PATENTANWÄLTE
DIPL-ING. WOLFRAM WATZKE
DIPL-ING. HEINZ J. RING
DIPL-ING. ULRICH CHRISTOPHERSEN
7.. 97 1451 DIPL-ING. MICHAEL RAUSCH
e'C en' DIPL-ING-. WOLFGANG BRINGMANN
Josef Sölken GmbH & Co. KG Patentanwälte
Breddestraße 51 european patent attorneys
59759 Arnsberg
30. Dezember 1997
Datum
Stromschienensystem
Die Erfindung betrifft ein biegsames Stromschienensystem für mit Netzspannung betriebene elektrische Verbraucher.
Mit Netzspannung betrieben im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet,
daß das Stromschienensystem direkt zur Übertragung von 230 V Wechselspannung ausgelegt ist. Stromschienensysteme finden vorzugsweise
im Bereich der Innenbeleuchtung Verwendung, wobei an unterschiedlichsten Orten entlang von Stromschienen elektrische Verbraucher, vorzugsweise
Leuchten angeordnet werden können. Herkömmliche, bekannte Stromschienensysteme sind vorzugsweise Gleichspannungs-Stromschienen
(Schutzklasse 3), die üblicherweise zwei voneinander getrennte Kontaktschienenbereiche aufweisen, die jeweils für sich mit Plus oder Minus
einer Gleichspannungsversorgung verbunden sind. Entlang der Stromschiene können dann Leuchten angeordnet und ihrerseits mit den zwei
Gleichspannungskontaktschienen verbunden werden. Die Gleichspannung wird üblicherweise durch Transformation aus der im Stromnetz bereitgestellten
Wechselspannung erzeugt. Auch die Leuchtmittel sind entsprechend besondere Leuchtmittel. Im allgemeinen sind die Stromschienen einfach
zugänglich, im einfachsten Fall beispielsweise als leitende, gespannte Drähte ausgebildet, was jedoch für netztypische Wechselspannungen unzulässig
wäre. Diese Stromschienensysteme für Wechselspannungen (Schutzklasse 1) machen die sichere Isolierung einerseits und die Sicherung gegen
unbeabsichtigtes Kontaktieren bzw. Berühren erforderlich.
Bei einem bekannten biegbaren Wechselspannungs-Schienensystem werden
flexible Aluminiumschienen verlegt und in diese isolierte Stromkabel eingelegt.
Spezielle Stromabnehmer mit Metalldornen durchstechen den Gummi des
Kabels und nehmen den Strom ab. Bei einer Verlegung der Leuchte verbleiben somit gefährliche Kontaktstellen.
Auch bekannt sind Stromschienensysteme für Wechselspannungen, wobei
Kupfer und Kunststoff in einem Guß zu Schienen verarbeitet werden, die
jedoch nicht biegbar sind. Biegbar bzw. biegsam im Sinne der vorliegenden
Erfindung bedeutet, daß das Schienensystem ohne großen Werkzeugaufwand
in wunschgemäßem Verlauf verlegt werden kann, wozu das Schienensystem ohne funktionalen Verlust gebogen werden kann.
Trotz dieses Erfordernisses der verdeckten und gegen unbeabsichtigte
Berührung gesicherten Leitungsführung soll jedoch die Handhabung des Stromschienensystems einerseits und die Kontaktierung des
Stromschienensystems andererseits denkbar einfach gestaltet werden, so daß keine direkte Festkontaktierung der Verbraucher an den Strom führenden
Leitern erforderlich ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die
Aufgabe zugrunde, ein Stromschienensystem für mit Netzspannung
betriebene elektrische Verbraucher bereitzustellen, welches den Sicherheitsanforderungen durch die geschützte und verdeckte Leiterführung
genügt und darüber hinaus eine einfache Handhabung und eine einfache Kontaktierung der Verbraucher an der Stromschiene ermöglicht. Darüber
hinaus sollen Herstellung und Montage einfach und wirtschaftlich sein.
Zur technischen Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung
bereitgestellt ein Stromschienensystem für mit Netzspannung betriebene elektrische Verbraucher, bestehend aus wenigstens zwei Schienenprofilen,
von denen eines als Kontaktschienenprofil ausgebildet ist und zwei im wesentlichen parallele, sich in Schienenlängsrichtung erstreckende, von der
Profilaußenseite zugängliche, schlitzartige und voneinander elektrisch isolierte
Kanäle zum Einsetzen von im wesentlichen stegförmigen Kontaktelementen
aufweist, welche Kanäle jeweils in einer Kanalseitenwandung eine
• ·
Ausnehmung zur teilweisen Einlagerung einer nicht isolierten elektrischen
Leitung aufweisen, und von welchen das andere als Tragschienenprofil ausgebildet ist und einen Aufnahmekanal für das Kontaktschienenprofil mit
von der Profilaußenseite zugänglichen Kanälen und einen Gegenlagerbereich für die mechanische Gegenlagerung für Kontaktelemente aufweisende
Anschlußelemente aufweist.
