AT527218B1 - Stromtrenner - Google Patents

Abstract

Der Stromtrenner (1) weist ein Gehäuse auf, welches einen zylindrischen, von einem Leiter (2) durchsetzten Hohlraum (6) hat, wobei in dem Hohlraum (6) ein Trennkolben (7) verschiebbar angeordnet ist, der beim Verschieben den Leiter (2) an zumindest einer Sollbruchstelle (26) trennt. Der Stromtrenner (1) weist weiters eine Sicherungsstruktur mit zumindest einem Sicherungsleiter (20) auf, die sich im Gehäuse befindet und die im ausgelösten Zustand des Stromtrenners (1) zu mindestens einer Sollbruchstelle (26) parallel angeordnet ist, sodass allfällige Lichtbögen leichter gelöscht werden können. Erfindungsgemäß ist die Sicherungsstruktur außerhalb des Hohlraums (6) und zumindest teilweise um den Hohlraum (6) herum angebracht, sodass der Sicherungsleiter (20) um die Längsachse des Hohlraums (6) gebogen ist. Auf diese Weise kann man einen relativ langen Sicherungsleiter Platz sparend unterbringen.

Description

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromtrenner mit einem Gehäuse, welches einen zylindrischen, von einem Leiter durchsetzten Hohlraum aufweist, wobei in dem Hohlraum ein Trennkolben verschiebbar angeordnet ist, der beim Verschieben den Leiter an zumindest einer Sollbruchstelle trennt, wobei der Stromtrenner eine Sicherungsstruktur mit zumindest einem Sicherungsleiter aufweist, die sich im Gehäuse befindet, die im ausgelösten Zustand des Stromtrenners zu mindestens einer Sollbruchstelle elektrisch parallel angeordnet ist und die Sicherungsstruktur außerhalb des Hohlraums und zumindest teilweise um den Hohlraum herum angebracht ist. Hierbei ist zu beachten, dass "zylindrisch" im allgemeinen mathematischen Sinn zu verstehen ist. Das bedeutet, dass die Mantelfläche durch parallele Erzeugende gebildet werden kann, die erzeugende Grundfläche aber beliebig geformt sein kann, und dass die Erzeugenden in jedem beliebigen Winkel auf die Grundfläche stehen können. Somit sind nicht nur Kreiszylinder gemeint, sondern auch prismatische Zylinder, Quader, elliptische Zylinder, schiefe Zylinder usw.

[0002] Elektrische Fahrzeuge werden mittels einer sogenannten Hochvolt-Batterie - gemeint sind damit Betriebsspannungen im Bereich von ca. 200-1000 V - angetrieben. Zur Absicherung im Kurzschlussfall werden für kleinere Antriebsleistungen im Bereich bis etwa 100 kW Sicherungen verwendet, für höhere Leistungen verwendet man sogenannte Stromtrenner, engl. Circuit Breaker, meist handelt es sich dabei um pyrotechnische Stromtrenner.

[0003] Solche Stromtrenner besitzen in der Regel einen von einem Leiter durchsetzten Hohlraum, in dem sich ein Trennstempel befindet, der bei Auslösung eines Zünders den Leiter an zumindest einer Stelle trennt. Im einfachsten Fall trennt ein zylindrischer Stempel das Mittelstück des Leiters anhand von zwei Sollbruchstellen aus dem Leiter. Dieses meist Platine genannte Mittelstück wird durch den Trennkolben aus der Leiterebene entfernt.

[0004] Diese Art der Absicherung funktioniert für das Fahrzeug alleine sehr gut, jedoch können auch beim Laden der Batterie Kurzschlüsse auftreten. In diesem Fall ist die eingebrachte Energie wesentlich höher, weil die Induktivität der Ladeleitung - der Wert kann 100 uH und mehr betragen - berücksichtigt werden muss. Bei gleichem Kurzschlussstrom beträgt die Energie ein Vielfaches im Vergleich zum Kurzschluss im Fahrzeug, dem muss auch in der Konstruktion der Stromtrenner Rechnung getragen werden, da die Löschung der bei der Trennung entstehenden Lichtbögen wesentlich schwieriger ist. Dementsprechend kann eine zu mindestens einer Trennstelle des Leiters parallele Sicherung vorgesehen sein, über die Strom während der Trennung des Leiters fließt, wodurch die Lichtbögen leichter gelöscht werden. Die Sicherung ist dabei so konzipiert, dass nach dem Löschen aller Lichtbögen die Verbindung unterbrochen ist.

