[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement, insbesondere einen Stecker
oder eine Buchse, für einen Steckverbinder sowie einen Steckverbinder mit zwei derartigen
Verbindungselementen.
[0002] Zum Verbinden elektrischer Geräte, die der Erzeugung, Weiterleitung oder Nutzung
elektrischer Energie dienen, werden üblicherweise Steckverbinder mit zwei Verbindungselementen,
nämlich einem Stecker und einer dazu korrespondierende Buchse, verwendet. Durch einen
Steckverbinder können z.B. zwei elektrische Kabel oder Leitungen, wie eine mit einem
Versorgungsnetz verbundene Versorgungsleitung und eine mit einem elektrischen Verbraucher
oder Erzeuger verbundene Anschlussleitung miteinander verbunden werden. Die verwendeten
Steckverbinder erlauben es dabei, elektrische Leitungen wahlweise miteinander zu verbinden
und voneinander wieder zu lösen.
[0003] Ein Steckverbinder dieser Art, der für den Ausseneinsatz an Solaranlagen vorgesehen
ist, ist aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2008 045 801 A1 bekannt. Der Steckverbinder wird durch eine Dose und einen damit verbundenen Stecker
gebildet, die je einen Kontaktträger aufweisen, in dem ein Kontaktstift bzw. eine
Kontaktbuchse gehalten ist. Der Kontaktträger nimmt endseitig eine Kabeldichtung mit
einer Zugentlastungskralle auf. Dabei wirkt die Zugentlastungskralle mit einer Druckschraube
zusammen, um Zug- und Druckkräfte, die auf ein Kabel wirken, vom Kontaktstift zu entkoppeln.
[0004] Kontaktstifte oder Kontaktbuchsen weisen üblicherweise eine Rastfeder auf, die an
einem Mittelteil des Kontaktstiftes oder der Kontaktbuchse befestigt ist. Diese Rastfedern
sind aufwändig gestaltet und deshalb teuer in der Fertigung. Zur Aufnahme der Rastfeder
wird das Mittelteil des Kontaktstiftes verlängert, wodurch zusätzliches Material benötigt
wird, was bei den üblichen hohen Stückzahlen beachtliche Kosten verursacht.
[0005] Fotovoltaikanlagen umfassen gewöhnlich eine Vielzahl von Solarpanels, mittels derer
elektrische Energie erzeugt wird. Diese Solarpanels weisen abgehende Kabelsätze auf,
welche die erzeugte elektrische Energie über verschiedene technische Einrichtungen
schliesslich zu einem Netzübergabepunkt führen. Aus Gründen der Montagefreundlichkeit
ist es mittlerweile üblich, die Solarpanels, sowie die zugehörigen Leitungen, welche
die elektrische Energie abführen, mit einem Steckverbinder auszurüsten. Hinsichtlich
der Betriebssicherheit werden hohe Ansprüche an die Zuverlässigkeit dieser Steckverbinder
gestellt. So müssen die Steckverbinder über einen sehr langen Zeitraum von z.B. 20-30
Jahren allen am Einsatzort auftretenden Witterungs- und Umwelteinflüssen standhalten.
Dabei sind hohe elektrische und mechanische Anforderungen zu erfüllen. So soll über
die gesamte Lebensdauer ein möglichst geringer elektrischer Übergangswiderstand am
Steckverbinder auftreten, so dass die Übertragung der Gesamtleistung der Solaranlage
nicht negativ beeinflusst wird. Beim Auftreten eines erhöhten Übergangswiderstandes
kann im Einzelfall ein Betriebsausfall, gegebenenfalls ein Brand oder ein weiterer
Schaden auftreten. Nebst einem erhöhten Übergangswiderstand sind auch Kriechströme
zu vermeiden, die sich insbesondere unter Einwirkung von Feuchtigkeit und Verunreinigungen
ausbilden können.
[0006] Aus den genannten Gründen werden die Verbindungselemente eines Steckverbinders, nämlich
Stecker und Buchse, oft bereits im Werk vorkonfektioniert und fest mit einem Kabel
verbunden und als so genannte "umspritze Stecker" ausgeliefert. Oftmals ist es jedoch
auch erforderlich, einen Stecker erst vor Ort am Kabel zu montieren. Dies beispielsweise,
wenn die Länge der elektrischen Leitung vorgängig nicht bekannt war oder wenn ein
schadhafter Steckverbinder ersetzt werden muss. In diesen Fällen muss vor Ort ein
Steckverbinder montiert werden, welcher die Zulassungs- und Sicherheitsanforderungen
der entsprechenden Normen ebenso erfüllt, wie die im Werk montierten Steckverbinder.
[0007] Für die Konfektionierung solcher Steckverbinder vor Ort benötigt der Installateur
meist mehrere Werkzeuge. Typischerweise ist mit Spezialvorrichtungen das Erreichen
einer vorgesehenen Position des Anschlusskontaktes zu prüfen.
[0008] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement,
insbesondere einen Stecker oder eine Buchse, für einen Steckverbinder sowie einen
Steckverbinder mit einem Stecker und einer Buchse zu schaffen, welche auch bei der
Konfektionierung vor Ort den hohen Sicherheitsanforderungen unvermindert genügen.
[0009] Die erfindungsgemässen Verbindungselemente und Steckverbinder sollen es erlauben,
ein- oder mehradrige Leitungen miteinander zu verbinden und wahlweise wieder voneinander
zu lösen.
[0010] Insbesondere sind leicht handhabbare Verbindungselemente zu schaffen, bei denen die
oben beschriebenen Nachteile, insbesondere die aufwändige Konfektionierung und Prüfung
vor Ort, vermieden werden.
[0011] Weiterhin soll der Materialaufwand für Kontaktstifte oder Kontaktbuchsen sowie für
Rastfedern reduziert werden, die in den Verbindungselementen eingesetzt werden.
