DE102020212126A1

DE102020212126A1 - Stromleitungs-Trennvorrichtung

Info

Publication number: DE102020212126A1
Application number: DE102020212126.5A
Authority: DE
Inventors: Felix Noll; Alois Mauthofer; Max Aulbach
Original assignee: Joyson Safety Systems Germany GmbH
Current assignee: Joyson Safety Systems Germany GmbH
Priority date: 2020-09-25
Filing date: 2020-09-25
Publication date: 2022-03-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stromleitungs-Trennvorrichtung (1) mit einer Kammer (4); einem bewegbaren Trennelement (3), welches innerhalb der Kammer (4) angeordnet ist; und einem Aktuator (6) zum Auslösen einer Bewegung des Trennelements (3). Erfindungsgemäß sind die Kammer (4) und das Trennelement (3) so ausgebildet und angeordnet, dass eine zu zertrennende Stromleitung (8) so in der Kammer (4) anordenbar ist, dass das Trennelement (3) vor einem Auslösen der Bewegung des Trennelements (3) durch den Aktuator (6) zumindest abschnittsweise mit der Stromleitung (8) in mechanischem Kontakt ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Fahrzeugkomponente und eine stationäre Einrichtung mit einer Stromleitungs-Trennvorrichtung (1) sowie ein Verfahren zum Zertrennen einer Stromleitung mit der Stromleitungs-Trennvorrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromleitungs-Trennvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Fahrzeugkomponente nach Anspruch 13 und eine stationäre Vorrichtung nach Anspruch 14 enthaltend diese Stromleitungs-Trennvorrichtung sowie ein Verfahren zum Trennen einer Stromleitung nach Anspruch 15.
Elektrisch angetriebene Fahrzeuge erfordern einen Batterieeinsatz mit sehr hohen elektrischen Spannungen und Strömen. Im Falle eines Unfalls können die durch die Batterie bedingten hohen Ströme und Spannungen für die Fahrzeuginsassen sowie für Unfalleinsatzkräfte eine Gefahr darstellen. Die Gefahr kann beispielsweise dadurch minimiert werden, dass der Stromfluss in der Nähe von der Batterie schnellstmöglich unterbrochen wird. Die Unterbrechung des elektrischen Stromkreises lässt sich mittels Leitungstrennern zum Beispiel mit Stromleitungs-Trennvorrichtungen für Hochspannungsstromschienen (englisch High Voltage Electric Line Cutter, HV-ELC) realisieren. Solche Notabschaltvorrichtungen können sehr hohe elektrische Ströme (mehrere Kiloampere) und sehr hohe elektrische Spannungen (bis hin zum Kilovoltbereich) in wenigen Millisekunden ausschalten.
Bei bekannten Leitungstrennern wird durch Auslösen eines Zünders ein Trennelement, z.B. ein Bolzen, beschleunigt, der dann auf eine Stromschiene trifft und ein Teilstück aus der Stromschiene heraustrennt. Problematisch hierbei ist, das herausgetrennte beschleunigte Teilstück aus der Stromschiene und den beschleunigten Bolzen sicher abzubremsen und zu fixieren.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem besteht darin, eine Stromleitungs-Trennvorrichtung bereitzustellen, die ein verbessertes Fixieren des Trennelements und des herausgetrennten Teilstücks einer Stromleitung, insbesondere einer Stromschiene, ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Stromleitungs-Trennvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung betrifft eine Stromleitungs-Trennvorrichtung, insbesondere zum Trennen von Hochspannungsstromschienen oder Hochspannungsstromleitungen, mit

- einer Kammer;
- einem bewegbaren Trennelement, welches innerhalb der Kammer angeordnet ist; und
- einem Aktuator zum Auslösen einer Bewegung des Trennelements, wobei
- die Kammer und das Trennelement so ausgebildet und angeordnet sind, dass eine zu zertrennende Stromleitung, insbesondere eine zu zertrennende Stromschiene, so in der Kammer anordenbar ist, dass das Trennelement vor einem Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator zumindest abschnittsweise mit der Stromleitung in mechanischem Kontakt ist.

Durch das Vorfixieren des Trennelements an der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, hat das herauszutrennende Teilstück der Stromschiene weniger Freiheitsgrade, was ein einfacheres Abbremsen und Fixieren des herausgetrennten Teilstücks der Stromschiene (und des Trennelements) ermöglicht.
Durch das Vorfixieren des Trennelements an der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, in einer Anfangsposition wird sichergestellt, dass bei einem Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator ausreichend Weg für eine Beschleunigung des Trennelements (und damit ausreichend kinetische Energie) für das Heraustrennen eines Teilstücks des Stromschiene verfügbar ist.
Die Vorfixierung des Trennelements an der Stromschiene in der Anfangsposition kann mit einer solchen Kontaktkraft erfolgen, dass die Kontaktkraft nur durch ein Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator überwunden werden kann.
Das Trennelement kann (vor dem Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator) abschnittsweise in einem Kontaktbereich mit der Stromleitung in Kontakt sein. Das Trennelement kann vor einem Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator zumindest abschnittsweise mit der Stromleitung in mechanischem Kontakt sein. Dadurch kann das Trennelement in einer Anfangsposition festgehalten werden. Nach dem Auslösen und Durchschlagen der Stromleitung, insbesondere der Stromscheine, kann ein Teil der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, aus der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, herausgetrennt werden, wobei das Trennelement in eine Endposition gelangt, in der das Trennelement und das herausgetrennte Teil der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, fest miteinander verbunden oder verbindbar sind.
Der Kontaktbereich kann weniger als 20%, 10%, 5% oder 2% der Oberfläche des Trennelements betragen.
Der Kontaktbereich kann in der geometrischen Mitte des Teils der Stromschiene, welches sich innerhalb der Kammer befindet, angeordnet sein und/oder der Kontaktbereich kann äquidistant von der Gehäuseinnenwand angeordnet sein. Dadurch hat das herauszutrennende Teilstück der Stromschiene noch weniger Freiheitsgrade, was ein einfacheres Abbremsen und Fixieren des herausgetrennten Teilstücks der Stromschiene (und des Trennelements) ermöglicht.
Das Trennelement kann (vor dem Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator) zumindest abschnittsweise stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit der Stromleitung verbunden sein.
Das Trennelement und/oder die Stromleitung kann/können derart ausgebildet sein, dass sie nach dem Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator fest (unlösbar) miteinander verbindbar sind oder verbunden bleiben. Dadurch, dass das Trennelement und das herausgetrennte Teilstück der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, verbunden bleiben, muss keine separate Abbremsung des Trennelements und des herausgetrennten Teilstücks der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, erfolgen. Dadurch kann ein effizienteres Abbremsen des Trennelements und des herausgetrennten Teilstücks der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, stattfinden.
Die Kammer ist ein mit Gas oder Löschmittel befüllter oder ein mit Gas befüllbarer Raum. Die Kammer ist von einem Gehäuse umgeben. Die Kammer liegt somit innerhalb des Gehäuses.
