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Die Erfindung betrifft eine elektrische Reihenklemme, mit einem Klemmengehäuse, mit mindestens zwei darin angeordneten Leiteranschlusselementen, mit zwei Strombalken und mit zwei weiteren Strombalkenstücken gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Daneben betrifft die Erfindung noch ein Steckersystem bestehend aus einem Reihenklemmenblock, mindestens einer Steckbrücke und einem Betriebsstecker oder einem Prüfstecker, wobei der Reihenklemmenblock mindestens zwei nebeneinander angeordnete Reihenklemmen aufweist.
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Elektrische Reihenklemmen sind seit Jahrzehnten bekannt und werden millionenfach bei der Verdrahtung elektrischer Anlagen und Geräte verwendet. Die Klemmen werden häufig auf Tragschienen aufgerastet, die ihrerseits in einer Mehrzahl in einem Schaltschrank angeordnet sein können. Außerdem können Reihenklemmen auch zu mehreren als Reihenklemmenblock in einer Wandöffnung, insbesondere in einer Öffnung in einer Schaltschrankwand bzw. Schaltschranktür befestigt sein. Dies hat den Vorteil, dass die eine Seite der Klemmen, die Bedienerseite, von außerhalb des Schaltschranks zugänglich ist, ohne dass der Schaltschrank geöffnet werden muss, und die andere Seite der Klemme, die Anschlussseite, nur bei geöffneten Schaltschrank zugänglich ist.
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Als Leiteranschlusselemente werden in Reihenklemmen insbesondere Schraubklemmen oder Zugfederklemmen verwendet. Das Klemmprinzip bei Zugfederklemmen ist ähnlich dem der Schraubtechnik. Während bei der Schraubklemme eine Zughülse durch die Betätigung der Klemmschraube den Leiter gegen den Strombalken zieht, wird bei der Zugfederklemme diese Aufgabe von der Zugfeder übernommen. Daneben werden zunehmend auch Schneidanschlussklemmen und insbesondere Schenkelfederklemmen verwendet werden.
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Elektrische Reihenklemmen sind häufig Verbindungsklemmen, so dass sie mindestens zwei Leiteranschlusselemente aufweisen, die über eine elektrisch leitende Verbindungsschiene, den Strombalken, elektrisch miteinander verbunden sind. Neben diesem Grundtyp der Reihenklemmen, der häufig auch als Durchgangsklemme bezeichnet wird, gibt es eine Vielzahl von anderen Reihenklemmentypen, die speziell an die jeweiligen Anwendungsfälle angepasst sind (vgl. Phoenix Contact Katalog Reihenklemmen CLIPLINE 2011, Seiten 2–11). Als Beispiele seien hier Schutzleiterklemmen, Messertrennklemmen und Installationsklemmen genannt.
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In der Schalt-, Mess- Prüf- und Regeltechnik werden häufig Durchgangsklemmen mit Trennmöglichkeit eingesetzt. Die bei derartigen Reihenklemme realisierte Trennmöglichkeit, d. h. die in dem Strombalken vorgesehene Trennstelle, ermöglicht es dabei, unterschiedliche Stecker mit unterschiedlichen Funktionen in das Klemmengehäuse der Reihenklemme einzustecken, die dann an der Trennstelle den Strombalken kontaktieren. Als Stecker können dabei neben einfachen Trennsteckern oder Durchgangsverbindern insbesondere auch Prüfstecker verwendet werden, die spezielle Bauelemente aufweisen können und ein Überprüfen der ordnungsgemäßen Funktion des an die Reihenklemme angeschlossenen Stromkreises ermöglichen. Da die elektrischen Reihenklemmen in der Regel scheibenförmig ausgebildet sind, werden sie meist mit mehreren anderen elektrischen Reihenklemmen zu einem Reihenklemmenblock zusammengesteckt. In einen solchen Reihenklemmenblock kann dann eine der Anzahl der Reihenklemmen entsprechende Anzahl an Prüfsteckern eingesteckt werden.
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Aus der
DE 10 2006 052 894 A1 sind eine Reihenklemme, ein Prüfstecker und ein aus einer Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Reihenklemmen und einer entsprechenden Anzahl von Prüfsteckern bestehender Prüfklemmblock bekannt. Die einzelnen Reihenklemmen weisen jeweils zwei Strombalken auf, deren Kontaktabschnitte einander kontaktieren, wenn der korrespondierende Stecker eines Prüfsteckers nicht in den von den Kontaktabschnitten gebildeten Kontaktbereich eingesteckt ist. Ist der Stecker eines Prüfsteckers in den Kontaktbereich vollständig eingesteckt, so werden die beiden Kontaktabschnitte durch den Stecker voneinander getrennt, wobei der Stromfluss dann über den Stecker geführt wird, so dass ein Testvorgang durchgeführt werden kann. Die Reihenklemme und der zugeordnete Prüfstecker arbeiten dabei nach dem Öffner-Prinzip, da die Verbindung zwischen den beiden Strombalken der Reihenklemme geöffnet wird, wenn der Stecker in den Kontaktbereich vollständig eingesteckt ist.
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Um beim Einstecken des Prüfsteckers in den Kontaktbereich sichere und definierte Kontaktzustände zu gewährleisten, sind bei dieser bekannten elektrischen Reihenklemme die Strombalken so ausgebildet, dass sie zwei Kontaktbereiche bilden, die in Einführrichtung des Steckers des Prüfsteckers hintereinander angeordnet sind. Durch die Ausbildung eines definierten zweiten Kontaktbereichs, der in Einführrichtung des Steckers vor dem ersten Kontaktbereich angeordnet ist, wird gewährleistet, dass es beim Einführen des Steckers zunächst zu einer sicheren elektrischen Verbindung zwischen dem Stecker des Prüfsteckers und den beiden Strombalken kommt, bevor der erste Kontaktbereich beim weiteren Einführen des Steckers geöffnet wird, wodurch die beiden Strombalken dann elektrisch voneinander getrennt werden.
