DE202021106221U1

DE202021106221U1 - Kontaktelement und Kontaktelementanordnung für elektrische Kabel sowie Träger für mehrere Kontaktelementanordnungen

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Publication number: DE202021106221U1
Application number: DE202021106221.5U
Authority: DE
Original assignee: F Tronic GmbH
Current assignee: F Tronic GmbH
Priority date: 2021-11-15
Filing date: 2021-11-15
Publication date: 2022-11-17
Anticipated expiration: 2031-11-16
Also published as: WO2023083730A1

Abstract

Kontaktelement (102) für elektrische Kabel,
➢ wobei das Kontaktelement (102) eine Klemmfeder (103) aufweist,
➢ wobei das Kontaktelement (102) ein Gegenlager (106) aufweist,
➢ wobei die Klemmfeder (103) federelastisch gegen das Gegenlager (106) drückt,
➢ wobei die Klemmfeder (103) entgegen ihrer Federkraft in eine Stellung bewegbar ist, in der eine Einführungsöffnung zwischen dem Gegenlager (106) und der Klemmfeder (103) geöffnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (102) weiterhin ein Andrückelement (107; 308; 401; 512) aufweist, das infolge einer Ausdehnung intumeszierenden Materials (112) bei einer Temperatur oberhalb der Einsatztemperatur des intumeszierenden Materials (112) gegen die Klemmfeder (103) und/oder gegen das Gegenlager (106) drückt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontaktelement für elektrische Kabel gemäß Anspruch 1, eine Kontaktelementanordnung gemäß Anspruch 8 sowie einen Träger für mehrere Kontaktelementanordnungen gemäß Anspruch 11.
Es ist bereits ein Kontaktelement bekannt, bei dem ein elektrischer Kontakt in an sich bekannter Weise mittels einer Klemmfeder und einem Gegenlager realisiert wird, indem die Kontaktfeder federelastisch gegen das Gegenlager drückt. Dadurch kann ein (ggf. auch mehrere) elektrisches Kabel zwischen der Klemmfeder und dem Gegenlager geklemmt werden, so dass dadurch ein elektrischer Kontakt realisiert werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel mit einer Käfigzugfeder ist in der DE 197 11 051 A1 beschrieben. Hierbei wird zur Montage des Kabels die Feder gegen ihre Federkraft gespannt. Die Ader des Kabels wird in diesem gespannten Zustand der Klemmfeder durch eine Öffnung in der Klemmfeder gesteckt und nach dem Lösen der Vorspannung der Klemmfeder infolge der Federkraft gegen das Gegenlager gezogen.
Eine andere Konstruktion einer Klemmfeder ist beispielsweise aus der DE 199 45 817 A1 bekannt. Dort wird durch das Einschieben der zu kontaktierenden Ader des Kabels die Klemmfeder so weit geöffnet, dass die Ader an der anliegenden Klemmfeder entlang in das Kontaktelement eingeschoben werden kann. Nach dem Einschieben liegt die Klemmfeder an der Ader an. Durch die Biegerichtung der Klemmfeder wird die eingeschobene Ader des Kabels nicht nur elektrisch kontaktiert, sondern auch mechanisch festgehalten.
Aus der EP 2 263 757 B1 ist es bekannt, eine Klemme für elektrische Leiter auszugestalten mit einem Gehäuse aus einem nichtleitenden anorganischen Material mit einem Schmelzpunkt größer oder gleich 1.000 °C. Die Klemmfeder ist als Käfigzugfeder ausgebildet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine alternative Lösung für eine Kontaktierung elektrischer Kabel vorzuschlagen, die eine sichere Kontaktierung der Kabel auch im Fall eines Brandes verbessert.
Bei herkömmlichen Kontaktelementen besteht das Problem, dass diese Kontaktelemente nicht feuerfest sind. Im Brandfall schmelzen die Kunststoffe. Die elektrischen Kontakte in den Kontaktelementen sind metallisch. Diese elektrischen Kontakte verändern ihre Materialeigenschaften im Brandfall. Dies betrifft insbesondere auch die Biegefestigkeiten und Biegeelastizitäten. Dies kann dazu führen, dass in unerwünschter Weise Kabelanschlüsse nicht mehr elektrisch kontaktiert sind oder eventuell sogar Kurzschlüsse oder zumindest Fehlerströme auftreten können.
Es gibt bestimmte Funktionen elektrischer Anlagen und Bauteile, deren Funktion auch im Brandfall sichergestellt sein soll bzw. muss. Beispiele für derartige elektrische Anlagen und Bauteile sind beispielsweise Notbeleuchtungen für Fluchtwege, Brandmeldesysteme und Rauchabzugsanlagen. Nach der DIN 4102 (EN 13051) sind Feuerwiderstandsklassen (Brandschutzklassen) definiert. Für elektrische Bauteile und Anteile gibt es beispielsweise die Klassen E30, E60, E90. Der Buchstabe kennzeichnet die elektrischen Systeme, die Zahlenangabe ist ein Maß (in Minuten), wie lange das Bauteil bzw. die Anlage im Brandfall die Funktion behält.
