DE9401486U1 - Vorrichtung zur elektrischen Trennung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Trennung eines Akkumulators von einer mit Anschlußleitungen an dessen Plus- und Minuspolen angeschlossenen elektrischen Schaltung, mit wenigstens einer, an wenigstens einer der an den Plus- und Minuspolen angeschlossenen Anschlußleitungen angeordneten Sprengladung, wenigstens einem Zünder und Anschlüssen zur Zünderaktivierung.

Akkumulatoren, also Batterien bzw. elektrische Energiespeicher, werden zunehmend als Ersatz für Verbrennungsantriebe oder zumindest zu deren Ergänzung eingesetzt. Dabei wird intensiv an dem Einsatz von Akkumulatoren als Energiequelle für Fahrzeuge, sogenannten Elektroautos, gearbeitet. Bei Unfällen gleich welcher Art kann es zwangsläufig zu einem Kurzschluß zwischen dem Minus- und Pluspol des Akkumulators kommen. In diesem Falle können eine erhebliche elektrische Energie und Leistung frei werden, so daß es zu erheblichen Folgeschäden für Menschen und Materialien kommen kann. Akkumulatoren arbeiten auf der Basis von Blei, Nickel-Cadmium, Nickel-Hydrid, Natrium-Schwefel und dergleichen. Kurzschlußströme können zwischen 2000 und 5000 Ampere liegen. Derartige Kurzschlußströme können verheerende Schäden bewirken. Auch die einschlägigen Sicherheitsbestimmungen verlangen inzwischen eine Trennung des Akkumulators von den angeschlossenen Verbrauchern im Falle einer Fehlfunktion, zumindest bei einem Unfall, damit die freiwerdenden Energiemengen keinen Schaden anrichten können.

Da sehr hohe Spannungen und Ströme abzuschalten sind, müssen mechanische oder elektromechanische Schalteinheiten grundsätzlich sehr große, schwere und damit aufwendig zu erstellende und teure Bauteile sein. Es besteht somit ein Bedarf an miniaturisierbaren, möglichst leichten sowie wirtschaftlich herzustellenden Vorrichtungen zur elektrischen Trennung. Darüber hinaus sollen die Vorrichtungen aus möglichst einfach austauschbaren Teilen bestehen und soweit möglich nach einer Sprengung wieder einsatzfähig gemacht werden können.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur elektrischen Trennung eines Akkumulators von einer elektrischen Schaltung anzugeben, welches einfach und ohne voluminöse, schwere und teure Bauteile wirtschaftlich aufgebaut werden kann und dennoch eine sichere Funktion gewährleistet.

Als technische Lösung dieser Aufgabe wird eine Vorrichtung zur elektrischen Trennung dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Anschlußleitung zwei voneinander elektrisch isolierte Anschlußstücke aufweist, die durch ein durch eine Sprengung von wenigstens einem der Anschlußstücke wegbewegbares, elektrisches Kontaktelement elektrisch verbunden sind, und daß die Sprengladung auf einer Seite des Kontaktelementes angeordnet ist.

Durch diesen einfachen Aufbau, bestehend aus zwei Anschlußstücken, die durch ein durch die Sprengung verschiebbares oder von wenigstens einem der Anschlußstücke wegbewegbaren elektrischen Kontaktelement elektrisch verbunden sind, ist das Trennelement sehr wirtschaftlich herstellbar. Durch die Anordnung der Sprengladung auf einer Seite des Kontaktelementes wird sichergestellt, daß es von wenigstens einem der Anschlußstücke wegbewegt wird.

Mit Vorteil wird angegeben, daß die Anschlußstücke Rohrstücke sind, die gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung wenigstens teilweise elektrisch leitend sind. Es können also elektrisch leitende, beispielsweise aus Metall bestehende Rohrstücke oder Rohrhülsen verwendet werden, es können

aber auch Kunststoffrohrstücke verwendet werden, die durch Einlagerungen und/oder Auskleidungen wenigstens teilweise elektrisch leitend sind. Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist zwischen den zwei Rohrstücken eine Isolierscheibe angeordnet. Damit können die Rohrstücke auf einen definierten Abstand zueinander gebracht werden und sind dennoch elektrisch isoliert.