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Neben diesen Reihenklemmen bzw. Prüfklemmblöcken sind aus der Praxis auch Prüftrennblöcke bekannt, insbesondere solche der russischen Firma Cheaz, bei denen die federnden Kontaktabschnitte der Strombalken, die zusammen einen federnden Kontaktbereich bilden, voneinander beabstandet sind und nur dann elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wenn ein Stecker eines Betriebs- oder Prüfsteckers in den Kontaktbereich eingesteckt ist. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kontaktabschnitten bzw. zwischen den Strombalken erfolgt dabei über den eingesteckten Stecker, der hierzu zwei miteinander verbundene Kontaktabschnitte aufweist, die die Kontaktabschnitte der Strombalken kontaktieren, wenn der Stecker eingesteckt ist. Diese Reihenklemmen arbeiten somit nach dem Schließer-Prinzip.
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Derartige Reihenklemmen bzw. Klemmenblöcke mit Trennstellen werden insbesondere zum Anschluss von Stromwandlern eingesetzt. Ein wichtiges Funktionsmerkmal besteht dabei darin, dass ein Stromwandler kurzgeschlossen wird, sobald der Prüf- oder Betriebsstecker aus der Reihenklemme bzw. dem Klemmenblock herausgezogen wird.
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Hierzu sind bei den zuvor beschriebenen Prüftrennblöcken Einlegebrücken vorgesehen, über die mindestens zwei benachbarte Strombalken elektrisch leitend miteinander verbunden werden, so dass die zugeordneten Leiteranschlusselemente kurzgeschlossen sind. Dadurch wird dann auch ein an die Leiteranschlusselemente angeschlossener Stromwandler kurzgeschlossen. Die Einlegebrücken sind dabei derart zwischen den einander gegenüberliegenden Kontaktabschnitten der Strombalken angeordnet, dass sie den Kontaktabschnitt eines Strombalkens kontaktieren, wenn kein Stecker eingesteckt ist. Wird ein Prüf- oder Betriebsstecker in die elektrische Reihenklemme bzw. in einen Prüfklemmenblock eingesteckt, so werden die einander gegenüberliegenden Kontaktabschnitte zweier Strombalken etwas auseinandergedrückt. Dies führt dazu, dass die Kontaktabschnitte über den elektrisch leitenden Stecker miteinander verbunden werden. Darüber hinaus führt das Einführen des Steckers in den Kontaktbereich auch dazu, dass die Verbindung zwischen dem Kontaktabschnitt und einem Schenkel der Einlegebrücke unterbrochen wird, da der federnde Kontaktabschnitt durch das Einstecken des Steckers von der starr angeordneten Einlegebrücke weggedrückt wird. Durch die Einlegebrücke wird somit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen benachbarten Kontaktabschnitten bzw. Strombalken gewährleistet, wobei die Querbrückung automatisch unterbrochen wird, wenn ein Prüf- oder Betriebsstecker eingesteckt wird.
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Diese seit Jahrzehnten in der Praxis eingesetzten Prüfklemmenblöcke weisen jedoch den Nachteil auf, dass der Aufbau und die Montage der Prüfklemmenblöcke relativ umständlich ist. Insbesondere die Montage der Einlegebrücken am Boden des Gehäuses des Prüfklemmenblocks ist dabei relativ mühselig, da hierzu die federnden Kontaktbereiche entgegen ihrer Federkraft ausgelenkt werden müssen. Gleichzeitig muss die Einlegebrücke mit einer Schraube am Boden des Gehäuses befestigt werden, wobei sichergestellt werden muss, dass die von der Einlegebrücke kontaktierten Kontaktabschnitte gleich weit ausgelenkt werden, damit später auch ein gleich guter Kontakt zwischen der Einlegebrücke und den Kontaktabschnitten gewährleistet ist.
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Eine elektrische Reihenklemme, bei der die zuvor beschriebenen Nachteile vermieden werden, ist aus der
DE 10 2011 113 333 A1 bekannt. Bei dieser elektrischen Reihenklemme, von der die Erfindung ausgeht, weisen die beiden Strombalken jeweils einen Anschlussabschnitt, einen ersten Kontaktabschnitt und zusätzlich einen zweiten Kontaktabschnitt auf. Die Anschlussabschnitte sind jeweils einem Leiteranschlusselement zugeordnet, nämlich Teil des als Schraubklemme ausgebildeten Leiteranschlusselements, während die ersten Kontaktabschnitte zusammen einen ersten Kontaktbereich zur Aufnahme des Steckers eines Betriebssteckers oder eines Prüfsteckers bilden. Die ersten Kontaktabschnitte sind dabei voneinander beabstandet und nur bei eingestecktem Stecker über den Stecker elektrisch leitend miteinander verbunden, so dass auch bei dieser Reihenklemmen das Schließer-Prinzip verwirklicht ist.
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In mindestens einem der Strombalkenstücke ist eine Ausnehmung zum Einstecken eines Schenkels einer Steckbrücke ausgebildet, wobei jeweils einer der Strombalkenstücke derart einem der Strombalken zugeordnet ist, dass der zweite Kontaktabschnitt eines Strombalkens aufgrund der Federkraft des Strombalkens das zugeordnete Strombalkenstück kontaktiert, wenn kein Stecker eingesteckt ist. Ist dagegen ein Stecker in den Kontaktbereich eingesteckt, so werden die beiden Strombalken so ausgelenkt, dass der zweite Kontaktabschnitt eines Strombalkens beabstandet vom zugeordneten Strombalkenstück ist.