[0012] Diese Aufgabe wird mit einem Verbindungselement für einen Steckverbinder, einem Stecker
oder eine Buchse, sowie mit einem Steckverbinder mit zueinander korrespondierenden
Verbindungselementen gelöst, welche die in Anspruch 1 bzw. 14 angegebenen Merkmale
aufweisen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen
angegeben.
[0013] Das für Steckverbinder vorgesehene Verbindungselement, nämlich ein Stecker oder eine
Buchse, die vorteilhaft in Solaranlagen einsetzbar sind, umfasst ein Anschlussstück,
welches frontseitig eine Kammer mit wenigstens einem darin vorgesehenen Anschlusskontakt
für eine elektrische Leitung und rückseitig eine Anschlusshülse mit einem Aussengewinde
oder einem Aussenraster aufweist. Zusätzlich umfasst das Verbindungselement eine Überwurfmutter
mit einem Innengewinde und einer der Durchführung der elektrischen Leitung dienenden
Öffnung.
[0014] Erfindungsgemäss ist ein zumindest annähernd hohlzylindrisches Zwischenelement vorgesehen,
welches frontseitig ein zur Anschlusshülse korrespondierendes erstes Verbindungsteil
mit einem Innengewinde oder einem Innenraster und rückseitig ein zur Überwurfmutter
korrespondierendes zweites Verbindungsteil mit einem Aussengewinde sowie einen Durchgangskanal
aufweist, durch den hindurch die elektrische Leitung zum Anschlusskontakt führbar
ist.
[0015] Anhand des Zwischenelements gelingt es dem Fachmann, einen Steckverbinder vor Ort
zu konfektionieren, der den hohen Sicherheitsanforderungen unvermindert genügt. Insbesondere
werden bei kompakter Bauweise der Verbindungselemente sicherheitsrelevante Vorschriften
in Bezug auf Luft- und Kriechstrecken optimal erfüllt. Das vom Zwischenelement getrennte
Anschlussstück dient der Aufnahme des Anschlusskontakts. Das frontseitig vorgesehene
erste Verbindungsteil des Zwischenelements kann in einfacher Weise typischerweise
formschlüssig mit dem Aussengewinde des Anschlussstücks verbunden werden. Das rückseitig
vorgesehene zweite Verbindungsteil weist vorzugsweise ein Aussengewinde auf, welches
der Aufnahme der Überwurfmutter dient. Vorzugsweise ist das zweite Verbindungsteil
des Zwischenelements derart ausgestaltet, dass beim Festziehen der Überwurfmutter
gleichzeitig eine kraftschlüssige Verbindung mit der elektrischen Leitung resultiert.
[0016] In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Zwischenelement frontseitig einen innerhalb
des ersten Verbindungsteils koaxial dazu ausgerichteten Isolationszylinder auf, der
innerhalb der Anschlusshülse vorzugsweise an den wenigstens einen Anschlusskontakt
anschliesst. Endseitig bzw. angrenzend an den Anschlusskontakt weist der Isolationszylinder
eine Verbreiterung in der Art eines gegen den Anschlusskontakt gerichteten Fusselements
auf. Das Fusselement liegt nach der Montage vorzugsweise an einem Verstärkungsring
an, welcher am Anschlusskontakt angeformt ist. Dadurch wird der Anschlusskontakt in
der vorgesehenen Position gehalten.
[0017] Der Isolationszylinder hält den Anschlusskontakt in der vorgegebenen Position innerhalb
des Anschlussstückes. Auf die bei bekannten Steckverbindern oftmals verwendeten Metallklammern,
welche am Anschlusskontakt eingelassen oder befestigt werden, kann dadurch verzichtet
werden. Da beim erfindungsgemässen Verbindungselement keine Metallklammern verwendet
werden, kann der Anschlusskontakt zudem auf einfache Weise und ohne zusätzliches Werkzeug
bei Bedarf wieder aus dem Anschlussstück entfernt werden. Zusätzlich ist es nicht
erforderlich, das Einrasten der Metallfeder und somit die korrekte Positionierung
des Anschlusskontaktes innerhalb des Anschlussstückes zu überprüfen, weshalb regelmässig
auftretende unerwünschte Folgen dieser Prüfung entfallen. Häufig erfolgt die Prüfung
des korrekten Einrastens nämlich durch eine kurze kräftige Zugbewegung an der mit
dem Stecker oder der Buchse verbundenen elektrischen Leitung, was jedoch eine grosse
Belastung der Verbindung zwischen der Leitung und dem Anschlusskontakt zur Folge hat
und gelegentlich zu Beschädigungen des Steckverbinders oder der erstellten Verbindung
führt.
[0018] In einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltung bildet das zweite Verbindungsteil des
Zwischenelements einen mit einem Aussengewinde versehenen Lamellenkorb, der zusammengepresst
werden kann. Dadurch kann eine kraftschlüssige Verbindung zur elektrischen Leitung
erzeugt werden, welche der Zugsentlastung dient. Zusätzlich wird durch den komprimierten
Lamellenkorb eine Abdichtung erzeugt, durch die elektrische Luft- und Kriechstrecken
begrenzt werden.
[0019] Die Wandstärke des Isolationszylinders wird entweder einheitlich oder derart gewählt,
dass sie frontseitig im Bereich des wenigstens einen Anschlusskontakts gegen diesen
ansteigt. Durch eine einheitliche Wandstärke kann im Durchgangskanal des Isolationszylinders
eine elektrische Leitung eingelegt werden, während sich das Zwischenelement in die
Anschlusshülse einlegen lässt. Durch die Erhöhung der Wandstärke im frontseitigen
Bereich des Isolationszylinders kann der Anschlusskontakt in der vorgegebenen Position
innerhalb des Anschlussstückes gehalten und verhindert werden, dass der Anschlusskontakt
durch den Isolationszylinder abrutschen kann.
