EP1328954A1 - Pyrotechnic safety element - Google Patents

Pyrotechnic safety element

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Publication number
EP1328954A1
EP1328954A1 EP01988939A EP01988939A EP1328954A1 EP 1328954 A1 EP1328954 A1 EP 1328954A1 EP 01988939 A EP01988939 A EP 01988939A EP 01988939 A EP01988939 A EP 01988939A EP 1328954 A1 EP1328954 A1 EP 1328954A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
element according
pyrotechnic substance
weakening
deflagrating
Prior art date
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Granted
Application number
EP01988939A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP1328954B1 (en
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Peter Dr. Lell
Rainer Mäckel
Thomas Schulz
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP1328954A1 publication Critical patent/EP1328954A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1328954B1 publication Critical patent/EP1328954B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • H01H39/006—Opening by severing a conductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • H01H2039/008—Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current using the switch for a battery cutoff

Definitions

  • the invention relates to a pyrotechnic securing element with the features of the preamble of patent claim 1.
  • Such fuse elements are used, for example, in motor vehicle technology for the defined and rapid disconnection of high-voltage electrical circuits in an emergency. There is a requirement for such a safety element that its triggering and interruption function must be reliably guaranteed even after up to 20 years without maintenance. Furthermore, such a fuse element must not pose any additional hazard potential due to hot gas, particles, throwing pieces or high voltages induced in the switched-off circuit.
  • One possible area of application in automotive engineering is the defined irreversible removal of wiring from the car battery shortly after an accident in order to avoid sources of ignition from sparks and plasma, which may arise if, for example, cable insulation has been chafed by the body panel penetrating during the accident or loose cable ends against each other or press against sheet metal parts and rub on. If gasoline leaks at the same time in an accident, such ignition sources can ignite ignitable gasoline-air mixtures that collect, for example, under the hood.
  • Another area of application is the electrical disconnection of an assembly from the vehicle electrical system in the event of a short circuit in the assembly in question, for example in an electric auxiliary heater.
  • pyrotechnic fuses which are actively controlled for tripping.
  • DE-AS 2 103 565 describes a circuit breaker which comprises a metallic housing which is connected at two spaced-apart connection areas to one end of a conductor to be protected.
  • a pyrotechnic element is provided in the housing and is formed by an explosive charge.
  • the explosive charge is through an electric Detonator activatable, which comprises an ignition element that is evaporated by a feed current.
  • the housing is filled with an insulating liquid.
  • the axially extended housing has a circumferential groove along which the housing tears open when the explosive charge is detonated.
  • the housing is broken up into two electrically separate parts, so that the circuit in question is separated.
  • the plasma generated when a circuit with a very high current intensity is disconnected is extinguished in this circuit breaker by the atomized insulating liquid.
  • it can be triggered, for example, by the signal from a shock sensor.
  • Such high-current fuses have the disadvantage of a switch-off time fluctuating within a wide range after the nominal current strength of the fuse has been reached.
  • a cable secured with it can therefore only be used to a very small extent with regard to its current carrying capacity, e.g. 30% of capacity is used, as otherwise a cable fire could otherwise occur in the event of an overload.
  • an emergency switch for electrical circuits which enables both a self-triggering and a triggerable triggering.
  • an electrical conductor which has a pyrotechnic core.
  • the pyrotechnic core can be ignited on the one hand by heating the electrical conductor when an admissible current (nominal current) is exceeded.
  • a controllable ignition device for example in the form of a glow wire.
  • DE 197 49 133 AI only represents the principle of such a device, but does not give any indication of possible designs that can be carried out in an advantageous manner.
  • a fuse is known from US Pat. No. 3,958,206, in which the current to be protected is led over a fuse element filled with an exothermically reactive material, the wall of the fuse element bursting due to the activation of the exothermically reactive material and interrupting the current.
  • an exothermic reactive material e.g. PETN used, i.e. a detonative material, so that such security is subject to strict approval regulations.
  • the exothermic reactive material can be activated by the heat loss of the current to be protected itself or by an active ignition device.
  • tearing open the fuse element housing would result in a slower burning material, e.g. a so-called propellant powder, undefined and dirty.
  • propellant powder undefined and dirty.
  • US Pat. No. 3,958,206 discloses a fuse with a fuse element in the form of, for example, a flat conductor which is coated with an aluminum and a palladium layer arranged above it.
  • the aluminum and palladium act as exothermic reactive materials, whereby the activation of the exothermic process can take place through the heat loss of the current to be protected or by means of an activation device.
  • the invention has for its object to provide a pyrotechnic fuse element which can be equipped with both a self-timer function and a controllable release function and which can be produced in a simple and inexpensive manner.
  • the invention solves this problem with the features of claim 1.
  • the housing of the securing element can have a circumferential weakening of its outer wall. This can have two different functions, which, depending on the structural design of the securing element and on the dimensioning and design of the pyrotechnic substance, can possibly both be performed simultaneously:
  • the weakening can serve, in a manner known per se, to cause the housing to be broken open to achieve a current interruption of the current flowing through the housing in a defined manner along the weakening.
  • the weakening can be designed in such a way that the current flowing through the fuse in the area of the weakening, which has an increased resistance, generates such a large power loss that, if a predetermined current is exceeded, the deflagrating material is specifically ignited at this point, without having to heat the securing element as a whole. The heating will thus also take place quickly, as desired.
  • a corresponding embodiment can comprise a housing made of an essentially hollow cylindrical or pot-shaped part, the two end faces of which
  • Openings or one of their end openings are closed by means of an essentially plug-like or cap-like closure element.
  • the pyrotechnic substance is ignited (self-ignition or by means of an ignition device)
  • the pressure in the area of the weakening of the outer wall is so high that this weakened part of the outer wall of the housing - even when the internal pressure increases relatively slowly compared to a detonative implementation - Tears open, aerodynamically further and completely torn open by the inflowing gas and the current path is interrupted.
  • At least one closure element is so positively and / or positively and electrically connected to the hollow cylindrical or pot-shaped part that the mechanical connection between the closure element and the hollow cylindrical or pot-shaped part can be released by activating the deflagrating pyrotechnic substance and that Both parts are separable and the electrical connection between the connection area provided on the hollow cylindrical or pot-shaped part and the connection area provided on the closure element can be separated.
  • the housing in particular the hollow cylindrical or pot-shaped part, can have a circumferential weakening.
  • This can then be designed such that a predetermined activation temperature for the deflagrating pyrotechnic substance can be generated by the current flow over the housing in predetermined areas at a predetermined nominal current.
  • the circumferential groove can also serve as additional security in this case if the mechanical connection of the relevant housing parts cannot be separated, for example due to a production error.
  • the weakening can again serve to ensure that the part in question simply tears open due to the excess pressure generated when the breaking stress of the material of the housing is exceeded.
  • the weakening can be designed such that higher temperatures or defined temperatures occur in certain areas, preferably at corners or edges of the weakening, which cause the pyrotechnic material to self-ignite be used and / or the formation of particles is reliably prevented when triggered.
  • the circumferential weakening is preferably designed such that an area is formed between two cross-sectional jumps (or very steep flanks) that has a significantly smaller wall thickness than the rest of the housing, in particular in the areas adjacent to the cross-sectional jumps.
  • the wall thickness is preferably constant in this area.
  • the axial extent of the circumferential weakening is preferably 1 to 5 mm.
  • the thickness of the area is
  • the housing is securely torn and torn in the entire area of the circumferential weakening and, if desired, the circumferential weakening can be dimensioned such that the deflagrating material self-ignites is achievable.
  • the area within the cross-sectional jumps can have structures on the inside and / or outside that produce notch effects and burst or disassemble support the area into a multitude of small parts.
  • a thread can be provided on the inside. This is a very inexpensive way to manufacture such a structure.
  • the deflagrating pyrotechnic substance provided in the housing can be penetrated by an electrical conductor, which is connected at both ends to one of the connection areas, the
  • Conductor is designed so that the pyrotechnic substance is activated by its heating at a predetermined nominal current.
  • the resistance of the conductor is preferably such that when the rated current flows, which in this case is divided between the housing and the conductor, at least the conductor reaches the ignition temperature for the pyrotechnic substance.
  • the activation device for the controlled ignition of the pyrotechnic substance can likewise comprise an electrical conductor which can be acted upon in a controlled manner. This can be led out of the housing with one or both ends insulated. If only one end is led out, the other end of the conductor becomes one Connection area of the housing connected. The ignition current for the conductor is then branched off from the total current that flows through the fuse element.
  • the deflagrating pyrotechnic substance comprises a first component which has a higher activation temperature and a second component which has a lower activation temperature. At least the first component can have an aging resistance sufficient for the desired functionality period and can be dimensioned and designed such that when the first component is activated, this alone is sufficient to interrupt the electrical connection between the connection areas.
  • a first component with a higher (generally very high) ignition temperature and with sufficient resistance to aging at the given high ambient temperature is used, and a further component which can be activated at the desired (usually substantially lower) ignition temperature.
  • a further component which can be activated at the desired (usually substantially lower) ignition temperature is used, and a further component which can be activated at the desired (usually substantially lower) ignition temperature.
  • an aging process is less important, since the first component is still ignited by the second component even when larger parts of the second component are inactive as a result of the aging process.
  • Figure 1 is a schematic representation of a first embodiment of a pyrotechnic security element with autoignition function.
  • Figure 2 is a schematic representation of a second embodiment of a pyrotechnic security element with autoignition function.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a third embodiment of a pyrotechnic safety element with a triggerable ignition function
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a fourth embodiment of a pyrotechnic security element with a controllable ignition function
  • FIG. 5 shows the embodiment in FIG. 1 with a protective device against parts of the securing element that fly outward after it has been torn open;
  • FIG. 6 longitudinal sections of two embodiments (Fig. 6a and Fig. 6b) of
  • Fig. 9 is a representation in longitudinal section of another Austii gform one
  • Fuse element with a protective housing in which the housing parts separated after the fuse element has been triggered can be displaced axially.
  • Fig. 1 shows schematically the basic structure of a first embodiment of a pyrotechnic security element.
  • This consists of a housing 1, preferably in the form of a metal tube, which is simply squeezed together in its end regions 2.
  • Cross bores can be provided in the end regions 2 in order to be able to screw the securing element there onto a busbar or to screw on cable lugs.
  • the end regions 2 thus form connection regions for a circuit to be protected or the ends of a conductor to be protected.
  • the housing 1 is completely or partially, loosely or pressed with a deflagrating pyrotechnic substance 3, preferably a propellant powder, filled. At least parts of the inner walls of the housing 1 are in thermal contact with the pyrotechnic substance 3.
  • the pinch gap in the end regions 2 is sealed by a material 27 against external influences, in particular against penetrating moisture and water vapor.
  • the pyrotechnic substance can consist of one or more components.
  • a component with a low ignition temperature or low activation energy are used to ignite another (main) component, the combustion gases of which ultimately destroy the housing.
  • a substance can therefore be selected for the main component that ignites only at very high temperatures. This is particularly advantageous since such substances generally have a very high resistance to aging. The ignitability of the mixture can therefore be ensured even with long-term and / or relatively high heating of the housing 1.
  • FIG. 2 shows an embodiment similar to FIG. 1, with an additional electrical conductor 4, for example a wire or a ribbon core, being provided through the pyrotechnic substance 3.
  • the conductor 4 is connected to the end regions 2 of the housing 1.
  • the conductor 4 is dimensioned in terms of its resistance so that when the rated current flows via the parallel connection of the current path via the
  • the conductor 4 has a temperature sufficient to ignite the substance 3.
  • a securing element has a lower inertia with respect to the time delay between a calibration of the nominal current and the activation time of the substance 3.
  • the conductor 4 remains at least for a short time as a current path. If the voltage in the circuit to be protected after the housing is destroyed is so high that a very high current flows through the conductor 4, the conductor melts or burns out. If the conductor is made of a heat-resistant material, e.g. Tungsten, selected, or if the voltage in the circuit to be protected is correspondingly low, the conductor remains permanently in the circuit and serves as a current
  • the housing 1 bursts in the event of an overload, so that the low-resistance current path that had made the high short-circuit currents destroyed, and a relatively high-frequency current path remains, for example for the further supply of low-energy safety devices such as emergency lighting, radio telephone Etc. 3 shows a further embodiment of a pyrotechnic security element, in which a controllable ignition function is additionally provided.
  • a circumferential weakening 5 is provided in the outer wall of the housing 1. This makes it possible to control the type of destruction of the housing 1 and, at the same time, its self-heating when current is passed. The smaller the wall thickness of the weakening 5, the higher the contact resistance in this area. Thus, the housing 1 will also heat up more in this area than in areas with a thicker outer wall.
  • the weakening 5 enables the housing to be torn open in the area of the weakening 5.
  • FIG. 3 also shows a controllable activation device 23 that realizes the controllable ignition function. It consists of a conductor 23 a, which can for example be designed as a filament and has power connections 16 and 19. The two power connections are led to the outside via the insulating bushes 17 and 18.
