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Die
Erfindung betrifft ein elektrisches Steckverbindersystem, insbesondere
ein Fotovoltaik-Steckverbindersystem.
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Steckverbinder,
insbesondere Fotovoltaik-Steckverbinder werden im Bereich fotovoltaischer Anlagen
seit geraumer Zeit als bewährte
Anschlusstechnik eingesetzt.
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Es
handelt sich in der Regel um einpolige Steckverbinder, mit welchen
die Elektrizität
von Solarmodulen abgeführt
und weitergeleitet werden kann, beziehungsweise mit deren Hilfe
Solarmodule miteinander verbunden werden können.
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Aus
Sicherheitsgründen
verfügen
gattungsgemäße Stecker
und Buchsen solcher Steckverbinder über Rastmittel, die paarweise
angeordnete Rastzungen ausbilden, welche mit Gegenrastmitteln des
Gegensteckers verbunden werden können.
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Beispielsweise
ist aus der
DE 20 2007 017 521 ein
Steckverbinder für
Fotovoltaik-Anschlusskabeln
bekannt, mit einem Stecker, der einen Griffkörper aufweist, welcher in Einsteckrichtung
orientiert, wenigstens ein Rastmittel und ein Kontaktträger umfasst
und mit einer Buchse, deren Griffkörper eine Kontaktträgeraufnahme
und ein mit dem Rastmittel korrespondierendes Gegenrastmittel ausbildet,
welches zusammen mit dem Rastmittel den Stecker in der Buchse in
gestecktem Zustand sichert, wobei der Kontaktträger und die Kontaktträgeraufnahme
miteinander korrespondierende Positionierungsmittel ausbilden, die
ein Einstecken des Steckers in die Buchse nur bei dem Gegenrastmitteln
zugewandten Rastmittel ermöglichen.
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Die
WO 2007/118798 A2 offenbart
eine Anschlussdose mit zwei Einstecköffnungen an gegenüberliegenden
Einsteckseiten mit je einem in den Einstecköffnungen montierten Kontaktelement,
zum steckbaren Eingriff mit je einem Steckverbinder.
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Diese
Stecker beziehungsweise Stecker und Buchsen weisen daher Positionierungsmittel
auf, um bei der Montage zu gewährleisten,
dass beim Steckvorgang der Stecker ausschließlich mit in Richtung der Rasttunnel
orientierte Rastzungen in die Buchse einsetzbar ist.
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In
zunehmendem Maße
besteht allerdings das Bedürfnis
danach, nicht nur Fotovoltaik-Module sicher miteinander zu verbinden,
sondern auch Fotovoltaik-Dachziegel steckbar auszugestalten.
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Weitere
technische Schwierigkeiten bei einpoligen Steckverbindersystemen
bestehen in der Regel darin, dass die Steckverbinder als typische
Rundsteckverbinder relativ große
Abmessungen aufweisen.
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Die
Abdichtung gegenüber
Witterungs- und Umwelteinflüssen
muss einerseits im Bereich der Steckgeometrie erfolgen, andererseits
aber auch gegenüber
dem anschließbaren
Fotovoltaik-Kabel.
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Ein
weiterer Anspruch der insbesondere durch Vorgaben der Steckverbindernormung
an die Hersteller von Steckverbindersystemen gestellt wird, ist
die sichere Verrastung beziehungsweise das sichere Festlegen der
Steckverbindung. Es muss also sichergestellt werden, dass der Steckverbinder
in seiner gesteckten Position nicht unbeabsichtigt aus dieser gelöst werden
kann.
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Die
für Dichtzwecke
ideale Materialkombinationen stellen an die Materialauswahl gewisse
Anforderungen aber auch Grenzen. So sind für die Dichtung vorzugsweise
elastische Kunststoffe in einer bevorzugten Ausführungsform Gummiwerkstoffe
zu verwenden, die zusätzlich
der UV-Belastung und weiteren Umweltbelastungen standhält.