[0020] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist frontseitig an der Anschlusshülse,
welche zwischen dem ersten Verbindungsteil und dem Isolationszylinder des Zwischenelements
eingeschlossen ist, eine vorzugsweise ringförmige Dichtung angeordnet. Beispielsweise
wird eine Dichtung aus Gummi oder einem weichen Kunststoff vorgesehen. Innerhalb des
zweiten Verbindungsteils des Zwischenelements wird vorzugsweise ein Kabeldichtungsring
vorgesehen.
[0021] Das Zwischenelement wird vorzugsweise derart dimensioniert, dass die Strecke zwischen
dem Anschlusskontakt und der Dichtung und/oder die Strecke zwischen dem Anschlusskontakt
und dem Kabeldichtungsring mindestens 5mm, vorzugsweise mindestens 10mm, beträgt.
Durch die Verwendung von Gummi oder eines weichen Kunststoffes kann die in Sicherheitsnormen
festgelegte Dichtheit für Gase und Flüssigkeiten für den Steckverbinder erreicht werden.
Dies verhindert unter anderem, dass Korrosion im Innern des Verbindungselementes auftreten
kann. Durch die Positionen der ringförmigen Dichtung und des Kabeldichtungsring werden
die für die Einhaltung von Sicherheitsbestimmungen wesentlichen Luft- und Kriechstrecken
bestimmt.
[0022] In weiteren Ausgestaltungen weisen das Innengewinde oder das Innenraster des ersten
Verbindungsteils einerseits und das Aussengewinde des zweiten Verbindungsteils des
Zwischenelements andererseits zueinander divergierende oder korrespondierende Gewindedurchmesser
auf.
[0023] Bei der Verwendung von divergierenden Gewindedurchmessern ist für die Verbindung
der Überwurfmutter mit der Anschlusshülse der Einbau des Zwischenelements zwingend
erforderlich. Es wird daher sichergestellt, dass das Verbindungselement nicht falsch
zusammengesetzt wird. Bei einem falsch zusammenbauten Verbindungselement würde beispielsweise
der Anschlusskontakt nicht durch den Isolationskanal am Zwischenelement in der vorgesehenen
Position im Anschlussstück gehalten. Wodurch vorgegebene Kriech- und Luftstrecken
nicht eingehalten würden.
[0024] Bei korrespondierenden Gewindedurchmessern ist die Überwurfmutter wahlweise auch
direkt mit dem Anschlussstück bzw. dessen Anschlusshülse verbindbar. Der Steckverbinder
kann daher universell mit oder ohne Zwischenelement eingesetzt werden, wenn die Sicherheitsanforderungen
reduziert sind.
[0025] In einer bevorzugten Ausgestaltung bestehen das Anschlussstück und/oder das Zwischenelement
mindestens teilweise aus modifiziertem Polyphenylenether (PPE). Relativ kostengünstiges
PPE ermöglicht den Einsatz des Verbindungselementes unter widrigen Umwelteinflüssen,
überdurchschnittlich hohen oder tiefen Temperaturen oder UV-Bestrahlung. Dabei bleibt
ein Verbindungselement aus PPE über einen Zeitraum von 25jahren und mehr voll einsatzfähig.
[0026] In einer vorzugsweisen Ausgestaltung ist am Innengewinde des Zwischenelements eine
Ausnehmung oder Einkerbung und am Aussengewinde der Anschlusshülse ein Rastkörper
vorgesehen, die komplementär zueinander ausgebildet sind und eine Verlegungsvorrichtung
bilden. Durch entsprechende Dimensionierung des Rastkörpers wird definiert, wie stark
das Zwischenelement an das Anschlussstück angezogen werden kann. Dabei wird sowohl
ein zu starkes Festziehen, bei dem eine Beschädigung des Steckverbinders aufgrund
des hohen Drehmoments zu befürchten ist, als auch ein zu schwaches Anziehen, bei dem
sich Teile des Steckverbinders lösen könnten, verhindert. Zusätzlich kann auch erreicht
werden, dass beispielsweise ein Firmenlogo auf dem Zwischenelement gegenüber dem Anschlussstück
in einer vorbestimmten Position liegt. Die komplementäre Form ermöglicht ein zuverlässiges
Einrasten der beiden Verriegelungselemente. Dabei sollte vorzugsweise keine Bewegungsfreiheit
zwischen dem Zwischenelement und dem Anschlussstück verbleiben.
[0027] In einer bevorzugten Ausgestaltung liegt die Einkerbung vorzugsweise weniger als
eine Viertelumdrehung (π/2) vom äusseren Ende des Innengewindes des Zwischenelements
entfernt. Durch die Nähe der Einkerbung zum Ende des Gewindes wird der gegenüberliegende
Rastkörper beim Schliessen der Verbindung nicht übermässig stark durch die Reibung
am Innengewinde des Zwischenelements abgeschliffen.
[0028] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Einkerbung eine zumindest
annähernd senkrecht zur Drehrichtung verlaufende Öffnungsflanke auf, an die der Rastkörper
beim Drehen des Zwischenelements in die Öffnungsrichtung anschlägt. Zusätzlich weist
die Einkerbung eine Zudrehflanke auf, an der der Rastkörper beim Drehen des Zwischenelements
in die Schliessrichtung ansteht und die mindestens teilweise eine Keilfläche aufweist,
die um einen Winkel im Bereich von 30° - 60°, vorzugsweise 45°, zur Drehrichtung geneigt
ist. Die Öffnungsflanke verhindert ein Öffnen des Steckverbinders ohne Zuhilfenahme
eines Werkzeuges, nachdem das Zwischenelement und das Anschlussstück zusammengeschraubt
wurden, bis die Verriegelungselemente ineinander eingreifen. Die senkrechte Flanke
der Einkerbung erzeugt beim Drehen in die Öffnungsrichtung einen grossen Widerstand
gegenüber der ebenfalls senkrechten Flanke des Rastkörpers. Die zweite Flanke der
Einkerbung zeigt dem Fachmann beim Zusammendrehen des Anschlussstückes und des Zwischenelements
an, wann eine genügend stabile Verbindung zwischen den beiden Teilen erreicht ist.