Die vorgenannte Aufgabe wird durch ein Kontaktelement für elektrische Kabel gemäß Anspruch 1 gelöst. Dieses Kontaktelement weist eine Klemmfeder auf sowie ein Gegenlager. Die Klemmfeder drückt federelastisch gegen das Gegenlager. Die zu kontaktierende Ader eines elektrischen Kabels wird dadurch zwischen der Klemmfeder und dem Gegenlager festgeklemmt, wenn diese Ader zwischen der Klemmfeder und dem Gegenlager eingebracht ist. Zur elektrischen Kontaktierung kann die Klemmfeder und/oder ein elektrisches Kontaktelement, das auf dem Gegenlager angebracht ist, zur Kontaktierung der Ader des Kabels angeschlossen sein. Die Klemmfeder kann entgegen ihrer Federkraft in eine Stellung bewegt werden, in der eine Einführungsöffnung zwischen dem Gegenlager und der Klemmfeder geöffnet ist. Dadurch kann die zu kontaktierende Ader des Kabels eingeschoben werden. Wie im Zusammenhang mit dem Stand der Technik erörtert kann das Kontaktelement so gestaltet sein, dass diese Einführungsöffnung entsteht, indem die Ader des Kabels eingeschoben wird. Bei diesem Einschieben des Kabels wird die Klemmfeder entsprechend geöffnet. Nach der vorliegenden Erfindung weist das Kontaktelement weiterhin ein Andrückelement auf, das infolge einer Ausdehnung intumeszierenden Materials bei einer Temperatur oberhalb der Einsatztemperatur des intumeszierenden Materials gegen die Klemmfeder und/oder gegen das Gegenlager gedrückt wird.
Sofern eine Ader eines Kabels zur Kontaktierung in das Kontaktelement eingeschoben ist, kann das Andrückelement auch gegen diese Ader drücken. Dadurch wird die Ader gegen das Gegenlager gedrückt. Bezogen auf das Kontaktelement als solches drückt auch bei einer eingeführten Ader eines Kabels das Andrückelement in Richtung der Klemmfeder oder des Gegenlagers.
Intumeszierendes Material kann beispielsweise Blähgraphit sein. Dieses intumeszierende Material hat die Eigenschaft, dass es bei normalen Temperaturen im festen Zustand ist. Wenn die Temperatur einen bestimmten Grenzwert überschreitet, dehnt sich das intumeszierende Material stark aus. Dabei wird das intumeszierende Material zähflüssig, so dass sich dieses Material dann auch so ausdehnen kann, dass ein Raum, der durch Wände begrenzt ist, durch das intumeszierende Material ausgefüllt wird. Bei Elektroinstallationen wird dieses intumeszierende Material im Zusammenhang mit Installationsdosen für Hohlwände verwendet. Dort besteht das Problem, dass im Brandfall Flammen aus den Öffnungen in den Beplankungen der Hohlwände austreten können, wenn die Installationsdosen im Brandfall schmelzen. Das intumeszierende Material hat dort die Wirkung, dass es durch die Ausdehnung diese Öffnungen verschließt. Der Druck, mit dem sich das intumeszierende Material ausdehnt, ist dabei so groß, dass Bauteile wie beispielsweise Steckdoseneinsätze oder Einsätze für Schalter bei der Ausdehnung des intumeszierenden Materials aus den Installationsöffnungen herausgedrückt werden. Durch das Ausfüllen der Öffnungen in der Beplankung der Hohlwände bleibt die Brandschutzklasse der Hohlwand (üblicherweise in der Klasse F90) erhalten.
Durch die vorliegende Erfindung bleibt der elektrische Kontakt zwischen der Kontaktfeder und dem Gegenlager sowie einer dazwischen befindlichen Ader eines Kabels erhalten, indem das Andrückelement durch die Ausdehnung des intumeszierenden Materials derart auf die Klemmfeder bzw. auf das Gegenlager drückt, dass der elektrische Kontakt auch im Brandfall gewährleistet ist. Wenn das Andrückelement auf das Gegenlager drückt, wird damit eine eingeführte Ader eines Kabels auf das Gegenlager gedrückt. Metalllegierungen ändern mit zunehmender Temperatur ihre mechanischen Eigenschaften. Dies gilt insbesondere auch für die Federelastizität, die ein entsprechend geformtes metallisches Bauteil aufweist. Durch das Andrückelement wird vorteilhaft erreicht, dass auch bei nachlassender Federkraft der Klemmfeder infolge der Erwärmung im Brandfall der elektrische Kontakt erhalten bleibt.
Die Einsatztemperatur des intumeszierenden Materials kann in gewissen Grenzen eingestellt werden. Typischerweise liegt der Wert für die Einsatztemperatur des intumeszierenden Materials bei etwa 200 °C.
Bei der Ausgestaltung des Kontaktelementes nach Anspruch 2 weist das Andrückelement ein kolbenartiges Bauteil sowie ein Gehäuse auf. Das kolbenartige Bauteil ist in dem ansonsten geschlossenen Gehäuse derart beweglich gelagert, dass das kolbenartige Bauteil in einer Linearbewegung aus dem geschlossenen Gehäuse heraus bewegbar ist. Dabei ist das intumeszierende Material innerhalb des Gehäuses angeordnet. Das kolbenartige Bauteil wird durch eine Ausdehnung des intumeszierenden Materials aus dem Gehäuse herausgedrückt. Das geschlossene Gehäuse ist derart befestigt und gelagert, dass die Befestigung und Lagerung des geschlossenen Gehäuses ein Widerlager bildet zur Abstützung des geschlossenen Gehäuses bei der Ausdehnung des intumeszierenden Materials.
Durch die Kombination dieser Merkmale kann das Andrückelement sicher und mit einer definierten Kraft so geführt und bewegt werden, dass das Andrückelement den elektrischen Kontakt mit der Ader des Kabels zusammendrückt und damit im Brandfall sicher hält. Eine eventuell nachlassende Federkraft der Klemmfeder infolge der Erwärmung durch den Brand wird damit im Hinblick auf die Sicherheit des elektrischen Kontaktes auch im Brandfall gewährleistet.