  • the insulating bushes 17 and 18 are also designed to be self-sealing, thus preventing the pressure loss from self-locking when the pressure builds up in the housing 1 after the pyrotechnic substance 3 is ignited.
  • Fig. 4 shows an embodiment similar to Fig. 3. Shown here is a different shape of the conductor 23 a.
  • the conductor 23 a can of course also be of any shape, for example also as single or multiple coiled loops or the like.
  • FIG. 4 additionally shows a structure in the inner wall of the housing 1, the task of which is to enlarge the contact area of the housing wall with the pyrotechnic substance 4 and thus to further increase the probability of ignition.
  • FIG. 5 shows the embodiment of a securing element according to FIG. 1, a protective housing 7 being additionally provided schematically.
  • the protective housing 7 protects the surroundings of the securing element against splinters flying outwards or gas or gas / particle mixture released to the outside.
  • the protective housing 7 can of course be dispensed with if the fuse element is installed in a superordinate housing, for example in the housing of a fuse box or central electrical system.
  • the protective housing 7 can be produced from a hard but impact-resistant and current-isolating material or from a soft plastic which, however, acts plastically for fast small particles, into which these particles then dig and are “disposed of”.
  • FIGS. 6a and 6b two further embodiments which are suitable for use cases in which at least one cable connection can move axially.
  • These embodiments have a housing 1 which is formed in two parts and consists of parts 9 and 40.
  • the housing parts 9, 40 each have a connection area 2.
  • the pyrotechnic substance 3 is arranged in the housing part 40, which is essentially pot-shaped. A weakening of the outer wall (not shown) can in turn be provided in the housing part 40.
  • the pyrotechnic substance 3 ignites.
  • a clinching 12 occurs which, in addition to connecting the two housing parts, also has the function of a dam for the pyrotechnic Fabric 3 has loosened and both housing parts are pressed apart. The circuit is interrupted.
  • a sealing system 11 can be provided for sealing the non-activated state.
  • the seal for the activated state is in any case taken over by a self-sealing sealing lip 14 of the housing part 9, so that the housing parts here are self-sealing.
  • Cross bores 8 can be provided in the two end regions or connection regions 2 of the housing parts 9, 40. With these, the securing element to a
  • connection areas 2 must be connected to an electrical conductor in such a way that the housing parts 9, 40 can be pressed apart and, preferably, the housing parts are touched again after one
  • FIG. 6a shows a spring element 24 which serves to pretension the housing parts. This means that less pyrotechnic material is required. Lower gas pressure is required to trigger the safety element. As a result, a lower force of the divergence of the two housing parts 9, 40 is achieved when the securing element is triggered.
  • FIG. 6b again shows an electrical conductor 4 which is connected to the connection area 2 of the housing part 40 and the housing part 9. He already met the in
  • FIG. 7 shows sections from longitudinal sections through the outer wall of the housing 1 of any embodiment in the area of the weakenings 5.
  • a weakening triangular in the longitudinal section according to FIG. 7a or several triangular weakenings according to FIGS. 7c and 7d result in moderate heating when current is passed.
  • the housing 1 tears open very cleanly and completely at the point with the largest cross-sectional jump.
  • the multiple weakenings according to FIGS. 7c and 7d serve to influence the switch-off characteristic of the fuse element:
  • the decisive factors here are the heat capacity of the less weakened middle part, as well as the number, the distance, the
  • FIG. 8 shows a perspective, broken-away view of an embodiment of a securing element, in which the housing 1 essentially comprises a hollow cylindrical part 1b.
  • the housing 1 essentially comprises a hollow cylindrical part 1b.
  • stopper-like closure elements 1 a are arranged which tightly close the front openings of the hollow cylindrical part 1 b.
  • the parts la can also isolate from the material, for example plastic.
  • the front ends of the hollow cylindrical part 1b are bent over in such a way that the parts la are held in a form-fitting manner in the hollow cylindrical part.
  • projections 1 c can be provided in the inner wall of the hollow cylindrical part 1 b in order to fix the parts 1 a in a form-fitting manner.
  • the inwardly directed end faces of the parts la can be designed to be self-sealing, for example have a sealing lip which extends inwards from the respective end face and which is introduced under the pressure of the pyrotechnic material 3 which is introduced between the parts la in the housing 1 is against the inner wall of part lb.
  • FIG. 8 also shows a conductor 23, which enables triggerable ignition of the fuse element in the manner described above.
  • FIG. 9 shows a representation in longitudinal section of a further embodiment of a securing element with a protective housing, in which the housing parts separated after the securing element has been triggered can be displaced axially.
  • the housing 1 of the actual securing element which can consist of a conductive material, for example graphite, coal, a conductive plastic or metal or of materials coated with metals such as coal, graphite or plastic, is essentially cylindrical and closed at one end. Deflagrating pyrotechnic substance 3 is provided in a central bore 60.
  • a receiving opening 62 for a closure (not shown) which closes the housing 1 in a pressure-tight manner.
  • An activation device (not shown in more detail) can also be received in the receiving opening in order to activate the deflagrating substance in a controlled manner.
  • a thread (not shown) can be screwed into the bore 60 and extends in particular in the area of the circumferential weakening 5 in the wall of the housing 1. The thread represents a structure with a corresponding notch effect, which means that when the deflagrating material is activated, the wall in the area of the circumferential weakening tears open and breaks into small fragments.
  • a corresponding structure for producing notch effects can of course also be provided in the outer wall of the circumferential weakening, for example by erosive processing of the surface.
  • Such an irregular structure as already described in connection with FIG. 4, considerably increases the probability of ignition when ignited by self-heating.
  • housings 1 By using highly conductive and brittle materials for the housing, or at least for the circumferential weakening, housings 1 can be produced which tear open even at low internal pressures, the material of the circumferential weakening broken out being broken down into a large number of small pieces. Due to the relatively high specific resistance of materials such as graphite or carbon, ignitions of the deflagrating substance can also be achieved with relatively low currents flowing through the housing. In this case, the outer surface of the housing that is not used for the web can in particular be covered with a thick copper layer and thus further guarantee a very low overall resistance of the securing element.
  • the housing 1 is encompassed by a protective housing 7, which is used to catch the fragments of the tearing circumferential
  • the housing 1 has circumferential grooves 64, 66 which protrude through recesses in the end faces of the protective housing 7. The adjacent to the outer sides of the end walls Shoulders of the grooves 64, 66 serve to axially fix the housing 1 in the protective housing 7 and, in the initial state, rest on the end walls.
  • the protective housing can consist of plastic, in particular polycarbonate, and can be formed in one piece or in several parts.
  • the protective housing 7, as shown in FIG. 9, can be surrounded by a tube 68 which is bent or flanged around the end faces of the protective housing and which can consist, for example, of metal.
  • a shrink tube 70 or a comparable insulation can also be applied over the metal tube.
  • the circumferential weakening is torn open over the entire circumference by the gas pressure generated.
  • the axial mobility of the resulting parts of the housing 1 on both sides of the circumferential weakening 5 also creates tensile stresses which promote the tearing open of the circumferential weakening 5.
  • the two separated parts of the housing 1 in the protective housing 7 move axially outward at most until the inner sides of the end walls of the protective housing 7 abut the inner stop shoulders of the grooves 64, 66.
  • a structure 72 is provided on the inner wall of the protective housing 7 in the area of the circumferential weakening for catching the parts of the torn circumferential weakening 5.
  • the structure 72 can be embodied integrated with the protective housing 7 or can be realized by additional material and / or an additional part. Circumferential keyways are particularly suitable because the radially outwardly thrown parts of the torn circumferential weakening wedge in the radially outwardly tapering grooves and thus can no longer cause unwanted contact after the fuse has been activated.
  • the embodiment according to FIG. 9 can also have a circumferential weakening in

Abstract

The invention relates to a pyrotechnic safety element, comprising a closed housing made of an electrically conductive material accommodating an explosive substance. The housing has two connecting areas for electrical contacting purposes, said areas being electrically connected by means of the electrically conductive material of the housing.The electrical connection of the connecting areas can be separated by activating the explosive substance. The explosive material is embodied in the form of a deflagrating pyrotechnic substance which is dimensioned and embodied in such a way that the electrical connection of the connecting areas of the housing is separated after a determined time period has elapsed following the activation of the deflagrating pyrotechnic substance.

Description

Pyrotechmsches Sicherungselement Pyrotechnic fuse element
Die Erfindung betrifft ein pyrotechmsches Sicherungselement mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a pyrotechnic securing element with the features of the preamble of patent claim 1.
Derartige Sicherungselement finden beispielsweise in der KFZ-Technik zum definierten und schnellen Trennen von elektrischen Starkstromkreisen im Notfall Verwendung. Dabei besteht die Anforderung an ein derartiges Sic erungselement, dass dessen Auslösung und Unterbrechungsfunktion selbst ohne Wartung noch nach bis zu 20 Jahren zuverlässig gewährleistet sein muss. Des Weiteren darf von einem solchen Sicherungselement kein zusätzliches Gefahrenpotential durch von Heißgas, Partikel, Wurfstücke oder durch hohe, im abgeschalteten Stromkreis induzierte Spannungen ausgehen.Such fuse elements are used, for example, in motor vehicle technology for the defined and rapid disconnection of high-voltage electrical circuits in an emergency. There is a requirement for such a safety element that its triggering and interruption function must be reliably guaranteed even after up to 20 years without maintenance. Furthermore, such a fuse element must not pose any additional hazard potential due to hot gas, particles, throwing pieces or high voltages induced in the switched-off circuit.
Ein mögliches Einsatzgebiet in der KFZ-Technik ist das definierte irreversible Treimen der Bordverkabelung von der Autobatterie kurz nach einem Unfall, um Zündquellen durch Funken und Plasma zu vermeiden, die entstehen, wenn beispielsweise Kabelisolationen durch während des Unfalls eindringendes Karosserieblech aufgescheuert wurden oder lose Kabelenden gegeneinander oder gegen Blechteile drücken und aufscheuern. Läuft bei einem Unfall gleichzeitig Benzin aus, so können solche Zündquellen zündfähige Benzin-Luft-Gemische entzünden, die sich beispielsweise unter der Motorhaube sammeln. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die elektrische Abtrennung einer Baugruppen vom Bordnetz für den Fall eines Kurzschlusses in der betreffenden Baugruppe, beispielsweise in einer elektrischen Standheizung.One possible area of application in automotive engineering is the defined irreversible removal of wiring from the car battery shortly after an accident in order to avoid sources of ignition from sparks and plasma, which may arise if, for example, cable insulation has been chafed by the body panel penetrating during the accident or loose cable ends against each other or press against sheet metal parts and rub on. If gasoline leaks at the same time in an accident, such ignition sources can ignite ignitable gasoline-air mixtures that collect, for example, under the hood. Another area of application is the electrical disconnection of an assembly from the vehicle electrical system in the event of a short circuit in the assembly in question, for example in an electric auxiliary heater.
Im Stand der Technik sind pyrotechnische Sicherungen bekannt, die zur Auslösung aktiv angesteuert werden. Beispielsweise beschreibt die DE-AS 2 103 565 einen Stromunterbrecher, welcher ein metallisches Gehäuse umfasst, das an zwei voneinander beabstandeten Anschlussbereichen mit jeweils einem Leiterende eines abzusichernden Leiters verbunden wird. Im Gehäuse ist ein pyrotechmsches Element vorgesehen, das durch eine Sprengladung gebildet ist. Die Sprengladung ist durch einen elektrischen Zünder aktivierbar, welcher ein Zündelement umfasst, das durch einen Speisestrom verdampft wird. Das Gehäuse ist mit einer Isolierflüssigkeit gefüllt. Das axial ausgedehnte Gehäuse weist eine umlaufende Nut auf, entlang der das Gehäuse bei einem Zünden der Sprengladung aufreißt. Das Gehäuse wird dabei in zwei elektrisch voneinander getrennte Teile aufgebrochen, so dass der betreffende Stromkreis aufgetrennt wird. Das beim Auftrennen eines Stromkreises mit sehr hoher Stromstärke entstehende Plasma wird bei diesem Stromunterbrecher durch die zerstäubte Isolierflüssigkeit gelöscht Das Auslösen kann bei einem KFZ beispielsweise durch das Signal eines Schocksensors erfolgen.In the prior art, pyrotechnic fuses are known which are actively controlled for tripping. For example, DE-AS 2 103 565 describes a circuit breaker which comprises a metallic housing which is connected at two spaced-apart connection areas to one end of a conductor to be protected. A pyrotechnic element is provided in the housing and is formed by an explosive charge. The explosive charge is through an electric Detonator activatable, which comprises an ignition element that is evaporated by a feed current. The housing is filled with an insulating liquid. The axially extended housing has a circumferential groove along which the housing tears open when the explosive charge is detonated. The housing is broken up into two electrically separate parts, so that the circuit in question is separated. The plasma generated when a circuit with a very high current intensity is disconnected is extinguished in this circuit breaker by the atomized insulating liquid. In a motor vehicle, it can be triggered, for example, by the signal from a shock sensor.