Somit wird ein zu starkes Zudrehen der Verbindung verhindert, weshalb eine zu starke
Deformation des Dichtungsrings, welcher sich zwischen den beiden Teilen befindet,
vermieden wird. Ein Aufsplittern des Kunststoffes durch Anwendung eines zu hohen Drehmoments
kann ebenfalls verhindert werden. Damit bei einem allfälligen kurzen Überdrehen die
Flanke des Verriegelungselementes nicht zerstört wird, ist vorzugsweise eine Keilfläche
vorgesehen, welche ein Abbrechen der Flanke verhindert und ein sicheres Zurückdrehen
in die vorgesehene Position zulässt.
[0029] In bevorzugten Ausgestaltungen weist der Rastkörper eine Länge im Bereich 1mm ― 10mm,
vorzugsweise 3mm - 5mm und eine Breite im Bereich 0,5mm - 3mm und eine Höhe im Bereich
0,3mm - 2mm auf. Durch die Wahl der Grösse des Rastkörpers kann vorgesehen werden,
dass dieser eine vorbestimmte Kraft bzw. ein Drehmoment sowohl beim Zudrehen als auch
beim Öffnen der Verbindung zwischen Anschlussstück und Zwischenelement aufnehmen kann.
Vorzugsweise wird vorgesehen, dass das Anschlussstück und das Zwischenelement nicht
ohne Werkzeug voneinander getrennt werden können. Beispielsweise wird vorgesehen,
dass die Verriegelungselemente ein Drehmoment von wenigstens 10Nm aufnehmen können.
In der Praxis haben sich Werte von 40-60 Nm als zweckmässig erwiesen. Je nach gewählter
Dimensionierung der Verriegelungselemente können das Anschlussstück und das Zwischenelement,
nachdem die beiden Verriegelungselemente ineinander eingreifen, nicht mehr voneinander
getrennt werden, ohne dass dabei eines der beiden Verriegelungselemente beschädigt
wird. Dadurch wird eine Art Versiegelung des Verbindungselementes erzielt, deren Beschädigung
ein gegebenenfalls nicht erlaubtes Öffnen der Verbindung anzeigt.
[0030] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
- Fig. 1
- in Explosionsdarstellung ein erfindungsgemässes Verbindungselement, nämlich eine Buchse
24, die ein Anschlussstück 15 mit einem darin eingelassenen Anschlusskontakt 19, eine
Dichtung 28, ein Zwischenelement 50 mit einem darin eingelassenen Kabeldichtungsring
64 sowie eine Überwurfmutter 30 umfasst;
- Fig. 2
- die zusammengesetzte und an eine elektrische Leitung 12 angeschlossene Buchse 24 von
Figur 1 in einer seitlichen Darstellung und einer Schnittdarstellung;
- Fig. 3
- ein weiteres erfindungsgemässes Verbindungselement, nämlich ein Stecker 22 in einer
seitlichen Darstellung und einer Schnittdarstellung;
- Fig. 4
- der Stecker 22 von Figur 3, mit vom Anschlussstück 14 getrenntem Zwischenelement 50
in einer räumlichen Darstellung;
- Fig. 5
- das Zwischenelement 50 des erfindungsgemässen Verbindungselements sowie eine Detailansicht
einer am Zwischenelement 50 vorgesehenen Einkerbung 70;
- Fig. 6
- das Anschlussstück 18, des erfindungsgemässen Verbindungselements, nämlich eines Steckers
22, sowie eine Detailansicht eines am Stecker 22 vorgesehenen Rastkörpers 80;
- Fig. 7
- das Anschlussstück 19 des erfindungsgemässen Verbindungselements, nämlich einer Buchse
24, sowie eine Detailansicht des am Anschlussstück 19 vorgesehenen Rastkörpers 80;
und
- Fig. 8
- ein zusammengesetztes erfindungsgemässes Verbindungselement, nämlich ein Stecker 22,
in einer Teilschnittdarstellung, sowie eine Dateidarstellung einer im Stecker 22 integrierten
Dichtung 28.
[0031] Die Figuren 1 und 2 zeigen in verschiedenen Darstellungen ein erstes erfindungsgemässes
Verbindungselement 24, nämlich eine mit einer elektrischen Leitung verbindbaren Buchse
mit einem entsprechenden Kontaktelement 19.
[0032] Die Figuren 3 und 4 zeigen in verschiedenen Darstellungen ein zweites erfindungsgemässes
Verbindungselement 22, nämlich einen mit einer elektrischen Leitung verbindbaren Stecker
mit einem entsprechenden Kontaktelement 18.
[0033] Die beiden zueinander komplementären ersten und zweiten Verbindungselemente 22, 24
können zu einem Steckverbinder 10 zusammengefügt werden, der hohen Sicherheitsanforderungen
genügt und vorteilhaft in Fotovoltaik-Anlagen eingesetzt werden kann. Durch derartige
Steckverbinder 10 können einzelne Teile der elektrischen Anlage beispielsweise bei
Wartungsarbeiten oder Installationsarbeiten mühelos getrennt und später wieder miteinander
verbunden werden.
