CN110073460B - 用于高电压大电流的中断的电断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及尤其用于高电压大电流尤其是大直流电的中断的电断路器，包括围绕限定出经过断路器的电流路径的触点单元的壳体和包含产生气体/或产生冲击波的可激活材料的烟火材料，其中触点单元具有第一和第二连接触点和一个分断部，其中烟火材料和触点单元被设计成触点单元可通过第一连接触点被供应待中断电流并通过第二连接触点从触点单元输出待中断电流或反之，且该分断部在点火材料点燃时承受由可激活材料产生的气压和/或冲击波，使分断部裂开、被压入或断开，在此，该断路器内的至少部分由分断部界定的至少一个室基本充满填料最好是硅油，从而分断部接触填料以用最少产生气体物质施加尽量大的破裂压力至分断部或者在使用产生冲击波的烟火物质时尽量无损耗地将烟火物质耦接至待分离的分断部。可采用的中央电极在初次分离后将断开该分断部和/或通知断路器触发成功。

Description

用于高电压大电流的中断的电断路器

技术领域

本发明涉及用于高电压大电流的中断的电断路器，该电断路器具有壳体，该壳体包围触点单元，该触点单元限定经过该断路器的电流路径，具有烟火材料，该烟火材料包含产生气体和/或产生冲击波的可激活材料，其中，该触点单元具有第一连接触点和第二连接触点和分断部，其中，该烟火材料和该触点单元被设计成：该触点单元通过第一连接触点能被供给有待中断的电流并且能通过第二连接触点从该触点单元输出有待中断的电流或反之，且该分断部在该烟火材料点燃时承受由该可激活材料产生的气压和/或冲击波，从而该分断部裂开、被压入或分离。

背景技术

这样的开关器件例如被用在电厂技术和机动车技术中、还有一般是机器设备的开关柜中的机器和电气结构中以及在电动车领域被用在电动车和混合动力车中，但也可被用在电动直升机和飞行器中，用于在紧急情况下按规定快速断开强电电路。在此对这种开关器件提出的要求在于：其触发和断路功能即便没有维护也必须还长达20年都得到可靠保证。另外，这样的开关器件也不应产生由热气、颗粒、抛投件或流出等离子体造成的附加潜在危险。

在机动车技术中的一个可能应用领域是在事故之后马上或一般在也是另外的例如由动力机组故障或电动机故障而引起的短路过程之后按规定不可逆地使车载缆线与汽车电池或驱动电池断开，以避免由火花和等离子体造成的点火源，这种点火源出现在例如线缆绝缘因在事故中侵入的车身金属板而擦破或者散落线缆头相互挤压或挤压金属板件且擦破时。如果在事故情况下同时有汽油跑出，则这样的点火源能点燃例如集中在发动机罩下方的可爆炸的汽油空气混合物。其它应用领域是对于在相关部件中的短路情况将部件与车载电网电气断开，例如在展台电加热器中或电制动器中，以及就像迄今用在电动车或混合动力车以及飞行器中那样的锂离子电池紧急关断。电池在结构体积小和内电阻很小的情况下具有高达1200伏的高的端电压。两者造成高达5000安、有时甚至暂时达到30千安的可能短路电流，而此时源电压将没有明显损毁，这已经可能在几秒钟后导致电池着火或其爆炸。在此所想到的断路器也非常适于在紧急情况下紧急关断几个太阳能电池模块或整个太阳能电池场，因为它可设计成是可控的或可遥控的。另外，它也可以附加地或替代地设计成是被动触发的，即能同时担负起常见熔断器的功能。

所有在此说明的应用场合一般是直流电中断，其不同于交流电地不具有过零。就是说，一下子出现在开关之内或之处的电弧不会自己熄灭，而是保持稳定并在此情况下通过其几千摄氏度的极高温度蒸发掉在其作用范围内的所有材料并且除了其极端热作用和发出射线能外此时也还产生高毒性气体。

因此，断开高压直流电远难于断开或关断高压交流电，并且线路电感越高且因而在电路瞬间的有效线路电阻越低而也更困难。

在现有技术中公开了烟火保险器，其被主动控制以便触发。例如DE 2 103565描述了一种电流断路器，其包括金属壳体，壳体在两个相互突出的接线端区分别连接至一个待保护的导体的导体端。电流路径此时延伸经过该壳体。在壳体内设有通过炸药形成的烟火件。炸药可通过电起爆器被激活，其包括可通过供应电流被蒸发的点燃件。该壳体填充有绝缘液。轴向伸展的壳体具有一个环绕槽，壳体在炸药引爆时沿环绕槽炸裂。该壳体此时断裂为两个相互电绝缘的部分，从而相关电路被断开。在电路断开时以很高电流强度出现的等离子体在该电流断路器中通过雾化绝缘液体被熄灭。触发在机动车中例如可以通过冲击传感器信号进行。

在所述已知装置中未规定用于在待保护的导体过载时断开电路的自动触发，因为整个套管必须被加热到触发温度且随即无法可靠获得爆炸反应。因为爆炸物质可通过简单加热所述套管被起爆，即使之爆炸反应。但这在例如DE 2 103 565所述的壳体形状中是不需要的。

在此要说明的是，在烟火技术中，当达到按照定义超过2000米/秒的火焰前锋速度时在全球范围都认为是指爆炸反应。

该已知装置的另一个缺点是针对具有填充有炸药或甚至雷管的部件且对外发挥作用的装置的准许问题。因此缘故，这种装置迄今未投入商业应用。它们仅十分个别地在研究所中被用于特定试验。其原因还在于操作安全性很低以及潜在危险极高且很难限制。

另外，在许多情况下存在需要这种开关或保险装置的自动触发功能的要求，以便例如无需过载传感器附加成本地过载保护线缆，或者在触发传感器或触发电路失效时保护线缆。相应的开关器件因此应不仅具有可控触发的可能性，也具有呈熔断器形式的常见的大电流保险丝的功能，其可由任何人无危险地操作，就像在常见的熔断器中那样。

这样的大电流熔断器的缺点是在达到保险装置标称电流强度之后的断路时间在大的带宽内波动。借此被保护的线缆因此可能在其电流引导能力方面只满载了很小部分如30％，因为否则在过载情况下例如会出现线缆燃烧。但熔断器的严重缺点是如下事实，它在过电流很小就断开时在内部围绕熔断导体形成一个导电通道，结果，虽然熔断导体熔断，但电流随之还是未被断路，因为就在这里该电流流过该导电通道。

DE 197 49 133 A1公开一种电路用紧急断路器，其不仅允许自触发，也允许可控触发。为此采用具有烟火芯的电导体。它例如可以由烟火材料构成。烟火芯一方面可以通过在超出容许电流强度(标称电流强度)时的电导体发热被燃爆。另一方面规定，烟火芯通过例如呈燃丝形式的可控燃爆机构被燃爆。但DE 197 49 133 A1只表明这种装置的原理，而绝没有指明可能的在结构上可有利实行的设计。因为带有这种烟火芯的导体的制造需要可观的成本。此外，在这样的紧急断路器中也只能在使用引爆爆炸物情况下才保证导体的可靠快速断开。爆燃反应的即非爆炸反应的物质如铝热剂或硝酸纤维素粉末只造成导体断裂和剩余气体逸出，而导体未完全断开。于是，完全断开最多通过导体因流过保险机构的电流而熔断来做到。但这将在较高电压下、尤其已经在高于100V的通断电压下必然导致在保险机构中的离子产生和进而等离子体形成，因而几率很高地妨碍了电路断开。

申请人的DE 100 28 168 A1公开了一种尤其用于通断高电流的电开关器件，其不仅可设计成主动激活、即借助可控燃爆装置来激活，也可以被动激活、即通过待断开电流的电流强度来激活。该开关器件具有壳体，壳体包括触点单元，其中该触点单元具有两个位置固定地连接至壳体或与壳体成一体的连接触点用于供应和排走待通断电流，这两个连接触点在该开关器件的初始状态中在壳体内导电相连。在壳体内设有可激活材料，其在激活后产生气压以对触点单元施加作用，其中该导电连接因承受气压而断开。触点单元包括可相对于静连接触点在承受所产生气压的情况下运动的触点件，其因承受所产生的气压而在触点单元轴线上从其初始位置运动到最终位置，在最终位置上，电连接通过该触点单元被中断。

该断路器设计为：肯定没有部分向外移出。此外，在激活时肯定没有有害气体或碎片向外流出。

但事实表明，这样的开关单元仅有限适用于断开较高电压下的很大的直流电，因为由于分断部因电路断开而中断而在此总是引燃电弧，因为在断开瞬间在线路电感中在其磁场内积蓄的且在电路断开瞬间释放的能量而无法阻止电弧。使用在激活前包围初始状态下的分断部的灭弧剂的尝试表明，由此无法仅获得期望效果，即要避免出现电弧或可靠熄灭已有电弧。

在已知的烟火驱动装置中，无论是否集成在任何装置内或作为单独装置存在，设置用于产生压力或压力冲击(以下也称为冲击波)的可激活材料被加入燃烧室。燃烧室体积此时大多也是粉末室体积且同时通常包含烟火材料为了在其引发前存放于部件中所需要的体积。但根据烟火材料的活跃性或燃烧速度，只需要少量可激活材料，或者出于在故障情况下安全性尽量高的考虑该部件应装有尽量少的可激活材料，故通常有以下问题，燃烧室无法设计得足够小，或者通常以坚硬形态例如压制形态存在的可激活材料无法以所需的容许公差来制造以充满整个燃烧室。未被可激活材料占用的燃烧室残余体积和存在于其中的空气或存在于其中的气体尤其限制了在可激活材料激活后所产生的压力升高的陡斜率，还需要所谓分断部的本来断裂过程和随后膜或活塞加速过程所丧失且还衰减任何形式的冲击波的能量，冲击波可用于在烟火物质最少量使用时断裂分断部。为此，填充有空气或气体的残余体积减小了快速的机械冲量传递至烟火驱动机构的驱动件(以下也称为反推平顶)。

关于安全性方面，也不仅期望尽量少量的烟火材料，同时该部件内有尽量少的空闲体积：每个空闲体积可通过烟火反应被此时出现的气态反应产物压迫，即提供一种在引爆后的蓄能器，其在例如该部件还一下子过载且断裂时卸载。随后，如此提供的高压蓄气器以相应的爆声和四处乱溅部分卸载，这在该部件内没有空闲体积或在部件触发后存在充气体积时是做不到的。

在此要指出，在说明书范围内，任何爆燃反应的或爆炸反应的(例如燃放)材料被称为可激活材料。其也包括爆燃反应混合物，比如像铝热剂混合物或四氮烯。爆燃反应材料此时尤其产生气态反应产物和压力升高或压力波，其传播速度小于或等于相关介质的声速。而爆炸反应材料还在相关介质中产生被称为压力冲击或冲击波的压力变化，其传播速度大于承受负荷的介质中的声速。

为此，基本上得到两种不同类型的烟火驱动机构：

如果采用爆燃反应即相对缓慢反应的可激活材料，则在周围介质中以毫秒级得到相对缓慢的压力升高或相对缓慢的压力变化或压力波。如果相对缓慢的压力升高作用于例如反推平顶或管段，则其经历变形或者被移动。对反推平顶或管段的两种作用也是可行的。这种相对缓慢的压力增大通常被用来实现燃烧室体积扩大。

如果采用爆炸反应的可激活材料，则尤其应该充分利用所产生的压力冲击或源自它的冲击波，以迅猛断裂例如首先一个部件部段且在此是管段或分断部(即电导体)，接着产生烟火材料的输出功率。

在此情况下充分利用爆炸材料性能，能产生相比于爆燃材料明显更高的能量密度，其作用可以在材料用量少许多的同时在期望位点被有效实现。但尤其有意义的是在这里将爆炸材料或由其产生的冲击波耦合到期望的作用位点。

