WO2023000009A1 - Elektrische sicherung mit einem trennelement - Google Patents

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WO2023000009A1
WO2023000009A1 PCT/AT2022/060261 AT2022060261W WO2023000009A1 WO 2023000009 A1 WO2023000009 A1 WO 2023000009A1 AT 2022060261 W AT2022060261 W AT 2022060261W WO 2023000009 A1 WO2023000009 A1 WO 2023000009A1
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WO
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deflector
conductor
gas generator
electrical
electrical fuse
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PCT/AT2022/060261
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Inventor
Werner PESSENHOFER
Gerhard STEMPFER
Paul BATTHYÁNY
Original Assignee
Miba Emobility Gmbh
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Publication date
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
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    • H01H33/94—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected solely due to the pressure caused by the arc itself or by an auxiliary arc
    • H01H33/96—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts this movement being effected solely due to the pressure caused by the arc itself or by an auxiliary arc the arc-extinguishing fluid being liquid, e.g. oil
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Definitions

  • the invention relates to an electrical fuse with a separating element for separating an electrical conductor, the separating element having a first connection for connecting a first conductor end of the conductor and a second connection for connecting a second conductor end of the conductor, as well as a separating section arranged between the first and second connection of the conductor, which is conductively connected to the first and second terminals when the fuse is not disconnected, the isolating section being designed as an at least partially hollow line element with an inner cavity at least partially delimited by an inner wall of the line element and in the inner Cavity a gas generator, preferably a pyrotechnic material, particularly preferably a squib, is arranged, which can be ignited by heating up to a trigger temperature and/or a corresponding, in particular electrical, ignition pulse in order to at least in the inner cavity t to generate a pressure wave.
  • a gas generator preferably a pyrotechnic material, particularly preferably a squib
  • Fuses of this type are known from the prior art for quickly disconnecting high-voltage battery storage and/or in high-voltage circuits, for example in industrial plants or power distribution and power generation stations. Newer fields of application for these fuses have emerged in the field of electric mobility. In these fields of application, the voltages of the energy stores used increase, which means that there is a risk of damage from a fire and/or an electric shock, particularly in the course of an accident or a defect for those directly involved and for the subsequently involved clean-up services. In the prior art, fuses or separators with pyrotechnic material are already being taught in this connection, with the pyrotechnic material used mostly accelerating separating knives, which separate an electrical contact in the line.
  • an squib arranged in a conductor causes an electrical conductor to ignite the squib at a predefined th Vulnerability is at least partially separated.
  • the pyrotechnical material is activated by a suitable electrical ignition mechanism.
  • a suitable electrical ignition mechanism As a result, the point in time at which the fuse is triggered can be precisely controlled.
  • such an ignition mechanism could be triggered via a signal from a suitable control device in a vehicle. Such a signal could be based, for example, on the detection of a collision or an accident by a crash sensor.
  • the conductor should be separated quickly and at a defined point or in a defined area and/or the pressure wave should be directed specifically to the arc initially produced when the conductor was separated.
  • an electrical fuse is provided with a separating element for separating an electrical conductor, the separating element having a first connection for connecting a first conductor end of the conductor and a second connection for connecting a second conductor end of the conductor and one between the has a separating section of the conductor arranged in the first and second terminal, which is conductively connected to the first and second terminal when the fuse is not ruptured, the separating section being designed as an at least partially hollow line element with an inner cavity that is at least partially delimited by an inner wall of the line element and in the inner cavity a gas generator, preferably a pyrotechnical material, particularly preferably a squib, is arranged, which can be ignited by heating up to a trigger temperature and/or a corresponding, in particular electrical, ignition pulse by at least one in the inner cavity To generate a pressure wave, characterized in that a deflector is arranged in the inner cavity in front of the gas generator, the deflector having at least one deflector
  • Gas generators are understood to be components that produce a large gas volume in a short time after suitable actuation.
  • igniters for airbags and/or belt tensioners are used, for example.
  • squibs with pyrotechnic material are used.
  • the deflector directs the pressure wave, for example a second pressure wave or a temporally subsequent part of the first pressure wave, after the separation of the separating section has taken place, at the arc produced during the separation. The arc is extinguished by the gas flow achieved.
  • the deflector is arranged on that side of the gas generator which is opposite the ignition contacts and/or ignition connections of the gas generator, in particular the squib.
  • the deflector is arranged in the area of the hollow line element of the separating section which is provided for separation.
  • the hollow conduit element has a smaller and/or decreasing diameter in this area.