[0034] Das erste Verbindungselement 24 besteht aus einem Anschlussstück 15 mit einer frontseitigen
Kammer 17, die dem Berührungsschutz dient. In der Kammer 17 ist der Anschlusskontakt
19 angeordnet. Erfindungsgemässe Verbindungselemente 22, 24 können mit nur einem oder
mehreren Anschlusskontakten 18, 19 versehen sein. An der der Kammer 17 gegenüber liegenden
Seite weist das Anschlussstück 15 eine Anschlusshülse 20 auf, die an der Aussenfläche
mit einem Aussengewinde 26, gegebenenfalls einem Aussenraster versehen ist. Das Aussengewinde
26 ist in der Form einer Helix um die Anschlusshülse 20 gelegt, wobei sich ein Gegengewinde
durch eine Rotationsbewegung mit dem Aussengewinde verbinden bzw. lösen lässt. Eine
Rasterung würde beispielsweise ringförmig um die Aussenhülse 20 gelegt. Zwei Teile
mit einer komplementären Rasterung können durch eine axial wirkende Kraft zusammengeführt
und getrennt werden. Vorzugsweise sind die Vorrichtungsteile derart ausgestaltet,
dass beim Verbinden der Vorrichtungsteile eine geringere Kraft aufgewendet werden
muss, als beim Trennen der Vorrichtungsteile.
[0035] In das Anschlussstück 15 wird der Anschlusskontakt 19 eingelegt. Der Anschlusskontakt
19 besteht aus einem elektrisch leitenden Material, vorzugsweise aus Metall, wie Kupfer,
Zink oder einer Metalllegierung. In vorzugsweisen Ausgestaltungen ist der Anschlusskontakt
19 mit einem leitenden Material beschichtet, um den Kontakt zu schützen und einen
tiefen elektrischen Widerstand zu erzielen. Weiterhin kann der Anschlusskontakt 19
in einem Bereich mit Lamellen versehen werden, um die elektrische Kontaktierung zum
korrespondierenden Anschlusskontakt 18 des Steckers 22 zu verbessern. Im rückseitigen
Bereich weist der Anschlusskontakt 19 eine Verbindungsstelle auf, an der der elektrische
Leiter anliegt. Die Verbindung mit dem elektrischen Leiter kann mit bekannten Verbindungstechniken
erfolgen. Häufig werden Krimp-oder Lötverbindungen eingesetzt. Im Mittelteil weist
der Anschlusskontakt 19 eine Vergrösserung des Aussendurchmessers auf. Diese Vergrösserung
bildet beispielsweise einen Verstärkungsring, der den Anschlusskontakt 19 umläuft
und eine radial verlaufende Höhe von 0,5mm ― 4mm sowie eine axial verlaufende Breite
von 0,5mm - 10mm aufweist. Der Verstärkungsring muss dabei nicht den gesamten Anschlusskontakt
19 umlaufen. Der Verstärkungsring kann auch in einzelne voneinander getrennte Ringsegmente
unterteilt sein.
[0036] Die Anschlusshülse 20 ist mit einem dazu korrespondierenden ersten Verbindungsteil
52 eines Zwischenelements 50 Verbindbar, welches ein Innengewinde 54, gegebenenfalls
eine Rasterung aufweist. Das Zwischenelement 50 weist einen zumindest teilweise innerhalb
des ersten Verbindungsteils 52
[0037] liegenden Isolationszylinder 60 auf. Der Isolationszylinder 60 weist eine Länge auf,
welche entsprechend der in Sicherheitsbestimmungen festgelegten Länge der Kriech-
oder Luftstrecken gewählt wird. Der Isolationszylinder 60 weist auf der dem Anschlussstück
15 zugewandten Seite einen reduzierten Innendurchmesser bzw. gegen den Durchgangskanal
66 gerichtete Erhebungen bzw. eine Kralle auf, mittels der der Anschlusskontakt 19
in der vorgegebenen Position im Anschlussstück 15 gehalten wird. Die an der Frontseite
des Isolationszylinders 60 liegende Kralle kann sich entlang diesem auch über einige
Millimeter erstrecken. Durch die Verwendung des Isolationszylinders 60 kann auf Federelemente,
welche bei bekannten Verbindungselementen 24 den Kontakt in Position halten, verzichtet
werden.
[0038] Am Zwischenelement 50 ist zwischen dem ersten Verbindungsteil 52 und dem Isolationszylinder
60 eine Dichtung 28 eingelegt, die an der Stirnseite der Anschlusshülse 20 anliegt.
Die vorzugsweise ringförmig ausgestaltete Dichtung 28 besteht aus einem Gummi oder
einem weichen Kunststoff. Die Dichtung bildet die Grenze für die Bemessung der Kriech-
und Luftstrecke gegenüber dem Anschlusskontakt 19 und sollte eng zwischen dem Anschlussstück
15 und dem Zwischenelement 50 anliegen, ohne dabei stark gequetscht zu werden.
[0039] Auf der gegenüberliegenden Seite des Isolationszylinders 60 weist das Zwischenelement
50 ein zweites Verbindungsteil 58 mit einem Aussengewinde auf, welches zu einem Innengewinde
34 einer Überwurfmutter 30 korrespondiert. Am freiliegenden Ende des zweiten Verbindungsteils
58 ist vorzugsweise ein Lamellenkorb 62 angeordnet, in den ein Kabeldichtungsring
64 eingelegt ist. Der Kabeldichtungsring 64 besteht aus einem Gummi oder einem weichen
Kunststoff.
[0040] Auf das zweite Verbindungsteil 58 wird eine Überwurfmutter 30 geschraubt, welche
einen entsprechendes Innengewinde 34 aufweist. In der Mitte der Überwurfmutter 30
befindet sich eine Öffnung 32 zur Durchführung einer anzuschliessenden Leitung.
[0041] Um zu verhindern das beim Montieren des Verbindungselementes 24 die Teile insbesondere
das Anschlussstück 14, das Zwischenelement 50 und die Überwurfmutter 30 in einer falsch
Reihenfolge zusammen gesetzt werden oder das Zwischenelement 50 nicht montiert wird,
weisen das erste 52 und das zweite Verbindungsteil 58 vorzugsweise divergierende Gewinde
oder Rasterungen auf.