[0005] Die Energieaufnahme findet also sinnvollerweise in einer dezidierten Sicherung oder sicherungsartigen Struktur statt. In der US 11056306 B2 von Autoliv ist eine dezidierte Sicherung beschrieben, in der Ausführungsform PSS-X2 ist der Platzbedarf dieser externen Sicherung gut erkennbar, siehe https://www.autoliv.com/sites/default/files/2022-06/PSS-X2_DataSheet_112021_Rev03.pdf.

[0006] Es wurde auch schon versucht, die Sicherung im Gehäuse des Stromtrenners unterzubringen. Gemäß GB 2593941 A ist die Sicherung im Trennkolben untergebracht. Wenn der Trennkolben zum Leiter bewegt wird, um diesen zu durchtrennen, bekommt die Sicherung Kontakt zu den beiden Leiterenden. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass die Länge der Sicherung auf den Durchmesser des Trennkolbens und somit des Hohlraums begrenzt ist, wodurch entweder die Trennleistung der Sicherung gering ist oder das Gehäuse groß ausgeführt sein muss. Eine andere Lösung ist in WO 2018/206271 A1 und in WO 2018/206273 A1 beschrieben. Dort ist die Sicherung in den zu durchtrennenden Leiter integriert. Aber auch hier gilt, dass die Länge der Sicherung auf den Durchmesser des Hohlraums begrenzt ist.

[0007] In den nicht vorveröffentlichten österreichischen Patentanmeldungen A50420/2023 und A50421/2023 ist ein pyrotechnischer Stromtrenner beschrieben, wo die Sicherung im Gehäuse, und zwar normal auf den zu durchtrennenden Leiter, d.h. parallel zur Längsachse des Hohlraums, zwischen Leiter und Boden des Stromtrenners angeordnet ist. Auch hier steht aber nur wenig

Platz zur Verfügung, will man die Bauhöhe nicht unnötig vergrößern.

[0008] Die gattungsbildende WO 2021121439 A1 offenbart ebenfalls einen Stromtrenner mit einer Sicherung im Gehäuse. Hierbei wird die Sicherung unter dem Hohlraum durchgeführt, wodurch die Höhe des Stromtrenners erhöht wird.

[0009] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstige und bauraumsparende Lösung für einen Stromtrenner der eingangs genannten Art bereitzustellen.

[0010] Diese Aufgabe wird durch einen Stromtrenner der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Sicherungsleiter um die Längsachse des Hohlraums gebogen ist.

[0011] Es ist der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung, den Bauraum rund um den Hohlraum, der für die Bewegung des Trennkolbens erforderlich ist, zur Unterbringung einer Sicherungsstruktur zu verwenden und die Sicherungsstruktur darin kostengünstig unterzubringen. Mit "um den Hohlraum herum" ist gemeint, dass die Sicherungsstruktur weder oberhalb noch unterhalb des Hohlraums ("oberhalb" und "unterhalb" bezieht sich auf die Richtung der Längsachse des zylindrischen Hohlraums) angeordnet ist, sondern auf Höhe dieses Hohlraums, sodass die Bauhöhe des Stromtrenners durch die Sicherungsstruktur nicht vergrößert wird. Da der Sicherungsleiter analog zur Kontur des Hohlraums gekrümmt ist, kann er knapp neben diesem angebracht sein, sodass auch der Durchmesser des Stromtrenners kaum vergrößert werden muss.

[0012] Der Aufbau des Stromtrenners ist dabei bevorzugt so gestaltet, dass das Gehäuse ein Gehäuseunterteil, ein Gehäuseoberteil und dazwischen eine Leiterumspritzung aufweist und dass sich die Sicherungsstruktur innerhalb der Leiterumspritzung befindet. Das Unterbringen der Sicherungsstruktur in der Leiterumspritzung ermöglicht ein effizientes Fertigungsverfahren, bei dem die einzelnen Komponenten vergleichsweise einfach hergestellt werden können.

