DE202019004348U1 - Quick disconnect switch - Google Patents

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DE202019004348U1 DE202019004348.9U DE202019004348U DE202019004348U1 DE 202019004348 U1 DE202019004348 U1 DE 202019004348U1 DE 202019004348 U DE202019004348 U DE 202019004348U DE 202019004348 U1 DE202019004348 U1 DE 202019004348U1
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    • H01H39/006Opening by severing a conductor

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Abstract

Schnelltrennschalter (10), der einen Stromzufuhrkontakt und einen Stromabfuhrkontakt aufweist, welche durch einen Leiter (20) verbunden sind, und bei dem der Leiter (20) durch eine Trennkammer (12) geführt wird, und in der Trennkammer (12) ein Dehngefäß (18) vorgesehen ist, welches durch eine Explosivladung ausgedehnt werden kann.

Figure DE202019004348U1_0000
Quick disconnect switch (10), which has a power supply contact and a power discharge contact, which are connected by a conductor (20), and in which the conductor (20) is guided through a separation chamber (12), and an expansion vessel (12) in the separation chamber (12) 18) is provided, which can be expanded by an explosive charge.
Figure DE202019004348U1_0000

Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schnelltrennschalter, d. h. einen Schalter, mit dem man besonders schnell einen elektrischen Stromkreis auch bei hohen Stromstärken und hohen Trennspannungen trennen kann. Der Schalter eignet sich für Gleichstrom- und für Wechselstromkreise. Der Schalter setzt hierzu in der Regel eine geringe Menge eines Explosivstoffmaterials ein. Solche Schalter werden gelegentlich auch als pyrotechnische Trennvorrichtungen oder auch als elektrische Unterbrechungsschaltglieder bezeichnet. Sie können etwa auf dem immer wichtiger werdenden Gebiet der E-Mobilität insbesondere zur Absicherung elektrischer Antriebe eingesetzt werden, besonders bei Elektroautos, Elektrolastkraftwagen oder Elektrobussen. Wenn ein entsprechend angetriebenes Fahrzeug verunfallt, ist die schnelle Abtrennung der Stromquelle von der Fahrzeugverkabelung wichtig und notwendig. Die entsprechenden Fragen stellen sich auch beim Antrieb von Schiffen mit Elektromotoren oder inzwischen auch beim Antrieb von Flugzeugen mit Elektromotoren, aber auch bei entsprechenden Aufgabenstellungen in Schaltschränken allgemein.The present invention relates to a quick disconnect switch, i. H. a switch that can be used to separate an electrical circuit particularly quickly, even at high currents and high isolation voltages. The switch is suitable for DC and AC circuits. For this purpose, the switch generally uses a small amount of an explosive material. Such switches are sometimes referred to as pyrotechnic disconnect devices or as electrical interruption switching elements. For example, they can be used in the increasingly important field of e-mobility, in particular to protect electric drives, especially in electric cars, electric trucks or electric buses. If an appropriately powered vehicle has an accident, the rapid disconnection of the power source from the vehicle wiring is important and necessary. The corresponding questions also arise when propelling ships with electric motors or meanwhile also when propelling aircraft with electric motors, but also when it comes to corresponding tasks in control cabinets in general.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Viele Trennschalter verwenden die Wirkung von Treibladungen auf einen Kolben. Nach dessen Beschleunigung und durch den auf ihn ausgeübten Druck sind sie jedenfalls in der Lage, damit einen Stromkreis schnell zu unterbrechen, auch dann, wenn hohe Ströme fließen.Many circuit breakers use the effects of propellant charges on a piston. After its acceleration and due to the pressure exerted on it, they are in any case able to interrupt a circuit quickly, even when high currents are flowing.

Die Europäische Patentanmeldung EP 563 947 A1 offenbart ein Verfahren zum Sichern von Stromkreisen, welche hohe Ströme führen, und offenbart auch ein Hochstromsicherungselement. Zum Durchtrennen des Stromleiters wird dabei eine pyrotechnische Ladung entzündet. Diese beschleunigt einen Schneidstempel. Der Schneidstempel durchtrennt mechanisch einen Leiterabschnitt.The European patent application EP 563 947 A1 discloses a method of securing circuits carrying high currents and also discloses a high current fuse element. To cut the conductor, a pyrotechnic charge is ignited. This accelerates a cutting punch. The cutting punch mechanically cuts through a conductor section.

Die Deutsche Offenlegungsschrift DE 196 16 993 A1 offenbart ein pyrotechnisches Sicherungselement für Stromkreise. Hierbei kommt ebenfalls eine pyrotechnische Ladung zum Einsatz. Diese beschleunigt einen Kunststoffkolben, welcher ein messerartiges Trennelement führt, welches seinerseits einen Leiter durchtrennen kann.The German Offenlegungsschrift DE 196 16 993 A1 discloses a pyrotechnic fuse element for circuits. A pyrotechnic charge is also used here. This accelerates a plastic piston, which guides a knife-like separating element, which in turn can cut a conductor.

Die Deutsche Patentschrift DE 44 38 157 offenbart ebenfalls eine pyrotechnische Trennvorrichtung, welche geeignet ist, ein Wirkteil, welches im Wesentlichen eine Kolbenform hat, zur Durchtrennung eines Leiters zu beschleunigen.The German patent DE 44 38 157 also discloses a pyrotechnic separating device which is suitable for accelerating an active part, which has essentially a piston shape, for severing a conductor.

Diese Lösungen funktionieren allesamt nach dem Grundprinzip eines kolbengetriebenen Trennschalters. Da es auf die sehr schnelle Trennung eines Stromkreises innerhalb von Millisekunden ankommt, ist die Beschleunigung der Kolbenmasse aber von Nachteil. Eine Masse zu beschleunigen, verzögert den Prozess unvermeidlich. Ferner muss der Kolben in einer jeweiligen Trennkammer sauber geführt werden, um eine schnelle Bewegung zu ermöglichen. Darüber hinaus ist es noch erforderlich, Abdichtungsvorrichtungen vorzusehen, beispielsweise zwischen Kolben und Treibladung.All of these solutions work according to the basic principle of a piston-operated disconnector. However, since the very fast disconnection of a circuit within milliseconds is important, the acceleration of the piston mass is a disadvantage. Accelerating a crowd inevitably slows down the process. In addition, the piston must be guided cleanly in a respective separation chamber in order to enable rapid movement. In addition, it is still necessary to provide sealing devices, for example between the piston and the propellant charge.

Die Deutsche Offenlegungsschrift DE 44 02 994 A1 offenbart einen elektrischen Sicherheitsschalter für Kraftfahrzeuge, der als kolbenfrei beschrieben werden kann. Hierbei werden zwei Leiter derart miteinander verbunden, dass ein Leiter mit einem verjüngten Ende in den Aufnahmeraum eines anderen Leiters hineinragt. In diesem Aufnahmeraum ist ein Gasgenerator vorgesehen, welcher als Treibladung wirkt. Bei einer solchen Lösung entweichen allerdings Abgase, welche durch eine Treibladung produziert werden, in den dann offenen Raum zwischen zwei Leitern. The German Offenlegungsschrift DE 44 02 994 A1 discloses an electrical safety switch for motor vehicles, which can be described as piston-free. Here, two conductors are connected to one another in such a way that a conductor with a tapered end projects into the receiving space of another conductor. A gas generator is provided in this receiving space, which acts as a propellant charge. With such a solution, however, exhaust gases, which are produced by a propellant charge, escape into the then open space between two conductors.

Ebenfalls verläuft die Trennung der Leiter nicht in einer gut definierten Weise. Bei einer unzureichenden Trennung kann es daher sehr schnell zu Lichtbogenausbildungen kommen.The separation of the conductors is also not in a well-defined manner. If the separation is insufficient, arcing can occur very quickly.

