DE19728658A1 - Pyrotechnisches Wirkelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein pyrotechnisches Wirkelement zum Durchtrennen von Medien und/oder Fluiden.

In DE 42 11 079 A1 und DE 44 22 177 sind pyrotechnisch arbeitende Sicherungselemente beschrieben, die ein Gehäuse mit einem darin ausgebildeten Hohlraum aufweisen, durch den sich quer zu des sen Längserstreckung ein im Fall eines Überstroms zu durchtrennender elektrischer Leiter erstreckt. In dem Hohlraum ist ein Trennkolben angeordnet, der bei Zündung einer pyrotechnischen Ladung in Richtung auf den Leiter vorbewegbar ist, um diesen zu durchtrennen.

Die Montage und der Aufbau der bekannten pyrotechnischen Sicherungselemente ist recht aufwendig und die pyro­ technischen Elemente wie elektrisches Anzündelement und Ladung sowie Trennkolben sind den jeweiligen Bedürfnissen kundenspezifisch anzufertigen, was kostenintensiv ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein pyro­ technisches Wirkelement mit einer reduzierten Anzahl von bei der Montage getrennt zu verbauende Bauteile zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein pyro­ technisches Wirkelement vorgeschlagen, das versehen ist mit

• - einem Sockelelement,
• - einem elektrischen Anzündelement, das an oder in dem Sockelelement angeordnet ist,
• - einer pyrotechnischen Ladung, die von dem Anzünd­ element anzündbar ist, und
• - einem Trennelement, das ein Trennwerkzeug und ein dieses haltendes Halteelement aufweist,
• - wobei das Halteelement dichtend mit dem Sockelelement verbunden ist und diese Verbindung bei der Zündung der pyrotechnischen Ladung lösbar ist.

Das erfindungsgemäße Wirkelement weist sozusagen als Träger für die pyrotechnische Ladung das elektrische Anzündelement sowie zum Halten der Anschlußkontakte des Anzündelements ein Sockelelement auf, mit dem das Trenn­ element verbunden ist. Diese Verbindung ist feuchtigkeits­ dicht und insbesondere gasdicht, so daß beim Lagern des pyrotechnischen Wirkelements die pyrotechnische Ladung nicht durch Einwirkungen von außen (Eindringen von Feuchtigkeit) funktionsuntüchtig wird. Die mechanische Verbindung von Sockelelement und Trennelement ist einer­ seits derart mechanisch fest, daß sich beide Teile bei der Handhabung und insbesondere bei der Montage in einer über­ geordneten Einheit (z. B. Einbau in das Gehäuse eines elektrischen Sicherungselements) nicht unbeabsichtigt von­ einander lösen. Auf der anderen Seite muß sich die Ver­ bindung von Sockelelement und Trennelement dann, wenn die pyrotechnische Ladung bestimmungsgemäß zündet, zuverlässig lösen, ohne daß dazu eine nennenswerte Kraft erforderlich ist, so daß die gesamte bei Zündung der pyrotechnischen Ladung freiwerdende Energie in kinetische Energie des Trennelements umgesetzt wird.

Dadurch, daß es sich bei dem erfindungsgemäßen Wirkelement um ein in sich abgeschlossenes Bauteil handelt, kann ein einmal gezündetes Wirkelement aus seiner übergeordneten Einheit ausgebaut und gegen ein neues Wirkelement aus­ getauscht werden.

Das erfindungsgemäße pyrotechnische Wirkelement ist allgemein in übergeordneten Einheiten einzusetzen, bei denen es darum geht, ein Medium (z. B. einen elektrischen Leiter) oder ein strömendes Fluid (Flüssigkeits- oder Gasstrom oder viskose Stoffe) zu durchtrennen bzw. zu unterbrechen. Je nach den Eigenschaften und Einsatz­ bereichen des Medium bzw. Fluids ist das Trennwerkzeug des Trennelements aus einem geeigneten Material (z. B. Metall, Keramik, Kunststoff) ausgebildet. Im Falle der Verwendung des erfindungsgemäßen Wirkelements in einem elektrischen Sicherungselement besteht das Trennwerkzeug aus einem nicht leitenden Material, vorzugsweise Kunststoff, wobei hier insbesondere Materialien der Rohstoffgruppen Polyamid, Polycarbonat, Polyphenylensulfid oder dergleichen mit mineralischen, organischen oder anorganischen Füllstoffen zu nennen sind.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß die lösbare Verbindung zwischen dem Sockel­ element und dem Trennelement bis zu einer Mindestfestig­ keit stoffschlüssig, reibschlüssig und/oder formschlüssig ist, was insbesondere durch eine Verklebung, (Ultraschall-)Verschweißung, Verstemmung, Vernockung oder Verrastung erfolgen kann.