[0013] Alternativ dazu ist es auch möglich, dass sich die Sicherungsstruktur in einem eigenen Bauteil befindet. Das separate Bauteil ermöglicht eine noch einfachere Fertigung, ist aber im Zusammenbau kostenintensiver.

[0014] Der Stromtrenner kann vorteilhafterweise so ausgeführt werden, dass die Sicherungsstruktur eine Sandkammer aufweist, die von einem thermoplastischen Kunststoff umgeben ist. Hierbei kann die Sandkammer bevorzugt mit Sicherungssand gefüllt sein. Unter Sicherungssand versteht man einen besonders reinen, d.h. möglichst frei von Alkali- und Erdalkalimetallen sowie organischen Verunreinigungen gehaltenen Quarzsand.

[0015] Hierbei ist bevorzugt, dass die Sandkammer mit einem Kunststoffdeckel aus thermoplastischem Kunststoff verschlossen ist.

[0016] Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Kunststoffdeckel mit der Leiterumspritzung oder dem umgebenden Bauteil verschweißt ist und die Schweißstelle bevorzugt eine UltraschallSchweißstelle ist. Das Verschweißen stellt hierbei eine kostengünstige und sichere Verschlussmethode dar.

[0017] Es ist bevorzugt, wenn zumindest ein Ende des Sicherungsleiters mit einem Leiterende verschweißt ist. Auch hier stellt das Verschweißen eine sichere und kostengünstige Fertigung zur Verfügung.

[0018] Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der Sicherungsleiter aus einem Metallband, bevorzugt Kupfer, besteht.

[0019] Es ist vorteilhaft, wenn die Dicke des Sicherungsleiters 0,05 - 0,2 mm beträgt. Die Variation der Dicke und die geometrische Formgebung in Form eines Stanzprozesses ermöglicht die Einstellung des Schmelzintegrals.

[0020] In einem einfachen Fall ist vorgesehen, dass die Fläche des Sicherungsleiters den Hohlraum zumindest teilweise umrundet. Durch das Umrunden eines beispielsweise zylindrischen Hohlraums kann der Platz um den Hohlraum effektiv genutzt werden.

[0021] Besonders bevorzugt ist, dass zumindest ein Anschluss des Sicherungsleiters im Wesent-

lichen parallel zu der Längsachse des Hohlraums aus der Sandkammer heraus geführt ist.

[0022] Um bei der Trennung des Leiters ein Rückwechseln des Stroms in die Leiterebene zu verhindern, ist vorgesehen, dass das Schmelzintegral der Sicherungsstruktur 10.000 - 60.000 A’s beträgt.

[0023] An Hand der beiliegenden Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

[0024] Fig. 1 bis 3 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stromtrenners in nicht ausgelöstem Zustand in verschiedenen Schnitten, nämlich Fig. 1 in einem Längsschnitt, der den Leiter enthält,

[0025] Fig. 2 in einem Querschnitt auf Höhe des Sicherungsleiters und Fig. 3 in einem Längsschnitt normal auf den Längsschnitt der Fig. 1.

[0026] Fig. 4und 5 eine exemplarische Darstellung eines Sicherungsleiters in abgewickelter Form bzw. in gebogener Form. Die Darstellung ist schematisch und beinhaltet keine Details zur leichteren Herstellbarkeit.

[0027] Fig. 6 eine Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stromtrenners entsprechend Fig. 1, jedoch ist der Stromtrenner in ausgelöstem Zustand dargestellt.

[0028] Fig. 7 bis 9 Ansichten entsprechend den Fig. 1 bis 3 einer zweiten Ausführungsform mit zwei parallelen Sicherungsleitern in nicht ausgelöstem Zustand.

[0029] Fig. 10 und 11 Ansichten entsprechend den Fig. 1 und 2 einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stromtrenners in nicht ausgelöstem Zustand. In dieser Ausführungsform ist der Sicherungsleiter im Normalzustand nur mit einem Leiterende verbunden, die Kontaktierung des zweiten Endes des Sicherungsleiters erfolgt erst im Verlauf der Trennung.

[0030] Fig. 12 den Sicherungsleiter für die dritte Ausführungsform.

[0031] Fig. 13 eine Ansicht des Stromtrenners aus Fig. 10, jedoch ist der Stromtrenner in ausgelöstem Zustand dargestellt.