Das geschlossene Gehäuse bildet beispielsweise einen Zylinder. wobei das Andrückelement dann als zylindrischer Kolben ausgebildet ist, der aus dem Zylinder herausgedrückt wird. Zwischen dem Kolben und der Zylinderwand ergibt sich ein Aufnahmevolumen, in das das intumeszierende Material eingebracht wird. Im Brandfall bewirkt die Ausdehnung des intumeszierenden Materials, dass der Kolben aus dem Zylinder herausgedrückt wird.
Weil die geometrischen Verhältnisse bekannt sind (Anfangsvolumen in dem Zylinder bei nicht herausgedrücktem Andrückelement sowie das Endvolumen des Zylinders, wenn das Andrückelement herausgedrückt ist bis zu einer Position, in der das Andrückelement den elektrischen Kontakt zusammendrückt), lässt sich die Menge des benötigten intumeszierenden Materials bestimmen. Es ist bekannt, um welchen Faktor sich das intumeszierende Material im Brandfall (d.h.: oberhalb der Einsatztemperatur des intumeszierenden Materials) ausdehnt. Aus dem Verhältnis des „Anfangsvolumens“ zu dem „Endvolumen“ sowie dem Wert des „Anfangsvolumens“ lässt sich die Menge des intumeszierenden Materials bestimmen, die das „Endvolumen“ im ausgedehnten Zustand gerade ausfüllt, ohne weiteren Druck auszuüben.
Vorteilhaft wird die Menge des intumeszierenden Materials etwas größer gewählt als dies der Ausdehnung des intumeszierenden Materials entspricht bis zu dem Zustand, in dem das intumeszierende Material im ausgedehnten Zustand „drucklos“ ist. Um eine Andrückkraft des Andrückelementes auf den elektrischen Kontakt im Brandfall zu gewährleisten, wird die Menge des intumeszierenden Materials so gewählt, dass die Ausdehnung des intumeszierenden Materials ohne einen Gegendruck zu einem Volumen führt, das größer ist als das beschriebene „Endvolumen“. Dadurch entsteht eine Andrückkraft, weil das intumeszierende Material bei dem „Endvolumen“ weiterhin Druck auf den Kolben ausübt, auch wenn der Kolben in seiner Bewegung den „Endzustand“ erreicht hat. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass die verbleibende Andrückkraft des Andrückelementes nicht zu groß gewählt wird. Die Begrenzung der Andrückkraft sollte so eingestellt werden, dass das Kontaktelement nicht verformt oder zerstört wird. Die Andrückkraft wird durch die Menge des intumeszierenden Materials definiert, das verwendet wird.
Bei der Ausgestaltung des Kontaktelementes nach Anspruch 3 sind die Klemmfeder und das Gegenlager an einem Bauteil befestigt. Dieses Bauteil ist Bestandteil des Kontaktelements und besteht aus einem nichtleitenden, anorganischen Material mit einem Schmelzpunkt > 1.000 °C. Das Bauteil ist unmittelbar bauwerkseitig befestigbar.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 ermöglicht es, das Kontaktelement über das Bauteil unmittelbar bauwerkseitig zu befestigen. Durch die unmittelbare bauwerkseitige Befestigung des Kontaktelementes bleibt dieses auch dann an seinem Platz, wenn ein umgebendes Kunststoffgehäuse des Kontaktelementes beginnt zu schmelzen. Insofern erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Kontaktelement nicht lediglich in einem Kunststoffgehäuse befestigt ist, das dann wiederum befestigt wird. Bei einer solchen Konstruktion wäre das Kontaktelement selbst nicht mehr bauwerkseitig befestigt, wenn der Kunststoff des Kunststoffgehäuses schmilzt.
Durch die Temperaturbeständigkeit des Bauteils und die Funktion des Andrückelementes bei Überschreiten der Einsatztemperatur des intumeszierenden Materials bleibt das Kontaktelement insgesamt auch bei Auftreten eines Brandes für eine ausreichende Zeit in seiner Funktion erhalten.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 4 besteht das Bauteil aus dem nichtleitenden, anorganischen Material aus Keramik, Tonerde oder Silikat oder aus einem Verbundwerkstoff bestehend aus mehreren dieser Materialien.
Diese Materialien sind vergleichsweise kostengünstig verfügbar und lassen sich ausreichend einfach bearbeiten. Die Funktion des Kontaktelementes ist damit sowohl unter Betriebsbedingungen bei üblichen Temperaturen als auch unter Betriebsbedingungen bei Temperaturen im Brandfall ausreichend sicher gewährleistet.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 5 ist das Bauteil so geformt, dass das Widerlager zur Abstützung des geschlossenen Gehäuses durch das Bauteil abgestützt ist.
An diesem Bauteil sind auch die Klemmfeder und das Gegenlager der Klemmfeder befestigt.