  • a smaller detonator can be used through the use of the deflector. Due to the better defined separation point of the conductor and/or the direct alignment of the pressure wave to the initial arc, a reduced energy input has been achieved when the arc is extinguished. A reduction in the energy input due to the invention of at least 5% was observed.
  • the deflector and the resulting better separating effect of the conductor save space and weight in the range of at least 25% of the overall component according to FIG.
  • the deflector has a diameter that increases with increasing distance from the gas generator.
  • the deflector is designed to be rotationally symmetrical.
  • the deflector is conical, pyramidal, or conical or truncated.
  • the deflector touches the inner wall of the line element, in particular with the edge region of the deflector surface, or is arranged directly adjacent to the inner wall.
  • the minimum distance between the deflector, in particular the tip of the deflector, and the gas generator is between 0.5 mm and 12 mm, in particular between 1 mm and 6 mm.
  • the deflector in particular the deflector surface, consists at least partially of a non-conductive material, in particular of a ceramic material and/or a polymer material.
  • the deflector with its deflector surface based on the longitudinal axis of the line element on the side facing away from the gas generator has an opening angle of between 30° and 170°, in particular between 60° and 150°.
  • the deflector is geometrically adapted to the inner contour of the separating section of the electrical conductor.
  • the deflector is arranged in the region of the gas generator, preferably the pyrotechnic material, in particular the squib, in particular in front of the squib.
  • a targeted control of the pressure wave and /or pressure waves from the detonation or pressure wave generation triggered by the gas generator and/or the squib is arranged.
  • the deflector is geometrically adapted to the inner contour of the first section of the electrical conductor.
  • the cavity in the conductor ends in the direction of the first contact and the deflector is also arranged at the end of the cavity in front of the gas generator.
  • the deflector is made at least partially from a polymer.
  • the deflector is made at least partially from silicone with a ceramic filling.
  • the deflector consists at least partially of a metallic material.
  • the deflector is designed as an integral part of the conductor, in particular in one piece or in one piece with the separating section of the conductor and/or with at least part of the separating section of the conductor.
  • the invention is illustrated below by means of schematic non-limiting ligures.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a fuse according to the invention in an exemplary embodiment in a simplified sectional view
  • Lig: 2 A-C show a detailed view of a further schematic arrangement of a fuse according to the invention
  • Lig. 3 shows a schematic view of a tripped fuse according to Lig.l
  • Lig. 4 shows an alternative embodiment of a deflector according to the invention
  • Lig. 1 and Lig. 3 show a possible device according to the invention as a fuse 1 for separating two electrical conductors.
  • Lig. 1 shows this fuse in the non-tripped state, while Lig.3 shows this fuse in the blown state.
  • a first conductor end 2 is provided, which is connected to a second conductor end 5 in the configuration shown in FIG.
  • the connection of the two conductors is made via a separating section which produces a plunger 3, a connecting piece 4 at the second end of the conductor and a hollow duct element at the first end of the conductor.
  • the separating section is therefore at least partially designed as a hollow line element 6 with an inner cavity that is at least partially delimited by the inner wall of the line element 6 .
  • a squib 9 is arranged in this cavity and can be actively controlled and ignited via two contacts 10 .
  • the line element 6 of the separating section which is designed as a hollow cylinder with a thin cross section, separates ge by the detonation of the squib 9 .
  • the piston 3 is moved in the direction of the second conductor end 5 and the connecting piece 4, which is designed as a hollow cylinder or hollow line element with a thin cross section, is deformed or folded. This maintenance takes place in a maintenance room 7 of the fuse. Due to the separation of the first conductor end 2 from the second conductor end 5, an arc occurs in many cases in the separation area of the line element 6 of the separation section.
  • an arc extinguishing medium in particular Sili konöl provided.
  • this arc extinguishing medium 8 evaporates, as a result of which the internal pressure in this area increases and this pressure also acts on the piston 3 and a sabot 16 . So that the movement of the piston 3 together with the sabot 16 and the folding of the connecting piece 4 in the direction of the second conductor end 5 are further advanced.
  • the silicone oil vaporizes endothermally and, by forming gas, contributes to the movement of the sabot 16 and the piston 3, on the other hand it absorbs energy of the arc and cools the fuse in its housing 17.
  • FIGS. 2A to 2C show further possible embodiments of a fuse. Only the part of the separating section 13 is shown in which the gas generator and/or the pyrotechnic material is located.
  • a squib 11 is again shown schematically.
  • the pyrotechnic material is preferably enclosed in a suitable cover (not shown).
  • other suitable igniters can also be used.