[0032] In allen Figuren wird zur besseren Übersichtlichkeit auf die Darstellung des Sicherungssandes verzichtet. Dieser ist aber bei allen gezeigten Ausführungsformen bevorzugt.

[0033] Bei der ersten Ausführungsform gemäß den Fig. 1-6 weist der Stromtrenner 1 einen Leiter 2 mit den Leiterenden 3 und 4 und eine Leiterumspritzung 5 mit einem Hohlraum 6, der vom Leiter 2 durchsetzt ist, auf. In dem Hohlraum 6 befindet sich oberhalb des Leiters 2 ein Trennkolben 7 mit einem O-Ring 8. Oberhalb des Trennkolbens 7 befindet sich ein elektrischer Zünder 9 mit einer Zünderumspritzung 10, einem elektrischen Interface 11 und einem O-Ring 12 zur Abdichtung zwischen Leiterumspritzung 5 und Zünderumspritzung 10. Die Leiterumspritzung 5 bzw. der Hohlraum 6 darin ist oben durch ein Gehäuseoberteil 16 und unten durch ein Gehäuseunterteil 15 abgeschlossen. Gehäuseunterteil 15 und Gehäuseoberteil 16 sind mittels vier Schrauben 17a, b, c und d gegeneinander verspannt. In der zünderabgewandten Seite des Hohlraums 6 befindet sich zwischen dem Mittelstück des Leiters, das auch Platine 14 genannt wird, und dem Gehäuseunterteil 15 ein Bremselement 13, bevorzugt aus AL 99,9. Durch die Schrauben 17a, b, c und d wird das Bremselement 13 gegen die Platine 14 vorgespannt.

[0034] Eine Sicherungsstruktur mit einem Sicherungsleiter 20 umrundet den zentralen Hohlraum 6 von dem ersten Leiterende 3 zum zweiten Leiterende 4 und ist mit den jeweiligen Leiterenden 3, 4 an Kontaktpunkten, die bevorzugt Schweißpunkte 21, 22 sind, verbunden. Die Verbindung zu den Leiterenden 3, 4 kann beispielsweise durch Verschweißen, insbesondere Ultraschall- oder Kondensatorentladungsschweißen, hergestellt werden. Besonders vorteilhaft für die Verbindung ist Ultraschallschweißen.

[0035] Konzentrisch zur Mittelachse des Stromtrenners 1 befindet sich unterhalb des Leiters 2

eine Sandkammer 18, die im gezeigten Beispiel die Mittelachse zu ca. 180° umrundet. Abgeschlossen ist die Sandkammer 18 mittels eines Deckels, bevorzugt mittels eines Kunststoffdeckels 19. In der Sandkammer 18 befindet sich der Sicherungsleiter 20.

[0036] In dieser Ausführung wird der Sicherungsleiter 20 in die Leiterumspritzung 5 eingesetzt, mit den Leiterenden 3, 4 verbunden, Sicherungssand in den Raum um den Sicherungsleiter 20 eingefüllt und der Bauteil mittels des Kunststoffdeckels 19 verschlossen.

[0037] Der weitere Zusammenbau des Stromtrenners 1 gestaltet sich dann so, dass zunächst ein Trennkolben 7 mit O-Ring 8 in dem zünderseitigen Hohlraum der Leiterumspritzung 5, danach der Zünder 9 mit Zünderumspritzung 10 und O-Ring 8 eingesetzt und abschließend das Gehäuseoberteil 16 aufgesetzt wird. Die zünderferne Seite der Leiterumspritzung 5 wird anschließend mit dem Gehäuseunterteil 15 mit eingesetztem Bremselement 13 abgeschlossen. Durch Verschrauben von Gehäuseoberteil 16 und Gehäuseunterteil 15 wird das Bremselement 13 gegen den Leiter 2 vorgespannt. Sollte ein Abstand zwischen Bremselement 13 und Leiter 2 gewünscht sein, kann ein entsprechend kürzeres Bremselement 13 vor dem Verschrauben des Bodens in den Boden eingepresst werden.