还值得期待的是在这种断路器中保持尽量少的烟火材料，从而不仅可以使用爆燃反应的烟火材料、也可适用燃爆反应的烟火材料，同时还实现足够的电流路径分断。此外，出于安全和成本考虑而也值得期待的是将烟火材料量减至最少。

发明内容

鉴于此现有技术，本发明基于如下任务，提供一种尤其用于中断高电压大电流的烟火断路器，在此，也通过避免或至少有效衰减由电弧维持的电流来保证高电压大电流的断路。待用烟火材料量此时应尽量少并且尽管如此还保证断路。另外，应该提供一种开关器件，其在安全技术方面是基本毫无疑虑的并且可以通过简单廉价的方式来制造。

本发明利用用于在高电压下中断大电流的电断路器完成该任务，该电断路器具有壳体，该壳体包围触点单元，该触点单元限定经过该断路器的电流路径，具有烟火材料，该烟火材料包含产生气体和/或产生冲击波的可激活材料，其中，该触点单元具有第一连接触点和第二连接触点和分断部，其中，该烟火材料和该触点单元被设计成：该触点单元通过第一连接触点能被供给有待中断的电流并且能通过第二连接触点从该触点单元输出有待中断的电流或反之，且该分断部在该烟火材料点燃时承受由该可激活材料产生的气压和/或冲击波，从而该分断部裂开、被压入或分离，该断路器内的至少部分由该分断部界定的至少一个室基本充满填料，从而该分断部接触该填料。

在根据本发明的电断路器中，为了执行通断过程，可以采用如此少量的烟火材料，即，所产生的冲击波虽然没有损坏断路器壳体，但还是能断开高电压大电流。在此情况下不仅可以采用爆燃烟火材料，也有利地采用产生冲击波的爆炸烟火材料。

即，根据本发明的电断路器具有壳体，它包围限定经过断路器的电流路径的触点单元。设有烟火材料，其是产生气体的和/或产生冲击波的可激活材料。触点单元具有第一和第二连接触点和分断部。烟火材料和触点单元如此设计，即，其可通过第一连接触点被供应待断开电流和通过第二连接触点可从此散走(或反之)，并且在烟火材料燃爆时该分断部承受由可激活材料产生的气压和/或冲击波，使得分断部开裂或被压入并由此断开。在此如此选择该绝缘距离，即，其对于各自要通断的电压足以在断开后可靠地即无放电地保持源电压。该断路器内的至少一个室至少部分由分断部界定并且基本充满填料、最好是硅油。通过这种方式，分断部接触填料。

“基本充满”是指，抛开不可避免的例如因填料表面张力或由填充时的困难决定地存在气泡不算，各室的整个空间填充有填料。

根据本发明的一个实施方式，可以如此设计分断部，它至少部分包围一个室且最好是燃烧室，即分断部的壁至少部分界定所述一个室。

根据本发明的一个实施方式，该分断部可将所述一个室与另一室分隔开。所述另一室最好环形包围分断部。如果不仅所述一个室填充有填料，另一室的空间也填充有填料，则分断部的断开过程完全在填料中发生，使得在初次断开时所形成的电弧被立马或快速熄灭且能良好阻止进一步的放电现象。即，根据本发明的一个实施方式，在分断部断开时，所述一个室可以连通至另一室。即，根据本发明的一个实施方式，所述一个室和另一室可以基本充满填料。

根据本发明的一个实施方式，烟火材料可以位于填充有填料的所述室内。通过这种方式，冲击波可直接通过填料(具有其特殊的一般很小的冲击波阻力)发挥作用。

烟火材料最好具有最好由天然橡胶和/或环氧树脂构成的保护层，其阻止填料失活该烟火材料(在其激活前)。烟火材料在本发明断路器中最好呈所谓微型雷管或点火器或饼状点火器形式，但也可能以其它形式被加入。

根据本发明的一个实施方式，烟火材料位于所述一个室内，即所述一个室于是是燃烧室。但也可以想到如下实施方式，在此，烟火材料设置在另一室内，例如在壳体之内在另一室的外侧区域中(见图11)，或甚至在壳体外，在这里，所产生的能量或者说压力或冲击波通过压力管路(见图12)作用于分断部和反推平顶。

填料最好具有良好的电绝缘材料。它最好包含如下材料，其在能量作用下或其分解时又分解为绝缘体。但两种性能也可以只由一种材料满足，就像在硅油时就是如此：良好电绝缘的油例如通过电弧作用而分解，在此形成二氧化硅，其也是良好的电绝缘体。

烟火材料通常安装在这一个室内，但也可想到如下实施方式，其在壳体内在另一室的外侧区域中包含烟火材料(见图11)或者甚至在可壳体外通过压力管路包含烟火材料(见图12)，且压力或者说冲击波通过这种方式被供给分断部。在此情况下，也能成功地给所有空闲体积填充流体，就像在两幅图中看到的那样。在后述两种情况下，分断部内的连桥材料将在断开之后或是被向内压迫，或是简单地仅纵向断裂。

填料在至少其中一个室内的存在还有如下优点，例如微型雷管的表面相对于分断部的内壁或外壁被良好电绝缘。在所述一个室或另一室内存在填料还有如下优点，可明显减少其中的气体含量以便能利用由微型雷管产生的少量气体已对分断部和或许有的反推平顶施加高压。为此，可以很有效地、即用少量气体或投入反应的烟火物质产生如此高的压力，以致触点单元的用厚材料构成的分断部也良好开裂且随后或许有的反推平顶也还被压迫，进而或许有的溃缩部被压合或收折。由于填料缩小了在所述一个室和/或另一室内的气体体积，故还可做到积蓄少量“压力能”并因此在断路器壳体在该组件过载后裂开时没有出现不希望有的对外强烈作用。仅在气体体积中值得一提地可能储蓄有能量，该能量随后在断路器壳体胀开时以爆炸形式表现。另外，通过该填料显著减小在所述一个室或另一室内的冲击波阻力，或者说该分断部近似声耦合至微型雷管。在此情况下，在冲击波前锋中获得远超1千巴的压力。“压力干扰或压力能迁移向分断部壁”将被气体体积所阻碍、削弱或衰减。通过充入具有比气体更低的冲击波阻力的填料，例如通过微型雷管产生的能量可尽量未被削弱地用于破坏分断部和对或许有的反推平顶施力，而不用于加热和压迫气体。当例如使用硅油时，出现了在1000至4000倍之间的相比于空气的冲击波改善或加强。

如果烟火材料被燃爆，则填料的存在允许衰减弱许多地传播冲击波，使得分断部比存在气态物质时有效许多地开裂且反推平顶可被压迫。由此，相比于具有气态填料的开关器件，本发明的断路器可高效快速许多地执行开关。事实也表明，本发明填料的使用也可以显著增大分断部厚度，而不必在此使用否则常见较多的烟火材料来成功分断。通过这种方式，本发明的断路器可被用于在较高电压下的大许多的电流，而不会出现不允许的分断部变热。

根据本发明的一个实施方式，触点单元可具有溃缩部。溃缩部可如此设计，它包围又一室。溃缩部可设计成它在分断部断开过程中被压缩。优选的是，溃缩部材料是可良好变形的、或许也被软化退火的材料，以改善溃缩部的褶皱行为。

此外在利用这种组件的试验中证明，在分断部断开且出现电弧后，少量填料蒸发，因此从电弧中汲取能量，但同时产生额外气体量，其作用于分断部和反推平顶并且有效压迫它们。由此，溃缩部的断开和压缩在待断路电流和进而首先产生的电弧越大的情况下也越快速和有效。这是很受欢迎的效果，其导致了本发明断路器还可被用在很大的待断开电流情况下。

根据本发明的一个实施方式，溃缩部的又一室也可以充满填料。通过反推平顶的运动和/或溃缩部的压缩过程，如此缩小又一室的体积，即，可蒸发物质通过在分断部的至少两个部分之间的至少一个通道被喷入。在此情况下优选的是，所述又一室通过孔(通道)与所述一个室相连。由此，填料在压缩过程中从所述又一室经由通道被压入所述一个室，因此进一步有效抑制或冷却或许还出现在分断部上的电弧。同时，所述一个室通过新流来的物质稀释或许已部分分解的灭弧剂，因此也改善“承受压力”的灭弧剂的绝缘特性。在本发明的这个实施方式中也可能优选的是，只有所述一个室和又一室以及连接通道填充有填料。在此可能优选的是，所述另一室未装有填料。

根据本发明的一个实施方式，该溃缩部可以就材料和形状而言被设计成使溃缩部的壁因压缩运动而褶皱、最好呈曲折状褶皱。

在本发明的一个实施方式中，该溃缩部可以具有至少一个孔，孔允许在又一室与包围又一室的体积之间的连通。通过这种方式，可在压缩过程中提供附加填料，并且所述一个室和另一室的因反推平顶运动而变大的体积被补充填料。由此，更多灭弧剂可供开关电弧所用，附加做功可能方式可供在回路电感中在分断部断开瞬间所积蓄的磁能所用，从而溃缩部材料可更好变形。更多可供使用的灭弧剂可更好地冷却或干扰在分断部出现的电弧。此外也可防止在分断部周围的腔室体积中出现气体空间。在此，在触发后的受压空间的气体量也可保持尽量少，因此尽量降低伴随强烈受压的气体空间而来的爆炸危险。此外，可通过这种方式用新喷入的填料来稀释因电弧而部分反应的填料。由此获得更好的绝缘值。也通过填充又一室来延长由压缩过程延长造成的灭弧时间。由此获得了：即便在由回路电感和电路电阻构成的时间常数较大情况下也实现电流断开作用。压缩时间确定了：填料被喷入所述一个室和另一室的时间并因此很有效地冷却、干扰存在于那里的电弧且可以通过物质转化或蒸发来做功。当由负载电阻和回路电感构成的时间常数大于在压缩期间或因压缩而可供使用的时间时，该断路器可能不再冷却在断开过程结束后总是还流动的电流和进而总是还存在的电弧。由此，所述内压因蒸发的填料而提高，并且可能出现不希望的断路器损坏或爆炸。在断路器的断路或触发时刻积蓄在回路电感中的磁能必须被转化为其它能量形式。根据本发明，以下可能方式可供用于转化：加热并最终蒸发填料，或者说在其电弧接触时其至少部分化学转化，溃缩部内的触点件材料压缩，填料因在溃缩部压缩中的流动阻力而变热(通过正确设计过流面，在这里可以按照公式tau＝L*R来调整压缩时间，以匹配于最大或真实存在的由回路电感和负载电阻构成的时间常数)。

在溃缩部中加入孔有如下优点：通过其尺寸，在溃缩部压缩时所流过的液体的流动阻力足够大或者说可被调整为对通断过程是最佳的。填料由此可更好吸收在断开时刻在回路电感中积蓄的磁能或者转化为其它能量形式。

在本发明的一个实施方式中，在填料中可加入铝热剂。在此情况下可以想到所有设计方案：将铝热剂混入所述一个室、另一室和/或又一室的填料中。在一个设计方案中，所述另一室也可以包含粉末状铝热剂。

所述至少一个通道可以设计成喷嘴状。尤其是该通道可以如此取向，即它的延伸方向对准分断部的位置固定的断开端。

根据本发明的一个实施方式，分断部可以是空心柱形的并且横截面最好设计成环形。在此情况下，所述一个室位于空心柱体内腔中，因此通过它被部分界定。所述另一室此时最好呈环形包围溃缩部。

