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Der Gegenstand betrifft einen Stromunterbrecher für eine Energieleitung, insbesondere eine Batterieleitung eines Kraftfahrzeugs, mit einem ersten Anschlusselement, einem zweiten mit dem ersten Anschlusselement elektrisch verbundenem Anschlusselement und mit einem Trennelement zum elektrischen Trennen der elektrischen Verbindung zwischen den Anschlusselementen, wobei das Trennelement einen Hilfsantrieb aufweist, und der Hilfsantrieb das Trennelement in einem Auslösefall zum Trennen der elektrischen Verbindung zwischen den Anschlusselementen mechanisch antreibt.
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Stromunterbrecher für elektrische Leitungen, insbesondere für Batterieleitungen von Kraftfahrzeugen, sind hinlänglich bekannt. So ist beispielsweise aus der
DE 10 2004 012 304 A1 ein Stromunterbrecher bekannt, bei dem ein Strompfad durch ein Kontaktelement unterbrochen werden kann. Das Kontaktelement wird bei der hierin beschriebenen Lösung durch einen pyrotechnischen Hilfsantrieb angetrieben. Der pyrotechnische Hilfsantrieb ist hierbei durch eine Zündpille gebildet, welche durch einen elektrischen Impuls ausgelöst wird. Das Kontaktelement, im gegebenen Fall ein Kolben, bewegt sich derart, dass eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlusselementen getrennt wird. Insofern kann das Kontaktelement dieser Veröffentlichung auch als Trennelement gemäß dem Gegenstand verstanden werden.
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Aus der
DE 696 04 870 T2 ist ebenfalls ein Stromunterbrecher für Batterieleitungen bekannt. Bei diesem Stromunterbrecher wird eine einstückige oder mit einem Batteriepol verbundene Anschlussklemme vorgeschlagen, in die ein Kolben eingeführt ist. Hierzu ist in der Anschlussklemme eine Hülse vorgesehen. Der Kolben ist fest mit einem elektrischen Versorgungskabel für die Stromversorgung befestigt. Durch Verschieben des Kolbens in der Bohrung kann ein elektrischer Kontakt zwischen Anschlussklemme und Versorgungskabel hergestellt und getrennt werden. Auch hier kann der Kolben als Trennelement verstanden werden. Gemäß dieser Lösung wird der Kolben ebenfalls mittels eines pyrotechnischen Hilfsantriebs angetrieben. Auch hier kommt eine Zündpille zum Einsatz, welche elektrisch gezündet wird.
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Aus der
DE 196 06 447 A1 ist ebenfalls ein Stromunterbrecher für Batterieleitungen bekannt. Auch bei diesem Stromunterbrecher ist ein Kolben gleitend in einer Hülse geführt und durch einen Hilfsantrieb angetrieben. Auch hier ist wiederum der Hilfsantrieb eine pyrotechnische Zündpille.
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Der Einsatz von pyrotechnischen Zündpillen ist in vielerlei Hinsicht nachteilig. Zum Einen sind elektrisch auslösbare Zündpillen teuer. Darüber hinaus unterliegen solche Zündpillen sehr scharfen Sicherheitsbestimmungen, so dass der Umgang hiermit streng reglementiert ist. Das macht die Entwicklung von Stromunterbrechern teuer.
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Schließlich werden die Zündpillen in nur geringen Stückzahlen produziert, so dass die Verfügbarkeit und der Preis nicht zufriedenstellend ist.
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Aus diesem Grunde lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, einen Stromunterbrecher für Energieleitungen zur Verfügung zu stellen, welcher eine sichere Trennung gewährleistet, jedoch auf den Einsatz einer elektrisch gezündeten pyrotechnischen Zündpille verzichtet.