[0038] Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Stromtrenner 1 in einer Ebene unterhalb des Leiters 2 (d. h. auf der zünderfernen Seite) mit Blickrichtung auf das Gehäuseunterteil 15. Der Schnitt zeigt die vier Schrauben 17a-d, die durch die Leiterumspritzung 5 führen, den Schnitt durch das Bremselement 13 sowie einen Schnitt durch die Sandkammer 18, die den Hohlraum 6 der Leiterumspritzung 5 halbkreisförmig umrundet, und einen Schnitt durch den Sicherungsleiter 20.

[0039] Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die erste Ausführung des Stromtrenners 1 in der Achse des Hohlraums 6 der Leiterumspritzung 5 rechtwinklig auf den Schnitt in Fig. 1.

[0040] Hierbei befindet sich in der Leiterumspritzung 5 links neben dem Hohlraum 6 die Sandkammer 18 mit dem Kunststoffdeckel 19. In der Sandkammer 18 ist der gebogene Sicherungsleiter 20 zu sehen. Weil die Sandkammer 18 nicht mit Sicherungssand gefüllt dargestellt ist, ist am Sicherungsleiter 20 auch eine Lochreihe 23 sichtbar.

[0041] Fig. 4 zeigt schematisch die Abwicklung eines Sicherungsleiters 20 für die erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stromtrenners 1. Die Abwicklung ist jene Form, die aus dem Ursprungsmaterial, hier einem Kupferblech der Dicke 0,05 bis 0,2mm gestanzt wird. Der Sicherungsleiter 20 hat mehrere Zonen mit reduziertem Querschnitt, hier dargestellt durch Lochreihen 23. Natürlich sind auch alle anderen Formen der Querschnittreduktion möglich, d.h. ausgestanzte Rauten, Langlöcher etc. Weiters besitzt der Sicherungsleiter 20 eine erste 24 und eine zweite Kontaktlasche 25. Anders als bei konventionellen Sicherungsleitern 20 folgen diese Verbinder nicht in der Längsachse des Sicherungsleiters 20, sondern sind etwa rechtwinkelig dazu angebracht.

[0042] Fig. 5 zeigt einen Sicherungsleiter 20 für die erste Ausführungsform des Stromtrenners 1 in einbaufertigem Zustand. Dazu ist die Bahn des Sicherungsleiters 20 halbkreisförmig und die beiden Kontaktlaschen 24, 25 sind umgebogen. Die Umbiegung, die die Flächen für die Schweißverbindung zum Leiter 2 darstellt, wird bevorzugt so ausgeführt, dass im eingebauten Zustand der Sicherungsleiter 20 einen Abstand von zumindest 1 mm, besonders bevorzugt 3 mm zum Boden der Sandkammer 18 besitzt. Unter Boden wird jener Bereich der Sandkammer 18, der zur Leiterebene orientiert ist, verstanden.

[0043] In Fig. 6 ist ein Schnitt durch die erste Ausführungsform entlang der Mittellinie des Hohlraums 6 durch die Längsachse des Leiters 2 in ausgelöstem Zustand dargestellt.

[0044] Die Betätigung eines Stromtrenners 1 entsprechend der ersten Ausführungsform läuft so ab, dass durch Anlegen eines Stroms an das elektrische Interface 11 der Zünder 9 ausgelöst wird. Der Zünder 9 ist in geschlossener Form dargestellt, in der Realität ist der Becher des Zünders 9 geöffnet. Durch den Druck des Zünders 9 wird der Trennkolben 7 gegen den Leiter 2 gedrückt und trennt die Platine 14 entlang von Sollbruchstellen 26 aus dem Leiter 2. Weil die Leiterenden 3, 4 über die Schweißpunkte 21, 22 mit dem Sicherungsleiter 20 verbunden sind, kommutiert der Strom in den Sicherungsleiter 20 und schmilzt diesen an den Lochreihen 23, die

Querschnittsreduktionen bilden, durch. Die hierbei entstehenden Lichtbögen werden durch den Löschsand gekühlt und zum Erlöschen gebracht.

