WO2003067621A1 - Electric connecting element, in particular for connecting high currents - Google Patents

Electric connecting element, in particular for connecting high currents Download PDF

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WO2003067621A1
WO2003067621A1 PCT/DE2002/004716 DE0204716W WO03067621A1 WO 2003067621 A1 WO2003067621 A1 WO 2003067621A1 DE 0204716 W DE0204716 W DE 0204716W WO 03067621 A1 WO03067621 A1 WO 03067621A1
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connecting element
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Peter Lell
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Peter Lell
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H39/00Switching devices actuated by an explosion produced within the device and initiated by an electric current
    • H01H39/006Opening by severing a conductor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/12Shape memory
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H2085/0004Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive making use of shape-memory material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01H85/00Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/0039Means for influencing the rupture process of the fusible element
    • H01H85/0043Boiling of a material associated with the fusible element, e.g. surrounding fluid

Definitions

  • the invention relates to an electrical switching element, in particular for switching high currents.
  • Switching elements of this type are used, for example, in power station, test and automotive technology for the defined and rapid disconnection of electrical power circuits in an emergency.
  • There is a requirement for such a switching element that its triggering and interruption function must be reliably guaranteed even without maintenance for up to 20 years.
  • such a switching element must not pose any additional hazard potential due to hot gas, particles, throwing pieces or high voltages induced in the switched-off circuit.
  • a possible area of application in automotive technology is the defined irreversible disconnection of the on-board wiring from the car battery shortly after an accident, in order to avoid ignition sources from sparks and plasma, which arise when, 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 concerned, 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 to two mutually spaced connection areas, each with 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 can be activated by an electrical detonator which comprises an ignition element which is vaporized 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 by the atomized insulating liquid in this circuit breaker.
  • it can be triggered, for example, by the signal from a shock sensor.
  • a further disadvantage of this known standard 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 handling safety and the extremely high, very difficult to isolate hazard potential.
  • a corresponding switching element should therefore not only have a controllable trigger option, but also the function of a conventional high-current fuse in the form of a Have a fuse that can be handled safely by everyone, as is the case with conventional fuses.
  • 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, since otherwise, for example, a cable fire can 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 a permissible current (nominal current) is exceeded.
  • a permissible current nominal current
  • 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 passed over a switching element filled with an exothermically reactive material, the wall of the fuse element bursting open due to the activation of the exothermically reactive material and interrupting the current.
  • PETN for example a detonative material
  • the exothermic reactive material can be activated by the heat loss of the current to be protected itself or by an active ignition device.
  • the tearing open of the housing of the switching element would, however, take place in an undefined and unclean manner with a material that burns more slowly, for example with a so-called propellant charge powder.
  • propellant charge powder There is a risk that initially only cracks or holes will appear in the switching element and that the remaining wall material only 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.
  • US Pat. No. 3,958,206 discloses a fuse with a switching element in the form of, for example, a flat conductor which is coated with an aluminum layer and a palladium layer arranged thereover.
  • the aluminum and palladium act as exothermic reactive materials, and the exothermic process can be activated by the heat loss of the current to be protected or by means of an activation device.
  • this embodiment has the disadvantage that one of the connection contacts and thus also the connection cable connected to it performs an axial movement. In many cases this is not acceptable or at least undesirable, even if the axial movement path is relatively short. In particular with high currents to be switched, a switching element must be firmly clamped from both ends or at both connection contacts (even if they are not on one axis).
  • the invention has for its object to provide a pyrotechnic switching element in which no movements of parts outside the housing during the switching process and in which - regardless of whether in or outside the housing - no movements of parts associated with Connection cables are connected.
  • a switching element is to be created which is completely safe from a safety point of view and can be produced in a simple and inexpensive manner.
  • an activatable material can be used for performing the switching process, which only generates a sufficiently high gas pressure without detonation shock waves, as in a detonative implementation would have to be created which are not acceptable for security reasons.
  • part of the contact unit via which the current to be switched between two connecting contacts of the contact unit, is axially acted upon by the gas pressure and separated in the axial direction into at least two parts by the gas pressure ,
  • the contact unit comprises a contact element which can be acted upon by gas pressure and which can be moved relative to the adjacent connection contact which is fixedly connected to the housing. The contact element is moved during the triggering process from a starting position into an end position in which the two parts of the contact unit are safely separated from one another. Due to the connection contacts connected to the housing or thus formed in one piece, no undesired mechanical movement occurs to the outside.
  • the contact element is displaceably guided in a connection contact or opposite the connection contact, the displaceable guide being designed in such a way that, at least in the initial state, there is reliable electrical contact via the contact unit.
  • the contact unit preferably comprises a connecting element which is connected at one end to a connection contact and at the other end to the contact element.
  • the connecting element can be formed integrally with the contact element and / or the connection contact or can be connected non-positively or positively to the contact element and / or the connection contact.
  • the connecting element can be completely separated at least in a partial area or destroyed altogether. Due to the axial movement of the contact element, such a tensile force can be exerted on the connecting element that it tears off, regardless of whether the connecting element has already been weakened, torn, torn or the like in a partial area by activating the activatable material.
  • the contact element at its end pointing in the direction of movement, comprises a compression region which can be plastically deformed by the kinetic energy of the contact element as a result of hitting or resting on the adjacent connection contact or as a result of an integral design with the connection contact.
  • the activatable material is within the contact unit, preferably within the system Connection element contact element, provided.
  • the gas pressure not only acts on the contact element, but also that the connecting element is damaged or possibly even completely destroyed by the connecting contact-connecting element-contact element within the connecting element or the system. In any case, this applies when the connecting element or the system connection contact-connecting element-contact element is completely closed or only has openings so small that partial or complete destruction occurs due to the gas pressure.
  • the gas generated will exit through openings in the surrounding space and additionally apply pressure to the contact element or larger areas of the contact element, so that the contact unit is separated by the combined partial destruction of the connecting element and the tensile force additionally generated by pressurizing the contact element he follows.
  • the gas can enter through at least one opening in the contact unit, preferably in the connecting element, into a space within the housing which is delimited by the contact element, the contact element preferably being sealed off from the housing.
  • the activatable material can of course also be provided outside or inside and outside of the connecting element or the system of the connecting contact-connecting element-contact element in the housing.
  • connection contacts, the connecting element and the contact element can be manufactured as individual parts, all of which have a simple geometric structure and can be easily connected to one another. This results in a small-sized switching element that can also be adapted to customer needs by the simple replacement of the switching tube with the same contact pieces, and at the same time is inexpensive to produce.
  • the manufacture of the connecting element as a separate part, which is connected to the contact element and the connection contact to form a unit, results in a clean definition of the contact tube-contact piece transition (the transition radius and the wall thicknesses in the area of the switching bridge or the weak point can be found here defined much easier and will be complied with later in the series)
  • Various design options that allow flexible adaptation of the switching element to the respective application without significantly changing the mounting of the switching element. This means a high degree of flexibility in the properties of the switching element with regard to tripping and the effect after tripping, without having to change the assembly lines. Because only a different connecting element has to be used for the adaptation.
  • connection between the connection element and the connection contact and / or the contact element can also be carried out in such a way that the connection element is not destroyed by the switching process, but rather only one of the connections to the connection contact or to the contact element is released in that the contact element is axially open the neighboring contact is moved.
  • an activatable material introduced in the switching element in particular an only deflagrating pyrotechnic substance, which, unlike an explosive charge, only produces a gas or gas / particle mixture, official approval becomes relatively unproblematic - and in the event that this activatable material only Liquids or solids that undergo a volume change when activated, are not even necessary at all.
  • this activatable material only Liquids or solids that undergo a volume change when activated, are not even necessary at all.
  • a damping material is arranged in the housing in such a way that the movement of the switching element into the end position after the activation of the activatable material is damped.
  • the housing or the housing parts will be subjected to a much lower mechanical load.
  • the contact element has a conical outer contour in order to reduce its speed achieved by the action of the gas pressure over a longer braking distance.
  • the housing of the switching element can be sealed by this measure.
  • the movement of the contact element is used to displace a material provided between this contact piece and the housing and to press it into the region of the connecting element. This material can then either fix or stabilize the switching state reached after tripping or delete the plasma arc that may arise between the parts still carrying electrical potential.
  • the contact unit preferably the connecting element
  • the contact unit or the connecting element can be designed such that when a threshold current value is exceeded, the contact unit or the connecting element, preferably at one or more defined points, is heated such that the activatable material is activated.
  • the connecting element can consist entirely or partially of an electrically non-conductive material, in particular of graphite or carbon. This results in a rapid heating of the connecting element even with low electrical currents and thus a safe and simple self-triggering of the switching element.
  • the connecting element can also be designed as a simple tube, which consists entirely or partially of an electrically non-conductive or semiconducting material.
  • an electrically highly conductive layer must be applied inside or outside in order to achieve the required small internal resistance of the switching element towards the outside.
  • the layer can advantageously be designed such that a region of this layer heats up via the switching element when a certain electric current is exceeded, thereby triggering the activatable material introduced here.
  • This layer can be applied homogeneously or over the entire inner or outer surfaces of the tube also be structured in a spiral, for example, in order to implement desired electrical resistances or heating points.
  • a semiconductor-like material is used to produce the connecting element, logical switching functions can also be integrated on or in the connecting element, which make it possible to control the triggering of the material which can be activated without any further major outlay or use of parts. This makes it possible to implement a large number of variants for external triggering, for example by supplying an ignition current, supplying information and energy via static or changeable magnetic, electrical or electromagnetic fields, etc.
  • the connecting element can also be designed as a simple tube with an internal wire spiral for the self-triggering of the switching element when the wire spiral is heated up to the triggering temperature of the activatable material introduced here.
  • the wire spiral can be electrically connected at both ends to the connection contact or the contact element.
  • the connecting element can also be designed as a simple tube with an external wire spiral for self-triggering of the switching element when the wire spiral heats up to the triggering temperature of the activatable material introduced outside the contact tube.
  • the connecting element in all of the aforementioned variants can be designed as a simple tube with one or more openings (for example bores made radially from the inside to the outside), so that either the activatable material introduced into the inside of the tube flows outward into the housing and thus onto the outside of the contact tube to allow surfaces of the contact element to act, or to have the activatable material introduced outside the contact tube triggered by the activatable material introduced in the contact tube, in particular for triggering the propellant charge powder introduced outside the contact tube by means of an electrical igniter provided in the connecting element, with or without an additional charge.
  • the connecting element can have a preferably circumferential weakening or, overall, act as a weakening in the connection contact-connecting element-contact element system, which serves to cause the contact unit to be disconnected in a defined manner along the weakening in order to achieve a current interruption.
  • the weakening in the (current-carrying) cross section of the connecting element can be designed in such a way that the current flowing through the switching element in the region of the weakening, which has an increased resistance, generates such a large power loss that, if a predetermined current is exceeded, the self-triggering of the here introduced activatable material is specifically reached at this point without having to heat the switching element as a whole. The heating will thus also take place quickly, as desired.
  • Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of a switching element with an integrated connecting element and a contact element displaceable in the terminal contact.
  • connection contact-connecting element-contact element in which the connecting element is designed as a separate tubular part
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an embodiment of a switching element with a separate connecting element and a contact element which can be displaced in the connection contact and which is sealed against the interior of the housing by self-lidging;
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of an embodiment similar to FIG. 3, in which the movement of the contact element causes a movement in the starting position. material in front of the contact element is displaced into the space behind the contact element;
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of an embodiment similar to FIG. 3, in which a device for resetting the contact element from the end position into the starting position is provided;
  • FIG. 6 shows a schematic representation of an embodiment of a switching element with a separate connecting element and a contact element which is connected to the relevant contact via a compression region;
  • FIG. 10 shows a schematic illustration of an embodiment of a switching element with a separate connecting element and a contact element which is guided displaceably in a pot-shaped connection contact;
  • Fig. 11 is a schematic representation of an embodiment of a switching element similar to Fig. 10, wherein the cup-shaped connection contact also serves as a housing part and a resetting device is provided for resetting the contact element from the end position to the starting position
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a switching element 1, which comprises a housing 3, in which a contact unit 5 is arranged.
  • the housing has two housing halves 7, 9, which consist of a non-conductive material, so that it is ensured that the current flows exclusively via the contact unit 5.
  • the housing halves 7, 9 are held by means of an outer housing part 11 encompassing them and fixing them to form an entire housing.
  • the contact unit 5 comprises a first connection contact 13, a contact element 15 and a connection element 17 provided therebetween, which is integrated with the connection contact and the contact element, and a second connection contact 19 which has a recess 19a in which a preferably cylindrical extension 15a of the contact element 15 so It is held that a secure electrical contact between the contact element 15 and the connection contact 19 is ensured and that with an appropriate force a displacement of the extension 15a in the recess 19a is possible when the switching element 1 triggers.
  • an electrical conductor for example a cable
  • connection contact 13 An activatable material is provided in the system consisting of the connection contact 13, the connecting element 17 and the contact element 15. This can be a mixture of a thermally sensitive and a thermally very stable propellant powder.
  • the activatable material can also be a liquefied petroleum gas (if a transition or release temperature is exceeded, the liquefied gas boils, evaporates and gas is produced which triggers the switching process) or a thermite which generates gas after its activation.
  • the activatable material can also be a gel-like or pasty mass (this would change the volume or gasify again at a triggering temperature), a fluid with a certain low vapor pressure (this would then boil or gasify again at a triggering temperature), a memo material (its volume would change if it was warmed up to its release temperature and then returned to the shape it had when it was warm) or a pyrotechnic substance, in particular a suitable propellant powder, which when heated would ignite gas temperature or simply ignited by a conventional igniter or pill.
  • the activatable material 21 can be activated by means of an igniter 23, which is provided in the connection contact 13.