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Diese Aufgabe wird gegenständlich dadurch gelöst, dass der Hilfsantrieb aus einem Anzündhütchen gebildet ist. Im Unterschied von Anzündern herkömmliche pyrotechnischer Zündpillen sind Anzündhütchen erheblich kleiner in ihrer Dimension. So sind die Anzündhütchen bevorzugt zwischen 1 und 5 mm im Durchmesser und weisen eine Höhe zwischen 1 und 5 mm auf. Die Menge an Treibladung ist somit in einem Anzündhütchen erheblich geringer als in einer pyrotechnischen Zündpille. Das Anzündhütchen ist vorzugsweise aus einem mit einem pyrotechnischen Treibmittel bestückten Container gebildet. Der Container ist bevorzugt ein zylindrischer Topf, der einseitig offen ist. Das Treibmittel ist in den zylindrischen Topf bevorzugt lediglich durch einen Kunststoff gehalten. Die Zündung des Anzündhütchens kann mittels einer mechanischen Auslösung erfolgen, wobei jedoch vorliegend auch eine zusätzliche elektrische Zündung vorgesehen werden kann. Somit kann ein herkömmlicherweise mechanisch zündbares Anzündhütchen gegenständlich auch elektrisch gezündet werden, in dem ein elektrischer Zünddraht in das bereits hergestellte Zündhütchen implementiert wird. Auf eine heliumdichte Glasdurchführung, wie sie bei pyrotechnischen Zündpillen zum Einsatz kommt, kann verzichtet werden.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist das Anzündhütchen ein Munitions-Anzündhütchen. Ein Munitions-Anzündhütchen ist der Teil einer Munition, der mittels des Kolbens aktiviert wird. Er sitzt in der Regel zentrisch am Boden einer Patrone und wird durch den Bolzen einer Waffe aktiviert. Vorliegend kann eine elektrische Zündung, beispielsweise durch Erhitzen einer Zünddrahtes oder durch Erhitzen des das Anzündhütchen bildenden Containers erzielt werden.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist das Anzündhütchen für eine mechanische Zündung gebildet. Das bedeutet, dass das Anzündhütchen zunächst für eine mechanische Anzündung hergestellt wird, gegenständlich jedoch auch elektrisch gezündet werden kann. Bei der Verwendung eines Munitions-Anzündhütchens ergibt sich der Vorteil, dass dieses in sehr großen Stückzahlen verfügbar ist und nur geringsten Sicherheitsbestimmungen unterliegen. Das führt dazu, dass diese Anzündhütchen besonders kostengünstig erhältlich sind.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Anzündhütchen mit einem elektrischen Zünder bestückt ist. Der elektrische Zünder kann dazu führen, dass das Anzündhütchen bzw. ein Zünddraht in dem Anzündhütchen derart erhitzt wird, dass das Treibmittel in dem Anzündhütchen gezündet wird.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Anzündhütchen mit einem festen Treibmittel bestückt ist. Das feste Treibmittel kann in dem Anzündhütchen beispielsweise durch einen Kunststoff gehalten werden.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Anzündhütchen Teil einer Kartusche ist.
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Eine Kartusche im Sinne des Gegenstandes ist eine mit pyrotechnischen Treibmitteln gefüllte Hülse, wobei die Hülsenöffnung verschlossen ist. Eine Kartusche bezeichnet in der Waffentechnik ein Behälter, der eine Treibladung eines Geschosses aufnimmt und den Ladungsraum nach hinten abdichtet. Im Gegensatz zu einer Patronenhülse weist die Kartusche jedoch kein Geschoss auf. In diesem Sinne ist der Begriff Kartusche gegenständlich zu verstehen.
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Durch die Verwendung eines aus der Waffentechnik in sehr großen Stückzahlen verfügbaren Anzündhütchens oder einer Kartusche kann der Stromunterbrecher besonders kostengünstig hergestellt werden. Auch unterliegt die Munition (Anzündhütchen, Kartusche) nur weniger strengen Sicherheitsbestimmungen als eine pyrotechnische Zündpille.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Anzündhütchen Nitrozellulose als Treibmittel aufweist. Nitrozellulose hat sich als besonders zuverlässiges Treibmittel erwiesen.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Anzündhütchen derart an dem Trennelement angeordnet ist, dass der bei Auslösen des Anzündhütchens entstehende Gasdruck das Trennelement zum elektrischen und/oder mechanischen Trennen der elektrischen Verbindung zwischen den Anschlusselementen antreibt. Bevorzugt ist das Anzündhütchen in unmittelbarer Nähe des Trennelements angeordnet. Bevorzugt ist das Trennelement als auch das Anzündhütchen oder die Kartusche in einem gemeinsamen Gehäuse, beispielsweise einer Hülse, welche gasdicht verschlossen ist, angeordnet. Auch kann das Anzündhütchen oder die Kartusche zusammen mit dem Trennelement in einem Gehäuse vergossen sein.