溃缩部也可以是空心柱形的且横截面最好设计成环形。因而在空心柱体内可以装入该填料。环形横截面有利于空心柱体壁在压缩过程中沿周长看均匀一致地褶皱。

在分断部内的空心柱体的长度/触头连桥的长度最好在3-15毫米范围、更优选是5-10毫米范围内，更好的是在6-8毫米范围内。但对于特殊情况，1毫米的连桥宽度是有利的，尤其当应该很快速通断时。空心柱形分断部的壁厚/触点桥的材料厚度可达到1000微米，在此优选400-700微米范围。在燃烧室或另一室内没有填料的迄今断路器中，壁厚在此须被减小至150微米，因为只有这样才能保证分断部内的断开，而不必不希望地增加烟火材料量。尽管触点桥的材料厚度现在很大，但可保持很少量烟火材料。因此根据本发明，只需要约30毫克至100毫克可激活材料。在燃烧室或另一室内无填料的早期断路器中，须使用多达5倍量的可激活材料以将分断部可靠断开。根据本发明的一个实施方式，分断部可由金属构成，其可与软钎料一起形成合金。在此情况下充分利用所述作用，即，合金相对于非合金化状态的金属具有低许多的熔点。通过这种方式，可从规定的阈值电流强度起获得如下温度，在该温度下与该温度的持续作用时间相结合地利用形成合金，其效果是分断部熔点在此部位显著降低。熔点降低导致分断部早许多地断开以及在分断部的两端之间形成电弧，为此，该组件已能在较低电流下被动切换或者也在过载电流作用后仅提前/快速地简单断开电路。软钎料最好安置在分断部的金属表面上。在此情况下，在分断部的空心柱形设计或空心棱柱形设计情况下可环绕施加该软钎料。此外，可与分断部设计无关地也将软钎料施加在一个或多个有限表面。但软钎料也可完全润湿分断部。软钎料的施加能以热、压紧或其它合适方法发生。分断部的基础材料例如可由铜构成。在此情况下例如能以锡为软钎料。但对于基础材料和软钎料也可想到可用以形成合金的材料的所有组合。也可以组合使用两种或以上不同的软钎料。当达到阈值电流强度时，焊料原子可以进入基础材料中并在那里产生内晶区，在内晶区中熔点降低。例如，在触点单元通过流过它的电流加热期间可以将被用于触点单元的铜的熔点从1075℃降低至仅高于175℃。这种作用是已知的，因此它已经被加入几个熔断器中，并且也可以在在此所述的保护件中成功使用。

在本发明的一个实施方式中最好如此设计分断部，即，它具有例如呈缩窄部、切口、孔或横截面突变形式的理想断裂点。通过这种方式可如此设计分断部，即，它更容易被分断为至少两个部分，结果，断路器更快速利落地、即释放出尽量少且在无可避免情况下至少尽量小的颗粒地断开和关断电路。即，根据本发明的这个设计方案，可在分断部断开时使所述一个室与另一室连通。此时优选的是所述一个室和另一室都填充有填料。但另一室也可装有下述物质，其呈粉末状或油润粉末形式。在此，粉末可来自所有可想到的石头类型(最好呈石粉状)、水泥、黏土、耐火泥、粉碎或烧结的硅酸盐或刚玉。如果它是油润粉末，则在此最好采用硅油。

根据本发明的一个实施方式，空心柱形分断部可具有一个或多个槽，槽最好是环绕槽。分断部例如可以在外侧关于其宽度居中地具有环绕槽，以便在断路器触发之时或紧接之后保证它即便在壁在此很厚时也通过使用相对少量的烟火材料提前断开，且两个分开端头近似良好地卷起/卷边。为此保证不会出现较大的材料碎片。同时，两个出现的触点端头通过卷边被加强并因此防止在此也出现的电弧蒸发分断部的相对细的连桥的过多材料并因此进一步接近。

但空心柱形分断部也可以具有两个环绕槽，最好一个靠近分断部的几何形状起点(例如在横截面突变的半径的末端处)，一个靠近分断部末端(例如在横截面突变的半径的末端)。由此做到了，在烟火材料激活触发之时或之后，分断部连桥的足够大的部分断裂，在保险机构内被甩掉，因此无法再通过形成的或者说出现的电弧被蒸发。由此，通过电弧在断路器内产生明显更少导电材料，这样在发挥功能或分断过程后显著改善绝缘行为并附加削弱电弧，即，近似于从电弧中抽走可燃物。

此外，空心柱形分断部也可以具有其它的环形槽。如果所述槽的宽度就沿空心柱体延伸方向的空心柱形分断部长度而言被选择得足够窄，则没有通过所述槽增大回路电阻，而是它们仅如期望的那样在机械方面起作用。

根据本发明的一个实施方式，空心柱形的分断部也可以具有例如呈凸肚形式的环绕加粗部。这样的凸肚用作散热器和加强件。空心柱形分断部优选在凸肚两侧具有两个环绕槽。在这样的布置中保证了该分断部在所述槽处断开，并形成可容易冷却或熄灭的两个较小电弧。

如果烟火材料被安装在所述一个室内，则与烟火材料最好是微型雷管对置的燃烧室壁可以如此形成，即出现冲击波转向，就像在图10中的上侧和下侧看到的那样。

优选炸药尤其是燃爆物质如尤其是叠氮化银适合作为燃烧室内的可激活(烟火)材料，其可通过加热或放电来反应。尤其优选采用叠氮化银，其燃爆反应且无重金属。但也可采用可燃气体且尤其是液化气或其它燃料连同液态、固态或气态的氧化剂，其可通过点火器、放电、热丝或起爆线来反应。

通常，术语“烟火材料”在本说明书意义上是指：包含所有如下物质或混合物，其在以任何形式激活后产生气体或蒸气或冲击波，它们破断该分断部并且能对或许有的反推平顶施加期望的压力或期望的冲击波。

具有比气体更低的冲击波阻力的填料最好是气态的、胶状的、膏状的、软橡胶状或晶状的材料。填料最好是液态材料例如油尤其是硅油或硅烷尤其是六硅烷。选择硅油相比于许多其它油具有如下优点，其在接触分解油分子的灼热电弧时被转化为固体的二氧化硅。通过这种方式，可以避免形成含碳的液态物质或固态物质的大多导电的烟或断裂的分子链。优选地，硅油是稀液状硅油，其动态黏度为小于150cp、最好小于或等于100cp。

尤其为了改善在断开后在两个连接触点之间的绝缘强度或绝缘特性，在本发明的一个实施方式中可以在填料中加入或混入一种用于截获或氧化碳元素或可能还有因电弧直接接触填料或周围材料、还有反推平顶材料的、内绝缘的、壳体的和触点单元的一部分而在此自身蒸发的物质。这有以下优点，通过电弧接触分解为导电物质或元素的材料例如来自作为填料所用的硅油本身的分解的碳元素被截获(＝能导电)，或者不导电或导电性极差的物质被氧化，以防止填料导电性能提高。为了截获碳元素，例如加入高度分散的硅酸(HDK)。作为碳元素氧化用物质，例如可采用高氯酸盐或更好是高锰酸盐比如KMnO₄、KClO₄、KClO₃或者高氯酸钙锆(ZPP)。同时，所有上述物质具有以下性能，其在氧化时放热反应。通过这种方式，在分断部的两个分开部分之间的距离可被快速增大，这导致更快速灭弧。换言之，在本发明的一个实施方式中可以给填料添加如下物质，该物质在出现电弧时放热反应或释放额外能量以用于填料的额外加热和蒸发。

在本发明的一个实施方式中，可以在填料中加入用于增强吸收填料机械能的能力的物质。通过这种方式，可输入液体中的能量可被有效耗散转化。

在本发明的另一个实施方式中也可在填料中加入一种或多种物质，所述物质提高在分断部的两个分开部分之间的绝缘强度，做法是它们能通过其加热、熔化和蒸发而耗散吸收很多能量，而不会同时像硅油时那样释放导电物质。在此例如可以加入或混入所有可想到的最好以粉末(石粉)形式分散在灭弧剂中的石头类型、水泥、黏土、耐火泥、粉碎或烧结的硅酸盐或刚玉。

在本发明的一个实施方式中，在断路器的其中一个室内、例如在又一室内加入如下材料，其局部减弱在断路器触发时出现的冲击波的影响，以便因此按规定在局部防止所用材料提前损坏。这种材料例如可以是最好呈橡胶球形式的橡胶。该橡胶最好在触点单元内安装在溃缩部侧以防止溃缩部在烟火材料燃爆后马上开裂。为此，例如可以将橡胶球装入在所述断路器侧闭锁的空心螺钉之中或插装在其上。

所述至少一个通道可通过可在断路器触发过程中破碎的膜被封闭。这至少在填料应只在所述一个室内有而不应在又一室内有(或反之)时是必需的。

但当溃缩部的管不应或不必填充有填料时，也可以省掉所述至少一个通道。在此，触点单元于是既没有通道，也没有膜。

根据本发明的一个实施方式，该断路器可以具有反推平顶，其在烟火材料燃爆时如此承受通过可激活材料产生的气压和/或冲击波，即，反推平顶在壳体内在从初始位置至最终位置的运动方向上运动且同时该溃缩部被塑性变形，其中该分断部被完全断开且在反推平顶的最终位置上获得在分断部的分开端头之间的绝缘距离。

触点单元可以具有笔直的纵轴线，反推平顶可沿之运动。分断部于是可以邻接反推平顶且在纵轴线上平置。同样，所述至少一个通道(如果有)可以在纵轴线上平置。触点单元最好如此构造，即，它在溃缩部和分断部之间具有凸缘，反推平顶插入其中且溃缩部通过其运动可被压缩。

如果存在通道且所述室或又一室填充有填料，则灭弧或者说阻止电弧生成也如此得到支持，即，在分断部的断开过程且反推平顶开始运动之后形成猛烈液流，其流过断开的分断部。

触点单元可由导电材料最好是铜或铝或黄铜构成，其中优选铜或铝。

但也可以想到如下开关器件，在此，触点单元的反推平顶能在一个或多或少弯曲的壳体内运动，从而可以制造出这样的开关器件，在此，两个电流接线端相互成在1°至300°之间的角度，最好是30°、45°、90°、120°或180°角度。即，反推平顶将在弯曲180°的壳体中在触发和分断部断开后做半圆运动，使得两个电流接线端位于同一侧。

所述分断部和烟火材料可以如此设计，即，该分断部在烟火材料燃爆时断裂或至少部分断裂并且通过反推平顶的移动完全继续断开。例如烟火材料可以至少部分设置在分断部内。当烟火材料燃爆时，分断部在整个周长上或至少部分地断裂。当部分断裂时，完全断裂通过反推平顶的移动和进而在断开后还相连的分断部部分的移动进行，由此同时压缩该溃缩部。

但分断部也可以设计成在烟火材料点燃时通过反推平顶的移动运动将分断部的可无损分离的两个部分分开。

在本发明的一个实施方式中可在内绝缘上即在壳体内绝缘侧加入同心的铜条或在反推平顶中放入铜片或铜板。通过这种方式，电弧对其良好快速地导热输送能量并在此暂存热/能量。由此，在接触时出现的电弧被极度强烈冷却或者从电弧或回路电感中快速汲取能量。当电弧通过外磁场被压向铜条或铜片时，此效果可得到加强。目前可供使用的强永磁铁还有线圈适用于在此所需的强磁场的产生，线圈被待通断电流本身依次流过，但在这里又带来以下缺点，其增大线路电感，这本来是不希望有的。

