PYROTECHNISCHER TRENNER

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine pyrotechnische Trennvorrichtung geeignet zur Trennung eines Strompfades eines Hochvoltstromkreises mit einem Gehäuse, mit zwei an dem Gehäuse angeordneten Anschlusskontakten für den Strompfad, der getrennt werden soll, mit einem im Innenraum des Gehäuses angeordneten elektrischen Verbindungselement, das die Verbindung zwischen den beiden Anschlusskontakten herstellt, mit einer pyrotechnischen Einrichtung zur Trennung des elektrischen Verbindungselement in einen ersten und zweiten Teil an einer Trennstelle des elektrischen Verbindungselementes, und der erste Teil des elektrischen Verbindungselementes eine kolbenförmige Ausformung aufweist, so dass der erste Teil nach Auslösung der pyrotechnischen Einrichtung durch Einwirkung von Gasdruck auf die kolbenförmige Ausformung gemeinsam mit der kolbenförmigen Ausformung in dem Gehäuse relativ zum Gehäuse verfahrbar ist und an der Trennstelle ein Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Teil des elektrischen Verbindungselementes herstellbar ist. Dabei ist im Innenraum des Gehäuses ein Kanal vorgesehen, so dass durch den Kanal bei und/oder nach der Trennung des Verbindungselementes entstehende Gase seitlich an der kolbenförmigen Ausformung des ersten Teil des elektrischen Verbindungselementes vorbei führbar sind, und das Gehäuse eine Öffnung zwischen Innenraum und Umgebung aufweist, wobei die Öffnung an der, der Trennstelle des elektrischen Verbindungselementes in Bezug auf die kolbenförmigen Ausformung abgewandten, Seite des Gehäuses vorgesehen ist, sodass die bei der Trennung entstehenden Gase durch die Öffnung aus dem Gehäuse abführbar sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen pyrotechnischer Trenner zur Trennung von Hochvoltstromkreisen mit einem Gehäuse, mit zwei an dem Gehäuse angeordneten Anschlusskontakten für den Strompfad, der getrennt werden soll, mit einem im Innenraum des Gehäuses angeordneten elektrischen Verbindungselement der die Verbindung zwischen den beiden Anschlusskontakten herstellt, mit einer pyrotechnischen Einrichtung zur Trennung des elektrischen Verbindungselement in einen ersten und zweiten Teil, wobei der erste Teil des elektrischen Verbindungselementes nach Auslösung der pyrotechnischen Einrichtung in dem Gehäuse relativ zum Gehäuse verfahrbar ist, so dass ein Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Teil des elektrischen Verbindungselementes herstellbar ist.

[0002] Aus der Veröffentlichung DE102014108244A1 ist eine Sicherheitseinrichtung mit einer Austrittsöffnung im Gehäuse bekannt. Durch diese Austrittsöffnung können Gase aus dem Inneren der Sicherheitseinrichtung entweichen.

[0003] Diese aus dem Stand der Technik bekannte Lösung erweist sich in der Praxis als unzureichend.

[0004] Es ist deshalb eine Aufgabe den Stand der Technik eine Sicherheitseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass eine prozesssichere Ableitung der Gase aus der Sicherheitseinrichtung erreicht werden kann.

[0005] Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

[0006] Dadurch, dass die entstehenden Gase seitlich an dem kolbenförmigen Teil des getrennten Leiters vorbeigeführt werden, bevor diese das Gehäuse der pyrotechnischen Trennvorrichtung durch die Öffnung verlassen, erfolgt eine Kühlung der Gase sowie eine Erzeugung einer Strömung an dem kolbenförmigen Teil des getrennten Leiters vorbei.

[0007] Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Öffnung zentral im Bereich der Längsachse des Gehäuses vorgesehen.

[0008] Hierdurch kann im Löschraum, also im Bereich der mechanischen Trennung eine bevorzugte Strömung des Löschmediums bzw. der entstehenden Gase erzeugt werden, die wiederum zu einem schnelleren Löschen eines eventuell entstehenden Lichtbogens führen.

[0009] Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist im Bereich der Trennstelle im Gehäuse ein Löschraum vorgesehen ist, der zur Löschung eines an der Trennstelle auftretenden Lichtbogens geeignet ist.

[0010] Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Löschraum zur Aufnahme eines Löschmediums, beispielsweise eines Silikonöls, ausgebildet.