Mit Vorteil wird vorgeschlagen, daß das Kontaktelement im Rohrinneren die Isolierscheibe überbrückend eingesetzt ist. Durch diese Maßnahme wird das Kontaktelement im Rohrinneren wie in einer Führung aufgenommen und die elektrische Verbindung durch Überbrücken der Isolierscheibe zwischen den beiden Rohrstücken hergestellt.

Mit Vorteil wird vorgeschlagen, daß die Sprengladung an dem der Isolierscheibe entgegengesetzten Ende eines der Rohrstücke angeordnet ist. Durch diese Maßnahme wird bei einer Sprengung bewirkt, daß das Kontaktelement von diesem Rohrstück weg und in Richtung des anderen Rohrstückes verschoben wird.

Mit Vorteil wird vorgeschlagen, daß das Kontaktelement ein Bolzen ist. Ein Bolzen unterschiedlicher Ausgestaltung kann in vorteilhafter Weise eine elektrische Verbindung zwischen den beiden als Anschlußstücken dienenden Rohrstücken oder Rohrhülsen herstellen. Gemäß einem vorteilhaften Vorschlag entspricht der Außendurchmesser des Bolzens im wesentlichen dem Innendurchmesser der Rohrstücke. Mit Vorteil wird angegeben, daß zwischen dem Bolzen und den Rohrstücken Kontaktflächen angeordnet sind, die in besonders vorteilhafter Weise durch Kontaktlamellen gebildet sind. Dadurch wird zum einen die sichere elektrische Verbindung garantiert, zum anderen bei sicherem Sitz in der Kontaktposition dennoch eine leichte Verschiebbarkeit des Bolzens durch die Sprengung ermöglicht.

Als Sprengladung wird in vorteilhafter Weise ein Druckgasgenerator verwendet. An dem mit der Sprengladung versehenen Rohrstück ist in vorteilhafter Weise eine Entlüftungsbohrung angeordnet. Auf diese Weise kann nach erfolgter Sprengung und erfolgter Verschiebung des als

Kontaktelement dienenden Bolzens der Überdruck im Rohrstückinneren abgebaut werden. Da in bekannter Weise zwischen den hochspannung- oder hochstromführenden Anschlüssen Funkenentladungen stattfinden, wird gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung zwischen der Sprengladung und dem Kontaktelement ein Isolationselement eingesetzt. Bei erfolgter Sprengung wird das Isolationselement an die Stelle des Kontaktelementes verschoben, so daß automatisch eine Funkenlöschung erfolgt. Das Isolationselement ist gemäß einem vorteilhaften Vorschlag der Erfindung ein Bolzen.

In vorteilhafter Weise ist an einem der Rohrstücke ein Anschluß für die Batterie angeordnet, und mit Vorteil an dem anderen Rohrstück ein Anschluß für einen Verbraucher. Es ist selbstverständlich bekannt, daß Schaltungen mit Akkumulatoren so verbunden sind, daß eine vom Pluspol führende Leitung direkt oder nach einem Verteiler an die Schaltung herangeführt wird, während die Verbindung mit dem negativen Pol über eine gemeinsame Masseschiene, Masseleitung oder einen Massebereich hergestellt wird. Im Bereich der stromzuführenden Leitung kann vorteilhafterweise die Trennvorrichtung angeordnet werden, wobei das Rohrstück mit dem Anschluß für die Batterie am Pol befestigt wird, während der Anschluß für den Verbraucher beispielsweise ein Steckstift oder Gewindebolzen ist, an welchen die zur Schaltung führende Leitung angeschlossen wird.