[0045] In Fig. 7 ist ein Schnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stromtrenners 1 entlang der Mittellinie des Hohlraums 6 durch die Längsachse des Leiters 2 in nicht ausgelöstem Zustand dargestellt. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform umrundet der Sicherungsleiter 20 den zentralen Hohlraum 6 beidseitig. Der Sicherungsleiter 20 - er besteht in einem einfachen Aufbau aus zwei Teilen - ist mit beiden Leiterenden 3, 4 verbunden, es entstehen zwei parallele Sicherungsstrukturen, die wiederum elektrisch parallel zum Leiter 2 geschaltet sind. Diese Anordnung hat den Vorteil der Vervierfachung des Schmelzintegrals, also der Zeit bis zum Auftreten von Lichtbögen, und die Energieaufnahmefähigkeit deutlich zu erhöhen. Der oben genannte Zielwert des Schmelzintegrals kann nun mit deutlich filigraneren Sicherungsleitern 20 erreicht werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel befindet sich konzentrisch zur Mittelachse des Stromtrenners 1 unterhalb des Leiters 2 eine Sandkammer 18, die die Mittelachse kreisförmig umrundet. In der Sandkammer 18 befindet sich, wie auch im ersten Ausführungsbeispiel, der Sicherungsleiter 20, der an den Schweißpunkten 21, 22 mit dem Leiter 2 verschweißt ist. Hinzu kommt der zweite Sicherungsleiter 27, dieser liegt mitsamt seinen Schweißpunkten 21, 22 jedoch vor der Bildebene und ist deshalb nicht dargestellt.

[0046] Der Zusammenbau zum fertigen Stromtrenner 1 kann analog zur oben beschriebenen Vorgehensweise erfolgen.

[0047] Fig. 8 zeigt einen Schnitt analog zu Fig. 2 durch den Stromtrenner 1 gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels. Hier sind die beiden Sicherungsleiter 20 und 27 zu sehen.

[0048] Fig. 9 zeigt einen Schnitt durch die zweite Ausführungsform des Stromtrenners 1 in der Achse des Hohlraums 6 der Leiterumspritzung 5 rechtwinklig auf den Schnitt in Fig. 7.

[0049] In Fig. 10 ist ein Schnitt durch eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stromtrenners 1 entlang der Mittellinie des Hohlraums 6 durch die Längsachse des Leiters 2 in nicht ausgelöstem Zustand dargestellt. In dieser Ausführungsform, die sich in elektrischer Hinsicht von der AT 521150 B1 ableitet, ist der Sicherungsleiter 20 nur mit dem ersten Leiterende 3 über den Schweißpunkt 21 direkt verbunden, umrundet den zentralen Hohlraum 6 zu etwa 180 ° und endet in einem Bodenkontakt 28. Der Umfassungswinkel von 180 ° ist nur exemplarisch, wird eine größere Länge für den Sicherungsleiter 20 benötigt, ist eine Umfassung des zentralen Hohlraums 6 von mehr als 270 ° möglich, wobei ein Winkel von 270 ° besonders bevorzugt ist.

[0050] Die zweite Seite des Sicherungsleiters 20 ist als verlängerter Bodenkontakt 28 ausgebildet. Der Bodenkontakt 28 verlässt die Sandkammer 18 in zünderferner Richtung. Uber die Kontaktstellen 29 sind Bodenkontakt 28 und Bremselement 13 elektrisch leitend verbunden. Bevorzugt weist der Bodenkontakt 28 bei fertig aufgebautem Stromtrenner 1 eine elastische Vorspannung gegen das Bremselement 13 auf. Dies erfolgt beispielsweise durch Profilieren des Bodenkontakts 28 in den Kontaktbereichen 29 in dreieckiger oder wellenförmiger Kontur. Die Profilierung ist in der Abbildung überzeichnet dargestellt. Das elektrisch leitende Bremselement 13 ist durch einen Durchmessersprung 30, hier als Kragen ausgebildet, gegen die Leiterumspritzung 5 abgestützt, und somit steht weder das Bremselement 13 noch die zweite Seite des Sicherungsleiters 20 in Kontakt mit dem Leiter 2.

[0051] Analog zur zuvor beschriebenen Vorgehensweise wird der Hohlraum um den Sicherungsleiter 20 (d.h. die Sandkammer 18) mit Sand gefüllt und mittels eines Kunststoffdeckels 19 verschlossen, wobei der Bodenkontakt 28 aus dem Kunststoffdeckel 19 herausragt. Es entsteht somit ein Leiter 2 mit Umspritzung und integrierter Sicherungsstruktur. Zunächst wird der Trennkolben 7 mit O-Ring 8 sowie der umspritzte Zünder 9 eingesetzt und die Oberseite mit einem Deckel verschlossen.