[0042] Figur 2 zeigt das zusammengesetzte und mit einer Leitung 12 verbundene Verbindungselement
24 von Figur 1 in einer seitlichen Ansicht sowie in einer seitlichen Schnittdarstellung.
Die Schnittdarstellung zeigt den in der frontseitigen Kammer 17 des Anschlussstücks
15 liegenden Anschlusskontakt 19. Um den Anschlusskontakt 19 innerhalb der frontseitigen
Kammer 17 zu positionieren, weisst dieses im Mittelteil des Anschlusskontaktes 19
einem Verstärkungsring auf, welcher den Anschlusskontakt 19 radial umläuft. Um Material
am Anschlusskontakt 19 einzusparen und damit die Kosten zu reduzieren kann der Verstärkungsring
nur geringe Abmessungen aufweisen. Der Verstärkungsring sollte jedoch genügend stark
ausgebildet sein, um den axial wirkenden Zugund Druckkräften auf den Anschlusskontakt
19 entgegenzuwirken. Der Verstärkungsring des Anschlusskontaktes 19 ist zwischen dem
Anschlussstück 15 einerseits und dem Isolationszylinder 60 andererseits gehalten.
Durch das Verbinden des ersten Verbindungsteils 52 des Zwischenelements 50 mit dem
Anschlussstück 15 wird der Isolationszylinder 60 soweit in die Anschlusshülse 20 des
Anschlussstückes 15 eingeführt, dass er am Verstärkungsring des Anschlusskontakts
19 anliegt und diesen gegen das Anschlussstück 15 drückt und den Anschlusskontakt
19 in der Kammer 17 hält.
[0043] Im gegenüberliegenden Endbereich des Isolationszylinders 60 liegt im Übergang zwischen
Isolationszylinder 60 und dem ersten Verbindungsteil 52 die Dichtung 28. Diese setzt
die Grenze für die Bemessung der Luft- bzw. Kriechstrecke gegenüber dem elektrischen
Strom führenden Anschlusskontakt 19. Die Dichtung 28 sollte eng zwischen dem Anschlussstück
15 und dem Zwischenelement 50 anliegen ohne dabei stark gequetscht zu werden.
[0044] Innerhalb des Zwischenelements 50 verläuft ein der Aufnahme der Leitung 12 dienender
Durchgangskanal 66 vom ersten zum zweiten Verbindungsteil 52, 58. Anschliessend an
das zweite Verbindungsteil 58 ist ein Lamellenkorb 62 angeordnet. In den Lamellenkorb
62 ist der Kabeldichtungsring 64 eingelassen. Über den Lamellenkorb 62 wird eine Überwurfmutter
30 geschraubt, die eine Öffnung 32 aufweist, durch die die anzuschliessende Leitung
12 bis zum Anschlusskontakt 19 in das Verbindungselement 24 einführbar ist. Durch
das Festziehen der Überwurfmutter 30 auf dem zweiten Verbindungsteil 58 des Zwischenelements
50 resultiert ein gasdichter und flüssigkeitsdichter Einschluss der Leitung 12. gleichzeitig
wird die Leitung 12 festgehalten, so dass eine Zugsentlastung resultiert. Auf die
Leitung 12 einwirkende Zugkräfte werden daher auf das Verbindungselement 24 und nicht
auf den Anschlusskontakt 19 übertragen. Der Kabeldichtungsring 64 bildet ferner die
Grenze der Luft- und Kriechstrecke die bis zum Anschlusskontakt 19 verläuft. Die Luft-
und Kriechstrecke sollte bei einem Verbindungselement 24, welches für 1kV zugelassen
ist, mindesten 10mm betragen.
[0045] Figur 3 zeigt ein weiteres erfindungsgemässes Verbindungselement, nämlich einen Stecker
22 in einer seitlichen Ansicht und in einer Schnittdarstellung. Vorbehaltlich der
Anschlusskontakte 18 und 19, sowie des Anschlussstückes 14 und 15 ist der Stecker
22 aufgebaut wie die Buchse 24. Die frontseitige Kammer 16 des Steckers 22 weist einen
grösseren Innendurchmesser auf, sodass der Vorderteil des Anschlussstückes 15 der
Buchse 24 mindestens teilweise darin einführbar ist.
[0046] Der Anschlusskontakt 18 weist im vorderen Bereich eine zum Anschlusskontakt 19 der
Buchse komplementäre Form auf. Um eine bessere Kontaktierung und damit einen geringeren
elektrischen Übergangswiderstand zu erzielen, wird der Anschlusskontakt 18 des Steckers
22 vorzugsweise mit Lamellen ausgestattet.
[0047] Im Mittelteil weist der Anschlusskontakt 18 des Steckers 22 ebenfalls einen Verstärkungsring
auf, wie dies bereits vorgängig beim Anschlusskontakt 19 der Buchse 24 beschrieben
wurde.
[0048] Figur 4 zeigt eine räumliche Darstellung des Steckers 22. Dabei ist die Überwurfmutter
30 mit dem Zwischenelement 50 verbunden, während das Anschlussstück 14 vom Zwischenelement
50 getrennt ist.
[0049] Figur 5 zeigt ein Zwischenelement 50 eines erfindungsgemässen Verbindungselements
22, 24, welches mit einer Ausnehmung oder Einkerbung 70 versehen ist, die in einer
Detailansicht gezeigt ist. Die Einkerbung 70 liegt am Innengewinde 54 des Zwischenelements
50, in der Nähe des äusseren Endes des Innengewindes 54, vorzugsweise weniger als
eine Viertelumdrehung vom äusseren Ende entfernt.