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Nachteilig
bei Gummiwerkstoffen ist jedoch die mangelnde mechanische Festigkeit,
um Steckverbinder sicher miteinander zu verrasten.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein elektrisches,
Platz sparendes Steckverbindersystem bereitzustellen, so dass nicht
nur eine Dachziegel mit der nächsten
verbindbar ist, sondern eine Dachziegel mittels dieses Steckverbindersystems
mit zwei weiteren Dachziegel in elektrischen Kontakt gebracht werden
kann.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Steckverbindersystem mit den Merkmalen gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst mittels eines elektrischen
Steckverbindersystems, umfassend zwei Steckverbinder und einer Anschlussdose,
welche mit den beiden Steckverbindern steckbar ausgeführt wird,
sowie einen im wesentlichen flachen Kontaktträger, wobei dieser über zwei Einstecköffnungen
mit je einem in den Einstecköffnungen
montierten Kontaktelement verfügt,
zum steckbaren Eingriff mit je einem Buchsensteckverbinder, wobei
die zwei Einstecköffnungen
an zwei gegenüberliegenden
Ausnehmungen des Kontaktträgers
ausgebildet sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird der erfindungsgemäße Steckverbinder
als gedichteter Steckverbinder, insbesondere für Fotovoltaik-Dachziegel ausgeführt. Dabei
kann ein Teil des Steckverbinders, vorzugsweise die Anschlussdose bereits
am Generator, sprich am Fotovoltaik-Dachziegel elektrisch verbindbar
angebracht werden und damit die Fotovoltaik-Ziegel untereinander
in elektrischen Kontakt gebracht werden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der drehbare Steckadapter
zusätzlich
mit Codierelementen ausgestattet sein, um sicherzustellen, dass
der korrekte Kontaktkörper
mit dem korrekten Steckadapter verbunden wird, um insgesamt eine
korrekte und sichere Steckverbindung mit der Anschlussdose zu gewährleisten.
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Ein
einer bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 verfügt das Steckverbindersystem über Rastmittel
zum Verrasten der Buchsensteckverbinder mit dem Kontaktträger.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die
Buchsensteckverbinder zweiteilig ausgeführt aus einem buchsenseitigen Kontaktkörper und
einem codierten Steckadapter, welcher drehbar am Kontaktkörper festlegbar
ist und so codiert ist, dass er nur in eine der beiden Einstecköffnungen
der Anschlussdose einsteckbar ist.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, sowie
dem beigefügten
Anführungsbeispiel,
sowie anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
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1 ein
Teil des erfindungsgemäßen Steckverbinders,
die Anschlussdose für
zwei Buchsensteckverbinder;
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2 ein
Buchsensteckverbinder geeignet zum Einstecken in eine der Einstecköffnungen
aus 1;
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3 eine
teilmontierte Position eines Buchsensteckverbinders bestehend aus
einem Kontaktkörper
und einem Steckadapter;
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4 eine
weitere Ansicht einer vormontierten Position eines Buchsensteckverbinders;
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5 eine
demontierte Ansicht des Buchsensteckverbinders gemäß 2 bis 4;
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6 eine
weitere Ansicht eines demontierten Buchsensteckverbinders;
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7 eine
perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Steckverbinders
bestehend aus einer Anschlussdose und zwei Buchsensteckverbindern;
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8 zeigt
einen erfindungsgemäßen Steckverbinder,
bestehend aus Anschlussdose mit zwei in die Anschlussdose gesteckten
Buchsensteckverbindern;
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9 zeigt
eine erfindungsgemäße Anschlussdose
von der Unterseite in perspektivischer Ansicht.
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Der
in 1 gezeigte Teil des Fotovoltaik-Steckverbinders 1 zeigt
die Anschlussdose 2 beziehungsweise ganz allgemein ein
Kontaktträger 33, ausgebildet
als Anschlussdose.