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Auch wird vorgeschlagen, dass die Kartusche einen gecrimpten Hülsenmund oder eine Plastikkappe zum Fixieren des Treibmittels in der Kartusche aufweist. Der gecrimpte Hülsenmund oder die Plastikkappe dient außerdem zum Aufbau eines ausreichend großen Gasdruckes innerhalb der Kartusche nach dem Auslösen des Treibmittels. Hierdurch wird gewährleistet, dass die Kartusche einen ausreichend großen Druck auf das Trennelement ausübt, um die Anschlusselemente voneinander zu trennen.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Kartusche eine Platz- oder Knallpatrone. Platzpatronen sind im Handel leicht verfügbar. Platzpatronen sind äußerst günstig. Platzpatronen sind genormt, insbesondere da sie für die verschiedenen Waffentypen angepasst sind. Somit können die Platzpatronen in besonders einfacher Weise als Hilfsantrieb verwendet werden.
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Besonders günstig lassen sich Kartuschen für Handfeuerwaffen beschaffen, so dass vorgeschlagen ist, dass die Kartusche für eine Handfeuerwaffe ausgelegt ist. Solche Kartuschen haben eine ausreichend hohe Sprengkraft, um das Trennelement anzutreiben und sind trotzdem kostengünstig und einfach erhältlich. Außerdem sind solche Kartuschen für die unterschiedlichen Waffentypen kalibriert und genormt, so dass sich diese auch für den Masseneinsatz eignen.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Kartusche ein handelsübliches Kaliber aufweist. Handelsübliche Kaliber sind beispielsweise Kaliber 9, 12, 16, .45 und dergleichen. Für die verschiedenen Waffen sind unterschiedliche Kaliberbezeichnungen bekannt. Ein handelsübliches Kaliber ist dahingehend zu verstehen, dass es ein Kaliber ist, welches für eine Mehrzahl von Waffen zum Einsatz kommt und somit Kartuschen hierfür einfach erhältlich sind.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass eine Zündeinrichtung das Anzündhütchen beim Vorliegen einer Auslösebedingung zündet. So wie in der Waffentechnik kann dies vorliegend durch mechanische Auslösung erreicht werden. Hierbei kann ein Kolben mechanisch in Richtung des Bodens des Anzündhütchens oder des Kartuschenbodens beschleunigt werden, so dass dieser den Boden des Anzündhütchens oder den Kartuschenboden einpresst. Die Hierbei entstehenden Kräfte reichen aus, das Treibmittel in dem Anzündhütchen oder der Kartusche zu zünden.
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Aus diesem Grunde wird gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, dass die Zündeinrichtung ein mechanisch betriebener Kolben ist. Hierbei kann beispielsweise ein Kolben mittels einer Feder vorgespannt sein. Beispielsweise durch einen elektrischen Impuls, der einen elektrischen Magnet auslöst, kann der Kolben aus einer fixierten Position gelöst werden, so dass sich die Federkraft auf den Kolben ausübt und der Kolben in Richtung des Kartuschenbodens beschleunigt wird.
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Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer ein Ausführungsbeispiel zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine erste Ansicht eines Stromunterbrechers mit einer Kartusche;
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2 eine zweite Ansicht eines Stromunterbrechers mit einem Anzündhütchen.
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1 zeigt einen Stromunterbrecher, mit einem Polschuh 2. Dieser Polschuh 2 dient zum Anschluss des Stromunterbrechers an einen Batteriepol einer Autobatterie, insbesondere dem Pluspol. Am Polschuh 2 angeordnet ist ein erster Anschluss 4. Ferner dargestellt ist ein zweiter Anschluss 6. Der erste Anschluss 4 ist elektrisch vom zweiten Anschluss 6 isoliert durch den Luftspalt 8. Zu erkennen ist, dass die Anschlüsse 4 und 6 konzentrische Zylinder aufweisen, in die ein Einpressbolzen 14 als Kontaktstift eingeschoben werden kann, wie nachfolgend noch dargestellt wird.