[0050] Die Einkerbung 70 ist entsprechend der Funktion ausgestaltet und bildet eine teilweise
Ausnehmung im Innengewinde 54. Die Einkerbung 70 kann mehr oder weniger tief in das
Innengewinde 54 eingelassen sein und auch tiefer als die Gewindebasis liegen. Seitlich
ist die Einkerbung 70 durch eine Öffnungsflanke 72 und eine Zudrehflanke 74 begrenzt,
die in einem Kunststoffspritzprozess einfach erzeugt werden können.
[0051] Die Öffnungsflanke 72 ist im gezeigten Beispiel senkrecht zur Drehrichtung angeordnet.
Die Einkerbung 70 weist eine Tiefe in Bereich von 0,3mm - 2mm eine Breite im Bereich
0,5mm - 3mm und eine Länge im Bereich 1mm - 10mm auf.
[0052] Die Zudrehflanke 74 liegt im unteren Bereich ebenfalls senkrecht zur Drehrichtung.
Im oberen Bereich weist die Zudrehflanke 74 eine Keilfläche 76 auf, die vorzugsweise
in einem Winkel zwischen 30° - 60°, besonders bevorzugt in einem Winkel von 45° gegenüber
der Drehrichtung geneigt ist.
[0053] Figur 6 zeigt das Anschlussstück 14, eines Stecker 22 mit einem Rastkörper 80, der
in einer Detailansicht vergrössert dargestellt ist. Der Rastkörper 80 befindet sich
zwischen zwei Gewindeerhebungen in einer Gewinderille am Aussengewinde 26 der Anschlusshülse
20. Der Rastkörper 80 weist vorzugsweise eine zumindest annähernd komplementäre Form
zur oben beschriebenen Einkerbung 70 auf und liegt vorzugsweise im Endbereich des
Aussengewindes 26 des Anschlussstückes 14, 15.
[0054] Figur 7 zeigt das Anschlussstück 15 einer Buchse 24 und eine Detailansicht des Rastkörpers
80. Dabei weist der Rastkörper 80 die im vorigen Abschnitt beschriebenen Eigenschaften
auf.
[0055] Figur 8 zeigt das erfindungsgemässe Verbindungselement 22 in einer räumlichen Schnittdarstellung
sowie eine Detailansicht der Dichtung 28. Die Einkerbung 70 und der Rastkörper 80
greifen in der gezeigten Darstellung ineinander ein und bilden somit eine Verriegelungsvorrichtung.
Durch entsprechende Positionierung der beiden Verriegelungselemente 70, 80 wird sichergestellt,
dass beim Verbinden des Zwischenelements 50 und des Anschlussstücks 14, 15, das Verbindungssteil
nicht zu stark angezogen und damit die empfindliche Dichtung 28 zu stark quetscht
und beschädigt wird. Zusätzlich kann aufgrund der zusammenwirkenden Verriegelungselemente
70, 80 die Verbindung nur noch mit einem Werkzeug geöffnet werden. Durch die Position
der Verriegelungselemente 70, 80 wird ferner die Lage des Zwischenelements 50 gegenüber
dem Anschlussstück 14, 15 festgelegt. Somit ist es möglich, die beiden Teile so gegeneinander
zu positionieren, dass beispielsweise ein Firmenlogo auf dem Zwischenelement 50 in
einer Linie zum Anschlussstück 14, 15 verläuft.
[0056] Der Rastkörper 80 und die Einkerbung 70 können ebenfalls an der Überwurfmutter 30
und dem zweiten Verbindungsteil 58 des Zwischenelements 50 angeordnet werden und ein
Verbindungselement 70, 80 mit vorgängig beschriebenen Eigenschaften bilden.
Bezugszeichenliste
[0057]
- 10
- Steckverbinder
- 12
- Leitung
- 14
- Anschlussstück Stecker
- 15
- Anschlussstück Buchse
- 16
- frontseitige Kammer Stecker
- 17
- frontseitige Kammer Buchse
- 18
- Anschlusskontakt Stecker
- 19
- Anschlusskontakt Buchse
- 20
- Anschlusshülse
- 22
- Stecker
- 24
- Buchse
- 26
- Aussengewinde des Anschlussstückes
- 28
- Dichtung
- 30
- Überwurfmutter
- 32
- Öffnung der Überwurfmutter
- 34
- Innengewinde der Überwurfmutter
- 50
- Zwischenelement
- 52
- erstes Verbindungsteil des Zwischenelements
- 54
- Innengewinde im ersten Verbindungsteil 52
- 58
- zweites Verbindungsteil des Zwischenelements
- 60
- Isolationszylinder
- 62
- Lamellenkorb
- 64
- Kabeldichtungsring
- 66
- Durchgangskanal
- 70
- Einkerbung
- 72
- Öffnungsflanke
- 74
- Zudrehflanke
- 76
- Keilfläche
- 80
- Rastkörper
1. Verbindungselement (22, 24) für einen Steckverbinder (10), nämlich Stecker (22) oder
Buchse (24), insbesondere für Solaranlagen, mit einem Anschlussstück (14, 15), welches
frontseitig eine Kammer (16, 17) mit wenigstens einem darin vorgesehenen Anschlusskontakt
(18, 19) für eine elektrische Leitung (12) und rückseitig eine Anschlusshülse (20)
mit einem Aussengewinde oder einem Aussenraster (26) umfasst und mit einer Überwurfmutter
(30), die ein Innengewinde (34) und eine der Durchführung der elektrischen Leitung
(12) dienende Öffnung (32) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein zumindest annähernd hohlzylindrisches Zwischenelement (50) vorgesehen ist, welches
frontseitig ein zur Anschlusshülse (20) korrespondierendes erstes Verbindungsteil
(52) mit einem Innengewinde oder einem Innenraster (54) und rückseitig ein zur Überwurfmutter
(30) korrespondierendes zweites Verbindungsteil (58) mit einem Aussengewinde sowie
einen Durchgangskanal (66) aufweist, durch den hindurch die elektrischen Leitung (12)
zum Anschlusskontakt (18, 19) führbar ist.