  • the igniter 23 is secured by means of a sealing element 25 and a screw plug 27 against being pushed out. If the igniter is ignited by electrical actuation, the activatable material is hereby activated and gas is generated explosively, as a result of which the connecting element 17 breaks out and the circuit is interrupted. Even if the connecting element 17 would not be completely separated or destroyed by the gas pressure alone, the gas enters the space 29 surrounding the connecting element within the housing 3, so that the rear surfaces 15b of the contact element are acted upon by the gas pressure.
  • this movement of the contact element is limited in that the right housing half 7 has a conical stop surface 31 which interacts with a conical stop surface 33 of the contact element 15.
  • the path of movement is determined by the axial distance between the two stop surfaces in the starting position of the contact element 15.
  • the angles of the conical stop surfaces 31, 33 are preferably selected such that self-locking occurs when the contact element 15 moves into the connection contact 19, and the contact element 5 is thus securely fixed in the end position.
  • the conical stop surfaces 31, 33 serve to achieve a radial bracing between the contact piece and the housing part 7 and a bracing of the housing parts 7, 9 within the outer housing part 11 in order to achieve a sealing effect between the relevant parts, so that none significant gas flow can escape to the outside of the switching element.
  • the problematic parting plane in the axially divided housing halves previously used in the conventional pyrosafety devices (here the hot gas flows out in the event of tripping and thus injures the hand that is just enclosing the switching element or the vicinity of the switching element) is radially encircled by the outer housing part 11, so that the In the region of the parting plane, hot gas present on the inside of the housing part initially strikes the outer housing part 11 and is cooled there.
  • the embodiment of a switching element shown in Fig. 1 can of course also have a self-timer function in order to automatically, e.g. to be able to disconnect the circuit when the igniter 23 fails to ignite: If current flows through the contact unit 5 in the amount of the previously determinable n times the nominal current of the switching element, the connecting element heats up as a result of the power loss at its electrical resistance such that the triggering temperature of the activatable material 21 is reached and this is activated. After activation, the activatable material generates a gas pressure, by means of which the connecting element 17 is separated in the manner described above. No activation device (ignition device) and therefore no external ignition signal is required for this auto-ignition function or autoignition function.
  • a propellant charge powder consisting of one or more components can be selected as the activatable material.
  • a component with a low trigger temperature or low activation energy can be used in order to ignite a further (main) component, the combustion gases of which then 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 increased even with long-term and / or relatively high heating of the connection tion element 17 are guaranteed, the thermally sensitive material only needs to be able to ignite the main component.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the system connection contact-connecting element-contact element similar to the relevant system in Fig. 1, but the connecting element 17 is formed as a separate tubular part.
  • the thin-walled pipe section is thus no longer an integral part of the system, but rather is inserted as an extra component between or in the connection contact 13 and the contact element 15. This ensures that this connecting element 17 can be produced very evenly from switching element to switching element.
  • the critical transition radius now also becomes the chamfer of the bore of the connection contact 13 or the contact element 15, which is much easier to control in production.
  • the connecting element can be inserted into corresponding bores in the connection contact 13 or in the contact element by means of a sealing element, for example an O-ring 15 be used to prevent water or water vapor from penetrating into the bore or to prevent any gas slippage after triggering in order to allow the pressure increase in the connecting element 17 to become sufficiently rapid, high and even.
  • a sealing element for example an O-ring 15 be used to prevent water or water vapor from penetrating into the bore or to prevent any gas slippage after triggering in order to allow the pressure increase in the connecting element 17 to become sufficiently rapid, high and even.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a switching element 1, which in principle arises from the combination of FIGS. 1 and 2. Furthermore, the peripheral walls of the connection contact 13 and the contact element 15 are already sealed in the starting position (shown in FIG. 3) against the inner wall of the housing 3 or the inner walls of the housing halves 7, 9.
  • FIG. 4 shows a representation in longitudinal section similar to the embodiment according to FIG. 3, but here the right connection contact 19 is formed integrated with the housing. At the same time, an outer housing part is dispensed with. This function is also taken over by the connection contact or the cup-shaped housing part formed thereby.
  • the system consisting of the left connection contact 13, the connecting element 17 and the contact element 15 together with the electrically insulating second housing part 9 is inserted, for example screwed, into this housing part. This further simplifies the switching element.
  • a liquid, gel-like, pasty or powdery medium 39 Arranged in the direction of movement in front of the contact element 15 is a liquid, gel-like, pasty or powdery medium 39 which, after the switching process has been triggered, is driven by the movement of the contact element 15 into the connection contact 19 into the space surrounding the broken-up connecting element 17 and a plasma arc which is produced there can delete or just defined the movement of the contact element 15 brakes or dampens.
  • one or more channels 37 are formed in the contact element, which connect the space in the direction of movement in front of the end face of the contact element 15 to the space surrounding the connecting element 17.
  • the viscosity of the medium is selected so that the medium is only pressed through the channels 37 when pressure is applied as a result of the movement of the contact element 15, whereas in the initial state it remains in the relevant room.
  • the channels could also be closed with a membrane (not shown) which only bursts when a (possibly relatively low) pressure of the medium 39 is exceeded and is pressed through the channels 37
  • the switching element constructed in this way is also closed to the outside; None is expelled or blown out, so that the assembly, even when using Explosives is exempt from the most important provisions of German and foreign explosives laws.
  • connection contact 19 and the contact element 15 or the extension 15a can be provided for fixing the contact element in its end position.
  • a circumferential groove 55 or one or more individual recesses or depressions can be provided in the bore or recess 19a of the connection contact 19, preferably in the end region thereof.
  • the material of the extension 15a of the contact element 15 is then to be selected such that the material begins to flow as a result of the force with which the extension 15a is pressed into the recess 19a (in particular against its end or bottom) and enters the groove 55 , The two parts are thus practically fixed by creating a positive connection.
  • the means for fixing the contact element 15 in the end position can also be designed, for example, as a latching means in or on the connection contact 19 and on the contact element 15, for example as an elevation in the inner wall of the recess 15a and as a groove or recess on the contact element 15 or on the extension 15a ,
  • the embodiment shown in Fig. 5 is essentially identical to the embodiment according to Fig. 4, but additionally has a reset device 41, by means of which the contact element after the switching process, i.e. moving to the final state can be moved back to the initial state.
  • the reset device 41 can, as shown in FIG. 5, be designed, for example, as a simple reset screw which is arranged axially in the connection contact 19 and acts on the end face of the extension 15a of the contact element 15 for the reset. This makes it possible to close the circuit again after switching off and, for example, to maintain emergency operation for a certain time.
  • the connecting element 17 is provided with one or more openings in the wall, via which the openings after the activatable material has been activated 21 generated gas enters the space surrounding the connecting element and also acts on the rear end face of the contact element 15.
  • the openings or their position and overall cross section are selected such that the connecting element is not destroyed, but is pulled out of the contact element 15 or the connecting contact 13 at one end. This ensures that an electrical contact via the contact unit 5 is restored by resetting the contact element 15 to the initial state.
  • channels in the contact element 15 have also been dispensed with, since an O-ring is used as the sealant instead of the contact element being self-lidded. Due to the high pressure generated by the contact element during the switching movement, the medium can pass through the gap between the outer wall of the contact element 15 and the inner wall of the housing via the O-ring into the space surrounding the connecting element.
  • Fig. 6 shows a further embodiment of a switching element 1, in which the housing 3 consists of a cup-shaped part 9, which consists of an insulating material or is designed to be insulating against the connection contact 13 and which has an axial opening for receiving the connection contact 13, as well as from a housing part 7 made of an electrically conductive material, which simultaneously forms the connection contact 19.
  • the system consisting of connection contact 13, connection element 17 and contact element 15 additionally has a compression area 45 in the direction of movement in front of the contact element 15, which can be designed as a cylindrical wall which is connected at the other end to a stop element 47 which is supported on the connection contact 19 , Of course, the compression area 45 and the stop element 47 also consist of an electrically conductive material.
  • the compression area is designed such that a plastic deformation occurs as a result of the pressure exerted on the contact element during the switching process, so that the contact element 15 travels a predetermined movement path in order to ensure that the contact unit 5 is reliably separated.
  • the contact element 15, the compression area 45, the stop element 47 and the connection contact 19 can also be formed in one piece.
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of an embodiment of a separately formed connecting element 17, which can be combined with each of the embodiments described above.
  • the connecting element 17 consists of a carrier tube 17a, an externally applied, electrically highly conductive layer 17b (this absorbs the electrical current of the electrical current to be protected or later switched via the switching element), an inner structuring 17c (around the contact surface for the inner one) to increase activatable material and at the same time to simplify, accelerate or make the bursting of the carrier tube 17a by the internal pressure generated by the activatable material after the triggering of the switching element or more reliable over the entire circumference) and from a sealing system 49 which, on the one hand, prevents the ingress of water or prevent water vapor in the connecting element 17 and at the same time ensure gas tightness after the activation or activation of the introduced activatable material.
  • FIG. 8 is a schematic illustration of another embodiment of the connecting element 17, consisting of a carrier tube 17a, an electrically highly conductive layer 17b which is only applied externally to both ends of the carrier tube 17a (here it only takes on the task of contacting the terminal contact 13 or to the contact element 15), an internally inserted helical turn 51 made of a material with a specific resistivity, which heats up so far when current flows through that the activatable material provided in the connecting element is activated. In this way, a self-triggering of the switching element can be achieved.
  • a sealing system 49 is again provided.
  • FIG. 9 shows a schematic illustration of a further embodiment of the connecting element 17, which is largely identical to the embodiment in FIG. 8. However, the helical turn 51 is arranged on the outside on the circumference of the carrier tube 17a in order to trigger an activatable material provided outside the switching tube.
  • one or more bores or openings 43 are provided in the wall of the support tube 17a, so that the gas generated by the activatable material provided on the inside can flow out to an activatable material introduced on the outside and can also activate it, or simply, in order to give the activatable material, after it has been triggered, the possibility of also pressing the surface of the contact pieces outside, in order to increase the push-out force of the contact element 15.
  • connection contacts 13, 19 simultaneously take over the function of housing halves 7, 9 or are formed in one piece with them.
  • the connection contacts or housing parts are electrically insulated from one another via a ring 53 made of insulating material.
  • an outer housing part 11 is provided, which comprises the connecting contacts 13, 19 and the ring 53 and fixes them to form a unit.
  • the contact element 15 is guided axially displaceably in the space between the pot-shaped connection contacts 13, 19 and the ring 53 and is connected to the connection contact 13 via a connection element 17 designed as a wire or the like. In the starting position, the contact element 15 is positioned such that it is electrically conductively connected to the connection contact 19 via its peripheral wall.
  • the activatable material 21 is arranged in a chamber in the connection contact 13 and can be activated by means of the igniter 23 provided in the connection contact 13 as in the embodiments according to FIGS. 1 to 6.
  • the generated gas reaches the space between the connection contact 13 and the rear of the contact element 15 via channels or openings 55.
  • connection contact 19 similar to the embodiment in FIG. 5, is of cup-shaped design such that an outer housing part 11 can be dispensed with.
  • a disc-shaped con Clock element 15 electrically connected to the connection contact 13 via a connecting element 17 designed as a wire or the like.
  • the peripheral walls of the contact element 15 make electrical contact with the connection contact 19.
  • the connecting element 17 tears during a switching operation due to the pressurization of the connecting element 15 and the tensile force generated thereby on the connecting element 17.
  • a reset device 41 is provided, by means of which the disk-shaped contact element 15 can be moved from its end position back to the starting position after a switching operation.

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Abstract

The invention relates to an electric connecting element (1), in particular for connecting high currents, comprising a housing (3) containing a contact unit (5), the latter having two connection contacts (13, 19) that are fixed to the housing or configured as one piece with said housing, for supplying and discharging an electric current that is to be connected. The two connection contacts are interconnected in an electrically conductive manner inside the housing in the initial state of the connecting element. The connecting element also comprises a material (21) that can be activated, which is provided in the housing, said material generating a gas pressure, which is exerted on the contact unit (5), after activation, whereby the electrically conductive connection is separated by the exertion of said gas pressure. The contact unit (5) comprises a contact element (15) that can be displaced in relation to the fixed connection contacts (13, 19) by means of the exertion of the generated gas pressure. Said contact element is displaced by the exertion of the gas pressure generated in the direction of the axis of the contact unit from its initial position into a final position, in which the electric connection via the contact unit is interrupted.

Description

Elektrisches Schaltglied, insbesondere zum Schalten hoher Ströme Electrical switching element, in particular for switching high currents
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltglied, insbesondere zum Schalten hoher Ströme. Derartige Schaltglieder finden beispielsweise in der Kraftwerks-, Versuchs- und KFZ- Technik zum definierten und schnellen Trennen von elektrischen Starkstromkreisen im Notfall Verwendung. Dabei besteht die Anforderung an ein derartiges Schaltglied, dass dessen Auslösung und Unterbrechungsfunktion selbst ohne Wartung noch nach bis zu 20 Jahren zuverlässig gewährleistet sein muss. Des Weiteren darf von einem solchen Schaltglied kein zusätzliches Gefahrenpotential durch von Heißgas, Partikel, Wurfstücke oder durch hohe, im abgeschalteten Stromkreis induzierte Spannungen ausgehen.The invention relates to an electrical switching element, in particular for switching high currents. Switching elements of this type are used, for example, in power station, test and automotive technology for the defined and rapid disconnection of electrical power circuits in an emergency. There is a requirement for such a switching element that its triggering and interruption function must be reliably guaranteed even without maintenance for up to 20 years. Furthermore, such a switching 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 Trennen 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 Baugruppe vom Bordnetz für den Fall eines Kurzschlusses in der betreffenden Baugruppe, beispielsweise in einer elektrischen Standheizung.A possible area of application in automotive technology is the defined irreversible disconnection of the on-board wiring from the car battery shortly after an accident, in order to avoid ignition sources from sparks and plasma, which arise when, 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 concerned, 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 abstehenden Anschlussbereichen mit jeweils einem Leiterende eines abzusichernden Leiters verbunden wird. Im Gehäuse ist ein pyrotechnisches 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 to two mutually spaced connection areas, each with 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 can be activated by an electrical detonator which comprises an ignition element which is vaporized 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 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 by the atomized insulating liquid in this circuit breaker. In a motor vehicle, it can be triggered, for example, by the signal from a shock sensor.