Die vorliegende Erfindung möchte einen preiswert und zuverlässig herstellbaren Schnelltrennschalter anbieten, welcher die Nachteile im Stande der Technik umgeht. Insbesondere kann der Trennschalter kolbenfrei arbeiten, so dass eine Trennung mit wenig beschleunigter Masse möglich ist. Die Trennung soll den zu trennenden Leiter in einen zuverlässigen vordefinierten Trennzustand überführen und hierbei Lichtbogeneffekte minimieren, wie sie vor allem in Gleichstromkreisen (DC-Stromkreisen) bei der Stromkreistrennung auftreten würden. Ferner soll das Austreten von Abgasen der Treibladung oder Verschmutzungspartikeln vermieden werden, wie auch der Kontakt der Abgase mit der bzw. den Trennstellen.The present invention seeks to offer an inexpensive and reliable quick disconnect switch that overcomes the disadvantages of the prior art. In particular, the isolating switch can operate without a piston, so that isolation with less accelerated mass is possible. The separation is intended to convert the conductor to be disconnected into a reliable, predefined disconnection state and thereby minimize arcing effects that would occur especially in direct current circuits (DC circuits) in the case of circuit separation. Furthermore, the escape of exhaust gases from the propellant charge or pollution particles should be avoided, as should the contact of the exhaust gases with the separation point or separation points.

Diese Aufgabe wird durch einen Schnelltrennschalter nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Die entsprechenden Vorteile weist auch ein Verfahren zur Stromkreistrennung nach Verfahrensanspruch 11 und seinen Unteransprüchen auf.This object is achieved by a quick disconnect switch according to claim 1. Advantageous further developments are specified in the subclaims. A method for circuit separation according to the method claim also has the corresponding advantages 11 and its subordinate claims.

Beschreibungdescription

Der Schnelltrennschalter soll einen Stromzuführkontakt und einen Stromabfuhrkontakt aufweisen. Diese Bezeichnungen sollen allerdings nicht zwingend eine Stromrichtung festlegen, in der Regel kann der Trennschalter unabhängig von einer bestimmten Stromrichtung wirksam werden. Diese Kontakte können unmittelbar am Trennschalter vorgesehen sein, oder der Trennschalter kann auch Leitungsabschnitte aufweisen, die ihrerseits erst diese Kontakte aufweisen. Die beiden Kontakte sind durch einen Leiter verbunden. Hierbei handelt es sich oft um einen Kupfer- oder Aluminiumleiter. Ein anderes Material, insbesondere ein anderes metallisches oder zumindest elektrisch leitfähiges Material, ist aber ebenfalls geeignet.The quick disconnect switch should have a current supply contact and a current discharge contact. However, these designations should not necessarily define a current direction in which As a rule, the isolating switch can be effective regardless of a specific current direction. These contacts can be provided directly on the isolating switch, or the isolating switch can also have line sections which in turn only have these contacts. The two contacts are connected by a conductor. This is often a copper or aluminum conductor. Another material, in particular another metallic or at least electrically conductive material, is also suitable.

Der Schnelltrennschalter weist eine Trennkammer auf. Diese weist ihrerseits einen Innenraum auf. Der Innenraum kann verschiedene Formen haben, häufig ist er quaderförmig. Der Leiter wird durch die Trennkammer geführt. Vorzugsweise wird der Leiter genau oder im Wesentlichen mittig durch die Trennkammer geführt. Damit ergibt sich zumindest in einer Schnittebene eine spiegelsymmetrische Lage.The quick disconnect switch has a separation chamber. This in turn has an interior. The interior can have different shapes, often cuboid. The conductor is led through the separation chamber. The conductor is preferably guided through the separation chamber precisely or essentially centrally. This results in a mirror-symmetrical position at least in one sectional plane.

Erfindungsgemäß ist in der Trennkammer ein Dehngefäß vorgesehen. Das Dehngefäß kann eine Explosivladung enthalten. Alternativ kann die Explosivladung in einem an das Dehngefäß angrenzenden Gefäß untergebracht sein, beispielsweise zusammen mit einer Zündladung. In jedem Fall soll bei Explosion die Explosivladung das Dehngefäß ausdehnen können.According to the invention, an expansion vessel is provided in the separation chamber. The expansion vessel can contain an explosive charge. Alternatively, the explosive charge can be accommodated in a vessel adjacent to the expansion vessel, for example together with an ignition charge. In any case, the explosive charge should be able to expand the expansion vessel in the event of an explosion.

Anders als im Stand der Technik ist die Explosivladung also nicht unmittelbar in der Trennkammer vorgesehen, sondern in einem eigenen Gefäß.In contrast to the prior art, the explosive charge is therefore not provided directly in the separation chamber, but in a separate vessel.

Die Explosion der Explosivladung bewirkt die mechanische Trennung des Leiters. Dies geschieht unter Ausdehnung des Dehngefäßes. Das Dehngefäß kann dabei die Explosivladung auch nach der Explosion vollständig umschließen.The explosion of the explosive charge causes the conductor to be mechanically separated. This is done by expanding the expansion vessel. The expansion vessel can completely enclose the explosive charge even after the explosion.

Dieser Aspekt führt zu weiteren grundsätzlichen Vorteilen der Erfindung: Der Trennschalter kann gasdicht gebaut werden und deshalb bei sehr niedrigen Umgebungsdrücken (z.B. in der Luftfahrt) eingesetzt werden. Bei Schaltern aus dem Stand der Technik muss Abgas entweichen können. Daher können diese Schalter nicht gasdicht gebaut und bei sehr niedrigen Umgebungsdrücken eingesetzt werden.This aspect leads to further fundamental advantages of the invention: the isolating switch can be built gas-tight and can therefore be used at very low ambient pressures (e.g. in aviation). Exhaust gas must be able to escape in the case of switches from the prior art. Therefore, these switches cannot be built gas-tight and can be used at very low ambient pressures.

Das Dehngefäß kann beispielsweise einen Faltenbalg umfassen. Ein solcher Faltenbalg erleichtert die schnelle Ausdehnung. Das Dehngefäß soll sich beispielsweise auf mehr als 200%, 300%, 400%, 500% oder bis zu 1000% seines Ausgangsvolumens ausdehnen können. Vorzugsweise soll dies zerstörungsfrei geschehen. Das Dehngefäß kann auch elastisch sein, so dass sich sein Volumen nach der Explosion wieder reduziert. Elastizität ist jedoch nicht erforderlich. Das Dehngefäß kann zweckmäßigerweise aus Metall oder aus einem Nicht-Metall gefertigt werden. Zweckmäßige Metalle sind Stähle, allgemein dünne Stähle, und insbesondere auch Edelstahl. Alternativ kann das Dehngefäß auch aus Bronze oder Kupfer gefertigt werden. Bei den NichtMetallen sind Gummi, Naturgummi, Silikon oder auch TPE-Kunststoff zweckmäßig. In Betracht kommen ebenfalls Kunststoffe wie Polyoxymethylen (POM), Polyamid 6 (PA 6) oder ABS.The expansion vessel can comprise a bellows, for example. Such a bellows facilitates rapid expansion. The expansion vessel should, for example, be able to expand to more than 200%, 300%, 400%, 500% or up to 1000% of its initial volume. This should preferably be done non-destructively. The expansion vessel can also be elastic, so that its volume is reduced again after the explosion. However, elasticity is not required. The expansion vessel can expediently be made from metal or from a non-metal. Appropriate metals are steels, generally thin steels, and especially stainless steel. Alternatively, the expansion vessel can also be made of bronze or copper. For the non-metals, rubber, natural rubber, silicone or TPE plastic are appropriate. Plastics such as polyoxymethylene (POM), polyamide 6 (PA 6) or ABS are also suitable.

Wenn für das Dehngefäß ein elektrisch leitendes Material verwendet wird, muss dieses in der Regel außen elektrisch durch eine elektrisch nichtleitende Schicht abisoliert werden, um nach dem Trennen des Leiters die verbleibenden Kontaktstücke nicht elektrisch zu überbrücken.If an electrically conductive material is used for the expansion vessel, this must generally be electrically stripped on the outside by an electrically non-conductive layer in order not to electrically bridge the remaining contact pieces after the conductor has been separated.

