .
Lichtbogen- bzw . Brandschutzschalter werden zur Erfassung von Störlichtbögen, wie sie an einer defekten Stelle einer elektrischen Leitung - beispielsweise einer lockeren Kabelklemme oder aufgrund eines Kabelbruchs - auftreten können, verwendet . Tritt der Störlichtbogen elektrisch in Reihe zu einem elektrischen Verbraucher auf , so wird der normale Betriebsstrom im Regel fall nicht überschritten, da er durch den Verbraucher begrenzt wird . Aus diesem Grund wird der Störlichtbogen von einer herkömmlichen Überstromschutzeinrichtung, beispielsweise einer Schmel zsicherung oder eines Lei- tungs-schut z-schalters , nicht erfasst . Zur Ermittlung, ob ein Störlichtbogen vorliegt , werden durch den Brandschutzschalter sowohl der Spannungsverlauf als auch der Stromverlauf über die Zeit gemessen und hinsichtlich der für einen Störlichtbogen charakteristischen Verläufe analysiert und ausgewertet . In der ( englischsprachigen) Fachliteratur werden derartige Schutzeinrichtungen zur Erfassung von Störlichtbögen als „Arc Fault Detection Device" ( abgekürzt : AFDD) bezeichnet . Im nordamerikanischen Raum ist die Bezeichnung „Arc Fault Circuit Interrupter" ( abgekürzt : AFCI ) geläufig .
Daneben existieren auch Gerätebauformen, bei denen die Funktionalität eines Fehlerstrom-Schutzschalters mit der Funktio- nalität eines Leitungsschutzschalters kombiniert wird : derartige kombinierte Schutzschaltgeräte werden im Deutschen als FI /LS oder im englischsprachigen Raum als RCBO ( für Residual current operated Circuit-Breaker with Overcurrent protection) bezeichnet . Diese Kombigeräte haben im Vergleich zu getrennten Fehlerstrom- und Leitungsschutzschaltern den Vorteil , dass j eder Stromkreis seinen eigenen Fehlerstrom-Schutzschalter aufweist : Normalerweise wird ein einziger Fehlerstrom- Schutzschalter für mehrere Stromkreise verwendet . Kommt es zu einem Fehlerstrom, werden somit in Folge alle abgesicherten Stromkreise abgeschaltet . Durch den Einsatz von RCBOs wird nur der j eweils betrof fene Stromkreis abgeschaltet .
Tendenziell werden immer mehr Funktionalitäten in die Geräte integriert , d . h . es werden kombinierte Schutzschaltgeräte entwickelt , welche den Funktionsumfang mehrerer Einzelgeräte abdecken : neben den vorstehend bereits beschriebenen FI /LS- Schut z-schalt-geräten, welche den Funktionsumfang eines herkömmlichen Fehlerstromschutzschalters ( FI ) mit dem eines Leitungsschutzschalters ( LS ) kombinieren, existieren weitere Bauformen, bei denen beispielsweise die Funktionalität eines Brandschutzschalters in bestehende Geräte wie MCB, RCD oder RCBO/ FILS integriert werden . Diese Aufrüstung elektromechanischer Schutzschaltgeräte mit digitalen Zusatz funktionen erfordert eine optimale Raumausnutzung bei oft schlechter Montierbarkeit der Elektronikkomponenten . Einzelleiterplatten und Elektronikkomponenten sind oft in weit verstreuten Bauräumen verteilt und müssen untereinander elektrisch leitend verbunden werden .
Um die dabei entstehende Viel zahl an Reiheneinbaugeräten für die verschiedensten Anwendungs fälle - und damit die Herstellkosten der einzelnen Geräte - zu begrenzen bzw . reduzieren, wird versucht , die Geräte modular nach dem Baukastenprinzip auf zubauen : Bei einem modularisierten Aufbau werden Systeme aus Bauteilen entlang definierter Schnittstellen zusammengesetzt . Dabei werden die aus dem Baukasten zu bildenden Schutzschaltgeräte in verschiedene Baugruppen bzw . Komponenten, die als Module bezeichnet werden, aufgeteilt , und die Schnittstellen der einzelnen Module zueinander exakt definiert . Bei geeigneter Form und Funktion können dann aus den verschiedenen Modulen unterschiedliche Schutzschaltgeräte gebildet werden, wobei die ausgewählten Module über die vordefinierten Schnittstellen miteinander interagieren .
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein modular gebildetes , mehrpoliges Reiheneinbaugerät bereitzustellen, welches sich durch einen vereinfachten modularen Aufbau bei gleichzeitig guter Montierbarkeit aus zeichnet .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das modular gebildete , mehrpolige Reiheneinbaugerät gemäß Anspruch 1 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .