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Die
Anschlussdose 2 ist eine im wesentlichen flach bauende
Anschlussdose mit einer Höhe von
ca. 5 mm bis 10 mm, geeignet zur Aufnahme von zwei Buchsensteckverbindern 6,
wie diese in 2 bis 6 gezeigt
sind.
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Die
Länge und
Breite der Anschlussdose 2 ist um ein Vielfaches größer als
deren Höhe
ca. um ein 3 bis 10-faches.
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Im
folgenden wird zuerst die Anschlussdose 2 mit ihren strukturellen
und funktionellen Merkmalen näher
beschrieben.
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Die
Anschlussdose 2 verfügt über eine
Anschlussdosenoberseite 20 und eine Anschlussdosenunterseite 27.
Die Anschlussdose 2 ist eine im wesentlichen flache, nahezu
quaderförmiger
Kontaktträger 33,
welcher in seinem zentralen Teil eine in der Anschlussdosenunterseite
geformte Ausnehmung 21 aufweist.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist die Ausnehmung 21 als stufenförmige Ausnehmung ausgebildet,
wobei zwei sich diametral gegenüberliegende
Stufenabschnitte als Stufen mit Nuten 22 ausgebildet sind.
Die Nuten 22 verlaufen durch den Kontaktträger 33 hindurch
und bilden insofern Öffnungen, welche
zu der gegenüberliegenden
Anschlussdosenoberseite hindurch gebildet sind.
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In
einer vorteilhaften Ausbildung werden die Nuten 22 als
längliche
Schlitze im Kontaktträger 33 im
Bereich der Ausnehmung 21 ausgebildet. Die Nuten 22 dienen
dabei der Aufnahme von Anschlussenden von einem metallischen Kontakthalteelement 4, welches
in einem späteren
Abschnitt genauer beschrieben wird.
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Der
Kontaktkörper 33 verfügt im Bereich
der Ausnehmung 21 weiterhin über Befestigungsmittel 23,
vorzugsweise seitliche Befestigungsmittel 23, für die Kontaktelemente 4.
Die Befestigungsmittel 23 sind in einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung einstückig
mit dem Kontaktträger 33 ausgebildet.
An dem Befestigungsmittel 23 befinden sich für jedes
Kontakthalteelement 4 befestigungsmittelseitige Rastmittel 24.
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In
dem gemäß 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel
umfassen die Rastmittel 24 ferner eine Anschlagsfläche 25 für die Kontaktelemente 4,
sowie eine Rampe 26 um Rastfedern 43 der Kontakthalteelemente 4 daran
gleitend und auslenkend zu bewegen bei der Montage der Kontaktelemente 4 in
den Kontaktkörper 2.
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Stirnseitig
am Kontaktkörper 33 der
Anschlussdose 2 befinden sich diametral gegenüberliegend
jeweils Einstecköffnungen 28a, 28b für jeweils einen
Buchsensteckverbinder 6. Die Einstecköffnungen 28a, 28b liegen
dabei im Bereich der steckseitigen Ausnehmungen 29, welche
Teile der Kontur des Buchsensteckverbinders 6 aufnehmen
können.
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Die
steckseitigen Ausnehmungen 29 bilden insgesamt Durchbrüche im Kontaktträger 33 der
Anschlussdose 2. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung weist der Kontaktträger 33 im
Bereich der Ausnehmung 29 Codierungen 78, wahlweise
in der Anschlussdosenoberseite 20 und/oder in der Anschlussdosenunterseite 27,
sowie seitliche Führungsmittel 30,
vorzugsweise anschlussdosenoberseitige und anschlussdosenunterseitige
Führungsmittel 30 auf,
zum Einführen
der Buchsensteckverbinder 6 in die Anschlussdose 2.