  • Contact is made with the squib 11 via two contacts 12 . These two contacts 12 are used for active tripping or igniting the squib.
  • passive triggering of the squib can also be provided.
  • the contacts of the squib are preferably performed in an insulating material inside the separating section 13 (not shown) and the area of the contacts 12 behind the squib 11 is preferably sealed before (not shown).
  • a deflector 15 is provided in front of the squib.
  • This deflector 15 is in the form of a cone and, via its deflector surface 18, which in this case corresponds to the lateral surface of the cone, directs a pressure wave and/or pressure waves from the central region in the inner cavity of the hollow Line element on its inner wall 19.
  • the pressure wave is deflected, as shown schematically by arrows, into that area of the hollow line element in which the extensions of the lateral surface or deflector surface 18 of the deflector 15 are adjacent to the inner wall 19 of the line element of the separating section or even touch them.
  • an included angle y is defined about the central axis z, the longitudinal axis of the hollow conduit member. According to one possible embodiment, this is approximately 90°, for example.
  • the distance x between the tip of the deflector and the pyrotechnic material x for example, about 4 mm.
  • the hollow-shaped line element bursts in a targeted manner in this area. This ensures that the line element is separated quickly and reliably.
  • FIG. 2C shows a further embodiment of a deflector 21 according to the invention, in which case the deflector is designed in the form of a truncated cone-shaped body with a flat area 20 . This is one of many possible configurations of such a deflector.
  • Fig. 4 shows a deflector 23 with a deflector surface 24 that is designed as part of the filter, in one piece and/or in one piece.
  • a design of the deflector 23 has the meaning of an integration as part of the filter element of the separating section 13 Cost advantages, especially in the area of installing the deflector/feiters.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Sicherung (1) mit einem Trennelement zur Trennung eines elektrischen Leiters, wobei das Trennelement einen ersten Anschluss zum Anschluss elnes ersten Leiterendes (5) des Leiters und einen zweiten Anschluss zum Anschluss eines zweiten Leiterendes (2) des Leiters sowie einen zwischen dem ersten und zweiten Anschluss angeordneten Trennabschnitt des Leiters aufweist, der bei nicht-getrennter Sicherung leitend mit dem ersten und zweiten Anschluss leitend verbunden ist, wobei der Trennabschnitt ein zumindest teilweise hohles Leitungselement (6) ausweist, das mit einem, durch eine Innenwandung des Leitungselementes zumindest teilweise begrenzten, inneren Hohlraum ausgeführt ist und in dem inneren Hohlraum ein Gasgenerator (9), bevorzugt ein pyrotechnisches Material, besonders bevorzugt eine Zündpille, angeordnet ist. Der Gasgenerator wird durch Erwärmung bis zu einer Auslösetemperatur und/oder einen entsprechenden, insbesondere elektrischen, Zündimpuls entzündbar um im inneren Hohlraum zumindest eine Druckwelle zu erzeugen. In dem inneren Hohlraum vor dem Gasgenerator, insbesondere auf der den Zündanschlüssen des Gasgenerators gegenüberliegenden Seite, ist ein Deflektor (22) angeordnet ist, wobei der Deflektor mindestens eine, gegenüber der Längsachse des hohlen Leitungselementes und deren Normalebene, geneigte Deflektorfläche aufweist, die die Druckwelle zumindest teilweise aus dem inneren zentralen Bereich des Hohlraumes des Trennabschnittes seitlich an die Innenwandung des Leitungselementes (6) lenkt, um das Leitungselement (6) in diesem Bereich zu trennen.

Description

ELEKTRISCHE SICHERUNG MIT EINEM TRENNELEMENT
Die Erfindung betrifft eine Elektrische Sicherung mit einem Trennelement zur Trennung eines elektrischen Leiters, wobei das Trennelement einen ersten Anschluss zum Anschluss eines ersten Leiterendes des Leiters und einen zweiten Anschluss zum Anschluss eines zweiten Lei terendes des Leiters sowie einen zwischen dem ersten und zweiten Anschluss angeordneten Trennabschnitt des Leiters aufweist, der bei nicht- getrennter Sicherung leitend mit dem ersten und zweiten Anschluss leitend verbunden ist, wobei der Trennabschnitt als zumindest teil weise hohles Leitungselement mit einem, durch eine Innenwandung des Leitungselementes zumindest teilweise begrenzten, inneren Hohlraum ausgeführt ist und in dem inneren Hohl raum ein Gasgenerator, bevorzugt ein pyrotechnisches Material, besonders bevorzugt eine Zündpille, angeordnet ist, das durch Erwärmung bis zu einer Auslösetemperatur und/oder ei nen entsprechenden, insbesondere elektrischen, Zündimpuls entzündbar ist um im inneren Hohlraum zumindest eine Druckwelle zu erzeugen.