Das Dehngefäß ist zweckmäßigerweise leichter als der in der Trennkammer verlaufende Leiterabschnitt. Durch dieses geringe Gewicht ist eine schnelle Ausdehnung der Explosivladung auch im Verhältnis zur Masse des durchtrennenden Leiterabschnittes gegeben. Ein eher schweres Dehngefäß würde eine Durchtrennung des Leiters nach Art eines Kolbens bewirken. Ein Dehngefäß aus Metall kann in entsprechender Weise gestaltet werden. Jedoch würde die Leitertrennung etwa durch einen scharfkantigen kolbenähnlichen Abschnitt im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich sein. Die Leitertrennung erfolgt vorwiegend durch die rasche Ausdehnung des Explosivmaterials im vorgegebenen Raum der Trennkammer, anders gesagt durch eine Druckwelle.The expansion vessel is expediently lighter than the conductor section running in the separation chamber. This low weight means that the explosive charge can expand rapidly in relation to the mass of the conductor section that cuts through. A rather heavy expansion vessel would cut the conductor in the manner of a piston. A metal expansion vessel can be designed in a corresponding manner. However, the wire separation by means of a sharp-edged, piston-like section would not be necessary in the context of the present invention. The conductor is separated primarily by the rapid expansion of the explosive material in the specified space in the separation chamber, in other words by a pressure wave.

Es ist zweckmäßig, wenn der Leiter entlang einer Achse in einer ersten Richtung durch die Trennkammer verläuft. Die Trennkammer und insbesondere die Lage des Dehngefäßes kann zweckmäßig so gestaltet werden, dass die Trennung mit einer bezogen auf diese Achse ganz, oder im Wesentlichen, oder zumindest überwiegenden radialen Komponente erfolgt. It is expedient if the conductor runs through the separation chamber along an axis in a first direction. The separation chamber and, in particular, the position of the expansion vessel can expediently be designed in such a way that the separation takes place entirely or essentially, or at least predominantly, with a radial component with respect to this axis.

Dann kann ein abzutrennender Leiterabschnitt radial verschoben werden. Dabei kann der Leiter verbogen werden, so dass nur ein gewisses Teilstück radial verschoben wird, oder es kann aus dem Leiter an zwei Seiten ein Teilstück abgetrennt werden, welches insgesamt radial verschoben wird.Then a conductor section to be separated can be moved radially. The conductor can be bent so that only a certain section is radially displaced, or a section can be separated from the conductor on two sides, which is displaced radially as a whole.

Es kann zweckmäßig sein, wenn der Leiter mechanische Schwächungselemente aufweicht. Solche Schwächungselemente reduzieren das zu trennende Leitermaterial, ohne den elektrischen Durchgangswiderstand des Leitermaterials wesentlich zu erhöhen. Diese Schwächungselemente können Bohrungen, Nuten, Teilschnitte oder Kerben umfassen. Sie dienen auch dazu, die Trennung des Leiters im Voraus berechenbar zu machen, zu erleichtern und im Voraus in günstiger Weise zu gestalten.It can be useful if the conductor softens mechanical weakening elements. Such weakening elements reduce the conductor material to be separated without significantly increasing the electrical volume resistance of the conductor material. These weakening elements can include bores, grooves, partial cuts or notches. They also serve to make the separation of the conductor calculable in advance, to facilitate it and to make it inexpensive in advance.

Eine Bohrung hat den zusätzlichen Nutzen, dass sie eine Luftströmung durch den Leiter ermöglicht. Bei einer schnellen Bewegung des Leiters oder eines Leiterabstands entsteht damit weniger Strömungswiderstand. Auch wenn der Leiter sich in ein Löschmedium hinein bewegt, kann durch die Bohrung der Strömungswiderstand und damit der Widerstand gegen die gewünschte Translationsbewegung des Leiters deutlich reduziert werden. Im Übrigen sind Bohrungen durch die Entnahme des Materials Schwächungsstellen, an denen besonders leicht eine Bruchstelle im Material entstehen kann. A hole has the added benefit of allowing air to flow through the conductor. With a rapid movement of the conductor or a conductor spacing, less flow resistance arises. Even if the conductor moves into an extinguishing medium, the flow resistance and thus the resistance to the desired translational movement of the conductor can be significantly reduced through the drilling. In addition, bores are weak points due to the removal of the material, at which a breaking point in the material can occur particularly easily.

Im Übrigen können Schwächungselemente in Form von Nuten oder Kerben vorgesehen werden. Unter einer Nut soll hierin eine Schlitzung von bestimmter Tiefe verstanden werden (welche im Querschnitt als Sackloch erscheint), welche aber im Querschnitt auch eine gleichmäßige Dicke hat. Unter einer Kerbe soll eine Vertiefung verstanden werden, welche nahe der Leiteroberfläche breiter ist als in größerer Tiefe. Beides sind geeignete Schwächungselemente. Kerben erlauben es vorteilhaft, ganze Abschnitte des Leiters radial zu verschieben. Wenn nur eine Nut vorgesehen ist, insbesondere eine schmale Nut, kann die radiale Verschiebung durch eine Verkippung und Verkantung erschwert oder behindert werden.In addition, weakening elements in the form of grooves or notches can be provided. A groove is to be understood here as a slit of a certain depth (which appears as a blind hole in cross section), but which also has a uniform thickness in cross section. A notch is to be understood as a depression which is wider near the conductor surface than at a greater depth. Both are suitable weakening elements. Notches advantageously allow entire sections of the conductor to be radially displaced. If only one groove is provided, in particular a narrow groove, the radial displacement can be made more difficult or hindered by tilting and tilting.

Der Leiter kann auch eine Zone erhöhten Widerstandes aufweisen. Beispielsweise kann der Leiterdurchmesser in einer solchen Zone verringert sein. Zur Erhöhung des elektrischen Widerstandes können die oben aufgezählten Schwächungselemente zweckmäßig eingesetzt werden. Dies führt zu einer elektrischen Erhitzung des Leiters. Die entstehende Wärme kann genutzt werden, um dort anliegendes Explosivmaterial zu zünden. Dazu wird das Explosivmaterial vorzugsweise in der Nähe der Zone des erhöhten Widerstandes und in gutem thermischem Kontakt zu ihr positioniert.The conductor may also have a zone of increased resistance. For example, the conductor diameter can be reduced in such a zone. The attenuation elements listed above can be used expediently to increase the electrical resistance. This leads to electrical heating of the conductor. The heat generated can be used to ignite explosive material present there. For this purpose, the explosive material is preferably positioned in the vicinity of the zone of increased resistance and in good thermal contact with it.

Es besteht auch die vorteilhafte Möglichkeit, das Material des Dehngefäßes auf eine solche Wärme-ausgelöste oder „passive“ Explosion hin zu optimieren. Dabei kann das Material des Dehngefäßes insgesamt dieser Aufgabe angepasst werden, oder das Dehngefäß weist abschnittsweise, nämlich an der Kontaktfläche mit dem Leiter, ein vom übrigen Dehngefäß abweichendes Material auf. Geeignete Materialien sind hierbei Kupfer, Messing, Aluminium, Silber oder auch Bronze.There is also the advantageous possibility of optimizing the material of the expansion vessel for such a heat-triggered or “passive” explosion. The material of the expansion vessel as a whole can be adapted to this task, or the expansion vessel has sections, namely at the contact surface with the conductor, of a material that differs from the rest of the expansion vessel. Suitable materials are copper, brass, aluminum, silver or bronze.

Es kommt auch in Frage, wenn am Dehngefäß eine zusätzliche Kontaktlage aufgebracht wird. Beispielsweise könnte eine Kontaktlage aus Kupfer zur besonders guten Wärmeleitung eingesetzt werden. In dieser Weise lässt sich die Wärme-induzierte Trennung besonders exakt den Notwendigkeiten des Schaltkreises anpassen.It is also possible if an additional contact layer is applied to the expansion vessel. For example, a contact layer made of copper could be used for particularly good heat conduction. In this way, the heat-induced separation can be adapted particularly precisely to the needs of the circuit.