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Bei der aus der
DE 2011 113 333 A1 bekannten elektrischen Reihenklemme erfolgt eine Querbrückung zu einer benachbarten Reihenklemme somit dadurch, dass in die dafür vorgesehene Ausnehmung in den jeweiligen Strombalkenstücken zweier Reihenklemme jeweils ein Schenkel einer Steckbrücke eingesteckt wird. Die Strombalkenstücken dienen somit zur elektrischen Querverbindung mit einer benachbarten Reihenklemme über eine eingesteckte Steckbrücke. Die elektrische Querverbindung zwischen zwei Leiteranschlusselementen zweier Reihenklemmen erfolgt dabei über die jeweiligen Strombalken, die Strombalkenstücke und die eingesteckte Steckbrücke. Die Strombalken der Reihenklemme sind dabei jeweils einerseits mit ihrem Anschlussabschnitt mit dem Leiteranschlusselement und andererseits mit ihrem zweiten Kontaktabschnitt mit dem jeweiligen Strombalkenstück elektrisch leitend verbunden.
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Bei dieser elektrischen Reihenklemme ist somit die Montage wesentlich erleichtert, da auf die Anordnung von zusätzlichen Einlegebrücken am Boden des Gehäuses verzichtet werden kann. Auch wenn die Erzielung einer Querverbindung zu einer benachbarten Reihenklemme beim Ziehen eines Betriebssteckers bzw. das Trennen der Querverbindung beim Stecken eines Betriebssteckers oder eines Prüfsteckers bei diesen Reihenklemmen automatisch erfolgt, so kann es unter bestimmten ungünstigen Bedingungen zu einer kurzzeitigen Unterbrechung des Stromkreises kommen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine eingangs beschriebene elektrische Reihenklemme zur Verfügung zu stellen, die zum Anschluss von Stromwandlern besonders gut geeignet ist, wobei sichergestellt sein soll, dass beim Stecken eines Betriebssteckers oder eines Prüfsteckers eine Querverbindung zwischen zwei Leiteranschlusselementen zweier benachbarter Reihenklemmen erst dann geöffnet wird, wenn zuvor über den gesteckten Betriebsstecker oder den Prüfstecker die beiden Strombalken einer Reihenklemme elektrisch sicher miteinander verbunden sind. Darüber hinaus soll die leitende Verbindung zwischen den beiden Strombalken beim Ziehen eines Betriebssteckers oder eines Prüfsteckers erst dann getrennt werden, wenn zuvor die Querverbindung zwischen zwei Leiteranschlusselementen zweier benachbarter Reihenklemmen sicher hergestellt ist.
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Diese Aufgabe ist bei der eingangs beschriebenen elektrischen Reihenklemme mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass zwei Federelemente im Klemmengehäuse angeordnet sind, die jeweils einen Verbindungsabschnitt und einen federnden Kontaktabschnitt aufweisen, wobei die Verbindungsabschnitte jeweils mit einem der Strombalkenstücke elektrisch leitend verbunden sind. Die Kontaktabschnitte der Federelemente bilden zusammen einen zweiten Kontaktbereich zur Aufnahme des Steckers eines Betriebssteckers oder eines Prüfsteckers, wobei auch diese Kontaktabschnitte voneinander beabstandet sind, wenn kein Stecker eingesteckt ist. Darüber hinaus sind die Federelemente derart im Klemmengehäuse angeordnet, dass der Kontaktbereich der Federelemente in Einsteckrichtung des Steckers vor dem Kontaktbereich der Strombalken angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß sind somit zusätzlich zwei Federelemente im Klemmengehäuse angeordnet, so dass beim Einstecken des Steckers eines Betriebssteckers oder eines Prüfsteckers dieser zunächst von den Kontaktabschnitten der Federelemente kontaktiert wird, bevor der Stecker die Kontaktabschnitte der Strombalken kontaktiert. Umgekehrt kontaktieren beim Herausziehen des Steckers eines Betriebs- oder Prüfsteckers die Kontaktabschnitte der Federelemente den Stecker auch dann noch, nachdem der Stecker bereits aus dem Kontaktbereich der Strombalken herausgezogen ist. Da die beiden Federelemente jeweils über ihren Verbindungsabschnitt mit einem der beiden Strombalkenstücke elektrisch leitend verbunden sind, wird somit sichergestellt, dass bei zwei nebeneinander angeordneten erfindungsgemäßen elektrischen Reihenklemmen die Querverbindung zwischen den beiden Reihenklemmen beim Stecken eines Betriebs- oder Prüfsteckers nacheilend geöffnet und beim Ziehen des Betriebs- oder Prüfsteckers voreilend geschlossen wird. Werden die erfindungsgemäßen elektrische Reihenklemmen zum Anschluss von Stromwandlern eingesetzt, so ist damit eine sichere Schaltfolge beim Kurzschließen des Stromwandlers gewährleistet.
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Wird der Stecker eines Betriebs- oder Prüfsteckers in die erfindungsgemäße elektrische Reihenklemme eingesteckt, so führt dies zunächst dazu, dass der Stecker mit seinen elektrisch miteinander verbundenen Kontaktabschnitten die beiden Kontaktabschnitte der beiden Federelemente im zweiten Kontaktbereich kontaktiert. Dadurch werden die beiden Leiteranschlusselemente der Reihenklemme über die beiden Strombalken, die mit den beiden Strombalken elektrisch verbundenen Strombalkenstücke, die beiden Federelemente und den Stecker des Betriebs- oder Prüfsteckers elektrisch miteinander verbunden. Bei zwei nebeneinander angeordneten erfindungsgemäßen Reihenklemmen bleibt dabei die Querverbindung zwischen den Reihenklemmen über eine eingesteckte Steckbrücke bestehen, da die Stecker der Steckbrücke jeweils über ein Strombalkenstück noch mit dem Kontaktabschnitt des zugeordneten Strombalkens elektrisch verbunden ist. In dieser Position des Betriebs- oder Prüfsteckers ist somit über den Strombalken, das Strombalkenstück und die Steckbrücke die Querverbindung noch vorhanden.