Die Kammer weist ein Kammerunterteil und ein Kammeroberteil auf. Als Kammeroberteil wird der Bereich der Kammer verstanden, der oberhalb der Aufnahme für eine Stromschiene oder oberhalb der (horizontal verlaufenden) Stromleitung, insbesondere Stromschiene, angeordnet ist. Als Kammerunterteil wird der Bereich der Kammer verstanden, der unterhalb der Aufnahme für der (horizontal verlaufenden) Stromleitung, insbesondere Stromschiene, angeordnet ist. Die Aufnahme für die Stromleitung, insbesondere die Stromschiene, liegt also zwischen dem Kammerunterteil und dem Kammeroberteil.
Das Gehäuse kann als einteiliges, zweiteiliges oder mehrteiliges Gehäuse ausgebildet sein. Das Gehäuse weist eine zur Kammer hingewandte Gehäuseinnenwand auf. Das Gehäuse weist zudem eine Gehäuseaußenwand auf, welche die Gehäuseinnenwand umgibt. Das Gehäuse kann zudem einen Gehäuseboden und eine Gehäusedecke aufweisen, wobei die Gehäuseaußenwand jeweils mit dem Gehäuseboden und der Gehäusedecke verbunden ist und sich die Gehäusedecke und der Gehäuseboden gegenüberliegen.
Das Gehäuse kann ein Gehäuseunterteil und Gehäuseoberteil aufweisen. Als Gehäuseoberteil wird der Bereich des Gehäuses verstanden, der oberhalb der Aufnahme für eine Stromschiene oder oberhalb der (horizontal verlaufenden) Stromleitung, insbesondere Stromschiene, angeordnet ist. Als Gehäuseunterteil wird der Bereich des Gehäuses verstanden, der unterhalb der Aufnahme für die (horizontal verlaufende) Stromleitung, insbesondere Stromschiene, angeordnet ist. Die Aufnahme für die Stromleitung, insbesondere die Stromschiene, liegt also zwischen dem Gehäuseunterteil und dem Gehäuseoberteil. Das Gehäuseunterteil kann mit dem Gehäuseoberteil (lösbar) verbunden sein.
Das Gehäuseoberteil weist eine Gehäuseoberteildecke und mindestens eine Gehäuseoberteilseitenwand auf, wobei die mindestens eine Gehäuseoberteilseitenwand mit der Gehäuseoberteildecke verbunden ist.
Das Gehäuseunterteil weist einen zur Kammer hingewandten Gehäuseunterteilboden und mindestens eine zur Kammer hingewandte Gehäuseunterteilseitenwand auf, wobei die mindestens eine Gehäuseunterteilseitenwand mit dem Gehäuseunterteilboden verbunden ist. Das Gehäuseunterteil umfasst zudem eine Gehäuseunterteilaußenwand, welche die Gehäuseunterteilseitenwand und den Gehäuseunterteilboden umgibt.
Das Gehäuseunterteil kann beispielsweise zylinderförmig ausgebildet sein, so dass das Gehäuseunterteil eine gekrümmte Gehäuseunterteilseitenwand aufweist. Ist das Gehäuseunterteil dreieckig, viereckig oder vieleckig ausgebildet gibt es drei, vier oder mehr als vier Gehäuseunterteilseitenwände.
Das Gehäuseoberteil enthaltend ein Kammeroberteil und das Gehäuseunterteil enthaltend ein Kammerunterteil können derart miteinander verbunden sein, dass das Kammeroberteil und das Kammerunterteil zusammen eine Kammer bilden (die nur durch die Stromleitung, insbesondere Stromschiene, voneinander getrennt sind). Das Gehäuseoberteil enthaltend das Kammeroberteil und das Gehäuseunterteil enthaltend das Kammerunterteil können formschlüssig, stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sein. Dabei kann die mindestens eine Gehäuseoberteilseitenwand mit der mindestens einen Gehäuseunterteilseitenwand formschlüssig, stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden sein.
Das Gehäuse, insbesondere das Gehäuseunterteil, kann zumindest teilweise oder vollständig als elektrischer Isolator ausgebildet sein oder einen solchen enthalten. Dadurch wird ein Funkenüberschlag vermindert oder verhindert. Als elektrische Isolatoren (Nichtleiter) werden chemische Elemente oder Materialien mit einer elektrischen Leitfähigkeit von weniger als 10^-8 S·cm^-1 (sowie einem spezifischen Widerstand von über 10⁸ Ω·cm) verstanden.
Die Stromleitungs-Trennvorrichtung kann eine Aufnahme für mindestens eine Stromleitung oder mindestens eine Stromschiene aufweisen. Die Aufnahme für die Stromleitung oder die Stromleitung kann an dem Gehäuse angeordnet sein und insbesondere innerhalb der Kammer und/oder durch die Kammer verlaufen. Die Aufnahme oder die Stromschiene kann (horizontal) zwischen dem Gehäuseoberteil und dem Gehäuseunterteil angeordnet sein. Die Stromschiene kann durch mindestens eine Öffnung bspw. einen Schlitz in oder durch das Gehäuse führbar oder geführt sein.
Eine Stromleitung ist ein elektrischer Leiter (z.B. ein Kabel) zum Transport elektrischer Energie oder von elektrischem Strom. Die Stromleitung kann mit der Batterie und batteriebetriebenen Bauteilen des Fahrzeugs verbunden sein. Die Stromleitung kann eine Hochspannungsstromleitung sein (und kann somit geeignet sein, Hochspannungsströme zu führen). Die mindestens eine Stromleitung kann zudem als mindestens eine Stromschiene ausgebildet sein.
Eine Stromschiene ist ein elektrischer Leiter (aus einem starren Material) zur Versorgung von Fahrzeugen mit elektrischer Energie oder elektrischem Strom. Die Stromschiene ist beispielsweise als eine Hochspannungsstromschiene ausgebildet (und ist somit geeignet, Hochspannungsströme führen zu können). Die Stromschiene kann mit der Batterie und mindestens einem batteriebetriebenen Bauteil eines (elektrisch betriebenen) Fahrzeugs verbunden sein.
Die Stromleitung oder die Stromschiene kann aus einem geeigneten Metall z.B. Aluminium, Kupfer, Eisen oder einem Stahl oder einer Legierung bestehen oder dieses enthalten.
Die Stromleitung oder die Stromschiene kann zwei Enden aufweisen, die außerhalb des Gehäuses (außerhalb des Gehäuseoberteils und des Gehäuseunterteils) angeordnet sind.