Diese zweckmäßige Gestaltung zeigt weitere Vorteile der Verwendung eines Dehngefäßes auf. Wo etwa ein Kolben verwendet wird, muss der Kolben fast unvermeidlich zwischen Explosivladung und Leiter angewandt werden. Damit verhindert aber der Kolben eine örtlich nahe Positionierung der Explosivladung am Leiter. Durch Verzicht auf einen Kolben ist dies möglich. Die Auslösung der Stromkreistrennung durch Leitererwärmung ist besonders vorteilhaft. Sie ermöglicht durch die hier vorhandene passive Auslösung der Explosivladung bzw. des Trennschalters, dass eine Überhitzung des Stromkreises oder einer hier kurzgeschlossenen Stromquelle durch zu hohe Ströme vermieden wird, ohne dass eine komplizierte Erfassung und Auswertung der Ströme und/oder Schaltung erforderlich sind.This expedient design shows further advantages of using an expansion vessel. Wherever a piston is used, the piston must be used almost inevitably between the explosive charge and the conductor. However, this prevents the piston from positioning the explosive charge close to the conductor. This is possible by dispensing with a piston. The triggering of the circuit separation by conductor heating is particularly advantageous. By means of the passive triggering of the explosive charge or the disconnector present here, it enables overheating of the circuit or a current source that is short-circuited due to excessive currents to be avoided without complicated detection and evaluation of the currents and / or switching being necessary.

Es kann auch zweckmäßig sein, Teile der Explosivladung innerhalb des Dehngefäßes vorzusehen und Teile der Explosivladung außerhalb des Dehngefäßes vorzusehen. Beispielsweise kann eine Explosivladung in einem Sackloch oder einer ähnlichen Ausnehmung des Leiters vorgesehen sein. Diese Explosivladung erwärmt sich dann durch den unmittelbaren Kontakt zum Leiter schnell. Ihre Explosion kann durch Wärmeübertragung die Explosion der übrigen Explosivladung im Trenngefäß bewirken. Dazu kann beispielsweise auch zusätzlich eine Bohrung vorgesehen werden, durch die ein Heißgasstrahl das Innere des Dehngefäßes erreicht. Eine solche Bohrung ist nicht unbedingt erforderlich, da auch durch thermische Erwärmung durch das Material des Dehngefäßes hindurch schnell und zuverlässig eine Explosion von Explosivmaterial ausgelöst werden kann, welche innerhalb des Dehngefäßes vorgesehen ist.It may also be expedient to provide parts of the explosive charge inside the expansion vessel and to provide parts of the explosive charge outside the expansion vessel. For example, an explosive charge can be provided in a blind hole or a similar recess in the conductor. This explosive charge then heats up quickly due to the direct contact with the conductor. Their explosion can cause the remaining explosive charge in the separation vessel to explode through heat transfer. For this purpose, a bore can also be provided, for example, through which a hot gas jet reaches the interior of the expansion vessel. Such a bore is not absolutely necessary, since an explosion of explosive material, which is provided within the expansion vessel, can also be triggered quickly and reliably by thermal heating through the material of the expansion vessel.

Nach einer weiteren vorteilhaften Gestaltung der Erfindung kann die Trennkammer ein Löschmedium umfassen. Dieses Löschmedium kann beispielsweise unterhalb des Leiters angeordnet sein, das heißt auf der dem Dehngefäß abgewandten Seite vom Leiter - oder es füllt gleich mehr oder weniger den gesamten Innenraum des Trennschalters außerhalb des Dehngefäßes aus. Hierbei sind Füllgrade von 10% bis nahe 100% des freien inneren Volumens des Trennschalters von Vorteil.According to a further advantageous embodiment of the invention, the separation chamber can comprise an extinguishing medium. This extinguishing medium can be arranged, for example, below the conductor, that is to say on the side of the conductor facing away from the expansion vessel - or it more or less fills the entire interior of the disconnector outside the expansion vessel. Filling levels of 10% to almost 100% of the free internal volume of the disconnector are advantageous.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Nottrennung eines Stromkreises, welches folgende Schritte umfasst:

  1. a. Führen des Stromes durch einen Leiterabschnitt
  2. b. Führen des Leiterabschnitts durch eine Trennkammer
  3. c. Vorsehen eines Dehngefäßes in der Trennkammer
  4. d. Vorhalten eines Explosivmaterials am oder im Dehngefäß
  5. e. Zünden des Explosivmaterials
  6. f. Durchtrennen des Leiterabschnittes
The present invention also relates to a method for emergency disconnection of a circuit, which comprises the following steps:
  1. a. Conducting the current through a section of conductor
  2. b. Guide the conductor section through a separation chamber
  3. c. Provide an expansion vessel in the separation chamber
  4. d. Provision of an explosive material on or in the expansion vessel
  5. e. Ignition of the explosive material
  6. f. Cut the conductor section

Das Explosivmaterial soll so am oder im Dehngefäß vorgehalten werden, dass das Dehngefäß durch die Reaktion des Explosivmaterial ausgedehnt werden kann.The explosive material should be kept on or in the expansion vessel in such a way that the expansion vessel can be expanded by the reaction of the explosive material.

Vorzugsweise werden die Schritte im Zusammenhang und in der Reihenfolge ihrer Aufzählung ausgeführt. Das Verfahren ist auf den erfindungsgemäßen Schnelltrennschalter bezogen zu verstehen. Das heißt, Merkmale der Gestaltung des Schnelltrennschalters sind analog auf das Verfahren zu übertragen, und Merkmale des Verfahrens sind analog auf Merkmale des Schnelltrenners zu übertragen.The steps are preferably carried out in context and in the order in which they are listed. The method is to be understood in relation to the quick disconnect switch according to the invention. This means that features of the design of the quick disconnect switch are to be transferred analogously to the method, and features of the method are to be transferred analogously to features of the quick disconnector.

Zweckmäßig ist auch ein Verfahren, in dem das Explosivmaterial nach der Explosion vollständig in dem Gefäß verbleibt.A method is also expedient in which the explosive material remains completely in the vessel after the explosion.

Zweckmäßig ist ferner ein Verfahren, bei dem nach dem Durchtrennen des Leiters ein erstes Leiterende und ein zweites Leiterende entsteht, und das Dehngefäß das erste Leiterende und das zweite Leiterende mechanisch trennt. Das Dehngefäß dehnt sich also zwischen den Leiterenden aus. Allgemein soll unter mechanischer Trennung hieran verstanden werden, dass das Dehngefäß eine gedachte Verbindungslinie zwischen den Leiterenden durchtrennt und/oder entlang die ursprüngliche axiale Verlaufsachse des Leiters durchtrennt.A method is also expedient in which a first conductor end and a second conductor end are formed after the conductor has been severed, and the expansion vessel mechanically separates the first conductor end and the second conductor end. The expansion vessel thus expands between the ends of the conductors. In general, mechanical separation is understood to mean that the expansion vessel cuts through an imaginary connecting line between the conductor ends and / or cuts along the original axial course axis of the conductor.

Zweckmäßig ist insbesondere auch ein Verfahren, bei dem das Explosivmaterial durch einen elektrischen Zündimpuls gezündet wird. Alternativ oder zusätzlich, in der Regel aber alternativ, kann das Explosivmaterial durch Erhitzung eines Leiterabschnittes gezündet werden. Dabei kommt insbesondere ein Leiterabschnitt mit einem erhöhten elektrischen Widerstand in Betracht.A method is also particularly expedient in which the explosive material is ignited by an electrical ignition pulse. Alternatively or additionally, as a rule, however, as an alternative, the explosive material can be ignited by heating a conductor section. In particular, a conductor section with an increased electrical resistance comes into consideration.

Zweckmäßigerweise geht es auch um ein Verfahren, bei dem sich das Dehngefäß ganz oder abschnittsweise an Innenwände der Trennkammer schmiegt.It is also expedient to deal with a method in which the expansion vessel nestles completely or in sections on the inner walls of the separation chamber.

Vor der Explosion befindet sich das Dehngefäß in einem Teilvolumen der Trennkammer. Zweckmäßigerweise macht dieses Teilvolumen weniger als 80% oder auch weniger als 60% oder auch weniger als 40% des Gesamtvolumens der Trennkammer aus.Before the explosion, the expansion vessel is in a partial volume of the separation chamber. This partial volume expediently makes up less than 80% or also less than 60% or also less than 40% of the total volume of the separation chamber.