[0011] Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist der Löschraum einen Vorderraum und einen Hinterraum aufweist, wobei der Vorderraum um die Trennstelle angeordnet ist und der Hinterraum in einem peripheren Bereich des Gehäuses taschenartige Ausformungen aufweist.

[0012] Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Hinterraum bezogen auf die Längsachse des Gehäuses entlang des zweiten Teils des elektrischen Verbindungselementes angeordnet und ist durch eine isolierende Abdeckung, beispielsweise durch eine Gehäusewandung, über eine Länge die zumindest dem 1,5-fachen des Dicken-Durchmessers der Gehäusewandung entspricht, beispielsweise durch Einstülpen des Gehäuses, zumindest teilweise gegenüber dem zweiten Teil des elektrischen Verbindungselementes abgedeckt.

[0013] Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Kanal bei nicht getrenntem Verbindungselement geschlossen und wird nach der Trennung des Verbindungselementes durch eine Verlagerung des ersten Teils des Verbindungselementes geöffnet.

[0014] Hierdurch kann ein gesteuertes Öffnen des Kanals erreicht werden. Ein solcher Kanal kann zwischen der kolbenförmigen Ausformung und/oder einem Dichtungsteil und/oder dem Gehäuse erfolgen. Es ist auch denkbar, dass durch die Bewegung der kolbenförmigen Ausformung und/oder eines Dichtungsteil ein Kanal im Gehäuse oder einem anderen Bauteil bzw. Einsatz freigegeben wird. Damit kann erreicht werden, dass entstehende Gase an der kolbenförmigen Ausformung vorbei und zu einer Öffnung hinter der kolbenförmigen Ausformung vorbeiströmen

[0015] Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer schematischen nicht einschränkenden Zeichnungen gezeigt. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste schematische Ansicht der Trennvorrichtung zumindest teilweise im Schnitt in einem ersten Zustand in welchem die Trennvorrichtung nicht trennt

Fig. 2 eine zweite schematische Ansicht der Trennvorrichtung zumindest teilweise im Schnitt in einem zweiten Zustand in welchem die Trennvorrichtung trennt

Fig. 3 zeigt in schematischen Darstellungen weitere mögliche Details von beispielhaften Ausführungen der Erfindung

[0016] In Fig. 1 ist die Trennvorrichtung 1 dargestellt beispielsweise zur Trennung eines Fahrzeugnetzes von einem Hochvoltspeicher. Die Trennvorrichtung weist ein Gehäuse 17 und zwei Stromanschlüsse 2, 5 auf.

[0017] In Fig. 1 ist eine Trennvorrichtung 1 zur Trennung eines Stromkreises mit zwei Stromanschlüssen 2, 5 gezeigt. Die Trennvorrichtung weist ein Gehäuse auf, das gegebenenfalls aus mehreren Teilen zusammengesetzt wird. Beispielsweise ist das Gehäuse 17 in Art einer Kapsel und/oder Hülse vorgesehen, die beispielsweise an einer Seite über einen geeigneten Deckel abgeschlossen wird. An den Seiten des Gehäuses sind geeignete Durchführungen für die Stromanschlüsse 2,5 vorgesehen, die in das Innere des Gehäuses, also den Innenraum des Gehäuses, geführt werden. Zwischen den Stromanschlüssen ist ein, in dem Gehäuse positionierter, elektrisches Verbindungselement 6 bzw. Trennabschnitt vorgesehen. Dieser Trennabschnitt 6 wird bei Auslösung der Trennvorrichtung mechanisch getrennt, wodurch der Stromfluss zwischen den beiden Stromanschlüssen 2,5 gestoppt werden soll. Der Trennabschnitt 6 ist in einer ersten Kammer 8 positioniert, die beispielsweise durch ein Löschmedium, insbesondere Silikonöl, zumindest teilweise gefüllt ist. Die erste Kammer 8 wird deshalb auch als Löschraum bezeichnet.

[0018] Im Inneren des Trennabschnittes 6 ist eine pyrotechnische Einrichtung bzw. Element 9 vorgesehen. Diese pyrotechnische Einrichtung weist geeignete elektrische Anschlüsse 9 zur Auslösung auf. Durch die elektrischen Anschlüsse wird ein Zündimpuls an die pyrotechnische Einrichtung 9 zur Zündung desselben geleitet. Nach Zündung der pyrotechnischen Einrichtung 9 wird insbesondere durch Innendruck der Trennabschnitt getrennt. Dazu kann der Trennabschnitt auch an einer Stelle geeignet mechanisch geschwächt sein, beispielsweise eine Kerbe oder Ähnliches vorgesehen ist.