Mit Vorteil wird vorgeschlagen, daß die die Trennvorrichtung bildenden Einzelteile in einem Gehäuse angeordnet sind. Um Zerstörungen an der Batterie zu vermeiden ist es zweckmäßig, die Sprengladung an dem von der Batterie abgewandten Rohrstück anzuordnen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich in einfacher und miniaturisierter Bauweise erstellen. Sie ist wirtschaftlich und betriebssicher. Insbesondere ist die Vorrichtung auch wiederverwendbar, da nach dem Wiederverbinden der Anschlußstücke durch das Kontaktelement und Neuanordnung einer Sprengladung die Vorrichtung wieder einsatzfähig ist. Der einfache Austausch einer Sprengladung ist ohne großen Montageaufwand möglich.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Figur. Dabei zeigt:

• ·

Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Trennvorrichtung.

Die in der Figur 1 gezeigte Trennvorrichtung 1 umfaßt ein Gehäuse 2, welches im wesentlichen ein zylindrisches Gehäuse ist, welches an beiden Enden offen und darüber hinaus auf einer Seite mit Schlitzen versehen ist. In das Gehäuse 2 sind die Anschlußrohrhülsen 3 und 4 eingesetzt, zwischen welchen eine Isolierscheibe 5 angeordnet ist. Die Anschlußrohrhülsen 3 und 4 sind somit elektrisch voneinander isoliert. An der Anschlußrohrhülse 3 ist ein Batterieanschluß 6 angeordnet, welcher das zylindrische Gehäuse 2 an einem dafür vorgesehenen Schlitz durchragt. An der Anschlußrohrhülse 4 ist ein entsprechender Verbraucheranschluß 7 angeordnet, der im Ausführungsbeispiel ein Anschlußgewindebolzen ist. Das zylindrische Gehäuse

2 ist an beiden Enden mittels Schraubdeckeln 8 bzw. 9 verschlossen, wobei der Schraubdeckel 8 eine Durchgangsbohrung für den Druckausgleich aufweist, und der Schraubdeckel 9 eine Durchgangsbohrung für den Zündanschluß des Sprengelementes aufweist. In der Anschlußrohrhülse 4 ist darüber hinaus eine zwischen beiden Enden angeordnete Entlüftungsbohrung 10 vorgesehen. Beide Anschlußrohrhülsen sind elektrisch mittels des Kontaktbolzens 11 verbunden, der zu diesem Zweck als Kontaktflächen an beiden Enden mit Kontaktlamellen 12 versehen ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind darüber hinaus an den Kontaktstellen in den Anschlußrohrhülsen Kontaktbuchsen 13 angeordnet. Die Anschlußrohrhülsen

3 und 4 sind somit mittels des Kontaktbolzens 11 elektrisch miteinander verbunden, so daß ein Stromfluß vom Batterieanschluß 6 über die Anschlußrohrhülse 3, die Kontaktbuchse 13, die Kontaktlamellen 12, den Kontaktbolzen 11, die Kontaktlamellen 12, die Kontaktbuchse 13, die Anschlußrohrhülse 4 bis zum Verbraucheranschluß 7 möglich ist. An dem dem Kontaktbolzen 11 entgegengesetzten Ende der Anschlußrohrhülse 4 ist das Sprengelement 14, bestehend aus Sprengladung und Zünder, angeordnet. Der Anschluß 15 des Sprengelementes 14 durchragt den Schraubdeckel 9 und kann mit einer entsprechenden Zündleitung verbunden werden. Zwischen dem Sprengelement 14 und dem Kontaktbolzen 11 ist ein Isolierbolzen 16, beispielsweise aus Kunststoff, angeordnet. Soll der elektrische Stromfluß in der beschriebenen Weise zwischen dem Batterieanschluß 6 und dem

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Verbraucheranschluß 7 unterbrochen werden, wird das Sprengelement 14 gezündet und bewirkt eine Verschiebung des Kontaktbolzens 11 in die von der Sprengladung entgegengesetzten Richtung, bis der Kontaktbolzen 11 die Anschlußrohrhülse 4 vollständig verlassen hat. Der sich in Vorschubrichtung vor dem Kontaktbolzen aufbauende Luftdruck kann durch die Durchgangsbohrung im Schraubdeckel 8 entweichen. Zwischen den Kontaktbuchsen bzw. Kontaktflächen kann es leicht zu einer Funkenentladung kommen. Da aber der Isolierbolzen 16 aufgrund der Sprengelementzündung die Stelle des Kontaktbolzens eingenommen hat, ist der Raum für eine derartige Funkenentladung verschlossen.

