SI26322A - Stikalo za ireverzibilno prekinitev električnega tokokroga - Google Patents

Abstract

Stikalo za ireverzibilno prekinitev električnega tokokroga obsega električno neprevodno ohišje (1), v katerem sta vgrajena z oslabljenim osrednjim odsekom (23) opremljen primarni električni vodnik (2) in z vrzeljo (30) opremljen sekundarni električni vodnik (3). Z namenom, da bi bilo s pomočjo tovrstnega stikala možno učinkovito in v najkrajšem možnem času prekiniti električni tokokrog in obenem tudi odpraviti gorenje obloka, kadar se ta pojavi, sta v ohišju (1) na voljo primarna gasilna komora (12') insekundama gasilna komora (12"), ki sta na primeren način med seboj in z omenjenima električnima vodnikoma (2, 3) ter uporovno električno varovalko (4) s talilnim elementom (40) električno povezljivi na dva različna načina, namreč bodisi v prvem stanju stikala med regularnim delovanjem električnega tokokroga, ko se omenjen oslabljeni odsek (23) še nahaja v območju primarnega električnega vodnika (2), ali pa v drugem stanju stikala, ko je zaradi detekcije prekoračitve enega izmed parametrov velektričnem tokokrogu oslabljeni odsek (23) s pomočjo pirotehničnega aktivacijskega sredstva (111) in bata (110) premaknjen v območje vrzeli (30) v sekundarnem električnem vodniku (3).

Description

Stikalo za ireverzibilno prekinitev električnega tokokroga

Izum se nanaša na stikalo za ireverzibilno prekinitev enosmernega (DC) električnega tokokroga. Tovrstna stikala so predvidena zlasti za vgradnjo v električne tokokroge z visokimi nazivnimi tokovi, ki se na področju enosmernega napajanja pojavljajo za potrebe polnjenja in uporabe električnih vozil, v fotovoltaičnih sklopih, v nekaterih industrijski procesih ali pa pri uporabi naprav za hrambo električne energije. Tovrstni izumi so po mednarodni klasifikaciji patentov uvrščeni v razred H 01 H 9/30.

Pri tem je izum osnovan na problemu, kako zasnovati stikalo, ki bo vgradljivo v električni tokokrog prej omenjene vrste in s pomočjo katerega bo v trenutku, kadar bo to potrebno, zahvaljujoč njegovi visoki izklopni zmogljivosti električni tokokrog v najkrajšem možnem času, ki je znatno krajši od ene sekunde, učinkovito prekiniti, po aktiviranju stikala in s tem prekinitvi omenjenega tokokroga pa tudi zagotoviti in tudi trajno ohraniti čim večjo izolacijsko upornost.

V praksi to pomeni, da je tovrstno stikalo predvideno za prisilno prekinitev visokoenergijskega električnega tokokroga v primeru, kadar se med delovanjem tovrstnega tokokroga bodisi zaradi preobremenitve, okvare ali pa iz drugega razloga v tokokrogu vzpostavijo razmere, v katerih vsaj en vnaprej določen parameter preseže vnaprej določeno vrednost, ki terja prekinitev električnega tokokroga v najkrajšem možnem času, in sicer z učinkovitim in tudi ireverzibilnim t.j. trajnim ločevanjem vsakokratnega vira električne napetosti od porabnikov ali morebitnih še drugih virov električne napetosti ter pri tem med njimi zagotoviti tudi zadostno električno upornost. V številnih primerih v praksi tovrstna trenutna prekinitev električnega tokokroga ni preprosta, saj v te namene zlasti pri enosmernih električnih tokokrogih za prevajanje električnega toka zelo visoke jakosti, npr. več kot nekaj kA, zgolj mehanska prekinitev tokokroga ne zadostuje, ker se v območju mehanske prekinitve tokokroga takoj formira električni oblok, ki poleg drugih nevarnih stranskih učinkov še naprej vzdržuje električni tokokrog pod določeno napetostjo.