Die Trennkammer soll ferner ein sogenanntes erstes Volumen haben. Dieses Volumen wird auch die Fläche, die den Leiter mittig durchtrennt und senkrecht zur Ausdehnungsrichtung des Dehngefäßes steht, begrenzt. Das erste Volumen soll das Dehngefäß enthalten. Bezogen auf das erste Volumen ist es zweckmäßig, wenn das Dehngefäß weniger als 80% oder 60% oder auch 40% des ersten Volumens einnimmt.The separation chamber should also have a so-called first volume. This volume also limits the area that cuts through the conductor in the middle and is perpendicular to the expansion direction of the expansion vessel. The first volume should contain the expansion vessel. Based on the first volume, it is expedient if the expansion vessel takes up less than 80% or 60% or even 40% of the first volume.

Nach der Explosion füllt das Dehngefäß ein größeres Volumen der Trennkammer auf. Dabei kann es beinahe das volle Volumen der Trennkammer ausfüllen und sich dann fast vollständig oder vollständig an die Innenwände der Trennkammer anschmiegen. Alternativ geschieht dies zumindest abschnittsweise. Das Anschmiegen an die Innenwände der Trennkammer und die entsprechende Auswahl und Positionierung des Dehngefäßes erleichtern es, dass die Dehngefäßwände nicht bersten oder anders undicht werden. Das Dehngefäß muss sich dann nur in der Explosionsphase mit der sich ausdehnenden Front des Treibmaterials mitbewegen, bis es an einen Trennwandabschnitt stößt. Der Druck der Explosion wird ab diesem Zeitpunkt durch die Innenwände oder zumindest einem Innenwandabschnitt der Trennkammer aufgenommen. Dementsprechend müssen die Wände des Dehngefäßes, obwohl sie einer Explosion gewissermaßen standhalten müssen, nicht übermäßig stabil sein. Es genügt, wenn das Material an sich nicht sehr (druck-) belastbar, aber schnell dehnbar ist. Das gilt insbesondere für Gummimaterialien. Das Dehngefäß kann dann eine Art Ballon bilden, der für eine einmalige schnelle Dehnung ausgelegt ist, aber großen Drücken nicht oder jedenfalls nicht unbedingt auf Dauer standhalten muss.After the explosion, the expansion vessel fills up a larger volume of the separation chamber. It can fill almost the entire volume of the separation chamber and then almost completely or completely nestle against the inner walls of the separation chamber. Alternatively, this happens at least in sections. The clinging to the inner walls of the separation chamber and the appropriate selection and positioning of the expansion vessel make it easier for the expansion vessel walls not to burst or otherwise leak. The expansion vessel then only has to move with the expanding front of the propellant in the explosion phase until it hits a partition section. From this point in time, the pressure of the explosion is absorbed by the inner walls or at least one inner wall section of the separation chamber. Accordingly, the walls of the expansion vessel, although to some extent have to withstand an explosion, need not be excessively stable. It is sufficient if the material itself is not very (pressure) resilient, but can be stretched quickly. This applies in particular to rubber materials. The expansion vessel can then form a kind of balloon, which is designed for a single rapid expansion, but does not have to withstand high pressures or at least does not necessarily have to withstand it in the long term.

Als Explosivladung wird hier allgemein ein Stoff verstanden, welcher sich bei einer entsprechenden Aktivierung schnell und stark ausdehnt. Es kommt ein Stoff oder auch Stoffgemisch in Frage, welcher durch inneren Druck die Dehnung des Dehngefäßes bewirken kann. Dabei können Gase oder Dämpfe erzeugt werden. Zweckmäßig sind hier Nitrozellulosepulver oder Double Base Pulver (diese sind Mischungen aus NC und NGL), aber vor allem die bekannten Zünd- und Anzündstoffe wie ZPP (Zirkonium Potassium Perchlorat), Silberazid, Hexogen oder auch Oktogen.An explosive charge is generally understood to mean a substance that expands quickly and strongly when activated accordingly. There is a substance or mixture of substances in question, which can cause the expansion of the expansion vessel through internal pressure. Gases or vapors can be generated. Nitrocellulose powder or double base powder (these are mixtures of NC and NGL) are useful here, but above all the known igniters and igniters such as ZPP (zirconium potassium perchlorate), silver azide, hexogen or also octogen.

Bleihaltige Mischungen wie Bleiazid könnten zwar ebenfalls eingesetzt werden, jedoch will und sollte man hier schwermetallfrei bleiben. Auch Gase oder insbesondere auch in flüssiger Form können hier verwendet werden.Lead-containing mixtures such as lead azide could also be used, but one should and should stay heavy metal free here. Gases or in particular also in liquid form can also be used here.

Die Aktivierung erfolgt in der Regel durch einen Anzünder oder einen Zünder. Der Anzünder kann einen Hitzedraht oder Explosionsdraht beinhalten oder auch durch eine elektrische Entladung gezündet werden. Einem Gas kann auch ein fester, oder flüssiger, oder anderer gasförmiger Stoff beigemischt werden, insbesondere ein Oxidationsmittel. Alternativ oder zusätzlich kann eine Explosion auch passiv ausgelöst werden, das heißt durch die bloße Erwärmung eines Explosivstoffes. Dabei kann auch in zwei Bereichen Explosivstoff vorgesehen sein, wobei zunächst ein erster Explosivstoff zur Explosion gebracht wird und diese Explosion die Explosion eines zweiten Explosivstoffes auslöst.The activation is usually carried out by a lighter or a detonator. The lighter can include a hot wire or an explosive wire, or can be ignited by an electrical discharge. A solid, or liquid, or other gaseous substance, in particular an oxidizing agent, can also be mixed into a gas. Alternatively or additionally, an explosion can also be triggered passively, that is to say simply by heating an explosive. In this case, explosive can also be provided in two areas, a first explosive first being brought to an explosion and this explosion triggering the explosion of a second explosive.

Das optional vorgesehene Löschmittel sollte auf die Explosivladung abgestimmt sein. Grundsätzlich kann es flüssig, gasförmig, gelartig, schaumartig oder auch mehrfaserig sein.The optional extinguishing agent should match the explosive charge. Basically, it can be liquid, gaseous, gel-like, foam-like or multi-fiber.

Weitere Merkmale, aber auch Vorteile der Erfindung, ergeben sich aus den nachfolgend aufgeführten Zeichnungen und der zugehörigen Beschreibung. In den Abbildungen und in den dazugehörigen Beschreibungen sind Merkmale der Erfindung in Kombination beschrieben. Diese Merkmale können allerdings auch in anderen Kombinationen von einem erfindungsgemäßen Gegenstand umfasst werden. Jedes offenbarte Merkmal ist also auch als in technisch sinnvollen Kombinationen mit anderen Merkmalen offenbart zu betrachten. Die Abbildungen sind teilweise leicht vereinfacht und schematisch:

  • 1 ist eine Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Trennschalters, welcher in Ansicht (A) vor der Trennung und in Ansicht (B) nach der Trennung gezeigt wird.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht eines alternativen erfindungsgemäßen Trennschalters, welcher in Ansicht (A) vor der Trennung und in Ansicht (B) nach der Trennung gezeigt wird.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht eines alternativen erfindungsgemäßen Trennschalters, welcher in Ansicht (A) vor der Trennung und in Ansicht (B) nach der Trennung gezeigt wird.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht eines alternativen erfindungsgemäßen Trennschalters, welcher in Ansicht (A) vor der Trennung und in Ansicht (B) nach der Trennung gezeigt wird.
  • 5 ist eine Querschnittsansicht eines alternativen erfindungsgemäßen Trennschalters, welcher in Ansicht (A) vor der Trennung und in Ansicht (B) nach der Trennung gezeigt wird.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht eines alternativen erfindungsgemäßen Trennschalters, welcher in Ansicht (A) vor der Trennung und in Ansicht (B) nach der Trennung gezeigt wird.
  • 7 zeigt eine Querschnittsansicht von Teilen eines erfindungsgemäßen Trennschalters, welcher passiv gezündet werden kann.
  • 8 bietet Querschnittsansichten verschiedener Leiter, welche jeweils unterschiedliche Schwächungselemente aufweisen.
Further features, but also advantages of the invention, result from the drawings listed below and the associated description. In the figures and in the associated descriptions, features of the invention are described in combination. However, these features can also be included in other combinations of an object according to the invention. Each feature disclosed is therefore also to be regarded as being disclosed in technically meaningful combinations with other features. The illustrations are partly slightly simplified and schematic:
  • 1 is a cross-sectional view of a circuit breaker according to the invention, which is shown in view (A) before the separation and in view (B) after the separation.
  • 2 Figure 3 is a cross-sectional view of an alternative circuit breaker according to the invention, shown in view (A) before separation and in view (B) after separation.
  • 3 Figure 3 is a cross-sectional view of an alternative circuit breaker according to the invention, shown in view (A) before separation and in view (B) after separation.
  • 4 Figure 3 is a cross-sectional view of an alternative circuit breaker according to the invention, shown in view (A) before separation and in view (B) after separation.
  • 5 Figure 3 is a cross-sectional view of an alternative circuit breaker according to the invention, shown in view (A) before separation and in view (B) after separation.
  • 6 Figure 3 is a cross-sectional view of an alternative circuit breaker according to the invention, shown in view (A) before separation and in view (B) after separation.
  • 7 shows a cross-sectional view of parts of a circuit breaker according to the invention, which can be ignited passively.
  • 8th offers cross-sectional views of different conductors, each with different attenuation elements.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Schnelltrennschalter 10 im Querschnitt. Ansicht (A) zeigt den Schnelltrennschalter 10 vor seiner Auslösung, d. h. vor der Trennung des Leiters. 1 shows a quick disconnect switch according to the invention 10 in cross section. View (A) shows the quick disconnect switch 10 before it is triggered, ie before the conductor is disconnected.