Eine Selbstzündung zur Auftrennung des Stromkreises bei einer Überlastung des abzusichernden Leiters ist bei dieser bekannten Vorrichtung nicht vorgesehen, weil die ganze Hülse bis zur Zündtemperatur erhitzt werden müsste und dann eine detonative Umsetzung nicht sicher erreicht würde. Denn ein Sprengstoff kann kaum durch eine einfa- ehe Erhitzung der Hülse gezündet werden, d.h. zur detonativen Umsetzung gebracht werden. Dies wäre jedoch z.B. bei der in der DE-AS 2 103 565 beschriebenen Gehäuseform notwendig.Self-ignition to disconnect the circuit when the conductor to be protected is overloaded is not provided in this known device because the entire sleeve would have to be heated to the ignition temperature and then a detonative implementation would not be reliably achieved. Because an explosive can hardly be ignited by simple heating of the sleeve, i.e. be brought to detonative implementation. However, this would be e.g. necessary for the housing shape described in DE-AS 2 103 565.
Dabei sei erwähnt, dass in der Pyrotechnik weltweit von einer detonativen Umsetzung gesprochen wird, wenn Fla mlxontgeschwindigkeiten von mehr als 2000 m/s erreicht werden.It should be mentioned that in pyrotechnics there is worldwide talk of a detonative implementation if bottle speeds of more than 2000 m / s are reached.
Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Vorrichtung ist die Problematik der Zulassung für Vorrichtungen, die mit Sprengstoffen oder gar Detonatoren gefüllte Baugruppen aufweisen. Aus diesem Grund finden derartige Vorrichtungen bisher keine kommerzielle Verwendung. Sie werden nur sehr vereinzelt in Forschungsinstituten für Sonderexperimente eingesetzt. Die Ursachen hierfür sind zusätzlich der komplizierte Aufbau, die sehr geringe Handl abungssicherheit und das extrem hohe, nur sehr schwer eindämmbare Gefahrenpotential. Des Weiteren besteht in vielen Fällen die Forderung nach einer Autoignition-Funktion eines derartigen Schalters bzw. einer Sicherungsvorrichtung, beispielsweise um ohne zusätzlichen Aufwand für Überlastungssensoren ein Kabel vor Überlast zu schützen. Ein entsprechendes Sicherungselement soll daher nicht nur eine ansteuerbare Auslöse- möglichkeit haben, sondern auch die Funktion einer herkömmlichen Hochstromsicherung in Form einer Schmelzsicherung aufweisen, die von jedermann gefahrlos handhabbar ist, wie dies bei herkömmlichen Schmelzsicherungen der Fall ist.Another disadvantage of this known device is the problem of approval for devices which have assemblies filled with explosives or even detonators. For this reason, such devices have so far not been used commercially. They are used only very occasionally in research institutes for special experiments. The reasons for this are also the complicated structure, the very low level of operational security and the extremely high, very difficult to contain danger potential. Furthermore, in many cases there is a need for an autoignition function of such a switch or a safety device, for example in order to protect a cable against overload without additional effort for overload sensors. A corresponding fuse element should therefore not only have a triggering possibility that can be controlled, but also have the function of a conventional high-current fuse in the form of a fuse, which can be handled safely by everyone, as is the case with conventional fuses.
Derartige Hochstrom-Schmelzsicherungen weisen den Nachteil einer innerhalb einer großen Bandbreite schwankenden Abschaltzeit nach dem Erreichen der Nennstromstärke der Sicherung auf. Ein damit abgesichertes Kabel kann daher hinsichtlich seiner Stromfuhrungskapazität nur zu einem sehr geringen Teil, z.B. 30 % ausgelastet werden, da im Überlastfall ansonsten beispielsweise ein Kabelbrand auftreten kann.Such high-current fuses have the disadvantage of a switch-off time fluctuating within a wide range after the nominal current strength of the fuse has been reached. A cable secured with it can therefore only be used to a very small extent with regard to its current carrying capacity, e.g. 30% of capacity is used, as otherwise a cable fire could otherwise occur in the event of an overload.
Aus der DE 197 49 133 AI ist ein Notabschalter für elektrische Stromkreise bekannt, der sowohl eine Selbstauslösung als auch eine ansteuerbare Auslösung ermöglicht. Hierzu wird ein elektrischer Leiter verwendet, der eine pyrotechnische Seele aufweist. Diese kann z.B. aus einem Treibladungspulver bestehen. Die pyrotechnische Seele kann einerseits durch die Erwärmung des elektrischen Leiters bei Überschreiten einer zuläs- sigen Stromstärke (Nennstromstärke) gezündet werden. Andererseits ist vorgesehen, die pyrotechnische Seele durch eine ansteuerbare Zündeinrichtung, beispielsweise in Form eines Glühdrahts, zu zünden. Die DE 197 49 133 AI stellt jedoch lediglich das Prinzip einer derartigen Vorrichtung dar, gibt jedoch keinerlei Hinweise auf mögliche konstruktiv in vorteilhafter Weise ausführbare Ausgestaltungen. Denn das Herstellen eines Leiters mit einer derartigen pyrotechnischen Seele erfordert einen beträchtlichen Aufwand. Zudem kann auch bei einem derartigen Notabschalter ein sicheres, schnelles Auftrennen des Leiters nur bei Einsatz eines detonativen Explosivstoffs gewährleistet werden. Bei deflagrierenden Stoffen, wie Thermit, erfolgt nur ein Aufplatzen des Leiters und ein Entweichen des restlichen Gases ohne dass der Leiter vollständig getrennt würde. Die vollständige Trennung wird dann allenfalls durch das Durchschmelzen des Leiters in Folge des über die Sicherung fließenden Stroms erreicht.From DE 197 49 133 AI an emergency switch for electrical circuits is known which enables both a self-triggering and a triggerable triggering. For this purpose, an electrical conductor is used, which has a pyrotechnic core. This can consist, for example, of a propellant powder. The pyrotechnic core can be ignited on the one hand by heating the electrical conductor when an admissible current (nominal current) is exceeded. On the other hand, provision is made to ignite the pyrotechnic core by means of a controllable ignition device, for example in the form of a glow wire. DE 197 49 133 AI, however, only represents the principle of such a device, but does not give any indication of possible designs that can be carried out in an advantageous manner. Because the production of a conductor with such a pyrotechnic soul requires considerable effort. In addition, even with such an emergency switch, a safe, quick disconnection of the conductor can only be guaranteed if a detonative explosive is used. With deflagrating substances such as thermite, the conductor only bursts open and the remaining gas escapes without the conductor being completely separated would. Complete separation is then achieved at most by melting the conductor as a result of the current flowing through the fuse.
Aus der US 3,958,206 ist eine Sicherung bekannt, bei dem der abzusichernde Strom über ein mit einem exotherm reaktiven Material gefülltes Sicherungselement geführt ist, wobei die Wandung des Sicherungelements durch das Aktivieren des exotherm reaktiven Materials aufplatzt und den Strom unterbricht. Als exotherm reaktives Material wird z.b. PETN eingesetzt, also ein detonativ umsetzendes Material, so dass eine derartige Sicherung strengen Zulassungsvorschriften unterliegt. Das Aktivieren des exotherm reaktiven Materials kann durch die Verlustwärme des abzusichernden Stroms selbst oder durch eine aktive Zündeinrichtung erfolgen. Das Aufreißen des Gehäuses des Sicherungselement würde jedoch bei einem langsamer abbrennenden Material, z.B. einem sogenannten Treibladungspulver, Undefiniert und unsauber erfolgen. So besteht die Gefahr, dass anfänglich nur Risse oder Löcher im Sicherungselement entstehen und das verbleibende Wandmaterial erst durch den abzusichernden Strom durchgeschmol- zen werden muss. Dies beeinträchtigt die Reaktionsgeschwindigkeit der Sicherung und ist auch aus Zuverlässigkeitsgründen nicht zulässig.A fuse is known from US Pat. No. 3,958,206, in which the current to be protected is led over a fuse element filled with an exothermically reactive material, the wall of the fuse element bursting due to the activation of the exothermically reactive material and interrupting the current. As an exothermic reactive material e.g. PETN used, i.e. a detonative material, so that such security is subject to strict approval regulations. The exothermic reactive material can be activated by the heat loss of the current to be protected itself or by an active ignition device. However, tearing open the fuse element housing would result in a slower burning material, e.g. a so-called propellant powder, undefined and dirty. There is a risk that initially only cracks or holes will appear in the fuse element and that the remaining wall material first has to be melted by the current to be protected. This affects the response speed of the fuse and is also not permissible for reasons of reliability.
Des Weiteren offenbart die US 3,958,206 eine Sicherung mit einem Sicherungselement in Form eines beispielsweise flachen Leiter, der mit einer Aluminium und einer darüber angeordneten Palladiumschicht beschichtet ist. Das Aluminium und Palladium fungieren als exotherm reaktive Materialien, wobei das aktivieren des exothermen Prozesses durch die Verlustwärme des abzusichernden Strom oder mittels einer Aktivierungseinrichtung erfolgen kann.Furthermore, US Pat. No. 3,958,206 discloses a fuse with a fuse element in the form of, for example, a flat conductor which is coated with an aluminum and a palladium layer arranged above it. The aluminum and palladium act as exothermic reactive materials, whereby the activation of the exothermic process can take place through the heat loss of the current to be protected or by means of an activation device.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein pyrotechmsches Sicherungselement zu schaffen, welches sowohl mit einer Selbstauslösefunktion als auch mit einer ansteuerbaren Auslösefunktion ausgestattet werden kann und welches auf einfache und kostengünstige Weise herstellbar ist. Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.Based on this prior art, the invention has for its object to provide a pyrotechnic fuse element which can be equipped with both a self-timer function and a controllable release function and which can be produced in a simple and inexpensive manner. The invention solves this problem with the features of claim 1.
Durch das Verwenden eines separaten, elektrisch leitenden Gehäuses, in dem ein deflagrierender pyrotechnischer Stoff vorgesehen ist und das zwei Anschlussbereiche für das Kontaktieren mit jeweils einem Ende eines Leiters eines abzusichernden Stromkreises aufweist, ergibt sich ein baukleines, kostengünstig herstellbares Sicherungselement.The use of a separate, electrically conductive housing in which a deflagrating pyrotechnic substance is provided and which has two connection areas for contacting one end of a conductor of a circuit to be protected results in a compact, inexpensive fuse element.
Die Verwendung eines deflagrierenden pyrotechnischen Stoffs, der anders als eine Sprengladung, lediglich ein Gas oder Gas/Partikelgemisch erzeugt, wird die behördliche Zulassung relativ unproblematisch. Gefahrdungen der Umgebung können erforderlichenfalls durch ein einfaches, relativ kleines Abschirmgehäuse ausgeschlossen werden. Hierfür ist ein in einem KFZ bereits vorhandenes geschlossenes Gehäuse einer Zentralelektrik oder eines separaten Sicherungskastens ohne weiteres ausreichend. Des Weiteren kann zu diesem Zweck ein einfacher, über den zu unterbrechenden Abschnitt ge- stülpter S chlauch vorgesehen sein.The use of a deflagrating pyrotechnic substance, which, unlike an explosive charge, only produces a gas or gas / particle mixture, makes regulatory approval relatively unproblematic. Dangers to the environment can be excluded if necessary using a simple, relatively small shielding housing. For this purpose, a closed housing of a central electrical system or a separate fuse box already present in a motor vehicle is easily sufficient. Furthermore, a simple hose that is slipped over the section to be interrupted can be provided for this purpose.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Gehäuse des Sicherungselements eine umlaufende Schwächung seiner Außenwandung aufweisen. Diese kann zwei unterschiedliche Funktionen aufweisen, die abhängig vom konstruktiven Aufbau des Siche- rungselements und von der Bemessung und Ausbildung des pyrotechnischen Stoffs ggf. auch beide gleichzeitig erfüllt werden können:In one embodiment of the invention, the housing of the securing element can have a circumferential weakening of its outer wall. This can have two different functions, which, depending on the structural design of the securing element and on the dimensioning and design of the pyrotechnic substance, can possibly both be performed simultaneously:
Einerseits kann die Schwächung in an sich bekannter Weise dazu dienen, das Aufbrechen des Gehäuses zur Erreichung einer Stromunterbrechung des über das Gehäuse fließenden Stroms in definierter Weise entlang der Schwächung zu bewirken. Andererseits kann die Schwächung so ausgebildet sein, dass der über die Sicherung fließende Strom im Bereich der Schwächung, die einen erhöhten Widerstand aufweist, eine so große Verlustleistung erzeugt, dass bei Überschreiten eines vorbestimmten Stroms eine Selbstanzündung des deflagrierenden Materials gezielt an dieser Stelle erreicht wird, ohne das Sicherungselement als ganzes aufheizen zu müssen. Damit wird die Erhitzung auch, wie gewünscht, schnell erfolgen.On the one hand, the weakening can serve, in a manner known per se, to cause the housing to be broken open to achieve a current interruption of the current flowing through the housing in a defined manner along the weakening. On the other hand, the weakening can be designed in such a way that the current flowing through the fuse in the area of the weakening, which has an increased resistance, generates such a large power loss that, if a predetermined current is exceeded, the deflagrating material is specifically ignited at this point, without having to heat the securing element as a whole. The heating will thus also take place quickly, as desired.