在本发明的一个实施方式中优选的是，一个室、另一室和又一室都填充有填料，其中，在不同的室内的填料可以是相同的或不同的。此时优选的是，在另一室内的填料不同于在所述一个室内和又一室内的填料。“不同”应也指如下填料，其基础材料相同，但能以不同浓度包含一种或多种相同或不同的物质。在另一室内所用的物质的黏稠度最好高于在另外两个室内的物质。如果作为基础材料使用“混有用于截获或氧化碳元素的物质的硅油”，则优选在另一室内的硅油具有比在所述一个室和又一室内的硅油更高的所述物质浓度。此时优选的是，该浓度高了至少5倍，最好高了至少10倍。优选地，作为这样的物质采用高度弥散的硅酸(HDK)。在一个更优选实施方式中，在另一室内的HDK的浓度在30-70g/L硅酸范围内，更好是45g/L至55g/L硅酸范围内。

在本发明的一个实施方式中，该断路器也可具有磁铁。这样的磁铁应被设计用于偏转电弧。电弧偏转可至少阻止在分断部的两个分开端头之间的不希望的电流流通。这样的磁铁可设置在断路器壳体之内或之外。为此可采用永磁铁或线圈。当磁铁布置在壳体外时优选永磁铁。如果磁铁是线圈，则它最好与流过断路器的流通电流串联。后者有如下优点，随着过载电流升高，磁场也增大，电弧被更强烈偏转。但这样的磁铁有以下优点，在断路器连接时的U形线环的作用可被补偿。如果断路器是这种U形线环的一部分，则出现在断路器中的电弧将通过电流环线的固有磁场被压迫偏离该电弧。为了在此不损坏断路器的内绝缘，这样的磁铁可防止这种压迫偏离地安装。但这样的线圈或线圈组件也将会提高回路电感，这在原则上是不希望有的。

在本发明的另一个实施方式中，本发明的断路器可以按照与一个熔断器并联的布置方式接设。换言之，本发明也涉及如下装置，其中，本发明的断路器按照与一个或多个熔断器并联的布置方式接设。在这样的电路中，该断路器只有以下任务，在此仅很低的开关电压下断开流过自身的分电流(在此，断路器上只有这样的电压：电流流过与之并联的保险机构，该电压出现在其内电阻上)，从而相应过电流随即流过熔断器且断开它。随后，断路器必须在熔断器切换后仅保持所加的源电压，但这不是问题，因为在这里不必在电流流动下切换。利用这样的布置可显著提升该布置结构的通断能力，尤其在达到10千伏的中压应用和高达50kADC的电流的方向，因此尤其是也可被用于具有很高的回路电感的线路保护。

在本发明的另一实施方式中，本发明的断路器可以按照与一个或两个熔断器串联的布置方式接设。换言之，本发明也涉及如下装置，在此，本发明的断路器按照与一个或两个熔断器串联的布置形式接设。在这些实施方式中，最好采用两个熔断器。这两个熔断器在此情况下最好在断路器之前和之后、即连接断路器的正接线端和负接线端，以便能保护两个接线柱，因为短路可能出现在正负回路中。在这样的布置中，熔断器的任务如下，在断路器强烈过载时形成预电阻，进而尤其通过在保险机构中降至电弧电压的电压来限制分断部上的电压。通过这种方式能可靠保证断路器的断路。

在本发明的另一实施方式中，本发明的断路器可按照与一个或两个继电器串联布置方式接设。换言之，本发明也涉及如下装置，其中，本发明的断路器按照与一个或两个继电器串联的布置方式接设。最好在这些实施方式中采用两个继电器。通过这种方式，断路器的通断容量可被增大。继电器的任务是，除了其作为常见工作开关的功能外，在过载范围限制过电流以致电流可被断路器可靠中断。所述继电器最好在过载时具有电动势消除触点(悬浮触点)。通过在过载时抬起触点，在分断部断开瞬间所测量的电压升高降低至正好高于工作电压，因此和与断路器串联的所述熔断器相似地减小在分断过程瞬间在该组件上或起效的电压。如果没有这样的触点，则电压因电感放电而在负载侧增大至工作电压的三倍。由此将会引燃相当难以熄灭的强电弧。

在另一个实施方式中，在断路器的一个或两个触点上，线路箍或线路弯头以电气和机械方式连接，使得断路器借此可以被简单旋拧或套装到平板上，并且无需再使用到那时都要用上的触点座。这在航空和汽车领域中是尤为重要的，因为借此可以明显减重。

在断路器的另一个实施方式中，断路器以带有或不带手柄的滑块的一部分的形式构成，它可被简单插入现有电路中或又从中抽出。在此，也可以加入简单的安全技术措施，例如用于在拉动滑块时通过静态电流电路中断电路，该静态电流电路在拉动时在开关器件与电路最终分离前例如在其抽出时断开一接触器，以便因此在该组件拉出时可靠迫使其处于断电流状态。

该内绝缘可作为在铝制壳体中的硬阳极氧化层形成，或者作为钢制壳体的陶瓷涂层或AVC涂层形成。大多数O形环被注入或喷注到塑料件中，于是在这里也不必再单独抽出且于是不会再被遗忘。所有不可运动的电绝缘部分(即除壳体和反推平顶外的所有部分)还可包封注塑在触点单元上。零件数量和安装步骤数量以及进而该组件制造成本可被显著降低。

在本发明的一个实施方式中，该断路器可具有一个或多个散热器。散热器可在另一室内例如安装在反推平顶和/或壳体内绝缘上。作为散热器用材料，考虑铜、银、黄铜或钢。此时优选的是，该散热器涂有镍以防止腐蚀和进而变差的传热。散热器可以吸收能量且同时冷却断路器或电弧。

在本发明的一个实施方式中，该触点件可具有带有第一连接触点的第一连接触点区域和带有第二连接触点的第二连接触点区域，其中，第一连接触点区域可以在纵轴线上邻接溃缩部平置，而第二连接触点区域可以在纵轴线上邻接分断部平置。

在本发明的一个实施方式中，第一连接触点区域可以设计成空心柱形并且横截面最好设计成环形。通过这种方式，在本发明的电断路器中可设有第三连接触点或传感器，其在反推平顶中移向最终位置，以机械方式和/或电动方式被作动。通过这种方式，第三连接触点或传感器可作为用于断路器成功触发的探测机构。此时可以使第三连接触点电连接至第一连接触点。通过这种方式，电压也可通过第三连接触点被消解，为此见图9。

第三连接触点(也称为中间电极)最好设计成线、杆或弹簧状，最好是铜或黄铜的线/杆或者铜簧，其最好在由第一连接触点区域形成的内腔中沿触点单元纵向延伸并最好从断路器外侧区域到达被溃缩部包围的室。可通过这种方式保证：在溃缩部压缩时使压缩的溃缩部连接至第三连接触点的杆、线或弹簧，由此第一和第三连接触点可相互导电连接。使用弹簧有如下优点，其对压缩过程的抵制作用弱于坚硬的线或杆。如果第三连接触点设计成杆状或线状，则因此优选的是其突入断路器中的端头被分为至少两个部分。

所谓的中间电极可用于在分断点外短接在连接件断开后在负载电路电感中在开关瞬间积蓄的磁能，因此就能量而言使该分断点卸载，为此见图9。

但中间电极也可用于向上级系统反馈组件的一次性触发或连接件的一次性断开。

本发明的另一个实施方式也针对一种如前所述的本发明的电断路器，其具有第三连接触点。在此实施方式中，本发明的断路器可以在燃烧室或另一室内没有填料。换言之，本发明也针对一种用于在高电压下中断大电流的电断路器，其：(a)具有壳体，该壳体包围触点单元，该触点单元限定经过该断路器的电流路径；(b)具有烟火材料，该烟火材料包含产生气体和/或产生冲击波的可激活材料；(c)其中，该触点单元具有第一连接触点和第二连接触点和分断部；(d)其中，该烟火材料和该触点单元被设计成：该触点单元通过第一连接触点能被供给有待中断的电流并且能通过第二连接触点从该触点单元输出有待中断的电流或反之，且该分断部在该烟火材料点燃时承受由该可激活材料产生的气压和/或冲击波，从而该分断部裂开、被压入或分离；(e)该断路器内的至少部分由该分断部界定的至少一个室基本充满填料，从而该分断部接触该填料；它具有反推平顶(25b)，它在烟火材料(35)点燃时如此承受由该可激活材料产生的气压和/或冲击波，即，该反推平顶(25b)在壳体(3)内在一个运动方向上从初始位置运动到最终位置且同时该溃缩部(23)被塑性变形，其中，该分断部(27)被完全分开，并且在该反推平顶(25b)的最终位置中达到在该分断部(27)的分开端头之间的绝缘距离。与包含填料的本发明实施方式相关的所有(优选)特征也可以是不存在填料的其它实施方式的特征。

在本发明的另一个实施方式中，溃缩部也可被设计成如下区域，其是实心的，即不具有又一室，即在此情况下该反推平顶虽然承受压力，但在烟火材料燃爆后也是位置固定的。在此，反推平顶被称为承载件。与包含溃缩部的本发明实施方式相关的所有(优选)特征也可以是所述区域以实心区域形式存在的其它实施方式的特征(除了第三连接触点外)。

具有第三连接触点的本发明断路器的所有实施方式可被储蓄在负载(例如电动机)中的能量用于接地。在此，该断路器通过第一和第二连接触点被装入一个电路，该电路具有电源和任何负载。在此，第一连接触点最好被连接至任何负载，而第二连接触点被连接至电源。如果该电路通过断路器的开关被中断，则可能因储蓄于负载中的能量而在断路器分断部的分开部分之间形成电弧。如果第三连接触点被连接至作为第一连接触点的任何负载的另一侧，则可在本发明断路器开关时通过所出现的第一和第三连接触点连接而对地散走储蓄于负载中的能量。通过这种方式，出现的电弧可被近似“瘦身”，因为能量此后在分断点外被短路。即，第三连接触点或所谓中间电极在此情况下被用作短路电极。

作为替代，本发明的断路器也能以第三连接触点也作为用于已触发的断路器的传感器来使用。为此只需测量第二连接触点与第三连接触点之间的电阻。如果该电阻趋近零，则断路器已被触发。但在此也可以采用其它的采集方式(传感器)，以便例如以电位隔离方式实现反馈。

为了提供实现依次多次中断的断路器，该触点单元可具有至少两个子触点单元，它们分别具有溃缩部、分断部和反推平顶。子触点单元于是可以分别设计成：在烟火材料点燃时如此使每个反推平顶承受通过产生气体的或产生冲击波的可激活材料产生的气压或冲击波，即，相关的反推平顶在壳体中在从初始位置到最终位置的运动方向上运动且同时所属的溃缩部被塑性变形，其中，相关的分断部被完全断开并且在相关的反推平顶的最终位置上获得在相关分断部的分开端头之间的绝缘距离。

这样的依次多次中断有如下优点，在同时进行的中断过程中总是仅有部分电压加在该分断部的待断开两端之间，因此被转化为一部分电弧的能量总是被相应减少，因此部分电弧可被有效快速地衰减。

在一个优选实施方式中设有两个子触点单元，且所述触点单元和壳体设计成关于中央平面是镜像对称的，其中，该分断部和反推平顶最好设置在设于两者间的溃缩部之外。除了依次断开外，在此还有如下优点，即，机械运动在相反方向进行，因此对外至少基本补偿。

根据本发明的一个实施方式，每个子触点单元可配有单独的烟火材料并且设有用于单独的烟火材料的主动且基本同时的点燃的可控装置。由此可通过简单方式保证也能用上串列设置的分断部的优点，即在断路过程中在分断部两端出现仅一半电压。因而优选的是，这样的装置在两个分断部内具有两个燃烧室，它们两个能包含如前所述的特征。

根据本发明的断路器对外是无反作用的。没有废气、光和等离子体流出，触发噪音听上去只像是轻微的咔嚓声，并且断路器的两个电接线端可以被固定夹紧，因为该开关器件的功能不需要这一个或另一个接线端运动。