Sicherungen dieser Art sind aus dem Stand der Technik zum schnellen Trennen von Hoch- voltbatteriespeichem und/oder in Starkstromkreisen, beispielsweise in industriellen Anlagen oder Energieverteilungs- und Energieerzeugungsstationen bekannt. Neuere Anwendungsfel der für diese Sicherungen haben sich im Bereich der Elektro-Mobilität ergeben. In diesen An- wendungsfeldem steigen die Spannungen der verwendeten Energiespeicher, wodurch insbe sondere im Zuge eines Unfalles oder eines Gebrechens für die unmittelbaren Beteiligten als auch die nachfolgend beteiligten Aufräumdienste die Gefahr besteht, durch einen Brand und/oder durch einen Stromschlag Schaden zu nehmen. Im Stand der Technik werden in die sem Zusammenhang bereits Sicherungen bzw. Trenner mit pyrotechnischem Material gelehrt, wobei das verwendete pyrotechnische Material zumeist Trennmesser beschleunigt, die in der Lolge einen elektrischen Kontakt trennen. Lemer ist aus dem Stand der Technik, insbesondere aus der Veröffentlichung W02018/001420A1, deren gesamte Offenbarung hiermit in die Of fenbarung dieser Anmeldung aufgenommen wird, bekannt, dass durch eine in einem Leiter angeordnete Zündpille ein elektrischer Leiter bei Zündung der Zündpille an einer vordefinier ten Schwachstelle zumindest teilweise getrennt wird. Üblicherweise wird in den, aus dem Stand der Technik bekannten, Anwendungen das pyro technische Material durch einen geeigneten elektrischen Zündmechanismus aktiviert. Dadurch kann eine exakte Steuerung des Zeitpunktes der Auslösung der Sicherung erfolgen. Beispiels weise könnte ein solcher Zündmechanismus über ein Signal eines geeigneten Steuergerätes eines Fahrzeuges ausgelöst werden. Grundlage eins solchen Signals könnte beispielsweise die Detektion einer Kollision bzw. eines Unfalls durch einen Crashsensor sein.
Aus den Veröffentlichungen WO2018/001420 Al und DE102017011471B3 wiederum sind technische Vorschläge zur passiven Auslösung eines pyrotechnischen Materials bekannt. Von einer passiven Auslösung spricht man, wenn das pyrotechnische Material durch eine Erwär mung durch den Leiter selbst entzündet wird. Dabei wird pyrotechnische Material über den Leiter bis zu jener Temperatur erwärmt, bei welcher eine Selbstentzündung erfolgt.
Die in diesen Veröffentlichungen gezeigte Anordnung erweist sich in der Praxis allerdings als sehr aufwendig und technisch schwierig. Es ist eine besondere technische Herausforderung eine schnelle und sichere Trennung durchzuführen und eventuell entstehende Lichtbögen schnell und effektiv zu löschen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die aus dem Stand der Technik bekannten Si cherungen zu verbessern und eine technisch effiziente und leistungsdichte, d.h. insbesondere eine Lösung mit geringem Bauraum und/oder geringem Gewicht und/oder, hoher Schaltleis tung und/oder schneller Lichtbogenlöschung und/oder geringen Kosten, zur Verwirklichung einer elektrischen Sicherung mit Trenner zu verwirklichen.
Die erfinderische Aufgabe wird durch eine elektrische Sicherung nach Anspruch 1 gelöst.
Insbesondere soll nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung die Trennung des Leiters schnell und an einer definierten Stelle bzw. in einem definierten Bereich erfolgen und/oder die Druckwelle gezielt auf den bei der Trennung des Leiters initial entstehenden Lichtbogen gelenkt werden.