Das erfindungsgemäße modular gebildete , mehrpolige Reiheneinbaugerät weist ein erstes Gerätemodul zum Anschluss an einen ersten Phasenleiter, ein zweites Gerätemodul zum Anschluss an einen zweiten Phasenleiter sowie ein aus einem ersten Gehäusemodul und einem zweiten Gehäusemodul durch Verbinden mittels eines ersten Verbindungsmittels gebildetes I solierstof fgehäuse , wobei das erste Gehäusemodul dem ersten Gerätemodul , und das zweite Gehäusemodul dem zweiten Gerätemodul zugeordnet ist , auf . Weiterhin weist das mehrpolige Reiheneinbaugerät eine erste Leiterplatte , welche in dem ersten Gehäusemodul aufgenommen und gehaltert ist , sowie eine zweite Leiterplatte , welche in dem zweiten Gehäusemodul aufgenommen und gehaltert ist , auf . Die erste Leiterplatte und die zweite Leiterplatte sind dabei durch eine mechanische Steckverbindung, welche zumindest ein Kontaktelement sowie zumindest eine diesem zugeordnete Kontaktaufnahme aufweist , elektrisch leitend verbunden, wobei die erste Leiterplatte im ersten Gehäusemodul in einer ersten Richtung (x ) sowie in einer zur ersten Richtung (x) orthogonal orientierten zweiten Richtung (y) schwimmend gelagert ist.
Sowohl die ersten und zweiten Gehäusemodule, und damit das Isolierstoff gehäuse, als auch die ersten und zweiten Gerätemodule, und damit das modular gebildete, mehrpolige Reiheneinbaugerät weisen eine Frontseite, einer der Frontseite gegenüberliegenden Befestigungsseite sowie die Front- und die Befestigungsseite verbindende erste und zweite Schmal- und Breitseiten auf. Mit dem Begriff „Gehäusemodul" wird dabei ein modularer Teil des Isolierstoff gehäuses bezeichnet. Ist das betreffende Gerätemodul mit den jeweils erforderlichen Komponenten bestückt, so wird das entsprechend bestückte Gehäusemodul als „Gerätemodul" bezeichnet, wobei jedes Gerätemodul einem Pol zugeordnet ist. Mehrere Gerätemodule bilden dann das modulare mehrpolige Reiheneinbaugerät.
Sowohl das erste Gerätemodul als auch das zweite Gerätemodul ist jeweils als einpoliger Leitungsschutzschalter ausgebildet und weist ein eigenes, dem jeweiligen Gerätemodul eindeutig zugeordnetes Gehäusemodul auf, in dem jeweils eine Kurzschluss- Auslösevorrichtung zur Unterbrechung des über den jeweiligen, d.h. den ersten bzw. zweiten, Phasenleiter fließenden elektrischen Stromes im Falle eines elektrischen Kurzschlusses sowie eine Überlast-Auslösevorrichtung zur Unterbrechung des über den jeweils zugeordneten, d.h. ersten bzw. zweiten Phasenleiter fließenden elektrischen Stromes im Falle einer elektrischen Überlast angeordnet, d.h. aufgenommen und gehaltert sind. Durch die Kombination des ersten Gerätemoduls mit dem zweiten Gerätemodul, d.h. durch Verbinden des ersten Gehäusemoduls mit dem zweiten Gehäusemodul zu dem Isolierstoffgehäuse mit Hilfe des ersten Verbindungsmittels, beispielsweise Nieten oder Schrauben, ist somit ein zweipoliger Leitungsschutzschalter gebildet, an den ein erster Phasenleiter (am ersten Gerätemodul) sowie ein zweiter Phasenleiter (am zweiten Gerätemodul) angeschlossen werden kann. In jedem der beiden Gehäusemodule, d.h. im ersten Gehäusemodul sowie im zweiten Gehäusemodul, ist jeweils eine Leiterplatte, die erste Leiterplatte sowie die zweite Leiterplatte, angeordnet, welche mit Hilfe der mechanischen Steckverbindung elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Hierzu ist auf einer der Leiterplatten die zumindest eine Kontaktaufnahme, auf der anderen Leiterplatte das zumindest eine Kontaktelement befestigt. Das zumindest eine Kontaktelement kann dabei durch ein oder mehrere Kontaktstifte, sogenannte PINs, gebildet sein, welche beim Verbinden der beiden Gehäusemodule in buchsenartige Öffnungen der Kontaktaufnahme eingesteckt werden. Sind beide Leiterplatten in ihrem jeweiligen Gehäusemodul bestimmt gelagert, so führt die Verwendung einer starren mechanischen Steckverbindung zu einer Überbestimmtheit der Lagerung und damit zu einer mechanischen Belastung der Leiterplatten. Weiterhin können ungünstige Toleranzketten auch zu Montageproblemen - insbesondere bei einer automatisierten Fertigung - führen.
Um beim Erstellen der mechanischen Steckverbindung, d.h. beim Einführen der Kontaktstifte in die Kontaktaufnahme, eine solche mechanische Überbestimmung der Fügepartner - d.h. der Kontaktelemente und der Kontaktaufnahme, und damit der ersten und zweiten Leiterplatte - zu vermeiden, ist die erste Leiterplatte in der ersten Richtung sowie der zweiten Richtung schwimmend, d.h. querverschieblich oder unbestimmt, also mit Spiel in der ersten der zweiten Richtung, im ersten Gehäusemodul gelagert. Die zweite Leiterplatte ist dabei in der ersten der zweiten Richtung bestimmt, d.h. ohne Spiel, in dem zweiten Gehäusemodul 12 gelagert. Auf diese Weise können Fertigungstoleranzen ausgeglichen sowie eine mechanische Überbestimmung bei der Lagerung der beiden Leiterplatten, die zu Biege- und Scherkräften auf die Komponenten der mechanischen Steckverbindung sowie der Leiterplatten - und damit zu deren Beschädigung - führen können, wirksam vermieden werden. In einer vorteilhaften Weiterbildung des modular gebildeten, mehrpoligen Reiheneinbaugerätes ist die Kontaktaufnahme der Steckverbindung auf der ersten Leiterplatte , und der der Kontaktelement der Steckverbindung auf der zweiten Leiterplatte angeordnet .