S tem v zvezi je v WO 2017/136221 Al predlagano stikalo, ki je vgrajeno v zaprtem ohišju iz električno izolativnega materiala, skozi katero poteka električni vodnik, ki gaje pri vnaprej določenih pogojih potrebno prekiniti. Električni vodnik v obliki kovinskega traku obsega oslabljen dolžinski odsek, ki je na obeh koncih opremljen z oslabitvama. Pri tem je prva oslabitev tako prirejena, da se ob aktiviranju stikala material v območju prve oslabitve popolnoma prekine, druga oslabitev pa omogoča zgolj upogibanje oz. krivljenje materiala vodnika v območju le-te. Neposredno ob omenjenem oslabljenem dolžinskem odseku je v ohišju stikala predvidena zgorevalna komora, v kateri je vgrajeno pirotehnično potisno sredstvo s polnilom, ki vključuje ustrezne kemične reagente, ki sprožijo dovolj burno eksplozivno kemično reakcijo, da povišan pritisk v omenjeni komori povzroči prekinitev električnega vodnika v območju omenjenega oslabljenega dolžinskega odseka, pri čemer pa se slednji prestriže in s tem prekine samo na enem koncu, preostanek odtlej konzolno vpetega odseka pa v območju vpetja na preostalem koncu ukrivi vstran od samega električnega vodnika. V ta namen je v ohišju predviden primeren naslon, tako da ukrivljen oslabljen dolžinski odsek po aktiviranju stikala in prekinitvi omenjenega vodnika ostane ukrivljen v vnaprej določenem položaju. Kemično reakcijo v omenjenem pirotehničnem potisnem sredstvu sproži aktivacijska enota, ki se aktivira na podlagi signala iz tipala, ki je prirejeno za spremljanje vsaj ene fizikalne veličine v električnem tokokrogu, npr. električnega toka, tako da v trenutku, ko spremljana veličina preseže vnaprej določeno vrednost in tipalo to zazna, aktivacija sekundarnega polnila v aktivacijski enoti povzroči aktiviranje omenjenega primarnega polnila samega pirotehničnega potisnega sredstva. Po aktiviranju slednjega, ko se oslabljen odsek vodnika na enem koncu prekine in ukrivi v vnaprej določen položaj, se zlasti v primeru energijsko zelo obremenjenih električnih tokokrogov med konico ukrivljenega odseka vodnika in samim vodnikom lahko formira oblok. V tem kontekstu pa je v WO 2017/136221 Al nadalje predlagano, daje v notranjosti omenjene komore, in sicer v območju neposredno ob ukrivljenem odseku pred tem mehansko že prekinjenega električnega vodnika, na voljo sklop med seboj mehansko povezanih, na ustreznih medsebojnih razdaljah razporejenih ter med seboj električno izoliranih kovinskih ločilnih plošč, med katerimi je formirana množica gasilnih komor, tako da se z električnega vodnika vanje preusmerjen električni oblok tam potem razdeli na množico delnih oblokov, katerih učinki naj bi bili potem lažje obvladljivi in jih je v tako ločeni in oslabljeni obliki potem lažje odpraviti. Tak pristop razcepitve glavnega obloka na delne obloke je bi v stroki tudi že sicer znan, njegov namen pa je doseči, da se prvotni oblok v omenjenih komorah med lamelami razdeli na manjše obloke, tako da vsota katodnih in anodnih padcev napetosti v vsakem delnem obloku ustreza napetosti prvotnega obloka. Vendar pa je tovrsten pristop lahko učinkovit kvečjemu do določenega nivoja nazivne napetosti, potem pa ne več. V vsakem primeru pa mora biti v ohišju tovrstnega stikala predvidena tudi odprtina za izpust zgorevalnih plinov kot posledice aktiviranja omenjenih kemičnih reagentov in tudi gorenja obloka oz. oblokov, ker bi sicer zaradi dokaj nepredvidljivih razmer v notranjosti ohišja prišlo tudi do poškodbe oz. eksplozije samega ohišja stikala. Omenjena neobvladljivost razmer v notranjosti tovrstnega stikala, ki pravzaprav temelji zgolj na mehanski prekinitvi električnega obloka ob zavedanju, da bo v večini primerov do formacije obloka najbrž vendarle prišlo, kar pa potem rešujejo zgolj z neke vrste disipacijo razmeroma velike količine energije, v kombinaciji z nekontroliranim iztekanjem zgorevalnih plinov v dokaj nepredvidljivem časovnem obdobju, predstavlja resno pomanjkljivost v pogledu učinkovitosti prekinitve samega tokokroga, obenem pa tudi resno nevarnost za vse preostale komponente in tudi ves drug inventar v okolici tovrstnega stikala. Med drugim npr. plini, ki izstopajo iz ohišja tovrstnega stikala, lahko potem še deloma zgorevajoči in vroči pridejo v stik celo z vnetljivimi plini, ki nastajajo med polnjenjem baterij, ki se nahajajo v okolici stikala.