Eine entsprechende Ausführungsform kann hierzu ein Gehäuse aus einem im Wesentli- chen hohlzylinderförmiges oder topfförmiges Teil umfassen, dessen beide stirnseitigenFor this purpose, a corresponding embodiment can comprise a housing made of an essentially hollow cylindrical or pot-shaped part, the two end faces of which
Öffnungen oder dessen eine stirnseitige Öffnung mittels eines im Wesentlichen stopfen- artigen oder kappenartigen Verschlusselements verschlossen sind. Bei einem Zünden des pyrotechnischen Stoffs (Selbstanzündung oder mittels einer Zündeinrichtung) entsteht im Bereich der Schwächung der Außenwand ein so hoher Druck, dass dieser ge- schwächte Teil der Außenwand des Gehäuses - auch bei dem hier im Vergleich zu einer detonativen Umsetzung relativ langsam ansteigendem Innendruck - aufreißt, vom nachströmenden Gas aerodynamisch weiter- und vollständig aufgerissen und der Strompfad unterbrochen wird.Openings or one of their end openings are closed by means of an essentially plug-like or cap-like closure element. When the pyrotechnic substance is ignited (self-ignition or by means of an ignition device), the pressure in the area of the weakening of the outer wall is so high that this weakened part of the outer wall of the housing - even when the internal pressure increases relatively slowly compared to a detonative implementation - Tears open, aerodynamically further and completely torn open by the inflowing gas and the current path is interrupted.
In einer anderen Ausfuhrungsform der Erfindung ist zumindest ein Verschlusselement derart kraft- und/oder formschlüssig und elektrisch mit dem hohlzylinderfönnigen oder topfförmigen Teil verbunden, dass durch das Aktivieren des deflagrierenden pyrotechnischen Stoffs die mechanische Verbindung zwischen dem Verschlusselement und dem hohlzylinderfönnigen oder topfförmigen Teil lösbar und die beiden Teile separierbar sind und so die elektrische Verbindung zwischen dem am hohlzylinderfönnigen oder topfförmigen Teil vorgesehenen Anschlussbereich und dem am Verschlusselement vorgesehenen Anschlussbereich auftrennbar ist.In another embodiment of the invention, at least one closure element is so positively and / or positively and electrically connected to the hollow cylindrical or pot-shaped part that the mechanical connection between the closure element and the hollow cylindrical or pot-shaped part can be released by activating the deflagrating pyrotechnic substance and that Both parts are separable and the electrical connection between the connection area provided on the hollow cylindrical or pot-shaped part and the connection area provided on the closure element can be separated.
Auch hier kann das Gehäuse, insbesondere das hohlzylinderförmige oder topfförmige Teil, eine umlaufende Schwächung aufweisen. Diese kann dann so ausgebildet sein, dass durch den Stromfluss über das Gehäuse in vorbestimmten Bereichen bei einem vorgegebenen Nennstrom eine vorbestimmte Aktivierungstemperatur für den deflagrierenden pyrotechnischen Stoff erzeugbar ist. Gleichzeitig kann die umlaufende Nut bei entsprechender Ausgestaltung auch in diesem Fall als zusätzliche Sicherheit dienen, wenn ein Trennen der mechanischen Verbindung der betreffenden Gehäuseteile, beispielsweise durch einen Produktionsfehler nicht gewährleistet werden kann. In diesem Fall kann die Schwächung wieder dazu dienen, dass das betreffende Teil durch den erzeugten Überdruck einfach aufreißt, wenn die Bruchspannung des Materials des Gehäuses überschritten wird.Here too, the housing, in particular the hollow cylindrical or pot-shaped part, can have a circumferential weakening. This can then be designed such that a predetermined activation temperature for the deflagrating pyrotechnic substance can be generated by the current flow over the housing in predetermined areas at a predetermined nominal current. At the same time, the circumferential groove can also serve as additional security in this case if the mechanical connection of the relevant housing parts cannot be separated, for example due to a production error. In this case, the weakening can again serve to ensure that the part in question simply tears open due to the excess pressure generated when the breaking stress of the material of the housing is exceeded.
Auch bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform, bei der nur ein Aufreißen des Gehäuses vorgesehen ist, kann die Schwächung so ausgestaltet sein, dass in bestimmten Bereichen, vorzugsweise an Ecken oder Kanten der Schwächung höhere Temperaturen bzw. definiertere Temperaturen auftreten, die zum Selbstzünden des pyrotechnischen Materials genutzt werden und/oder das Entstehen von Partikeln bei der Auslösung sicher verhindert wird.In the embodiment explained above, in which only a tearing open of the housing is provided, the weakening can be designed such that higher temperatures or defined temperatures occur in certain areas, preferably at corners or edges of the weakening, which cause the pyrotechnic material to self-ignite be used and / or the formation of particles is reliably prevented when triggered.
Die umlaufende Schwächung ist für das Erreichen der Selbstanzündung vorzugsweise so ausgebildet, dass zwischen zwei Querschnittssprüngen (oder sehr steilen Flanken) ein Bereich ausgebildet ist, der eine deutlich geringere Wandstärke aufweist als das übrige Gehäuse, insbesondere in den den Querschnittssprüngen benachbarten Bereichen. Die Wandstärke ist in diesem Bereich vorzugsweise konstant. Die axiale Ausdehnung der umlaufenden Schwächung beträgt vorzugsweise 1 bis 5 mm. Die Dicke des Bereichs istTo achieve self-ignition, the circumferential weakening is preferably designed such that an area is formed between two cross-sectional jumps (or very steep flanks) that has a significantly smaller wall thickness than the rest of the housing, in particular in the areas adjacent to the cross-sectional jumps. The wall thickness is preferably constant in this area. The axial extent of the circumferential weakening is preferably 1 to 5 mm. The thickness of the area is
(ob konstant oder nicht) vorzugsweise kleiner als die halbe Wandstärke der den Querschnittsprüngen benachbarten Bereiche. Durch diese Maßnahmen wird eneicht, dass selbst bei Verwendung relativ geringer Mengen eines deflagrierenden Materials ein sicheres An- und Aufreißen des Gehäuses im gesamten Bereich der umlaufenden Schwächung erfolgt und, falls gewünscht, die umlaufende Schwächung so dimensioniert werden kann, dass eine Selbstanzündung des deflagrierenden Materials erreichbar ist.(Whether constant or not) preferably less than half the wall thickness of the areas adjacent to the cross-sectional jumps. These measures ensure that even when using relatively small amounts of deflagrating material, the housing is securely torn and torn in the entire area of the circumferential weakening and, if desired, the circumferential weakening can be dimensioned such that the deflagrating material self-ignites is achievable.
Der Bereich innerhalb der Querschnittssprünge kann innen- und/oder außenseitig Strukturen aufweisen, die Kerbwirkungen erzeugen und ein Zerplatzen oder Zerlegen des Bereichs in eine Vielzahl kleiner Teile unterstützen. Beispielsweise kann innenseitig ein Gewinde vorgesehen sein. Dies ist eine sehr kostengünstige Möglichkeit zur Herstellung einer solchen Struktur.The area within the cross-sectional jumps can have structures on the inside and / or outside that produce notch effects and burst or disassemble support the area into a multitude of small parts. For example, a thread can be provided on the inside. This is a very inexpensive way to manufacture such a structure.
Ist nur eine einfache Eindrehung oder eine V-förmige Nut als umlaufende Schwächung vorgesehen, so kann eine Selbstanzündung im Regelfall nicht eneicht werden, da der extrem kurze Steg (axiale Ausdehnung gegen Null) in Verbindung mit der Wärmeableitung über das Gehäuse keine ausreichend hohen Temperaturen entstehen lässt. Bei solchen umlaufenden Schwächungen mit geringer oder keiner axialen Ausdehnung (der geringeren Wandstärke) kann ein sicheres Aufreißen über den gesamten Umfang dennoch eneicht werden, wenn wenigstens ein Teil des Gehäuses auf einer Seite der umlaufenden Schwächung axial bewegbar ausgebildet ist. Bei einer Aktivierung des deflagrierenden Materials entstehen dann axiale Zugspannungen, die zu einem vollständigen Aufreißen des Gehäuses fuhren. Das oder die axial beweglichen Teile können dann in einem übergreifenden Schutzgehäuse aufgefangen und ggf. sicher gehalten werden, so dass eine dauernde und sichere Stromunterbrechung gewährleistet ist.If only a simple screw-in or a V-shaped groove is provided as a circumferential weakening, self-ignition cannot generally be achieved because the extremely short web (axial expansion towards zero) in connection with the heat dissipation via the housing does not result in sufficiently high temperatures leaves. With such circumferential weakenings with little or no axial expansion (the smaller wall thickness), a secure tearing over the entire circumference can nevertheless be achieved if at least a part of the housing is designed to be axially movable on one side of the circumferential weakening. When the deflagrating material is activated, axial tensile stresses then arise, which lead to a complete tearing of the housing. The one or more axially movable parts can then be caught in a comprehensive protective housing and, if necessary, held securely so that a permanent and safe power interruption is guaranteed.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann der im Gehäuse vorgesehene deflagrierende pyrotechnische Stoff von einem elektrischen Leiter durchdrungen sein, welcher an seinen beiden Enden jeweils mit einem der Anschlussbereiche verbunden ist, wobei derIn one embodiment of the invention, the deflagrating pyrotechnic substance provided in the housing can be penetrated by an electrical conductor, which is connected at both ends to one of the connection areas, the
Leiter so ausgebildet ist, dass durch dessen Erwärmung bei einem vorbestimmten Nennstrom der pyrotechnische Stoff aktiviert wird. Der Leiter ist vorzugsweise hinsichtlich seines Widerstands so beschaffen, dass bei Fließen des Nennstroms, der sich in diesem Fall auf das Gehäuse und den Leiter aufteilt, zumindest der Leiter die Zündtemperatur für den pyrotechnischen Stoff eneicht.Conductor is designed so that the pyrotechnic substance is activated by its heating at a predetermined nominal current. The resistance of the conductor is preferably such that when the rated current flows, which in this case is divided between the housing and the conductor, at least the conductor reaches the ignition temperature for the pyrotechnic substance.
Die Aktivierungsvo ichtung für das angesteuerte Anzünden des pyrotechnischen Stoffs kann ebenfalls einen gesteuert mit Strom beaufschlagbaren elektrischen Leiter umfassen. Dieser kann mit einem oder beiden Enden isoliert aus dem Gehäuse herausgeführt sein. Ist nur ein Ende herausgeführt, so wird das andere Ende des Leiters mit einem Anschlussbereich des Gehäuses verbunden. Der Zündstrom für den Leiter wird dann vom Gesamtstrom abgezweigt, der über das Sicherungselement fließt.The activation device for the controlled ignition of the pyrotechnic substance can likewise comprise an electrical conductor which can be acted upon in a controlled manner. This can be led out of the housing with one or both ends insulated. If only one end is led out, the other end of the conductor becomes one Connection area of the housing connected. The ignition current for the conductor is then branched off from the total current that flows through the fuse element.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst der deflagrierende pyrotechni- sehe Stoff eine erste Komponente, die eine höhere Aktivierungstemperatur aufweist, und eine zweite Komponente, die eine niedrigere Aktivierungstemperatur besitzt. Dabei kann zumindest die erste Komponente eine für die gewünschte Funktionsfähigkeits- Zeitdauer ausreichende Alterungsbeständigkeit aufweisen und so bemessen und ausgebildet sein, dass bei einem Aktivieren der ersten Komponente diese allein ausreicht, um die elektrische Verbindung zwischen den Anschlussbereichen zu unterbrechen.In another embodiment of the invention, the deflagrating pyrotechnic substance comprises a first component which has a higher activation temperature and a second component which has a lower activation temperature. At least the first component can have an aging resistance sufficient for the desired functionality period and can be dimensioned and designed such that when the first component is activated, this alone is sufficient to interrupt the electrical connection between the connection areas.
Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, ein Sicherungselement zu schaffen, das bei hohen Umgebungstemperaturen betrieben werden muss und das bereits bei geringen Temperaturdifferenzen zwischen der Umgebungstemperatur und der Temperatur, die bei Fließen des Nennstroms oder bei Aktivieren der Aktivierungsvo ichtung auftritt, auch langfristig sicher funktioniert. In einem solchen Fall kann üblicherweise nicht ausschließlich ein empfindlicher pyrotechnischer Stoff verwendet werden, der bei der Aktivierungstemperatur zündet. Denn solche Stoffe altern bei hohen Umgebungstemperaturen relativ schnell. Bereits nach kurzer Zeit wäre ein großer Teil des Stoffs zerfallen bzw. so verändert, dass er nicht mehr zur Gaserzeugung beitragen kann. Die Selbstaktivierung bzw. gesteuerte Aktivierung des Sicherungselements wäre nicht mehr gegeben. Erfindungsgemäß wird daher eine erste Komponente mit höherer (in der Regel sehr hoher) Zündtemperatur und mit ausreichender Alterungsbeständigkeit bei der gegebenen hohen Umgebungstemperatur verwendet und eine weitere Komponente, die bei der gewünschten (meist wesentlich niedrigeren) Zündtemperatur aktivierbar ist. Bei dieser zweiten Komponente ist ein Alterungsprozess weniger ausschlaggebend, da eine Zündung der ersten Komponente durch die zweite Komponente auch dann noch erfolgt, wenn bereits größere Teile der zweiten Komponente durch den Alterungsprozess inaktiv sind. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausfuhrungsbeispiele naher erläutert. In der Zeichnung zeigen:This results in the possibility of creating a fuse element that has to be operated at high ambient temperatures and that also functions reliably in the long term even with small temperature differences between the ambient temperature and the temperature that occurs when the rated current flows or when the activation device is activated. In such a case, a sensitive pyrotechnic substance that ignites at the activation temperature cannot usually be used exclusively. Because such substances age relatively quickly at high ambient temperatures. After a short time, a large part of the material would have disintegrated or changed so that it can no longer contribute to gas generation. The self-activation or controlled activation of the security element would no longer exist. According to the invention, therefore, a first component with a higher (generally very high) ignition temperature and with sufficient resistance to aging at the given high ambient temperature is used, and a further component which can be activated at the desired (usually substantially lower) ignition temperature. In the case of this second component, an aging process is less important, since the first component is still ignited by the second component even when larger parts of the second component are inactive as a result of the aging process. Further embodiments of the invention result from the subclaims. The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the drawing. The drawing shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines pyrotechnischen Sicherungselements mit Autoignition-Funktion;Figure 1 is a schematic representation of a first embodiment of a pyrotechnic security element with autoignition function.
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausfuhrungsform eines pyrotechnischen Sicherungselements mit Autoignition-Funktion;Figure 2 is a schematic representation of a second embodiment of a pyrotechnic security element with autoignition function.
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines pyrotechnischen Sicherungselements mit ansteuerbarer Zündfunktion;3 shows a schematic illustration of a third embodiment of a pyrotechnic safety element with a triggerable ignition function;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausfuhrungsform eines pyrotechnischen Sicherungselements mit steuerbarer Zündfunktion;4 shows a schematic representation of a fourth embodiment of a pyrotechnic security element with a controllable ignition function;
Fig. 5 die Ausfuhrungsform in Fig. 1 mit einer Schutzvomchtung gegen nach außen fliegenden Teilen des Sicherungselements nach deren Aufreißen;5 shows the embodiment in FIG. 1 with a protective device against parts of the securing element that fly outward after it has been torn open;
Fig. 6 Längsschnitte zweier Ausführungsformen (Fig. 6a und Fig. 6b) vonFig. 6 longitudinal sections of two embodiments (Fig. 6a and Fig. 6b) of
Sicherungselementen mit auseinanderbewegbaren Gehäuseteilen mit ansteuerbarer Zündfunktion;Securing elements with housing parts which can be moved apart and which can be controlled by an ignition function;
Fig. 7 vier Varianten zur Ausbildung einer umlaufenden Schwächung in der Gehäusewandung eines Sicherungselements nach der Erfindung;7 shows four variants for forming a circumferential weakening in the housing wall of a securing element according to the invention;
Fig. 8 einen perspektivisch dargestellten Längsschnitt durch eine einfach realisierbare Ausführungsform eines Sicherungselements mit ansteuerbarer Zündfunktion und Fig. 9 eine Darstellung im Längsschnitt einer weiteren Ausfühnii gform eines8 shows a perspective longitudinal section through an easily implementable embodiment of a securing element with a controllable ignition function and Fig. 9 is a representation in longitudinal section of another Ausfühnii gform one
Sicherungselements mit einem Schutzgehäuse, in dem die nach einem Auslösen des Sicherungselement separierten Gehäuseteile axial verschiebbar sind.Fuse element with a protective housing in which the housing parts separated after the fuse element has been triggered can be displaced axially.
Fig. 1 zeigt schematisch den prinzipiellen Aufbau einer ersten Ausführungsfonn eines pyrotechnischen Sicherungselements. Dieses besteht aus einem Gehäuse 1, vorzugsweise in Form eines Metallröhrchens, das in seinen Endbereichen 2 einfach zusammenge- quetscht ist. In den Endbereichen 2 können Querbohrungen vorgesehen sein, um dort das Sicherungselement an eine Stromschiene anschrauben oder Kabelschuhe aufschrauben zu können. Die Endbereiche 2 bilden somit Anschlussbereiche für einen abzusichernden Stromkreis bzw. die Enden eines abzusichernden Leiters. Das Gehäuse 1 ist ganz oder teilweise, locker oder gepresst mit einem deflagrierenden pyrotechnischen Stoff 3, vorzugsweise einem Treibladungspulver, gefüllt. Zumindest Teile der Innen- Wandungen des Gehäuses 1 stehen in Wärmekontakt mit dem pyrotechnischen Stoff 3.Fig. 1 shows schematically the basic structure of a first embodiment of a pyrotechnic security element. This consists of a housing 1, preferably in the form of a metal tube, which is simply squeezed together in its end regions 2. Cross bores can be provided in the end regions 2 in order to be able to screw the securing element there onto a busbar or to screw on cable lugs. The end regions 2 thus form connection regions for a circuit to be protected or the ends of a conductor to be protected. The housing 1 is completely or partially, loosely or pressed with a deflagrating pyrotechnic substance 3, preferably a propellant powder, filled. At least parts of the inner walls of the housing 1 are in thermal contact with the pyrotechnic substance 3.
Fließt Strom in Höhe des Nennstroms des Sicherungselements über das Gehäuse 1, so erwärmt sich dieses in Folge der Verlustleistung am Widerstand des Gehäuses 1 so weit, dass die Zündtemperatur des pyrotechnischen Stoffs 3 eneicht und dieser entzün- det wird. Der pyrotechnische Stoff erzeugt nach seiner Aktivierung einen Gasdruck, durch den das Gehäuse 1 aufgerissen und als Folge der Stromfluss unterbrochen wird. Für diese Selbstzündefunktion oder Autoignition-Funktion ist keine Aktivierungsvorrichtung (Zündvorrichtung) und demzufolge kein externes Zündsignal erforderlich.If current flows through the housing 1 at the level of the nominal current of the fuse element, it heats up to such an extent as a result of the power loss at the resistance of the housing 1 that the ignition temperature of the pyrotechnic substance 3 is reached and the latter is ignited. After its activation, the pyrotechnic substance generates a gas pressure through which the housing 1 is torn open and the current flow is interrupted as a result. No activation device (ignition device) and therefore no external ignition signal is required for this auto-ignition function or autoignition function.
Falls notwendig, wird der Quetschspalt in den Endbereichen 2 durch ein Material 27 gegen äußere Einflüsse, insbesondere gegen eindringende Feuchtigkeit und Wasserdampf, abgedichtet.If necessary, the pinch gap in the end regions 2 is sealed by a material 27 against external influences, in particular against penetrating moisture and water vapor.
Der pyrotechnische Stoff kann aus einer oder mehreren Komponenten bestehen. Bei- spielsweise kann eine Komponente mit niedriger Zündtemperatur bzw. niedriger Akti- vierungsenergie verwendet werden, um damit eine weitere (Haupt-) Komponente anzuzünden, deren Verbrennungsgase dann letztendlich das Gehäuse zerstören. Damit ist es möglich, das Gemisch bereits bei sehr niedrigen Temperaturen zu zünden und so ein mit dem Sicherungselement zu schützendes Kabel optimal belasten zu können. Für die Hauptkomponente kann daher ein Stoff gewählt werden, der erst bei sehr hohen Temperaturen zündet. Dies ist besonders vorteilhaft, da derartige Stoffe in der Regel eine sehr hohe Alterungsbeständigkeit aufweisen. Die Anzündfähigkeit des Gemischs kann daher auch bei langdauernder und/oder relativ hoher Erhitzung des Gehäuses 1 gewährleistet werden.The pyrotechnic substance can consist of one or more components. For example, a component with a low ignition temperature or low activation energy are used to ignite another (main) component, the combustion gases of which ultimately destroy the housing. This makes it possible to ignite the mixture even at very low temperatures and thus optimally load a cable to be protected with the securing element. A substance can therefore be selected for the main component that ignites only at very high temperatures. This is particularly advantageous since such substances generally have a very high resistance to aging. The ignitability of the mixture can therefore be ensured even with long-term and / or relatively high heating of the housing 1.
Fig. 2 zeigt eine Ausfuhrungsform ähnlich Fig. 1, wobei zusätzlich ein durch den pyrotechnischen Stoff 3 hindurchgeführter elektrischer Leiter 4, beispielsweise ein Draht oder eine Bandseele, vorgesehen ist. Der Leiter 4 ist mit den Endbereichen 2 des Gehäuses 1 verbunden. Der Leiter 4 ist hinsichtlich seines Widerstands so dimensioniert, dass bei Fließen des Nennstroms über die Parallelschaltung des Strompfads über dasFIG. 2 shows an embodiment similar to FIG. 1, with an additional electrical conductor 4, for example a wire or a ribbon core, being provided through the pyrotechnic substance 3. The conductor 4 is connected to the end regions 2 of the housing 1. The conductor 4 is dimensioned in terms of its resistance so that when the rated current flows via the parallel connection of the current path via the
Gehäuse 1 und den Leiter 4, der Leiter 4 eine Temperatur eneicht, die zum Zünden des Stoffs 3 ausreicht. Infolge der im Vergleich zum Gehäuse geringeren Masse des Leiters 4 weist ein derartiges Sicherungselement eine geringere Trägheit in Bezug auf die Zeitverzögerung zwischen einem Eneichen des Nennstroms und dem Aktivierungszeitpunkt des Stoffs 3 auf. Nach dem Zerstören des Gehäuses verbleibt der Leiter 4 zumindest kurzfristig als Strompfad. Ist die Spannung im abzusichernden Stromkreis nach dem Zerstören des Gehäuses so hoch, dass über den Leiter 4 ein sehr hoher Strom fließt, schmilzt der Leiter bzw. brennt durch. Wird für den Leiter ein hitzebeständiges Material, z.B. Wolfram, gewählt, oder ist die Spannung im abzusichernden Kreis entsprechend niedrig, so wird verbleibt der Leiter dauerhaft im Stromkreis und dient als Strom-Housing 1 and the conductor 4, the conductor 4 has a temperature sufficient to ignite the substance 3. As a result of the lower mass of the conductor 4 compared to the housing, such a securing element has a lower inertia with respect to the time delay between a calibration of the nominal current and the activation time of the substance 3. After the housing has been destroyed, the conductor 4 remains at least for a short time as a current path. If the voltage in the circuit to be protected after the housing is destroyed is so high that a very high current flows through the conductor 4, the conductor melts or burns out. If the conductor is made of a heat-resistant material, e.g. Tungsten, selected, or if the voltage in the circuit to be protected is correspondingly low, the conductor remains permanently in the circuit and serves as a current
Begrenzungswiderstand. Das Gehäuse 1 zerplatzt in diesem Fall also bei Überlast, so dass damit der niederohmige Strompfad zerstört ist, der die hohen Kurzschlussströme ermöglicht hatte und es verbleibt ein dazu relativ hochobmiger Strompfad, beispielsweise zur weiteren Versorgung von wenig Energie verbrauchenden Sicherheitseinrichtun- gen wie Notbeleuchtung, Funktelefon etc. Fig. 3 zeigt eine weitere Ausfuhrungsform eines pyrotechnischen Sicherungselements, bei dem zusätzlich eine ansteuerbare Zündfunktion vorgesehen ist. Zusätzlich ist in der Außenwandung des Gehäuses 1 eine umlaufende Schwächung 5 vorgesehen. Diese ermöglicht, die Art des Zerstörens des Gehäuses 1 und gleichzeitig dessen Eigenerwärmung bei Stromdurchgang steuern zu können. Je geringer die Wandstärke der Schwächung 5 ist, um so höher wird der Übergangswiderstand in diesem Bereich. Damit wird sich das Gehäuse 1 in diesem Bereich auch stärker erwärmen als in Bereichen mit dickerer Außenwandung. Zugleich kann durch die Schwächung 5 erreicht werden, dass das Gehäuse im Bereich der Schwächung 5 aufgerissen wird.Limiting resistor. In this case, the housing 1 bursts in the event of an overload, so that the low-resistance current path that had made the high short-circuit currents destroyed, and a relatively high-frequency current path remains, for example for the further supply of low-energy safety devices such as emergency lighting, radio telephone Etc. 3 shows a further embodiment of a pyrotechnic security element, in which a controllable ignition function is additionally provided. In addition, a circumferential weakening 5 is provided in the outer wall of the housing 1. This makes it possible to control the type of destruction of the housing 1 and, at the same time, its self-heating when current is passed. The smaller the wall thickness of the weakening 5, the higher the contact resistance in this area. Thus, the housing 1 will also heat up more in this area than in areas with a thicker outer wall. At the same time, the weakening 5 enables the housing to be torn open in the area of the weakening 5.