Durch die Anordnung der Kontaktaufnahme auf der ersten Leiterplatte ist auch die Kontaktaufnahme in der ersten sowie der zweiten Richtung schwimmend im ersten Gehäusemodul gelagert . Entsprechend ist das Kontaktelement , welcher mehrere Kontaktsti fte umfassen kann, zusammen mit der zweiten Leiterplatte spiel frei im zweiten Gehäusemodul gelagert . Dadurch wird die Herstellung der mechanischen Steckverbindung bei Zusammenfügen des ersten und zweiten Gehäusemoduls zu dem I solierstof f gehäuse , und damit des ersten und zweiten Gerätemoduls zu dem modular gebildeten, mehrpoligen Reiheneinbaugerät , deutlich vereinfacht .
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des modular gebildeten, mehrpoligen Reiheneinbaugerätes weist die Steckverbindung eine Zentrierhil fe auf , welche die erste Leiterplatte relativ zum ersten Gehäusemodul ausrichtet .
Durch Verwendung der Zentrierhil fe kann das Einstecken des zumindest einen Kontaktelements in die Kontaktaufnahme deutlich vereinfacht werden . Die Zentrierhil fe ist dabei vorteilhafter Weise um die Kontaktaufnahme herum angeordnet , um ein Fehlstecken der Kontaktelemente neben der Kontaktaufnahme wirksam zu unterbinden .
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des modular gebildeten, mehrpoligen Reiheneinbaugerätes ist die Zentrierhil fe über zumindest ein federndes Element mit dem ersten Gehäusemodul mechanisch verbunden . Auf diese Weise wird die schwimmende Lagerung der ersten Leiterplatte gewährleistet , so dass fertigungsbedingte Toleranzen ausgeglichen und das Einstecken des zumindest einen Kontaktelements in die Kontaktaufnahme erleichtert werden können .
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des modular gebildeten, mehrpoligen Reiheneinbaugerätes weist die Zentrierhil fe Einlaufschrägen auf .
Auf diese Weise kann das Einstecken des zumindest einen Kontaktelements in die Kontaktaufnahme weiter vereinfacht werden . Ein Fehlstecken sowie die damit möglicherweise einhergehende Beschädigung, beispielsweise ein Verbiegen oder Abbrechen des zumindest einen Kontaktelements , werden hierdurch wirksam vermieden .
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des modular gebildeten, mehrpoligen Reiheneinbaugerätes weist das erste Gehäusemodul ein Fixierelement auf , welches durch Anbringen der in einer zur ersten und zweiten Richtung orthogonalen dritten Richtung wirkenden ersten Verbindungsmittel die erste Leiterplatte in der dritten Richtung fixiert .
Beim Zusammenfügen des ersten und zweiten Gerätemoduls entlang der dritten Richtung wird zunächst die mechanische Steckverbindung, welche die erste mit der zweiten Leiterplatte elektrisch leitend verbindet , gebildet . Hierbei ist die schwimmende Lagerung der ersten Leiterplatte entscheidend, um mechanische Spannungen aufgrund einer überbestimmten Lagerung der beiden Leiterplatten zu vermeiden . Zum Abschluss des Fügeprozesses entlang der dritten Richtung, d . h . gegen Ende der Wegstrecke , nachdem das zumindest eine Kontaktelement in die zugeordnete Kontaktaufnahme eingesteckt ist , wird die erste Leiterplatte durch das Fixierelement in der dritten Richtung gegen eine Innenkontur des ersten Gehäusemoduls gedrückt und somit in der dritten Richtung formschlüssig fixiert . Je nach Druckkraft ist hiermit auch eine reibschlüssige Fixierung der nunmehr weitestgehend spannungs frei gelagerten ersten Leiterplatte in der ersten bzw . zweiten Richtung realisierbar . Auf diese Weise ist die erste Leiterplatte im ersten Gehäusemodul sicher auf genommen und gehaltert .
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des modular gebildeten, mehrpoligen Reiheneinbaugerätes weist das erste Gehäusemodul eine Wandöf fnung zur Aufnahme der auf der ersten Leiterplatte angeordneten Kontaktaufnahme auf .
Durch die Wand des Gehäusemoduls werden die darin angeordneten Bauteile und Komponenten des ersten Gerätemoduls sicher vor Umgebungseinflüssen von außen sowie von dem benachbart angeordneten zweiten Gerätemodul geschützt . Die in der Wand ausgebildete Wandöf fnung dient ausschließlich dazu, die mechanische Steckverbindung zwischen der im ersten Gehäusemodul angeordneten ersten Leiterplatte sowie der im zweiten Gehäusemodul angeordneten zweiten Leiterplatte zu realisieren .
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist das modular gebildete , mehrpolige Reiheneinbaugerät ein drittes Gerätemodul zum Anschluss an einen dritten Phasenleiter auf , wobei das dritte Gerätemodul ein drittes Gehäusemodul aufweist , welches zwischen dem ersten Gehäusemodul und dem zweiten Gehäusemodul angeordnet ist .