Der Schnelltrennschalter 10 weist die Trennkammer 12 auf, welche vom Trennkammergehäuse 14 umgeben ist. In der Trennkammer 12 ist ein Zündelement 16 angebracht. Anschließend an das Zündelement 16 ist das Dehngefäß 18 vorgesehen. Durch die Trennkammer verläuft der Leiter 20. Der Leiter 20 ist mit verschiedenen Schwächungselementen ausgerüstet, nämlich mit der Nut 22 sowie mit Bohrungen 24.The quick disconnect switch 10 has the separation chamber 12 on which of the separation chamber housing 14 is surrounded. In the separation chamber 12 is an ignition element 16 appropriate. Subsequent to the ignition element 16 is the expansion vessel 18 intended. The conductor runs through the separation chamber 20 , The leader 20 is equipped with various weakening elements, namely the groove 22 as well as with holes 24 ,

Die Trennkammer 12 weist ein erstes Volumen V1 auf, welches in diesem Querschnitt nach unten durch den Leiter 20 begrenzt wird und im Übrigen durch die Wände der Trennkammer 12 begrenzt wird. Das Dehngefäß 18 nimmt nur einen kleinen Raum dieses ersten Volumens V1 ein, deutlich weniger als 50%.The separation chamber 12 has a first volume V 1 on which in this cross section down through the conductor 20 is limited and otherwise by the walls of the separation chamber 12 is limited. The expansion vessel 18 takes up only a small space of this first volume V 1 a, significantly less than 50%.

Ausgelöst durch eine Zündung kann es zu einer wesentlichen (explosionsartigen) Volumenvergrößerung des Dehngefäßes kommen. Das Dehngefäß 18 oder die Kammer um das Zündelement 16 enthält dazu ein nicht näher dargestelltes Explosivmaterial. Durch diese Explosion wird der Trennschalter 10 in den in der Ansicht (B) gezeigten Zustand überführt. (Unveränderte Elemente werden nicht mehr näher bezeichnet und erläutert.) Das Dehngefäß 18 nimmt nun ein wesentlich größeres Volumen ein. Der Leiter 20 ist durchtrennt. Dabei tritt die Biegung 26 auf. Dadurch wird der Leiter 20 an den Trennflächen 28a und 28b vollständig getrennt und ein Abstand zwischen den Trennflächen hergestellt, der einen elektrischen Überschlag vermeidet.Triggered by ignition, the expansion vessel can expand significantly (explosively). The expansion vessel 18 or the chamber around the ignition element 16 contains an explosive material, not shown. This explosion will cause the disconnector 10 transferred to the state shown in view (B). (Unchanged elements are no longer described and explained in more detail.) The expansion vessel 18 now takes up a much larger volume. The leader 20 is severed. The bend occurs 26 on. This will make the leader 20 at the dividing surfaces 28a and 28b completely separated and a distance between the separating surfaces is created, which avoids an electrical flashover.

Zu bedenken ist, dass der erfindungsgemäße Trennschalter weitere Elemente umfassen kann. Er ist hier nur schematisch und leicht vereinfacht dargestellt. Beispielsweise könnten an den Leiterenden Klemmen vorgesehen sein, ferner kann das Zündelement in sich vielteilig sein. Der dargestellte Trennschalter 12 verwirklicht aber bereits alle wesentlichen Elemente der Erfindung.It should be borne in mind that the disconnector according to the invention can comprise further elements. It is shown here only schematically and in a slightly simplified manner. For example, terminals could be provided on the conductor ends, and the ignition element can be multi-part in itself. The disconnector shown 12 but already realizes all the essential elements of the invention.

Weiter kann das freie Volumen der Baugruppe über und/oder unterhalb des Leiters 20 mit einem hier nicht eingezeichneten gasförmigen, flüssigen, pulverigem oder gelartigen Löschfluid gefüllt sein, auch aus deren Mischungen.Furthermore, the free volume of the assembly can be above and / or below the conductor 20 be filled with a gaseous, liquid, powdery or gel-like extinguishing fluid, not shown here, also from their mixtures.

2 zeigt in entsprechender Ansicht einen anderen erfindungsgemäßen Trennschalter 10. In diesem Fall sind im Leiter 20 zwei Nuten 22A und 22B vorgesehen. Zwischen den Nuten 22A und 22B entsteht ein Leiterabschnitt. Dieser Leiterabschnitt 32 kann, wie in Ansicht (B) sichtbar wird, durch die Explosion insgesamt transversal verschoben werden. Der Vorteil hier ist, dass während des Trennvorgangs der Stromkreis an 2 Stellen geöffnet wird, so dass die am Trennschalter anliegende Spannung pro Öffnungsstelle quasi halbiert wird und sich damit pro Öffnungsstelle nur die halbe Energie umsetzt, die im Augenblick der Trennung als magnetische Energie in der Stromkreisinduktivität gespeichert war, wie das bei nur einer Trennstelle der Fall ist. Damit können Stromkreise bei etwas höheren Spannungen noch geöffnet werden, ohne dass ein Lichtbogen an den Trennstellen nach der Öffnung bzw. Trennung stehen bleibt, wie das insbesondere beim Trennen von DC-Stromkreisen erfolgen würde. 2 shows in a corresponding view another disconnector according to the invention 10 , In this case, the leader 20 two grooves 22A and 22B intended. Between the grooves 22A and 22B a conductor section is created. This ladder section 32 can, as can be seen in view (B), by the Explosion can be moved transversely overall. The advantage here is that the circuit is opened at two points during the disconnection process, so that the voltage applied to the disconnector per opening point is virtually halved and therefore only half the energy is converted per opening point, which at the moment of separation is magnetic energy in the Circuit inductance was stored, as is the case with only one separation point. This allows circuits to be opened at somewhat higher voltages without an arc remaining at the separation points after opening or separation, as would be the case in particular when disconnecting DC circuits.

3 zeigt in analoger Schnittdarstellung eine andere Ausführungsform der Erfindung. Der Leiter ist im Wesentlichen so gestaltet, wie in 1 dargestellt. Hier jedoch ist das Dehngefäß größer. Das Dehngefäß nimmt vor der Explosion im Wesentlichen das gesamte erste Volumen V1 ein, welches die Trennkammer 12 oberhalb des Leiters 20 zur Verfügung stellt. 3 shows an analog sectional view of another embodiment of the invention. The head is essentially designed as in 1 shown. However, the expansion vessel is larger here. The expansion vessel essentially takes up the entire first volume before the explosion V 1 one which is the separation chamber 12 above the conductor 20 provides.