Po drugi strani je v WO 2020/260382 Al opisana rešitev stikala za prekinitev električnega tokokroga, ki se ukvarja z dokaj podobno problematiko. Tudi v tem primeru gre za stikalo z ohišjem iz električno izolativnega materiala, skozi katero poteka električni vodnik, ki predstavlja del električnega tokokroga, v katerega je vgradljivo stikalo in ki gaje potrebno v določenih okoliščinah hitro in učinkovito prekiniti. Omenjen električni vodnik je v osrednjem območju v notranjosti ohišja oslabljen, tako daje njegov osrednji odsek na obeh koncih opremljen s primernima mehanskima oslabitvama. Nad oslabljenim električnim vodnikom je v notranjosti ohišja na voljo zgorevalna komora, v kateri je vstavljen v smeri proti njegovemu oslabljenemu osrednjemu območju premakljiv bat. Premik omenjenega bata se podobno kot pri predhodno opisani rešitvi iz WO 2017/136221 Al doseže z aktiviranjem eksplozivne kemične reakcije polnila pirotehničnega stikala na podlagi signala s tipala za zaznavanje vsaj enega parametra v električnem tokokrogu. Na nasprotni strani električnega vodnika je v notranjosti ohišja na voljo gasilna komora za gašenje obloka, ki se pojavi ob prekinitvi električnega vodnika po aktiviranju pirotehničnega stikala. V enem izmed primerov izvedbe je predvideno, da po aktiviranju pirotehničnega stikala bat med premikanjem prekine električni vodnik zgolj na enem koncu in ga zakrivi vstran, tako da po tistem vodnik postane sicer mehansko prekinjen in kot tak električno neprevoden, vendar pa med preostankom vodnika in zakrivljenim osrednjim območjem v gasilni komori lahko še vedno lahko zagori oblok, ki pa naj bi postopoma vendarle ugasnil. V primeru razmeroma nizkega toka se to dejansko tudi zgodi, pri močnejšem električnem toku pa oblok gori še naprej, kar v praksi pomeni, daje se ob prekinjenem glavnem vodniku skozi gasilno komoro vzpostavi paralelne električno prevodna pot in da je tokokrog navzlic aktiviranju stikala in prekinitvi glavnega električnega vodnika tokokrog dejansko še vedno pod napetostjo. Med gorenjem obloka se ob povišani temperaturi sproščajo tudi plini, zato se v notranjosti ohišja tlak povečuje. Zahvaljujoč temu fenomenu je potem v zgorevalni komori v bližini gorenja obloka vgrajeno stikalo, kije hkrati v funkciji tipala, ki se pri dovolj visokem tlaku in/ali temperaturi v zgorevalni komori poruši in s tem v električni tokokrog zaporedno poveže tudi uporovno varovalko, skozi katero potem lahko teče preostali tok, dokler se talilni element varovalke ne pretali. Če odpove tudi to, bi oblok lahko načeloma gorel še naprej. Že sama vgradnja elementa, ki je kombinacija tipala in stikala, v območje gasilne komore v neposredni bližini bodisi komajda ali pa silovito gorečega obloka lahko privede do številnih vprašanj in pomislekov glede zanesljivosti odzivanja tovrstnega stikala v zares kritičnih razmerah in vsekakor tudi po določenem času, ki preteče od vgradnje stikala v tokokrog. Nenazadnje, celo od stikala v električnem vozilu, kije npr. med desetletno uporabo vozila vseskozi izpostavljeno tresljajem, temperaturnim spremembam in spreminjajoči se zračni vlagi, uporabnik upravičeno pričakuje, da bo v primeru okvare ali trka zmožno brezpogojno in učinkovito prekiniti električni tokokrog. V nadaljnjem primeru izvedbe po WO 2020/260382 Al pa je predvideno, da bat iz električnega vodnika izbije celoten osrednji del in s tem v vodniku ustvari vrzel. Tako odstranjen osrednji del električnega vodnika se premakne v zgorevalno komoro. Po tovrstni prekinitvi električnega vodnika oblok začne goreti na obeh koncih preostanka električnega vodnika vzdolž bata v smeri proti notranjosti gasilne komore, na tej njegovi poti pa ga prestrežejo z električnima vodnikoma, ki vodita do električne uporovne varovalke s talilnim elementom, ki je po vzpostavitvi električnega tokokroga zaporedno vezana s preostankom prekinjenega električnega vodnika skozi stikalo. Za taljenje talilnega elementa varovalke naj bi porabili toliko energije, da bi zaradi tega medtem ugasnil oblok. Včasih je to sicer res, v primeru izdatnejšega napajanja električnega tokokroga pa lahko tudi ne, zato je v WO 2020/260382 Al predvidena tudi možnost, daje omenjena varovalka na voljo kot kombinacija dveh ali več med seboj vzporedno vezanih uporovnih varovalk, kar terja dodaten prostor in znatno poveča volumski obseg stikala, obenem pa tudi znatno podaljša čas, ki je potreben za učinkovito prekinitev tokokroga.

Pričujoči izum se nanaša na stikalo za ireverzibilno prekinitev električnega tokokroga, pri čemer tovrstno stikalo v splošnem obsega ohišje iz električno neprevodnega materiala, skozi katero poteka primarni električni vodnik z vsaksebi ven iz ohišja štrlečima priključnima koncema kot tudi z oslabljenim, v notranjosti ohišja razporejenim odsekom. V notranjosti omenjenega ohišja, in sicer v območju nad omenjenim oslabljenim odsekom primarnega električnega vodnika, je na voljo zgorevalna komora, v kateri je vstavljen v smeri proti omenjenemu oslabljenemu odseku primarnega električnega vodnika premakljiv bat, poleg katerega je v omenjeni zgorevalni komori predvideno pirotehnično aktivacijsko sredstvo, ki vključuje za povzročitev dovolj burne kemične reakcije v obliki eksplozije primerne kemične reagente in ki ga je možno aktivirati na osnovi električnega signala, prejetega iz primerne senzorske enote za spremljanje in ovrednotenje vsaj enega fizikalnega parametra v električnem tokokrogu, v katerega je tovrstno stikalo vključeno, tako da eksplozija omenjenih kemičnih reagentov zadostuje za premik omenjenega bata v smeri proti oslabljenemu odseku primarnega električnega vodnika in tudi za ustvarjanje zadostne sile v smeri proti slednjemu. Razen tega je v notranjosti omenjenega ohišja pod primarnim električnim vodnikom na voljo gasilna komora, ki sestoji iz množice med seboj vsaj približno vzporedno razmaknjenih električno prevodnih, vendar med seboj električno izoliranih plošč, ki so razporejene v območju med primarnim električnim vodnikom in dnom gasilne komore. Slednja je preko sekundarnega električnega vodnika električno povezana z uporovno varovalko s talilnim elementom, ki je po drugi strani električno povezana s primarnim električnim vodnikom, tako da se po vključitvi stikala v električni tokokrog ob aktiviranju pirotehničnega aktivacijskega sredstva in trku bata v oslabljen odsek primarnega električnega vodnika primarni električni vodnik na mestu oslabljenega odseka zahvaljujoč odstranitvi slednjega prekine in kot tak postane električno nepreveden, v primeru pojava električnega obloka pa je slednji usmerjen vzdolž omenjenih plošč gasilne komore, v območju katerih se oblok postopoma razdeli na delne obloke, obenem pa je po izbiri pri vnaprej določenih pogojih vzpostavljiva tudi električna povezava obloka s sekundarnim električnim vodnikom in preko slednjega tudi z omenjeno električno uporovno varovalko, povezano s primarnim električnim vodnikom.