Fig. 3 zeigt des Weiteren eine ansteuerbare Aktivierungseinrichtung 23, die die ansteuerbare Zündfunktion realisiert. Sie besteht aus einem Leiter 23 a, der beispielsweise als Glühdraht ausgebildet sein kann und Stromanschlüssen 16 und 19 aufweist. Die beiden Stromanschlüsse sind über die Isolierbuchsen 17 und 18 nach außen geführt. Die Isolierbuchsen 17 und 18 sind zudem selbstabdichtend konzipiert, verhindern also selbstsichernd den Druckverlust hier beim Druckaufbau im Gehäuse 1 nach der Zündung des pyrotechnischen Stoffs 3.FIG. 3 also shows a controllable activation device 23 that realizes the controllable ignition function. It consists of a conductor 23 a, which can for example be designed as a filament and has power connections 16 and 19. The two power connections are led to the outside via the insulating bushes 17 and 18. The insulating bushes 17 and 18 are also designed to be self-sealing, thus preventing the pressure loss from self-locking when the pressure builds up in the housing 1 after the pyrotechnic substance 3 is ignited.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsform ähnlich Fig. 3. Gezeigt ist hier eine andere Formgebung des Leiter 23 a. Der Leiter 23 a kann selbstverständlich auch beliebig geformt sein, beispielsweise auch als ein- oder mehrfach gewendelte Schleifen oder dergleichen.Fig. 4 shows an embodiment similar to Fig. 3. Shown here is a different shape of the conductor 23 a. The conductor 23 a can of course also be of any shape, for example also as single or multiple coiled loops or the like.
Gegenüber Fig. 3 ist bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ein Anschlussbereich 2 mit einem Ende des Leiters 23a verbunden, so dass nur eine Durchführung und nur ein externer Anschluß für den innenliegenden Glühdraht verbleibt. Auf diese Weise kann entweder ein Teil des dem Sicherungselement zugeführten Stroms abgezweigt und zur Zündung mittels des Leiters 23 a verwendet werden oder es wird über das herausgeführte Ende des Leiters 23 a ein zusätzlicher Zündstrom eingeleitet. Schließlich zeit Fig. 4 zusätzlich eine Struktur in der Innenwandung des des Gehäuses 1, deren Aufgabe es ist, die Kontaktfläche der Gehäusewandung mit dem pyrotechnischen Stoff 4 zu vergrößern und damit auch die Zündwahrscheinlichkeit weiter zu steigern.Compared to FIG. 3, in the embodiment according to FIG. 4, a connection area 2 is connected to one end of the conductor 23a, so that only one bushing and only one external connection remains for the internal glow wire. In this way, either part of the current supplied to the fuse element can be branched off and used for ignition by means of the conductor 23 a, or an additional ignition current is introduced via the end of the conductor 23 a that is led out. Finally, FIG. 4 additionally shows a structure in the inner wall of the housing 1, the task of which is to enlarge the contact area of the housing wall with the pyrotechnic substance 4 and thus to further increase the probability of ignition.
Fig. 5 zeigt die Ausführungsfonn eines Sicherungselements nach Fig. 1, wobei zusätzlich schematisch ein Schutzgehäuse 7 vorgesehen ist. Das Schutzgehäuse 7 schützt die Umgebung des Sicherungselements vor nach außen fliegenden Splittern oder nach außen abgegebenem Gas oder Gas/Partikelgemisch. Selbstverständlich kann das Schutz- gehäuse 7 entfallen, wenn das Sicherungselement in ein übergeordnetes Gehäuse eingebaut ist, beispielsweise in das Gehäuse einer Sicherungsbox oder einer Zentralelektrik.5 shows the embodiment of a securing element according to FIG. 1, a protective housing 7 being additionally provided schematically. The protective housing 7 protects the surroundings of the securing element against splinters flying outwards or gas or gas / particle mixture released to the outside. The protective housing 7 can of course be dispensed with if the fuse element is installed in a superordinate housing, for example in the housing of a fuse box or central electrical system.
Je nach Anwendungsfall kann das Schutzgehäuse 7 aus einem harten aber schlagzähen und stromisolierenden Material hergestellt werden oder aus einem weichen, jedoch für schnelle kleine Teilchen plastisch wirkenden Kunststoff, in den sich diese Teilchen dann eingraben und damit „entsorgt" werden.Depending on the application, the protective housing 7 can be produced from a hard but impact-resistant and current-isolating material or from a soft plastic which, however, acts plastically for fast small particles, into which these particles then dig and are “disposed of”.
Fig. 6 zeigt in den Fig. 6a und Fig. 6b zwei weitere Ausfuhrungsformen, die sich für Anwendungsfälle eignen, bei denen sich zumindest ein Kabelanschluss axial bewegen kann. Diese Ausführungsfonnen weisen ein Gehäuse 1 auf, das zweiteilig ausgebildet ist und aus den Teilen 9 und 40 besteht. Die Gehäuseteile 9, 40 weisen jeweils einen Anschlussbereich 2 auf. Im Gehäuseteil 40, welches im Wesentlichen topffonnig ausgebildet ist, ist der pyrotechnischer Stoff 3 angeordnet. Im Gehäuseteil 40 kann wiederum eine Schwächung der Außenwandung (nicht dargestellt) vorgesehen sein.6 shows in FIGS. 6a and 6b two further embodiments which are suitable for use cases in which at least one cable connection can move axially. These embodiments have a housing 1 which is formed in two parts and consists of parts 9 and 40. The housing parts 9, 40 each have a connection area 2. The pyrotechnic substance 3 is arranged in the housing part 40, which is essentially pot-shaped. A weakening of the outer wall (not shown) can in turn be provided in the housing part 40.
Wird im Bereich einer Schwächung der Außenwandung oder an einer anderen Stelle des Gehäuseteils 40 die Zündtemperatur eneicht, zündet der pyrotechnische Stoff 3. Bei einem bestimmten Überdruck wird sich eine Clinchung 12, die neben der Verbindung der beiden Gehäuseteile auch die Funktion einer Verdammung für den pyrotechnischen Stoff 3 hat gelöst und beide Gehäuseteile werden auseinander gedrückt. Der Stromkreis wird so unterbrochen.If the ignition temperature is reached in the area of a weakening of the outer wall or at another point on the housing part 40, the pyrotechnic substance 3 ignites. At a certain overpressure, a clinching 12 occurs which, in addition to connecting the two housing parts, also has the function of a dam for the pyrotechnic Fabric 3 has loosened and both housing parts are pressed apart. The circuit is interrupted.
Weiterhin kann erforderlichenfalls ein Dichtsystem 11 zur Abdichtung für den nicht aktivierten Zustand vorgesehen sein. Die Dichtung für den aktivierten Zustand übernimmt in jedem Fall eine selbstliedernd ausgebildete Dichtlippe 14 des Gehäuseteils 9, so dass die Gehäuseteile hier selbstabdichtend sind.Furthermore, if necessary, a sealing system 11 can be provided for sealing the non-activated state. The seal for the activated state is in any case taken over by a self-sealing sealing lip 14 of the housing part 9, so that the housing parts here are self-sealing.
In den beiden Endbereichen bzw. Anschlussbreichen 2 der Gehäuseteile 9, 40 können Querbolirungen 8 vorgesehen sein. Mit diesen kann das Sicherungselement an eineCross bores 8 can be provided in the two end regions or connection regions 2 of the housing parts 9, 40. With these, the securing element to a
Stromschiene angeschraubt oder einfach ein Kabelschuh mit anhängendem Kabel angeflanscht werden. In Folge der Funktion des Sicherungselements nach dieser Ausführungsform muss zumindest einer der beiden Anschlussbereiche2 so mit einem elektrischen Leiter verbunden sein, dass ein Auseinanderdrücken der Gehäuseteile 9, 40 mög- lieh ist und zudem vorzugsweise ein erneutes Berühren der Gehäuseteile nach einemScrewed on the busbar or simply flanged a cable lug with attached cable. As a result of the function of the securing element according to this embodiment, at least one of the two connection areas 2 must be connected to an electrical conductor in such a way that the housing parts 9, 40 can be pressed apart and, preferably, the housing parts are touched again after one
Auslösen verhindert wird.Triggering is prevented.
Die Ausfuhrungsform nach Fig. 6a zeigt ein Federelement 24, welches dazu dient, die Gehäuseteile vorzuspannen. Hierdurch ist weniger pyrotechnischer Stoff erforderlich. Für ein Auslösen des Sicherungselements ist geringerer Gasdruck erforderlich. Demzufolge wird eine geringere Wucht des Auseinandergehens der beiden Gehäuseteile 9, 40 beim Auslösen des Sicherungselement erzielt.The embodiment according to FIG. 6a shows a spring element 24 which serves to pretension the housing parts. This means that less pyrotechnic material is required. Lower gas pressure is required to trigger the safety element. As a result, a lower force of the divergence of the two housing parts 9, 40 is achieved when the securing element is triggered.
Figur 6b zeigt wieder einen elektrischen Leiter 4, der mit dem Anschlussbereich 2 des Gehäuseteils 40 und dem Gehäuseteil 9 verbunden ist. Er erfüllt die bereits zuvor inFIG. 6b again shows an electrical conductor 4 which is connected to the connection area 2 of the housing part 40 and the housing part 9. He already met the in
Verbindung mit Fig. 2 erläuterte Funktion. Anders als bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 2 wird er bei einem Auslösen des Sicherungselements jedoch abreißen, wenn er nur so kurz ist, wie in Fig. 6b gezeichnet, oder einfach aus Kontaktierungsbuchsen 25 herausgezogen werden. Will man eine elektrische Verbindung für Niedrigenergieverbraucher auch nach dem Aktivieren der Sicherung sicherstellen, dann muss hier der Draht gewendelt sein, damit er sich beim Auseinanderfahren der beiden Gehäuseteile längen kann und nicht reißt.Connection with Fig. 2 explained function. In contrast to the embodiment according to FIG. 2, however, when the securing element is triggered, it will tear off if it is only as short as shown in FIG. 6b, or simply pulled out of the contacting bushings 25. If you want to ensure an electrical connection for low-energy consumers even after the fuse has been activated, the wire must be wound here so that it can elongate when the two housing parts are pulled apart and does not break.
Fig. 7 zeigt Ausschnitte aus Längsschnitten durch die Außenwandung des Gehäuses 1 beliebiger Ausführungsformen im Bereich der Schwächungen 5. Eine im Längschnitt dreieckformige Schwächung nach Fig. 7a bzw. meherer dreieckförmige Schwächungen nach den Fig. 7c und 7d bringen eine mäßige Erwärmung bei Stromdurchgang. Das Gehäuse 1 reißt an der Stelle mit dem größten Querschnittssprung sehr sauber und voll- ständig auf.FIG. 7 shows sections from longitudinal sections through the outer wall of the housing 1 of any embodiment in the area of the weakenings 5. A weakening triangular in the longitudinal section according to FIG. 7a or several triangular weakenings according to FIGS. 7c and 7d result in moderate heating when current is passed. The housing 1 tears open very cleanly and completely at the point with the largest cross-sectional jump.
Im Fall einer rechteckförmigen Schwächung nach Fig, 7b findet die stärkste Eigenerwärmung bei Stromdurchgang auf, je nach Länge der Nut wird auch die Wärmeleitung in den dickeren Querschnitt verhindert, was die Temperatur mehr als linear ansteigen lässt. Bei Druckbeaufschlagung nach Zündung des pyrotechnischen Stoffs wird der gesamte Steg an beiden Seiten abgeschert und nach außen gedrückt.In the case of a rectangular weakening according to FIG. 7b, the greatest self-heating occurs when current is passed, depending on the length of the groove, the heat conduction in the thicker cross section is also prevented, which causes the temperature to rise more than linearly. When pressure is applied after the pyrotechnic substance has been ignited, the entire web is sheared off on both sides and pressed outwards.
Die Mehrschwächungen nach den Fig. 7c und 7d dienen dazu, die Abschaltcharakteristik des Sicherungselements zu beeinflussen: Maßgebliche Faktoren sind hier die Wär- mekapazität des weniger geschwächten Mittelteils, sowie die Zahl, der Abstand, dieThe multiple weakenings according to FIGS. 7c and 7d serve to influence the switch-off characteristic of the fuse element: The decisive factors here are the heat capacity of the less weakened middle part, as well as the number, the distance, the
Tiefe und Länge der einzelnen Schwächungen. Je nach den vorliegenden Verhältnissen werden sich demnach dort Teile des Gehäuses mehr oder weniger schnell bei sonst gleichem Stromfluss erwärmen und mehr oder weniger schnell die Zündtemperatur des pyrotechnischen Stoffs eneichen.Depth and length of each weakening. Depending on the prevailing conditions, parts of the housing will warm up there more or less quickly with otherwise the same current flow and reach the ignition temperature of the pyrotechnic substance more or less quickly.