In Ansicht (B) ist die Situation nach der Explosion dargestellt. Das Dehngefäß 18 hat sich ausgedehnt, bei seiner Ausdehnung schmiegt es sich an die Innenwände der Trennkammer an und drückt gegen den Leiter 20. Dies führt analog zum Ausbilden einer Biegung 26 des Leiters. Das ausgedehnte Dehngefäß unterdrückt Funkenüberschlag besonders effizient.View (B) shows the situation after the explosion. The expansion vessel 18 has expanded, as it expands it nestles against the inner walls of the separation chamber and presses against the conductor 20 , This leads analogously to the formation of a bend 26 of the leader. The extended expansion vessel suppresses sparkover particularly efficiently.

4 zeigt in analoger Darstellung eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hier ist wiederum ein Dehngefäß verwendet worden, welches ein großes Volumen einnimmt, namentlich das ganze erste Volumen V1 oberhalb von dem Leiter 20. Dieser ist wiederum mit Nuten, nämlich den Nuten 22A und 22B ausgerüstet. Auch das große Dehngefäß führt nach Explosion zum Ausbrechen des Leiterstücks 32 auf dem Leiter. 4 shows in a similar representation a further embodiment of the present invention. Again, an expansion vessel has been used which takes up a large volume, namely the entire first volume V 1 above the ladder 20 , This is again with grooves, namely the grooves 22A and 22B equipped. The large expansion vessel also leads to the conductor piece breaking out after an explosion 32 on the ladder.

5 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform der Erfindung. In diesem Fall wird ein Dehngefäß 18 verwendet, welches einen Faltenbalg 30 aufweist. Wie in Ansicht (B) dargestellt, führt die Ausdehnung des Dehngefäßes 18 aufgrund der Explosion wiederum zum Erstehen einer Biegung 26 im Leiter 20. Die Ausdehnung wird durch den Faltenbalg 30 ermöglicht, so dass die entsprechenden Falten nach der Explosion, wie in Ansicht (B) dargestellt, verschwinden. Auch nach der Explosion bleibt das Dehngefäß in Takt, so dass Explosivmaterial nicht in den Innenraum der Trennkammer eindringt. 5 shows a further alternative embodiment of the invention. In this case, an expansion vessel 18 used which is a bellows 30 having. As shown in view (B), the expansion of the expansion vessel leads 18 due to the explosion again to create a bend 26 in the leader 20 , The expansion is due to the bellows 30 enables the corresponding folds to disappear after the explosion, as shown in view (B). Even after the explosion, the expansion vessel remains intact, so that explosive material does not penetrate the interior of the separation chamber.

6 zeigt eine wiederum andere Ausführungsform der Erfindung. Hier wird ein Dehngefäß 18 mit einem Faltenbalg kombiniert mit einem Leiter 20, welcher wiederum zwei Nuten aufweist, die Nuten 22A und 22B. Durch Ausdehnung des Dehngefäßes, bei der wiederum die Falten des Faltenbalges durch Ausdehnung verschwinden, kommt es zu einer vollständigen transversalen Verschiebung des Leiterstücks 32. 6 shows yet another embodiment of the invention. Here is an expansion vessel 18 with a bellows combined with a ladder 20 , which in turn has two grooves, the grooves 22A and 22B , The expansion of the expansion vessel, in which the folds of the bellows disappear due to expansion, leads to a complete transverse displacement of the conductor piece 32 ,

Auch in den in 2 bis 6 gezeigten Ausführungsformen kann das freie Volumen der Baugruppe über und/oder unterhalb des Leiters 20 wieder mit einem hier nicht eingezeichneten gasförmigen, flüssigen, pulverigem oder gelartigen Löschfluid gefüllt sein, auch aus deren Mischungen.Even in the 2 to 6 Embodiments shown can the free volume of the assembly above and / or below the conductor 20 again be filled with a gaseous, liquid, powdery or gel-like extinguishing fluid, not shown here, also from their mixtures.

7 zeigt eine Querschnittsansicht von Teilen eines erfindungsgemäßen Trennschalters, welcher passiv gezündet werden kann. 7 shows a cross-sectional view of parts of a circuit breaker according to the invention, which can be ignited passively.

Hierbei wird auf die Darstellung des Schnelltrennschalters 10 insgesamt verzichtet. Dargestellt ist der Leiter 20 und seine Zusammenwirkung mit dem Dehngefäß 18. Das dargestellte Dehngefäß 18 weist wiederum einen Faltenbalg 30 auf. Dies ist zweckmäßig, wenn das Dehngefäß aus Metall gefertigt ist. Bei einem Dehngefäß aus Gummi kann häufig darauf verzichtet werden, einen solchen Faltenbalg vorzusehen. Das Dehngefäß 18 ist in seinem unteren Bereich mit der Explosivladung 36 befüllt. Diese Explosivladung liegt über eine Kontaktbahn am Leiter an. Die Kontaktbahn 38 kann einstückig mit dem Dehngefäß gefertigt sein, oder als zusätzliche Bahn außen auf das Dehngefäß aufgebracht werden. Im Leiter 20 ist ein Sackloch 40 vorgesehen, welches das Dehngefäß teilweise aufnehmen kann. Zusätzlich sind im Leiter 20 Nuten 22A und 22B vorgesehen. Diese mechanische Situation führt zum einen zu einer mechanischen Schwächung des Leiters. Ferner wird durch das Sackloch 40 wie auch durch die Nuten 22A und 22B ein Bereich erhöhten elektrischen Widerstandes erzeugt. In diesem Bereich erwärmt sich der Leiter bei entsprechend hohem Stromfluss schnell.Here, the appearance of the quick disconnect switch 10 altogether waived. The leader is shown 20 and its interaction with the expansion vessel 18 , The expansion vessel shown 18 again has a bellows 30 on. This is useful if the expansion vessel is made of metal. In the case of a rubber expansion vessel, it is often not necessary to provide such a bellows. The expansion vessel 18 is in its lower area with the explosive charge 36 filled. This explosive charge is applied to the conductor via a contact track. The contact path 38 can be made in one piece with the expansion vessel, or can be applied to the expansion vessel on the outside as an additional web. In the leader 20 is a blind hole 40 provided which can partially accommodate the expansion vessel. In addition, are in the leader 20 groove 22A and 22B intended. On the one hand, this mechanical situation leads to a mechanical weakening of the conductor. Furthermore, through the blind hole 40 as well as through the grooves 22A and 22B creates an area of increased electrical resistance. In this area, the conductor heats up quickly with a correspondingly high current flow.

Die Geometrie bewirkt auch in vorteilhafter Weise, dass die Wärme sich schnell auf das Dehngefäß 18 überträgt und dort die Explosivladung 36 entzündet werden kann.The geometry also advantageously causes the heat to quickly spread to the expansion vessel 18 transmits and there the explosive charge 36 can be ignited.

Wie schon erläutert, hier aber nicht dargestellt, kann es auch zweckmäßig sein, eine zweite Explosivladung außerhalb des Dehngefäßes 18 im Bereich des Sackloches und eventuell auch in den Nuten 22A und 22B vorzusehen. Durch bloße Wärmeübertragung ist die schnelle Zündung besonders eines solchen Explosivmaterials außerhalb des Dehngefäßes 18 möglich. Ein optional zusätzliches, auch innerhalb des Dehngefäßes vorgesehenes zweites Explosivmaterial wird dann durch das erste Explosivmaterial, welches außerhalb des Dehngefäßes 18 vorgesehen ist, besonders leicht entzündet.As already explained, but not shown here, it can also be useful to have a second explosive charge outside the expansion vessel 18 in the area of the blind hole and possibly also in the grooves 22A and 22B provided. Due to the mere transfer of heat, the rapid ignition of such an explosive material in particular is outside the expansion vessel 18 possible. An optional additional second explosive material, which is also provided inside the expansion vessel, is then provided by the first explosive material, which is outside the expansion vessel 18 is provided, ignites particularly easily.

Handelt es sich bei dem Faltenbalg bzw. beim Material des Dehngefäßes um ein elektrisch leitendes Material, muss es außen mit einem elektrisch nichtleitenden Material zumindest dünn überzogen sein, um den nach der Auslösung des Trennschalters zunächst getrennten Leiter nicht wieder elektrisch kurzzuschließen. Hierfür eignen sich im Wesentlichen alle verfügbaren Kunststoffe, Plaste und Gummiarten. If the bellows or the material of the expansion vessel is an electrically conductive material, it must be at least thinly coated on the outside with an electrically non-conductive material in order not to electrically short-circuit the conductor that was initially disconnected after the disconnector was triggered. Essentially all available plastics, plastics and rubber types are suitable for this.