Weiterhin stützt dieses Bauteil das Widerlager für das Andrückelement ab. Dies kann realisiert sein, indem das Bauteil das Gehäuse des Andrückelements direkt an dem Bauteil befestigt ist. Es ist auch möglich, das Gehäuse des Andrückelementes an dem metallischen Bauteil des Kontaktelementes zu befestigt und das Bauteil so zu formen, dass der Teil des metallischen Bauteils des Kontaktelementes durch das Bauteil abgestützt wird, der als Widerlager für das Andrückelement wirkt, wenn beim Einsetzen der intumeszierenden Wirkung des intumeszierenden Materials in dem Gehäuse entsprechende rückwirkende Kräfte abgetragen werden müssen. Dies erweist sich insofern als vorteilhaft, weil das Bauteil auch bei den höheren Temperaturen im Brandfall form stabil bleibt. Eine eventuell nachlassende Wirkung der Stabilität des metallischen Bauteils des Kontaktelementes kann dann nicht zu einer unerwünschten Verformung des metallischen Bauteils des Kontaktelementes führen, wenn die Kräfte eingeleitet werden, die durch die Ausdehnung des intumeszierenden Materials abgetragen werden müssen.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 5 sind weitgehend alle Teile, die für die Sicherstellung des elektrischen Kontaktes auch im Brandfall benötigt werden, an demselben Bauteil befestigt bzw. werden durch dasselbe Bauteil abgestützt. Das Kontaktelement bleibt damit kompakt.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 6 ist das Kontaktelement so aufgebaut, dass das Widerlager zur Abstützung des geschlossenen Gehäuses durch das weitere Bauteil abgestützt wird. Das weitere Bauteil ist getrennt von dem Bauteil, an dem die Klemmfeder und das Gegenlager der Klemmfeder befestigt sind. Auch das weitere Bauteil ist unmittelbar bauwerkseitig befestigbar.
Auch dieses weitere Bauteil besteht vorteilhaft aus anorganischem, nichtleitendem Material mit einem Schmelzpunkt > 1.000 °C. Dieses nichtleitende, anorganische Material kann aus Keramik, Tonerde oder Silikat oder aus einem Verbundwerkstoff bestehend aus mehreren dieser Materialien bestehen.
Diese Ausgestaltung ermöglicht es, die Befestigung des weiteren Bauteils an einem Bauwerk durchzuführen, indem eine Schraube durch das weitere Bauteil hindurch in einen Dübel eingeschraubt wird, der in die Wand oder die Decke des Bauwerks eingebracht wurde. Die Schraube kann in dem weiteren Bauteil in einem Langloch geführt sein, dessen Ausdehnung in Längsrichtung derart ist, dass sich diese Ausdehnung entgegen der Bewegungsrichtung des Andrückelementes bei der Ausdehnung des intumeszierenden Materials erstreckt. Wenn die Schraube mit einem derart definierten Drehmoment eingeschraubt wird, dass sich das weitere Bauteil entlang der Wand oder der Decke des Bauwerks verschiebt, wenn das Andrückelement mit einer Kraft oberhalb eines Grenzwertes auf die Klemmfeder oder das Gegenlager der Klemmfeder drückt, kann vorteilhaft erreicht werden, dass sich das weitere Bauteil - und damit auch das Widerlager für das Andrückelement - verschiebt. Der Grenzwert wird dabei so eingestellt, dass es erst dann zu dieser Verschiebung des weiteren Bauteils kommt, wenn die Andrückkraft des Andrückelementes ausreichend ist, um den elektrischen Kontakt sicherzustellen.
Weiterhin wird der Grenzwert so eingestellt, dass es zu dieser Verschiebung des weiteren Bauteils kommt, bevor die Andrückkraft des Andrückelementes eine Größenordnung erreicht, bei der eine Zerstörung eines der Bauteile eintreten kann.
Vorteilhaft kann damit auch der Verwendung unterschiedlicher Leitungsquerschnitte bei der Kontaktierung Rechnung getragen werden. Diese unterschiedlichen Leitungsquerschnitte führen dazu, dass das Andrückelement unterschiedlich weit herausgedrückt ist, wenn es an dem elektrischen Kontakt anliegt. Vorteilhaft wird durch die beschriebene Konstruktion diesen unterschiedlichen Verhältnissen Rechnung getragen.
Anspruch 7 betrifft ein Kontaktelement mit einem Bauteil aus dem nichtleitenden, anorganischen Material Bei dieser Ausgestaltung des Kontaktelementes ist das Bauteil so geformt, dass das Gegenlager der Klemmfeder durch das Bauteil abgestützt ist.
Dies erweist sich als vorteilhaft, weil damit auch das Gegenlager der Klemmfeder durch das auch bei hohen Temperaturen formstabile Bauteil abgestützt wird. Damit wird vorteilhaft auch das Gegenlager der Klemmfeder abgestützt, wenn bei den hohen Temperaturen das Andrückelement infolge der Ausdehnung des intumeszierenden Materials auf das Gegenlager drückt.
Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 7 wird damit vorteilhaft eine Verformung des metallischen Bauteils des Kontaktelementes auch im Bereich des Gegenlagers der Klemmfeder vermieden.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 8 betrifft eine Kontaktelementanordnung bestehend aus mehreren Kontaktelementen nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Das bedeutet, dass diese mehreren Kontaktelemente baulich vereinigt sind. Die Kontaktelemente weisen jeweils eine Klemmfeder auf. Die Kontaktelementanordnung weist ein gemeinsames Gegenlager für die Klemmfedern der Kontaktelemente auf.
Damit lässt sich ein Block von Kontaktelementen realisieren, in dem mehrere Kontaktelemente untergebracht sind. Über diese Kontaktelementanordnung können mehrere Adern elektrischer Kabel miteinander kontaktiert werden.
Anspruch 9 betrifft eine Kontaktelementanordnung nach Anspruch 8, die ein gemeinsames Andrückelement für die Kontaktelemente aufweist.
Dadurch ergibt sich eine konstruktiv einfache Ausführung der Kontaktelementanordnung. Vorteilhaft haben dabei die mittels der Kontaktelementanordnung zu kontaktierenden Adern der elektrischen Kabel denselben Durchmesser. Damit kann erreicht werden, dass die elektrischen Kontakte aller Kontaktelemente der Kontaktelementanordnung im Brandfall mit einer entsprechenden definierten Andrückkraft beaufschlagt werden.