Bei dem erfindungsgemäßen Stromschienensystem werden die beiden zur
elektrischen Stromversorgung mit Netzspannung erforderlichen Leiter in voneinander getrennten, schlitzartigen Kanälen geführt. Diese schlitzartigen
Kanäle erstrecken sich in Profillängsrichtung und sind im wesentlichen zueinander parallel. Die Kanäle sind von einer Profilaußenseite zugänglich und
weisen jeweils in einer Kanalseitenwandung eine Ausnehmung auf. Die Ausnehmung ist auf den Querschnitt des elektrischen Leiters abgestimmt und
nur so groß, daß der elektrische Leiter nur teilweise in die Ausnehmung eingelagert wird. Der elektrische Leiter ragt somit mit einem Teil seines
Querschnittes in den Kanal. Wird also ein stegförmiges oder plattenförmiges Kontaktelement, beispielsweise eine Kontaktfahne, in den Kanal geschoben,
wobei sich von selbst versteht, daß die Breite des Kanals auf die Breite der Kontaktfahne abgestimmt ist, kommt es zwangsläufig zu einer Berührung
zwischen Kontaktelement und elektrischem Leiter, welcher teilweise in den Kanal ragt. Die Tiefe des Kanals ist dabei auf die Länge der Kontaktfahne
abgestimmt. Mit besonderem Vorteil wird dabei vorgeschlagen, daß der Kontakt zwischen elektrischem Leiter und Kontaktelement federnd ausgebildet
ist. Zu diesem Zweck kann beispielsweise das Kontaktelement in Form einer Kontaktfahne leicht gebogen sein. Alternativ können die Kontakte auch
gemeinsam federnd im Kontaktträger kontaktiert werden. Einerseits ist der elektrische Leiter in dem Profil unverrückbar fest und gegen unbeabsichtigte
Berührung von außen gesichert, andererseits ist eine Kontaktierung sicher und einfach möglich. In vorteilhafter Weise ist die Ausnehmung für den
elektrischen Leiter nahe dem Kanalboden ausgebildet, so daß die Kontaktelemerite schon über den größten Teil ihrer Länge im Kanal eingesetzt
sind, bevor eine Kontaktierung mit dem im Kanal befindlichen Leiter erfolgt. Auch durch diese Maßnahme wird ein sicheres Kontaktieren begünstigt. Das
Kontaktschienenprofil seinerseits ist wiederum in einem Aufnahmekanal in einem Tragschienenprofil angeordnet, welches das Kontaktschienenprofil
derart aufnimmt, daß zwar die schlitzartigen Kanäle frei von außen zugänglich
sind, im übrigen aber das Kontaktschienenprofil weitestgehend im Tragschienenprofil aufgenommen und vor allem gegen unbeabsichtigtes
Verschieben relativ zum Tragschienenprofil gesichert ist. Das Tragschientenprofil ist so ausgebildet, daß im Bereich einer Profilkante die
schlitzartigen Kanäle des Kontaktschienenprofils zugänglich sind. Vorzugsweise im gegenüberliegenden Kantenbereich des Tragschienenprofils
ist ein Gegenlagerbereich ausgebildet, welcher der mechanischen Gegenlagerung für Anschlußelemente dient, die mit Kontaktelementen
bestückt sind.
Beide Schienenprofile sind in montiertem Zustand gemäß einem vorteilhaften
Vorschlag der Erfindung biegsam ausgebildet, können somit frei und unter Gestaltungsgesichtspunkten verlegt werden. Vorzugsweise sind die Profile aus
Kunststoff, beispielsweise Polyvinylchlorid (PVC). Das Kontaktschienenprofil ist vorzugsweise aus einem weicheren Kunststoff und weist zur Trennung der
schlitzartigen Kanäle einen Steg auf, welcher gemäß einem besonders vorteilhaften Vorschlag der Erfindung hohl ausgebildet ist. Da der Kanal ja
teilweise durch den in den Kanal ragenden elektrischen Leiter in seinem Querschnitt verengt ist, kann durch den hohl ausgebildeten Mittelsteg die
Kontaktfahne leicht den verengten Kanalbereich passieren. Ein flexibles Kontaktschienenprofil ermöglicht darüber hinaus eine gewisse Kompression
durch den in das Profil hineingedrückten elektrischen Leiter bei der Kontaktierung, um so den Weg für ein Kontaktelement frei zu machen.