Nach einer besonderen Ausführung der Erfindung ist eine Elektrische Sicherung mit einem Trennelement zur Trennung eines elektrischen Leiters vorgesehen, wobei das Trennelement einen ersten Anschluss zum Anschluss eines ersten Leiterendes des Leiters und einen zweiten Anschluss zum Anschluss eines zweiten Leiterendes des Leiters sowie einen zwischen dem ersten und zweiten Anschluss angeordneten Trennabschnitt des Leiters aufweist, der bei nicht-getrennter Sicherung leitend mit dem ersten und zweiten Anschluss leitend verbunden ist, wobei der Trennabschnitt als zumindest teilweise hohles Leitungselement mit einem, durch eine Innenwandung des Leitungselementes zumindest teilweise begrenzten, inneren Hohlraum ausgeführt ist und in dem inneren Hohlraum ein Gasgenerator, bevorzugt ein pyro technisches Material, besonders bevorzugt eine Zündpille, angeordnet ist, das durch Erwär mung bis zu einer Auslösetemperatur und/oder einen entsprechenden, insbesondere elektri schen, Zündimpuls entzündbar ist um im inneren Hohlraum zumindest eine Druckwelle zu er zeugen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem inneren Hohlraum vor dem Gasgenerator ein Deflektor angeordnet ist, wobei der Deflektor mindestens eine, gegenüber der Längsachse des hohlen Leitungselementes und deren Normalebene, geneigte Deflektorfläche aufweist, die die Druckwelle zumindest teilweise aus dem zentralen Bereich des inneren Hohlraumes des Tren nabschnittes seitlich an die Innenwandung des Leitungselementes lenkt, um das Leitungsele ment in diesem Bereich zu trennen.
Als Gasgeneratoren werden Bauelemente verstanden, die nach einer geeigneten Betätigung in kurzer Zeit eine großes Gasvolumen erzeugen. Nach besonderen Ausführungsformen werden beispielsweise Zünder für Airbags und/oder Gurtstraffer verwendet. Nach weiteren möglichen Ausführungsformen werden Zündpillen mit pyrotechnischem Material verwendet.
Durch die Lenkung der Druckwelle, die durch die Zündung des Gasgenerators, insbesondere des pyrotechnischen Materials entsteht, an eine Trennstelle erfolgt ein schnelleres und siche res Trennen des Trennabschnittes. Nach einer weiteren Ausführungsform wird durch den De flektor die Druckwelle, beispielsweise eine zweite Druckwelle oder ein zeitlich nachgeordne- ter Teil der ersten Druckwelle nach erfolgter Trennung des Trennabschnittes an den bei der Trennung entstehenden Lichtbogen gerichtet. Durch diese erzielte Strömung des Gases erfolgt ein Löschen des Lichtbogens.
Nach einer besonderen Ausführungsform ist der Deflektor auf jener Seite des Gasgenerators angeordnet, die den Zündkontakten und/oder Zündanschlüssen des Gasgenerators, insbeson dere der Zündpille, gegenüber liegt. Nach einer besonderen Ausführung ist der Deflektor im Bereich des hohlen Leitungselementes des Trennabschnittes angeordnet der zu Trennung vor gesehen ist. Nach einer besonderen Ausführungsform weist das hohle Leitungselement in die sem Bereich einen geringeren und/oder abnehmenden Durchmesser auf. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann durch die Verwendung des De flektors ein kleinerer Zünder verwendet werden. Durch die bessere definierte Trennstelle des Leiters und/oder die direkte Ausrichtung der Druckwelle auf den initialen Lichtbogen ist ein verringerter Energieeintrag bei der Löschung des Lichtbogens erzielt worden. Beobachtet wurde eine Verringerung des Energieeintrages durch die Erfindung von mindestens 5%.
Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung kann durch den Deflektor und die damit bessere Trennwirkung des Leiters Bauraum und Gewicht im Bereich von min destens 25 % des Gesamtbauteiles nach Fig. 1 gespart werden.
Nach einer besonderen Ausführungsform weist der Deflektor einen mit zunehmendem Ab stand zum Gasgenerator zunehmenden Durchmesser auf.
Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform ist der Deflektor rotationssymmetrisch aus geführt.
Nach einer weiteren besonderen ist der Deflektor kegelförmig, pyramidenförmig oder kegel- oder pyramidenstumpfförmig ausgeführt.
Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform berührt der Deflektor, insbesondere mit dem Randbereich der Deflektorfläche, die Innenwandung des Leitungselementes oder ist der Innenwandung unmittelbar benachbart angeordnet.
Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform beträgt der minimale Abstand zwischen dem Deflektor, insbesondere der Spitze des Deflektors, und dem Gasgenerator zwischen 0,5 mm und 12 mm, insbesondere zwischen 1 mm und 6mm.
Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform besteht der Deflektor, insbesondere die Deflektorfläche, zumindest teilweise aus einem nicht-leitendem Werkstoff, insbesondere aus einem keramischen Werkstoff und/oder aus einem Polymer- Werkstoff.
Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform weist der Deflektor mit seiner Deflek torfläche bezogen auf die Längsachse des Leitungselementes auf der dem Gasgenerator abge wandten Seite einen Öffnung swinkel zwischen 30° und 170°, insbesondere zwischen 60° und 150°, auf. Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform ist der Deflektor geometrisch an die Innen kontur des Trennabschnittes des elektrischen Leiters angepasst.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Deflektor im Bereich des Gas generators, bevorzugt des pyrotechnischen Materials, insbesondere der Zündpille, insbeson dere vor der Zündpille, angeordnet. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann damit im vorderen Bereich des ersten Abschnittes des elektrischen Leiters, insbesondere in jenem Teil in dessen hohlem Bereich der Zündraum ausgebildet ist, vorzugsweise jenem Teil des Zündraumes, der vor dem Gasgenerator angeordnet ist, eine zielgerichtete Steuerung der Druckwelle und/oder Druckwellen der durch den Gasgenerator und/oder die Zündpille ausgelösten Detonation bzw. Druckwellenerzeugung erfolgen. So kann durch Anordnung des Deflektors zwischen dem Leiter und dem Gasgenerator, bevorzugt dem pyrotechnischen Ma terial, insbesondere der Zündpille, die unkontrollierte Ausbildung von Rissen im Leiter, ins besondere im Bereich des dünnen Durchmessers des Leiters im Bereich des Trennabschnittes, verhindert werden. Solche Risse führen im Stand der Technik in vielen Lallen zur unkontrol lierten Zerstörung des Leiters und damit zum Eintrag von Bruchstücken des Leiters in den äu ßeren Bereich des Leiters, insbesondere in den gekapselten Raum um den Leiter, wodurch wiederum die Bildung von Lichtbögen oder sonstigen Störeinflüssen und/oder Störsignalen an der Trennstelle und/oder im Bereich der Trennstelle begünstigt wird.
Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Deflektor geomet risch an die Innenkontur des ersten Abschnittes des elektrischen Leiters angepasst ist.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung endet der Hohlraum im Leiter in Richtung des ersten Kontaktes und ist ferner an dem Ende des Hohlraumes vor dem Gasgene rator der Deflektor angeordnet.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Deflektor zumindest teilweise aus einem Polymer gefertigt.
Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Deflektor zumindest teilweise aus einem Silikon mit Keramikfüllung gefertigt.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht der Deflektor zumindest teil weise aus einem metallischen Werkstoff. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Deflektor als integraler Be standteil des Leiters, insbesondere einstückig bzw. einteilig mit dem Trennabschnitt des Lei ters und/oder mit zumindest einem Teil des Trennabschnitts des Leiters, ausgeführt.
Die Erfindung ist nachfolgend durch schematische nicht einschränkende Liguren erläutert.
Lig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Sicherung in einer beispielhaften Ausführung in vereinfachter Schnittdarstellung;
Lig: 2 A-C zeigen Detailansicht einer weiteren schematischen Anordnung einer erfin dungsgemäßen Sicherung;
Lig. 3 zeigt eine schematische Ansicht einer ausgelösten Sicherung nach Lig.l;
Lig. 4 zeigt eine alternative Ausführung eines Deflektors einer erfindungsgemäßen
Sicherung in vereinfachter schematischer Darstellung.
Lig. 1 und Lig. 3 zeigen eine mögliche erfindungsgemäße Vorrichtung als Sicherung 1 zur Trennung von zwei elektrischen Leitern. Lig. 1 zeigt diese Sicherung in nicht-ausgelöstem Status, während Lig.3 diese Sicherung in ausgelöstem Status zeigt. Es sind dabei ein erstes Leiterende 2 vorgesehen, der in der in Lig. 1 gezeigten Konfiguration mit einem zweiten Lei terende 5 verbunden ist. Die Verbindung der beiden Leiter wird über einen Trennabschnitt verbunden, der einen Kolben 3, ein Verbindungsstück 4 am zweiten Leiterende sowie ein hohles Leitungselement am ersten Leiterende hergestellt. Der Trennabschnitt ist demnach zu mindest teilweise als hohles Leitungselement 6 mit einem, durch die Innenwandung des Lei tungselementes 6 zumindest teilweise begrenzten, inneren Hohlraum ausgeführt. In diesem Hohlraum ist eine Zündpille 9 angeordnet, die über zwei Kontakte 10 aktiv