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Die
Anschlussdose 2 verfügt
weiterhin über kontaktträgerseitige
Rastmittel 31, vorzugsweise über mehrere solcher Rastmittel
zum Festlegen und Verrasten mit Gegenrastmittel des Buchsensteckverbinders 6,
vorzugsweise mit Rasthaken 73 der Buchsensteckverbinder 6.
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Die
kontaktträgerseitigen
Rastmittel 31 werden bevorzugt in Durchbrüchen 32 des
Kontaktträgers 2 so
im Bereich der steckseitigen Ausnehmungen 29 angeordnet,
dass diese in Wirkverbindung mit dem Buchsensteckverbinder beziehungsweise
dessen Rastmittel 72 beim Einstecken treten können.
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Wie
in 1 und 7 näher gezeigt, sind bei dem erfindungsgemäßen Steckverbinder
in der vorliegenden Ausführungsform
in die Ausnehmung 21 zwei Kontakthalteelemente 4 eingebracht.
Die Kontakthalteelemente 4 können mit einem elektrischen
Verbindungselement 5 zueinander in elektrischen Kontakt
gebracht werden. Das Verbindungselement 5 kann dabei ein
Stromrichterelement sein, wie beispielsweise eine Diode. Hierdurch
kann sichergestellt werden, dass beim Kontaktieren und Verbinden
einer Fotovoltaik-Ziegel mit zwei benachbarten Fotovoltaik-Ziegel
der Strom und damit der Energietransport nur in eine Richtung erfolgt.
Die Kontaktelemente 4 sind metallische Kontaktelemente zum
Verbinden mit den Kontakten, vorzugsweise den Stiftkontakten 3 der
Steckverbindung.
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Aufgabe
der Kontakthalteelemente 4 besteht darin, einerseits eine
elektrische Verbindung mit den Kontakten der Fotovoltaik-Ziegel,
sprich den Kontaktpads der Ziegel, herzustellen und andererseits
die beiden Stiftkontakte 3 sicher im Kontaktträger 33 festzulegen.
Daher verfügt
das Kontaktelement 4 über
Halteabschnitte 40 und Befestigungsabschnitten 41.
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Der
Halteabschnitt 40 dient der Halterung der Kontaktelemente 3,
während
der Befestigungsabschnitt 41 der Befestigung des Kontakthalteelementes 4 am
Kontaktträger 33 dient.
An den Befestigungsabschnitten 41 befinden sich weiterhin
Anschlussenden 42 zur elektrischen Verbindung der Kontakthalteelemente 4 und
damit der Kontaktelemente 3 mit der Generatoreinheit des
Fotovoltaik-Ziegels beziehungsweise mit den Kontaktfeldern der Fotovoltaik-Ziegel.
Diese werden vorzugsweise durch den Kontakt hindurch, somit durch
die Nuten 22 hindurch, welche als Öffnungen im Kontaktträger 33 ausgebildet
sind, mittels Laser an die Kontaktpads der Fotovoltaik-Ziegel elektrisch
angeschweißt.
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Die
Halteabschnitte 40 verfügen
weiterhin über
Rastfedern 43, welche sich an den Rastmitteln 24 beziehungsweise
der Anschlagfläche 25 der
Rastmittel 24 am Kontaktträger 33 kraftschlüssig abstützen, sobald
die Kontakthalteelemente 4 in den Kontaktträger 33 korrekt
eingesetzt sind.
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Es
ist insofern möglich,
ein Kontaktelement 4 entlang der Nut 22 in die
Ausnehmung 21 einzusetzen und in Steckrichtung derart zu
verschieben, dass die Rastfedern 43 an den Rampen 26 der
Rastmittel 24 ausgelenkt werden und nach Erreichen der
Montageposition in ihre Ausgangslage zurückfedern und sich dadurch,
wie in 1 im rechten Bereich gezeigt, an der Anschlagfläche 25 des
Rastmittels beziehungsweise der Rastmittel 24 abstützen.