Auch das zwischen dem ersten und dem zweiten Gerätemodul angeordnete dritte Gerätemodul ist als einpoliger Leitungsschutzschalter ausgebildet und weist ein eigenes , ihm eindeutig zugeordnetes Gehäusemodul auf , in dem eine Kurzschluss- Auslösevorrichtung sowie eine Überlast-Auslösevorrichtung zur Unterbrechung des über den dritten Phasenleiter fließenden elektrischen Stromes im Falle eines elektrischen Kurzschlusses oder einer elektrischen Überlast angeordnet , d . h . aufgenommen und gehaltert sind . Das dritte Gehäusemodul ist mit Hil fe der ersten Verbindungsmittel , beispielsweise Nieten oder Schrauben, verbindbar, wodurch ein dreipoliges I solierstof fgehäuse für ein modular gebildetes , dreipoliges Reiheneinbaugerät entsteht . Zur Bildung eines vierpoligen FI /LS- oder RCBO-Schut zschaltgerätes kann an der äußeren Breitseite des zweiten Gerätemoduls ein zusätzliches RCD-Modul , welches mit den Komponenten eines Fehlerstromschutzschalters bestückt ist , befestigt werden, so dass 3 Phasenleiter sowie ein Neutralleiter an das vierpolige Schutzschaltgerät angeschlossen und hinsichtlich Kurzschluss , elektrischer Überlast sowie Erdfehlerströmen überwacht werden können .
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des modular gebildeten, mehrpoligen Reiheneinbaugerätes weist das dritte Gerätemodul eine im dritten Gehäusemodul angeordnete dritte Leiterplatte auf , welche in der ersten Richtung sowie der zweiten Richtung schwimmend gelagert ist und eine weitere Kontaktaufnahme aufweist , die hinsichtlich ihrer Lage in der ersten sowie der zweiten Richtung mit der Lage der auf der ersten Leiterplatte angeordneten Kontaktaufnahme korreliert , so dass das zumindest eine an der zweiten Leiterplatte angeordnete Kontaktelement durch die weitere Kontaktaufnahme hindurchführbar sind, um mit der auf der ersten Leiterplatte angeordneten Kontaktaufnahme elektrisch leitend verbunden zu werden .
Auf diese Weise wird auch eine überbestimmte Lagerung der dritten Leiterplatte wirksam vermieden . Beim Hindurchführen des zumindest einen Kontaktelements durch die weitere Kontaktaufnahme ist auch eine elektrische Kontaktierung der dritten Leiterplatte realisierbar, beispielsweise um diese mit der benötigten elektrischen Energie zu versorgen .
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des modular gebildeten, mehrpoligen Reiheneinbaugerätes weist j edes der Gehäusemodule eine Breite von einer Teilungseinheit auf . Auf diese Weise ist gewährleistet , dass die Breitenabmessung des modular gebildeten, mehrpoligen Reiheneinbaugerätes dem Standard-Rastmaß für die Breite derartiger Reiheneinbaugeräte entspricht . Im Folgenden sind verschiedene Aus führungsbeispiele des modular gebildeten, mehrpoligen Reiheneinbaugerätes unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert . In den Figuren sind :
Figur 1 schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen, aus mehreren Gerätemodulen gebildeten, mehrpoligen Reiheneinbaugerätes in perspektivischer Ansicht ;
Figur 2 eine schematische Darstellung des geöf fneten ersten Gerätemoduls in perspektivischer Ansicht ;
Figur 3 eine schematische Darstellung des vormontierten ersten und zweiten Gerätemoduls in perspektivischer Ansicht ;
Figur 4 eine schematische Darstellung eines weiteren Montageschritts des vormontierten ersten und zweiten Gerätemoduls in perspektivischer Ansicht ;
Figur 5 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des aus mehreren Gehäusemodulen gebildeten, mehrpoligen Reiheneinbaugerätes .
In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets mit dem gleichen Bezugs zeichen versehen . Die Beschreibung gilt für alle Zeichnungs figuren, in denen das entsprechende Teil ebenfalls zu erkennen ist .
In Figur 1 ist der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen, modular gebildeten, mehrpoligen Reiheneinbaugerätes 1 schematisch dargestellt . Das mehrpolige Reiheneinbaugerät 1 weist eine Frontseite 3 , eine dieser gegenüberliegend angeordnete Befestigungsseite 4 sowie die Front- und die Befestigungsseite 3 , 4 verbindende Schmalseiten 5 und Breitseiten 6 auf und ist als vierpoliger FI /LS bzw . RCBO ausgebildet , was j edoch hier nur beispielhaft als möglicher Geräteaufbau die- nen soll: auch zwei- und dreipolige (modular gebildete) Reiheneinbaugeräte, unabhängig von ihrem Funktionsumfang, können ebenfalls Gegenstand der Erfindung sein.
Das in Figur 1 dargestellte Reiheneinbaugerät 1 ist aus einem ersten Gerätemodul 10 zum Anschluss eines ersten Phasenleiters, einem zweiten Gerätemodul 20 zum Anschluss eines zweiten Phasenleiters, einem dritten Gerätemodul 30 zum Anschluss eines dritten Phasenleiters sowie einem vierten Gerätemodul 40 zum Anschluss eines Neutralleiters gebildet, welche Breitseite an Breitseite nebeneinander angeordnet sind.