该壳体本身可以呈管状地具有在两侧被拧入或卷边压入的、最好由罐状部分构成的盖，盖连同整个触点单元被拧入其中。壳体可设计成是一件式的，只要其材料可以良好变形，例如通过卷边或弯曲。壳体也可由多个部分组装成一个一件式壳体，如通过这些部分的粘接或焊接。

将一个或多个触点单元一体布置在上级的集中壳体或上级的有用组件中也是可行的。

例如微型雷管或引发件可作为爆炸螺栓被完全拧入，但或者也可被插入并接着在触点单元端头处借助碾压、夹紧或卷边被牢固联接至触点单元。

本发明的断路器最好覆有所谓的收缩套管，其对外绝缘且安放在断路器壳体上。收缩套管最好可由良好绝缘的最好透明的材料如聚烯烃构成。为此，所述壳体/组件得到防蚀保护且同时阻止在此靠近在所述例子中是金属的壳体的电压导通部分短路。因此，标签或标记也能长久地且防侵蚀性物质地被长期保护。

显然该壳体也可由非导电材料如陶瓷材料、POM、PA6或ABS构成。在所有这些情况下，使用收缩套管是多余的。

由优选的实施例中得到本发明的其它实施方式。

附图说明

以下结合如图所示的实施方式来详述本发明。关于某幅图所述的所有特征也可以套用到其它图的断路器上，只要在技术上可实现：

图1示出在初始状态中的本发明的路器的纵截面，其中，该连接件不具有通道且所述室和另一室填充有填料；

图2像在图1中那样示出在初始状态中的本发明断路器的纵截面，其中，第三连接触点即所谓中间电极设置在第一触点区域内；

图3示出在初始状态中的具有第三连接触点的本发明断路器的纵截面，其中，该连接件不具有通道并且仅燃烧室填充有填料；

图4示出在初始状态中的具有第三连接触点的本发明断路器的纵截面，其中，该连接件不具有通道并且仅另一室填充有填料；

图5示出在初始状态中的具有第三连接触点的本发明断路器的纵截面，其中，该连接件在此具有通道并且所述室、另一室和通道以及溃缩部的管(又一室)都填充有填料；

图6示出处于触发状态的图5的实施方式的纵截面，该分断部断开，反推平顶将溃缩部的管蜿蜒压合，进而在分断部的两个触点部位之间的分断距离显著增大；

图7示出在初始状态中的本发明的断路器的另一实施方式的纵截面，其中，该反推平顶作为固定的承载件安装，在此没有溃缩部；

图8示出就像在图1中那样处于初始状态的本发明的断路器的纵截面，其中，设有第三连接触点并且没有室填充有填料；

图9示例性示出包括电源(Batt 1)和任一负载R2的电路的电路图，本发明的断路器被装入其中。此处示出触发前的断路器状态，第一触点区域(粗)还连接至第二触点区域(细)。由此也可看到中间电极作为短路件的作用，只要其被装入；

图10示出与例如在此所用的微型雷管对置的用于冲击波转向的燃烧室壁的可能设计，上侧呈凹形形成，下侧呈凸形形成，代替所示锥尖，凹坑或倒圆也是可行和有意义的；

图11示出烟火材料加入过去所称的燃烧室或开关桥上方的空间中，这两个体积在此又填充有填料；

图12示出通过烟火材料反应压迫反推平顶或分断部，烟火材料现安装在壳体外，并且压力能量是通过连接管进入壳体的；

图13示出在烟火材料触发之前的本发明的断路器，其具有镜像对称结构并因此在对置两侧具有两个分断部和两个溃缩部；

图14示出在点火装置触发之后的图13的断路器；

图15示出一种布置，在此，本发明的断路器与一个熔断器并联；

图16示出一种布置，在此，本发明的断路器与两个熔断器串联。

图17A示出本发明断路器的具有两个环绕槽的分断部。

图17B示出具有根据图17A的分断部的本发明的断路器。

图18A示出本发明断路器的具有环绕加粗部(凸肚)的分断部。

图18B示出具有根据图18A的分断部的本发明的断路器。

具体实施方式

本发明的断路器1的如图1所示的实施方式包括壳体3，壳体内设有一个也称为连接件的触点单元5。壳体3如此设计，它经受得住在断路器1烟火触发时在壳体内产生的压力，而没有损伤或甚至裂开的危险。壳体3尤其可由合适的金属最好是钢构成。在此情况下，在壳体3的内壁上可设置绝缘层7，其由合适的绝缘材料如塑料构成。作为塑料，在此例如可以采用聚甲醛(POM)。由此，在电压较高时避免在显然由导电金属如铜构成的触点单元5与壳体3之间的击穿或电接触，尤其在断路器1触发之时和之后。但作为壳体材料，不导电材料如陶瓷材料、POM、PA6或ABS在此也是可能的，但它一般必须适当地通过例如肋被加强。在这些情况下，壳体3的壁厚通常也必须表现为比金属壳体时更厚。

仅当壳体3通过封闭螺母21被封闭时，才有图1所示的保护盖85。当触发后壳体受到压迫时，在这里，壳体管3可能在直径上胀开(力线在此被中断)且同时螺纹在此可能脱离接合，该组件可能因此裂开。保护盖85防止这种胀开，且当壳体3是一件式的或在两侧被焊接在在此随后存在的环形片21和封闭件31上时省掉。

触点单元5在所示实施例中被设计成：在溃缩部中被反推平顶25b压迫的开关管9，从而它只在分断部27和溃缩部23处被设计成管状。开关管9在所示实施例中具备具有较大直径的第一连接触点11和具有较小直径的第二连接触点13。径向向外延伸的凸缘15与第一连接触点11相接，该凸缘如此支承在由绝缘材料如塑料构成的环形绝缘件A17上，即开关管9无法沿轴向移出壳体3。为此所用的材料可以是聚甲醛、ABS或尼龙，但陶瓷材料也是可行的且在特殊情况下是有意义的。绝缘件A17为此具有环形凸肩，开关管9的凸缘15支承在该凸肩上。另外，绝缘件A17相对于开关管9隔绝壳体3。环形绝缘件A17在轴向外侧区域内所具有的内径基本对应于在第一连接触点11区域内的开关管9外径。由此获得密封作用，其通过附加的环形密封件19如O形环被加强。绝缘件A17也可通过压配合联接至开关管9，或者被喷注在其上。绝缘件A17和进而开关管9或触点单元5在断路器1的相关端侧借助封闭螺母21或焊入的环形片21被保持就位在壳体3内，或者通过这种方式被固定在壳体3内。封闭螺母21或环形片21可由金属最好是钢构成。由此也保证该开关管在断路器1的塑料部分软化或燃烧时不会流出壳体3，即便在此状态中还是造成断路器1触发。而凸缘15的外径被选择为大于封闭螺母21的内径。

但壳体3显然也可在断路器1装配时如此在图1的左侧所示的端侧成形，即，壳体3的径向朝内延伸的部分固定该绝缘件17。如果壳体3由塑料构成，则也可以省掉绝缘件17。

开关管9具有在开关管9的轴线上与凸缘15相接的溃缩部23。开关管9的壁厚在具有预定轴向伸展尺寸的溃缩部23处被如此选择和匹配于材料，即当因溃缩部23中的开关管9的塑性变形而触发断路器1时，溃缩部23在轴向上缩短了预定行程。

在开关管9的轴向上，凸缘25a与溃缩部23相接，在所示实施例中，反推平顶25b停靠在该凸缘上。在所示实施例中由绝缘材料例如合适的塑料构成的反推平顶25b按下述方式以其部分25b包围开关管9，即，反推平顶25b的绝缘部分插入凸缘25a的外周与壳体3的内壁之间。如果压力作用于反推平顶25b的表面，则产生了通过凸缘25a压缩开关管9的溃缩部23的力。该力如此选择，即，在断路器1的触发过程中出现溃缩部23的压缩，其中，该反推平顶25b从其初始位置(断路器1触发前的状态)运动到最终位置(开关过程结束后)。

如图1所示，可如此选择反推平顶25b，其外径基本对应于壳体3的内径，从而在开关过程中获得凸缘25a的轴向引导，进而还有轴向引导的压缩运动。

在挤压过程后，绝缘体17的和反推平顶25b的靠近壳体3的凸起完全嵌合，从而在触发和压缩过程后曲折收缩的溃缩部23被电绝缘材料完全包围。

一个分断部27与开关管9的或触点单元5的反推平顶25b或凸缘25a相接，该分断部在轴向上最好又靠近开关管9的凸缘29。随后，开关管9的第二连接触点13与凸缘29相接。凸缘29又用于沿轴向将开关管9或触点单元5牢固固定在壳体3内。为此，采用壳体3的径向朝内延伸的环形部(未带有附图标记)和封闭件31，封闭件设置在凸缘29的相应止挡面、壳体3的端侧环形部3a的内壁与壳体3的轴向内壁之间且呈环形围绕开关管9的第二连接触点。如图1所示，凸缘29可在轴向上插入封闭件31中。作为其替代方式，它也可以在轴向上被套装到封闭件31上(见图3-6)。封闭件31可以由金属尤其是钢构成。

当封闭件31不是由金属或陶瓷材料而是由塑料构成时，必须在凸缘29后加入直径大于壳体右侧开口的金属片，以便在着火时防止一些部分流出壳体(因为塑料部分在着火时确实不再有了)。

如果壳体3、封闭件31和封闭螺母/环形片21由钢构成，则可能的是，这些部分通过电子束焊或超声波焊相互连接。借助激光束的连接也是可行的。

在所示实施例中，反推平顶25b在断路器1装配时从连接触点13侧套装到开关管9上，因此须被如此设定尺寸，其内径大于或等于凸缘29的外径。

封闭件31被设计成环形件，其所具有的外径基本对应于壳体3的内径，其所具有的内径基本对应于凸缘29的外径或第二连接触点13。

在第二连接触点13区域中在开关管9的轴向端内，设有带烟火材料的点燃装置35，在此也常称为微型雷管或爆炸螺栓。点燃装置35的外周面相对于开关管9的或第二连接触点13的内壁用密封件(凹口内的深色圆形件)例如O形环被封闭。为了轴向固定点燃装置35，可以在开关管9的或第二连接触点13的内壁中设有小凸肩，其中，该点燃装置在断路器1装配时被插入开关管9中直到该凸肩。为了轴向固定点燃装置35，于是将一个封闭件39拧入第二连接触点13。通过环形封闭件31的缺口，点燃装置35的电接线41可向外伸出。为了完全密封和固定，封闭件39的内腔可被注入尤其是合适的环氧树脂。它于是同时用于消除接线41的拉伸载荷。在引线41通入点燃装置35的区域中，该引线能用填料57被固定。封闭件39在图1中带有螺纹以便能将它拧入开关管9的第二连接触点13，但其随后在该组件批量型号中出于成本考虑仅被插入最好呈管状的第二连接触点13中，随后被卷边压入、夹紧或卷入。

封闭件31可由金属尤其是钢构成。它具有壳体3的电位耦联至第二连接触点13的优点。通过这种方式，“壳体知道它就电位而言属于哪里”。后者在高压电路情况下对于维持与非电位耦联部分不出现有害电弧是重要的。另外，壳体3相对于电磁辐射如雷达辐射屏蔽断路器1的内部区域。

分断部27的尺寸如此设定，即它通过微型雷管35的所产生的气压或所产生的冲击波至少部分开裂，从而所述压力或冲击波也能从所述一个室(燃烧室61)传播到作为围绕环形空间构成的另一室63。为了使开裂变得容易，开关管9的壁在分断部27中也可具有一个或多个缺口或孔。此外，也可在分断部27上在另一室63侧设置点火混合物43。所述缺口和点火混合物此时最好覆有保护漆55(例如在图5中被示出)。点火混合物43也可以覆有天然橡胶层，用以保护而免受填料影响。点火混合物43可用于在微型雷管35的控制失效时造成被动断路、即断开分断部27，而没有主动触发点燃装置35：在过电流时，尤其是分断部27的中央部分很猛烈快速地发热，在此情况下当到达点燃温度时点燃点火混合物，其随后又适当地同时点燃点燃装置35或烟火材料。