angesteuert und gezündet werden kann. Dabei wird das Leitungselement 6 des Trennabschnittes, das als Hohl zylinder mit dünnem Querschnitt ausgeführt ist, durch die Detonation der Zündpille 9 ge trennt. Durch dieses Trennen und den durch die Zündpille entstehenden Druck wird der Kol ben 3 in Richtung des zweiten Leiterendes 5 bewegt und das Verbindungsstück 4, das als Hohlzylinder bzw. hohler Leitungselement mit dünnem Querschnitt ausgeführt ist, verformt bzw. gefaltet. Diese Laltung findet in einem Laltungsraum 7 der Sicherung statt. Durch die Trennung des ersten Leiterendes 2 vom zweiten Leiterende 5, entsteht im Trennungsbereich des Leitungselementes 6 des Trennabschnittes in vielen Lällen ein Lichtbogen. Im Bereich der Trennung ist deshalb in einem Löschraum 8 ein Lichtbogenlöschmedium, insbesondere Sili konöl, vorgesehen. Dieses Lichtbogenlöschmedium 8 verdampft nach einer besonderen Aus- führungsform der Erfindung, wodurch der Innendruck in diesem Bereich steigt und dieser Druck zusätzlich auf den Kolben 3 sowie einen Treibspiegel 16 wirkt. Damit wir die Bewe gung des Kolbens 3 mitsamt dem Treibspiegel 16 sowie die Faltung des Verbindungsstückes 4 in Richtung des zweiten Leiterendes 5 weiter vorangetrieben. Durch die Vergrößerung des Abstandes zwischen den beiden Leitern 2 und 5 und das Lichtbogenlöschmedium 8, insbeson dere das Silikonöl, erfolgt ein Löschen des Lichtbogens. Das Silikonöl verdampft endotherm und trägt durch Bildung von Gas zur Bewegung des Treibspiegels 16 und des Kolbens 3 bei, absorbiert andererseits Energie des Lichtbogens und kühlt die Sicherung in ihrem Gehäuse 17.
Fig. 2A bis 2C zeigen weitere mögliche Ausführungsformen einer Sicherung. Dabei ist nur der Teil des Trennabschnittes 13 dargestellt in welchem sich der Gasgenerator und/oder das pyrotechnische Material befindet.
In Fig. 2A und 2B ist wiederum schematisch eine Zündpille 11 dargestellt. In dieser Zündpille ist das pyrotechnische Material vorzugsweise in einer geeigneten Hülle (nicht dargestellt) ein gefasst. Es können aber auch andere geeignete Zünder verwendet werden. Die Zündpille 11 wird über zwei Kontakte 12 kontaktiert. Diese beiden Kontakte 12 dienen zum aktiven Auslö sen bzw. Zünden der Zündpille. Nach anderen möglichen Ausführungsformen der Erfindung kann auch eine passive Auslösung der Zündpille vorgesehen werden. Die Kontakte der Zünd pille werden im Inneren des Trennabschnittes 13 vorzugsweise in einem Isolationsmaterial geführt (nicht dargestellt) und der Bereich der Kontakte 12 hinter der Zündpille 11 ist vor zugsweise abgedichtet (nicht dargestellt). Vor der der Zündpille ist ein Deflektor 15 vorgese hen. Dieser Deflektor 15 ist in der darstellten Form als Kegel ausgeformt und leitet über seine Deflektorfläche 18, die in diesem Fall der Mantelfläche des Kegels entspricht, eine durch eine Zündung der Zündpille 11 entstehende Druckwelle und/oder Druckwellen aus dem zentralen Bereich im inneren Hohlraum des hohlförmigen Leitungselementes an dessen Innenwandung 19. Die Druckwelle wird dabei, wie schematisch mit Pfeilen dargestellt, in jenen Bereich des hohlen Leitungselement abgelenkt, in welchem die Ausläufer der Mantelfläche bzw. Deflek torfläche 18 des Deflektors 15 der Innenwandung 19 des Leitungselementes des Trennab schnitts benachbart sind oder diese gar berühren. Wie in Fig. 2B ersichtlich ist ein Öffnungs winkel y um die zentrale Achse z, der Längsachse des hohlen Leitungselements, definiert. Dieser beträgt nach einer möglichen Ausführungsform beispielsweise ca. 90°. Nach einer weiteren möglichen Ausführungsform ist der Abstand x zwischen der Spitze des Deflektors und dem pyrotechnischen Material x beispielsweise ca. 4 mm.
Durch das Umlenken der Druckwelle an die konstruktiv geschwächten Bereiche des Leitungs elementes im Bereich der Innenwandung 19 erfolgt ein gezieltes Bersten des hohlförmigen Leitungselementes zielgenau in diesem Bereich. Hierdurch wird erreicht, dass ein sicheres und schnelles Auftrennen des Leitungselementes erfolgt. Das Auftreten von Rissen und/oder Material, das sich bei und/oder nach dem Auftrennen unkontrollierbar vom Leiter löst und in den im Bereich des Löschraumes 8 eindringt. Solches Material könnte dann wiederum zur un erwünschten Entstehung von Lichtbögen führen.