Bei der Ausgestaltung der Kontaktelementanordnung nach Anspruch 10 weisen die Kontaktelemente dieser Kontaktelementanordnung ein Bauteil aus einem nichtleitenden, anorganischen Material mit einem Schmelzpunkt > 1.000 °C auf. In der Ausführungsform nach Anspruch 10 ist in der Kontaktelementanordnung ein gemeinsames Bauteil vorhanden, das unmittelbar bauwerkseitig befestigbar ist. Dieses gemeinsame Bauteil ist zugleich das Bauteil für jedes der Kontaktelemente der Kontaktelementanordnung.
Damit besteht das gemeinsame Bauteil aus einem anorganischen, nichtleitenden Material mit einem Schmelzpunkt > 1.000 °C.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 10 erweist es sich als vorteilhaft, dass die gesamte Kontaktelementanordnung gemeinsam mit den relevanten Teilen für die Aufrechterhaltung der elektrischen Kontaktierung im Brandfall über das gemeinsame Bauteil bauwerkseitig befestigt ist.
Durch das gemeinsame Bauteil wird außerdem erreicht, dass sich die einzelnen Kontaktelemente im Brandfall relativ zueinander weitgehend ortsfest sind, weil dieses gemeinsame Bauteil als gemeinsames Tragelement für die Kontaktelemente wirkt.
Anspruch 11 betrifft einen Träger für mehrere Kontaktelementanordnungen nach den Ansprüchen 8 bis 10. Der Träger besteht aus einem nichtleitenden, anorganischen Material mit einem Schmelzpunkt > 1.000 °C. Der Träger weist mehrere Montageplätze auf zur Montage mehrerer galvanisch voneinander getrennter Kontaktelementanordnungen derart, dass der Träger das gemeinsame Bauteil jeder der Kontaktelementanordnungen ist.
Dieses nichtleitende, anorganische Material kann aus Keramik, Tonerde oder Silikat oder aus einem Verbundwerkstoff bestehend aus mehreren dieser Materialien bestehen.
Durch den Träger lassen sich mehrere Kontaktelementanordnungen galvanisch voneinander getrennt anbringen. Diese galvanische Trennung bleibt auch im Brandfall bestehen.
Der Träger selbst ist unmittelbar bauwerkseitig befestigbar.
Weil dieser Träger zugleich das gemeinsame Bauteil jeder der montierten Kontaktelementanordnung (und damit dann auch das Bauteil jeder der Kontaktelemente ist), ergibt sich eine kompakte Bauform. Außerdem ergibt sich damit eine ortsfeste Befestigung der Kontaktelementanordnung relativ zueinander, die auch im Brandfall weitgehend sichergestellt ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt:

1: eine Schnittdarstellung durch eine Kontaktelementanordnung (Kontaktelementeblock);
2: eine Schnittdarstellung durch eine Kontaktelementanordnung, bei der die Kontaktelemente auf einem gemeinsamen Bauteil befestigt sind, das aus einem anorganischen, nichtleitenden Material mit einem Schmelzpunkt > 1.000 °C besteht;
3 und 4: einen Träger zur Anbringung mehrerer Kontaktelementanordnungen, die galvanisch voneinander getrennt sind;
5: eine alternative Gestaltung eines Trägers zur Anbringung mehrerer Kontaktelementanordnungen, die galvanisch voneinander getrennt sind.

1 zeigt eine Kontaktelementanordnung 101 in einer Schnittdarstellung. Es sind die wesentlichen Teile eines Kontaktelementes 102 zu sehen, die nachfolgend erläutert werden sollen.
Es ist eine Klemmfeder 103 zu sehen, die mit einem ihrer beiden Enden an einem Teilelement 104 eines metallischen Bauteils 105 eingehängt ist.
Die Klemmfeder 103 ist so gebogen, dass das andere Ende der Klemmfeder 103 auf eine Kontaktfläche 106 drückt. Diese Kontaktfläche 106 kann ein metallisches Bauteil beispielsweise aus Kupfer sein, das auf das metallische Bauteil 105 aufgebracht ist. Es ist jedoch auch möglich, dass der entsprechende Teil des metallischen Bauteils 105, in dem die Klemmfeder 103 auf das metallische Bauteil 105 drückt, unmittelbar die Kontaktfläche 106 bildet.
Durch die in der 1 nicht-schraffierte Fläche des metallischen Bauteils 105 ist zu sehen, dass dieses andere Ende der Klemmfeder 103 durch eine Öffnung in dem metallischen Bauteil 105 hindurchgeführt ist.
Zur Kontaktierung einer Ader eines Kabels wird das abisolierte Ende dieser Ader in der Zeichnung von links eingeschoben. Diese Ader wird oberhalb der Kontaktfläche 106 eingeschoben. Dabei öffnet die Ader beim Einschieben die Klemmfeder 103, indem das Ende der Klemmfeder 103 in der Zeichnung nach oben und dabei - wegen der Krümmung der Klemmfeder 103 - nach rechts gedrückt wird. Wenn die Ader eingeschoben ist, drückt die Klemmfeder 103 die Ader auf die Kontaktfläche 106.
Die Kontaktfläche 106 ist damit das Gegenlager der Klemmfeder 103.
Dadurch ergibt sich auch eine Haltekraft bei einer Zugbelastung der eingeschobenen Ader des Kabels nach dem Prinzip der Wirkung einer Curryklemme für Seile.