Eine Selbstauslösung zur Auftrennung des Stromkreises bei einer Überlastung des abzusichernden Leiters ist bei dieser bekannten Norrichtung nicht vorgesehen, weil die ganze Hülse bis zur Auslösetemperatur erhitzt werden müsste und dann eine detonative Umsetzung nicht sicher erreicht würde. Denn ein Sprengstoff kann kaum durch eine einfache 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-triggering to disconnect the circuit when the conductor to be protected is overloaded is not provided in this known direction because the entire sleeve would have to be heated up to the triggering temperature and then a detonative conversion would not be reliably achieved. Because an explosive can hardly be ignited by simply heating 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 Flammfrontgeschwindigkeiten von definitionsgemäß mehr als 2000 m/s erreicht werden.It should be mentioned that pyrotechnics worldwide speak of a detonative implementation if flame front velocities of more than 2000 m / s are defined.
Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Norrichtung 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 Handhabungssicherheit und das extrem hohe, nur sehr schwer eingrenzbare Gefahrenpotential.A further disadvantage of this known standard 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 handling safety and the extremely high, very difficult to isolate hazard potential.
Des Weiteren besteht in vielen Fällen die Forderung nach einer Selbstauslöse-Funktion eines derartigen Schalters bzw. einer Sicherungsvorrichtung, beispielsweise um ohne zusätzlichen Aufwand für Überlastungssensoren ein Kabel vor Überlast zu schützen. Ein entsprechendes Schaltglied soll daher nicht nur eine ansteuerbare Auslösemöglichkeit 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.Furthermore, in many cases there is a need for a self-triggering 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 switching element should therefore not only have a controllable trigger option, but also the function of a conventional high-current fuse in the form of a Have a fuse that 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 Stromführungskapazität nur zu einem sehr geringen Teil, z.B. 30 % ausgelastet werden, da im Ü- berlastfall 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, since otherwise, for example, a cable fire can 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 zulässigen 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, d.h. nicht detonativ umsetzenden 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 infolge 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 e.g. consist of a propellant powder. The pyrotechnic core can be ignited on the one hand by heating the electrical conductor when a permissible 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 manufacture 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 when a detonative explosive is used. With deflagrating, i.e. substances that do not detonate, such as thermite, only burst open the conductor and escape the remaining gas without the conductor being completely separated. 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 der der abzusichernde Strom über ein mit einem exotherm reaktiven Material gefülltes Schaltglied 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 Schaltgliedes würde jedoch bei einem langsamer abbrennenden Material, z.B. schon bei einem sogenannten Treibladungspulver, Undefiniert und unsauber erfolgen. So besteht die Gefahr, dass anfänglich nur Risse oder Löcher im Schaltglied entstehen und das verbleibende Wandmaterial erst durch den abzusichernden Strom durchgeschmolzen 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 passed over a switching element filled with an exothermically reactive material, the wall of the fuse element bursting open due to the activation of the exothermically reactive material and interrupting the current. PETN, for example a detonative material, is used as the exothermic reactive material, so that such a fuse 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. The tearing open of the housing of the switching element would, however, take place in an undefined and unclean manner with a material that burns more slowly, for example with a so-called propellant charge powder. There is a risk that initially only cracks or holes will appear in the switching element and that the remaining wall material only 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 Schaltglied in Form eines beispielsweise flachen Leiters, 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 Stroms oder mittels einer Aktivierungseinrichtung erfolgen kann.Furthermore, US Pat. No. 3,958,206 discloses a fuse with a switching element in the form of, for example, a flat conductor which is coated with an aluminum layer and a palladium layer arranged thereover. The aluminum and palladium act as exothermic reactive materials, and the exothermic process can be activated by the heat loss of the current to be protected or by means of an activation device.
Aus der nachveröffentlichten WO 02/35568 AI sind pyrotechnische Schaltglieder bekannt, welche die oben beschriebenen Unzulänglichkeiten zwar weitgehend nicht mehr aufweisen, jedoch entweder sehr unflexibel in der Ausgestaltung des Schaltsteges, aufwendig in der Herstellung und sicherheitstechnisch extrem schwer beherrschbar ist. Dies gilt jedenfalls für die Ausführungsformen, bei denen ein deflagrierendes pyrotechnisches Material verwendet wird, um einen speziell gestalteten Schaltsteg in einem Teilbereich über den gesamten Umfang auszubrechen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 der WO 02/35568 AI wird zusätzlich durch den Gasdruck, der mittels des deflagrierenden pyrotechnischen Materials erzeugt wird, eine axiale Zugkraft auf den Schaltsteg ausgeübt, so dass dieser zuverlässig über den gesamten Umfang aufgetrennt wird. Diese Ausführungsform weist jedoch den Nachteil auf, dass einer der Anschlusskontakte und damit auch das damit verbundene Anschlusskabel eine axiale Bewegung ausführt. Dies ist in vielen Fällen nicht akzeptabel oder jedenfalls unerwünscht, auch wenn der axiale Bewegungsweg relativ gering ist. Insbesondere bei hohen zu schaltenden Strömen muss ein Schaltglied ab beiden Enden bzw. an beiden Anschlusskontakten (auch wenn diese nicht auf einer Achse liegen) fest eingespannt sein. Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein pyrotechnisches Schaltglied zu schaffen, bei dem während des Schaltvorgangs keinerlei Bewegungen von Teilen außerhalb des Gehäuses und bei dem - unabhängig ob im oder außerhalb des Gehäuses - keinerlei Bewegungen von Teilen, die mit Anschlusskabeln verbunden werden, erfolgt. Darüber hinaus soll ein Schaltglied geschaffen werden, das sicherheitstechnisch vollkommen unbedenklich und auf einfache und kostengünstige Weise herstellbar ist.From the post-published WO 02/35568 AI pyrotechnic switching elements are known which, although largely no longer have the shortcomings described above, are either very inflexible in the design of the switching bridge, complex to manufacture and extremely difficult to control in terms of safety. In any case, this applies to the embodiments in which a deflagrating pyrotechnic material is used to break out a specially designed switching bridge in a partial area over the entire circumference. In the embodiment according to FIG. 9 of WO 02/35568 AI, the gas pressure generated by means of the deflagrating pyrotechnic material additionally exerts an axial tensile force on the switching web, so that it is reliably separated over the entire circumference. However, this embodiment has the disadvantage that one of the connection contacts and thus also the connection cable connected to it performs an axial movement. In many cases this is not acceptable or at least undesirable, even if the axial movement path is relatively short. In particular with high currents to be switched, a switching element must be firmly clamped from both ends or at both connection contacts (even if they are not on one axis). Based on this prior art, the invention has for its object to provide a pyrotechnic switching element in which no movements of parts outside the housing during the switching process and in which - regardless of whether in or outside the housing - no movements of parts associated with Connection cables are connected. In addition, a switching element is to be created which is completely safe from a safety point of view and can be produced in a simple and inexpensive manner.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The invention solves this problem with the features of claim 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Schaltglied ist, ebenso wie bei dem pyrotechnischen Sicherungselement nach der WO 02/35568 AI, für das Durchführen des Schaltvorgangs ein aktivierbares Material einsetzbar, welches lediglich einen ausreichend hohen Gasdruck erzeugt, ohne dass, wie bei einer detonativen Umsetzung, Detonations-Stoßwellen ereugt werden müssten, die aus Sicherheitsgründen nicht aktzeptabel sind. Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 9 der WO 02/35568 AI wird durch den Gasdruck ein Teil der Kontakteinheit, über die der zu schaltende Strom zwischen zwei Anschlusskontakten der Kontakteinheit fließt, durch den Gasdruck axial beaufschlagt und in axialer Richtung in wenigstens zwei Teile aufgetrennt. Die Kontakteinheit umfasst ein vom Gasdruck beaufschlagbares Kontaktelement, welches gegenüber dem benachbarten, ortsfest mit dem Gehäuse verbundenen Anschlusskontakt bewegbar ist. Das Kontaktelement wird während des Auslösevorgangs aus einer Ausgangsposition in eine Endposition bewegt, in welcher die beiden Teile der Kontakteinheit sicher von einander getrennt sind. Durch die mit dem Gehäuse verbundenen oder damit einstückig ausgebildeten Anschlusskontakte tritt nach außen keinerlei unerwünschte mechanische Bewegung auf.In the switching element according to the invention, as in the pyrotechnic fuse element according to WO 02/35568 AI, an activatable material can be used for performing the switching process, which only generates a sufficiently high gas pressure without detonation shock waves, as in a detonative implementation would have to be created which are not acceptable for security reasons. As in the embodiment according to FIG. 9 of WO 02/35568 AI, part of the contact unit, via which the current to be switched between two connecting contacts of the contact unit, is axially acted upon by the gas pressure and separated in the axial direction into at least two parts by the gas pressure , The contact unit comprises a contact element which can be acted upon by gas pressure and which can be moved relative to the adjacent connection contact which is fixedly connected to the housing. The contact element is moved during the triggering process from a starting position into an end position in which the two parts of the contact unit are safely separated from one another. Due to the connection contacts connected to the housing or thus formed in one piece, no undesired mechanical movement occurs to the outside.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das Kontaktelement verschiebbar in einem Anschlusskontakt oder gegenüber dem Anschlusskontakt geführt, wobei die verschiebbare Führung so ausgebildet ist, dass zumindest im Ausgangszustand ein sicherer elektrischer Kontakt über die Kontakteinheit gegeben ist. Die Kontakteinheit umfasst vorzugsweise ein Verbindungselement, welches an einem Ende mit einem Anschlusskontakt und am anderen Ende mit dem Kontaktelement verbunden ist. Das Verbindungselement kann einstücldg mit dem Kontaktelement und/oder dem Anschlusskontakt ausgebildet oder kraft- oder formschlüssig mit dem Kontaktelement und/oder dem Anschlusskontakt verbunden sein.According to one embodiment of the invention, the contact element is displaceably guided in a connection contact or opposite the connection contact, the displaceable guide being designed in such a way that, at least in the initial state, there is reliable electrical contact via the contact unit. The contact unit preferably comprises a connecting element which is connected at one end to a connection contact and at the other end to the contact element. The connecting element can be formed integrally with the contact element and / or the connection contact or can be connected non-positively or positively to the contact element and / or the connection contact.
Zur Durchführung des Schaltvorgangs, d.h. des Auftrennens der elektrischen Verbindung über die Kontakteinheit, kann das Verbindungselement wenigstens in einem Teilbereich vollständig aufgetrennt oder insgesamt zerstört werden. Durch die axiale Bewegung des Kontaktelements kann eine solche Zugkraft auf das Verbindungselement ausgeübt werden, dass es abreißt, unabhängig davon, ob das Verbindungselement zuvor durch das Aktivieren des aktivierbaren Materials bereits in einem Teilbereich geschwächt, angerissen, aufgerissen oder dergl. wurde.To perform the switching process, i.e. disconnecting the electrical connection via the contact unit, the connecting element can be completely separated at least in a partial area or destroyed altogether. Due to the axial movement of the contact element, such a tensile force can be exerted on the connecting element that it tears off, regardless of whether the connecting element has already been weakened, torn, torn or the like in a partial area by activating the activatable material.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kontaktelement an seinem in Bewegungsrichtung zeigenden Ende einen Stauchbereich, welcher durch die Bewegungsenergie des Kontaktelements infolge eines Auftreffens oder Anliegens am benachbarten An- schlusskontakt oder infolge einer einstückigen Ausbildung mit dem Anschlusskontakt plastisch deformierbar ist.In one embodiment of the invention, at its end pointing in the direction of movement, the contact element comprises a compression region which can be plastically deformed by the kinetic energy of the contact element as a result of hitting or resting on the adjacent connection contact or as a result of an integral design with the connection contact.
Hierdurch wird zum einen ein sicheres axiales Trennen der Teile der Kontakteinheit gewährleistet und zum anderen wird durch die Deformation des Stauchbereichs zumindest ein Großteil der Bewegungsenergie vernichtet und muss nicht vollständig vom Gehäuse aufgenommen oder durch Reibung zwischen mechanischen Kontaktflächen während des Bewegens des Kontaktelements vernichtet werden. Bei einer einstückigen Ausbildung des Kontaktelements und des Stauchbereichs mit dem betreffenden Anschlusskontakt ist zudem gewährleistet, dass keinerlei bewegliche Kontaktflächen vorhanden sind, bei denen ein unerwünscht hoher Übergangswiderstand, beispielsweise durch Spiel zwischen den Kontaktflächen oder durch Korrosion, entstehen kann.This ensures, on the one hand, a secure axial separation of the parts of the contact unit and, on the other hand, at least a large part of the kinetic energy is destroyed by the deformation of the compression region and does not have to be completely absorbed by the housing or destroyed by friction between mechanical contact surfaces during the movement of the contact element. With a one-piece design of the contact element and the compression area with the relevant contact, it is also ensured that there are no movable contact surfaces in which an undesirably high contact resistance can arise, for example due to play between the contact surfaces or due to corrosion.
Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das aktivierbare Material innerhalb der Kontakteinheit, vorzugsweise innerhalb des Systems Anschlusskontakt- Verbindungselement-Kontaktelement, vorgesehen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Gasdruck nicht nur das Kontaktelement beaufschlagt, sondern auch eine Schädigung bzw. ggf. sogar vollständige Zerstörung des Verbindungselements durch das innerhalb des Verbindungselements bzw. des Systems Anschlusskontakt-Verbindungselement- Kontaktelement erfolgt. Dies gilt jedenfalls dann, wenn das Verbindungselement bzw. das System Anschlusskontakt- Verbindungselement-Kontaktelement vollständig geschlossen ist oder lediglich so kleine Öffnungen aufweist, dass durch den Gasdruck eine teilweise oder vollständige Zerstörung erfolgt. Üblicherweise wird das erzeugte Gas jedoch durch ldeine Öffnungen in den umgebenden Raum austreten und zusätzlich das Kontaktelement bzw. größere Flächen des Kontaktelements mit Druck beaufschlagen, so dass ein Auftrennen der Kontakteinheit durch die kombinierte Teilzerstörung des Verbindungselements und die zusätzlich durch die Druckbeaufschlagung des Kontaktelements erzeugte Zugkraft erfolgt.According to the preferred embodiment of the invention, the activatable material is within the contact unit, preferably within the system Connection element contact element, provided. This results in the advantage that the gas pressure not only acts on the contact element, but also that the connecting element is damaged or possibly even completely destroyed by the connecting contact-connecting element-contact element within the connecting element or the system. In any case, this applies when the connecting element or the system connection contact-connecting element-contact element is completely closed or only has openings so small that partial or complete destruction occurs due to the gas pressure. Usually, however, the gas generated will exit through openings in the surrounding space and additionally apply pressure to the contact element or larger areas of the contact element, so that the contact unit is separated by the combined partial destruction of the connecting element and the tensile force additionally generated by pressurizing the contact element he follows.
Hierzu kann das Gas nach dem Aktivieren des aktivierbaren Materials durch wenigstens eine Öffnung in der Kontakteinheit, vorzugsweise im Verbindungselement, in einen Raum innerhalb des Gehäuses eintreten, welcher durch das Kontaktelement begrenzt ist, wobei das Kontaktelement vorzugsweise gegen das Gehäuse abgedichtet ist.For this purpose, after activating the activatable material, the gas can enter through at least one opening in the contact unit, preferably in the connecting element, into a space within the housing which is delimited by the contact element, the contact element preferably being sealed off from the housing.
Grundsätzlich kann das aktivierbare Material jedoch selbstverständlich auch außerhalb oder innerhalb und außerhalb des Verbindungselements bzw. des Systems Anschlusskontakt-Verbindungselement-Kontaktelement im Gehäuse vorgesehen sein.In principle, however, the activatable material can of course also be provided outside or inside and outside of the connecting element or the system of the connecting contact-connecting element-contact element in the housing.
Die Anschlusskontakte, das Verbindungselement und das Kontaktelement können als Einzelteile gefertigt sein, die alle eine einfache geometrische Struktur aufweisen und einfach miteinander verbunden werden können. Damit ergibt sich ein baukleines, durch das einfache Austauschen des Schaltrohres bei gleichen Kontaktstücken auch an Kundenbedürfnisse anpassbares und gleichzeitig kostengünstig herstellbares Schaltglied.The connection contacts, the connecting element and the contact element can be manufactured as individual parts, all of which have a simple geometric structure and can be easily connected to one another. This results in a small-sized switching element that can also be adapted to customer needs by the simple replacement of the switching tube with the same contact pieces, and at the same time is inexpensive to produce.
Durch die Herstellung des Verbindungselements als separates Teil, das mit dem Kontaktelement und dem Anschlusskontakt zu einer Einheit verbunden wird, ergeben sich neben einer sauberen Definition des Übergangs Kontaktrohr-Kontaktstück (der Übergangsradius und die Wandstärken im Bereich des Schaltsteges bzw. der schwachen Stelle kann hier wesentlich einfacher definiert und in der Serie später eingehalten werden) vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten, die eine flexible Anpassung des Schaltgliedes auf den jeweiligen Einsatzfall ermöglichen, ohne die Montage des Schaltgliedes nennenswert zu verändern. Das bedeutet eine hohe Flexibilität in den Eigenschaften des Schaltgliedes hinsichtlich Auslösung und Wirkung nach der Auslösung, ohne dass die Montagelinien verändert werden müssen. Denn zur Anpassung muss lediglich ein anderes Verbindungselement eingesetzt werden.The manufacture of the connecting element as a separate part, which is connected to the contact element and the connection contact to form a unit, results in a clean definition of the contact tube-contact piece transition (the transition radius and the wall thicknesses in the area of the switching bridge or the weak point can be found here defined much easier and will be complied with later in the series) Various design options that allow flexible adaptation of the switching element to the respective application without significantly changing the mounting of the switching element. This means a high degree of flexibility in the properties of the switching element with regard to tripping and the effect after tripping, without having to change the assembly lines. Because only a different connecting element has to be used for the adaptation.
Die Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Anschlusskontakt und/oder dem Kontaktelement kann auch so ausgeführt sein, dass das Verbindungselement durch den Schaltvorgang nicht zerstört wird, sondern lediglich eine der Verbindungen zum Anschlusskontakt oder zum Kontaktelement dadurch gelöst wird, dass das Kontaktelement in Richtung axial auf den benachbarten Anschlusskontakt bewegt wird.The connection between the connection element and the connection contact and / or the contact element can also be carried out in such a way that the connection element is not destroyed by the switching process, but rather only one of the connections to the connection contact or to the contact element is released in that the contact element is axially open the neighboring contact is moved.
Durch die Verwendung eines in dem Schaltglied eingebrachten aktivierbaren Materials, insbesondere eines nur deflagrierenden pyrotechnischen Stoffs, der anders als eine Sprengladung, lediglich ein Gas oder Gas/Partikelgemisch erzeugt, wird die behördliche Zulassung relativ unproblematisch - und in dem Fall, dass dieses aktivierbare Material nur Flüssigkeiten oder feste Stoffe sind, die bei deren Aktivierung eine Volumenänderung durchmachen, sogar überhaupt nicht notwendig sind. Für die nachfolgend aufgezeigten Ausgestaltungen des Schaltgliedes, das selbstverständlich auch als Sicherung ausgebildet sein kann, eignen sich jedoch prinzipiell für alle pyrotechnischen oder allgemein gaserzeugenden Stoffe, unabhängig davon, wie schnell dieses Gas erzeugt wird. Damit sind deto- native und deflagrierende Stoffe, Thermite, pyrotechnische Mischungen, flüssige Gase aber auch Fluide verwendbar, die rein physikalisch bei einer bestimmten Sprungtemperatur ihr Volumen ausdehnen oder vergasen und damit als Treibmedium für das Auftrennen der Kontakteinheit verwendet werden können.Through the use of an activatable material introduced in the switching element, in particular an only deflagrating pyrotechnic substance, which, unlike an explosive charge, only produces a gas or gas / particle mixture, official approval becomes relatively unproblematic - and in the event that this activatable material only Liquids or solids that undergo a volume change when activated, are not even necessary at all. For the configurations of the switching element shown below, which can of course also be designed as a fuse, are in principle suitable for all pyrotechnic or generally gas-generating substances, regardless of how quickly this gas is generated. Detective and deflagrating substances, thermites, pyrotechnic mixtures, liquid gases but also fluids can be used, which expand or gasify their volume purely physically at a certain transition temperature and can therefore be used as a propellant for the separation of the contact unit.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist im Gehäuse ein Dämpfungsmaterial so angeordnet, dass die Bewegung des Schaltelements in die Endposition nach dem Aktivieren des aktivierbaren Materials gedämpft wird. Hierdurch werden das Gehäuse oder die Gehäuseteile wesentlich geringer mechanisch belastet werden. In einer anderen Ausführungsform besitzt das Kontaktelement eine kegelförmige Außenkontur, um seine durch die Einwirkung des Gasdrucks erreichte Geschwindigkeit über einen längeren Bremsweg abzubauen. Gleichzeitig kann durch diese Maßnahme das Gehäuse des Schaltelements abgedichtet werden.In one embodiment of the invention, a damping material is arranged in the housing in such a way that the movement of the switching element into the end position after the activation of the activatable material is damped. As a result, the housing or the housing parts will be subjected to a much lower mechanical load. In another embodiment, the contact element has a conical outer contour in order to reduce its speed achieved by the action of the gas pressure over a longer braking distance. At the same time, the housing of the switching element can be sealed by this measure.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Bewegung des Kontaktelements dazu benutzt, ein zwischen diesem Kontaktstück und dem Gehäuse vorgesehenes Material zu verdrängen und in den Bereich des Verbindungselements zu drücken. Dieses Material kann dann entweder den nach der Auslösung erreichten Schaltzustand fixieren bzw. stabilisieren oder den hier eventuell entstehenden Plasmabogen zwischen den noch elektrisches Potential führenden Teilen löschen.In a further embodiment, the movement of the contact element is used to displace a material provided between this contact piece and the housing and to press it into the region of the connecting element. This material can then either fix or stabilize the switching state reached after tripping or delete the plasma arc that may arise between the parts still carrying electrical potential.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Kontakteinheit, vorzugsweise das Verbindungselement, so ausgebildet sein, dass bei Überschreiten eines Schwellenstromwertes die Kontakteinheit oder das Verbindungselement, vorzugsweise an einer oder mehreren definierten Stellen derart erhitzt wird, dass das aktivierbare Material aktiviert wird. Beispielsweise kann das Verbindungselement ganz oder teilweise aus einem elektrisch nicht gut leitfähigen Material, insbesondere aus Graphit oder Kohle, bestehen. Dadurch ergibt sich eine schnelle Erhitzung des Verbindungselements schon bei geringen elektrischen Strömen und damit eine sichere und einfache Selbstauslösung des Schaltgliedes. Zudem ergeben sich relativ geringe notwendige Innendrücke für die Zerstörung des Verbindungselements, wenn das Material spröde ist bzw. nur eine geringe Bruchspannung aufweist.In one embodiment of the invention, the contact unit, preferably the connecting element, can be designed such that when a threshold current value is exceeded, the contact unit or the connecting element, preferably at one or more defined points, is heated such that the activatable material is activated. For example, the connecting element can consist entirely or partially of an electrically non-conductive material, in particular of graphite or carbon. This results in a rapid heating of the connecting element even with low electrical currents and thus a safe and simple self-triggering of the switching element. In addition, there are relatively low internal pressures necessary for the destruction of the connecting element if the material is brittle or has only a low breaking stress.
Das Verbindungselement kann auch als einfaches Rohr ausgebildet sein, das ganz oder teilweise aus einem elektrisch nicht oder halbleitenden Material besteht. Hier muss innen oder außen eine elektrisch gut leitfähige Schicht aufgetragen werden, um den geforderten kleinen Innenwiderstand des Schaltgliedes nach außen hin zu realisieren. Aber auch hier kann die Schicht in vorteilhafter Weise so ausgebildet sein, dass sich ein Bereich dieser Schicht beim Überschreiten einer bestimmten elektrischen Stromstärke über das Schaltglied erhitzt und dabei das hier eingebrachte aktivierbare Material auslöst. Diese Schicht kann homogen über den gesamten Innen- oder Außenflächen des Rohres aufgebracht oder auch beispielsweise spiralförmig strukturiert sein, um gewünschte elektrische Widerstände oder Erhitzungs stellen zu verwirklichen. Verwendet man ein halbleiterartiges Material zur Herstellung des Verbindungselements, können auch logische Schaltfunktionen auf oder im Verbindungselement integriert sein, die es ermöglichen, ohne weiteren größeren Aufwand bzw. Verwendung von Teilen die Auslösung des aktivierbaren Materials zu steuern. Hierdurch lassen sich eine Vielzahl von Varianten für eine Fremdauslösung realisieren, beispielsweise durch das Zuführen eines Zündstroms, das Zuführen von Information und Energie über statische oder veränderbare magnetische, elektrische oder elektromagnetische Felder etc.The connecting element can also be designed as a simple tube, which consists entirely or partially of an electrically non-conductive or semiconducting material. Here, an electrically highly conductive layer must be applied inside or outside in order to achieve the required small internal resistance of the switching element towards the outside. But here, too, the layer can advantageously be designed such that a region of this layer heats up via the switching element when a certain electric current is exceeded, thereby triggering the activatable material introduced here. This layer can be applied homogeneously or over the entire inner or outer surfaces of the tube also be structured in a spiral, for example, in order to implement desired electrical resistances or heating points. If a semiconductor-like material is used to produce the connecting element, logical switching functions can also be integrated on or in the connecting element, which make it possible to control the triggering of the material which can be activated without any further major outlay or use of parts. This makes it possible to implement a large number of variants for external triggering, for example by supplying an ignition current, supplying information and energy via static or changeable magnetic, electrical or electromagnetic fields, etc.
Das Verbindungselement kann auch als einfaches Rohr mit einer innenliegenden Drahtspirale zur Selbstauslösung des Schaltgliedes bei Erwärmung der Drahtspirale bis zur Auslösetemperatur des hier eingebrachten aktivierbaren Materials ausgebildet sein. Die Drahtspirale kann an beiden Enden elektrisch mit dem Anschlusskontakt bzw. dem Kontaktelement verbunden sein.The connecting element can also be designed as a simple tube with an internal wire spiral for the self-triggering of the switching element when the wire spiral is heated up to the triggering temperature of the activatable material introduced here. The wire spiral can be electrically connected at both ends to the connection contact or the contact element.
In einer anderen Ausgestaltung kann das Verbindungselement auch als einfaches Rohr mit einer außenliegenden Drahtspirale zur Selbstauslösung des Schaltgliedes bei Erwärmung der Drahtspirale bis zur Auslösetemperatur des hier außerhalb des Kontaktrohres eingebrachten aktivierbaren Materials ausgebildet sein.In another embodiment, the connecting element can also be designed as a simple tube with an external wire spiral for self-triggering of the switching element when the wire spiral heats up to the triggering temperature of the activatable material introduced outside the contact tube.