点火混合物43也可以已经是起爆混合物，其已经本身单独地在加热而直达其燃爆温度时产生冲击波，进而已经使分断部断裂(在此向内)且随后压迫反推平顶。即，在此情况下甚至不需要点燃装置35或微型雷管的共同作用或共同燃爆。如果并不想要主动触发该组件，则这种起爆混合物也已足以断开该开关桥并压缩开关管9的溃缩部23。

用于点燃烟火材料的点燃装置35(点火装置)可以由简单的可快速加热的燃丝构成。点燃装置的激活可通过相应的电控制装置进行。但点燃装置35显然也可通过造成烟火材料激活的任何其它方式来设计，也可呈常见的点火器、饼状点火器、引火剂或微型雷管的形式。

附加地或替代地可以规定断路器1的被动激活。为此利用在分断部27内的开关管9材料的升温。在此情况下，应存在在烟火材料与在分断部27内的开关管9的内壁和/或外壁之间的尽量直接接触。此外，也可以按照紧邻分断部的内壁和/或外壁的方式、或按照安置在分断部的内壁和/或外壁上的方式设置易激活材料，尤其是点火混合物或起爆混合物43。

图1示出点火混合物43的这种层，其呈膏状被涂覆到分断部外壁上。如果填充入填料，则该点火混合物例如必须通过环氧树脂层或天然橡胶层被相对填料地全面保护起来。

分断部27的电阻和进而还有热行为可通过在分断部27的壁内设置缺口(显然与分断部壁厚和在分断部过渡处的半径尺寸设定相结合，其确定热流出分断部及其开裂行为)被影响。由此可以限定或调节电流-时间微分，在此，断路器1被动触发。惯性也可以受到这种尺寸设定之影响。

当断路器1借助点燃装置35或借助被动激活而激活时，在反推平顶25b的背对溃缩部23的一侧产生压力或冲击波，由此使反推平顶承受相应的轴向力。所述力通过适当设定烟火材料按下述方式来选择，即，开关管9在溃缩部23内被塑性变形、开裂或压入，并且随后使反推平顶向第一连接触点11运动。烟火材料尺寸在此如此设定，即，在开关管9的分断部27的断裂或压入之后，反推平顶25b一直运动到最终位置，如图6所示。

紧接在烟火材料激活后，分断部27至少部分开裂或被压入。若未在反推平顶25b开始轴向运动前，在分断部27的整个周长上就已实现开裂或压入，则分断部余部(仍导致电接触)通过反推平顶25b的轴向运动而完全断裂。

依据分断部的和烟火材料的尺寸设定而也可以想到，分断部在激活后首先未开裂，而是气压仅通过在分断部壁内的相应开口也在围绕分断部27的环形区域中作用。分断部27的开裂于是可以基本只通过作用于反推平顶25b的轴向力进行，该轴向力也导致其轴向运动。

通过相应选择烟火材料和或许其包含的点火混合物，还可以进一步控制断裂行为。

尤其通过着火所产生的气压或所产生的冲击波可以通过将易气化的液体或固体加入一空间(其中装有烟火材料或所产生的热气进入其中)而被良好控制。因此，尤其是水(其溶于填料或以微胶囊、凝胶等形式存在)显著增大气压。如此造成的气压增大还可能在使加入燃烧室中的水达到沸腾延迟时表现得更极端，尤其通过以下方式，显著变热的水在分断部27断开时经受压力突降。

在图1所示的实施方式中，在燃烧室61和另一室63内有填料45，该填料在烟火材料的爆炸或爆燃时促成冲击波传播，从而由此只需使用少量可激活材料，且分断部27的壁可保持足够厚，从而该部件还可应用在大工作电流时。填料最好同时是灭弧材料，因此它在断路器切换之后阻止在分断部27的分开端头之间出现电弧，如果未完全阻止，则可衰减和冷却或熄灭电弧形成。

为了将填料45填充入另一室63，该断路器可具有壳体孔71和螺纹孔73，其中，螺纹孔73存在于封闭件31内并与壳体孔相接，从而存在从外面经由壳体和封闭件31进入另一室63的通道。在另一室填充之后，这些孔例如用螺钉被封闭。显然，这些开孔也可通过其它常见方法被封闭，例如压入小球、钎焊或焊接。在此，通过装入膜，还可以提供一种过载阀，其在组件过载时、即在壳体3内形成的压力过高时在壳体3损坏前打开。在此情况下，人们或许也将在封闭件内设置超过一个的孔或膜，以保证在过载情况下所需的流出的流体和气体的物质流。换言之，本发明的断路器也可具有过载阀，其设置在壳体3外与另一室63之间。

图2示出本发明的断路器1，其基本与图1的断路器1相同，但在开关管9之内在朝向第一连接触点11的轴向侧具有作为填充件的绝缘件B53，第三连接触点81即所谓中间电极可穿过该绝缘件，从断路器的外侧空间一直伸入又一室65，第三连接触点最好具有裂开或分开的端头83。绝缘件B53也作为封闭件用于又一室65。绝缘件B53最好设计成柱形件。绝缘件B53可由塑料如PEEK、聚甲醛、ABS或尼龙构成。柱形绝缘件B53被压入空心柱形第一连接触点11。绝缘件B53最好具有凹口37用于容纳密封件，密封件造成在绝缘件B53的轴向外壁与第一连接触点11的内壁之间密封。在图2所示的实施方式中，燃烧室61和另一室63填充有填料45，而又一室65未填充有填料45。但根据本发明也可想到，又一室65也填充有填料45。根据本发明也可想到，室61、63和65都没有填充填料45。也可想到，代替中间电极81仅采用密封螺钉(未示出)。

图3示出本发明的断路器1，其基本具有与图2的断路器1一样的结构。在图3所示的实施方式中，仅燃烧室61填充有填料45。不同于图2所示的实施方式，没有填料45位于另一室63中。如果因烟火材料的爆炸或爆燃而使分断部27开裂，则填料45可从燃烧室61也分配到又一室65中。通过这种方式，填料45也可起到灭弧剂作用并防止或至少强力阻止在分断部27的两个分开端头之间出现电弧。为了完整起见而还要说明，图3所示的实施方式中的凸缘29被套放到封闭件31上并且不像在图2的实施方式中那样以沉头方式存在。

图4所示的实施方式基本与图3所示的实施方式相同，唯一区别是：燃烧室61内没有填料45，而仅在另一室63内有填料45。在此因为烟火材料的爆炸或爆燃而在燃烧室61内产生压力，使得分断部27完全或部分在另一室63方向上开裂，从而冲击波随后可经由填料45传播，其作用于反推平顶25b。同时该填料45也可进入燃烧室61区域，从而它可作为灭弧剂用于防止或阻止在分断部的分开端头之间的电弧。

图5所示的实施方式示出了本发明的断路器1，其具有触点单元5的通道49，该通道在反推平顶25b下方尤其在凸缘25a内最好居中轴向延伸并将燃烧室61与又一室65相连通。因此，触点单元5在所示实施例中进一步被设计成连贯的开关管9。在此实施方式中，燃烧室61、通道49、又一室65和另一室63都可以填充有填料45。图5所示的实施方式的所有其它设计基本与图2-4所示的实施方式相同。通道49保证了在断路器1触发和反推平顶25与之相关地从初始位置运动到最终位置时给在燃烧室61和另一室63区域中的增大体积也补充填料45。反推平顶25从初始位置运动到最终位置造成在又一室65内的填料45被压缩，且填料通过通道49被喷向燃烧室61区域并在此被直喷到分断点27。通过这种方式保证了：在分断部27的分断部分之间没有出现电弧，或者说至少明显衰减电弧。

如图6所示，其示出了在断路器1触发之后的触点单元5的或开关管9的最终状态，最好如此设计触点单元5的溃缩部23，即，触点管9的壁在溃缩部23中曲折褶皱。曲折褶皱此时最好应主要在又一室65外进行，以避免褶皱区域位于通道49的入口之前并防止填充剂45被压出。但在容纳体积外的区域中的褶皱本来就因为在开关管9压缩时出现的填充剂45内压而是优选的，而为此不必规定附加措施如理想折弯点等。但显然可通过这种附加措施产生或优化期望的褶皱性能。尤其是，理想折弯点可通过溃缩部23的相应结构化在外壁和/或内壁上被加入。绝缘件A17的和第二反推平顶25b的在最终状态相互嵌合的凸起此时就其轴向长度而言也如此设计，即，借此在压缩过程和最终状态中防止开关管9壁的褶皱区域的径向靠外部分接触到壳体3的内壁。由此防止绝缘层7在其设置在壳体3的内壁上时受损。

在没有这样的绝缘层7的变型中，由此也防止金属壳体3在触发之后不希望地被置于与第一连接触点11相同的电位。

图6仅示例性示出根据图5的断路器的最终状态。抛开结构上的细微变化不算(缺少通道49)，该最终状态与根据图2-4的断路器是相同的。

本发明断路器1的实施方式(如图7所示)就像前述实施方式那样包括壳体3，在壳体内设置有触点单元5。壳体3如此设计，即，它经受得住在断路器1的烟火触发时在壳体内产生的压力，而没有受伤或甚至开裂的危险。壳体尤其可由合适的金属构成。在此情况下，可在壳体内壁上设置绝缘层7，其由合适的绝缘材料如塑料构成。由此，在较高电压情况下避免显然由导电金属如铜构成的触点单元5与壳体3之间的击穿或电接触，尤其在断路器1的触发之时和之后。该壳体也可以总体由绝缘材料尤其是陶瓷材料或合适的塑料构成。在此情况下，壳体3的壁厚通常表现得比在金属壳体时更厚，随后也必须在此一般加入加强肋。

但是，触点单元5在所示实施例中在第一连接触点11的区域内、区域23内和承载件25区域内不同于迄今所述的实施方式是实心结构。仅在分断部27中，触点单元5就像在前述实施方式中那样呈管状。

该实施方式(不存在对在先溃缩部23的压缩)的优点在于，在分断部断裂后，在此没有流体通过反推平顶25b的运动而从分断部被抽出，即，整个开关过程近稳态进行。因此，断路过程更快速结束。另一个优点在于，该组件的回路电阻(即在连接触点区域11、13之间的欧姆电阻)在此是最小的，并且即便在高工作电流时，在此也产生小许多的须散走的损耗热，在该组件的其它实施方式中在溃缩部23内的相对薄的材料恰好在此是实心金属。作为缺点，在此例如是在组件触发后的相对小的分断距离以及在开关过程中的相对小的填料运动。

本发明断路器1的如图8所示的实施方式包括壳体3，在该壳体内设置有也称为连接件的触点单元5。壳体3被设计成它经受得住在壳体内在断路器1的烟火触发时所产生的压力，而没有损伤或甚至开裂的危险。该壳体可以尤其由合适的金属最好是钢构成。在此情况下可以在壳体内壁上设置绝缘层7，其由合适的绝缘材料如塑料构成。作为塑料，在此可采用例如聚甲醛。由此，在较高电压情况下避免在显然由导电金属如铜构成的触点单元5与壳体3之间的击穿或电接触，尤其在断路器1触发之时和之后。但作为壳体材料，不导电材料如陶瓷材料、POM、PA6或ABS也是可行的，但其一般必须适当地通过例如筋肋被加强。在这些情况下，壳体3的壁厚通常也表现得比在金属壳体情况下更厚。