1 zeigt ein Andrückelement 107. Dieses Andrückelement 107 besteht aus einem Zylinder 108, in dem ein Kolben 109 in Richtung des Pfeils 110 beweglich gelagert ist. Innerhalb des Zylinders 108 ist in dem Hohlraum 111 zwischen dem Kolben und den umgebenden Wänden des Zylinders 108 intumeszierendes Material 112 angebracht. Im Brandfall dehnt sich dieses intumeszierende Material 112 aus, wenn dessen Einsatztemperatur überschritten wird. Dadurch wird der Kolben 109 aus dem Zylinder 108 gedrückt. Dadurch drückt der Kolben 108 mit einer definierten Andrückkraft auf die Klemmfeder 103 bzw. das Gegenlager 106 und klemmt dabei die Ader des Kabels derart, dass der elektrische Kontakt bestehen bleibt.
Typische Werte für die Ausdehnung des intumeszierenden Materials sind eine Ausdehnung des Volumens um einen Faktor 15 bei Überschreiten der Einsatztemperatur des intumeszierenden Materials. Die Menge des intumeszierenden Materials und die geometrischen Verhältnisse (Abstände, Durchmesser des Zylinders, „Ausgangsvolumen“ des Hohlraums im Zylinder) werden so eingestellt, dass der Kolben 109 bereits auf das Gegenlager 106 bzw. die Klemmfeder 103 drückt, wenn das intumeszierende Material seine volle Volumenausdehnung noch nicht erreicht hat.
2 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Kontaktelementanordnung 201, bei der die Kontaktelemente 202 auf einem gemeinsamen Bauteil 203 befestigt sind, das aus einem anorganischen, nichtleitenden Material mit einem Schmelzpunkt > 1.000 °C besteht.
Es ist zu sehen, dass sich dieses Bauteil 203 in der Zeichnung auf der rechten Seite um das Teil 205 nach oben erstreckt und von dort aus in der Zeichnung nach schräg links oben um das Teil 206.
Der Bereich 207 des Bauteils 203 stützt das Widerlager des Andrückelementes ab. Die Bauteile sind in der Darstellung der 1 bezeichnet. Damit wird das metallische Bauteil, an dem das Andrückelement befestigt ist, so abgestützt, dass sich dieses metallische Bauteil bei einer Ausdehnung des intumeszierenden Materials in diesem Bereich nicht wegen der abzustützenden Kräfte des Andrückelements verformt.
Es ist außerdem zu sehen, dass sich das Bauteil 203 in der Zeichnung nach links oben um das Teil 204 erstreckt. Dieses Teil 204 stützt das metallische Bauteil im Bereich des Gegenlagers der Klemmfeder ab. Damit wird das metallische Bauteil auch in diesem Bereich bei einer Ausdehnung des intumeszierenden Materials in dem Andrückelement abgestützt.
Das Bauteil 203 kann beispielsweise in dem Bereich 205 an einer Wand befestigt werden. Damit besteht eine direkte Verbindung des Bauteils 203 mit der Wand, die auch im Brandfall bestehen bleibt.
Es ist beispielsweise auch möglich, anstelle des einstückigen Bauteils 203 mit den Teilen 204, 205, 206 zwei dieser Bauteile vorzusehen. Beispielsweise kann das in der 2 einstückig dargestellte Bauteil in dem Bereich 205 geteilt sein, so dass ein unteres Teil mit den Bereichen besteht, die Bezugsziffern 203 und 204 tragen sowie noch einen bestimmten Teil des Bereichs 205. Das dann entstehende zweite Teil kann den oberen Teil des Bereichs 205 umfassen sowie den Bereich 206. Dieses obere Teil kann beispielsweise ein Langloch aufweisen, dass sich in der Zeichnung senkrecht nach oben erstreckt. Wenn dieses zweite Bauteil mit einem definierten Drehmoment mit der Wand verschraubt ist, kann dieses zweite Bauteil wegen des Langlochs ein Stück weit nach oben gedrückt werden. Wenn durch das intumeszierende Material sehr große Kräfte ausgeübt werden, kann damit das Kontaktelement bzw. die Kontaktelementanordnung gezielt so verformt werden, dass die elektrische Kontaktierung bestehen bleibt.
Die 3 und 4 zeigen einen Träger 306 zur Anbringung mehrerer Kontaktelementanordnungen 301, 302, 303, 304 und 305, die galvanisch voneinander getrennt sind.
Der Träger 306 besteht aus einem nichtleitenden, anorganischen Material mit einem Schmelzpunkt > 1.000°C.
Es ist zu sehen, dass jede der Kontaktelementanordnungen 301, 302, 303, 304, 305 drei Klemmfedern aufweist und damit auch drei Steckplätze zum Anschluss von Adern elektrischer Kabel. Die Adern der Kabel werden in der Darstellung der 3 von vorne in die Zeichnung hinein eingeschoben.
Die Kontaktelementanordnung 301, 302, 303, 304, 305 sind jeweils rein metallisch gefertigt.
Durch die Montage jeder der Kontaktelementanordnungen 301, 302, 303, 304, 305 auf dem Träger 306 sind die einzelnen Kontaktelemente jeder der Kontaktelementanordnungen 301, 302, 303, 304, 305 an einem gemeinsamen Bauteil (Träger 306) befestigt. Außerdem sind dadurch alle diese Kontaktelementanordnungen 301, 302, 303, 304, 305 an einem gemeinsamen Träger 306 befestigt.
Es ist zu sehen, dass dieser Träger 306 ein Element 307 aufweist zur unmittelbaren bauwerkseitigen Befestigung des Trägers 306.