[0052] Im weiteren Verlauf wird das Kontakt- und Bremselement 13 in die Leiterumspritzung 5 eingesetzt. Das Kontakt- und Bremselements 13 wird mittels eines Durchmessersprungs 30 in dem Hohlraum 6 positioniert, wodurch ein Abstand zwischen Leiter 2 und Kontakt- und Bremselement 13 in nicht ausgelöstem Zustand sichergestellt wird. Der freie Anschluss der Sicherungs-

struktur, d.h. der Bodenkontakt 28, wird zur Mitte gebogen, und das Gehäuseunterteil 15 aufgesetzt. Eine Verbesserung der Kontaktierung kann durch Profilierung des Bodenkontakts 28 erfolgen. Mittels wellenförmiger oder dreieckiger Profilierung, bevorzugt quer zur Längsachse des Kontakts, kann eine elastische Vorspannung des Bodenkontakts 28 in montiertem Zustand erreicht werden. Durch Verschrauben von Gehäuseoberteil 16 und Gehäuseunterteil 15 werden der Anschluss für den Bodenkontakt 28 und das Kontaktelement aneinandergepresst und somit verbunden.

[0053] Fig. 11 zeigt einen Schnitt analog zu Fig. 2 und 8 durch den Stromtrenner 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, d.h. einen Schnitt durch den Sicherungsleiter 20 und quer zur Längsachse des Hohlraums 6; innerhalb des Bremselements 13 ist der Bodenkontakt 28 zu erkennen.

[0054] Fig. 12 zeigt ein Beispiel für den Sicherungsleiter 20 gemäß der dritten Ausführungsform, wie er im fertigen Stromtrenner 1 Verwendung finden kann. Die Bahn des Sicherungsleiters 20 ist halbkreisförmig eingerollt und besitzt zwei Kontaktlaschen 24, 25. Die erste Kontaktlasche 24 ist kürzer und dient zur Verbindung des Sicherungsleiters 20 mit dem Leiterende 3. Die zweite Kontaktlasche 25 ist länger, ebenfalls umgebogen und dient als Bodenkontakt 28 zur Verbindung mit dem Bremselement 13 an den Kontaktbereichen 29.

[0055] Ebenso wie bei der ersten Ausführung wird bevorzugt, dass der Sicherungsleiter 20 in eingebauten Zustand einen Abstand von zumindest 1 mm, besonders bevorzugt etwa 3 mm zum Boden der Sandkammer 18 besitzt.

[0056] In Fig. 13 ist ein Schnitt durch die dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stromtrenners 1 entlang der Mittellinie des Hohlraums 6 durch die Längsachse des Leiters 2 in ausgelöstem Zustand dargestellt.

[0057] Die Konstruktion unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass der Sicherungsleiter 20 erst nach Auslösung des Zünders 9 eine Verbindung zwischen dem ersten Leiterende 3 und der Platine 14 herstellt und keine Verbindung zwischen Leiterende 4 und der Platine 14 oder dem ersten Leiterende 3 besteht. Beim Herausschlagen der Platine 14 kommt die Platine 14 in Kontakt mit dem elektrisch leitenden Bremselement 13, wodurch eine elektrisch leitende Verbindung über die Kontaktstellen 29 und den Bodenkontakt 28 über den Sicherungsleiter 20 mit dem ersten Leiterende 3 hergestellt wird.

[0058] Fließt ein Strom über den Stromtrenner 1, der die Ausbildung von Lichtbögen ermöglicht, bilden sich beim Heraustrennen der Platine 14 zwei Lichtbögen, einer zwischen der Platine 14 und dem ersten Leiterende 3 sowie ein zweiter zwischen der Platine 14 und dem zweiten Leiterende 4, wobei der Strom zwischen der Platine 14 und dem ersten Leiterende 3 auf den Weg über das Bremselement 13 und den Sicherungsleiter 20 kommutiert, sobald die Platine 14 das Bremselement 13 berührt. Elektrisch gesehen ist nun der Lichtbogen zwischen dem zweiten Leiterende 4 und der Platine 14 in Serie zu dem Sicherungsleiter 20 in der Sandkammer 18. Bei kleinem Strom wird der Lichtbogen durch "Quetschung" zwischen der Wand des Hohlraums 6 und dem Trennkolben 7 gelöscht (und der Sicherungsleiter 20 stellt keine Verbindung zwischen den Leiterenden 3, 4 zur Verfügung), bei größerem Strom erfolgt die Trennung des Stromkreises durch das Durchbrennen des Sicherungsleiters 20 in der sandgefüllten Sandkammer 18.