Selbstverständlich kann das Verbindungselement in allen vorgenannten Varianten als einfaches Rohr mit einer oder mehreren Öffnungen (z.B. radial von innen nach außen eingebrachten Bohrungen) ausgebildet sein, um entweder das im Rohrinneren eingebrachte aktivierbare Material nach außen in das Gehäuse strömen und damit auf die außerhalb des Kontaktrohres liegenden Flächen des Kontaktelements wirken zu lassen, oder um das außerhalb des Kontaktrohres eingebrachte aktivierbare Material von dem im Kontaktrohr eingebrachten aktivierbaren Material auslösen zu lassen, insbesondere zum Auslösen des außerhalb des Kontaktrohres eingebrachten Treibladungspulvers durch ein im Verbindungselement vorgesehenes elektrisches Anzündstück mit oder ohne Beiladung. Das Verbindungselement kann eine vorzugsweise umlaufende Schwächung aufweisen oder insgesamt als Schwächung im System Anschlusskontakt-Verbindungselement- Kontaktelement wirken, welche dazu dient, das Auftrennen der Kontakteinheit zur Erreichung einer Stromunterbrechung in definierter Weise entlang der Schwächung zu bewirken. Andererseits kann die Schwächung im (Strom führenden) Querschnitt des Verbindungselements so ausgebildet sein, dass der über das Schaltglied fließende Strom im Bereich der Schwächung, die einen erhöhten Widerstand aufweist, eine so große Verlustleistung erzeugt, dass bei Überschreiten eines vorbestimmten Stroms eine Selbstauslösung des hier eingebrachten aktivierbaren Materials gezielt an dieser Stelle erreicht wird, ohne das Schaltglied als Ganzes aufheizen zu müssen. Damit wird die Erhitzung auch, wie gewünscht, schnell erfolgen.Of course, the connecting element in all of the aforementioned variants can be designed as a simple tube with one or more openings (for example bores made radially from the inside to the outside), so that either the activatable material introduced into the inside of the tube flows outward into the housing and thus onto the outside of the contact tube to allow surfaces of the contact element to act, or to have the activatable material introduced outside the contact tube triggered by the activatable material introduced in the contact tube, in particular for triggering the propellant charge powder introduced outside the contact tube by means of an electrical igniter provided in the connecting element, with or without an additional charge. The connecting element can have a preferably circumferential weakening or, overall, act as a weakening in the connection contact-connecting element-contact element system, which serves to cause the contact unit to be disconnected in a defined manner along the weakening in order to achieve a current interruption. On the other hand, the weakening in the (current-carrying) cross section of the connecting element can be designed in such a way that the current flowing through the switching element in the region of the weakening, which has an increased resistance, generates such a large power loss that, if a predetermined current is exceeded, the self-triggering of the here introduced activatable material is specifically reached at this point without having to heat the switching element as a whole. The heating will thus also take place quickly, as desired.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further embodiments of the invention result from the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: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 Ausführungsform eines Schaltglieds mit integriertem Verbindungselement und einem im Anschlusskontakt verschiebbaren Kontaktelement;Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of a switching element with an integrated connecting element and a contact element displaceable in the terminal contact.
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Systems Anschlusskontakt- Verbindungselement-Kontaktelement, bei dem das Verbindungselement als separates rohr- förmiges Teil ausgebildet ist;2 shows a schematic representation of the system of connection contact-connecting element-contact element, in which the connecting element is designed as a separate tubular part;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Schaltglieds mit separatem Verbindungselement und einem im Anschlusskontakt verschiebbaren Kontaktelement, welches durch Selbstliderung gegen das Gehäuseinnere abgedichtet ist;3 shows a schematic representation of an embodiment of a switching element with a separate connecting element and a contact element which can be displaced in the connection contact and which is sealed against the interior of the housing by self-lidging;
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Ausführung ähnlich Fig. 3, bei der durch die Bewegung des Kontaktelements ein in der Ausgangsposition in Bewegungs- richtung vor dem Kontaktelement vorgesehenes Material in den Raum hinter dem Kontaktelement verdrängt wird;FIG. 4 shows a schematic illustration of an embodiment similar to FIG. 3, in which the movement of the contact element causes a movement in the starting position. material in front of the contact element is displaced into the space behind the contact element;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Ausführung ähnlich Fig. 3, bei der eine Einrichtung zur Rückstellung des Kontaktelements aus der Endposition in die Ausgangsposition vorgesehen ist;FIG. 5 shows a schematic illustration of an embodiment similar to FIG. 3, in which a device for resetting the contact element from the end position into the starting position is provided;
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Schaltglieds mit separatem Verbindungselement und einem Kontaktelement, das über einen Stauchbereich mit dem betreffenden Anschlusskontakt verbunden ist;6 shows a schematic representation of an embodiment of a switching element with a separate connecting element and a contact element which is connected to the relevant contact via a compression region;
Fig. 7 bis 9 eine schematische Darstellung verschiedener Ausführungsformen für ein Verbindungselement, mit welchem eine Selbstauslösung des Schaltgliedes realisierbar ist;7 to 9 a schematic representation of different embodiments for a connecting element with which a self-triggering of the switching element can be realized;
Fig. 10 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Schaltglieds mit separatem Verbindungselement und einem Kontaktelement, welches in einem topfförmigen Anschlusskontakt verschiebbar geführt ist; und10 shows a schematic illustration of an embodiment of a switching element with a separate connecting element and a contact element which is guided displaceably in a pot-shaped connection contact; and
Fig. 11 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Schaltglieds ähnlich Fig. 10, wobei der topfförmige Anschlusskontakt gleichzeitig als Gehäuseteil dient und wobei eine Rückstelleinrichtung zur Rückstellung des Kontaktelements aus der Endposition in die Ausgangsposition vorgesehen istFig. 11 is a schematic representation of an embodiment of a switching element similar to Fig. 10, wherein the cup-shaped connection contact also serves as a housing part and a resetting device is provided for resetting the contact element from the end position to the starting position
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Schaltglieds 1, welches ein Gehäuse 3 umfasst, in welchem eine Kontakteinheit 5 angeordnet ist. Das Gehäuse weist in dieser Ausführungsform zwei Gehäusehälften 7, 9 auf, die aus einem nicht leitenden Material bestehen, so dass gewährleistet ist, dass der Stromfluss ausschließlich über die Kontakteinheit 5 erfolgt. Die Gehäusehälften 7, 9 sind mittels eines diese umgreifenden und zu einem gesamten Gehäuse fixierenden äußeren Gehäuseteil 11 gehalten. Die Kontakteinheit 5 umfasst einen ersten Anschlusskontakt 13, ein Kontaktelement 15 und ein dazwischen vorgesehenes, integriert mit dem Anschlusskontakt und dem Kontaktelement ausgebildetes Verbindungselement 17 sowie einen zweiten Anschlusskontakt 19, der eine Ausnehmung 19a aufweist, in der ein vorzugsweise zylindrischer Fortsatz 15a des Kontaktelements 15 so gehalten ist, dass ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktelement 15 und dem Anschlusskontakt 19 gewährleistet ist und dass mit entsprechender Kraft eine Verschiebung des Fortsatzes 15a in der Ausnehmung 19a möglich ist, wenn das Schaltelement 1 auslöst.Fig. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a switching element 1, which comprises a housing 3, in which a contact unit 5 is arranged. In this embodiment, the housing has two housing halves 7, 9, which consist of a non-conductive material, so that it is ensured that the current flows exclusively via the contact unit 5. The housing halves 7, 9 are held by means of an outer housing part 11 encompassing them and fixing them to form an entire housing. The contact unit 5 comprises a first connection contact 13, a contact element 15 and a connection element 17 provided therebetween, which is integrated with the connection contact and the contact element, and a second connection contact 19 which has a recess 19a in which a preferably cylindrical extension 15a of the contact element 15 so It is held that a secure electrical contact between the contact element 15 and the connection contact 19 is ensured and that with an appropriate force a displacement of the extension 15a in the recess 19a is possible when the switching element 1 triggers.
Der von außen dem Schaltglied 1, beispielsweise dem rechten Anschlusskontakt 19 über einen nicht dargestellten elektrischen Leiter, beispielsweise ein Kabel, zugeführte elektrische Strom fließt dann über den Anschlusskontakt 19, das Kontaktelement 15 und das Verbindungselement 17 zum linken Anschlusskontakt 13, der ebenfalls mit einem elektrischen Leiter (nicht dargestellt) des zu schaltenden Stromkreises verbunden ist.The electrical current supplied from the outside to the switching element 1, for example the right-hand connection contact 19 via an electrical conductor (not shown), for example a cable, then flows via the connection contact 19, the contact element 15 and the connecting element 17 to the left-hand connection contact 13, which likewise has an electrical connection Conductor (not shown) of the circuit to be switched is connected.
Im System bestehend aus dem Anschlusskontakt 13, dem Verbindungselement 17 und dem Kontaktelement 15 ist ein aktivierbares Material vorgesehen. Hierbei kann es sich um eine Mischung aus einem thermisch empfindlichen und einem thermisch sehr stabilen Treibladungspulver handeln.An activatable material is provided in the system consisting of the connection contact 13, the connecting element 17 and the contact element 15. This can be a mixture of a thermally sensitive and a thermally very stable propellant powder.
Das aktivierbare Material kann jedoch auch ein Flüssiggas sein (bei Überschreitung einer Sprung- bzw. Auslösetemperatur siedet das Flüssiggas, verdampft und es wird Gas produziert, welches den Schaltvorgang auslöst) oder ein Thermit, der nach seiner Aktivierung Gas erzeugt. Das aktivierbare Material kann aber auch eine gelartige oder pastöse Masse sein (diese würde bei einer Auslösetemperatur dann das Volumen ändern oder wieder vergasen), ein Fluid mit einem bestimmten niedrigen Dampfdruck (dieses würde bei einer Auslösetemperatur dann sieden bzw. wieder vergasen), ein Memomaterial (dessen Volumen würde sich ändern, wenn es bis an seine Auslösetemperatur erwärmt wird und dann die Gestalt wieder einnehmen, die es im warmen Zustand hatte) oder ein pyrotechnischer Stoff, insbesondere ein geeignetes Treibladungspulver, das bei Erwärmung auf die Zünd- temperatur vergasen oder einfach durch ein herkömmliches Anzündstück bzw. eine Anzündpille angezündet wird.However, the activatable material can also be a liquefied petroleum gas (if a transition or release temperature is exceeded, the liquefied gas boils, evaporates and gas is produced which triggers the switching process) or a thermite which generates gas after its activation. The activatable material can also be a gel-like or pasty mass (this would change the volume or gasify again at a triggering temperature), a fluid with a certain low vapor pressure (this would then boil or gasify again at a triggering temperature), a memo material (its volume would change if it was warmed up to its release temperature and then returned to the shape it had when it was warm) or a pyrotechnic substance, in particular a suitable propellant powder, which when heated would ignite gas temperature or simply ignited by a conventional igniter or pill.
Das aktivierbare Material 21 ist mittels eines Anzündstücks 23 aktivierbar, welches im Anschlusskontakt 13 vorgesehen ist. Das Anzündstück 23 ist mittels eines Dichtungselements 25 und einer Verschlußschraube 27 gegen Herausdrücken gesichert. Wird das Anzündstück durch elektrische Ansteuerung gezündet, so wird hierdurch das aktivierbare Material aktiviert und es wird explosionsartig Gas erzeugt, wodurch das Verbindungselement 17 ausbricht und der Stromkreis unterbrochen wird. Selbst wenn das Verbindungselement 17 allein durch den Gasdruck nicht vollkommen aufgetrennt oder zerstört würde, gelangt das Gas in den das Verbindungselement umgebenden Raum 29 innerhalb des Gehäuses 3, so dass die rückwärtigen Flächen 15b des Kontaktelements mit dem Gasdruck beaufschlagt wird. Hierdurch entsteht im Verbindungselement 17 eine zusätzliche Zugspannung (zusätzlich zur Spannung die durch den Druck an der Stimwandung innerhalb der Ausnehmung im Kontaktelement 15 erzeugt wird), die zu einem vollständigen Aufreißen des Verbindungselements 17 unter Bewegung des Kontaktelements in Richtung auf den rechten Anschlusskontakt 19 führt.The activatable material 21 can be activated by means of an igniter 23, which is provided in the connection contact 13. The igniter 23 is secured by means of a sealing element 25 and a screw plug 27 against being pushed out. If the igniter is ignited by electrical actuation, the activatable material is hereby activated and gas is generated explosively, as a result of which the connecting element 17 breaks out and the circuit is interrupted. Even if the connecting element 17 would not be completely separated or destroyed by the gas pressure alone, the gas enters the space 29 surrounding the connecting element within the housing 3, so that the rear surfaces 15b of the contact element are acted upon by the gas pressure. This creates an additional tensile stress in the connecting element 17 (in addition to the tension generated by the pressure on the end wall within the recess in the contact element 15), which leads to a complete tearing of the connecting element 17 while moving the contact element in the direction of the right-hand terminal contact 19.