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Wird der Stecker des Betriebs- oder Prüfsteckers weiter in die elektrische Reihenklemme eingesteckt, so dass der Stecker im ersten Kontaktbereich die beiden Kontaktabschnitte der beiden Strombalken kontaktiert, so sind die beiden Leiteranschlusselemente der elektrischen Reihenklemme über die beiden Strombalken und den Stecker des Betriebs- oder Prüfsteckers elektrisch miteinander verbunden. Durch das Einführen des Steckers in den ersten Kontaktbereich werden nicht nur die ersten Kontaktabschnitte der Strombalken auseinander gedrückt, sondern es werden auch die zweiten Kontaktabschnitte der Strombalken von dem jeweils zugeordneten Strombalkenstück wegbewegt, so dass die zweiten Kontaktabschnitte vom jeweiligen Strombalkenstück beabstandet und damit die elektrisch leitende Verbindung an dieser Stelle unterbrochen ist.
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Solange die Kontaktabschnitte des Steckers des Betriebs- oder Prüfsteckers jedoch noch die Kontaktabschnitte der Federelemente kontaktieren, ist die Querverbindung zu einer benachbarten elektrischen Reihenklemme über eine eingesteckte Steckbrücke nicht unterbrochen. Erst wenn der Stecker des Betriebs- oder Prüfsteckers vollständig in die elektrische Reihenklemme eingesteckt ist, wobei die Kontaktabschnitte des Steckers die Kontaktabschnitte der Federelemente nicht mehr kontaktieren, ist die Querverbindung unterbrochen. Dadurch ist sichergestellt, dass die Querverbindung zweier benachbarter elektrischer Reihenklemmen über eine eingesteckte Steckbrücke erst dann unterbrochen wird, wenn zuvor die elektrische Verbindung der beiden Strombalken über den Stecker des Betriebs- oder Prüfsteckers sichergestellt ist, die Querverbindung wird somit sicher nacheilend geöffnet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Reihenklemme sind die federnden Kontaktabschnitte der beiden Federelemente jeweils etwa V-förmig ausgebildet. Hierdurch können die Federelemente besonders einfach als Standbiegeteile gefertigt werden, wobei die beiden einander zugewandten Kontaktabschnitte der beiden Federelemente gleichzeitig als eine Art Einführtrichter für den Stecker des einzusteckenden Betriebs- oder Prüfsteckers dienen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektrischen Reihenklemme ist in dem Verbindungsabschnitt mindestens einer der beiden Federelemente eine zur Ausnehmung im zugeordneten Strombalkenstück korrespondierende Ausnehmung ausgebildet. Der Schenkel einer Stückbrücke wird dann gleichzeitig durch die Ausnehmung im Verbindungsabschnitt des Federelements und durch die Ausnehmung im Strombalkenstück eingesteckt. Vorzugsweise sind dabei sowohl in beiden Strombalkenstücken als auch in beiden Verbindungsabschnitten der beiden Federelemente zueinander korrespondierende Ausnehmungen ausgebildet, so dass beide Strombalkenstücke und beide Federelemente gleich ausgebildet sind. Es besteht dann die Möglichkeit, in beide Strombalkenstücke einen Schenkel einer Steckbrücke einzustecken.
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Die Realisierung der beiden Strombalken, der beiden Strombalkenstücke sowie der beiden Federelemente kann jeweils durch Ausstanzen und anschließendes Um- und Abbiegen eines Metallstücks erfolgen. Dabei können ein Strombalkenstück und ein Federelement auch aus einem gemeinsamen Metallstücks hergestellt werden und miteinander verbunden sein. Beispielsweise können das Federelement und das Strombalkenstück aus jeweils mindestens einem Metallstreifen gebildet werden, wobei die beiden Metallstreifen parallel zueinander und nebeneinander angeordnet und in einem Verbindungsbereich miteinander verbunden sind. Nach dem Ausstanzen der miteinander verbundenen Metallstreifen werden die beiden Metallstreifen entlang des Verbindungsbereichs umgebogen, so dass die beiden Metallstreifen mit ihren Rückseiten übereinander liegen. Anschließend werden das Strombalkenstück und das Federelement durch Um- und Abbiegen jeweils in ihre endgültige Form gebracht. Zur Erzielung einer höheren Stabilität kann beispielsweise das Strombalkenstück selber auch zweilagig ausgebildet sein, d. h. aus zwei übereinander liegenden Metallstreifen gebildet sein.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die beiden Strombalkenstücke und die beiden Federelemente aus einzelnen Metallstreifen hergestellt werden. Vor der Montage wird dann jeweils ein Strombalkenstück mit dem Verbindungsabschnitt eines Federelements fest verbunden wird, insbesondere verlötet, verschweißt oder vernietet.