Die Stromleitung kann (vor dem Zertrennen der Stromleitung) mindestens eine Stromleitungssollbruchstelle aufweisen. Die Stromschiene kann (vor dem Zertrennen der Stromleitung) mindestens eine Stromschienensollbruchstelle aufweisen. Die mindestens eine Stromschienensollbruchstelle oder Stromleitungssollbruchstelle kann einen geringeren Querschnitt als die restlichen Bereiche der Stromschiene oder Stromleitung aufweisen. Die Stromschienensollbruchstelle oder Stromleitungssollbruchstelle kann durch eine Materialverjüngung oder Materialschwachstelle gebildet sein. Die Stromschienensollbruchstelle oder Stromleitungssollbruchstelle kann eine Kerbe (Einbuchtung oder Aussparung) sein. Die mindestens eine Stromschienensollbruchstelle oder Stromleitungssollbruchstelle ist derart ausgebildet, bei einem Aufprall des Trennelements auf die Stromschiene, zumindest abschnittsweise zu (zer-)brechen.
Die Stromschiene kann eine Stromschienenöffnung oder Stromschienenaussparung aufweisen. Die Stromschienenöffnung oder Stromschienenaussparung kann beispielsweise einen Durchmesser von 8 mm oder weniger als 8 mm aufweisen.
Die Stromschienenöffnung oder Stromschienenaussparung kann gleichzeitig als Stromschienensollbruchstelle dienen.
Beim Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator kann ein Teilstück der Stromschiene teilweise oder vollständig aus der Stromschiene herausgetrennt (herausgebrochen) werden. Dadurch wird der Stromfluss zwischen der Batterie und dem batteriebetriebenen Bauteil des Fahrzeugs unterbrochen. Das aus der Stromleitung oder Stromschiene herausgetrennte Teilstück kann als leitfähige Münze ausgebildet sein.
An dem Gehäuse, insbesondere innerhalb des Gehäuseoberteils, und/oder innerhalb der Kammer, insbesondere innerhalb des Kammeroberteils, ist ein bewegbares Trennelement zum Zertrennen der Stromleitung angeordnet.
An dem Gehäuse, insbesondere innerhalb des Gehäuseoberteils, und/oder innerhalb der Kammer, insbesondere innerhalb des Kammeroberteils, ist ein Aktuator zum Auslösen einer Bewegung des Trennelements angeordnet. Der Aktuator kann außerhalb oder innerhalb des Gehäuses oder der Kammer angeordnet sein. Der Aktuator kann zumindest teilweise oder vollständig innerhalb des Gehäuses, insbesondere innerhalb des Gehäuseoberteils, und/oder innerhalb der Kammer, insbesondere innerhalb des Kammeroberteils, angeordnet. Der Aktuator kann an der Gehäusedecke angeordnet sein. Der Aktuator kann vor dem Aktivieren des Aktuators mit dem Trennelement in Kontakt sein und/oder (lösbar) mit dem Trennelement verbunden sein. Alternativ kann der Aktuator vor dem Aktivieren des Aktuators nicht in Kontakt mit dem Trennelement sein und erst nach Aktivieren des Aktuators in Kontakt mit dem Trennelement gelangen.
Ein Aktuator ist eine Baueinheit, die aufgrund eines Signals und/oder Impulses (durch z.B. ein Fahrzeugunfallerfassungssystem) eine Bewegung des Trennelements auslösen kann oder auslöst. Der Aktuator kann ein Zünder oder Mikrogasgenerator sein, der beispielsweise eine pyrotechnische Treibladung aufweist. Der Aktuator oder der Zünder kann durch ein Signal, insbesondere ein elektrisches oder elektronisches Signal (des Fahrzeugunfallerfassungssystems), aktivierbar sein. Der Aktuator oder der Zünder kann beispielsweise (ausgelöst durch das Signal) durch einen Sensor, beispielsweise einem Airbagsensor, Aufprallsensor (Crashsensor), Unfallsensor und/oder Beschleunigungssensor, aktivierbar sein. An dem Aktuator oder dem Zünder können elektrische Anschlüsse angeordnet sein. Der Aktuator kann ein pyrotechnischer Zünder sein, der durch eine pyrotechnische Zündung eine Bewegung des Trennelements auslöst.
Aufgrund der Aktivierung des Aktuators ist eine Bewegung des bewegbaren Trennelementes auslösbar. Das Trennelement ist aufgrund der Aktivierung des Aktuator in Richtung des Gehäuseunterteils und in Richtung des Gehäuseunterteilbodens bewegbar.
Unter einem Trennelement wird ein dreidimensionaler Körper verstanden, der geeignet ist, mindestens ein Teilstück aus einer Stromleitung oder Stromschiene (zumindest teilweise oder vollständig) herauszutrennen.
Das Trennelement kann eine Oberseite aufweisen. Die Oberseite des Trennelements ist die Seite des Trennelements, die in Richtung des Aktuators und/oder der Gehäusedecke zeigt. Das Trennelement kann eine Unterseite aufweisen, die der Oberseite gegenüberliegt und/oder die in Richtung der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, und/oder des Gehäuse(unterteil)bodens zeigt.
Das Trennelement kann stumpf, spitz oder mit einer scharfen Kante ausgebildet sein. Das Trennelement kann beispielsweise quaderförmig, würfelförmig, zylinderförmig, stempelförmig, kegelförmig oder pyramidenförmig ausgebildet sein. Das Trennelement kann bolzenartig (z.B. als Trennbolzen) ausgebildet sein.
Das Trennelement ist ausgebildet und derart angeordnet, dass es nach einem Aktivieren des Aktuators die Stromleitung oder Stromschiene (zumindest abschnittsweise oder vollständig) zertrennt, so dass der Stromfluss innerhalb der Stromleitung oder der Stromschiene unterbrochen wird.
Die Stromleitungs-Trennvorrichtung ermöglicht somit durch eine Abtrennung des Lastkreises von der Batterie den Schutz vor Schäden und Risiken durch Kurzschlüsse von Hochspannungsbatterien.
Das Trennelement kann mindestens einen Vorsprung (auch Trennelementvorsprung genannt) aufweisen. Der mindestens eine Vorsprung kann an der Unterseite des Trennelements angeordnet sein. Das heißt, dass der mindestens eine Vorsprung aus der Unterseite des Trennelements herausragt.
Das Trennelement kann mindestens einen Vorsprung aufweisen, der (vor und/oder nach dem Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator) in mindestens eine Stromschienenöffnung oder Stromschienenaussparung hineinragt oder hindurchragt.
Das Trennelement und/oder die Stromleitung, insbesondere die Stromschiene, sind vor dem Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator in einer Anfangsposition angeordnet. Durch das Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator ist das Trennelement und/oder die Stromleitung, insbesondere die Stromschiene, von der Anfangsposition in eine Auftreffposition, in der das beschleunigte Trennelement auf die Stromleitung, insbesondere die Stromschiene, trifft, bewegbar. Durch das Auftreffen des beschleunigten Trennelements auf die Stromleitung, insbesondere die Stromschiene, wird das Trennelement, unlösbar mit mindestens einem Teilstück der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene verbunden und das mindestens eine Teilstück wird aus der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene herausgetrennt und das mindestens eine herausgetrennte Teilstück, welches nun mit dem Trennelement unlösbar verbunden ist, wird in Richtung des Gehäuse(unterteil)bodens in eine Endposition bewegt.