Po izumu pa je v kontekstu rešitve uvodoma zastavljenega tehničnega problema predvideno, da tovrstno stikalo vključuje še nadaljnje značilnosti, namreč

- da je omenjen električno prevoden in mehansko oslabljen odsek ob aktiviranju pirotehničnega sredstva ter premiku bata in trku obenj na obeh svojih koncih in kot tak v celoti odstranljiv iz vsakršnega stika s primarnim električnim vodnikom, namreč da je kot tak in v celoti premakljiv v smeri proti dnu gasilne komore, pri tem pa je omenjen oslabljeni odsek na svoji proti dnu gasilne komore obrnjeni spodnji strani na vsakem koncu opremljen s po enim v smeri poševno proti dnu gasilne komore usmerjenim usmerjevalnim krilcem, tako da krilci na obeh koncih na spodnji strani odseka štrlita vsaksebi in navzdol proti dnu gasilne komore;

- da je nadalje sekundami električni vodnik v notranjosti gasilne komore v ohišju razporejen v območju dna gasilne komore in sestoji iz električno prevodnega materiala, vendar je sam kot tak električno neprevoden, ker je med regularnim delovanjem v električni tokokrog vključenega stikala prekinjen z vrzeljo, eden izmed njegovih električno prevodnih odsekov pa je električno povezan z električno uporovno varovalko s talilnim elementom,

- da gasilna komora sestoji iz primarne gasilne komore, ki je razporejena v notranjosti ohišja na eni strani oslabljenega odseka primarnega električnega vodnika med primarnim električnim vodnikom in prvim odsekom sekundarnega električnega vodnika v območju dna ter je električno povezana s prvim odsekom sekundarnega električnega vodnika, kot tudi iz sekundarne gasilne komore, ki je razporejena v notranjosti ohišja na nasprotni strani oslabljenega odseka primarnega električnega vodnika med slednjim in drugim odsekom sekundarnega električnega vodnika v območju dna ter je električno povezana z drugim odsekom sekundarnega električnega vodnika, s katerim je električno povezana električna uporovna varovalka, ki je po drugi strani električno povezana s primarnim električnim vodnikom; kot tudi,

- da je omenjen oslabljeni odsek primarnega električnega vodnika na proti dnu gasilne komore obrnjeni strani v območju med omenjenima krilcema opremljen s konusno izbočitvijo, ki je z zadostno silo z zagozdenjem vstavljiva v vrzel sekundarnega električnega vodnika in po tistem iz vrzeli neodstranljiva.

V enem od možnih primerov izvedbe izuma je predvideno, da vsaj tisti električno prevoden odsek izmed obeh med seboj z vrzeljo prekinjenih električno prevodnih odsekov sekundarnega električnega vodnik, ki je v notranjosti ohišja električno povezan s sekundarno gasilno komoro , obenem pa tudi z uporovno varovalko, štrli ven iz ohišja.

Možna je tudi izvedba stikale po izumu, pri kateri oba v notranjosti ohišja med seboj z vrzeljo prekinjena električno prevodna odseka sekundarnega električnega vodnika štrlita ven iz ohišja in vsaksebi.

Pri prednostni izvedbi izuma je električna uporovna varovalka razporejena izven ohišja in je pri tem električno povezana po eni strani z izven ohišja štrlečim drugim odsekom sekundarnega električnega vodnika, ki je v notranjosti ohišja električno povezan s sekundarno gasilno komoro, in po drugi strani z izven ohišja štrlečim in na strani sekundarne gasilne komore razporejenim drugim koncem primarnega vodnika.

Se nadalje je za stikalo po izumu značilno, da sta v stanju, kadar oslabljen odsek predstavlja integralni del primarnega električnega vodnika, primarna gasilna komora in sekundarna gasilna komora med seboj električno povezani zaporedno, električna povezava do električne uporovne varovalke pa je v takem stanju v območju vrzeli prekinjena, po drugi strani pa sta v drugem stanju po ločitvi oslabljenega odseka od primarnega vodnika in premiku omenjenega oslabljenega dela v vrzel odtlej električno prevodnega sekundarnega vodnika med seboj zaporedno električno povezana primarna gasilna komora in električna varovalka, ki je obenem električno povezana s primarnim električnim vodnikom, medtem ko je povezava do sekundarne gasilne komore prekinjena v območju po odstranitvi oslabljenega odseka nastale vrzeli v primarnem električnem vodniku. Pri eno od izvedb izuma so vrzeli med ploščami vsaj ene izmed omenjenih gasilnih komor zapolnjene s kremenčevim peskom v granulaciji, primerni za gašenje obloka.

Izum bo v nadaljevanju podrobneje obrazložen s primerom izvedbe, ki je ponazorjen na priloženi skici, kjer kaže

Sl. 1 shematično ponazorjeno stikalo po izumu v stanju vgradnje v električni tokokrog in med regularnim delovanjem električnega tokokroga;

Sl. 2 stikalo po Sl. 1 neposredno po aktiviranju pirotehničnega sredstva in prekinitvi primarnega električnega vodnika;

Sl. 3 stikalo po Sl. 1 po aktiviranju pirotehničnega sredstva in neposredno pred vstopom oslabljenega odseka primarnega električnega vodnika v vrzel v sekundarnem električnem vodniku;

Sl. 4 stikalo po Sl. 1 po aktiviranju pirotehničnega sredstva in neposredno po zagozdenju oslabljenega odseka primarnega električnega vodnika v vrzel v sekundarnem električnem vodniku;

Sl. 5 stikalo po Sl. 1 po aktiviranju pirotehničnega sredstva in po zagozdenju oslabljenega odseka primarnega električnega vodnika v vrzel v sekundarnem električnem vodniku in po prekinitvi električnega tokokroga v območju talilne varovalke;

Sl. 6 pa shematično ponazorjeno električno povezavo primarne in sekundarne gasilne komore ter uporovne električne varovalke v stanju po aktivaciji stikala.