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Außerdem bestehen die beiden Strombalken vorzugsweise jeweils aus zwei einzelnen länglichen Metallstreifen, die miteinander elektrisch leitend verbunden sind, insbesondere miteinander verschweißt, verlötet oder vernietet sind. Der Anschlussabschnitt eines Strombalkens ist dann von dem ersten Metallstreifen gebildet, während die beiden Kontaktabschnitte vom zweiten Metallstreifen gebildet werden. Dies vereinfacht zum einen die Herstellung der Strombalken, schafft zum anderen die Möglichkeit, für den Anschlussabschnitt einerseits und die Kontaktabschnitte andererseits jeweils unterschiedliche Materialien oder unterschiedliche Querschnitte zu verwenden, die entsprechend der jeweils benötigten Steifigkeit und Federeigenschaft ausgewählt sind. Der den Anschlussabschnitt bildende erste Metallstreifen kann dabei relativ starr ausgebildet sein, während der zweite Metallstreifen selber als Kontaktfeder ausgebildet ist, so dass sowohl eine gute Kontaktierung zwischen dem ersten Kontaktabschnitt und einem eingesteckten Stecker als auch zwischen dem zweiten Kontaktabschnitt und dem zugeordneten Strombalkenstück gewährleistet ist.
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Bei einem Stecksystem bestehend aus einem Reihenklemmenblock, mindestens einer Steckbrücke und einem Betriebsstecker oder einem Prüfstecker, wobei der Reihenklemmenblock mindestens zwei nebeneinander angeordnete erfindungsgemäße Reihenklemmen aufweist, ist vorgesehen, dass die einzelnen Stecker des Betriebssteckers bzw. des Prüfsteckers jeweils zwei Kontaktabschnitte aufweisen, deren Länge geringer als die maximale Einstecktiefe T der Stecker in die Reihenklemme ist.
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Durch eine derartige Ausgestaltung der Stecker des Betriebssteckers bzw. des Prüfsteckers wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass dann, wenn der Betriebsstecker oder der Prüfstecker vollständig auf den korrespondierenden Reihenklemmenblock aufgesteckt ist, die beiden Leiteranschlusselemente einer elektrischen Reihenklemme nur noch über die beiden Strombalken und den Stecker des Betriebssteckers bzw. des Prüfsteckers elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Sowohl im Normalbetrieb, in dem der Betriebsstecker vollständig aufgesteckt ist, als auch im Prüfbetrieb, in dem der Prüfstecker vollständig aufgesteckt ist, sind die beiden Federelemente somit nicht mit den beiden Leiteranschlusselementen elektrisch verbunden. Die zuvor im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen elektrischen Reihenklemme beschriebene Funktion der beiden Federelemente, nämlich das nacheilende Öffnen der Querverbindung zwischen zwei Reihenklemmen beim Stecken eines Betriebssteckers oder eines Prüfsteckers sowie das voreilende Schließen der Querverbindung beim Ziehen eines Betriebssteckers oder eines Prüfsteckers, ist somit nur während des Steck- und Ziehvorgangs gegeben.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich an der der Spitze der einzelnen Stecker des Betriebssteckers oder des Prüfsteckers abgewandten Seite der Kontaktabschnitte jeweils ein Isolationsabschnitt anschließt. Die beiden Kontaktabschnitte der Stecker eines Betriebssteckers sind dabei vorzugsweise jeweils auf der der Spitze des Steckers abgewandten Seite miteinander verbunden, wobei der Verbindungsbereich der beiden Kontaktabschnitte von den Isolationsabschnitten abgedeckt ist.
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Im Unterschied dazu sind die beiden Kontaktabschnitte der Stecker eines Prüfsteckers vorzugsweise nicht miteinander verbunden. Eine elektrische Verbindung der beiden Kontaktabschnitte eines Steckers eines Prüfsteckers kann bei Bedarf dadurch einfach vom Anwender hergestellt werden, dass die beiden Kontaktabschnitte über eine Steckbrücke miteinander verbunden werden. Hierzu ist in den beiden Kontaktabschnitten eines Steckers jeweils mindestens eine Ausnehmung zum Einstecken eines Schenkels der Steckbrücke ausgebildet.
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Die elektrischen Reihenklemmen, die zusammen den Reihenklemmenblock bilden, sind jeweils scheibenförmig ausgebildet. Damit mehrere Reihenklemmen zusammen einen Reihenklemmenblock bilden können, sind die einzelnen Reihenklemmen vorzugsweise mechanisch miteinander verbunden, wozu die Reihenklemmen über im Klemmengehäuse ausgebildete korrespondierende Rastelemente zusammengerastet sind. Die Rastelemente bestehen dabei vorzugsweise aus Rastzapfen, die auf der einen Seite der Klemmengehäuse angeordneten sind und aus korrespondierenden Rastausnehmungen, die auf der anderen Seite der Klemmengehäuse ausgebildeten sind.
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Entsprechend können auch der Betriebsstecker und der Prüfstecker aus scheibenförmigen Einzelelementen zusammengesetzt sein, die jeweils miteinander verrastet sind. Zusätzlich kann insbesondere der Prüfstecker noch ein Griffstück aufweisen, welches mit zwei Befestigungsteilen verbunden ist, die auf jeweils einer Seite der Mehrzahl von Einzelelementen angeordnet sind.
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Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße elektrische Reihenklemme auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche als auch auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
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1 ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Reihenklemme, in Seitenansicht,
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2 die Reihenklemme gemäß 1, mit einem noch nicht eingesteckten Betriebsstecker,
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3 die Reihenklemme mit einem in den zweiten Kontaktbereich eingesteckten Betriebsstecker,
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4 die Reihenklemme mit einem etwas in den ersten Kontaktbereich eingesteckten Betriebsstecker,
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5 die Reihenklemme mit einem in den ersten Kontaktbereich eingesteckten Betriebsstecker,
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6 die Reihenklemme mit einem vollständig eingesteckten Betriebsstecker,
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7 eine perspektivische Darstellung eines Reihenklemmenblocks und eines noch nicht eingesteckten Betriebssteckers, und
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8 eine perspektivische Darstellung eines Reihenklemmenblocks und eines noch nicht eingesteckten Prüfsteckers.