Die Verbindung zwischen dem Trennelement und dem Sockel­ element ist vorzugsweise mit Sollbruchstellen versehen, die bei Explosion der pyrotechnischen Ladung aufbrechen und das Trennelement freigeben. Das Trennelement des erfindungsgemäßen Wirkelements weist das Trennwerkzeug und ein dieses haltendes Halteelement auf, das vorzugsweise einstückig mit dem Trennwerkzeug ausgebildet ist.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist zur Realisierung der Dichtigkeit der Anlage des Trennelement und des Sockelelements mindestens ein O-Ring vorgesehen. Dieser Dichtungsring ist vorzugsweise in einer Umfangsnut des Sockelelements oder des Trennelements angeordnet und liegt in seinem über die Umfangsnut überstehenden Bereich an dem jeweils anderen Element dicht an. Das Halteelement des Trennelements (oder alternativ das Sockelelement) weist vorzugsweise einen abstehenden Umgreifkragen auf, der das Sockelelement (oder alternativ das Halteelement) umschließt.

Nachfolgend werden anhand der Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 und 2 eine Seitenansicht auf und einen Längsschnitt durch ein pyrotechnisches Wirkelement gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 und 4 eine Seitenansicht auf und einen Längsschnitt durch ein pyrotechnisches Wirkelement gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und

Fig. 5 und 6 eine Seitenansicht auf und einen Längsschnitt durch ein pyrotechnisches Wirkelement gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Seitenansicht auf und einen Längsschnitt durch ein pyrotechnisches Wirkelement 10, das ein Sockelelement 12 und ein Trennelement 14 aufweist, die bei 16 punktweise untereinander verschweißt sind. Beide Teile des Wirkelements 10 bestehen aus dem gleichen Kunst­ stoffmaterial und lassen sich somit ultraschall­ verschweißen. Das Sockelelement ist rotationssymmetrisch und insbesondere mit zylindrischen Einzelabschnitten ver­ sehen. In seinem in axialer Erstreckung betrachtet mittleren Abschnitt weist das Sockelelement einen Bund 18 auf, von dem aus sich beidseitig Ansätze 20, 22 erstrecken, die im Außendurchmesser kleiner sind als der Bund 18. An dem stirnseitigen Ende 24 des einen Ansatzes 20 befindet sich ein elektrisches Anzündelement 26 und eine pyro­ technische Ladung 28, während aus dem stirnseitigen Ende 30 des anderen Ansatzes 22 zwei elektrisch mit dem Anzündelement 26 verbundene Anschlußstifte 32 ragen.

Das Trennelement 14 weist ein zylindrisches Halte­ element 34 auf, das mit einem axial abstehenden Umgreif­ kragen 36 versehen ist, der den das Anzündelement 26 und die pyrotechnische Ladung 28 tragenden Ansatz 20 des Sockelelements 12 von außen umschließt und an dem Bund 18 des Sockelelements 12 anliegt, mit dem es punktförmig ver­ schweißt ist. Hierzu weist der Umgreifkragen 36 mehrere axiale Vorsprünge 38 auf, die mit dem Bund 18 des Sockel­ elements bei 16 verschweißt sind. Auf der dem Umgreif­ kragen abgewandten Seite trägt das Halteelement 34 des Trennelements 14 ein Trennwerkzeug 40, das sich entlang des Durchmesser des Halteelements 34 erstreckt und von diesem axial absteht. Das Trennwerkzeug 40 ist nach Art einer Schneide ausgebildet und ist einstückig mit dem Halteelement 34 verbunden.

Der Außendurchmesser des Umgreifkragens 36 ist in etwa gleich dem Außendurchmesser des Bundes 18 des Sockel­ elements 12 gewählt, während seine Dicke in etwa gleich der Durchmesserdifferenz des Bundes 18 und des vom Umgreifkragen 36 umschlossenen Ansatzes 20 des Sockel­ elements 12 ist.