Gemäß einem besonders vorteilhaften Vorschlag der Erfindung weist das
Tragschienenprofil einen Aufnahmekanal oder eine Aufnahmenut für eine zusätzliche elektrische Leitung auf. Bei Netzspannungs-Versorgungssystemen
ist es vorschriftsgemäß erforderlich, eine Schutzleiteranschlußstelle bereitzustellen. Die Aufnahmenut für den Schutzleiter ist vorzugsweise im
Gegenlagerbereich des Tragschienenprofils ausgebildet. Die Aufnahmenut ist derart, daß ein eingelegter, nicht isolierter elektrischer Leiter teilweise aus der
Nut herausragt und somit für die Kontaktierung an einer beliebigen Position des Schienenprofils zur Verfügung steht.
Kontaktseitig, also in dem Bereich, in dem die schlitzartigen Kanäle zugänglich
sind, sind die Schienen vorzugsweise in Form einer im wesentlichen ebenen Anlagefläche ausgebildet.
Für die Herstellung der Kontakte sind die Kontaktelemente gemäß einem
Vorschlag der Erfindung freistehend an einem Kontaktträger angeordnet. Dieser hat vorzugsweise eine im wesentlichen ebene Trägerfläche, von
welcher die Kontaktelemente freistehend vorstehen. Die Position der Kontaktelemente ist derart, daß diese jedes für sich in einen der schlitzartigen
Kanäle des Kontaktschienenprofils eingesetzt werden, wenn der Kontaktträger
an die Stromschiene herangeführt wird. Der Kontaktträger selbst weist darüber hinaus elektrische Anschlüsse auf, so daß die Kontaktelemente
stromleitend anschließbar sind. Gemäß einem vorteilhaften Vorschlag der
Erfindung erfolgt die Fixierung des Kontaktträgers an der Stromschiene derart, daß der Kontaktträger seinerseits in einer Tragschale angeordnet ist, während
das Tragschienenprofil durch ein Bügelelement übergriffen wird, welches
seinerseits mit der Tragschale derart verbindbar ist, daß das Tragschienenprofil und damit das darin angeordnete Kontaktschienenprofil fest
in Kontakt mit dem Kontaktträger sind.
Auch kann ein weiterer Kontakt zu der zusätzlich im Tragschienenprofil
geführten Leitung hergestellt werden, indem in dem bügeiförmigen, das Tragschienenprofil übergreifenden Element ein elektrisch leitender Kontakt
angeordnet ist.
Für die Kontaktierung sind unterschiedliche Fälle denkbar. Für den reinen
Anschluß an das Stromnetz kann ein mit einem Strom zuführenden Kabel verbundener Kontaktträger in der beschriebenen Weise an einer beliebigen
Stelle der Stromschiene angeordnet werden. Zur Stromabnahme kann ein entsprechender Kontaktträger mit einer Glühlampenfassung verbunden sein.
Wesentlicher Aspekt der Erfindung ist, daß der Kontaktträger mit freistehenden Kontaktelementen im wesentlichen quer zur
Schienenlängsrichtung an die Schiene gepreßt wird, wozu vorzugsweise die
Tragschale und das das Tragschienenprofil übergreifende bügelartige Element, beispielsweise eine Traghülse, quer zur Schienenlängsrichtung miteinander
verspannt werden, so daß das bügeiförmige Element im Gegenlagerbereich
aufliegt und somit der Kontaktträger quer zur Schienenlängsrichtung an diese
heranpreßbar ist. Die Verspannung kann durch unterschiedliche Mittel erfolgen. Beispielsweise können Traghülse und Tragschale miteinander über
entsprechende Innen-/Außengewindeanordnungen verschraubbar sein. Auch können Schnappverschlüsse, Klemmverschlüsse und dergleichen vorgesehen
sein. Auch können einfache Flanschverbindungen den Zweck übernehmen. Wesentlich ist, daß durch Aufbringen der Querkraft quer zur
Schienenlängsrichtung der in der Tragschale angeordnete Kontaktträger an die
Schiene herangepreßt und damit die am Kontaktträger frei abstehenden Kontaktelemente in die schlitzartigen Kontaktkanäle eingepreßt werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein
Stromschienensystem;
Fig. 2 eine Frontansicht gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine Frontansicht von Tragschiene und Kontaktschiene;
Fig. 4 eine teilgeschnittene Ansicht eines Befestigungselementes;
Fig. 5 eine Seitenansicht gemäß Fig. 4;
Fig. 6 eine teilgeschnittene Frontansicht eines Verbraucheranschlusses;
Fig. 7 eine Draufsicht auf einen Kontaktträger gemäß Fig. 6 und
Fig. 8 eine Seitenansicht mit Leuchte.