Stikalo za ireverzibilno prekinitev električnega tokokroga, ki je shematično in v različnih stanjih med delovanjem prikazano na Sl. 1 - 5, obsega ohišje 1, ki sestoji iz električno neprevodnega materiala. Skozi ohišje 1 poteka primarni električni vodnik 2 z vsaksebi ven iz ohišja 1 štrlečima priključnima koncema 21, 22, v območju katerih je stikalo vgradljivo v vsakokraten električni tokokrog, kot tudi z oslabljenim, v notranjosti ohišja 1 razporejenim odsekom 23 omenjenega primarnega električnega vodnika 2.

Nadalje je v notranjosti omenjenega ohišja 1, in sicer v območju nad omenjenim oslabljenim odsekom 23 primarnega električnega vodnika 2, na voljo zgorevalna komora 11, v kateri je vstavljen v smeri proti omenjenemu oslabljenemu odseku 23 primarnega električnega vodnika 2 premakljiv bat 110, poleg katerega je v omenjeni zgorevalni komori 11 predvideno pirotehnično aktivacijsko sredstvo 111, ki vključuje za povzročitev dovolj burne kemične reakcije v obliki eksplozije primerne kemične reagente in ki ga je možno aktivirati na osnovi električnega signala, prejetega iz primerne senzorske enote za spremljanje in ovrednotenje vsaj enega fizikalnega parametra v električnem tokokrogu, v katerega je tovrstno stikalo vključeno, tako da eksplozija omenjenih kemičnih reagentov zadostuje za premik omenjenega bata 110 v smeri proti oslabljenemu odseku 23 primarnega električnega vodnika 2 in ustvarjanje zadostne sile v smeri proti oslabljenemu odseku 23. V osnovi gre za pirotehnično stikalo, ki se ga lahko aktivira npr. v primeru, kadar tipalo v električnem tokokrogu skozi primarni vodnik 2 stikala zazna vrednost električnega toka, ki preseže vnaprej določeno mejno vrednost, lahko pa tudi pri drugačnih vnaprej določenih pogojih. Kemični reagenti so lahko enaki ali podobni kot pri ostalih pirotehničnih sredstvih v stikalih, znanih iz stanja tehnike. Eksplozija ob reakciji kemičnih reagentov mora v omenjeni zgorevalni komori 11 ustvariti vsaj tolikšen pritisk, da po eksploziji bat 110 med premikanjem zadene ob oslabljeno območje 23 primarnega električnega vodnika 2 s tolikšno vnaprej predvideno silo, da iz primarnega električnega vodnika 2 izbije oslabljen odsek, tako da po tistem v primarnem vodniku 2 nastane vrzel in zato kot tak postane električno neprevoden.

Se nadalje je v notranjosti omenjenega ohišja 1 pod primarnim električnim vodnikom 2 na voljo gasilna komora 12, ki sestoji iz množice med seboj vsaj približno vzporedno razmaknjenih električno prevodnih, vendar med seboj električno izoliranih plošč 120', 120, 120', ki so razporejene v območju med primarnim električnim vodnikom 2 in dnom 125 gasilne komore 12. Plošče so lahko npr. jeklene, v splošnem pa lahko sestojijo tudi iz drugega dovolj trdnega in tudi pri povišani temperaturi obstojnega kovinskega materiala. Gasilna komora 12 je v splošnem preko sekundarnega električnega vodnika 3 električno povezana z uporovno varovalko 4 s talilnim elementom 40, ki je po drugi strani električno povezana s primarnim električnim vodnikom 2, tako da se po vključitvi stikala v električni tokokrog in ob aktiviranju pirotehničnega aktivacijskega sredstva 111 ter temu sledečem trku bata 110 v oslabljen odsek 23 primarnega električnega vodnika 2 kot rečeno primarni električni vodnik 2 na mestu oslabljenega odseka 23 zahvaljujoč odstranitvi slednjega prekine in kot tak postane električno neprevoden. Kadar po izbijanju oslabljenega odseka 23 iz primarnega vodnika 2 zagori oblok, ta potem sledi izbitemu oslabljenemu odseku 23 in se usmeri vzdolž omenjenih plošč 120', 120, 120' gasilne komore 12, v območju katerih pa se oblok potem postopoma razdeli na delne obloke. Pri tovrstnem stikalu je v splošnem tudi predvideno, daje po izbiri, zlasti pri vnaprej določenih pogojih, vzpostavljiva tudi električna povezava obloka s sekundarnim električnim vodnikom 3 in preko slednjega tudi z omenjeno električno uporovno varovalko 4, povezano s primarnim električnim vodnikom 2.

V kontekstu rešitve uvodoma zastavljenega problema je pri stikalu po Sl. 1 - 5 predvideno da je omenjen električno prevoden in mehansko oslabljen odsek 23 ob aktiviranju pirotehničnega sredstva 111 ter temu ustreznemu premiku bata 110 in potem trku obenj na obeh svojih koncih 231, 232 in kot tak v celoti odstranljiv iz vsakršnega stika s primarnim električnim vodnikom 2. To pomeni, da odstranljiv oslabljeni odsek 23 ni zgolj prekinjen na enem koncu 231, 232 in potem zakrivljen, temveč je prekinjen na obeh koncih 231, 232 in kot tak v celoti odstranjen iz območja primarnega električnega vodnika 2, v katerem je odtlej prisotna ustrezna vrzel. Oslabljeni odsek 23 je torej po trku bata 110 obenj kot tak in v celoti ločljiv od primarnega električnega vodnika 2 in premakljiv v smeri proti dnu 125 gasilne komore 12.