2. Verbindungselement (22, 24) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (50) frontseitig einen innerhalb des ersten Verbindungsteils
(52) koaxial dazu ausgerichteten Isolationszylinder (60) aufweist, der innerhalb der
Anschlusshülse (20) vorzugsweise an den wenigstens einen Anschlusskontakt (18, 19)
anschliesst.
3. Verbindungselement (22, 24) nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungsteil (52) des Zwischenelements (50) eine auf die Anschlusshülse
(20) aufsetzbare Gewindehülse bildet und/oder dass das zweite Verbindungsteil (58)
des Zwischenelements (50) einen mit einem Aussengewinde versehenen Lamellenkorb (62)
bildet, auf den die Überwurfmutter (30) aufsetzbar ist.
4. Verbindungselement (22, 24) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Isolationszylinders (60) einheitlich ist oder frontseitig im Bereich
des wenigstens einen Anschlusskontakts (18, 19) gegen diesen erhöht ist bzw. ein gegen
den Anschlusskontakt (18, 19) gerichtetes Fusselement aufweist.
5. Verbindungselement (22, 24) nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass frontseitig an der Anschlusshülse (20) des Verbindungselements (22, 24), welche zwischen
dem ersten Verbindungsteil (52) und dem Isolationszylinder (60) des Zwischenelements
(50) eingeschlossen ist, eine vorzugsweise ringförmige Dichtung (28) angeordnet ist,
welche vorzugsweise aus Gummi oder einem weichen Kunststoff gefertigt ist, und/oder
dass innerhalb des zweiten Verbindungsteils (58) ein Kabeldichtungsring (64) vorgesehen
ist.
6. Verbindungselement (22, 24) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (50) derart dimensioniert ist, dass die Strecke zwischen dem
Anschlusskontakt (18, 19) und der Dichtung (28) und/oder die Strecke zwischen dem
Anschlusskontakt (18, 19) und dem Kabeldichtungsring (64) mindestens 5mm, vorzugsweise
mindestens 10mm beträgt.
7. Verbindungselement (22, 24) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Innengewinde oder das Innenraster des ersten Verbindungsteils (52) und das Aussengewinde
des zweiten Verbindungsteils (58) des Zwischenelements (50) zueinander divergierende
Gewindedurchmesser aufweisen, so dass für die Verbindung der Überwurfmutter (30) mit
der Anschlusshülse (20) der Einbau des Zwischenelements (50) erforderlich ist;
oder dass das Innengewinde oder das Innenraster des ersten Verbindungsteils (52) und
das Aussengewinde des zweiten Verbindungsteils (58) des Zwischenelements (50) zueinander
korrespondierende Gewindedurchmesser aufweisen, so dass die Überwurfmutter (30) wahlweise
auch direkt mit der Anschlusshülse (20) verbindbar ist.
8. Verbindungselement (22, 24) nach einem der Ansprüche 1 - 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussstück (14, 15) und/oder das Zwischenelement (50) mindestens teilweise
aus modifiziertem PPE bestehen.
9. Verbindungselement (22, 24) nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Innengewinde (54) des ersten Verbindungsteils (52) des Zwischenelements (50) eine
Ausnehmung oder Einkerbung (70) und am Aussengewinde der Anschlusshülse (26) des Anschlussstücks
(14, 15) ein Rastkörper (80) vorgesehen ist, die komplementär zueinander ausgebildet
sind und eine Verriegelungsvorrichtung (70, 80) bilden.
10. Verbindungselement (22, 24) nach Anspruche 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkerbung (70) vorzugsweise weniger als eine Viertelumdrehung (π/2) vom äusseren
Ende des Innengewindes (54) des ersten Verbindungsteils (52) entfernt liegt.
11. Verbindungselement (22, 24) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkerbung (70) eine Öffnungsflanke (72) aufweist, an der der Rastkörper (80)
beim Drehen des Zwischenelements (50) in die Öffnungsrichtung anschlägt und die zumindest
annähernd senkrecht zur Drehrichtung verläuft, und, dass die Einkerbung (70) eine
Zudrehflanke (74) aufweist, an der der Rastkörper (80) beim Drehen des Zwischenelements
(50) in die Schliessrichtung ansteht und die mindestens teilweise eine Keilfläche
(76) bildet, die um einen Winkel im Bereich von 30° - 60°, vorzugsweise 45°, zur Drehrichtung
geneigt ist.
12. Verbindungselement (22, 24) nach einem der Ansprüche 9 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einkerbung (70) eine Länge im Bereich 1mm - 10mm, vorzugsweise 3mm - 5mm und
eine Breite im Bereich 0,5mm - 3mm und eine Höhe im Bereich 0,3mm - 2mm aufweist.
13. Verbindungselement (22, 24) nach einem der Ansprüche 9 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Einkerbung (70) und den Rastkörper (80) gebildete Verriegelungsvorrichtung
(70, 80) derart dimensioniert ist, dass sie nicht ohne Werkzeug öffenbar ist und vorzugsweise
ein Drehmoment von mindestens 10Nm, vorzugsweise 40-60Nm, aufzunehmen vermag.
14. Verbindungselement (22, 24) nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass am Anschlusskontakt (18, 19) ein Verstärkungsring angeformt ist, der vorzugsweise
eine radial verlaufende Höhe von 0,5mm - 4mm sowie eine axial verlaufende Breite von
0,5mm - 10mm aufweist und an dem das vorzugsweise mit einem Fusselement versehene
Ende des Isolationszylinders (60) anliegt.
15. Steckverbinder (10) mit einem als Stecker ausgebildeten ersten Verbindungselement
(22) nach einem der Ansprüche 1-13 und einem als Buchse ausgebildeten zweiten Verbindungselement
(24) nach einem der Ansprüche 1-13.