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Die
Kontaktelemente 3 ragen bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform
nicht aus den Einstecköffnungen 28a, 28b heraus,
sondern befinden sich vollständig
innerhalb dieser, so dass ein Berührschutz gegen unbeabsichtiges
Berühren
spannungsführender
Teile gewährleistet
ist.
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In
den 2 bis 6 ist jeweils ein Ausführungsbeispiel
eines Buchsensteckverbinders 6 gezeigt. Der Buchsensteckverbinder 6 setzt
sich zusammen aus einem Kontaktkörper 60 und
einem Steckadapter 61, vorzugsweise einem codiertem Steckadapter 61,
welcher drehbar und einsteckbar am Kontaktkörper 60 festlegbar
ist.
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Der
Kontaktkörper 60 ist
vorzugsweise aus einem elastischen Kunststoff hergestellt. In einer
bevorzugten Ausführungsform
wird der Kontaktkörper 60 aus
UV beständigem
Gummi hergestellt.
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Der
Steckadapter 61 ist aus einem, gegenüber dem elastischen Kunststoff,
festeren, nahezu massiven Kunststoff erzeugt. Dies dient dazu, dass die
Stabilität
des Steckverbinders und damit die Haltefunktion durch den weniger
elastischen Steckadapter 61 erzeugt wird, während die
Dichtfunktion, also die dichtenden Eigenschaften gegen Umwelt- und Feuchtigkeitseinflüsse durch
den elastischen Gummikontaktkörper 60 erzeugt
werden.
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Der
Kontaktkörper 60 verfügt dabei über einen
zylinderförmigen
Buchsenkontakthalter 62, in welchem ein zylinderförmiger Buchsenkontakt 75 eingebracht
ist. Der Buchsenkontakt 75 ist verbindbar mit einer Leitung 76.
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Der
Durchmesser der Leitung 76 ist dabei abzustimmen auf die Öffnung der
Kabeltülle 68,
welche sich am Kontaktkörper 60 befindet.
Die Kabeltülle 68 umschließt dabei
dichtend das Kabel 76. Auf der gegenüberliegenden (steckseitigen)
Seite des Kontaktkörpers 60 befindet
sich zwischen dem zylinderförmigen
Buchsenkontakthalter 62 und dem eigentlichen Kontaktkörper 60 ein
Adapterverbindeabschnitt 65, geeignet zum Verbinden mit
dem Steckadapter 61. Der Adapterverbindeabschnitt 65 umfasst dabei
Codierelemente 66 in vorteilhafter Weise als seitlich angebrachte
stegartige Rastelemente zum Eingriff in die Anschlussdose 2.
Mittels der Codierelemente 79, welche vorteilhaft als Stufe
am Steckadapter 61 ausgebildet ist, wird sichergestellt,
dass nur der jeweilig korrekte Steckadapter 61 mit der
jeweilig korrekten Einstecköffnung 28a, 28b verbunden
ist.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung kann darüber
hinaus eine Farbcodierung eines der beiden Gegenstücke, sprich
der Steckadapter 61 oder der Kontaktkörper 60 angebracht
sein. Zur Montage des Kontaktkörpers 60 führt man
diesen mit dem zylinderförmigen
Buchsenkontakthalter 62 durch die buchsenkontakthalterseitige
Durchführung 74 bis
der Adapterverbindeabschnitt 65 am Steckeradapter 61 anliegt
und Eingriffsmittel 70 des Steckadapters 61 durch
Drehen am Steckadapter 61 mit einer Eingriffsnut 69 des
Kontaktkörpers 60 im
Bereich des Adapterverbindeabschnitts 65 festgelegt werden kann.
Dabei lässt
sich, wie bereits zuvor erläutert,
der Steckadapter 61 nur in die gewünschte Dreh/-Rastposition einbringen,
wenn die Gegencodiermittel 67 mit den Codiermitteln 66 des
Kontaktkörpers 60 zueinander
passen.