触点单元5在所示实施例中被设计成在溃缩部中被反推平顶25b压迫的开关管9，因此它仅在分断部27和溃缩部23中被设计成管状。开关管9在所示实施例中具备具有较大直径的第一连接触点11和具有较小直径的第二连接触点13。径向向外延伸的凸缘15连接至第一连接触点11，其如此支承在由绝缘材料如塑料构成的环形绝缘件A17上，即，开关管9不会沿轴向移出壳体3。为此所用的塑料可以是聚甲醛、ABS或尼龙，但陶瓷材料也是可行的并且在特殊情况下是有意义的。绝缘件A17为此具有环形凸肩，开关管9的凸缘15支承在环形凸肩上。此外，绝缘件A17将壳体与开关管9隔绝开。环形绝缘件A17在轴向靠外区域内所具有的内径基本对应于在第一连接触点11区域内的开关管9的外径。由此获得密封作用，其被附加的环形密封件19例如O形环加强。绝缘件A17也可通过压配合被连接至开关管9或被喷注至其上。绝缘件A17和进而开关管9或触点单元5在断路器1的相关端面借助封闭螺母21或焊入的环形片21被保持在壳体3内，或者说通过这种方式被固定在壳体3里。封闭螺母21或环形片21可由金属且最好是钢构成。由此也保证开关管在断路器1的塑料件变软或燃烧时不会流出壳体，即便在此状态还造成断路器1的触发。因为凸缘15的外径被选择为大于封闭螺母21的内径。

但壳体3显然也可在断路器1装配时在如图8的左侧所示的端侧如此成形，即，该壳体的径向朝内延伸的部分固定该绝缘件17。如果壳体由塑料构成，则也可以省掉绝缘件17。

开关管9具有在开关管9的轴线上与凸缘15相接的溃缩部23。开关管9的壁厚在具有预定轴向伸展尺寸的溃缩部23中如此选择且匹配于材料，即，当断路器1触发时，因为在溃缩部23内的开关管9的塑性变形，使得溃缩部在轴向上缩短了预定行程。

在开关管9的轴向上，凸缘25a与溃缩部23相接，在所示实施例中，反推平顶25b支承在该凸缘上。在所示实施例中由绝缘材料如合适的塑料构成的反推平顶25b以其部分25b如此包围开关管9，即，反推平顶25b的绝缘部分插入凸缘25a的外周面和壳体3的内壁之间。如果压力作用于反推平顶25b的表面，则产生下述力，其通过凸缘25a压缩开关管9的溃缩部23。如此选择该力，即，在断路器1的触发过程中出现溃缩部23的压缩，其中，反推平顶25b从其初始位置(断路器1触发前的状态)运动到最终位置(在开关过程结束后)。

如图8所示，可以如此选择反推平顶25b，即，其外径基本等于壳体3的内径，从而获得在开关过程中凸缘25a的轴向引导，进而还有轴向引导的压缩运动。

在压缩过程后，绝缘体17的和反推平顶25b的靠近壳体的凸起完全相互嵌合，从而在触发和压缩过程后曲折收缩的溃缩部23完全被电绝缘材料包围。

分断部27与开关管9或触点单元5的反推平顶25b或凸缘部25a相接，该分断部在轴向上最好又靠近开关管9的凸缘29。接着，开关管9的第二连接触点13与凸缘29相接。凸缘29又用于沿轴向将开关管9或触点单元5牢固固定在壳体3中。为此采用壳体3的径向朝内延伸的环形部(未带附图标记)和封闭件31，封闭件设置在凸缘29的相应止挡面、壳体3的端侧环形区3a的内壁与壳体3的轴向内壁之间且环形包围开关管9的第二连接触点。凸缘如图8所示可以沿轴向插入封闭件31中。作为其替代方式，它也可以在轴向上套装到封闭件31上(见图3至6)。封闭件31可由金属尤其是钢构成。

当封闭件31未由金属或陶瓷材料构成而是由塑料构成时，必须在凸缘29之后装入金属片，金属片直径大于壳体右侧开口，以便在着火情况下防止一些部分跑出壳体，塑料部分在着火情况下确实不再有。

如果壳体3、封闭件31和封闭螺母/环形片23由钢构成，则可以通过电子射束焊接或超声波焊接将这些部分相连接。也可实现借助激光射线的连接。

在所示实施例中，反推平顶25b在断路器1装配时从连接触点13侧被套装到开关管9上并且因此必须被如此设定尺寸，即，其内径大于或等于凸缘29的外径。

封闭件31被设计成环形件，其所具有的外径基本对应于壳体3的内径，其所具有的内径基本对应于凸缘29的外径或第二连接触点13。

在第二连接触点13区域中，在开关管9的轴向端内设有带烟火材料的点燃装置35，在此也常称为微型雷管或爆炸螺栓。点燃装置35的外周面相比于开关管9的或第二连接触点13的内壁以密封件(凹口内的深色圆形件)例如O形环被密封。为了轴向固定点燃装置35，可以在开关管9的或第二连接触点13的内壁中设置小凸肩，在此，点燃装置在断路器1装配时被推入开关管9中，直到该凸肩。为了轴向固定点燃装置35，封闭件39随后被拧入第二连接触点13。通过环形封闭件31的缺口，点燃装置35的电接线41可向外伸出。为了完全密封和固定，封闭件39的内腔可以被浇注尤其是合适的环氧树脂。其随后同时用于接线41的消除拉力。在接线41接入点燃装置35的区域中，接线可以用填料57被固定。封闭件39在图8中带有螺纹以便能被拧入开关管9的第二连接触点13中，但随后在该组件的批量型号中出于成本考虑而只被移入最好呈管状的第二连接触点13中，随后被卷边压入、夹紧或卷入。

封闭件31可以由金属且尤其是钢构成。它的优点是壳体3的电位耦联至第二连接触点13。通过这种方式，“壳体知道它在电位方面属于哪里”。后者在高压电路情况下对于维持与非电位耦联部分不出现有害电弧是重要的。另外，壳体3防电磁射线如雷达射线地屏蔽断路器1的内部区域。

分断部27的尺寸如此设定，即，它通过微型雷管35的所产生的气压或所产生的冲击波而至少部分裂开，从而压力或冲击波也能从这一个室(燃烧室61)传入呈环绕环形空间形式的另一室63。为了使开裂变得容易，开关管9的壁在分断部27中也可以具有一个或多个缺口或孔。此外，也可以在分断部27在另一室63侧设有点火混合物43。缺口和点火混合物此时最好覆有保护漆55(例如图5所示)。点火混合物43也可以为了防填料影响保护而覆有天然橡胶层。点火混合物43可以用于在微型雷管35控制失效时造成被动断路，即将分断部27断开而没有主动触发点燃装置35：在过电流时，尤其是分断部27的中间部发热很强很快速并且在此情况下在达到点燃温度时点燃该点火混合物，其随后又适当地同时点燃该点燃装置35或烟火材料。

点火混合物43也可以已经是燃爆混合物，其已经自身单独地在发热而直至其点燃温度时产生冲击波并进而已经断裂开该分断部(在此向内)，随后压迫该反推平顶。因而，在此情况下甚至不需要点燃装置35或微型雷管的同时作用或同时燃爆。如果人们并不想要主动触发该组件，则这些燃爆混合物已足以断开开关桥并压缩开关管9的溃缩部23。

用于燃爆烟火材料的点燃装置35(点火装置)可以由简单的可快速加热的燃丝构成。燃爆装置的激活可以通过相应的电控制装置进行。但显然点燃装置35也能以任何其它方式构成，其造成烟火材料的激活，也可呈常见的点火器、饼状点火器、引火剂或者微型雷管的形式。

附加地或替代地，可以规定断路器1被动激活。为此利用在分断部27中的开关管9材料的升温。在此情况下，应在烟火材料与分断部27内的开关管9的内壁和/或外壁之间存在尽量直接接触。还有，也可以紧邻分断部的内壁和/或外壁地或安置在分断部的内壁和/或外壁上地设有易激活材料，尤其是点火混合物或燃爆混合物。

图8示出了点火混合物43的这样的层，其呈膏状被涂覆到分断部的外壁上。如果填料被填充入，则该点火混合物例如必须通过环氧树脂层或天然橡胶层被全面保护以防止填料影响。

分断部27的电阻和进而还有热行为可以通过在分断部27的壁内设置缺口(显然与分断部的壁厚和在分断部过渡处的半径尺寸设定结合地，其主要影响热流出分断部和其断裂行为)而被影响。由此可以限定或调节电流-时间积分，在此断路器1被动触发。惯性也可能受到这种尺寸设定的影响。

即，当断路器1借助点燃装置35或借助被动激活被激活时，在反推平顶25b的背对溃缩部23的一侧产生压力或冲击波，由此，反推平顶承受相应的轴向力。该力通过适当设定烟火材料的尺寸被如此选择，即，在溃缩部23中的开关管9被塑性变形，因而该反推平顶向第一连接触点11运动。烟火材料尺寸此时如此设定，即，在开关管9的分断部27断裂之后，反推平顶25b一直运动到图6所示的最终位置。

即，紧接在烟火材料激活之后，分断部27至少部分裂开。如果裂开并未在反推平顶25b轴向运动开始前出现在分断部27的整个周长，则分断部余部(仍造成电接触)通过反推平顶25b的轴向运动完全裂开。

与分断部的和烟火材料的尺寸设定相关地也可以想到，分断部在激活后首先未裂开，而是气压仅通过分断部壁内的相应开孔也在分断部27周围的环形区域起作用。接着，分断部27的裂开基本只能通过作用于反推平顶25b的轴向力进行，该轴向力也导致其轴向运动。

通过相应选择烟火材料和或许由其包含的点火混合物，还可以进一步控制破裂行为。

尤其是，由燃烧产生的气压或所产生的冲击波可通过将易气化的液体或固体输入装有烟火材料的或者所产生的热气体进入其中的空间中而被良好控制。因此，尤其是水(溶于填料或呈微胶囊、凝胶等形式)显著增大气压。如此造成的气压增大还可能在使加入燃烧室中的水达到沸腾延迟时表现得更极端，尤其通过以下方式，显著变热的水在分断部27断开时经受压力突降。

图8所示的断路器在其开关管9内部在朝向第一连接触点11的轴向侧具有作为填充件的绝缘件B53，第三连接触点81即所谓中间电极可穿过该绝缘件从断路器的外部空间一直延伸到又一室65，第三连接触点最好具有分叉的或分开的端头83。绝缘件B53也作为封闭件用于又一室65。绝缘件B53最好设计成柱形件。绝缘件B53可由塑料例如像PEEK、聚甲醛、ABS或尼龙构成。柱形绝缘件B53被压入空心柱形第一连接触点11中。绝缘件B53最好具有凹口37以容纳密封件，密封件造成在绝缘件B53的轴向外壁与第一连接触点11内壁之间的密封。在图2所示的实施方式中，燃烧室61和另一室63填充有填料45，而又一室65未填充有填料。但根据本发明也可以想到又一室65也填充有填料45。根据本发明，也可以想到没有室61、63和65填充有填料。也可以想到代替中间电极81地仅使用密封螺钉(未示出)。

图8所示的实施方式比图2至5所示的实施方式更简单。但在此只能在5到10倍量的所需烟火材料情况下断裂开最多约200微米的分断部材料厚度。此简单实施方式的开关极限在800伏时仅约为1000安培直流电。而开关极限在带有填料的实施方式中，在所用烟火材料的1/5情况下约为30千安培直流电。