In der Darstellung der 3 ist bei einem der Kontaktelemente der Kontaktelementanordnung 301 das Andrückelement 308 zu sehen. Bei den anderen Kontaktelementen sind die Andrückelemente in der Darstellung der 3 durch die Klemmfedern verdeckt.
In der perspektivischen Darstellung der 4 ist zu einem der Kontaktelemente der Kontaktelementanordnung 305 das Andrückelement 401 zu sehen.
Die Kontaktelementanordnungen 301, 302, 303, 304, 305 sind in der Darstellung der 3 und 4 galvanisch voneinander getrennt, indem diese mit einem bestimmten Abstand auf dem Träger 306 montiert sind. Die galvanische Trennung kann auch im Brandfall noch sicherer ausgestaltet werden, indem zwischen die Montageplätze der Kontaktelementanordnungen 301, 302, 303, 304, 305 jeweils senkrechte Trennwände angebracht werden, die ebenfalls aus dem anorganischen, nichtleitenden Material mit einem Schmelzpunkt > 1.000 °C bestehen.
Die Darstellungen der 3 und 4 zeigen die Teile, die für die Sicherstellung der elektrischen Kontaktierung auch im Brandfall wesentlich sind. Es ist auch ohne besondere Darstellung ersichtlich, dass jeweils ein Gehäuse vorgesehen sein kann zur Abdeckung jeder der Kontaktelementanordnungen 301, 302, 303, 304, 305. Diese Gehäuse weisen jeweils für jedes der Kontaktelemente eine Einführungsöffnung für das Einführen einer Ader eines Kabels auf sowie ggf. noch eine Öffnung zum Einführen eines Werkzeugs zum Vorspannen der Klemmfeder. Beim Einführen der Ader wird die Feder automatisch geöffnet. Wenn eine Ader wieder herausgezogen werden soll, muss die Klemmfeder vorgespannt werden, weil andernfalls die Ader durch die Klemmfeder mechanisch festgehalten wird.
In der Darstellung der 3 und 4 werden die Widerlager der Andrückelemente und die Gegenlager der Klemmfedern in den Kontaktelementen nicht durch den Träger 306 abgestützt.
Es hat sich gezeigt, dass das metallische Bauteil der Kontaktelementanordnungen 301, 302, 303, 304, 305 bereits für sich allein eine gute Formstabilität auch bei hohen Temperaturen aufweist.
5 zeigt eine alternative Gestaltung eines Trägers 506 zur Anbringung mehrerer Kontaktelementanordnungen 501, 502, 503, 504, 505, die galvanisch voneinander getrennt sind.
Bei einem der Kontaktelemente der Kontaktelementanordnung 501 ist das Andrückelement 512 zu sehen. Die anderen Andrückelemente sind wieder verdeckt und deswegen in der Darstellung der 5 nicht zu sehen.
Es ist zu sehen, dass sich von dem Träger 506 zu jeder der Kontaktelementanordnungen 501, 502, 503, 504, 505 ein Teil 507, 508, 509, 510, 511 nach oben erstreckt. Diese Teile 507, 508, 509, 510, 511 sind jeweils so geformt, dass sie das Widerlager der Andrückelemente der Kontaktelemente der Kontaktelementanordnungen 501, 502, 503, 504, 505 abstützen.
Die Ausgestaltung jedes der Teile 507, 508, 509, 510, 511 für jede der Kontaktelementanordnungen 501, 502, 503, 504, 505 hat gegenüber einem durchgehenden gemeinsamen Teil für alle Kontaktelementanordnungen 501, 502, 503, 504, 505 den Vorteil, dass dann leichter Kunststoffgehäuse über jede der Kontaktelementanordnungen 501, 502, 503, 504, 505 gestülpt werden können zur Abdeckung der metallischen Teile im „Normalbetrieb“ ohne einen Brandfall.
Die Darstellung der 5 entspricht damit der Ausführungsform, die im Zusammenhang der 2 erläutert ist hinsichtlich des Bauteils 203 mit den weiterhin daran angebrachten Bereichen 205 und 206. Der Bereich 204 des Bauteils 203 ist in der Darstellung der 5 nicht ausdrücklich ausgeführt, kann aber auch vorgesehen werden.
In der Figur ebenfalls nicht ausdrücklich dargestellt ist der Teil des Trägers 506, der zur unmittelbaren Befestigung dieses Trägers 506 an der Wand oder der Decke vorgesehen ist.
Die Kontaktelementanordnungen können dabei - für alle Ausführungsformen dieses Schutzrechts - auch ein gemeinsames Andrückelement für alle Kontaktelemente dieser Kontaktelementanordnung aufweisen.
Soweit im Zusammenhang mit diesem Schutzrecht das Material als „nichtleitendes, anorganisches Material mit einem Schmelzpunkt > 1.000 °C bezeichnet ist, kann dieses nichtleitende, anorganische Material aus Keramik, Tonerde oder Silikat oder aus einem Verbundwerkstoff bestehend aus mehreren dieser Materialien bestehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19711051 A1 [0003]
DE 19945817 A1 [0004]
EP 2263757 B1 [0005]

Claims

Kontaktelement (102) für elektrische Kabel, ➢ wobei das Kontaktelement (102) eine Klemmfeder (103) aufweist, ➢ wobei das Kontaktelement (102) ein Gegenlager (106) aufweist, ➢ wobei die Klemmfeder (103) federelastisch gegen das Gegenlager (106) drückt, ➢ wobei die Klemmfeder (103) entgegen ihrer Federkraft in eine Stellung bewegbar ist, in der eine Einführungsöffnung zwischen dem Gegenlager (106) und der Klemmfeder (103) geöffnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (102) weiterhin ein Andrückelement (107; 308; 401; 512) aufweist, das infolge einer Ausdehnung intumeszierenden Materials (112) bei einer Temperatur oberhalb der Einsatztemperatur des intumeszierenden Materials (112) gegen die Klemmfeder (103) und/oder gegen das Gegenlager (106) drückt.