Die Trennvorrichtung 1 kann anschließend leicht wieder in den Betriebszustand versetzt werden, in dem die Schraubdeckel 8 und 9 abgeschraubt, das Sprengelement 14 ausgewechselt und die Kontaktbolzen 11 bzw. Isolierbolzen 16 in ihre Ausgangsposition zurückgeschoben werden. Dann werden die Schraubdeckel 8 und 9 wieder aufgeschraubt und die Trennvorrichtung 1 ist wieder in ihrem ursprünglichen Betriebszustand.

Mit nur wenigen Teilen ist eine überaus sichere und vor allen Dingen wiederverwendbare Ausführung der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung realisierbar.

Bezugszeichenliste

1 Trennvorrichtung

2 Gehäuse

3 Anschlußrohrhülse

4 Anschlußrohrhülse

5 Isolierscheibe

6 Batterieanschluß

7 Verbraucheranschluß

8 Schraubdeckel

9 Schraubdeckel

10 Entluftungsbohrung

11 Kontaktbolzen

12 Kontaktlamellen

13 Kontaktbuchse

14 Sprengelement

15 Anschluß

16 Isolierbolzen

Claims (17)

■*_ Q -*

1. Vorrichtung zur elektrischen Trennung eines Akkumulators von einer mit Anschlußleitungen an dessen Plus- und Minuspolen angeschlossenen elektrischen Schaltung, mit wenigstens einer, an wenigstens einer der an den Plus- und Minuspolen angeschlossenen Anschlußleitungen angeordneten Sprengladung, wenigstens einem Zünder und Anschlüssen zur Zünderaktivierung,

dadurch gekennzeichnet,

daß die wenigstens eine Anschlußleitung zwei voneinander elektrisch isolierte Anschlußstücke (3,4) aufweist, die durch ein durch eine Sprengung von wenigstens einem der Anschlußstücke (3,4) wegbewegbares Kontaktelement (11) elektrisch verbunden sind, und daß die Sprengladung (14) auf einer Seite des Kontaktelementes (11) angeordnet ist.

2. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstücke Rohrstücke (3,4) sind.

3. Trennvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrstücke (3,4) wenigstens teilweise elektrisch leitend sind.

4. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Rohrstücken (3,4) eine Isolierscheibe (5) angeordnet ist.

5. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement im Inneren der Rohrstücke (3,4) die Isolierscheibe (5) überbrückend eingesetzt ist.

6. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengladung (14) an dem der Isolierscheibe (5) entgegengesetzten Ende eines Rohrstückes (3,4) angeordnet ist.

S 9-.'

7. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement ein Kontaktbolzen (11) ist.

8. Trennvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Kontaktbolzens (11) im wesentlichen dem Innendurchmesser der Anschlußrohrstücke (3,4) entspricht.

9. Trennvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kontaktbolzen (11) und den Anschlußrohrstücken (3,4) Kontaktflächen angeordnet sind.

10. Trennvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen Kontaktlamellen (12) sind.

11. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, daß zwischen dem Kontaktelement und der Sprengladung ein Isoiierelement angeordnet ist.

12. Trennvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierelement ein Isolierbolzen (16) ist.

13. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sprengelement ein Druckgasgenerator ist.

14. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Anschlußrohrstücke (3,4) eine Entlüftungsbohrung (10) aufweist.

15. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einem der Anschlußrohrstücke ein Anschluß für eine Batterie angeordnet ist.

16. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einem der Anschlußrohrstücke (3,4) ein Anschluß (7) für einen Verbraucher angeordnet ist.

17. Trennvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Elemente der Trennvorrichtung (1) in einem Gehäuse (2) angeordnet sind.