Unter Bezug auf die Fig. 1 bis 3 werden die wesentlichen Elemente des
Stromschienensystems erläutert. Das Stromschienensystem 1 umfaßt das Tragschienenprofil 2 und das Kontaktschienenprofil 3. In dem
Kontaktschienenprofil 3 sind in den schlitzartigen Kanälen und den darin angeordneten Nuten 15,16 die elektrischen Leiter 4, 5 eingebettet. Die Leiter
ragen mit nicht isolierten Bereichen in die Kanäle und sind somit durch in die
Kanäle eingeschobene Kontaktelemente kontaktierbar. Zur Vergrößerung der Kontaktfläche können die Leiter einen anderen als einen kreisförmigen
Querschnitt aufweisen. In einer in Profillängsrichtung verlaufenden Nut 18 des
Tragschienenprofils 2 ist ein weiterer Leiter eingebettet. Dieser kann der Schutzleiter sein. Die Fig. 1 und 2 zeigen die Anschlußsituation, bei welcher
über einen entsprechenden Kontaktträger die Leiter der Schiene mit Strom versorgt werden. Zu diesem Zweck stehen von dem Kontaktträger 7 die
Kontaktfahnen 8 und 9 ab. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist, daß die
Kontaktfahnen 8, 9 in Schienenlängsrichtung zueinander versetzt sind. Der Anschluß von Kontaktfahne zur Leiter ist somit quer zur Schiene als auch
längs zur Schiene getrennt. Zur Kontaktierung mit dem Leiter in der Nut an der oberen Kante des Tragschienenprofils ist am Kontaktträger eine Brücke 10 in
Form eines Kontaktstabes angeordnet, welcher seinerseits mit dem Leiter 6 in der Tragprofilschiene über eine Kontaktschiene 11 kontaktiert ist.
Der Kontaktträger 7 umfaßt eine Kontaktbasis 12 und eine Tragschale 13, die
im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Innengewinde hat. Ein das Tragschienenprofil übergreifendes Hülsenelement mit Außengewinde kann
somit mit der Tragschale 13 verschraubt werden, wodurch der Kontaktträger 7 mechanisch am Tragschienenprofil 2 fixiert wird. Zu diesem Zweck wird
über die mit der Nut 18 versehenen Gegenlagerfläche des Tragschienenprofils
2 eine Gegenlagerkraft erzeugt, welcher bewirkt, daß die Kontaktfahnen 8, 9 in die Kanäle im Kontaktschienenprofil 3 an die Leiter 4, 5 herangedrückt
werden.
Insbesondere Fig. 2 und 3 zeigt, mittels Steg 17 in die Nut 19 im Tragschienenprofil eingesetzte Kontaktschienenprofil 3, wobei die beiden
Kanäle mit den Leitern 4, 5 durch einen Hohlsteg voneinander getrennt sind. Durch diesen wird ermöglicht, daß eingeführte Kontaktfahnen sich in den
Raum einpressen können, wodurch eine sichere Kontaktierung gewährleistet wird.
Die Dimensionen der Kanäle sind derart, daß die Kontaktfahnen sicher an die
Leiter 4, 5 herangeführt werden. Das Kontaktschienenprofil ist im
Tragschienenprofil zwar unter Umständen längsverschieblich, jedoch in
Querrichtung unter normalen Betriebsbedingungen nicht bewegbar.
Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Kontaktträger kann mit einer nicht gezeigten
Stromzuführleitung versehen sein, die im Inneren des Kontaktträgers 7 in nicht gezeigter Weise mit den Kontaktfahnen 8 und 9 sowie der Brücke 10
verbunden ist. Die Wechselspannung wird über die Leiter 4 und 5 geführt, die Schutzleiterverbindung über den Leiter 6.