Jedes der Gerätemodule 10, 20, 30, 40 verfügt über ein eigenes Gehäusemodul: dem ersten Gerätemodul 10 ist ein erstes Gehäusemodul 11 zugeordnet, dem zweiten Gerätemodul 20 ein zweites Gehäusemodul 21, dem dritten Gerätemodul 30 ist ein drittes Gehäusemodul 31 und dem vierten Gerätemodul 40 ist ein viertes Gehäusemodul 41, wobei alle Gerätemodule 10, 20, 30, 40 sowie alle Gehäusemodule 11, 21, 31, 41 ebenfalls eine Frontseite 3, eine dieser gegenüberliegend angeordnete Befestigungsseite 4 sowie die Front- und die Befestigungsseite 3, 4 verbindende Schmalseiten 5 und Breitseiten 6 aufweisen.
Ferner weisen alle Gehäusemodule 11, 21, 31, 41 - und damit alle Gerätemodule 10, 20, 30, 40 - eine Breite B von nur einer Teilungseinheit (TE) , entsprechend ca. 18mm oder 0,75 Inch bzw. Zoll, auf. Durch die vier Gehäusemodule 11, 21, 31, 41, welche Breitseite an Breitseite nebeneinander angeordnet sind und mittels erster Verbindungsmittel, welche hier beispielhaft als Nieten 9 dargestellt sind, zusammengehalten werden, ist ein Isolierstoff gehäuse 2 des modular gebildeten, vierpoligen Reiheneinbaugerätes 1 gebildet.
Prinzipiell weisen Gehäuse in Schmalbauweise, d.h. mit einer Breite von nur einer Teilungseinheit, zwei Halbschalen auf, welche gegen Ende des Montagevorgangs mittels geeigneter Verbindungsmittel, beispielsweise Niet-, Schraub- oder Rastverbindungen, unter Ausbildung einer umlaufenden Fügelinie zu- sammengefügt werden. Zu jeder Halbschale gehört dabei eine der Breitseiten 6 sowie Teile (ganz oder vollständig) der Front-, Bef estigungs- und Schmalseiten 3, 4, 5. Auch die in Figur 1 dargestellten Gehäusemodule 11, 21, 31, und 41 sind in Schmalbauweise ausgeführt, welche bei der Montage zunächst bestückt werden, bevor die einzelnen Gehäusemodule 11, 12, 13 und 14 zu dem strukturmechanisch stabilen Isolierstoff gehäuse 2 des modular gebildeten, mehrpoligen Reiheneinbaugerätes 1 zusammengefügt werden.
Im Bereich jeder der Schmalseiten 5 weist jedes der Gerätemodule 10, 20, 30, 40 jeweils eine Schraubklemme 7 zur Kontaktierung mit netz- bzw. lastseitigen Anschlussleitern - Phasenleiter bzw. Neutralleiter (nicht dargestellt) - auf, welche in dem dem jeweiligen Gerätemodul 10, 20, 30, 40 zugeordneten Gehäusemodul 11, 21, 31, 41 aufgenommen und gehaltert sind. Zur manuellen Betätigung weist jedes der Gerätemodule 10, 20, 30, 40 ein im Bereich der Frontseite 3 angeordnetes Betätigungselement auf, wobei die einzelnen Betätigungselemente zur gemeinsamen Betätigung mit Hilfe eines die einzelnen Betätigungselemente verbindenden Griff elements 8 verbunden sind.
Da das in Figur 1 dargestellte modulare Reiheneinbaugerät 1 ein vierpoliger FI/LS bzw. RCBO ist, sind die drei erstgenannten Gerätemodule 10, 20, und 30 als MCB-Module, d.h. als Leitungsschutzschalter, ausgebildet und dementsprechend mit den für einen Leitungsschutzschalter typischen Komponenten - bspw. Schaltmechanik, Überlast- und Kurzschluss-Auslöseeinrichtung, Lichtbogen-Löschkammer, Anschlussklemmen, usw. - bestückt und zur Kontaktierung des jeweils zugeordneten Phasenleiters (nicht dargestellt) eines dreiphasigen Energieverteilsystems vorgesehen. Das vierte Gerätemodul 40 ist hingegen als RCD-Modul (in Figur 1 rechts dargestellt) ausgebildet, d.h. es ist mit den für einen Fehlerstromschutzschalter typischen Komponenten bestückt und zur Kontaktierung des Neutralleiters (nicht dargestellt) vorgesehen. Figur 2 zeigt schematisch einen Blick in das Innere des als Leitungsschutzschalter ausgebildeten ersten Gerätemoduls 10 (MCB-Modul ) in perspektivischer Ansicht . Das erste Gehäusemodul 11 weist eine erste Gehäusehalbschale 11- 1 sowie eine zweite Gehäusehalbschale 11-2 auf , welche unter Ausbildung einer umlaufenden Fügelinie zusammengesetzt sind . Im Bereich der Frontseite 3 weist das erste Gerätemodul 10 ein Betätigungselement 14 zur manuellen Betätigung eines in der ersten Gehäusehalbschale 11- 1 angeordneten Schaltkontakts (nicht dargestellt ) auf .