Das Trennelement kann also vor dem Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator (in der Anfangsposition) lösbar mit der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, verbunden sein. So kann beispielsweise der Trennelementvorsprung vor dem Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator (in der Anfangsposition) in lösbarem Kontakt mit der Stromschienenaussparung sein. Der Trennelementvorsprung kann vor dem Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator (in der Anfangsposition) lösbar mit der Stromschienenaussparung verbunden sein.
Das Trennelement kann nach dem Auftreffen auf die Stromleitung, insbesondere die Stromschiene, unlösbar mit der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, verbunden sein. So kann beispielsweise der Trennelementvorsprung nach dem Auftreffen auf die Stromleitung, insbesondere die Stromschiene, in nicht lösbarem Kontakt mit der Stromschienenaussparung sein. Der Trennelementvorsprung kann nach dem Auftreffen auf die Stromleitung, insbesondere die Stromschiene, unlösbar mit der Stromschienenaussparung verbunden sein.
Das Trennelement ist derart ausgebildet und angeordnet, dass die Unterseite (und/oder die Oberseite) des Trennelements vor dem Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator in einem ersten Abstand zu der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, angeordnet ist. Ein definierter erster Abstand zwischen der Unterseite und der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, in der Anfangsposition bedingt einen Bewegungsweg des Trennelements.
In der Auftreffposition ist die Unterseite (und/oder die Oberseite) des Trennelements in einem zweiten Abstand zu der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, angeordnet.
Durch Aktivieren des Aktuators wird eine Bewegung des Trennelements ausgelöst, wodurch das Trennelement in Richtung der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, beschleunigt wird. Durch die Bewegung des Trennelements wird der erste Abstand der Unterseite des Trennelements zur Stromschiene (auf null) verringert. Der zweite Abstand der Unterseite (und/oder der Oberseite) des Trennelements zur Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, ist also geringer als der erste Abstand der Unterseite (und/oder der Oberseite) des Trennelements zu der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene.
Das Trennelement ist also derart ausgebildet und angeordnet, dass die Beschleunigung, die es durch den Bewegungsweg aufnehmen kann und/oder die Energie, die es von dem Aktuator, z.B. dem pyrotechnischen Zünder, aufnehmen kann, ausreicht, um mindestens ein Teilstück aus der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, herauszutrennen.
Der erste Abstand zwischen der Unterseite des Trennelements und der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, ist derart gewählt, dass die kinetische Energie, die das Trennelement erfährt, ausreicht um das Teilstück aus der Stromschiene herauszutrennen. Der erste Abstand zwischen der Unterseite des Trennelements und der Stromleitung beträgt beispielsweise mindestens 3,0 mm.
Der erste Abstand zwischen der Unterseite (und/oder der Oberseite) des Trennelements und der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, kann beispielsweise durch die Form des Trennelementvorsprungs oder des Trennelements festgelegt sein. So kann der Trennelementvorsprung einen vorderen Teil aufweisen, der vor dem Auslösen der Bewegung des Trennelements zu der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, hingerichtet ist und/oder in Richtung des Gehäuse(unterteil)bodens weist. Der Trennelementvorsprung kann zudem einen hinteren Teil aufweisen, der vor dem Auslösen der Bewegung des Trennelements von der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, weggerichtet ist und/oder in Richtung der Gehäusedecke gerichtet ist. So kann der vordere Teil des Trennelementvorsprungs beispielsweise einen geringeren Querschnitt aufweisen als der hintere Teil des Trennelementvorsprungs. Der Trennelementvorsprung kann sich in Richtung der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, und/oder in Richtung des Gehäuse(unterteil)bodens hin verjüngen. Der Trennelementvorsprung kann als Spitze, Kegel, Kegelstumpf, Dorn, elliptisches Paraboloid, Tetraeder, Pyramide oder Pyramidenstumpf ausgebildet sein.
Für einen solchen Trennelementvorsprung gibt es zwei Zustände. So gibt es einen ersten Zustand vor Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator bei dem der vordere Teil des Trennelementvorsprungs in lösbarem Kontakt mit der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene oder der Stromschienenöffnung, ist. Nach dem Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator gibt es einen zweiten Zustand, bei dem zumindest der hintere Teil des Trennelementvorsprungs in unlösbarem Kontakt mit mindestens einem Teilstück der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene oder der Stromschienenöffnung, ist.
So kann beispielsweise der vordere Teil des Trennelementvorsprungs durch die Aktivierung des Aktuators (z.B. durch pyrotechnische Zündung des Zünders) und/oder durch Auftreffen des Aktuators auf das Trennelement von der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene oder der Stromschienenöffnung, gelöst werden. Dadurch ist der Trennelementvorsprung weiter in Richtung des Gehäuse(unterteil)bodens bewegbar und der hintere Teil des Trennelementvorsprungs gelangt in unlösbaren Kontakt mit der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene oder der Stromschienenöffnung bzw. kann unlösbar mit der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene oder der Stromschienenöffnung, verbindbar sein. Die unlösbare Verbindung kann beispielsweise durch eine Profilierung des Trennelements oder des Trennelementvorsprungs erreicht werden. Der unlösbare Kontakt bzw. die unlösbare Verbindung kann beispielsweise eine kraftschlüssig und/oder formschlüssig Verbindung sein.
Alternativ kann die Unterseite des Trennelements einen geringeren Querschnitt aufwiesen als die Oberseite der Trennelements. Das Trennelement kann sich in Richtung der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, und/oder in Richtung des Gehäuse(unterteil)bodens hin verjüngen. Das Trennelement kann kegelförmig, kegelstumpfförmig, pyramidenförmig oder pyramidenstumpfförmig ausgebildet sein und die Spitze oder der Stumpf der Pyramide oder des Kegels kann in die Stromschienenöffnung oder Stromschienenaussparung hineinragen oder hindurchragen. Denkbar ist auch, dass das Trennelement als Polyeder, z.B. Tetraeder, ausgebildet ist, wobei eine Spitze des Polyeders in die Stromschienenöffnung oder Stromschienenaussparung hineinragt oder hindurchragt.
Durch solch eine Ausgestaltung des Trennelements oder des Trennelementvorsprungs wird in der Anfangsposition eine Bewegung in Richtung der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, durch bloßes Bewegen der Stromleitungs-Trennvorrichtung oder der Stromschienen-Trennvorrichtung (z.B. durch Rütteltests, Bewegen des Fahrzeugs oder Alterung) verhindert. Der lösbare Kontakt oder die lösbare Verbindung zwischen dem Trennelement oder dem Trennelementvorsprung und der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, kann beispielsweise nur durch die Aktivierung des Aktuators (z.B. durch pyrotechnische Zündung des Zünders) und/oder durch Auftreffen des Aktuators auf das Trennelement lösbar sein. So kann der erste Abstand zwischen der Unterseite des Trennelements und der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, durch die Form des Trennelements oder des Vorsprungs des Trennelements festgelegt sein. Dadurch wird gewährleistet, dass ein definierter erster Abstand zwischen der Unterseite des Trennelements und der Stromleitung, insbesondere der Stromscheine, eingehalten wird, der einen Bewegungsweg definiert. Somit kann das Trennelement durch den Bewegungsweg ausreichend kinetische Energie erfahren, die es benötigt, um das mindestens eine Teilstück aus der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, herauszutrennen.