Für die Handhabung und den Einbau des Wirkelements 10 weist die punktförmige Schweißverbindung zwischen dem Sockelelement 12 und dem Trennelement 14 eine ausreichende Festigkeit auf. Dagegen löst sich die Verbindung zuverlässig selbsttätig, wenn die pyrotechnische Ladung 28 zündet, so daß das Sockelelement 12 das Trennelement 14 freigibt.

Um den sich zwischen dem stirnseitigen Ende 24 des das Anzündelement 26 und die pyrotechnische Ladung 28 tragenden Ansatzes 20 des Sockelelements 12 und dem Halte­ element 34 des Trennelements 14 bildenden Hohlraum 42 vor dem Eindringen von Feuchtigkeit zu schützen, ist ein umlaufender Dichtungsring 44 vorgesehen, der in gegenüber­ liegenden Umfangsausnehmungen 46 und 48 an der Außenseite des Ansatzes 20 und der Innenseite des Kragens 36 angeordnet ist.

Das Wirkelement 10 wird z. B. in einem elektrischen Sicherungselement, wie es in DE 42 11 079 beschrieben ist, eingesetzt. Für die Montage ist es dabei von Vorteil, daß das Anzündelement 26, die pyrotechnische Ladung 28 und das Sockel- sowie das Trennelement 12 bzw. 14 als vor­ gefertigte Einheit eingebaut werden können.

Die in den Fig. 3 bis 6 dargestellten beiden weiteren Ausführungsbeispiele des pyrotechnischen Wirkelements 10' und 10'' entsprechen in ihrem Aufbau weitestgehend dem pyrotechnischen Wirkelement 10 gemäß den Fig. 1 und 2. Insoweit sind in den Fig. 3 bis 6 die gleichen Bezugs­ zeichen für gleiche bzw. funktionsgleiche Teile benutzt.

Der Unterschied des Wirkelements 10' gegenüber dem Wirkelement 10 besteht in der Art der mechanischen Ver­ bindung des Trennelements 14 mit dem Sockelelement 12. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3 und 4 weist der Ansatz 20 des Sockelelements nämlich in seinem Übergangs­ bereich zum Bund 18 eine umlaufende Einschnürung 50 auf, in die das freie Ende des Umgreifkragens 36 durch plastische Verformung hineintaucht. Hierdurch kommt es zu einer mechanischen Verbindung mit für die Montage und die Handhabung des Wirkelements 10' ausreichender Festigkeit.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 5 und 6 erfolgt die mechanische Verbindung zwischen dem Sockel­ element 12 und dem Trennelement 14 durch eine mechanische Verrastung, wobei vom Bund 18 des Sockelelements 12 Rastelemente 52 axial abstehen, die in korrespondierende Rastausnehmungen 54 am freien Ende des Umgreifkragens 36 des Halteelements 34 des Trennelements 14 eingreifen.

Claims (7)

1. Pyrotechnisches Wirkelement zum Durchtrennen von Medien und/oder Fluiden, mit

• - einem Sockelelement (12),
• - einem elektrischen Anzündelement (26), das an oder in dem Sockelelement (12) angeordnet ist,
• - einer pyrotechnischen Ladung (28), die von dem Anzündelement (26) anzündbar ist, und
• - einem Trennelement (14), das ein Trenn­ werkzeug (40) und ein dieses haltendes Halte­ element (34) aufweist,
• - wobei das Halteelement (34) dichtend mit dem Sockelelement (12) verbunden ist und diese Ver­ bindung bei der Zündung der pyrotechnischen Ladung (28) lösbar ist.

2. Wirkelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (34) und das Trennwerkzeug (40) einstückig miteinander verbunden sind.

3. Wirkelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Sockelelement (12) und das Halte­ element (34) stoffschlüssig, reibschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind.

4. Wirkelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sockelelement (12) und das Halteelement (34) miteinander verklebt, verschweißt, vernockt, verstemmt oder verrastet sind.

5. Wirkelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Sockelelement (12) und dem Halteelement (34) Soll­ bruchstellen aufweist.

6. Wirkelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (34) oder das Sockelelement (12) einen abstehenden Umgreif­ kragen (36) zum seitlichen Umgreifen zumindest eines Teils des Sockelelements (12) oder des Halte­ elements (34) aufweist.

7. Wirkelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sockelelement (12) oder das Halteelement (34) im Bereich seines von dem Umgreifkragen (36) des Halteelements (34) oder des Sockelelements (12) umgebenden Teils eine Umfangsnut (46,48) mit einem darin angeordneten Dichtungsring (44) aufweist.