Die Fig. 4 und 5 zeigen ein Ausführungsbeispiel für eine Deckenbefestigung
für das erfindungsgemäße Stromschienensystem. Eine bügeiförmige Tragschale mit Durchführschlitzen für die Schienenprofile wird mittels einer
Schraube 22 beispielsweise an einer Decke befestigt. Eine untere Lagerschale 23 wird mit der Tragschale 21 beispielsweise verschraubt. Dabei ist die
Lagerschale gegenüber der Schiene elektrisch isoliert. Zu dem Zweck kann ein isolierender Kunststoffring 24 die Schiene tragend eingesetzt sein. Tragschale
und Lagerschalen lassen sich unter gestalterischen Gesichtspunkten für alle
mechanischen oder elektrischen Zwecke gleichförmig gestalten, also als Deckenbefestigung, als Wandbefestigung, als Anschlußelement für
elektrischen Anschluß, als Beleuchtungsanschluß, als Anschluß zur Abführung von Strom, als Anschluß für sonstige elektrische Verbraucher, Ventilatoren
und dergleichen usw. Das gleiche gilt für die gestalterische Auslegung des Tragschienenprofils, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel als Hohlprofil
20 in schlanker Schienenform ausgebildet ist.
Fig. 6 bis 8 zeigen den Anschluß einer Lampe am Stromschienensystem. Das
Tragschienenprofil 2, das Kontaktschienenprofil 3 und die Leiter 4, 5, 6 sind in
der bereits beschriebenen Art gezeigt. Ein Kontaktträger 25 mit freistehend angeordneten Kontaktfahnen und einem Halterohr für eine Lampe, in welchem
über die Kontaktierung 27 angeschlossene, nicht gezeigte Leitungen geführt sind, ist unter Zwischenlegung einer Isolierung 28 derart an der Tragschiene
angeordnet, daß die Kontaktfahnen jeweils in die Kanäle des Kontaktschienenprofils hineinragen. Der Kontaktträger selbst ist in einer
Tragschale 29 aufgenommen, die im gezeigten Ausführungsbeispiel in Innengewinde 30 aufweist. Eine das Tragschienenprofil bügelartig
übergreifende Traghülse, die im gezeigten Ausführungsbeispiel in Bildebene
• &idigr; ·
vorne bzw. hinten nicht gezeigte Durchführungsöffnungen für die Schienen
aufweist, weist ein Außengewinde auf und ist mit der Tragschale 29
verschraubt. Im Bereich der Schraube 32, welche die innere isolierende
Kunststoffschale mit der aus gestalterischen Gründen metallischen Verkleidung verbindet, liegt die Traghülse auf dem als Gegenlagerbereich
ausgebildeten oberen Bereich 33 auf. In Bildebene werden also vertikal
wirkende Klemmkräfte durch die Verschraubung der Tragschale 29 und Traghülse 31 erzeugt, so daß die Kontaktfahnen sicher in die Kanäle des
Kontaktschienenprofils eingepreßt werden. Eine Lampe 34 ist dann in an sich bekannter Weise am Halterohr 26 angeordnet und elektrisch angeschlossen.
Die Draufsicht in Figur 7 zeigt sehr deutlich die gebogenen Kontaktfahnen 8,
9, durch die es zu einem federnd ausgebildeten Kontakt mit den Leitern 4, 5 kommt. Alternativ können die Kontaktfahnen gemeinsam federnd im
Kontaktträger 25 in Verbindung mit der Isolierung 28 kontaktiert werden (Fig. 6). Wesentlich ist die federnd ausgebildete elektrische Kontaktierung.
Das gezeigte und beschriebene Ausführungsbeispiel dient der Erläuterung und
ist nicht beschränkend.
Bezugszeichenliste
1 |
Stromschienensystem |
33 |
Gegenlagerbereich |
2 |
Tragschienenprofil |
34 |
Lampe |
3 |
Kontaktschienenprofil |
|
|
4 |
Leiter |
|
|
5 |
Leiter |
|
|
6 |
Schutzleiter |
|
|
7 |
Kontaktträger |
|
|
8 |
Kontaktfahne |
|
|
9 |
Kontaktfahne |
|
|
10 |
Brücke |
|
|
11 |
Kontaktfahne |
|
|
12 |
Kontaktbasis |
|
|
13 |
Tragschale |
|
|
14 |
Hohlsteg |
|
|
15 |
Nut |
|
|
16 |
Nut |
|
|
17 |
Steg |
|
|
18 |
Nut |
|
|
19 |
Nut |
|
|
20 |
Hohlprofil |
|
|
21 |
Tragschale |
|
|
22 |
Schraube |
|
|
23 |
Lagerschale |
|
|
24 |
Ring |
|
|
25 |
Kontaktträger |
|
|
26 |
Halterohr/Leuchtengelenk |
|
|
27 |
Kontaktierung |
|
|
28 |
Isolierung |
|
|
29 |
Tragschale |
|
|
30 |
Innengewinde |
|
|
31 |
Traghülse |
|
|
32 |
Schraube |
|
|