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1 zeigt eine einzelne erfindungsgemäße elektrische Reihenklemme 1, die ein Klemmengehäuse 2 aufweist, das in den dargestellten Ausführungsbeispielen in einer Öffnung einer Wand, insbesondere einer Schaltschrankwand, befestigt werden kann. Im Inneren des Klemmengehäuses 2 sind zwei Leiteranschlusselemente 3, 4 angeordnet, bei denen es sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um Schraubklemmen handelt. Ebenso gut können jedoch auch andere Arten von Anschlusselementen, beispielsweise Zugfederklemmen, Schneidanschlussklemmen oder Schenkelfederklemmen als Leiteranschlusselemente verwendet werden.
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In dem Klemmengehäuse 2 sind außerdem noch zwei gleich ausgebildete und symmetrisch zueinander angeordnete Strombalken 5, 6 und zwei ebenfalls gleich ausgebildete und symmetrisch zueinander angeordnete Strombalkenstücke 7, 8 angeordnet. Die Strombalken 5, 6 weisen jeweils an ihrem einen Ende einen Anschlussabschnitt 9, 9' auf, der jeweils einem der beiden Leiteranschlusselemente 3, 4 zugeordnet ist. Darüber hinaus weisen die beiden Strombalken 5, 6 jeweils noch einen ersten Kontaktabschnitt 10, 10' und einen zweiten Kontaktabschnitt 11, 11' auf. Die beiden ersten Kontaktabschnitte 10, 10' bilden zusammen einen ersten Kontaktbereich 12 zur Aufnahme des Steckers 13 eines Betriebssteckers 14 oder eines Prüfsteckers 15.
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Die zweiten Kontaktabschnitte 11, 11' sind an dem den Anschlussabschnitten 9, 9' entgegengesetzten zweiten Ende der Strombalken 5, 6 ausgebildet, wobei die beiden zweiten Kontaktabschnitte 11, 11' jeweils zur Kontaktierung der Strombalkenstücke 7, 8 dienen. Die zweiten Kontaktabschnitte 11, 11' liegen dabei nur aufgrund der Federkraft der Strombalken 5, 6 an den Strombalkenstücken 7, 8 an, wobei die einander korrespondierenden Kontaktflächen und die Federkraft ausreichend sind, um einen guten Stromübergang zwischen den Strombalken 5, 6 und den Strombalkenstücken 7, 8 zu gewährleisten. Durch die nur federnde Anlage der zweiten Kontaktabschnitte 11, 11' an den Strombalkenstücken 7, 8 kann diese leitende Verbindung einfach aufgetrennt werden, wenn ein Stecker 13 eines Betriebssteckers 14 oder eines Prüfsteckers 15 in den Kontaktbereich 12 eingeführt wird, da dann die beiden Strombalken 5, 6 auseinander gedrückt und somit die zweiten Kontaktabschnitte 11, 11' von den Strombalkenstücken 7, 8 wegbewegt werden.
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In dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel der elektrischen Reihenklemme 1 ist in beiden Strombalkenstücken 7, 8 jeweils eine Ausnehmung zum Einstecken eines Schenkels 16 einer Steckbrücke 17 ausgebildet. Dadurch kann über die im Klemmengehäuse 2 angeordneten kurzen Strombalkenstücke 7, 8 auf einfache Art und Weise eine Querbrückung mit einer benachbarten Reihenklemme 1' hergestellt werden, wenn in die Ausnehmungen jeweils eines Strombalkenstücks 7, 8 zweier benachbarter Reihenklemmen 1, 1' jeweils ein Schenkel 16 einer Steckbrücke 17 eingesteckt wird.
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Zusätzlich zu den Strombalken 5, 6 und den Strombalkenstücken 7, 8 sind im Klemmengehäuse 2 der elektrischen Reihenklemme 1 noch zwei Federelemente 18, 19 angeordnet, die jeweils einen Verbindungsabschnitt 20, 20' und einen federnden Kontaktabschnitt 21, 21' aufweisen. Die Verbindungsabschnitte 20, 20' sind jeweils mit einem der Strombalkenstücke 7, 8 elektrisch leitend verbunden, wobei die elektrische Verbindung beispielsweise durch Verschweißen oder Vernieten erfolgt. Alternativ dazu können jeweils ein Strombalkenstück 7, 8 und ein Federelement 18, 19 auch einteilig ausgebildet sein, wobei dann das Strombalkenstück und das Federelement aus einem Metallstück ausgestanzt und umgebogen sind. Die einander zugewandten Kontaktabschnitte 21, 21' der beiden Federelemente 18, 19 bilden zusammen einen zweiten Kontaktbereich 22, der in Einsteckrichtung E des Steckers 13 vor dem Kontaktbereich 12 der Strombalken 5, 6 angeordnet ist. Ebenso wie die Kontaktabschnitte 10, 10' der Strombalken 5, 6 sind auch die Kontaktabschnitte 21, 21' der Federelemente 18, 19 voneinander beabstandet, wenn kein Stecker 13 in den zweiten Kontaktbereich 22 eingesteckt ist (vgl. 1 und 2).
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Die 2 bis 6 zeigen eine erfindungsgemäße elektrische Reihenklemme 1 und einen Betriebsstecker 14, wobei der Stecker 13 des Betriebssteckers 14 in den einzelnen Figuren unterschiedlich weit in die Reihenklemme 1 bzw. in eine im Klemmengehäuse 2 ausgebildete Öffnung 23 eingesteckt ist. Dabei ist jeweils im Kontaktbereich des Steckers 13 ein Teil der Wand des Klemmengehäuses 2 und der Seitenwand des Steckers 13 weggelassen, damit die Kontaktierung zwischen dem Stecker 13 und der Reihenklemme 1 erkennbar ist.