Diese Bewegung des Kontaktelements wird bei der Ausführungsform in Fig. 1 dadurch begrenzt, dass die rechte Gehäusehälfte 7 eine konische Anschlagfläche 31 aufweist, die mit einer konischen Anschlagfläche 33 des Kontaktelements 15 zusammenwirkt. Der Bewegungsweg ist durch den axialen Abstand der beiden Anschlagflächen in der Ausgangsposition des Kontaktelements 15 bestimmt. Die Winkel der konischen Anschlagflächen 31, 33 sind vorzugsweise so gewählt dass beim Bewegen des Kontaktelements 15 in den Anschlusskontakt 19 Selbsthemmung eintritt und so eine sichere Fixierung des Kontaktelements 5 in der Endposition gegeben ist. Gleichzeitig dienen die konischen Anschlagflächen 31, 33 dazu, um eine radiale Verspannung zwischen dem Kontaktstück und dem Gehäuseteil 7 sowie eine Verspannung der Gehäuseteile 7, 9 innerhalb des äußeren Gehäuseteils 11 zu erreichen, um eine Dichtwirkung zwischen den betreffenden Teilen zu erreichen, so dass kein nennenswerter Gasstrom nach außen in die Umgebung des Schaltglieds entweichen kann. Die bei den bisher bei den herkömmlichen Pyrosicherungen verwendeten axial geteilten Gehäusehälften problematische Trennebene (hier strömt im Auslösefall das Heißgas aus und verletzt damit die das Schaltglied gerade umfassende Hand oder die Umgebung des Schaltgliedes) ist hier radial durch das äußere Gehäuseteil 11 umfangen, so dass das im Bereich der Trennebene an der Innenseite des Gehäuseteils anstehende Heißgas zunächst gegen das äußere Gehäuseteil 11 prallt und dort abgekühlt wird. Die am Gehäuseteil 11 anliegenden Bereiche der beiden Gehäusehälften 7, 9, die beispielsweise aus Kunststoff bestehen, wirken infolge des Gasdrucks selbstlidernd, d.h. abdichtend.In the embodiment in FIG. 1, this movement of the contact element is limited in that the right housing half 7 has a conical stop surface 31 which interacts with a conical stop surface 33 of the contact element 15. The path of movement is determined by the axial distance between the two stop surfaces in the starting position of the contact element 15. The angles of the conical stop surfaces 31, 33 are preferably selected such that self-locking occurs when the contact element 15 moves into the connection contact 19, and the contact element 5 is thus securely fixed in the end position. At the same time, the conical stop surfaces 31, 33 serve to achieve a radial bracing between the contact piece and the housing part 7 and a bracing of the housing parts 7, 9 within the outer housing part 11 in order to achieve a sealing effect between the relevant parts, so that none significant gas flow can escape to the outside of the switching element. The problematic parting plane in the axially divided housing halves previously used in the conventional pyrosafety devices (here the hot gas flows out in the event of tripping and thus injures the hand that is just enclosing the switching element or the vicinity of the switching element) is radially encircled by the outer housing part 11, so that the In the region of the parting plane, hot gas present on the inside of the housing part initially strikes the outer housing part 11 and is cooled there. The areas of the two housing halves 7, 9 which are in contact with the housing part 11 and which, for example, consist of plastic, act self-lidging, ie sealing, as a result of the gas pressure.
Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform eines Schaltgliedes kann selbstverständlich auch eine Selbstauslösefunktion besitzen, um selbsttätig, z.B. bei einer ausfallenden An- zündung des Anzündstücks 23 den Stromkreis auftrennen zu können: Fließt Strom in Höhe des vorher bestimmbaren n-fachen des Nennstroms des Schaltglieds über die Kontakteinheit 5, so erwärmt sich das Verbindungselement infolge der Verlustleistung an dessen elektrischem Widerstand so weit, dass die Auslösetemperatur des aktivierbaren Materials 21 erreicht und dieses aktiviert wird. Das aktivierbare Material erzeugt nach seiner Aktivierung einen Gasdruck, durch den das Verbindungselement 17 in der vorbeschriebenen Weise aufgetrennt wird. Für diese Selbstzündfunktion oder Autoignition-Funktion ist keine Aktivierungsvorrichtung (Zündvorrichtung) und demzufolge kein externes Zündsignal erforderlich.The embodiment of a switching element shown in Fig. 1 can of course also have a self-timer function in order to automatically, e.g. to be able to disconnect the circuit when the igniter 23 fails to ignite: If current flows through the contact unit 5 in the amount of the previously determinable n times the nominal current of the switching element, the connecting element heats up as a result of the power loss at its electrical resistance such that the triggering temperature of the activatable material 21 is reached and this is activated. After activation, the activatable material generates a gas pressure, by means of which the connecting element 17 is separated in the manner described above. No activation device (ignition device) and therefore no external ignition signal is required for this auto-ignition function or autoignition function.
Als aktivierbares Material kann ein Treibladungspulver gewählt werden, das aus einer oder mehreren Komponenten besteht. Beispielsweise kann eine Komponente mit niedriger Auslösetemperatur bzw. niedriger Aktivierungsenergie 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 Schaltglied 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 Ge- mischs kann daher auch bei lang dauernder und/oder relativ hoher Erhitzung des Verbin- dungselements 17 gewährleistet werden, das thermisch sensible Material muss lediglich die Hauptkomponente noch zünden können.A propellant charge powder consisting of one or more components can be selected as the activatable material. For example, a component with a low trigger temperature or low activation energy can be used in order to ignite a further (main) component, the combustion gases of which then ultimately destroy the housing. This makes it possible to ignite the mixture even at very low temperatures and thus to optimally load a cable to be protected with the switching 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 increased even with long-term and / or relatively high heating of the connection tion element 17 are guaranteed, the thermally sensitive material only needs to be able to ignite the main component.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Systems Anschlusskontakt- Verbindungselement-Kontaktelement ähnlich dem betreffenden System in Fig. 1, wobei das Verbindungselement 17 jedoch als separates rohrförmiges Teil ausgebildet ist. Der dünnwandige Rohrabschnitt ist somit nicht mehr integraler Bestandteil des Systems, sondern als extra Bauteil zwischen bzw. in den Anschlusskontakt 13 und das Kontaktelement 15 eingefügt. Damit wird erreicht, dass dieses Verbindungselement 17 von Schaltglied zu Schaltglied sehr gleichmäßig herstellbar ist. Zudem wird auch der kritische Übergangsradius jetzt zur in der Fertigung wesentlich besser kontrollierbaren Fase der Bohrung des Anschlusskontakts 13 bzw. des Kontaktelements 15. Das Verbindungselement kann mittels eines Dichtelements, beispielsweise jeweils eines O-Rings, in entsprechende Bohrungen im Anschlusskontakt 13 bzw. im Kontaktelement 15 eingesetzt sein, um Wasser bzw. Wasserdampf nicht ins Bohrungsinnere eindringen zu lassen bzw. jeglichen Gasschlupf nach der Auslösung zu verhindern, um den Druckanstieg im Verbindungselement 17 ausreichend schnell, hoch und gleichmäßig werden zu lassen.Fig. 2 shows a schematic representation of the system connection contact-connecting element-contact element similar to the relevant system in Fig. 1, but the connecting element 17 is formed as a separate tubular part. The thin-walled pipe section is thus no longer an integral part of the system, but rather is inserted as an extra component between or in the connection contact 13 and the contact element 15. This ensures that this connecting element 17 can be produced very evenly from switching element to switching element. In addition, the critical transition radius now also becomes the chamfer of the bore of the connection contact 13 or the contact element 15, which is much easier to control in production. The connecting element can be inserted into corresponding bores in the connection contact 13 or in the contact element by means of a sealing element, for example an O-ring 15 be used to prevent water or water vapor from penetrating into the bore or to prevent any gas slippage after triggering in order to allow the pressure increase in the connecting element 17 to become sufficiently rapid, high and even.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Schaltgliedes 1, die im Prinzip aus der Kombination der Figuren 1 und 2 entsteht. Des Weiteren sind die Umfangswandungen des Anschlusskontakts 13 und des Kontaktelements 15 bereits in der Ausgangsposition (in Fig. 3 dargestellt) gegenüber der Innenwandung des Gehäuses 3 bzw. den Innenwandungen der Gehäusehälften 7,9 abgedichtet. Dies erfolgt durch eine selbstlidernde Ausbildung der äußeren Bereiche des Anschlusskontakts 13 und des Kontaktelements 15, d.h. es wird eine Nut in der betreffenden stirnseitigen Wandung derart vorgesehen, dass eine umlaufende dünne Wand 35 entsteht, die durch den Gasdruck an die Innenwandung des Gehäuses 3 angedrückt wird. Hierdurch wird das Eintreten von Wasser oder Wasserdampf von außen und gleichzeitig der Gasaustritt nach der Auslösung des Schaltgliedes nach außen verhindert: Durch die hier gezeichneten dickwandigen Gehäuseteile aus Kunststoff wird keine Selbstliderung mehr bewirkt, Gas könnte damit ohne das hier eingezeichnete Dichtsystem nach außen in die Umgebung des Schaltglieds strömen. Anstelle der selbstlidemden Ausbildung des Anschlusskontakts und des Kontaktelements kann jedoch selbstverständlich auch jedes andere geeignete Dichtsystem verwendet werden. Beispielsweise können O-Ringe zwischen den benachbarten Wandungen von Gehäuse 3 und dem Anschlusskontakt 13 bzw. dem Kontaktelement 15 eingesetzt werden.FIG. 3 shows a further embodiment of a switching element 1, which in principle arises from the combination of FIGS. 1 and 2. Furthermore, the peripheral walls of the connection contact 13 and the contact element 15 are already sealed in the starting position (shown in FIG. 3) against the inner wall of the housing 3 or the inner walls of the housing halves 7, 9. This takes place by means of a self-eyelid design of the outer regions of the connection contact 13 and of the contact element 15, that is to say a groove is provided in the relevant front wall in such a way that a circumferential thin wall 35 is created which is pressed against the inner wall of the housing 3 by the gas pressure , This prevents the ingress of water or water vapor from the outside and, at the same time, prevents gas from escaping after the switching element has been triggered: The thick-walled plastic housing parts shown here no longer cause self-loosening; gas could therefore escape to the outside without the sealing system shown here flow of the switching element. Instead of the self-suffering design of the connection contact and the contact element, of course, any other suitable sealing system can also be used. For example, O-rings can be inserted between the adjacent walls of the housing 3 and the connection contact 13 or the contact element 15.
Fig. 4 zeigt eine Darstellung im Längsschnitt ähnlich der Ausführung nach Fig. 3, wobei hier jedoch der rechte Anschlusskontakt 19 integriert mit dem Gehäuse ausgebildet ist. Gleichzeitig wird auf ein äußeres Gehäuseteil verzichtet. Diese Funktion wird ebenfalls vom Anschlusskontakt bzw. dem dadurch gebildeten topfförmigen Gehäuseteil übernommen. In dieses Gehäuseteil ist das System bestehend aus dem linken Anschlusskontakt 13, dem Verbindungselement 17 und dem Kontaktelement 15 zusammen mit dem elektrisch isolierenden zweiten Gehäuseteil 9 eingesetzt, beispielsweise eingeschraubt. Damit entsteht eine weitere Vereinfachung des Schaltgliedes.FIG. 4 shows a representation in longitudinal section similar to the embodiment according to FIG. 3, but here the right connection contact 19 is formed integrated with the housing. At the same time, an outer housing part is dispensed with. This function is also taken over by the connection contact or the cup-shaped housing part formed thereby. The system consisting of the left connection contact 13, the connecting element 17 and the contact element 15 together with the electrically insulating second housing part 9 is inserted, for example screwed, into this housing part. This further simplifies the switching element.
In Bewegungsrichtung vor dem Kontaktelement 15 ist ein flüssiges, gelartiges, pastöses oder pulveriges Medium 39 angeordnet, das nach der Auslösung des Schaltvorgangs durch die Bewegung des Kontaktelements 15 in den Anschlusskontakt 19 in den das aufgeborstene Verbindungselement 17 umgebenden Raum getrieben wird und einen dort entstehenden Plasmabogen löschen kann oder einfach nur definiert die Bewegung des Kontaktelements 15 bremst bzw. dämpft. Hierzu sind im Kontaktelement ein oder mehrere Kanäle 37 ausgebildet, welche den Raum in Bewegungsrichtung vor der Stirnseite des Kontaktelements 15 mit dem das Verbindungselement 17 umgebenden Raum verbinden. Die Viskosität des Mediums ist so gewählt, dass das Medium erst bei Druckbeaufschlagung infolge der Bewegung des Kontaktelements 15 durch die Kanäle 37 gepresst wird, im Ausgangszustand dagegen im betreffenden Raum verbleibt. Selbstverständlich könnten die Kanäle auch mit einer Membran (nicht dargestellt) verschlossen sein, die erst bei Überschreiten eines (ggf. relativ geringen) Drucks des Mediums 39 birst und durch die Kanäle 37 gedrückt wird.Arranged in the direction of movement in front of the contact element 15 is a liquid, gel-like, pasty or powdery medium 39 which, after the switching process has been triggered, is driven by the movement of the contact element 15 into the connection contact 19 into the space surrounding the broken-up connecting element 17 and a plasma arc which is produced there can delete or just defined the movement of the contact element 15 brakes or dampens. For this purpose, one or more channels 37 are formed in the contact element, which connect the space in the direction of movement in front of the end face of the contact element 15 to the space surrounding the connecting element 17. The viscosity of the medium is selected so that the medium is only pressed through the channels 37 when pressure is applied as a result of the movement of the contact element 15, whereas in the initial state it remains in the relevant room. Of course, the channels could also be closed with a membrane (not shown) which only bursts when a (possibly relatively low) pressure of the medium 39 is exceeded and is pressed through the channels 37.
Auch das so aufgebaute Schaltglied ist nach außen hin abgeschlossen; Es wird nichts ausgetrieben oder ausgeblasen, so dass hiermit die Baugruppe, selbst bei Verwendung von Explosivstoffen, von den wesentlichsten Bestimmungen des deutschen und auch der ausländischen Sprengstoffgesetze freigestellt wird.The switching element constructed in this way is also closed to the outside; Nothing is expelled or blown out, so that the assembly, even when using Explosives is exempt from the most important provisions of German and foreign explosives laws.