Während im Bereich der erste Gehäusehalbschale 11- 1 die für einen Leitungsschutzschalter typischen Baugruppen und Komponenten untergebracht sind, ist in der zweiten Gehäusehalbschale 11-2 - durch eine Trennwand von der ersten Gehäusehalbschale 11- 1 getrennt - eine erste Leiterplatte 12 in dem ersten Gehäusemodul 11 angeordnet . Die erste Leiterplatte 12 ist dabei in einer ersten Richtung x sowie in einer dazu orthogonal orientierten zweiten Richtung y schwimmend, d . h . unbestimmt oder querverschieblich, in dem ersten Gehäusemodul 11 gelagert , so dass ihre Lagerung in der ersten und der zweiten Richtung x, y ein gewisses Spiel aufweist . In einer zur ersten und zweiten Richtung x, y orthogonal orientierten dritten Richtung z wird die erste Leiterplatte 12 erst durch das in dieser Richtung z anschließende zweite Gerätemodul 20 ( siehe Figur 3 ) mit Hil fe eines am zweiten Gehäusemodul 21 angeordneten Fixierelements (nicht dargestellt ) fixiert . Als Fixierelement kommt beispielsweise eine an das zweite Gehäusemodul 21 angeformte Gehäusekontur in Frage , welche die erste Leiterplatte nach erfolgter Montage der beiden Gehäusemodule 11 und 21 in der dritten Richtung z gegen eine am ersten Gehäusemodul 11 ausgebildete Lagerkontur drückt .
Unterhalb des Betätigungselements 14 , d . h . in Richtung der Befestigungsseite 4 , ist eine Kontaktaufnahme 52 auf der ersten Leiterplatte 12 angeordnet . Die Kontaktaufnahme 52 ist Teil einer mechanischen Steckverbindung 50 und ist durch einen Block mit mehreren buchsenartigen Öf fnungen gebildet , in die Kontaktsti fte 51 ( siehe Figur 4 ) einsteckbar sind, um diese dergestalt mit der ersten Leiterplatte 12 elektrisch leitend zu verbinden .
Figur 3 zeigt schematisch eine perspektivische Darstellung des vormontierten ersten und zweiten Gerätemoduls 10 , 20 . Um einen Blick in das Gehäuseinnere zu ermöglichen ein Teil der vorderen Schmalseite 5 weggelassen . Auch das zweite Gehäusemodul 21 ist in Schalenbauweise aus einer ersten Gehäusehalbschale 21- 1 und einer zweite Gehäusehalbschale 21-2 gebildet . Im Bereich der Frontseite 3 weist das zweite Gerätemodul 20 ein Betätigungselement 24 zu dessen manueller Betätigung auf .
Das erste Gehäusemodul 11 und das zweite Gehäusemodul 21 sind durch eine zwischen den beiden Gehäusemodulen 11 , 21 angeordnete Trennwand 19 getrennt , um die im Inneren der zweiten Gehäusehalbschale 11-2 des ersten Gehäusemoduls 11 angeordnete erste Leiterplatte 12 von den im Inneren der ersten Gehäusehalbschale 21- 1 des zweiten Gehäusemoduls 21 angeordneten Komponenten des zweiten Gerätemoduls 20 zu schützen . Im Bereich der Kontaktaufnahme 52 weist die Trennwand 19 eine Wandöf fnung 13 auf , durch die die auf der ersten Leiterplatte 12 befestigte Kontaktaufnahme 52 teilweise hindurchgeführt ist , um das Einstecken der Kontaktsti fte 51 ( siehe Figur 4 ) - und damit eine Kontaktierung der ersten Leiterplatte 12 aus dem zweiten Gehäusemodul 21 heraus - zu ermöglichen . Da die erste Leiterplatte 12 im ersten Gehäusemodul 11 schwimmend, d . h . mit Spiel in der ersten sowie der zweiten Richtung, x, y gelagert ist , weist auch die Kontaktaufnahme 52 in der Wandöf fnung 13 ein entsprechendes Spiel auf , um eine mechanisch überbestimmte Lagerung - und damit eine mögliche Beschädigung der ersten Leiterplatte - zu vermeiden .
Figur 4 zeigt schematisch einen weiteren Montageschritt des vormontierten ersten und zweiten Gerätemoduls 10 , 20 - wiede- rum in perspektivischer Ansicht . In der zweiten Gehäusehalbschale 21-2 des zweiten Gehäusemoduls 21 ist dabei eine zweite Leiterplatte 22 angeordnet , auf der in der dritten Richtung z eine weitere Kontaktaufnahme 52 befestigt ist , um hierüber eine weitere , dritte Leiterplatte mit der zweiten Leiterplatte 22 elektrisch leitend zu verbinden .
In der der dritten Richtung z entgegengesetzten Richtung weist die zweite Leiterplatte 22 mehrere Kontaktelemente 51 auf , welche in der Darstellung der Figur 4 als Kontaktsti fte ausgebildet und in die buchsenförmigen Öf fnungen der auf der ersten Leiterplatte 12 angeordneten Kontaktaufnahme 52 eingesteckt sind, um auf diese Weise eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten Leiterplatte 12 und der zweiten Leiterplatte 22 zu realisieren . Die Kontaktelemente 51 bilden somit zusammen mit der Kontaktaufnahme 52 eine elektromechanische Steckverbindung 50 .