Das Trennelement kann beispielsweise aus einem Material bestehen, das eine geringere Härte (bspw. Shore-, Mohs- oder Rockwell-Härte) aufweist als die zu zertrennende Stromschiene. Das Trennelement kann aus einem Kunststoff (z.B. einem Polymer) bestehen, welches eine geringere Härte als Kupfer aufweist.
Das Trennelement kann (zumindest teilweise oder vollständig) als elektrischer Isolator (Nichtleiter) ausgebildet sein oder einen solchen enthalten. Dadurch wird ein Funkenüberschlag vermindert oder verhindert. Das Trennelement kann beispielsweise aus einem nichtleitenden Kohlenstoff, einem (nichtleitenden) Polymer oder (nichtleitenden) Kunststoff, einer (nichtleitenden) Keramik oder einem (nichtleitenden) Glas bestehen.
Das Gehäuse, z.B. der Gehäuseboden und/oder das Gehäuseoberteil und/oder das Gehäuseunterteil, kann mindestens eine Gasöffnung (Gasauslassöffnungen und/oder Gaseinlassöffnungen) für ein Gas oder Gasgemisch aufweisen. Der Gehäuseboden und/oder das Gehäuseunterteil, kann mindestens eine Gasauslassöffnung zum Auslassen ausgestoßener Gase aufweisen. Die Gasauslassöffnung des Gehäuseunterteils kann sich durch die Gehäuseunterteilseitenwand und die Gehäuseunterteilaußenwand in die äußere Umgebung des Gehäuses erstrecken. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens eine Gasauslassöffnung des Gehäuseunterteils in mindestens eine Gaseinlassöffnung des Gehäuseoberteils münden. Das Gehäuseoberteil kann also mindestens eine Gaseinlassöffnung aufweisen, welche mit der Gasauslassöffnung des Gehäuseunterteils verbunden ist. Dadurch können ausgestoßene oder verdrängte Gase zumindest teilweise in die Kammer zurückgeführt werden. Zum einen kann dadurch das Trennelement samt dem aus der Stromleitung oder Stromschiene herausgetrennten Teilstück durch den Druck des zurückführten Gases oder Gasgemisches zusätzlich im unteren Bereich (Gehäuseunterteil) gehalten werden. Zum anderen kann das Gas oder Gasgemisch als funkenlöschendes Element dienen.
Der mindestens eine Trennelementvorsprung, der (bereits vor oder nach dem Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator) durch die mindestens eine Stromschienenöffnung hindurchragt, kann nach dem Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator in Eingriff mit jeweils einer Gas(auslass)öffnung des Gehäuseunterteilbodens bringbar sein. Solch eine Gas(auslass)öffnung am Gehäuseunterteilboden (und Gehäuseboden) verhindert, dass sich ein Luftpolster unter dem herausgetrennten Teilstück der Stromschiene bildet und diese samt Trennelement wieder zurückprallt.
Der Gehäuseunterteilboden kann beispielsweise alternativ oder zusätzlich zu der Gas(auslass)öffnung ein Bremselement beispielsweise in Form eines Dorns aufweisen, welches das herausgetrennte Teilstück der Stromschiene samt Trennelement abbremst.
Die Gehäuseinnenwand kann zumindest abschnittsweise verformbar ausgebildet sein. Die Gehäuseunterteilseitenwand kann zumindest in einem Abschnitt verformbar ausgebildet sein. Der zumindest eine verformbare Abschnitt der Gehäuseinnenwand, insbesondere der Gehäuseunterteilseitenwand, kann ein elastisch oder plastisch verformbarer Abschnitt sein.
Der verformbare Abschnitt kann zum Reduzieren von kinetischer Energie (Bewegungsenergie) des Trennelements und/oder des aus der Stromleitung oder der Stromschiene herausgetrennten Teilstücks dienen. Der verformbare Abschnitt kann die kinetische Energie des Trennelements und/oder des aus der Stromleitung oder Stromschiene herausgetrennten Teilstücks aufnehmen und in Verformungsarbeit umwandeln.
Das Trennelement und/oder das herausgetrennte Teilstück der Stromleitung, insbesondere der Stromschiene, kann/können nach dem Zertrennen der Stromleitung in Kontakt mit dem (elastisch oder plastisch) verformbaren Abschnitt der Gehäuseinnenwand, insbesondere der Gehäuseunterteilseitenwand, gebracht werden.
Als verformbaren Abschnitt (oder auch deformierbar) bezeichnet man einen Abschnitt der Gehäuseinnenwand, insbesondere der Gehäuseunterteilseitenwand, der seine Form infolge des in Kontaktbringens des Trennelements und/oder des aus der Stromschiene herausgetrennten Teilstücks mit dem verformbaren Abschnitt verändert. Hierdurch kann ein Rückprallen des herausgetrennten Teilstücks und/oder des Trennelements und somit ein Funkenüberschlag und Entflammen der Stromleitungstrennvorrichtung (bzw. des Kraftfahrzeugs) verhindert werden.
Beispielsweise weist nur die Gehäuseunterteilseitenwand den mindestens einen verformbaren Abschnitt auf, nicht jedoch der Gehäuseunterteilboden.
Die mindestens eine Gasöffnung kann sich durch den verformbaren Abschnitt der Gehäuseunterteilseitenwand erstrecken.
Der verformbare Abschnitt der Gehäuseinnenwand, insbesondere der Gehäuseunterteilseitenwand, kann aus einem Kunststoff (Polymer), einem Kompositmaterial (Verbundwerkstoff aus zwei oder mehr Materialien) gebildet sein. Der verformbare Abschnitt kann aus einem Elastomer, beispielsweise einem thermoplastisches Elastomer, gebildet sein oder dieses enthalten. Der verformbare Abschnitt kann aus einem Silikon (Polysiloxane oder Poly(organo)siloxane) gebildet sein oder dieses enthalten.
Der verformbare Abschnitt der Gehäuseinnenwand, insbesondere der Gehäuseunterteilseitenwand, kann aus einem elektrischen Isolator bestehen oder einen solchen enthalten. Dies kann Funkenüberschlag vermindern oder verhindern, so dass ein leichtes Entflammen der Stromtrennvorrichtung verhindert bzw. vermindert werden kann.