图9示例性示出在激活前的集成有本发明的断路器S1的电路的电路图。在此，第一连接触点(粗)连接至由R2、L1、C2和R5组成的负载电路，第二连接触点(细)例如连接至电源(Batt1)的正极。第三连接触点(所谓中间电极)在此接地或接至电源负极或负载的负接线端。如果现在该电路通过断路器的开关被中断，即所示开关触点从“细”搬至“粗中间电极”的接线端，则在该组件内的压缩过程开始后不久，电容C2中的电能和尤其在负载电路L1的总电感中存储的机械能在绕过分断点情况下经由在此起到短路电极作用的中间电极被输出至大地或被对地短路。通过这种方式，减轻该组件内的真正的分断点负荷并在那里明显削弱或抑制电弧的出现，在组件内的分断点须耗散转化少许多的能量，也明显降低在此在断路时产生的高开关电压。

L2在此是电源(Batt1)的和至断路器的缆线的电感，R1是电源内电阻，C3是电源电容。R3是至断路器的缆线的损耗电阻。R2是负载电阻，L1是包括至断路器的缆线在内的负载电路的电感。C2是整个负载电路的电容，R5是至断路器的缆线的损耗电阻。C1和R4是RC组件，即所谓断路开关触点用灭弧组件，就像通常被用于继电器触点中那样，但它不一定必须在该组件使用时存在于开关电路中，出于成本考虑，人们一般也放弃它。

图10在上侧分图中示出在燃烧室61区域内的开关管9的一部分，此时与烟火物质对置的燃烧室壁设计为凹形，而在下侧分图中该燃烧室壁呈凸形形成。但在此画出的锥尖也可具有其它造型，例如被相应倒圆。尤其当燃烧室61填充有填料最好是硅油并且烟火物质是微型雷管时，此时出现冲击波转向，其在最佳角度α情况下显著增强所产生的冲击波的机械作用，因此还可用最少量烟火物质断裂开更粗的连桥材料，该最佳角度明显取决于燃烧室材料、微型雷管距壁的距离、填料和烟火材料类型。在下侧分图中，图10也示出开关管9的一部分，连同设计成凸形的燃烧室壁。

在图11中，点燃装置35未安装在迄今的室61内而是在室63内，燃爆装置的电接线在上方伸出壳体。顺序与在图1-5中描述的实施方式相似，只是分断部27在此未从内部开裂，而是从外侧被压瘪且反推平顶25b已先压迫。在分断点处的电弧抑制或电弧防止又通过四处流动的填料最好是硅油进行。

所述实施方式应用在很大组件中，此时所需的烟火物质无法再被安装在室63内，在此情况下，微型雷管例如也变为通常的大雷管。

在图12中，点燃装置35同样位于壳体外：压迫分断部27和反推平顶25b所需要的压力能量在此例如利用流体耦合从外侧经管系被输入该组件。该实施方式适用于很大的组件或电路中断器，但针对所有情况也可以考虑其它的压力产生装置，因而是压缩气体储蓄器、二氧化碳筒、化学气体发生器或蒸发器还有所有类型的气化器。

在图1至8和图11至12中的可以存在于凹口37内的所有密封件19(或O形圈)可以由丁腈橡胶、氟橡胶或硅树脂构成，在此优选丁腈橡胶。

图13示出在点燃装置35触发之前的状态中的、在对置两侧有两个分断部27的本发明的断路器。该断路器具有镜像对称结构，因此也具有两个溃缩部23。每个镜像对称部分的工作方式基本上如关于图1所述的那样。室61和/或另一室63和/或又一个室65能填充有填料(未画出)。图14示出在点燃装置35触发后的图13的断路器。

图15示出一种布置，在此，本发明断路器1与一个熔断器87并联，如更前面所述。电流I通过所述并联分为分电流I₁和I₂，其中，I₁是熔断器87的电流，I₂是断路器1的电流。

图16举例示出如下布置，在此，本发明的断路器1与加载有电流I的两个熔断器87串联。两个熔断器87在此情况下接设在断路器1的前后，即连接至断路器1的负接线端和正接线端。在这样的布置中，熔断器具有在更上面描述的任务。

此外，图15和16分别示出一个断路器，其包括橡胶球89作为上述材料的例子，其局部削弱在断路器触发时出现的冲击波的影响。橡胶球89为此最好在安装于空心螺母33内部。

图17A示出具有两个环绕槽91的空心柱形分断部27，如在更前面概述的那样。图17B示出具有一个分断部27的本发明断路器1，如图17A所示。

图18A示出空心柱形分断部27，其具有环绕加粗部(凸肚)93，就像在更前面概述的那样。另外，图18A所示的分断部27在环绕加粗部93的左右分别具有一环绕槽91。图18B示出根据本发明的具有分断部27的断路器1，如图18A所示。

此外，图17B和18B中的断路器1具有第一散热器95和第二散热器97，就像在更前面概述的那样。散热器95、97在这些图中仅被示例性示出并可与本发明的任何其它实施方式组合。第一散热器95在此最好在另一室内安装在反推平顶上，第二散热器97安装在壳体3的内绝缘上。此时，第一散热器95可设计成是环绕的即管状的或片状的。第二散热器97最好在壳体3的内表面或其内绝缘上环绕延伸，即设计成管状。

附图标记列表

1 断路器,电路中断器,组件

3 壳体

5 触点单元

7 绝缘层

9 开关管,连接件

11 第一连接触点

13 第二连接触点

15 凸缘

17 绝缘件A

19 密封件(O形环)

21 封闭螺母/环形片

23 溃缩部/区

25a 凸缘

25b 反推平顶

27 分断部

29 凸缘

31 封闭件

33 空心螺母/封闭件

35 带有烟火材料的点燃装置,微型雷管,点燃器

37 用于密封件的凹口

39 封闭件

41 连接电线

43 点火混合物

45 填料

49 通道

53 绝缘件B

57 填料

61 室/燃烧室

63 另一室

65 又一室

71 壳体开孔

73 螺纹孔

81 第三连接触点

83 第三连接触点的分开端头

85 保护盖，当壳体3一体焊接或在两侧焊接时被省掉

87 熔断器

89 橡胶球

91 环绕槽

93 环绕加粗部(凸肚)

95 第一散热器

97 第二散热器

I 电流

I₁ 分电流

I₂ 分电流

S1 具有第一、第二和第三连接触点的断路器

粗 断路器的第一连接触点

细 断路器的第二连接触点

Batt1 电源

R1 电源的内电阻

C3 电源的电容

L2 电源和至断路器的缆线的电感

R3 至断路器的缆线的损耗电阻

R2 负载电阻

L1 包括直到断路器的线缆的负载电路的电感

C2 整个负载电路的电容

R5 至断路器的缆线的损耗电阻

C1+R4 RC组件，用于断路开关触点的所谓灭弧组件

中间电极 断路器的第三连接触点，传感器单元，如果仅需应答电路中断器的状态，或者短路电极

Claims (25)

1.一种用于在高电压下中断大电流的电断路器(1)，

(a)具有壳体(3)，该壳体包围触点单元(5)，该触点单元限定经过该断路器(1)的电流路径，

(b)具有烟火材料(35)，该烟火材料包含产生气体和/或产生冲击波的可激活材料，

(c)其中，该触点单元具有第一连接触点和第二连接触点(11,13)和分断部(27)，

(d)其中，该烟火材料(35)和该触点单元(5)被设计成：该触点单元通过第一连接触点(11)能被供给有待中断的电流并且能通过第二连接触点(13)从该触点单元输出有待中断的电流或反之，且该分断部(27)在该烟火材料(35)点燃时承受由该可激活材料产生的气压和/或冲击波，从而该分断部(27)裂开、被压入或分离，

其特征是，

(e)该断路器(1)内的至少部分由该分断部(27)界定的至少一个室(61)基本充满填料(45)，从而该分断部(27)接触该填料(45)。

2.根据权利要求1所述的电断路器(1)，其特征是，该分断部(27)被设计成它至少部分包围一个室(61)。

3.根据权利要求1或2所述的电断路器(1)，其特征是，该分断部(27)将这一个室(61)与另一个室(63)分隔开。

4.根据权利要求1所述的电断路器(1)，其特征是，当该分断部(27)分开时，这一个室(61)与另一个室(63)连通。

5.根据权利要求1所述的电断路器(1)，其特征是，不仅这一个室(61)、还有另一个室(63)基本充满所述填料(45)。

6.根据权利要求1所述的电断路器(1)，其特征是，该烟火材料(35)位于填充有填料(45)的该室(61)内。

7.根据权利要求2所述的电断路器(1)，其特征是，这一个室(61)是烟火材料(35)所处的燃烧室。

8.根据权利要求1所述的电断路器(1)，其特征是，所述触点单元(5)具有溃缩部(23)。

9.根据权利要求8所述的电断路器(1)，其特征是，如此设计该溃缩部(23)，即它包围又一个室(63)。

10.根据权利要求9所述的电断路器(1)，其特征是，所述又一个室(65)通过至少一个通道(49)与这一个室(61)相连通。

11.根据权利要求10所述的电断路器(1)，其特征是，所述又一个室(65)和所述至少一个通道(49)也基本充满该填料(45)。

12.根据权利要求8所述的电断路器(1)，其特征是，所述溃缩部(23)就材料和形状而言被设计成：该溃缩部(23)的壁因挤压运动而被褶皱。

13.根据权利要求1所述的电断路器(1)，其特征是，该分断部(27)设计成空心柱形。

14.根据权利要求8所述的电断路器(1)，其特征是，该溃缩部(23)设计成空心柱形。

15.根据权利要求1所述的电断路器(1)，其特征是，该分断部(27)的壁被设计成能进行冲击波转向。

16.根据权利要求8所述的电断路器(1)，其特征是，它具有反推平顶(25b)，它在烟火材料(35)点燃时如此承受由该可激活材料产生的气压和/或冲击波，即，该反推平顶(25b)在壳体(3)内在一个运动方向上从初始位置运动到最终位置且同时该溃缩部(23)被塑性变形，其中，该分断部(27)被完全分开，并且在该反推平顶(25b)的最终位置中达到在该分断部(27)的分开端头之间的绝缘距离。

17.根据权利要求16所述的电断路器(1)，其特征是，该触点单元(5)具有笔直的纵轴线，该反推平顶(25b)能沿该纵轴线移动，其中，该分断部(27)和该溃缩部(23)在该反推平顶(25b)的各自对置两侧邻接该反推平顶地布置，并且该分断部和该溃缩部是在该纵轴线上平置的。

18.根据权利要求17所述的电断路器(1)，其特征是，所述触点单元(5)具有带有第一连接触点(11)的第一连接触点部和带有第二连接触点(13)的第二连接触点部，它们布置在该分断部(27)的各自对置两侧。

19.根据权利要求18所述的电断路器(1)，其特征是，所述第一连接触点部邻接该溃缩部(23)地平置在该纵轴线上，所述第二连接触点部邻接该分断部(27)地平置在该纵轴线上。

20.根据权利要求19所述的电断路器(1)，其特征是，所述第一连接触点部设计成空心柱形。

21.根据权利要求16所述的电断路器(1)，其特征是，设有第三连接触点(81)或传感器，其在该反推平顶(25b)向最终位置运动时被机械和/或电动地操作，并因此用作该断路器(1)成功触发的探测手段。

22.根据权利要求21所述的电断路器(1)，其特征是，使第三连接触点(81)与第二连接触点(13)电连接。

23.根据权利要求21或22所述的电断路器(1)，其特征是，第三连接触点(81)被设计成线、杆或弹簧，其在由第一连接触点部形成的内室中沿着该触点单元(5)的纵向延伸。

24.根据权利要求23所述的电断路器(1)，其特征是，呈线或杆状构成的第三连接触点(81)在其伸入该断路器(1)的一端被分为至少两个部分，以便能更容易地变形。

25.根据权利要求1所述的电断路器(1)，其特征是，在壳体(3)内设有超过一个的分断部(27)。

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