Wie in Fig. 4 dargestellt, können der Anschlusskontakt 19 und das Kontaktelement 15 bzw. der Fortsatz 15a Mittel zum Fixieren des Kontaktelements in dessen Endposition vorgesehen sein. Beispielsweise können, wie in Fig. gezeigt, in der Bohrung oder Ausnehmung 19a des Anschlusskontakts 19, vorzugsweise in dessen Endbereich, eine umlaufende Nut 55 oder auch eine oder mehrere einzelne Ausnehmungen oder Vertiefungen vorgesehen sein. Das Material des Fortsatzes 15a des Kontaktelements 15 ist dann so zu wählen, dass infolge der Kraft, mit dem der Fortsatz 15a in die Ausnehmung 19a (insbesondere gegen dessen Ende oder Boden) gepresst wird, das Material zu fließen beginnt und in die Nut 55 eintritt. Die beiden Teile werden somit praktisch durch das Erzeugen eines Formschlusses fixiert.As shown in FIG. 4, the connection contact 19 and the contact element 15 or the extension 15a can be provided for fixing the contact element in its end position. For example, as shown in FIG. 1, a circumferential groove 55 or one or more individual recesses or depressions can be provided in the bore or recess 19a of the connection contact 19, preferably in the end region thereof. The material of the extension 15a of the contact element 15 is then to be selected such that the material begins to flow as a result of the force with which the extension 15a is pressed into the recess 19a (in particular against its end or bottom) and enters the groove 55 , The two parts are thus practically fixed by creating a positive connection.
Selbstverständlich können die Mittel zum Fixieren des Kontaktelements 15 in der Endposition beispielsweise auch als Rastmittel im oder am Anschlusskontakt 19 und am Kontaktelement 15 ausgebildet sein, beispielsweise als Erhebung in der Innenwandung der Ausnehmung 15a und als Nut oder Ausnehmung am Kontaktelement 15 bzw. am Fortsatz 15a.Of course, the means for fixing the contact element 15 in the end position can also be designed, for example, as a latching means in or on the connection contact 19 and on the contact element 15, for example as an elevation in the inner wall of the recess 15a and as a groove or recess on the contact element 15 or on the extension 15a ,
Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform ist im Wesentlichen mit der Ausführungsform nach Fig. 4 identisch, weist jedoch zusätzlich eine Rückstelleinrichtung 41 auf, mittels welcher das Kontaktelement nach dem Schaltvorgang, d.h. dem Bewegen in den Endzustand wieder in den Ausgangszustand zurück bewegt werden kann. Die Rückstelleinrichtung 41 kann, wie in Fig. 5 dargestellt, beispielsweise als einfache Rückstellschraube ausgebildet sein, die im Anschlusskontakt 19 axial angeordnet ist und zum Rückstellen die Stirnseite des Fortsatzes 15a des Kontaktelements 15 beaufschlagt. Hierdurch ist es möglich, den Stromkreis nach dem Abschalten wieder zu schließen und beispielsweise einen Notbetrieb für eine bestimmte Zeit aufrecht zu erhalten.The embodiment shown in Fig. 5 is essentially identical to the embodiment according to Fig. 4, but additionally has a reset device 41, by means of which the contact element after the switching process, i.e. moving to the final state can be moved back to the initial state. The reset device 41 can, as shown in FIG. 5, be designed, for example, as a simple reset screw which is arranged axially in the connection contact 19 and acts on the end face of the extension 15a of the contact element 15 for the reset. This makes it possible to close the circuit again after switching off and, for example, to maintain emergency operation for a certain time.
Das Verbindungselement 17 ist in diesem Fall mit einem oder mehreren Durchbrüchen in der Wandung versehen, über welche das nach dem Aktivieren des aktivierbaren Materials 21 erzeugte Gas in den das Verbindungselement umgebenden Raum tritt und auch hier die rückwärtige Stirnseite des Kontaktelements 15 beaufschlagt. Die Durchbrüche bzw. deren Position und Gesamtquerschnitt sind so gewählt, dass das Verbindungselement nicht zerstört wird, sondern an einem Ende aus dem Kontaktelement 15 bzw. dem Anschlusskontakt 13 gezogen wird. Hierdurch ist gewährleistet, dass durch das Rückstellen des Kontaktelements 15 in den Ausgangszustand wieder ein elektrischer Kontakt über die Kontakteinheit 5 hergestellt wird.In this case, the connecting element 17 is provided with one or more openings in the wall, via which the openings after the activatable material has been activated 21 generated gas enters the space surrounding the connecting element and also acts on the rear end face of the contact element 15. The openings or their position and overall cross section are selected such that the connecting element is not destroyed, but is pulled out of the contact element 15 or the connecting contact 13 at one end. This ensures that an electrical contact via the contact unit 5 is restored by resetting the contact element 15 to the initial state.
Bei dem Schaltglied nach Fig. 5 wurde des weiteren auf Kanäle im Kontaktelement 15 verzichtet, da anstelle der Selbstliderung des Kontaktelements als Dichtmittel ein O-Ring verwendet wird. Das Medium kann hier infolge des hohen Drucks, der durch das Kontaktelement während der Schaltbewegung erzeugt wird, durch den Spalt zwischen der Außenwandung des Kontaktelements 15 und der Innenwandung des Gehäuses über den O-Ring in den das Verbindungselement umgebenden Raum gelangen.In the switching element according to FIG. 5, channels in the contact element 15 have also been dispensed with, since an O-ring is used as the sealant instead of the contact element being self-lidded. Due to the high pressure generated by the contact element during the switching movement, the medium can pass through the gap between the outer wall of the contact element 15 and the inner wall of the housing via the O-ring into the space surrounding the connecting element.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Schaltgliedes 1, bei dem das Gehäuse 3 aus einem topfförmigen Teil 9, welches aus einem isolierenden Material besteht oder gegen den Anschlusskontakt 13 isolierend ausgebildet ist und welches einen axialen Durchbruch zur Aufnahme des Anschlusskontakts 13 aufweist, sowie aus einem Gehäuseteil 7 aus einem elektrisch leitenden Material, welches gleichzeitg den Anschlusskontakt 19 bildet. Das System bestehend aus Anschlusskontakt 13, Verbindungselement 17 und Kontaktelement 15 weist zusätzlich in Bewegungsrichtung vor dem Kontaktelement 15 einen Stauchbereich 45 auf, der als zylindrische Wandung ausgebildet sein kann, die am anderen Ende mit einem Anschlagelement 47 verbunden ist, welches sich am Anschlusskontakt 19 abstützt. Selbstverständlich bestehen auch der Stauchbereich 45 und das Anschlagelement 47 aus einem elektrisch leitenden Material. Der Stauchbereich ist so ausgebildet, dass durch den während des Schaltvorgangs auf das Kontaktelement ausgeübten Druck eine plastische Deformation eintritt, so dass das Kontaktelement 15 einen vorbestimmten Bewegungsweg zurücklegt, um ein sicheres Trennen der Kontakteinheit 5 zu gewährleisten. Selbstverständlich können das Kontaktelement 15, der Stauchbereich 45, das Anschlagelement 47 und der Anschlusskontakt 19 auch einstückig ausgebildet sein. Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines separat ausgebildeten Verbindungselements 17, das mit jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kombinierbar ist. Das Verbindungselement 17 besteht aus einem Trägerrohr 17a, einer außen aufgebrachten, elektrisch gut leitfähigen Schicht 17b (diese nimmt den elektrischen Strom des abzusichernden bzw. später zu schaltenden elektrischen Stroms über das Schaltglied auf), einer Innenstrukturierung 17c (um die Kontaktoberfläche für das innen anliegende aktivierbare Material zu erhöhen und gleichzeitig das Bersten des Trägerrohres 17a durch den durch das aktivierbare Material erzeugten Innendruck nach der Auslösung des Schaltglieds zu vereinfachen, zu beschleunigen oder zuverlässiger über den ganzen Umfang zu machen) und aus einem Dichtsystems 49, das einerseits das Eindringen von Wasser bzw. Wasserdampf in das Verbindungselement 17 verhindern und gleichzeitig die Gasdichtigkeit nach der Auslösung bzw. Aktivierung des eingebrachten aktivierbaren Materials sicherstellen soll. Je nach Einsatzfall bzw. Schalt- und Auslöseaufgabe können die einzelnen hier aufgeführten Eigenschaften bzw. Merkmale auch entfallen. Im einfachsten Fall wird nur ein einfaches Metallrohr mit oder ohne eventuell noch eingebrachter Schwächung in dessen Wandstärke für das Verbindungselement verwendet und so einfach zwischen den Anschlusskontakt 13 und das Kontaktelement 15 des Schaltgliedes 1 gesetzt.Fig. 6 shows a further embodiment of a switching element 1, in which the housing 3 consists of a cup-shaped part 9, which consists of an insulating material or is designed to be insulating against the connection contact 13 and which has an axial opening for receiving the connection contact 13, as well as from a housing part 7 made of an electrically conductive material, which simultaneously forms the connection contact 19. The system consisting of connection contact 13, connection element 17 and contact element 15 additionally has a compression area 45 in the direction of movement in front of the contact element 15, which can be designed as a cylindrical wall which is connected at the other end to a stop element 47 which is supported on the connection contact 19 , Of course, the compression area 45 and the stop element 47 also consist of an electrically conductive material. The compression area is designed such that a plastic deformation occurs as a result of the pressure exerted on the contact element during the switching process, so that the contact element 15 travels a predetermined movement path in order to ensure that the contact unit 5 is reliably separated. Of course, the contact element 15, the compression area 45, the stop element 47 and the connection contact 19 can also be formed in one piece. FIG. 7 shows a schematic illustration of an embodiment of a separately formed connecting element 17, which can be combined with each of the embodiments described above. The connecting element 17 consists of a carrier tube 17a, an externally applied, electrically highly conductive layer 17b (this absorbs the electrical current of the electrical current to be protected or later switched via the switching element), an inner structuring 17c (around the contact surface for the inner one) to increase activatable material and at the same time to simplify, accelerate or make the bursting of the carrier tube 17a by the internal pressure generated by the activatable material after the triggering of the switching element or more reliable over the entire circumference) and from a sealing system 49 which, on the one hand, prevents the ingress of water or prevent water vapor in the connecting element 17 and at the same time ensure gas tightness after the activation or activation of the introduced activatable material. Depending on the application or switching and triggering task, the individual properties or features listed here can also be omitted. In the simplest case, only a simple metal tube with or without any weakening in its wall thickness is used for the connecting element and is thus simply placed between the connection contact 13 and the contact element 15 of the switching element 1.
Fig. 8 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform des Verbindungselements 17, bestehend aus einem Trägerrohr 17a, einer außen nur an beiden Enden des Trägerrohres 17a aufgebrachten, elektrisch gut leitfähigen Schicht 17b (diese übernimmt hier nur die Aufgabe der Kontaktierung zum Anschlusskontakt 13 bzw. zum Kontaktelement 15), einer innen eingeführten schraubenförmigen Windung 51 aus einem Material mit bestimmtem spezifischen Widerstand, welches sich bei Stromdurchfluss so weit erhitzt, dass das im Verbindungselement vorgesehene aktivierbare Material aktiviert wird. Hierdurch kann eine Selbstauslösung des Schaltgliedes erreicht werden. Wie in Fig 7 ist wiederum ein Dichtsystem 49 vorgesehen.Je nachdem, ob ein Bypass zur eingebrachten Spirale für den elektrischen Strom über das Schaltglied gewünscht wird oder nicht, wird die außen am Schaltrohr aufgebrachte, elektrisch gut leitfähige Schicht geschlossen über die ganze Rohroberfläche und mehr oder weniger dick oder mit mehr oder weniger gut elektrisch leitfähigem Schichtmaterial ausgeführt. Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Verbindungselements 17, das weitgehend mit der Ausführungsform in Fig. 8 identisch ist. Die schraubenförmige Windung 51 ist jedoch außen am Umfang des Trägerrohres 17a angeordnet, um eine Auslösung eines außerhalb des Schaltrohres vorgesehenen aktivierbaren Materials zu bewirken. Bei dieser Ausführung des Verbindungselements 17 sind in der Wandung des Trägerrohrs 17a ein oder mehrere Bohrungen oder Durchbrüche 43 vorgesehen, damit das vom innen vorgesehenen aktivierbare Material erzeugte Gas nach außen zu einem außen eingebrachten aktivierbaren Material strömen und dieses ebenfalls aktivieren kann, oder einfach nur, um dem aktivierbaren Material nach dessen Auslösung die Möglichkeit zu geben, die Oberfläche der Kontaktstücke auch außerhalb zu bedrücken, um damit die Ausdrückkraft des Kontaktelements 15 zu erhöhen.8 is a schematic illustration of another embodiment of the connecting element 17, consisting of a carrier tube 17a, an electrically highly conductive layer 17b which is only applied externally to both ends of the carrier tube 17a (here it only takes on the task of contacting the terminal contact 13 or to the contact element 15), an internally inserted helical turn 51 made of a material with a specific resistivity, which heats up so far when current flows through that the activatable material provided in the connecting element is activated. In this way, a self-triggering of the switching element can be achieved. As in FIG. 7, a sealing system 49 is again provided. Depending on whether or not a bypass to the inserted spiral for the electrical current via the switching element is desired, the electrically conductive layer applied on the outside of the switching tube is closed over the entire surface of the tube and more or less thick or with more or less highly electrically conductive layer material. FIG. 9 shows a schematic illustration of a further embodiment of the connecting element 17, which is largely identical to the embodiment in FIG. 8. However, the helical turn 51 is arranged on the outside on the circumference of the carrier tube 17a in order to trigger an activatable material provided outside the switching tube. In this embodiment of the connecting element 17, one or more bores or openings 43 are provided in the wall of the support tube 17a, so that the gas generated by the activatable material provided on the inside can flow out to an activatable material introduced on the outside and can also activate it, or simply, in order to give the activatable material, after it has been triggered, the possibility of also pressing the surface of the contact pieces outside, in order to increase the push-out force of the contact element 15.