Razen tega je po izumu tudi predvideno, da je omenjen oslabljeni odsek 23 na svoji proti dnu 125 gasilne komore 12 obrnjeni spodnji strani 230 na vsakem koncu 231, 232 opremljen s po enim v smeri poševno proti dnu 125 gasilne komore 12 usmerjenim usmerjevalnim krilcem 23Γ, 232', tako da krilci 23Γ, 232' na obeh koncih 231, 232 na spodnji strani odseka 23 štrlita vsaksebi in navzdol proti dnu 125 gasilne komore 12. Pomen in učinek omenjenih 23 Γ, 232' krilc v kontekstu obravnavanega izuma bosta pojasnjena v nadaljevanju.

Se nadalje je za stikalo po izumu značilno, da je sekundami električni vodnik 3 v notranjosti gasilne komore 12; 12', 12 v ohišju 1 razporejen v območju dna 125 gasilne komore 12; 12', 12 in sestoji iz električno prevodnega materiala, vendar pa je sam kot tak električno neprevoden, ker je med regularnim delovanjem v električni tokokrog vključenega stikala prekinjen z vrzeljo 30, eden izmed njegovih električno prevodnih odsekov 31, 32 pa je električno povezan z električno uporovno varovalko 4 s talilnim elementom 40.

Nadalje je za stikalo po izumu značilna tudi zasnova gasilne komore 12, ki sestoji iz primarne gasilne komore 12', kije razporejena v notranjosti ohišja 1 na eni strani oslabljenega odseka 23 primarnega električnega vodnika 2 v območju med primarnim električnim vodnikom 2 in prvim odsekom 31 sekundarnega električnega vodnika 3 v območju dna 125 ter je električno povezana s prvim odsekom 31 sekundarnega električnega vodnika 3, kot tudi iz sekundarne gasilne komore 12, ki je razporejena v notranjosti ohišja 1 na nasprotni strani oslabljenega odseka 23 primarnega električnega vodnika 2 med slednjim in drugim odsekom 32 sekundarnega električnega vodnika 3 v območju dna 125 ter je električno povezana z drugim odsekom 32 sekundarnega električnega vodnika 3, s katerim je električno povezana električna uporovna varovalka 4, ki je po drugi strani električno povezana s primarnim električnim vodnikom 2. Pri eni od izvedb izuma je nadalje predvideno, da so vrzeli med ploščami 120', 120, 120' vsaj ene izmed omenjenih gasilnih komor 12; 12', 12 zapolnjene s kremenčevim peskom.

Razen tega je omenjen oslabljeni odsek 23 primarnega električnega vodnika 2 na proti dnu 125 gasilne komore 12; 12', 12 obrnjeni strani 230 v območju med omenjenima krilcema 23 Γ, 232' opremljen s konusno izbočitvijo 235, ki je z zadostno silo z zagozdenjem vstavljiva v vrzel 30 sekundarnega električnega vodnika 3 in po tistem iz vrzeli 30 neodstranljiva.

Zahvaljujoč navedenim značilnostim stikala po izumu se med regularnem delovanjem tokokroga, v katerega je vgrajeno stikalo, električni tok prevaja skozi električno prevoden primarni vodnik 2, v katerem je prisoten tudi oslabljen odsek 23. V primeru napake v tokokroga se po aktiviranju pirotehničnega sredstva 111 bat 110 premakne v smeri proti oslabljenemu odseku 23 in slednjega izbije v smeri proti dnu 125 gasilne komore 12 v ohišju 1, kjer v območju vrzeli 30 zadene ob sekundarni vodnik 3, pri čemer se zahvaljujoč omenjeni konusni izbočitvi 235 v omenjeno vrzel 30 zagozdi in jo premosti, tako da pred tem prekinjen in električno neprevoden sekundami električni vodnik 3 postane električno prevoden. Če ob odstranitvi oslabljenega dela 23 iz primarnega vodnika 2 zagori oblok, se ta usmeri za proti dnu 125 premikajočim se oslabljenim delom 23, pri čemer ga krilci 23 Γ, 232' na obeh koncih 231, 232 odseka usmerjata tako proti primarni gasilni komori

12' kot tudi proti sekundami gasilni komori 12. Oblok se med v času premikanja oslabljenega dela 23 med primarnim električnim vodnikom 2 in sekundarnim električnim vodnikom 3, kar v praksi traja približno 100 ps, v omenjenih komorah porazdeli na delne obloke, kar tudi pri razmeroma obremenjenih električnih tokokrogih, v katerih kratkostični tok znaša do nekaj kA, običajno zadostuje, da oblok popolnoma ugasne, s čimer je električni tokokrog skozi primarni električni vodnik 2 potem učinkovito popolnoma prekinjen. Kadar pa pa pri izjemno obremenjenih tokokrogih z višjimi in zelo visokimi kratkostičnimi tokovi oblok po zagozdenju oslabljenega dela 23 v vrzel 30 sekundarnega vodnika 3 še vedno ne ugasne, zaradi nastale vrzeli v primarnem električnem vodniku 2 lahko oblok gori zgolj vzdolž primarne gasilne komore 12', v območju katere se lahko še vedno porazdeli na delne obloke, obenem pa je primarna gasilna komore električno povezana v serijo z električno uporovno varovalko 4 s talilnim elementom 40, kije po drugi strani električno povezana s primarnim električnim vodnikom 2. Talilni element 40 varovalke se zaradi upornosti segreva in se postopoma, običajno v približno 500 ps, stali. Po tistem je tokokrog prekinjen, v ta namen pa je porabljena tudi energija, kije pred tem vzdrževala gorenje obloka.