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Der Stromunterbrecher hat eine zusätzlichen Kunststoffumspritzung 10. Die Kunststoffumspritzung 10 ummantelt die konzentrischen Zylinder der Anschlüsse 4 und 6. Durch die Kunststoffumspritzung 10 wird eine weitere Isolierung des Luftspalts 8 zwischen den Anschlüssen 4 und 6 gewährleistet. Die Kunststoffumspritzung 10 sichert außerdem die Positionen der Anschlüsse 4 und 6 zueinander. Diese sind durch die Kunststoffumspritzung 10 ortsfest zueinander und können sich somit nicht mehr relativ zueinander bewegen.
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Zusätzlich ist eine Bohrung 12 gezeigt, die durch die Kunststoffummantelung 10, den Anschluss 6 und den Anschluss 4 geht. Die Bohrung 12 ist derart, dass sie eine Durchgangsbohrung durch den Anschluss 6 und eine Durchgangsbohrung im Anschluss 4 ist. In dem Anschluss 6 abgewandten Ende der Bohrung 12 in Anschluss 4 hat die Bohrung einen umlaufenden Rücksprung. Der Rücksprung dient zur Aufnahme eines Kragens einer Kartusche 16, so dass die Kartusche 16 nur bis zum Anschlag des Kragens am Rücksprung in die Bohrung 12 eingeschoben werden kann. Anschließend kann die Ummantelung 10 aufgebracht werden. Durch die Bohrung 12 entsteht im Anschluss 4 ein Hohlraum zur Aufnahme der Kartusche 16. In die Bohrung 12 kann, wie nachfolgend noch gezeigt wird, ein Einpressbolzen 14 eingeschoben werden.
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Zusätzlich zu der Bohrung 12 hat der Stromunterbrecher Stifte 5. Diese Stifte 5 erlauben den Anschluss von Batteriekabeln an den Stromunterbrecher. Durch die Isolierung zwischen den Anschlüssen 4 und 6 ist der Anschluss 6 elektrisch vom Polschuh 2 isoliert. Kabel, die an Stift 5b angeschlossen sind, sind somit nicht im Strompfad des Batteriepols. Um Notstromversorgungen zu gewährleisten und beispielsweise unkritische Bereiche auch nach einem Auslösen des Stromunterbrechers mit Strom versorgen zu können, ist Stift 5a vorgesehen. Dieser Stift ermöglicht den Anschluss von Überbrückungskabeln, die unkritische Bereiche mit Strom versorgen können.
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Ferner ist ein Einpressbolzen 14, der in die Bohrung 12 eingeschoben werden kann, gezeigt. Im eingeschobenen Zustand stellt der Einpressbolzen 14 einen elektrischen Kontakt zwischen Anschluss 4 und Anschluss 6 her. Im geschossenen Zustand, das heißt im herausgedrückten Zustand, ist der elektrische Kontakt zwischen dem Anschluss 4 und dem Anschluss 6 getrennt. Der Einpressbolzen 14 kann somit als Trennelement verstanden werden.
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Ein Trennelement kann jedoch auch beispielsweise ein Bolzen oder ein Schneidmesser sein, welches mittels des Gasdrucks der Kartusche 16 beschleunigt wird und einen Strompfad zwischen den Anschlüssen durchschlägt.
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In dem Hohlraum der Bohrung 12 ist die Kartusche 16 eingefügt. In der Ansicht ist die Kunststoffummantelung 10 aufgeschnitten, so dass man die Anordnung der Kartusche 16 in der Bohrung 12 erkennen kann. Wie zu erkennen ist, ist die Bohrung 12 an den Außenumfang der Kartusche 16 angepasst und die Kartusche 16 ist fest in der Bohrung 12 angeordnet. Zu erkennen ist, dass die Kartusche mit ihrem Boden am Boden der Bohrung 12 angeordnet ist. Durch den Boden der Bohrung 12 bzw. durch die Ummantelung 10 kann ein Schussbolzen 17 beschleunigt werden. Hierzu hat die Ummantelung 10 im Bereich des Kartuschenbodens eine Öffnung. Der Schussbolzen 17 wird durch die Ansteuerung 18 beschleunigt. Wird der Schussbolzen 17 beschleunigt, so trifft er mit einer hohen kinetischen Energie aus dem Boden der Kartusche 16 auf und verformt diesen derart, dass das in der Kartusche 16 angeordnete Treibmittel zündet.