Der verformbare Abschnitt der Gehäuseinnenwand, insbesondere der Gehäuseunterteilseitenwand, kann aus einem flammenhemmenden Material, insbesondere halogenfreiem Material, bestehen oder ein Flammschutzmittel enthalten. Dies kann ein leichtes Entflammen der Stromtrennvorrichtung verhindern bzw. vermindern.
Der verformbare Abschnitt der Gehäuseinnenwand, insbesondere der Gehäuseunterteilseitenwand, kann aus einem selbstverlöschenden Material bestehen oder ein solches enthalten. Dies kann die Stromtrennvorrichtung und unter Umständen die Fahrzeugkomponente und/oder das gesamte Kraftfahrzeug vor einem kompletten Abbrennen bewahren.
Der verformbare Abschnitt der Gehäuseinnenwand, insbesondere der Gehäuseunterteilseitenwand, kann beispielsweise aus einem flammenhemmenden und/oder selbstverlöschenden und/oder elektrisch isolierenden Material gebildet sein oder dieses zumindest enthalten.
Der verformbare Abschnitt der Gehäuseinnenwand, insbesondere der Gehäuseunterteilseitenwand, kann in die Kammer hineinragen. So kann der verformbare Abschnitt der Gehäuseinnenwand, insbesondere der Gehäuseunterteilseitenwand, beispielsweise 0,1 mm bis 0,5 mm in das Kammerunterteil hineinragen. Dadurch kann das Trennelement nach der pyrotechnischen Zündung und nach dem Zertrennen der Stromleitung mit dem verformbaren Abschnitt in Kontakt gelangen und ein Nachzünden verhindern.
Die Abbremsung des herausgetrennten Teilstücks der Stromschiene und des Trennelements kann durch die verformbare Gehäuseinnenwand, insbesondere Gehäuseunterteilseitenwand, und/oder das Bremselement am Gehäuseunterteilboden erfolgen.
Die Gehäuseunterteilaußenwand kann druckbeständig ausgebildet sein. Die Gehäuseunterteilaußenwand kann insbesondere eine gegen die pyrotechnisch ausgelöste Zündung des pyrotechnischen Zünders für das Trennelement druckbeständige Gehäuseunterteilaußenwand sein.
Die Elastizität oder die Plastizität der Gehäuseunterteilseitenwand kann größer sein als die Elastizität oder die Plastizität der Gehäuseunterteilaußenwand. Die Härte (bspw. die Shore-, Mohs- oder Rockwell-Härte) der Gehäuseunterteilaußenwand kann größer sein als die Härte der Gehäuseunterteilseitenwand.
Die Gehäuseunterteilaußenwand kann aus einem Kunststoff (Polymer), einem Kompositmaterial (Verbundwerkstoff), einem Metall, einer Legierung oder einer Keramik gebildet sein. Ein Kompositmaterial kann beispielsweise mindestens (einen für Spritzguss geeigneten) Kunststoff und mindestens einen Füllstoff, bspw. Fasern wie Glasfasern oder Carbonfasern, enthalten.
So wird beispielsweise eine Stromleitungs-Trennvorrichtung beschrieben mit

- einem Gehäuse, das eine Kammer umgibt, wobei das Gehäuse ein Gehäuseoberteil und ein Gehäuseunterteil umfasst und das Gehäuseunterteil mindestens eine zur Kammer hingewandte Gehäuseunterteilseitenwand aufweist, die mit einem zur Kammer hingewandten Gehäuseunterteilboden verbunden ist und das Gehäuse eine Gehäuseunterteilaußenwand aufweist, die die Gehäuseunterteilseitenwand und den Gehäuseunterteilboden umgibt,
- einer Aufnahme für eine Stromleitung, insbesondere Stromschiene, welche zwischen dem Gehäuseoberteil und dem Gehäuseunterteil angeordnet ist;
- einer Stromleitung, insbesondere Stromschiene, die in der Aufnahme für die Stromschiene und innerhalb der Kammer angeordnet ist,
- einem bewegbaren Trennelement, welches innerhalb des Gehäuseoberteils und innerhalb der Kammer angeordnet ist und in Richtung des Gehäuseunterteilbodens bewegbar ist;
- einem Aktuator zum Auslösen einer Bewegung des Trennelements;

Die Gehäuseunterteilseitenwand kann zumindest in einem Abschnitt elastisch oder plastisch verformbar ausgebildet ist und das Trennelement ist so ausgebildet und angeordnet ist, dass das Trennelement nach dem Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator die Stromleitung zertrennt und das Trennelement nach dem Zertrennen der Stromleitung in Kontakt mit dem elastisch oder plastisch verformbaren Abschnitt der Gehäuseunterteilseitenwand bringbar ist.
Eine solche Stromleitungs-Trennvorrichtung kann auf ein erfasstes Signal hin einen Stromfluss in weniger als 2 Millisekunden abschalten.
Mindestens eine der vorgenannten Stromleitungs-Trennvorrichtungen kann in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug angeordnet sein. Es wird somit auch ein (elektrisch angetriebenes) Fahrzeug mit mindestens einer der vorgenannten Stromleitungs-Trennvorrichtungen beschrieben.
Elektrisch angetriebene Fahrzeuge können insbesondere Landfahrzeuge, Wasserfahrzeuge oder Luftfahrzeuge sein. Landfahrzeuge sind beispielsweise Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Fahrräder oder Wohnmobile. Wasserfahrzeuge können beispielsweise Motorboote und Luftfahrzeuge beispielsweise Flugzeuge sein.
Auch wird eine Fahrzeugkomponente mit einer der vorgenannten Stromleitungs-Trennvorrichtungen (und einer in einer Aufnahme der Stromleitungs-Trennvorrichtung angeordneten Stromschiene) beschrieben.
Die Stromleitungs-Trennvorrichtung kann aber auch in stationären Einrichtungen, wie z.B. in Photovoltaikanlagen oder Stromspeichern, eingesetzt werden. Somit wird auch eine stationäre Einrichtung, wie z.B. Photovoltaikanlage oder Stromspeicher, mit einer der vorgenannten Stromleitungs-Trennvorrichtungen beschrieben.
Es wird zudem ein Verfahren zum Zertrennen einer Stromleitung, insbesondere einer Hochstromleitung, mit einer solchen Stromleitungs-Trennvorrichtung beschrieben. Beispielsweis wird ein Verfahren zum Zertrennen einer Stromschiene, insbesondere einer Hochstromschiene, mit einer solchen Stromleitungs-Trennvorrichtung beschrieben. Das Verfahren umfasst die Schritte: Anordnen einer Stromleitung in der Kammer (4) der Stromleitungs-Trennvorrichtung und Aktivieren des Aktuators zum Auslösen einer Bewegung des Trennelements.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1A eine Stromleitungs-Trennvorrichtung vor dem Zertrennen der Stromleitung
1 B die Stromleitungs-Trennvorrichtung aus 1A nach dem Zertrennen der Stromleitung
2A eine Detailansicht eines Trennelements und einer Stromschiene
2B eine Detailansicht des Trennelements aus 2A und eines herausgetrennten Teilstücks der Stromschiene

1A zeigt eine Stromleitungs-Trennvorrichtung vor dem Zertrennen einer Stromleitung. Die Stromleitungs-Trennvorrichtungen 1 umfasst ein bewegbares Trennelement 3 und einen Aktuator 6 (z.B. einen pyrotechnischen Zünder) zum Auslösen einer Bewegung des bewegbaren Trennelements 3. Die Stromleitungs-Trennvorrichtung 1 weist eine Kammer 4 auf, in der das Trennelement 3 angeordnet ist. Die Kammer 4 ist von einem Gehäuse 2 umgeben.