Fig. 8 zeigt eine perspektivische aufgebrochene Ansicht einer Ausführungsfonn eines Sicherungselements, bei dem das Gehäuse 1 im Wesentlichen ein hohlzylindrisch.es Teil lb umfasst. In den Endbereichen oder Anschlussbereichen 2 des Gehäuses 1 sind stopfenartige Verschlusselemente la angeordnet, welche die stirnseitigen Öffnungen des hohlzylindrischen Teils lb dicht verschließen. Die Teile la können auch aus isolieren- dem Material, beispielsweise Kunststoff bestehen. Die stirnseitigen Enden des hohlzylindrischen Teils lb sind so umgebogen, dass die Teile la formschlüssig im hohlzylindrischen Teil gehalten sind. Zugleich können in der Innenwandung des hohlzylindrischen Teils lb Vorsprünge lc vorgesehen sein, um die Teile la formschlüssig zu fixieren. Die nach innen gerichteten Stirnseiten der Teile la können selbstabdichtend ausgebildet sein, beispielsweise über eine Dichtlippe verfügen, die sich von der jeweiligen Stirnseite nach innen erstreckt und welche sich unter dem Druck des durch das pyrotechnische Material 3, das zwischen den Teilen la im Gehäuse 1 eingebracht ist, an die Innenwan- dung des Teils lb anlegt.8 shows a perspective, broken-away view of an embodiment of a securing element, in which the housing 1 essentially comprises a hollow cylindrical part 1b. In the end regions or connection regions 2 of the housing 1, stopper-like closure elements 1 a are arranged which tightly close the front openings of the hollow cylindrical part 1 b. The parts la can also isolate from the material, for example plastic. The front ends of the hollow cylindrical part 1b are bent over in such a way that the parts la are held in a form-fitting manner in the hollow cylindrical part. At the same time, projections 1 c can be provided in the inner wall of the hollow cylindrical part 1 b in order to fix the parts 1 a in a form-fitting manner. The inwardly directed end faces of the parts la can be designed to be self-sealing, for example have a sealing lip which extends inwards from the respective end face and which is introduced under the pressure of the pyrotechnic material 3 which is introduced between the parts la in the housing 1 is against the inner wall of part lb.
Das Sicherungselement nach Fig. 8 ist so ausgestaltet, dass die zylindrischen Anschlussbereiche in entsprechende Aufnahmen eines Sicherungs-Aufnahmeelements (nicht dargestellt) aufgenommen und so kontaktiert werden kann.8 is designed in such a way that the cylindrical connection areas can be received in corresponding receptacles of a fuse receiving element (not shown) and thus contacted.
Die Ausfuhrungsform nach Fig. 8 zeigt ebenfalls einen Leiter 23, der in der zuvor beschriebenen Weise ein ansteuerbares Zünden des Sicherungselements ermöglicht.The embodiment of FIG. 8 also shows a conductor 23, which enables triggerable ignition of the fuse element in the manner described above.
Fig. 9 zeigt eine Darstellung im Längsschnitt einer weiteren Ausführungform eines Sicherungselements mit einem Schutzgehäuse, in dem die nach einem Auslösen des Sicherungselement separierten Gehäuseteile axial verschiebbar sind. Das Gehäuse 1 des eigentlichen Sicherungselements, das aus einem leitenden Werkstoff, beispielsweise aus Graphit, Kohle, einem leitenden Kunststoff oder Metall oder aus mit Metallen beschichteten Werkstoffen wie Kohle, Graphit oder Kunststoff bestehen kann, ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und an einem Ende geschlossen. In einer zentrischen Bohrung 60 ist dar deflagrierende pyrotechnische Stoff 3 vorgesehen.9 shows a representation in longitudinal section of a further embodiment of a securing element with a protective housing, in which the housing parts separated after the securing element has been triggered can be displaced axially. The housing 1 of the actual securing element, which can consist of a conductive material, for example graphite, coal, a conductive plastic or metal or of materials coated with metals such as coal, graphite or plastic, is essentially cylindrical and closed at one end. Deflagrating pyrotechnic substance 3 is provided in a central bore 60.
Am offenen Ende des Gehäuses 1 ist eine Aufnahmeöffnung 62 für einen Verschluss vorgesehen (nicht dargestellt), der das Gehäuse 1 druckdicht verschließt. In der Aufnahmeöffnung kann auch eine nicht näher dargestellte Aktivierungseinrichtung aufge- nommen sein, um den deflagrierenden Stoff gesteuert zu aktivieren. In der Bohrung 60 kann ein Gewinde (nicht dargestellt) eingedreht sein, das sich insbesondere im Bereich der umlaufenden Schwächung 5 in der Wandung des Gehäuses 1 erstreckt. Das Gewinde stellt eine Struktur mit entsprechender Kerbwirkung dar, wo- durch bei einem Aktivieren des deflagrierenden Materials die Wandung im Bereich der umlaufenden Schwächung vollständig aufreißt und in lauter kleine Bruchstücke zerbricht. Eine entsprechende Struktur zur Erzeugung von Kerbwirkungen kann selbstverständlich auch in der Außenwandung der umlaufenden Schwächung vorgesehen sein, beispielsweise durch erosive Bearbeitung der Oberfläche. Gleichzeitig erhöht eine der- artige Irmenstruktur, wie schon in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben, die Zündwahrscheinlichkeit bei Zündung durch Eigenerwärmung beträchtlich.At the open end of the housing 1 there is a receiving opening 62 for a closure (not shown) which closes the housing 1 in a pressure-tight manner. An activation device (not shown in more detail) can also be received in the receiving opening in order to activate the deflagrating substance in a controlled manner. A thread (not shown) can be screwed into the bore 60 and extends in particular in the area of the circumferential weakening 5 in the wall of the housing 1. The thread represents a structure with a corresponding notch effect, which means that when the deflagrating material is activated, the wall in the area of the circumferential weakening tears open and breaks into small fragments. A corresponding structure for producing notch effects can of course also be provided in the outer wall of the circumferential weakening, for example by erosive processing of the surface. At the same time, such an irregular structure, as already described in connection with FIG. 4, considerably increases the probability of ignition when ignited by self-heating.
Durch die Verwendung gut leitfähiger und brüchiger Materialien für das Gehäuse, zumindest jedoch für die umlaufende Schwächung, lassen sich Gehäuse 1 herstellen, die bereits bei geringen Innendrücken aufreißen, wobei sich das Material der ausgebrochenen umlaufenden Schwächung in eine Vielzahl kleiner Stücke zerlegt. Durch den relativ hohen spezifischen Widerstand von Materialien wie Graphit oder Kohle lassen sich darüber hinaus Zündungen des deflagrierenden Stoffs schon bei relativ geringen, über das Gehäuse fließenden Strömen verwirklichen. Hierbei kann die nicht für den Steg verwendete Außenfläche des Gehäuses durchaus insbesondere mit einer dicken Kufper- schicht belegt sein und damit weiter einen sehr geringen Gesamtwiderstand des Sicherungselements garantieren.By using highly conductive and brittle materials for the housing, or at least for the circumferential weakening, housings 1 can be produced which tear open even at low internal pressures, the material of the circumferential weakening broken out being broken down into a large number of small pieces. Due to the relatively high specific resistance of materials such as graphite or carbon, ignitions of the deflagrating substance can also be achieved with relatively low currents flowing through the housing. In this case, the outer surface of the housing that is not used for the web can in particular be covered with a thick copper layer and thus further guarantee a very low overall resistance of the securing element.
Das Gehäuse 1 ist bei der Ausführungsform nach Fig. 9 von einem Schutzgehäuse 7 umfasst, welches für das Auffangen der Bruchstücke der aufreißenden umlaufendenIn the embodiment according to FIG. 9, the housing 1 is encompassed by a protective housing 7, which is used to catch the fragments of the tearing circumferential
Schwächung 5 sowie des entstehenden Gases dient, und so eine Beschädigung oder Verletzung von benachbarten Gegenständen oder Personen ausschließt. Das Gehäuse 1 weist umlaufende Nuten 64, 66 auf, welche durch Ausnehmungen in den Stirnseiten des Schutzgehäuses 7 ragen. Die jeweils den Außenseiten der Stirnwandungen benachbarten Schultern der Nuten 64, 66 dienen zur axialen Fixierung des Gehäuses 1 im Schutzgehäuse 7 und liegen im Ausgangszustand an den Stirnwandungen an.Attenuation 5 and the resulting gas is used, and thus prevents damage or injury to neighboring objects or people. The housing 1 has circumferential grooves 64, 66 which protrude through recesses in the end faces of the protective housing 7. The adjacent to the outer sides of the end walls Shoulders of the grooves 64, 66 serve to axially fix the housing 1 in the protective housing 7 and, in the initial state, rest on the end walls.
Das Schutzgehäuse kann aus Kunststoff, insbesondere Polycarbonat, bestehen und einstückig oder mehrteilig ausgebildet sein. Bei mehrteiliger Ausbildung kann das Schutzgehäuse 7, wie in Fig. 9 dargestellt, von einem um die Stirnseiten des Schutzgehäuses umgebogenen oder umgebördelten Rohr 68 umgeben sein, das beispielsweise aus Metall bestehen kann. Zur elektrischen Isolierung kann über das Metallrohr noch ein Schrumpfschlauch 70 oder eine vergleichbare Isolierung aufgebracht sein.The protective housing can consist of plastic, in particular polycarbonate, and can be formed in one piece or in several parts. In the case of a multi-part design, the protective housing 7, as shown in FIG. 9, can be surrounded by a tube 68 which is bent or flanged around the end faces of the protective housing and which can consist, for example, of metal. For electrical insulation, a shrink tube 70 or a comparable insulation can also be applied over the metal tube.
Bei einem aktivieren des deflagrierenden Stoffs wird durch den erzeugten Gasdruck die umlaufende Schwächung über den gesamten Umfang aufgerissen. Durch die axiale Beweglichkeit der dabei entstehenden Teile des Gehäuses 1 beidseitig der umlaufenden Schwächung 5 entstehen zudem Zugspannungen, die das Aufreißen der umlaufenden Schwächung 5 begünstigen. Nach dem vollständigen Aufreißen der Schwächung 5 bewegen sich die beiden separierten Teile des Gehäuses 1 im Schutzgehäuse 7 axial maximal so weit nach außen, bis die Innenseiten der Stirnwandungen des Schutzgehäuses 7 an den innenseitigen Anschlagschultern der Nuten 64 ,66 anliegen. Durch die konische Verdickung der Nuten 64, 66 in Richtung des Gehäuseinneren des Schutzge- häuses 7 wird die axiale Bewegung der separierten Gehäuseteile gebremst und gleichzeitig verkeilen sich die Gehäuseteile im Schutzgehäuse 7. Hierdurch wird gewährleistet, dass nach einem Aufreißen des Gehäuses 1 die Gehäuseteile nicht erneut in Kontakt geraten.When the deflagrating substance is activated, the circumferential weakening is torn open over the entire circumference by the gas pressure generated. The axial mobility of the resulting parts of the housing 1 on both sides of the circumferential weakening 5 also creates tensile stresses which promote the tearing open of the circumferential weakening 5. After the weakening 5 has been completely torn open, the two separated parts of the housing 1 in the protective housing 7 move axially outward at most until the inner sides of the end walls of the protective housing 7 abut the inner stop shoulders of the grooves 64, 66. Due to the conical thickening of the grooves 64, 66 in the direction of the interior of the protective housing 7, the axial movement of the separated housing parts is braked and at the same time the housing parts wedge in the protective housing 7. This ensures that after the housing 1 has been torn open, the housing parts do not got in touch again.
Selbstverständlich kann, anders als in Fig. 9 dargestellt, auch nur ein Ende des Gehäuses 1 axial bewegbar im Schutzgehäuse 7 gehalten sein. Eine im Wesentlichen symmetrische Ausbildung des Gehäuses 1 ermöglich jedoch auch eine symmetrische Ausbildung des Schutzgehäuses 7, wodurch Fehlerquellen bei der Montage der gesamten Einheit ausgeschlossen werden. An der Innenwandung des Schutzgehäuses 7 ist im Bereich der umlaufenden Schwächung eine Struktur 72 für das Auffangen der Teile der aufgerissenen umlaufenden Schwächung 5 vorgesehen. Die Struktur 72 kann mit dem Schutzgehäuse 7 integriert ausgebildet sein oder aber durch zusätzliches Material und/oder ein zusätzliches Teil realisiert sein. Insbesondere eignen sich umlaufende Keilnuten, da sich die radial nach außen geschleuderten Teile der aufgerissenen umlaufenden Schwächung in den sich radial nach außen verjüngenden Nuten verkeilen und damit nicht mehr einen unerwünschten Kontakt nach dem Aktivieren der Sicherung verursachen können.Of course, in contrast to that shown in FIG. 9, only one end of the housing 1 can be held in the protective housing 7 in an axially movable manner. A substantially symmetrical design of the housing 1, however, also enables a symmetrical design of the protective housing 7, thereby eliminating sources of error in the assembly of the entire unit. A structure 72 is provided on the inner wall of the protective housing 7 in the area of the circumferential weakening for catching the parts of the torn circumferential weakening 5. The structure 72 can be embodied integrated with the protective housing 7 or can be realized by additional material and / or an additional part. Circumferential keyways are particularly suitable because the radially outwardly thrown parts of the torn circumferential weakening wedge in the radially outwardly tapering grooves and thus can no longer cause unwanted contact after the fuse has been activated.