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Bei der Darstellung gemäß 2 ist lediglich die Spitze des Steckers 13 in die Öffnung 23 eingesteckt, während bei der Darstellung gemäß 3 der Stecker 13 weiter in Einsteckrichtung E eingesteckt ist, so dass der Stecker 13 in den zweiten Kontaktbereich 22 eingeführt ist. Über den in den zweiten Kontaktbereich 22 eingesteckten Stecker 13 erfolgt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kontaktabschnitten 21, 21' der beiden Federelemente 18, 19 und damit auch zwischen den beiden Leiteranschlusselementen 3, 4, da diese jeweils über die Strombalken 5, 6 und die Strombalkenstücke 7, 8 mit den Federelementen 18, 19 elektrisch leitend verbunden sind, wie dies aus 3 ersichtlich ist. Gleichzeitig ist bei eingesteckter Steckbrücke 17 die Querbrückung zu einer benachbarten Reihenklemme 1' über den Strombalken 5 und das Strombalkenstück 7 noch geschlossen, da der zweite Kontaktabschnitt 11 des Strombalkens 5 an den Strombalkenstück 7 anliegt.
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Bei der Darstellung gemäß 4 ist der Stecker 13 so weit in die Reihenklemme 1 eingesteckt, dass das vordere, schmalere Ende des Steckers 13 auch in den ersten Kontaktbereich 12 hineinragt. Dadurch sind sowohl die ersten Kontaktabschnitte 10, 10' der beiden Strombalken 5, 6 als auch die Kontaktabschnitte 21, 21' der beiden Federelemente 18, 19 miteinander elektrisch verbunden. Die elektrische Verbindung der beiden Leiteranschlusselemente 3, 4 erfolgt somit sowohl im ersten Kontaktbereich 12 als auch im zweiten Kontaktbereich 22 über den eingeführten Stecker 13. Auch bei der in 4 dargestellten Position des Steckers 13 des Betriebssteckers 14 liegen die zweiten Kontaktabschnitte 11, 11' der beiden Strombalken 5, 6 noch an den Strombalkenstücken 7, 8 an, so dass über den Strombalken 5 und das Strombalkenstück 7 bei eingesteckter Steckbrücke 17 weiterhin eine Querbrückung zur benachbarten Reihenklemme 1' besteht. Zusätzlich erfolgt die Querbrückung auch über den Stecker 13, nämlich über den Strombalken 5, den Stecker 13 und das Federelement 19.
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Kommt es hierbei zu einer Schrägstellung des Steckers 13, so dass dieser beispielsweise mit seinem vorderen, schmaleren Ende im Kontaktbereich 12 nur einen Strombalken 5 kontaktiert und dabei gleichzeitig den Strombalken 5 so auslenkt, dass der Kontaktabschnitt 11 das zugeordnete Strombalkenstück 7 nicht mir kontaktiert, so würde es ohne die Anordnung der Federelemente 18, 19 zu einer Unterbrechung der Verbindung kommen. Da der schräg gestellte Stecker 13 nur einen Strombalken 5 kontaktiert, wäre keine elektrische Verbindung zwischen den beiden Leiteranschlusselementen 3, 4. Gleichzeitig wäre jedoch die Querverbindung zu einer benachbarten Reihenklemme 1' unterbrochen, da der Strombalken 5 und das Strombalkenstück 7 nicht mehr miteinander verbunden sind. Durch die Anordnung der Federelemente 18, 19 wird dieser Fehlerfall sicher verhindert, da auch bei einer Schrägstellung des Steckers 13 über die Verbindung des Steckers 13 mit den beiden Federelemente 18, 19 im zweiten Kontaktbereich 22 sowohl eine Verbindung zwischen den beiden Leiteranschlusselementen 3, 4 hergestellt wird als auch die Querverbindung zu einer benachbarten Reihenklemme 1' über den Strombalken 5, den Stecker 13, das Federelement 18 und die Steckbrücke 17 aufrecht erhalten bleibt.
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Bei der Darstellung gemäß 5 ist der Stecker 13 des Betriebssteckers 14 so weit in die elektrische Reihenklemme 1 bzw. in die im Klemmengehäuse 2 ausgebildete Öffnung 23 eingesteckt, dass die beiden ersten Kontaktabschnitte 10, 10' der beiden Strombalken 5, 6 durch den Stecker 13 auseinander gedrückt sind, so dass die beiden zweiten Kontaktabschnitte 11, 11' der Strombalken 5, 6 nicht mehr an den Strombalkenstücken 7, 8 anliegen. Auch in dieser Position des Steckers 13 besteht jedoch noch eine Querverbindung zwischen zwei benachbarten Reihenklemmen 1, 1' über eine eingestecke Steckbrücke 17, nämlich vom Strombalken 5 über den Stecker 13 und das Federelement 18 zum Schenkel 16 der Steckbrücke 17. Erst wenn der Stecker 13 des Betriebssteckers 14 gemäß der Darstellung in 6 vollständig in die Öffnung 23 im Klemmengehäuse 2 eingesteckt ist, ist auch bei eingesteckter Steckbrücke 17 die Querverbindung zu einer benachbarten Reihenklemme 1' unterbrochen, da dann auch über den Stecker 13 keine elektrisch leitende Verbindung mehr zwischen dem Strombalken 5 und dem Federelement 18 besteht.