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Gegenständlich wird somit der Stromunterbrecher durch eine mechanisch ausgelöste Kartusche aktiviert. Eine elektrische Aktivierung ist nicht notwendig. Die mechanische Aktivierung kann mittels eines Schussbolzens am Boden der Kartusche erfolgen.
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Sobald der Schussbolzen 17 auf den Boden der Kartusche 16 auftrifft, zündet die Kartusche und ein hoher Gasdruck entsteht im Inneren der Bohrung 12. Durch diesen Gasdruck wird der Einpressbolzen 14 in Richtung des Pfeils 28 aus der Bohrung 12 herausgeschossen.
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In der Figur ist der Stromunterbrecher im geschlossenen Zustand dargestellt. Gezeigt ist ein Teilschnitt durch die Kunststoffummantelung 10, wie bereits erwähnt, um den Anschluss der Kartusche 16 und die Anordnung des Schussbolzens 17 besser zu erkennen. Der Schussbolzen 17 wird über eine Ansteuerung 18 angesteuert. Beispielsweise kann der Schussbolzen 17 mittels einer vorgespannten Feder an der Ansteuerung 18 angelenkt sein. Erfährt die Ansteuerung 18 beispielsweise im Fall eines Crashes, einen Steuerimpuls über die Anschlusskabel 19, so kann beispielsweise ein Elektromagnet aktiviert werden, welcher die Fixierung des Schussbolzens 17 an der Ansteuerung 18 auflöst, woraufhin sich die Spannfeder entspannt und der Schussbolzen 17 mit einer hohen kinetischen Energie gegen den Boden der Kartusche 16 beschleunigt wird.
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Die Zündung der Kartusche 16 bewirkt eine schnelle Ausdehnung von Gasen im Hohlraum der Bohrung 12, so dass der Einpressbolzen 14 in Ausschussrichtung 28 aus der Bohrung 12 geschossen wird. Hierdurch werden die Anschlüsse 4 und 6 elektrisch voneinander getrennt.
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Zu erkennen ist, dass der Einpressbolzen 14 eine umlaufende Ringschulter aufweist, so dass dieser nur bis zu einer gewissen Tiefe in die Bohrung 12 eingeschoben werden kann. Dies verhindert, dass der Einpressbolzen 14 gegen die Kartusche 16 gepresst wird und diese beschädigt oder fehlauslöst.
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2 zeigt ebenfalls einen Stromunterbrecher. Im Unterschied zu dem Stromunterbrecher gemäß 1 ist in dem Stromunterbrecher gemäß 2 keine Kartusche 16b, sondern ein Anzündhütchen 16a vorgesehen. Das Anzündhütchen 16a ist mit seinem Boden 23 am Boden der Bohrung 12 angeordnet. Der Boden 23 des Anzündhütchens 16 ist durch einen Zünddraht 20 durchbrochen. Der Zünddraht 20 wird über die Ansteuerung 18 angesteuert. Zu erkennen ist, dass das Anzündhütchen 16a mit seinem metallischen Boden 23 von dem Einpressbolzen 14 abgewandt ist und mit einer Abdichtung 21 dem Einpressbolzen 14 zugewandt ist. Die Abdichtung 21 ist vorzugsweise eine Kunststoffbeschichtung des Containers des Anzündhütchens 16a.
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Im Auslösefall steuert die Ansteuerung 18 den Zünddraht 20 derart an, dass ein Strom über den Zünddraht 20 fließt. Dieser Strom bewirkt, dass sich der Zünddraht 20 aufheizt und dass in dem Anzündhütchen 16a befindliche feste Treibmittel zündet. Der entstehende Gasdruck entlädt sich in Richtung der Abdeckung 21, so dass der Einpressbolzen 14 aus der Bohrung 12 herausgepresst wird.
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Durch die Verwendung der gezeigten Kartusche 26 kann der Stromunterbrecher in besonders einfacher und kostengünstiger Weise hergestellt werden. Die Kartusche 16 ist bevorzugt eine Knall- oder Platzpatrone, welche als Massenartikel verfügbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004012304 A1 [0002]
- DE 69604870 T2 [0003]
- DE 19606447 A1 [0004]