Soll die Anordnung durch ein drittes Gehäusemodul ergänzt werden, und ist in diesem dritten Gehäusemodul eine weitere , dritte Leiterplatte angeordnet , so könnte diese dritte Leiterplatte elektrisch leitend mit der ersten und oder der zweiten Leiterplatte 12 , 22 verbunden werden . Dies kann dadurch erfolgen, dass die dritte Leiterplatte ein oder mehrere Kontaktelemente 51 aufweist , welche in der der dritten Richtung z entgegengesetzten Richtung an der dritten Leiterplatte angeordnet sind und beim Montieren des dritten Gerätemoduls am zweiten Gerätemodul in die buchsenartigen Öf fnungen der weiteren Kontaktaufnahme 52 einsteckt werden . Alternativ dazu können längere , an der dritten Leiterplatte angeordnete Kontaktelemente 51 durch die buchsenartigen Öf fnungen der weiteren Kontaktaufnahme 52 hindurchgeführt und in die auf der ersten Leiterplatte 12 angeordnete Kontaktaufnahme 52 eingesteckt werden, wobei hiermit sowohl eine Kontaktierung der dritten Leiterplatte mit der ersten Leiterplatte 12 , als auch mit der zweiten Leiterplatte 22 realisierbar ist . Die letzte Leiterplatte , die auf diese Weise mit den vorherigen Leiterplatten kontaktiert wird, sollte in dem ihr zugeordneten Gehäusemodul 21 , 31 , 41 spiel frei , d . h . bestimmt gelagert sein, da diese letzte Leiterplatte die Lagerung der gesamten Leiterplatten-Anordnung, d . h . aller auf diese Weise miteinander verbundenen Leiterplatten 12 , 22 , usw . , die in den unterschiedlichen Gehäusemodulen 11 , 21 , 31 , 41 aufgenommen sind, bestimmt . Im Fall eines zweipoligen Reiheneinbaugerätes wäre dies die im zweiten Gehäusemodul 21 angeordnete zweite Leiterplatte 22 . Auf diese Weise ist es möglich, eine mechanisch überbestimmte Lagerung einer oder mehrerer der Leiterplatten 12 , 22 zu vermeiden, welche zu mechanischen Spannungen und infolgedessen möglicher Weise zu Beschädigungen der einzelnen Leiterplatten oder der mechanischen Steckverbindungen 50 - und damit ggf . zum Aus fall bestimmter Funktionen des Reiheneinbaugerätes 1 - führen kann .
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Aus führungsbeispiels des aus mehreren Gerätemodulen gebildeten, mehrpoligen Reiheneinbaugerätes 1 . Analog zu Figur 2 zeigt auch Figur 5 einen Blick in das Innere des als Leitungsschutzschalter ausgebildeten ersten Gerätemoduls 10 (MCB-Modul ) in perspektivischer Ansicht . Im Unterschied zur Darstellung der Figur 2 weist die in Figur 5 dargestellte Aus führungs form eine Zentrierhil fe 53 auf , welche um die auf der ersten Leiterplatte 12 angeordnete Kontaktaufnahme 52 angeordnet ist . Die Zentrierhil fe 53 weist einen im Wesentlichen quaderförmigen Grundkörper mit einer Durchgangsöf fnung auf , in der die Kontaktaufnahme 52 spiel frei aufgenommen ist .
Die Zentrierhil fe 53 dient dazu, das Einstecken der Kontaktelemente 51 in die Kontaktaufnahme 52 zu erleichtern . Hierzu weist die Zentrierhil fe 53 Einlaufschrägen 55 auf , welche an der den Kontaktelementen 51 zugewandten Seite des quaderförmigen Grundkörpers zur Durchgangsöf fnungen hin abfallen und auf diese Weise das Einstecken der Kontaktelemente 51 in die buchsenartigen Öf fnungen der Kontaktaufnahme 52 erleichtern, indem diese beim Einstecken an den Einlaufschrägen 55 abgleiten und in die ihnen j eweils zugeordeten buchsenartigen Öf fnungen tref fen .
Mit Hil fe der Zentrierhil fe 53 wird die erste Leiterplatte 12 relativ zum ersten Gehäusemodul 11 ausgerichtet . Hierzu weist die Zentrierhil fe 53 zwei an den quaderförmigen Grundkörper angeformte , längliche , elastische Elemente 54 auf , welche an ihrem distalen Ende am ersten Gehäusemodul 11 befestigt sind . Aufgrund der Flexibilität der beiden elastischen Elemente 54 können Spannungen, welche auf die erste Leiterplatte 12 oder die mechanischen Steckverbindungen 50 wirken, ausgeglichen werden - die beiden elastischen Elemente 54 wirken somit als flexible Federarme . Auch wird durch die Verwendung der Zentrierhil fe 53 ein Fehlstecken eines oder mehrerer der Kontaktelemente 51 in einen durch die Wandöf fnung und die Kontaktaufnahme 52 gebildeten Zwischenraum wirksam vermieden .
Die beiden elastischen Elemente 54 der Zentrierhil fe 53 sind j edoch - im Sinne der Erfindung - nicht zwingend erforderlich . Es wäre ebenso möglich, auf die beiden elastischen Elemente 54 zu verzichten . Dies würde dazu führen, dass die ersten Leiterplatte 12 etwas freier im ersten Gehäusemodul 11 gelagert wäre , wodurch insbesondere bei großen Fertigungsto- leranzen eine überbestimmte Lagerung der ersten Leiterplatte 12 sicher vermieden werden könnte .