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Aus den 1 bis 6 ist ersichtlich, dass im Klemmengehäuse 2 mittig eine Öffnung 23 zum Einstecken des Steckers 13 eines Betriebssteckers 14 oder eines Prüfsteckers 15 in die beiden Kontaktbereiche 12, 22 ausgebildet ist. Darüber hinaus ist auf beiden Seiten dieser Öffnung 23 jeweils eine weitere Öffnung 24 zum Einstecken des Schenkels 16 einer Steckbrücke 17 in die Ausnehmungen in den Strombalkenstücken 7, 8 sowie in den Verbindungsabschnitten 20, 20' der Federelemente 18, 19 ausgebildet. Die Öffnungen 23, 24 sind dabei alle von der ersten Seite 25, der Bedienerseite, der Reihenklemme 1 aus zugänglich. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass bei einer Anordnung der Reihenklemmen 1 bzw. eines entsprechenden Reihenklemmenblocks in einer Öffnung einer Schaltschrankwand sowohl ein Betriebsstecker 14 oder ein Prüfstecker 15 als auch eine Steckbrücke 17 in die Reihenklemmen 1, 1' eingesteckt werden können, ohne dass die Schaltschranktür geöffnet werden muss. Der Anschluss der elektrischen Leitungen beispielsweise eines Stromwandlers erfolgt dagegen von der zweiten Seite 26, der Anschlussseite, die sich dann innerhalb des Schaltschrankes befindet.
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Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel der elektrischen Reihenklemme 1 bestehen die beiden Strombalken 5, 6 jeweils aus zwei einzelnen länglichen Metallstreifen 27, 28, die im Übergangsbereich miteinander verlötet, verschweißt oder vernietet sind. Die beiden Anschlussabschnitte 9, 9' werden dabei von den ersten abgewinkelten Metallstreifen 27 gebildet, die in die Klemmkörper der Schraubklemmen 3, 4 mit ihrem freien Ende hineinragen. Dagegen werden die beiden Kontaktabschnitte 10, 10' und 11, 11' der Strombalken 5, 6 von den zweiten Metallstreifen 28 gebildet, die jeweils als Kontaktfedern ausgebildet sind.
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Die in den 7 und 8 dargestellten Reihenklemmenblöcke 29 bestehen jeweils aus einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Reihenklemmen 1, 1' sowie zwei Befestigungsklemmen 30, die auf beiden Seiten der Mehrzahl von Reihenklemmen 1, 1' angeordnet sind. Der in 7 dargestellte Betriebsstecker 14 ist ebenfalls modular ausgebildet und weist eine der Anzahl der Reihenklemmen 1, 1' entsprechende Anzahl an Steckern 13 auf, die ebenfalls miteinander verbunden sind. Darüber hinaus weist der Betriebsstecker 14 seitlich noch zwei Befestigungsteile 31 auf, die in entsprechende Öffnungen 32 in den Befestigungsklemmen 30 eingesteckt werden.
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Auch der in 8 dargestellte Reihenklemmenblock 29 besteht aus einer Mehrzahl von elektrischen Reihenklemmen 1, 1', wobei wiederum auf beiden Seiten der Mehrzahl von Reihenklemmen 1, 1' jeweils eine Befestigungsklemme 30 angeordnet ist. Ähnlich wie der Betriebsstecker 14 ist auch der Prüfstecker 15 modular ausgebildet, besteht nämlich aus einer der Anzahl der Reihenklemmen 1 entsprechenden Anzahl an Steckern 13 und aus zwei auf beiden Seiten der Mehrzahl von Steckern 13 angeordneten Befestigungsteilen 33, die ebenso wie die beiden Befestigungsteile 31 des Betriebssteckers 14 in die Öffnungen 32 in den beiden Befestigungsklemmen 30 eingesteckt werden können. Darüber hinaus weist der Prüfstecker 15 noch ein Griffstück 34 auf, über das die beiden Befestigungsteile 33 miteinander verbunden sind. Zum Anschluss von elektrischen Leitungen an die Stecker 13 des Prüfsteckers 15 sind in den Steckergehäusen 35 jeweils noch Stromschienen mit entsprechenden Ausnehmungen angeordnet, in die entsprechende Prüfbuchsen oder Prüfstecker 36 eingesteckt werden können.
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Insbesondere aus den 5 und 6 ist ersichtlich, dass der Stecker 13 des Betriebssteckers 14 zwei miteinander verbundene Kontaktabschnitte 37 aufweist, deren Länge geringer als die maximale Einstecktiefe T des Steckers 13 in die Öffnung 23 der Reihenklemme 1 ist. Die Stecker 13 der Prüfstecker 15 sind entsprechend ausgebildet. Dadurch wird sichergestellt, dass bei vollständig in die Öffnung 23 eingestecktem Stecker 13 die beiden Kontaktabschnitte 21, 21' der Federelemente 19, 20 nicht mehr über den Stecker 13 elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
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Im vollständig eingesteckten Zustand des Steckers 13 erfolgt die elektrisch leitende Verbindung der beiden Leiteranschlusselemente 3, 4 somit nur über die beiden Strombalken 5, 6 und den Stecker 13. Außerdem ist dann auch die Querverbindung zwischen zwei benachbarten Reihenklemmen 1, 1' aufgehoben, da die beiden Kontaktabschnitte 21, 21' der beiden Federelemente 19, 20 nicht mehr mit den Kontaktabschnitten 37 des Steckers 13 verbunden sind. Hierzu sind an der der Spitze des Steckers 13 abgewandten Seite der Kontaktabschnitte 37 entsprechende Isolationsabschnitte 38 ausgebildet, die sich im vollständig eingesteckten Zustand des Steckers 13 im zweiten Kontaktbereich 22 befinden, d. h. die Kontaktabschnitte 21, 21' der Federelemente 19, 20 liegen jeweils an einem am Stecker 13 ausgebildeten Isolationsabschnitt 38 an.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006052894 A1 [0006]
- DE 102011113333 A1 [0012]
- DE 2011113333 A1 [0014]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Phoenix Contact Katalog Reihenklemmen CLIPLINE 2011, Seiten 2–11 [0004]