Prisotnost omenjenih krilc 23 Γ, 232' na oslabljenem delu 23 primarnega vodnika poleg usmerjanja obloka med premikanjem dela 23 v smeri priti dnu 125 zagotavlja še nadaljnji učinek, ker se krilci 23 Γ, 232' ob naletu na sekundami vodnik deformirata, kar spet pomeni pretvorbo oz. porabo določene količine energije, ki bi šla sicer drugam, razen tega pa ob smotrnem oblikovanju lahko tudi izboljšata zagozdenje oslabljenega dela 23 v vrzel 30 sekundarnega vodnika in pripomoreta k zagotavljanju neodstranljivosti dela 23 iz omenjene vrzeli 30.

Pri eni od izvedb stikala po izumu je predvideno, da vsaj tisti električno prevoden odsek 31 izmed obeh med seboj z vrzeljo 30 prekinjenih električno prevodnih odsekov 31, 32 sekundarnega električnega vodnika 3, ki je v notranjosti ohišja 1 električno povezan s sekundarno gasilno komoro 12, obenem pa tudi z uporovno varovalko 4, štrli ven iz ohišja 1.

Pri nadaljnji izvedbi stikala po izumu lahko oba v notranjosti ohišja 1 med seboj z vrzeljo 30 prekinjena električno prevodna odseka 31, 32 sekundarnega električnega vodnika 3 štrlita ven iz ohišja 1 in vsaksebi. Pri prednostni izvedbi stikala po izumu je električna uporovna varovalka 4 razporejena izven ohišja 1 in je pri tem električno povezana po eni strani z izven ohišja 1 štrlečim drugim odsekom 32 sekundarnega električnega vodnika 3, ki je v notranjosti ohišja 1 električno povezan s sekundarno gasilno komoro 12, in po drugi strani z izven ohišja 1 štrlečim in na strani sekundarne gasilne komore 12 razporejenim drugim koncem 22 primarnega vodnika 2.

Kot je shematično ponazorjeno na Sl. 6, sta v stanju stikala po aktiviranju primarna gasilna komora 12' in sekundama gasilna komora 12 med seboj električno povezani zaporedno, električna povezava do električne uporovne varovalke 4 pa je v takem stanju v območju vrzeli 30 prekinjena. Po ločitvi oslabljenega odseka 23 od primarnega vodnika 2 in premiku omenjenega oslabljenega dela 23 v vrzel 30 odtlej električno prevodnega sekundarnega vodnika 3 sta med seboj zaporedno električno povezani primarna gasilna komora 12' in električna varovalka 4, ki je obenem električno povezana s primarnim električnim vodnikom 2, medtem ko je povezava do sekundarne gasilne komore 12 prekinjena v območju po odstranitvi oslabljenega odseka 23 nastale vrzeli v primarnem električnem vodniku 2.

Claims (6)

1. PATENTNI ZAHTEVKI

   1. Stikalo za ireverzibilno prekinitev električnega tokokroga, obsegajoče ohišje (1) iz električno neprevodnega materiala, skozi katero poteka primarni električni vodnik (2) z vsaksebi ven iz ohišja (1) štrlečima priključnima koncema (21, 22) kot tudi z oslabljenim, v notranjosti ohišja (1) razporejenim odsekom (23), pri čemer je v notranjosti omenjenega ohišja (1), in sicer v območju nad omenjenim oslabljenim odsekom (23) primarnega električnega vodnika (2), na voljo zgorevalna komora (11), v kateri je vstavljen v smeri proti omenjenemu oslabljenemu odseku (23) primarnega električnega vodnika (2) premakljiv bat (110), poleg katerega je v omenjeni zgorevalni komori (11) predvideno pirotehnično aktivacijsko sredstvo (111), ki vključuje za povzročitev dovolj burne kemične reakcije v obliki eksplozije primerne kemične reagente in ki gaje možno aktivirati na osnovi električnega signala, prejetega iz primerne senzorske enote za spremljanje in ovrednotenje vsaj enega fizikalnega parametra v električnem tokokrogu, v katerega je tovrstno stikalo vključeno, tako da eksplozija omenjenih kemičnih reagentov zadostuje za premik omenjenega bata (110) v smeri proti oslabljenemu odseku (23) primarnega električnega vodnika (2) in ustvarjanje zadostne sile v smeri proti slednjemu, in pri čemer je v notranjosti omenjenega ohišja (1) pod primarnim električnim vodnikom (2) nadalje na voljo gasilna komora (12), ki sestoji iz množice med seboj vsaj približno vzporedno razmaknjenih električno prevodnih, vendar med seboj električno izoliranih plošč (120', 120, 120'), ki so razporejene v območju med primarnim električnim vodnikom (2) in dnom (125) gasilne komore (12), in ki je preko sekundarnega električnega vodnika (3) električno povezana z uporovno varovalko (4) s talilnim elementom (40), ki je po drugi strani električno povezana s primarnim električnim vodnikom (2), tako da se po vključitvi stikala v električni tokokrog ob aktiviranju pirotehničnega aktivacijskega sredstva (111) in trku bata (110) v oslabljen odsek (23) primarnega električnega vodnika (2) primarni električni vodnik (2) na mestu oslabljenega odseka (23) zahvaljujoč odstranitvi slednjega prekine in kot tak postane električno neprevoden, v primeru pojava električnega obloka pa je slednji usmerjen vzdolž omenjenih plošč (120', 120, 120') gasilne komore (12), v območju katerih se oblok postopoma razdeli na delne obloke, obenem pa je po izbiri pri vnaprej določenih pogojih vzpostavljiva tudi električna povezava obloka s sekundarnim električnim vodnikom (3) in preko slednjega tudi z omenjeno električno uporovno varovalko (4), povezano s primarnim električnim vodnikom (2), označeno s tem, daje omenjen električno prevoden in mehansko oslabljen odsek (23) ob aktiviranju pirotehničnega sredstva (111) ter premiku bata (110) in trku obenj na obeh svojih koncih (231, 232) in kot tak v celoti odstranljiv iz vsakršnega stika s primarnim električnim vodnikom (2), namreč daje kot tak in v celoti premakljiv v smeri proti dnu (125) gasilne komore (12), pri čemer je omenjen oslabljeni odsek (23) na svoji proti dnu (125) gasilne komore (12) obrnjeni spodnji strani (230) na vsakem koncu (231, 232) opremljen s po enim v smeri poševno proti dnu (125) gasilne komore (12) usmerjenim usmerjevalnim krilcem (23 Γ, 232'), tako da krilci (23 Γ, 232') na obeh koncih (231, 232) na spodnji strani odseka (23) štrlita vsaksebi in navzdol proti dnu (125) gasilne komore (12);