Das Gehäuse 2 weist eine zur Kammer 4 hingewandte Gehäuseinnenwand 24 und eine die Gehäuseinnenwand 24 umgebende Gehäuseaußenwand 25 auf. Das Gehäuse 2 besteht aus einem Gehäuseunterteil 22 und einem Gehäuseoberteil 21. Das Gehäuseunterteil 22 ist mit dem Gehäuseoberteil 21 (lösbar) verbunden. Das Gehäuseoberteil 21 umgibt ein Kammeroberteil 41 und das Gehäuseunterteil 22 umgibt ein Kammerunterteil 42, die derart miteinander verbunden sind, dass das Kammeroberteil 41 und das Kammerunterteil 42 zusammen eine Kammer 4 bilden. Das Gehäuse 2 weist einen Gehäuseboden 23 und eine Gehäusedecke 26 auf, wobei die Gehäuseaußenwand 25 jeweils mit dem Gehäuseboden 23 und der Gehäusedecke 26 verbunden ist und sich die Gehäusedecke 26 und der Gehäuseboden 23 gegenüber liegen. Das Gehäuseunterteil 22 weist einen zur Kammer 4 hingewandten Gehäuseunterteilboden 223 und mindestens eine zur Kammer hingewandte Gehäuseunterteilseitenwand 221 auf, wobei die mindestens eine Gehäuseunterteilseitenwand 221 mit dem Gehäuseunterteilboden 223 verbunden ist. Das Gehäuseunterteil 22 umfasst zudem eine Gehäuseunterteilaußenwand 222, welche die Gehäuseunterteilseitenwand 221 und den Gehäuseunterteilboden 223 umgibt.
Die Gehäuseinnenwand 24, insbesondere die Gehäuseunterteilseitenwand 221, kann mindestens einen verformbaren Abschnitt 9 aufweisen. Der (elastisch oder plastisch) verformbare Abschnitt 9 kann beispielsweise eine Lamellen- oder Rippenstruktur aufweisen und/oder ist aus einem Silikon bestehen. Der verformbare Abschnitt 9 kann in das Kammerunterteil 42 hineinragen.
Der Aktuator 6 ist an dem Gehäuseoberteil 21, insbesondere an der Gehäusedecke 26, angeordnet. Das Trennelement 3 ist in dem Kammeroberteil 41 angeordnet. Das Trennelement 3 ist mit der Stromschiene 8 in einem Kontaktbereich lösbar verbunden (so dass sich das Trennelement 3 erst bei Auslösung des Aktuators 6, beispielsweise bei einer pyrotechnischen Zündung eines pyrotechnischen Zünders, bewegen kann).
Das Gehäuse 2 weist eine Aufnahme 7 für eine Stromleitung 8 (hier eine Stromschiene) auf. Es kann eine Stromleitung 8 in die für sie vorgesehene Aufnahme 7 eingebracht sein. Die Aufnahme für die Stromleitung 8 (und/oder die Stromleitung 8) ist zwischen dem Gehäuseoberteil 21 und dem Gehäuseunterteil 22 und zwischen dem Kammeroberteil 41 und dem Kammerunterteil 42 angeordnet. Die Stromleitung 8 kann mindestens eine Stromleitungssollbruchstelle 81 und/oder mindestens eine Stromschienenöffnung 83 aufweisen.
Das Trennelement 3 kann (vor dem Auslösen der Bewegung des Trennelements 3 durch den Aktuator) mit der Stromleitung 8 in Kontakt stehen, beispielsweise abschnittsweise stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit der Stromleitung 8 verbunden sein.
Das Trennelement 3 kann einen Vorsprung 31 aufweisen, der in eine Stromschienenöffnung 83 hineinragt.
Das Gehäuse 2 weist mindestens eine Gasöffnung 5 auf. Die Gasöffnung 5 kann eine Gasauslassöffnung sein, die sich durch die Gehäuseunterteilseitenwand 221 und/oder den Gehäuseunterteilboden und die Gehäuseunterteilaußenwand 222 in die äußere Umgebung des Gehäuses 2 erstreckt.
1B zeigt die Stromleitungs-Trennvorrichtung aus 1A nach dem Zertrennen der Stromleitung. Durch Aktivieren des Aktuators 6 wird eine Bewegung des Trennelements 3 in Richtung des Gehäuseunterteils 22 und Gehäuseunterteilbodens 223 bewirkt. Durch das Auslösen der Bewegung des Trennelementes 3 durch den Aktuator 6, hier durch Zünden des pyrotechnischen Zünders, kann die Stromleitung 8 zertrennt werden, sodass der Stromfluss unterbrochen wird. Dabei wird mindestens ein herausgetrenntes Teilstück 82 (z.B. eine leitfähige Münze teilweise oder vollständig) aus der Stromleitung 8 herausgetrennt.
Der Vorsprung 31, der vor dem Auslösen der Bewegung des Trennelements 3 durch den Aktuator 6 nur in die Stromschienenöffnung 83 hineinragte kann durch das Auslösen der Bewegung des Trennelements 3 durch den Aktuator 6 sich weiter in die Stromschienenöffnung hineinbewegen. Dabei kann er fest (unlösbar) mit der Stromleitung 8, insbesondere Stromschiene, verbunden werden. Durch die Bewegungsenergie des Trennelements kann dabei das Teilstück 82 aus der Stromleitung 8 herausgetrennt werden und in Richtung des Gehäuseunterteils 22 und des Gehäusebodens 23 bewegt werden, wobei zumindest das aus der Stromleitung 8 herausgetrennte Teilstück 82 auf dem Gehäuseunterteilboden 223 auftrifft.
Das Trennelement 3 und optional das aus der Stromleitung 8 herausgetrennte Teilstück 82 können dabei mit dem verformbaren Abschnitt 9 der Gehäuseunterteilseitenwand 221 in Kontakt kommen. Es bildet sich somit kein (Luft-)Spalt zwischen der Gehäuseunterteilseitenwand 221 und dem Trennelement 3 bzw. der Gehäuseunterteilseitenwand 221 und dem herausgetrennten Teil der Stromschiene 82. Durch dieses Auftreffen wird die kinetische Energie des Trennelements 3 und des damit verbundenen aus der Stromleitung 8 herausgetrennten Teilstücks 82 auf den verformbaren Abschnitt 9 der Gehäuseunterteilseitenwand 221 zumindest teilweise oder vollständig übertragen. Dabei kommt es zu einer elastischen oder plastischen Verformung des verformbaren Abschnitts 9 der Gehäuseunterteilseitenwand 221. Dadurch wird ein Zurückprallen des Trennelements 3 und des aus der Stromleitung 8 herausgetrennten Teilstück in Richtung der Stromleitung 8 und/oder ein unerwünschter Funkenüberschlag (ein Nachzünden) verhindert.