[0059] Der Energieentzug des Lichtbogens zwischen Leiterende 4 und Platine 14 kann durch die Anwendung metallischer Kühlelemente verstärkt werden.

BEZUGSZEICHENLISTE:

1 Stromtrenner

2 Leiter

3 Erstes Leiterende

4 Zweites Leiterende

5 Leiterumspritzung

6 Hohlraum in der Leiterumspritzung

7 Trennkolben

8 O-Ring am Trennkolben

9 Zünder

10 Zünderumspritzung

11 Elektrisches Interface

12 O-Ring auf der Zünderumspritzung

13 Bremselement

14 Platine

15 Gehäuseunterteil

16 Gehäuseoberteil

17 a-d Schrauben

18 Sandkammer

19 Kunststoffdeckel der Sandkammer

20 Sicherungsleiter

21 Schweißpunkt zum ersten Leiterende 22 Schweißpunkt zum zweiten Leiterende 23 Lochreihe des Sicherungsleiters (Querschnittsreduktion) 24 Erste Kontaktlasche

25 Zweite Kontaktlasche

26 Sollbruchstellen des Leiters

27 Zweiter Sicherungsleiter

28 Bodenkontakt

29 Kontaktbereiche zum Bodenkontakt (2x)

30 Durchmessersprung des Bremselements

Claims (12)

Patentansprüche

1. Stromtrenner (1) mit einem Gehäuse, welches einen zylindrischen, von einem Leiter (2) durchsetzten Hohlraum (6) aufweist, wobei in dem Hohlraum (6) ein Trennkolben (7) verschiebbar angeordnet ist, der beim Verschieben den Leiter (2) an zumindest einer Sollbruchstelle (26) trennt, wobei der Stromtrenner (1) eine Sicherungsstruktur mit zumindest einem Sicherungsleiter (20) aufweist, die sich im Gehäuse befindet, die im ausgelösten Zustand des Stromtrenners (1) zu mindestens einer Sollbruchstelle (26) elektrisch parallel angeordnet ist und die Sicherungsstruktur außerhalb des Hohlraums (6) und zumindest teilweise um den Hohlraum (6) herum angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsleiter (20) um die Längsachse des Hohlraums (6) gebogen ist.

2, Stromtrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein Gehäuseunterteil (15), ein Gehäuseoberteil (16) und dazwischen eine Leiterumspritzung (5) aufweist und dass sich die Sicherungsstruktur innerhalb der Leiterumspritzung (5) befindet.

3. Stromtrenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sicherungsstruktur in einem eigenen Bauteil befindet.

4. Stromtrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsstruktur eine Sandkammer (18) aufweist, die von einem thermoplastischen Kunststoff umgeben ist.

5. Stromtrenner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sandkammer (18) mit einem Kunststoffdeckel (19) aus thermoplastischem Kunststoff verschlossen ist.

6. Stromtrenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffdeckel (19) mit der Leiterumspritzung (5) oder dem umgebenden Bauteil verschweißt ist und die Schweißstelle bevorzugt eine Ultraschall-Schweißstelle ist.

7. Stromtrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ende des Sicherungsleiters (20) mit einem Leiterende (3, 4) verschweißt ist.

8. Stromtrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsleiter (20) aus einem Metallband, bevorzugt Kupfer, besteht.

9. Stromtrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des Sicherungsleiters (20) 0,05 - 0,2 mm beträgt.

10. Stromtrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des Sicherungsleiters (20) den Hohlraum (6) zumindest teilweise umrundet.

11. Stromtrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anschluss des Sicherungsleiters (20) im Wesentlichen parallel zu der Längsachse des Hohlraums (6) aus der Sandkammer (18) heraus geführt ist.

12. Stromtrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzintegral der Sicherungsstruktur 10.000 - 60.000 A?s beträgt.

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