   in s tem, daje sekundami električni vodnik (3) v notranjosti gasilne komore (12; 12', 12) v ohišju (1) razporejen v območju dna (125) gasilne komore (12; 12', 12) in sestoji iz električno prevodnega materiala, vendar je sam kot tak električno neprevoden, ker je med regularnim delovanjem v električni tokokrog vključenega stikala prekinjen z vrzeljo (30), eden izmed njegovih električno prevodnih odsekov (31, 32) pa je električno povezan z električno uporovno varovalko (4) s talilnim elementom (40), in s tem, da gasilna komora (12) sestoji iz primarne gasilne komore (12'), ki je razporejena v notranjosti ohišja (1) na eni strani oslabljenega odseka (23) primarnega električnega vodnika (2) med primarnim električnim vodnikom (2) in prvim odsekom (31) sekundarnega električnega vodnika (3) v območju dna (125) ter je električno povezana s prvim odsekom (31) sekundarnega električnega vodnika (3), kot tudi iz sekundarne gasilne komore (12), ki je razporejena v notranjosti ohišja (1) na nasprotni strani oslabljenega odseka (23) primarnega električnega vodnika (2) med slednjim in drugim odsekom (32) sekundarnega električnega vodnika (3) v območju dna (125) ter je električno povezana z drugim odsekom (32) sekundarnega električnega vodnika (3), s katerim je električno povezana električna uporovna varovalka (4), ki je po drugi strani električno povezana s primarnim električnim vodnikom (2), in s tem, daje omenjen oslabljeni odsek (23) primarnega električnega vodnika (2) na proti dnu (125) gasilne komore (12; 12', 12) obrnjeni strani (230) v območju med omenjenima krilcema (23 Γ, 232') opremljen s konusno izbočitvijo (235), kije z zadostno silo z zagozdenjem vstavljiva v vrzel (30) sekundarnega električnega vodnika (3) in po tistem iz vrzeli (30) neodstranljiva.
2. 2. Stikalo po zahtevku 1, označeno s tem, da vsaj tisti električno prevoden odsek (31) izmed obeh med seboj z vrzeljo (30) prekinjenih električno prevodnih odsekov (31, 32) sekundarnega električnega vodnika (3), ki je v notranjosti ohišja (1) električno povezan s sekundarno gasilno komoro (12), obenem pa tudi z uporovno varovalko (4), štrli ven iz ohišja (1).
3. 3. Stikalo po zahtevku 1, označeno s tem, da oba v notranjosti ohišja (1) med seboj z vrzeljo (30) prekinjena električno prevodna odseka (31, 32) sekundarnega električnega vodnika (3) štrlita ven iz ohišja (1) in vsaksebi.
4. 4. Stikalo po enem od zahtevkov 2 ali 3, označeno s tem, da je električna uporovna varovalka (4) razporejena izven ohišja (1) in je pri tem električno povezana po eni strani z izven ohišja (1) štrlečim drugim odsekom (32) sekundarnega električnega vodnika (3), ki je v notranjosti ohišja (1) električno povezan s sekundarno gasilno komoro (12), in po drugi strani z izven ohišja (1) štrlečim in na strani sekundarne gasilne komore (12) razporejenim drugim koncem (22) primarnega vodnika (2).
5. 5. Stikalo po kateremkoli od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da sta v stanju, kadar oslabljen odsek (23) predstavlja integralni del primarnega električnega vodnika (2), primarna gasilna komora (12') in sekundama gasilna komora (12) med seboj električno povezani zaporedno, električna povezava do električne uporovne varovalke (4) pa je v takem stanju v območju vrzeli (30) prekinjena, medtem ko sta v drugem stanju po ločitvi oslabljenega odseka (23) od primarnega vodnika (2) in premiku omenjenega oslabljenega dela (23) v vrzel (30) odtlej električno prevodnega sekundarnega vodnika (3) med seboj zaporedno električno povezani primarna gasilna komora (12') in električna varovalka (4), kije obenem električno povezana s primarnim električnim vodnikom (2), medtem ko je povezava do sekundarne gasilne komore (12) prekinjena v območju po odstranitvi oslabljenega odseka (23) nastale vrzeli v primarnem električnem vodniku (2).
6. 6. Stikalo po kateremkoli od predhodnih zahtevkov, označeno s tem, da so vrzeli med ploščami 120', 120, 120' vsaj ene izmed omenjenih gasilnih komor 12; 12', 12 zapolnjene s kremenčevim peskom v granulaciji, primerni za gašenje obloka.