In Fig. 2C ist weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Deflektors 21 gezeigt, wo bei dieser Deflektor in Form eines kegelstumpfförmigen Körpers mit einer Abflachung 20 ausgeführt ist. Hierbei handelt es sich um eine von vielen möglichen Ausgestaltungsmöglich- keiten eines solchen Deflektors.
Fig. 4 zeigt schließlich einen als Teil des Feiters, einstückig und/oder einteilig, ausgeführten Deflektor 23 mit einer Deflektorfläche 24. Je nach Herstellungsart des Feiters hat eine solche Ausführung des Deflektors 23 im Sinne einer Integration als Bestandteil des Feitungselemen- tes des Trennabschnittes 13 Kostenvorteile, insbesondere im Bereich der Montage des Deflek- tors/Feiters.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Elektrische Sicherung mit einem Trennelement zur Trennung eines elektrischen Leiters, wobei das Trennelement einen ersten Anschluss zum Anschluss eines ersten Leiteren des des Leiters und einen zweiten Anschluss zum Anschluss eines zweiten Leiterendes des Leiters sowie einen zwischen dem ersten und zweiten Anschluss angeordneten Trennabschnitt des Leiters aufweist, der bei nicht-getrennter Sicherung leitend mit dem ersten und zweiten Anschluss leitend verbunden ist, wobei der Trennabschnitt ein zumindest teilweise hohles Leitungselement ausweist, das mit einem, durch eine Innenwandung des Leitungselementes zumindest teilweise begrenzten, inneren Hohlraum ausgeführt ist und in dem inneren Hohl raum ein Gasgenerator, bevorzugt ein pyrotechnisches Material, besonders bevorzugt eine Zündpille, angeordnet ist, das durch Erwärmung bis zu einer Auslösetemperatur und/oder ei nen entsprechenden, insbesondere elektrischen, Zündimpuls entzündbar ist, um im inneren Hohlraum zumindest eine Druckwelle zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass in dem in neren Hohlraum vor dem Gasgenerator, insbesondere auf der den Zündanschlüssen des Gas generators gegenüberliegenden Seite, ein Deflektor angeordnet ist, wobei der Deflektor min destens eine, gegenüber der Längsachse des hohlen Leitungselementes und deren Normal ebene, geneigte Deflektorfläche aufweist, die die Druckwelle zumindest teilweise aus dem zentralen Bereich des inneren Hohlraumes des Trennabschnittes seitlich an die Innenwandung des Leitungselementes lenkt, um das Leitungselement in diesem Bereich zu trennen.
2. Elektrische Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der De flektor einen mit zunehmendem Abstand zum Gasgenerator zunehmenden Durchmesser auf weist.
3. Elektrische Sicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Deflektor rotationssymmetrisch ausgeführt ist.
4. Elektrische Sicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, dass der Deflektor kegelförmig oder pyramidenförmig oder kegelstumpf- oder pyrami denstumpfförmig ausgeführt ist.
5. Elektrische Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Deflektor, insbesondere mit dem Randbereich der Deflektorfläche, die Innenwandung des Leitungselementes berührt oder der Innenwandung unmittelbar benachbart angeordnet ist.
6. Elektrische Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der minimale Abstand zwischen dem Deflektor, insbesondere der Spitze des Deflektors, und dem Gasgenerator zwischen 0,5 mm und 12 mm, insbesondere zwischen 1 mm und 6mm, beträgt.
7. Elektrische Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Deflektor, insbesondere die Deflektorfläche, zumindest teilweise aus einem nicht-leitendem Werkstoff, insbesondere aus einem keramischen Werkstoff und/oder aus einem Polymer-Werkstoff, besteht.
8. Elektrische Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Deflektor mit seiner Deflektorfläche bezogen auf die Längsachse des Leitungselementes auf der dem Gasgenerator, insbesondere dem pyrotechnischen Material, abgewandten Seite einen Öffnung swinkel zwischen 30° und 170°, insbesondere zwischen 60° und 150°, aufweist.
9. Elektrische Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Deflektor geometrisch an die Innenwandung des Trennabschnittes des elektrischen Leiters angepasst ist.
10. Elektrische Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Deflektor als integraler Bestandteil des Leiters, insbesondere einstü ckig bzw. einteilig mit dem Trennabschnitt des Leiters und/oder mit zumindest einem Teils des Trennabschnitts des Leiters, ausgeführt ist.
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