8 bietet schematische Querschnittsansichten weiterer vorteilhafter Leiterformen, wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem Trennschnellschalter verwendet können. Diese Leiter sind besonders für Trennschalter geeignet, die passiv gezündet werden können, so wie in 7 dargestellt. 8th offers schematic cross-sectional views of further advantageous conductor shapes, such as can be used together with a high-speed isolating switch in the context of the present invention. These conductors are particularly suitable for disconnectors that can be ignited passively, as in 7 shown.

Ansicht (A) zeigt einen Leiter, welcher mit einem Sackloch 40 ausgerüstet ist und bei welchem zusätzliche Nuten 22A und 22B vorgesehen sind. Diese Ansicht entspricht der Ausführungsform, welche schon in 7 dargestellt wurde.View (A) shows a conductor with a blind hole 40 is equipped and with which additional grooves 22A and 22B are provided. This view corresponds to the embodiment which is already in 7 was shown.

Ansicht (B) zeigt eine alternative Gestaltung des Leiters, bei der symmetrisch vier Nuten vorgesehen sind, die Nuten 22A, 22B, 22C und 22D. Durch diese Nuten wird auch ein Leiterstück definiert, welches sich leicht transversal verschieben lässt.View (B) shows an alternative design of the conductor, in which four grooves are provided symmetrically, the grooves 22A . 22B . 22C and 22D , These grooves also define a ladder section that can be easily moved transversely.

Die Ansicht (C) zeigt einen Leiter mit einem tiefen Sackloch 40. Dieses Sackloch kann leicht ein Dehngefäß aufnehmen. Auf zusätzliche Nuten wird verzichtet.View (C) shows a conductor with a deep blind hole 40 , This blind hole can easily accommodate an expansion vessel. There are no additional grooves.

Die Ansicht (D) zeigt einen Leiter 20, in dem zwei Kerben 34A und 34B vorgesehen sind. Anders als Nuten, welche von konstanter Tiefe sind, weiten sich die Kerben nach oben auf. Kerben haben damit den Vorteil, dass das durch sie begrenzte Leiterstück 32 sich leichter transversal verschieben lässt. Auch bei einer sehr schnellen Bewegung, wie sie für eine Explosion typisch ist, wird so ein Verkanten oder eventuelles Verklemmen des Leiterstücks 32 effizient vermieden.View (D) shows a conductor 20 in which two notches 34A and 34B are provided. Unlike grooves, which are of constant depth, the notches widen upwards. Notches thus have the advantage that the conductor section limited by them 32 is easier to move transversely. Even with a very fast movement, as is typical for an explosion, the conductor piece becomes jammed or jammed 32 avoided efficiently.

Insgesamt erkennt man, wie nach der vorliegenden Erfindung ein effizient arbeitender Trennschnellschalter hergestellt werden kann, welcher sich sowohl für eine aktive wie auch für eine passive Zündung eignet.Overall, one can see how, according to the present invention, an efficient high-speed disconnect switch can be produced, which is suitable for both active and passive ignition.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
TrennschnellschalterQuick release switch
1212
Trennkammerseparation chamber
1414
TrennkammergehäuseSeparation chamber housing
1616
Zündelementigniter
1818
Dehngefäßbellows
2020
Leiterladder
2222
Nutgroove
2424
Bohrungendrilling
2626
Biegungbend
2828
TrennflächenPartitions
3030
Faltenbalgbellow
3232
Leiterstückconductor piece
3434
Kerbescore
3636
Explosivladung (im Dehngefäß)Explosive charge (in the expansion vessel)
3838
Kontaktbahncontact track
4040
Sacklochblind

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • EP 563947 A1 [0003]EP 563947 A1 [0003]
  • DE 19616993 A1 [0004]DE 19616993 A1 [0004]
  • DE 4438157 [0005]DE 4438157 [0005]
  • DE 4402994 A1 [0007]DE 4402994 A1 [0007]

Claims (12)

Schnelltrennschalter (10), der einen Stromzufuhrkontakt und einen Stromabfuhrkontakt aufweist, welche durch einen Leiter (20) verbunden sind, und bei dem der Leiter (20) durch eine Trennkammer (12) geführt wird, und in der Trennkammer (12) ein Dehngefäß (18) vorgesehen ist, welches durch eine Explosivladung ausgedehnt werden kann.Quick disconnect switch (10), which has a power supply contact and a power discharge contact, which are connected by a conductor (20), and in which the conductor (20) is guided through a separation chamber (12), and an expansion vessel (12) in the separation chamber (12) 18) is provided, which can be expanded by an explosive charge. Schnelltrennschalter (10) nach Anspruch 1, bei dem das Dehngefäß (18) einen Faltenbalg (30) umfasst.Quick disconnect switch (10) after Claim 1 , in which the expansion vessel (18) comprises a bellows (30). Schnelltrennschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich das Dehngefäß (18) auf bis zu 500% seines Ausgangsvolumens dehnen kann.Rapid disconnect switch (10) according to one of the preceding claims, in which the expansion vessel (18) can expand up to 500% of its initial volume. Schnelltrennschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Dehngefäß (18) aus Metall oder Gummi gefertigt ist.Quick disconnect switch (10) according to one of the preceding claims, in which the expansion vessel (18) is made of metal or rubber. Schnelltrennschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Dehngefäß (18) aus einem elektrisch leitenden Material außen mit einem elektrisch nichtleitenden Material beschichtet oder umgeben ist.Rapid disconnect switch (10) according to one of the preceding claims, wherein an expansion vessel (18) made of an electrically conductive material is coated or surrounded on the outside with an electrically non-conductive material. Schnelltrennschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiterabschnitt (32) innerhalb der Trennkammer (12) ein erstes Gewicht hat, und das Dehngefäß (18) ein zweites Gewicht, und das zweite Gewicht geringer ist als das erste Gewicht.A quick disconnect switch (10) according to any one of the preceding claims, wherein the conductor section (32) within the separation chamber (12) has a first weight, and the expansion vessel (18) has a second weight, and the second weight is less than the first weight. Schnelltrennschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der Leiter (20) axial in einer ersten Richtung durch die Trennkammer (12) verläuft, und das Dehngefäß (18) bei seiner Ausdehnung eine Kraft mit im Wesentlichen radialer oder überwiegend radialer Komponente ausüben kann.Quick disconnect switch (10) according to one of the preceding claims, in which the conductor (20) extends axially in a first direction through the separation chamber (12), and the expansion vessel (18) can exert a force with an essentially radial or predominantly radial component when it is expanded , Schnelltrennschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Leiter (20) mindestens ein mechanisches Schwächungselement (22; 24; 34) aufweist.Quick disconnect switch (10) according to one of the preceding claims, the conductor (20) of which has at least one mechanical weakening element (22; 24; 34). Schnelltrennschalter (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem mindestens ein Schwächungselement (22; 24; 34) in Form einer Nut (22), einer Bohrung (24) oder einer Kerbe (34) vorgesehen ist.Quick disconnect switch (10) according to the preceding claim, in which at least one weakening element (22; 24; 34) is provided in the form of a groove (22), a bore (24) or a notch (34). Schnelltrennschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiter (20) einen Abschnitt erhöhten Widerstands aufweist.Quick disconnect switch (10) according to any one of the preceding claims, wherein the conductor (20) has a portion of increased resistance. Schnelltrennschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in der Trennkammer (12) ein Löschmedium (41) vorgesehen ist.Quick disconnect switch (10) according to one of the preceding claims, in which an extinguishing medium (41) is provided in the separating chamber (12). Schnelltrennschalter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Leiter (20) mit mehr als einem Schwächungselement versehen ist, um bei der Trennung mehr als eine Trennstelle zu erzeugen.Rapid disconnect switch (10) according to one of the preceding claims, in which the conductor (20) is provided with more than one attenuation element in order to produce more than one disconnection point during the disconnection.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113258540A (en) * 2021-06-28 2021-08-13 西安中熔电气股份有限公司 Circuit control device for controlling circuit disconnection and enabling energy storage component to release energy

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