Die Ausführungsform nach Fig. 9 kann auch mit einer umlaufenden Schwächung inThe embodiment according to FIG. 9 can also have a circumferential weakening in
Form einer Keilnut realisiert werden. Dabei erfolgt kein Ausbrechen der gesamten Wandung der umlaufenden Schwächung sondern ein Aufreißen praktisch ausschließlich durch die entstehenden Zugspannungen. Da in diesem Fall keine Partikel entstehen, kann auf die Struktur 72 verzichtet werden. Allerdings ist mit einer derartigen Ausfuh- rungsform praktisch keine Eigenzündung des deflagrierenden Stoffs möglich, da die in der Schwächung erzeugte Verlustwärme durch die unmittelbar benachbarten Bereiche des Gehäuses und die gegen Null gehende axiale Ausdehnung der umlaufenden Schwächung (an der tiefsten Stelle, die im Wesentlichen den elektrischen Widerstand definiert) sofort abgeführt wird.Form a keyway can be realized. The entire wall of the circumferential weakening is not broken out, but is torn open practically exclusively by the tensile stresses that arise. Since no particles are formed in this case, structure 72 can be dispensed with. However, practically no self-ignition of the deflagrating substance is possible with such an embodiment, since the heat loss generated in the weakening due to the immediately adjacent areas of the housing and the axial expansion of the circumferential weakening that goes to zero (at the deepest point, which essentially corresponds to the electrical resistance defined) is dissipated immediately.
Abschließend sei erwähnt, dass selbstverständlich alle zuvor in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen beschriebenen Merkmale in beliebiger, sinnvoller Weise kombinierbar sind. Finally, it should be mentioned that, of course, all the features described above in connection with individual embodiments can be combined in any meaningful way.

Claims

Patentansprüche claims
1. Pyrotechmsches Sicherungselement1. Pyrotechnic fuse element
a) mit einem aus elektrisch leitfähigem Material bestehenden geschlossenem Gehäuse (1), in welchem ein Explosivstoff vorgesehen ist,a) with a closed housing (1) made of electrically conductive material, in which an explosive is provided,
b) wobei das Gehäuse zwei Anschlussbereiche zur elektrischen Kontaktierung aufweist, welche mittels des elektrisch leitenden Materials des Gehäuses e- lektrisch verbunden sind,b) the housing having two connection areas for electrical contacting, which are connected electrically by means of the electrically conductive material of the housing,
c) wobei die elektrische Verbindung der Anschlussbereiche durch das Aktivie- ren des Explosivstoffs auftrennbar ist, undc) the electrical connection of the connection areas being separable by activating the explosive, and
d) wobei das Explosivmaterial als deflagrierender pyrotechnischer Stoff ausgebildet ist, das so bemessen und ausgebildet ist, dass die elektrische Verbindung der Anschlussbereiche des Gehäuses in einer vorbestimmten Zeit nach einer Aktivierung des deflagrierenden pyrotechnischen Stoffs aufgetrennt wird.d) wherein the explosive material is designed as a deflagrating pyrotechnic substance, which is dimensioned and designed such that the electrical connection of the connection areas of the housing is broken in a predetermined time after activation of the deflagrating pyrotechnic substance.
2. Sicherungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse eine um den gesamten Umfang seiner Außenwandung verlaufende Schwächung aufweist und dass das Gehäuse entlang der umlaufenden Schwächung bei einem2. Security element according to claim 1, characterized in that the housing has a weakening extending around the entire circumference of its outer wall and that the housing along the circumferential weakening at one
Aktivieren des deflagrierenden pyrotechnischen Stoffs über den gesamten Umfang aufreißt.Activation of the deflagrating pyrotechnic substance tears open over the entire circumference.
3. Sicherungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die umlau- fende Schwächung zwischen zwei Querschnittssprünge in der Dicke der Gehäu- sewandung ausgebildet ist und dass die axiale Ausdehnung des Bereichs des Gehäuses mit geringerer Wandstärke größer als Null, vorzugweise größer als 1 mm und kleiner als 5 mm ist.3. Securing element according to claim 2, characterized in that the circumferential weakening between two cross-sectional jumps in the thickness of the housing is formed and that the axial extent of the area of the housing with a smaller wall thickness is greater than zero, preferably greater than 1 mm and less than 5 mm.
4. Sicherungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke im Bereich der Schwächung kleiner als die halbe Wandstärke der der Schwächung benachbarten Bereiche und vorzugsweise konstant ist.4. Securing element according to claim 3, characterized in that the wall thickness in the area of the weakening is less than half the wall thickness of the areas adjacent to the weakening and is preferably constant.
5. Sicherungselement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Schwächung der Außenwandung so ausgebildet ist, dass durch den Stromfluss über das Gehäuse in vorbestimmten Bereichen bei einem vorgegebenen Nennstrom eine vorbestimmte Aktivierungstemperatur für den deflagrierenden pyrotechnischen Stoff erzeugbar ist.5. Fuse element according to one of claims 2 to 4, characterized in that the circumferential weakening of the outer wall is designed such that a predetermined activation temperature for the deflagrating pyrotechnic substance can be generated by the current flow over the housing in predetermined areas at a predetermined nominal current.
6. Sicherungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der deflagrierenden pyrotechnische Stoff und das Gehäuse so ausgebildet ist, das bei einer vorbestimmten Nennstromstärke eine sichere Aktivierung des pyrotechnischen Stoffs durch die Erwärmung des Gehäuses, vorzugsweise in vorbestimmten Bereichen, gewährleistet ist.6. Fuse element according to one of the preceding claims, characterized in that the deflagrating pyrotechnic substance and the housing is designed such that a safe activation of the pyrotechnic substance by the heating of the housing, preferably in predetermined areas, is guaranteed at a predetermined nominal current.
7. Sicherungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schutzgehäuses vorgesehen ist, das so ausgebildet ist, dass beim Aufreißen des Gehäuses entstehende Splitter abgefangen werden und/oder beim Aktivieren des deflagrierenden pyrotechnischen Stoffs enstehendes Gas oder Gas/Partikelgemisch aufgenommen wird.7. Securing element according to one of the preceding claims, characterized in that a protective housing is provided which is designed such that splinters arising when the housing is torn open are intercepted and / or gas or gas / particle mixture formed when the deflagrating pyrotechnic substance is activated is absorbed.
8. Sicherungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein im Wesentlichen hohlzylinderförmiges oder topfförmiges Teil umfasst, dessen beide stirnseitigen Öffnungen oder dessen eine stirnseitige Öffnung mittels eines im Wesentlichen stopfenartigen oder kappenartigen Verschlusselements verschlossen sind.8. Fuse element according to one of the preceding claims, characterized in that the housing comprises a substantially hollow cylindrical or pot-shaped part, the two end openings or one front opening are closed by means of an essentially plug-like or cap-like closure element.
9. Sicherungselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verschlusselement derart kraft- und/oder formschlüssig und elektrisch mit dem hohlzylinderfönnigen oder topfförmigen Teil verbunden ist, dass durch das Aktivieren des deflagrierenden pyrotechnischen Stoffs die mechanische Verbindung zwischen dem Verschlusselement und dem hohlzylinderfönnigen oder topfförmigen Teil lösbar und die beiden Teile separierbar sind und so die elektrische Verbindung zwischen dem am hohlzylinderfönnigen oder topfförmigen Teil vorgesehenen Anschlussbereich und dem am Verschlusselement vorgesehenen Anschlussbereich auftrennbar ist.9. Securing element according to claim 8, characterized in that at least one closure element is so positively and / or positively and electrically connected to the hollow cylinder-shaped or pot-shaped part that the mechanical connection between the closure element and the hollow cylinder-shaped or activated by activating the deflagrating pyrotechnic substance Pot-shaped part can be detached and the two parts can be separated, so that the electrical connection between the connection area provided on the hollow cylinder-shaped or cup-shaped part and the connection area provided on the closure element can be separated.
10. Sicherungselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse eine vorgespannte Druckfeder vorgesehen ist, die sich mit einem Ende im hohlzylinderfönnigen oder topfförmigen Teil und mit ihrem anderen Ende im Verschlusselement abstützt.10. Securing element according to claim 9, characterized in that a prestressed compression spring is provided in the housing, which is supported with one end in the hollow cylindrical or pot-shaped part and with its other end in the closure element.
11. Sicherungselement nach einem der Anspruch 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse von einem Schutzgehäuse umgeben ist und dass wenigstens ein11. Fuse element according to one of claims 2 to 8, characterized in that the housing is surrounded by a protective housing and that at least one
Teil des Gehäuses auf einer Seite der umlaufenden Schwächung axial beweglich im Schutzgehäuse gehalten ist, wobei vorzugsweise der wenigstens eine Teil des Gehäuses an seinem Außenumfang Anschlagsmittel aufweist, die die axiale Bewegung des Gehäuses nach einem Aufreißen der umlaufenden Schwächung be- grenzen und wobei vorzugsweise Haltemittel ausgebildet sind, die nach einer erfolgten axialen Bewegung des wenigstens einen Teils dieses fixieren.Part of the housing is axially movably held in the protective housing on one side of the circumferential weakening, the at least part of the housing preferably having stop means on its outer circumference which limit the axial movement of the housing after the circumferential weakening has been torn open, and preferably holding means are formed are, which fix an axial movement of the at least one part of the latter.
12. Sicherungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der im Gehäuse vorgesehene deflagrierende pyrotechnische Stoff von einem elektrischen Leiter durchdrungen ist, welcher an seinen beiden Enden jeweils mit einem der Anschlussbereiche verbunden ist, wobei der Leiter so ausgebildet ist, dass durch dessen Erwärmung bei einem vorbestimmten Nennstrom der pyrotechnische Stoff aktiviert wird.12. Fuse element according to one of the preceding claims, characterized in that the deflagrating pyrotechnic substance provided in the housing is penetrated by an electrical conductor, which on both of them Each end is connected to one of the connection areas, the conductor being designed such that the pyrotechnic substance is activated by its heating at a predetermined nominal current.
13. Sicherungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in Teilbereichen der Innenwandung des Gehäuses, welche mit dem deflagrierenden pyrotechnischen Stoff in Berührung stehen, vorzugsweise im Bereich der umlaufenden Schwächung, Strukturen vorgesehen sind, die die effektiv mit dem pyrotechnischen Stoff in Berührung stehende Oberfläche vergrößern und/oder so ausgebildet sind, dass in vorbestimmten Bereichen, vorzugsweise an Ecken oder Kanten, lokal höhere Temperaturen entstehen und/oder Kerbspannungen erzeugen, die die Zerstörung der umlaufenden Schwächung erleichtern und kleinere Bruchstücke verursachen.13. Security element according to one of the preceding claims, characterized in that at least in partial areas of the inner wall of the housing which are in contact with the deflagrating pyrotechnic substance, preferably in the area of the circumferential weakening, structures are provided which are effective with the pyrotechnic substance in Increase the contact surface and / or are designed in such a way that higher temperatures are generated in predetermined areas, preferably at corners or edges, and / or generate notch stresses that facilitate the destruction of the circumferential weakening and cause smaller fragments.
14. Sicherungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine ansteuerbare Aktivierungseinrichtung für den deflagrierenden pyrotechnischen Stoff vorgesehen ist.14. Security element according to one of the preceding claims, characterized in that a controllable activation device is provided for the deflagrating pyrotechnic substance.
15. Sicherungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der deflagrierende pyrotechnische Stoff aus eine erste Komponente umfasst, die eine höhere Aktivierungstemperatur aufweist, und eine zweite Komponente, die eine niedrigere Aktivierungstemperatur.15. Fuse element according to one of the preceding claims, characterized in that the deflagrating pyrotechnic substance comprises a first component which has a higher activation temperature and a second component which has a lower activation temperature.
16. Sicherungselement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Komponente eine für die gewünschte Funktionsfähigkeits-Zeitdauer ausreichende Alterungsbeständigkeit aufweist, und so bemessen und ausgebildet ist, dass bei einem Aktivieren der ersten Komponente diese allein ausreicht, um die elektrische Verbindung zwischen den Anschlussbereichen zu unterbrechen. 16. Fuse element according to claim 15, characterized in that at least the first component has an aging resistance sufficient for the desired functionality period, and is dimensioned and designed such that when the first component is activated, this alone is sufficient to establish the electrical connection between the To interrupt connection areas.
7. Sicherungselement nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungstemperatur der ersten Komponente höher und die Aktivierungstemperatur der zweiten Komponente niedriger liegt als die zumindest von Teilbereichen des Gehäuses bei Nennstromstärke oder von der Aktivierungseimichtung erzeugbare Temperatur. 7. Fuse element according to claim 15 or 16, characterized in that the activation temperature of the first component is higher and the activation temperature of the second component is lower than the at least partial areas of the housing at the nominal current or by the activation device can be generated temperature.
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