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Der
Steckadapter 61 kann dabei in vorteilhafter Weise über einen
zylindrischen Anpressabschnitt 80 verfügen, der in seiner Abmessung
so ausgebildet ist, dass der zylinderförmige Buchsenkontakthalter 62 im
montierten Zustand eine Pressung durch diesen erfährt.
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Wie
weiterhin in den 2 bis 6 gezeigt, verfügt der Buchsensteckverbinder 6 an
seinem Steckadapter 61 über
seitlich angebrachte Rastmittel 72 mit an den Rastmitteln 72 angebrachten
Rasthaken 73 zur Festlegung mit den zuvor erwähnten kontaktträgerseitigen
Rastmitteln 31 in den Durchbrüchen 32. Beim Zusammenstecken
des Buchsensteckverbinders 6 in die dafür vorgesehene kontaktträgerseitige
Ausnehmung 29 und in dessen Einstecköffnung 28a, 28b,
können
die Rastmittel 72 mit den kontaktträgerseitigen Rastmitteln 31 verrasten.
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Dies
geschieht am Ende der Einsteckbewegung so, dass auch optisch erkennbar
ist, dass das Steckverbinderpaar korrekt gesteckt wurde. Am zylinderförmigen Buchsenkontakthalter 62 befinden sich
außen
umlaufend Dichtmittel 64.
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Die
Dichtmittel 64 werden bevorzugt als radiale Ringdichtelemente,
einstückig
mit dem Buchsenkontakthalter 62 ausgebildet. Diese dienen
der radialen Abdichtung der Steckverbindung im Bereich der Einstecköffnungen 28a, 28b des
Kontaktträgers 33 der
Anschlussdose 2. Sobald der Buchsensteckverbinder 6 in
die Anschlussdose 2 vollständig eingeführt ist, lässt sich dieser bestimmungsgemäß nur mittels
eines Lösewerkzeugs 77 aus
seiner Steckposition lösen,
um ihn von der Steckverbindung zu trennen. Das Lösewerkzeug 77 kann
dabei in die Durchbrüche 32 des
Kontaktträgers 33 derart
eingreifen, dass die kontaktträgerseitigen
Rastmittel 31 ausgefedert werden und dabei die Rastmittel 72 des
Steckadapters 61 freigeben.
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- 1
- Fotovoltaik-Steckverbinder
- 2
- Anschlussdose
- 3
- Kontaktelement
- 4
- Kontakthalteelement
- 5
- Verbindungselement
- 6
- Buchsensteckverbinder
- 20
- Anschlussdosenoberseite
- 21
- Ausnehmung
- 22
- Nuten
(Öffnungen)
- 23
- Befestigungsmittel
- 24
- Rastmittel
- 25
- Anschlagfläche
- 26
- Rampe
- 27
- Anschlussdosenunterseite
- 28a,
28b
- Einstecköffnungen
- 29
- steckseitige
Ausnehmungen
- 30
- Führungsmittel
- 31
- kontaktträgerseitige
Rastmittel
- 32
- Durchbrüche
- 33
- Kontaktträger
- 40
- Halteabschnitt
- 41
- Befestigungsabschnitt
- 42
- Anschlussenden
- 43
- Rastfedern
- 60
- Kontaktkörper
- 61
- Steckadapter
- 62
- zylinderförmiger Buchsenkontakthalter
- 63
- steckseitiges
Ende
- 64
- Dichtmittel
- 65
- Adapterverbindeabschnitt
- 66
- Codierelemente
- 67
- Gegencodiermittel
- 68
- Kabeltülle
- 69
- Eingriffsnut
- 70
- Eingriffsmittel
- 72
- Rastmittel
- 73
- Rasthaken
- 74
- Buchsenkontakthalterdurchführung
- 75
- Buchsenkontakt
- 76
- Leitung
- 77
- Lösewerkzeug
- 78
- Codierungen
- 79
- Codierungen
- 80
- Anpressabschnitt