Kontaktelement (102) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ➢ dass das Andrückelement (107; 308; 401; 512) ein kolbenartiges Bauteil (109) sowie ein Gehäuse (108) aufweist, ➢ wobei das kolbenartige Bauteil (109) in dem ansonsten geschlossenen Gehäuse (108) derart beweglich gelagert ist, ➢ dass das kolbenartige Bauteil (109) in einer Linearbewegung (110) aus dem geschlossenen Gehäuse (108) heraus bewegbar ist, ➢ wobei das intumeszierende Material (112) innerhalb (111) des Gehäuses (108) angeordnet ist, ➢ wobei das kolbenartige Bauteil (109) durch eine Ausdehnung des intumeszierenden Materials (112) aus dem Gehäuse (108) herausgedrückt wird (110), und ➢ dass das geschlossene Gehäuse (108) derart befestigt und gelagert ist (105; 206; 507, 508, 509, 510, 511), dass die Befestigung und Lagerung des geschlossenen Gehäuses (108) ein Widerlager bildet zur Abstützung des geschlossenen Gehäuses (108) bei der Ausdehnung des intumeszierenden Materials (112).
Kontaktelement (202) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, ➢ dass die Klemmfeder (103) und das Gegenlager (106) an einem Bauteil (203; 306; 506) befestigt sind, ➢ dass das Bauteil (203; 306; 506) Bestandteil des Kontaktelements (202) ist, > dass das Bauteil (203; 306, 506) aus einem nichtleitenden, anorganischen Material mit einem Schmelzpunkt > 1.000 °C besteht und ➢ dass das Bauteil (203; 306, 506) unmittelbar bauwerkseitig befestigbar ist.
Kontaktelement (202) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (203; 306; 506) aus dem nichtleitenden, anorganischen Material aus Keramik, Tonerde oder Silikat besteht oder aus einem Verbundwerkstoff bestehend aus mehreren dieser Materialien.
Kontaktelement (202) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (203, 205, 206, 207; 506, 507, 508, 509, 510, 511) so geformt ist, dass das Widerlager zur Abstützung des geschlossenen Gehäuses (108) durch das Bauteil (203, 205, 206, 207; 506, 507, 508, 509, 510, 511) abgestützt ist.
Kontaktelement (202) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, ➢ dass das Kontaktelement (202) ein weiteres Bauteil aufweist, das von dem Bauteil (203; 306; 506) getrennt ist, an dem die Klemmfeder (103) und das Gegenlager (106) der Klemmfeder (103) befestigt sind, ➢ dass das Widerlager zur Abstützung des geschlossenen Gehäuses (108) durch das weitere Bauteil abgestützt wird und ➢ dass auch das weitere Bauteil unmittelbar bauwerkseitig befestigbar ist.
Kontaktelement (202) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (203) so geformt ist (204), dass das Gegenlager (106) der Klemmfeder (103) durch das Bauteil (203) abgestützt ist.
Kontaktelementanordnung (101; 201; 301, 302, 303, 304, 305; 501, 502, 503, 504, 505) bestehend aus mehreren Kontaktelementen (102, 202) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, > dass die Kontaktelemente (102, 202) jeweils eine Klemmfeder (103) aufweisen, > dass die Kontaktelementanordnung (101; 201; 301, 302, 303, 304, 305; 501, 502, 503, 504, 505) ein gemeinsames Gegenlager (106) für die Klemmfedern (103) der Kontaktelemente (102; 202) aufweist.
Kontaktelementanordnung (101; 201; 301, 302, 303, 304, 305; 501, 502, 503, 504, 505) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelementanordnung (101; 201; 301, 302, 303, 304, 305; 501, 502, 503, 504, 505) ein gemeinsames Andrückelement (107; 308, 401; 512) für die Kontaktelemente (102, 202) aufweist.
Kontaktelementanordnung (101; 201; 301, 302, 303, 304, 305; 501, 502, 503, 504, 505) nach Anspruch 8 oder 9 mit Kontaktelementen (102; 202) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, ➢ dadurch gekennzeichnet, dass in der Kontaktelementanordnung ein gemeinsames Bauteil (306; 506) vorhanden ist, das aus einem nichtleitenden, anorganischen Material mit einem Schmelzpunkt > 1.000 °C besteht, ➢ dass das gemeinsame Bauteil (306; 506) unmittelbar bauwerkseitig befestigbar ist und ➢ dass dieses gemeinsame Bauteil (306; 506) das Bauteil (203) für jedes der Kontaktelemente (102; 202) ist.
Träger (306; 506) für mehrere Kontaktelementanordnungen (101; 201; 301, 302, 303, 304, 305; 501, 502, 503, 504, 505) nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, ➢ dass der Träger (306; 506) aus nichtleitendem, anorganischem Material besteht mit einem Schmelzpunkt > 1.000 °C und ➢ dass der Träger (306; 506) mehrere Montageplätze aufweist zur Montage mehrerer galvanisch voneinander getrennter Kontaktelementanordnungen (301, 302, 303, 304, 305; 501, 502, 503, 504, 505) derart, dass der Träger (306; 506) das gemeinsame Bauteil (206; 506) jeder der Kontaktelementanordnungen (301, 302, 303, 304, 305; 501, 502, 503, 504, 505) ist.