Durch die Bewegung des Trennelements 3 zusammen mit dem aus der Stromleitung herausgetrennten Teilstücks 82 in das Kammerunterteil 42 wird das in der Kammerunterteil 42 befindliche Medium (z.B. Luft) verdrängt. Die Gasöffnungen 5 stellt somit einen Pfad für das in dem Kammerunterteil 42 verdrängte Gas oder Gasgemisch (z.B. Luft) dar.
Der Vorsprung 31 des Trennelements 2, der nach dem Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator 6 durch die mindestens eine Stromschienenöffnung 83 hindurchragt, kann in Kontakt mit einer (deformierbaren) Gas(auslass)öffnung 5 des Gehäuseunterteilbodens 223 bringbar sein. Alternativ kann der Gehäuseuntereilboden 223 eine Aussparung (nicht dargestellt) für den Vorsprung 31 des Trennelements 2 aufweisen. Dadurch wird ein Zurückprallen des aus der Stromschiene 8 herausgetrennten Teilstücks 82 und des damit verbundenen Trennelements 3 verhindert.
2A zeigt eine Detailansicht eines Trennelements 3 und einer Stromschiene 8 als Explosionszeichnung. Die Stromschiene 8 weist (mindestens) eine Stromschienenöffnung 83 und eine Stromschienensollbruchstelle 81 auf. Das Trennelement 3 weist einen Vorsprung 31, hier in Form eines Dorns oder Paraboloids, auf. Der Vorsprung 31 kann in die Stromschienenöffnung 83 hineinragen.
2B zeigt eine Detailansicht des Trennelements 3 aus 2A und eines herausgetrennten Teilstücks der Stromschiene 82, die (nach dem Auslösen der Bewegung des Trennelements durch den Aktuator) in einem Kontaktbereich 10 miteinander verbunden sind. Die Verbindung kann unlösbar bzw. irreversibel sein. Der Vorsprung 31 des Trennelements 3 ragt durch die Stromschienenöffnung 83 hindurch.
Bezugszeichenliste

1: Stromleitungs-Trennvorrichtung
2: Gehäuse
21: Gehäuseoberteil
22: Gehäuseunterteil
221: Gehäuseunterteilseitenwand
222: Gehäuseunterteilaußenwand
223: Gehäuseunterteilboden
23: Gehäuseboden
24: Gehäuseinnenwand
25: Gehäuseaußenwand
26: Gehäusedecke
3: Trennelement
31: Vorsprung
4: Kammer
41: Kammeroberteil
42: Kammerunterteil
5: Gasöffnung
6: Aktuator
7: Aufnahme für Stromleitung
8: Stromleitung bzw. Stromschiene
81: Sollbruchstelle der Stromleitung bzw. Stromschiene
82: herausgetrenntes Teilstück der Stromleitung bzw. Stromschiene
83: Stromschienenöffnung oder Stromschienenaussparung
9: verformbarer Abschnitt
10: Kontaktbereich

Claims

Stromleitungs-Trennvorrichtung (1), mit - einer Kammer (4); - einem bewegbaren Trennelement (3), welches innerhalb der Kammer (4) angeordnet ist; und - einem Aktuator (6) zum Auslösen einer Bewegung des Trennelements (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (4) und das Trennelement (3) so ausgebildet und angeordnet sind, dass eine zu zertrennende Stromleitung (8) so in der Kammer (4) anordenbar ist, dass das Trennelement (3) vor einem Auslösen der Bewegung des Trennelements (3) durch den Aktuator (6) zumindest abschnittsweise mit der Stromleitung (8) in mechanischem Kontakt ist.
Stromleitungs-Trennvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (3) nur abschnittsweise in einem Kontaktbereich (10) mit der Stromleitung (8) in Kontakt ist.
Stromleitungs-Trennvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (10) weniger als 20% der Oberfläche des Trennelements (3) beträgt.
Stromleitungs-Trennvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (3) stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig mit der Stromleitung (8) verbunden ist.
Stromleitungs-Trennvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (3) und/oder die Stromleitung (8) derart ausgebildet ist/sind, dass das Trennelement (3) und die Stromleitung (8) nach dem Auslösen der Bewegung des Trennelements (3) durch den Aktuator (6) fest miteinander verbindbar sind.
Stromleitungs-Trennvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromleitung (8) eine Stromschiene ist.
Stromleitungs-Trennvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (3) mindestens einen Vorsprung (31) aufweist, der in mindestens eine Stromschienenöffnung oder Stromschienenaussparung (83) hineinragt oder hindurchragt.
Stromleitungs-Trennvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (31) des Trennelements (3) vor dem Auslösen der Bewegung des Trennelements (3) durch den Aktuator (6) in lösbarem Kontakt mit der Stromschienenaussparung (83) ist.
Stromleitungs-Trennvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (31) des Trennelements (3) nach dem Auslösen der Bewegung des Trennelements (3) durch den Aktuator (6) in nicht lösbarem Kontakt mit der Stromschienenaussparung (83) ist.
Stromleitungs-Trennvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (3) kegelförmig, kegelstumpfförmig, pyramidenförmig oder pyramidenstumpfförmig ausgebildet ist, und die Spitze oder der Stumpf der Pyramide oder des Kegels in die Stromschienenöffnung oder Stromschienenaussparung (83) hineinragt oder hindurchragt.
Stromleitungs-Trennvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Vorsprung (31), der durch die mindestens eine Stromschienenöffnung (83) hindurchragt nach dem Auslösen der Bewegung des Trennelements (3) durch den Aktuator (6) in Eingriff mit jeweils einer Gasöffnung (5) eines Gehäuseunterteilbodens (223) bringbar ist.
Stromleitungs-Trennvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (3) aus einem elektrischen Isolator besteht.
Fahrzeugkomponente mit einer Stromleitungs-Trennvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer in der Kammer (4) der Stromleitungs-Trennvorrichtung (1) angeordneten Stromleitung (8).
Stationäre Vorrichtung mit einer Stromleitungs-Trennvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und einer in der Kammer (4) der Stromleitungs-Trennvorrichtung (1) angeordneten Stromleitung (8).
Verfahren zum Zertrennen einer Stromleitung mit einer Stromleitungs-Trennvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit den Schritten: - Anordnen einer Stromleitung (8) in der Kammer (4) der Stromleitungs-Trennvorrichtung (1); und - Aktivieren des Aktuators (6) zum Auslösen einer Bewegung des Trennelements (3).