Bezugs zeichenliste
1 Reiheneinbaugerät
2 I solierstof f gehäuse
3 Frontseite
4 Befestigungsseite
5 Schmalseite
6 Breitseite
7 Schraubklemme
8 Gri f f elements
9 Niet
10 erstes Gerätemodul
11 erstes Gehäusemodul
11- 1 erste Gehäusehalbschale
11-2 zweite Gehäusehalbschale
12 erste Leiterplatte
13 Wandöf fnung
14 Betätigungselement
19 Trennwand
20 zweites Gerätemodul
21 zweites Gehäusemodul
21- 1 erste Gehäusehalbschale
21-2 zweite Gehäusehalbschale
22 zweite Leiterplatte
30 drittes Gerätemodul
31 drittes Gehäusemodul
40 viertes Gerätemodul
41 viertes Gehäusemodul
50 Steckverbindung
51 Kontaktelement
52 Kontaktaufnahme
53 Zentrierhil fe
54 elastisches Element
55 Einlaufschrägen x erste Richtung y zweite Richtung z dritte Richtung B Breite
TE Teilungseinheit

Claims

Patentansprüche
1. Modular gebildetes, mehrpoliges Reiheneinbaugerät (1) , aufweisend :
- ein erstes Gerätemodul (10) zum Anschluss an einen ersten Phasenleiter sowie ein zweites Gerätemodul (20) zum Anschluss an einen zweiten Phasenleiter,
- ein aus einem ersten Gehäusemodul (11) und einem zweiten Gehäusemodul (21) durch Verbinden mittels eines ersten Verbindungsmittels (9) gebildetes Isolierstoffgehäuse (2) , wobei das erste Gehäusemodul (11) dem ersten Gerätemodul (10) , und das zweite Gehäusemodul (21) dem zweiten Gerätemodul (20) zugeordnet ist,
- eine erste Leiterplatte (12) , welche in dem ersten Gehäusemodul (11) aufgenommen und gehaltert ist sowie eine zweite Leiterplatte (22) , welche in dem zweiten Gehäusemodul (21) aufgenommen und gehaltert ist, wobei die erste Leiterplatte (12) und die zweite Leiterplatte (13) durch eine mechanische Steckverbindung (50) , aufweisend zumindest ein Kontaktelement (51) sowie zumindest eine diesem zugeordnete Kontaktaufnahme (52) , elektrisch leitend verbunden sind, wobei die erste Leiterplatte (12) im ersten Gehäusemodul (11) in einer ersten Richtung (x) sowie in einer zur ersten Richtung (x) orthogonal orientierten zweiten Richtung (y) schwimmend gelagert ist.
2. Modular gebildetes, mehrpoliges Reiheneinbaugerät (1) nach Anspruch 1, wobei die Kontaktaufnahme (52) der Steckverbindung (50) auf der ersten Leiterplatte (12) angeordnet ist, und das Kontaktelement (51) der Steckverbindung (50) auf der zweiten Leiterplatte (22) angeordnet ist.
3. Modular gebildetes, mehrpoliges Reiheneinbaugerät (1) nach Anspruch 2, wobei die Steckverbindung (50) eine Zentrierhilfe (53) aufweist, welche die erste Leiterplatte (12) relativ zum ersten Gehäusemodul (11) ausrichtet. Modular gebildetes, mehrpoliges Reiheneinbaugerät (1) nach Anspruch 3, wobei die Zentrierhilfe (53) über zumindest ein elastisches Element (54) mit dem ersten Gehäusemodul (11) mechanisch verbunden ist. Modular gebildetes, mehrpoliges Reiheneinbaugerät (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die Zentrierhilfe (53) Einlaufschrägen (55) aufweist. Modular gebildetes, mehrpoliges Reiheneinbaugerät (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Gehäusemodul (11) ein Fixierelement aufweist, welches durch Anbringen der in einer zur ersten (x) und zweiten Richtung (y) orthogonalen dritten Richtung (z) wirkenden ersten Verbindungsmittel (9) die erste Leiterplatte (12) in der dritten Richtung (z) fixiert. Modular gebildetes, mehrpoliges Reiheneinbaugerät (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Gehäusemodul (11) eine Wandöffnung (13) zur Aufnahme der auf der ersten Leiterplatte (12) angeordneten Kontaktaufnahme (52) aufweist. Modular gebildetes, mehrpoliges Reiheneinbaugerät (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend: ein drittes Gerätemodul zum Anschluss an einen dritten Phasenleiter, wobei das dritte Gerätemodul ein drittes Gehäusemodul aufweist, welches zwischen dem ersten Gehäusemodul (11) und dem zweiten Gehäusemodul (21) angeordnet ist . Modular gebildetes, mehrpoliges Reiheneinbaugerät (1) nach Anspruch 8 rückbezogen auf Anspruch 2, wobei das dritte Gerätemodul eine im dritten Gehäusemodul angeordnete dritte Leiterplatte aufweist, welche in der ersten Richtung (x) sowie der zweiten Richtung (y) schwimmend gelagert ist und eine weitere Kontaktaufnahme aufweist, die hinsichtlich ihrer Lage in der ersten sowie der zweiten Richtung (x,y) mit der Lage der auf der ersten Leiterplatte (12) angeordneten Kontaktaufnahme (52) korreliert, so dass das an der zweiten Leiterplatte (22) angeordnete zumindest eine Kontaktelement (51) durch die weitere Kontaktaufnahme hindurchführbar ist, um mit der auf der ersten Leiterplatte (12) angeordneten Kontaktaufnahme (52) elektrisch leitend verbunden zu werden. Modular gebildetes, mehrpoliges Reiheneinbaugerät (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jedes der Gehäusemodule (11, 12) eine Breite (B) von einer Teilungseinheit (TE) aufweist.
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