Fig. 10 zeigt ein Schaltglied 1, bei dem die Anschlusskontakte 13, 19 gleichzeitig die Funktion von Gehäusehälften 7, 9 übernehmen bzw. einstückig mit diesen ausgebildet sind. Die Anschlusskontakte bzw. Gehäuseteile sind über einen Ring 53 aus isolierendem Material voneinander elektrisch isoliert. Wie in Fig. 1 ist ein äußeres Gehäuseteil 11 vorgesehen, welches die Anschlusskontakte 13, 19 und den Ring 53 umfasst und zu einer Einheit fixiert. Das Kontaktelement 15 ist im Raum zwischen den topfförmig ausgebildeten Anschlusskontakten 13, 19 und dem Ring 53 axial verschiebbar geführt und über ein als Draht oder dergl. ausgebildetes Verbindungselement 17 mit dem Anschlusskontakt 13 verbunden. In der Ausgangsposition ist das Kontaktelement 15 so positioniert, dass es über seine Umfangswandung elektrisch leitend mit dem Anschlusskontakt 19 verbunden ist. Das aktivierbare Material 21 ist in einer Kammer im Anschlusskontakt 13 angeordnet und kann mittels des, wie bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 6 im Anschlusskontakt 13 vorgesehenen Anzündstücks 23 aktiviert werden. Das erzeugte Gas gelangt über Kanäle oder Durchbrüche 55 in den Raum zwischen dem Anschlusskontakt 13 und der Rückseite des Kontaktelements 15.10 shows a switching element 1, in which the connection contacts 13, 19 simultaneously take over the function of housing halves 7, 9 or are formed in one piece with them. The connection contacts or housing parts are electrically insulated from one another via a ring 53 made of insulating material. As in FIG. 1, an outer housing part 11 is provided, which comprises the connecting contacts 13, 19 and the ring 53 and fixes them to form a unit. The contact element 15 is guided axially displaceably in the space between the pot-shaped connection contacts 13, 19 and the ring 53 and is connected to the connection contact 13 via a connection element 17 designed as a wire or the like. In the starting position, the contact element 15 is positioned such that it is electrically conductively connected to the connection contact 19 via its peripheral wall. The activatable material 21 is arranged in a chamber in the connection contact 13 and can be activated by means of the igniter 23 provided in the connection contact 13 as in the embodiments according to FIGS. 1 to 6. The generated gas reaches the space between the connection contact 13 and the rear of the contact element 15 via channels or openings 55.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 11 ist der Anschlusskontakt 19, ähnlich der Ausführungsform in Fig. 5 derart topfförmig ausgebildet, dass auf ein äußeres Gehäuseteil 11 verzichtet werden kann. Im Ausgangszustand ist ein scheibenförmig ausgebildetes Kon- taktelement 15 über ein als Draht oder dergl. ausgebildetes Verbindungselement 17 mit dem Anschlusskontakt 13 elektrisch verbunden. Die Umfangswandungen des Kontaktelements 15 stellen einen elektrischen Kontakt zum Anschlusskontakt 19 her. Ebenso wie in Fig 10 reißt das Verbindungselement 17 bei einem Schaltvorgang durch die Druckbeaufschlagung des Verbindungselements 15 und die hierdurch erzeugte, auf das Verbindungselement 17 erzeugte Zugkraft.In the embodiment according to FIG. 11, the connection contact 19, similar to the embodiment in FIG. 5, is of cup-shaped design such that an outer housing part 11 can be dispensed with. In the initial state, a disc-shaped con Clock element 15 electrically connected to the connection contact 13 via a connecting element 17 designed as a wire or the like. The peripheral walls of the contact element 15 make electrical contact with the connection contact 19. As in FIG. 10, the connecting element 17 tears during a switching operation due to the pressurization of the connecting element 15 and the tensile force generated thereby on the connecting element 17.
Des Weiteren ist, wie bei der Ausführungsform in Fig. 5 eine Rückstelleinrichtung 41 vorgesehen, mittels der das scheibenförmige Kontaktelement 15 aus seiner Endposition nach einem Schaltvorgang wieder in die Ausgangsposition zurück bewegt werden kann.Furthermore, as in the embodiment in FIG. 5, a reset device 41 is provided, by means of which the disk-shaped contact element 15 can be moved from its end position back to the starting position after a switching operation.
Abschließend sei darauf hingewiesen, dass sämtliche, in Verbindung mit jeweils einzelnen vorstehend erläuterten Ausführungsformen beschriebene Merkmale - soweit sinnvoll - auch mit jeweils anderen Ausführungsformen kombinierbar sind. In conclusion, it should be pointed out that all of the features described in connection with each of the individual embodiments described above can also be combined with other embodiments, where appropriate.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektrisches Schaltglied, insbesondere zum Schalten hoher Ströme,1. Electrical switching element, in particular for switching high currents,
a) mit einem Gehäuse, welches eine Kontakteinheit umfasst,a) with a housing which comprises a contact unit,
b) wobei die Kontakteinheit zwei ortsfest mit dem Gehäuse verbundene oder damit einstückig ausgebildete Anschlusskontakte für das Zuführen und Abführen eines zu schaltenden elektrischen Stroms aufweist undb) wherein the contact unit has two fixedly connected to the housing or thus integrally formed connection contacts for supplying and discharging an electrical current to be switched and
c) wobei die beiden Anschlusskontakte im Ausgangszustand des Schaltglieds innerhalb des Gehäuses elektrisch leitend verbunden sind,c) the two connection contacts being electrically conductively connected within the housing in the initial state of the switching element,
d) mit einem im Gehäuse vorgesehenen, aktivierbaren Material, welches nach dem Aktivieren einen Gasdruck zur Beaufschlagung der Kontakteinheit erzeugt, wobei die elektrisch leitende Verbindung durch die Beaufschlagung mit dem Gasdruck aufgetrennt wird,d) with an activatable material provided in the housing which, after activation, generates a gas pressure to act on the contact unit, the electrically conductive connection being separated by the action of the gas pressure,
e) wobei die Kontakteinheit ein relativ zu den ortsfesten Anschlusskontakten unter der Beaufschlagung des erzeugten Gasdrucks bewegbares Kontaktelement umfasst,e) the contact unit comprising a contact element which can be moved relative to the fixed connection contacts when the generated gas pressure is applied,
f) welches durch die Beaufschlagung mit dem erzeugten Gasdruck in Richtung der Achse der Kontakteinheit aus seiner Ausgangsposition in eine Endposition bewegt wird, in welcher die elektrische Verbindung über die Kontakteinheit unterbrochen ist.f) which is moved by the application of the generated gas pressure in the direction of the axis of the contact unit from its starting position to an end position in which the electrical connection via the contact unit is interrupted.
2. Schaltglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement verschiebbar in einem Anschlusskontakt oder gegenüber dem Anschlusskontakt geführt ist. 2. Switching element according to claim 1, characterized in that the contact element is guided displaceably in a connection contact or with respect to the connection contact.
3. Schaltglied nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakteinheit ein Verbindungselement umfasst, welches an einem Ende mit einem Anschlusskontakt und am anderen Ende mit dem Kontaktelement verbunden ist.3. Switching element according to claim 1 or 2, characterized in that the contact unit comprises a connecting element which is connected at one end to a connection contact and at the other end to the contact element.
4. Schaltglied nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement einstückig mit dem Kontaktelement und/oder dem Anschlusskontakt ausgebildet ist.4. Switching element according to claim 3, characterized in that the connecting element is integrally formed with the contact element and / or the connection contact.
5. Schaltglied nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement kraft- oder formschlüssig mit dem Kontaktelement und/oder dem Anschlusskontakt verbunden ist.5. Switching element according to claim 3 or 4, characterized in that the connecting element is non-positively or positively connected to the contact element and / or the connection contact.
6. Schaltglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement an seinem in Bewegungsrichtung zeigenden Ende einen Stauchbereich umfasst, welcher durch die Bewegungsenergie des Kontaktelements infolge eines Auftreffens oder Anliegens am benachbarten Anschlusskontakt oder infolge einer einstückigen Ausbildung mit dem Anschlusskontakt plastisch deformier- bar ist.6. Switching element according to one of the preceding claims, characterized in that the contact element at its end pointing in the direction of movement comprises a compression region which is plastically deformed by the kinetic energy of the contact element as a result of impact or contact with the adjacent terminal contact or as a result of an integral design with the terminal contact. is cash.
7. Schaltglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aktivierbare Material innerhalb der Kontakteinheit, vorzugsweise innerhalb des Systems Anschlusskontakt- Verbindungselement-Kontaktelement, vorgesehen ist.7. Switching element according to one of the preceding claims, characterized in that the activatable material is provided within the contact unit, preferably within the system connection contact-connecting element-contact element.
8. Schaltglied nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aktivieren des aktivierbaren Materials das Gas durch wenigstens eine Öffnung in der Kontakteinheit, vorzugsweise im Verbindungselement, in einen Raum innerhalb des Gehäuses eintritt, welcher durch das Kontaktelement begrenzt ist, wobei das Kontaktelement vorzugsweise gegen das Gehäuse abgedichtet ist.8. Switching element according to claim 7, characterized in that after the activation of the activatable material, the gas enters through at least one opening in the contact unit, preferably in the connecting element, into a space within the housing which is delimited by the contact element, the contact element preferably is sealed against the housing.
9. Schaltglied nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Druckbeaufschlagung das Verbindungselement an wenigstens einer Stelle aufreißt oder vollständig abreißt oder das Kontaktelement vom Verbindungselement o- der das Verbindungselement vom Anschlusskontakt abgetrennt wird und dass das Kontaktelement relativ zu den ortsfesten Anschlusskontakten axial erschoben wird, wodurch die elektrische Verbindung innerhalb der Kontakteinheit unterbrochen wird.9. Switching element according to one of claims 3 to 8, characterized in that due to the pressurization the connecting element tears open at least at one point or tears off completely or the contact element from the connecting element o- which the connecting element is separated from the connection contact and that the contact element is axially displaced relative to the fixed connection contacts, whereby the electrical connection within the contact unit is interrupted.
10. Schaltglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aktivierbare Material ein deflagrierendes pyrotechnisches Material ist.10. Switching element according to one of the preceding claims, characterized in that the activatable material is a deflagrating pyrotechnic material.
11. Schaltglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse ein Dämpfungsmaterial so angeordnet ist, dass die Bewegung des Schaltelements in die Endposition nach dem Aktivieren des aktivierbaren Materials gedämpft wird.11. Switching element according to one of the preceding claims, characterized in that a damping material is arranged in the housing in such a way that the movement of the switching element into the end position after the activation of the activatable material is damped.
12. Schaltglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse ein durch die Bewegung des Schaltelements zu verdrängendes Material, vorzugsweise eine Flüssigkeit oder ein Medium bestimmter Viskosität, vorgesehen ist, wobei dieses Material durch die Bewegung des Kontaktelements in den Raum verdrängt wird, der nach dem Auftrennen der Kontakteinheit zwischen den Teilen der Kontakteinheit entsteht und oder diesen umgibt.12. Switching element according to one of the preceding claims, characterized in that a material to be displaced by the movement of the switching element, preferably a liquid or a medium of a certain viscosity, is provided in the housing, this material being displaced into space by the movement of the contact element which arises after the separation of the contact unit between the parts of the contact unit and surrounds it.
13. Schaltglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorzugsweise elektrisch ansteuerbare Zündeinrichtung für das Aktivieren des aktivierbaren Materials vorgesehen ist.13. Switching element according to one of the preceding claims, characterized in that a preferably electrically controllable ignition device is provided for activating the activatable material.
14. Schaltglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakteinheit, vorzugsweise das Verbindungselement so ausgebildet ist, dass bei Überschreiten eines Schwellenstromwertes die Kontakteinheit oder das Verbindungselement, vorzugsweise an einer oder mehreren definierten Stellen derart erhitzt wird, dass das aktivierbare Material aktiviert wird.14. Switching element according to one of the preceding claims, characterized in that the contact unit, preferably the connecting element, is designed such that when a threshold current value is exceeded, the contact unit or the connecting element, preferably at one or more defined points, is heated such that the activatable material is activated becomes.
15. Schaltglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakteinheit eine Rückstelleinrichtung aufweist, mittels welcher das in die Endposition bewegte Kontaktelement in eine Position, vorzugsweise die Ausgangs- position, bewegbar ist, in welcher eine elektrischer Kontakt zwischen den beiden Anschlusskontakten besteht.15. Switching element according to one of the preceding claims, characterized in that the contact unit has a reset device, by means of which the contact element moved into the end position into a position, preferably the output position, is movable, in which there is an electrical contact between the two connection contacts.
16. Schaltglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusskontakt 19 und das Kontaktelement 15 Mittel zum Fixieren des Kontaktelements in dessen Endposition aufweisen, die beispielsweise als umlaufende Nut oder als eine oder mehrere einzelne Ausnehmungen oder Vertiefungen in der Ausnehmung des Anschlusskontakts ausgebildet sind, vorzugsweise in dessen Endbereich, wobei das Material des in die Ausnehmung eingreifenden Fortsatzes des Kontaktelements 15 so gewählt ist, dass infolge der Kraft, mit der der Fortsatz in die Ausnehmung gepresst wird, das Material zu fließen beginnt und in die Nut oder die eine oder mehreren einzelnen Ausnehmungen oder Vertiefungen eintritt. 16. Switching element according to one of the preceding claims, characterized in that the connection contact 19 and the contact element 15 have means for fixing the contact element in its end position, which is formed, for example, as a circumferential groove or as one or more individual recesses or depressions in the recess of the connection contact are, preferably in its end region, the material of the extension of the contact element 15 engaging in the recess being selected such that the material begins to flow due to the force with which the extension is pressed into the recess and into the groove or the one or several individual recesses or depressions.
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