[0019] In dem Trennabschnitt ist ein Einbauteil 22 vorgesehen, durch welchen die Druckwelle und/oder die Druckwellen, die durch die Explosion des gezündeten pyrotechnischen Elementes an den Trennabschnitt 6 gelenkt wird. Nach einer besonderen Ausführungsform ist an dem Trennabschnitt in diesem Bereich seine strukturelle Schwächung vorgesehen. Nach einer besonderen Ausführungsform weist der Trennabschnitt 6 in diesem Bereich entsprechende Schwächungen, beispielsweise Einkerbungen und/oder einen verminderten wirksamen Durchmesser des rohrförmigen Trennabschnittes ist in diesem Bereich auf.

[0020] Nach dem Trennen des Trennabschnittes 6 wird der erste Teil des Trennabschnittes bzw. des elektrischen Verbindungselementes 6 von dem zweiten Teil des elektrischen Verbindungselementes, der mit dem zweiten Stromanschluss 2 stationär verbunden bleibt, wegbewegt (durch Pfeile in Fig. 2 schematisch dargestellt). Der erste Teil des elektrischen Verbindungselementes weist dazu eine kolbenförmige Ausformung 3 auf, die zusammen mit dem Dichtungsteil 16 entlang der Innenkontur des zylindrischen Gehäuses 17 nach links geführt wird. Der Stromanschluss 5 der beispielsweise ebenfalls zylindrisch ausgeführt ist, wird dabei entsprechend gestaucht. Die Stauchung kann innerhalb des Gehäuses 17 erfolgen oder, wie in Fig. 2 außerhalb des Gehäuses (hier nicht dargestellt). Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann die Stauchung alternativ auch durch einen geeigneten Verschiebemechanismus funktionell ersetzt werden. Wie in den Zeichnungen ersichtlich sind in einer zweiten Kammer 7 geeignete Bremselemente 4 vorgesehen. Diese Bremselemente 4 sind an der Innenfläche des Gehäuses 17 oder an einem Abdichtelement des Stromanschlusses 5 angeordnet. Nach einer anderen nicht-dargestellten Ausführungsform sind die Bremselemente 4 an der Hinterseite der kolbenförmigen Ausformung 3 angeordnet. Diese Bremselemente 4 sind dazu bestimmt, die kolbenförmigen Ausformung 3 und/oder den Dichtungsteil 16 in seiner Bewegung nach der Trennung des Trennabschnittes 6 wieder einzubremsen. Damit soll ein harter Anschlag der kolbenförmigen Ausformung 3 und/oder den Dichtungsteil 16 an der linken Seite des Gehäuses und/oder am linken Gehäusedeckels verhindert werden.

[0021] Die Bremselemente 4 sind als einzelne Bremselemente ausgeführt, können aber nach einer anderen Ausführungsform auch verbunden sein. Die Bremselemente können aus verschiedenen Materialien bestehen, bevorzugt ist thermoplastisches Material. Die Bremselemente sind nach einer besonderen Ausführungsform verformbar und nehmen auf diese Weise Energie auf und bauen die Bewegungsenergie des kolbenförmigen Teils 3 beim Abbremsen ab.

[0022] Wie in Fig.1 ersichtlich ist, ist im Dichtungsteil 16 ein Kanal 18 vorgesehen. Dieser Kanal kann über konzentrisch über den Umfang vorgesehen sein oder nur über einen Teil des Umfangs, wie in Fig. 1 dargestellt. Alternativ kann der Kanal auch im Gehäuse ausgeführt werden. Ferner ist eine Öffnung 19 im hinteren Dichtungsteil im Bereich der Durchführung des Stromanschlusses 5 vorgesehen. Die Öffnung ist beispielsweise konzentrisch um den Stromanschluss 5 angeordnet. Die Öffnung kann allerdings auch anders ausgeführt sein. Durch die Öffnung 19 ist der Innenraum mit der Umgebung verbunden. Wie in Fig. 2 ersichtlich können nach der Trennung des Trennabschnittes 6 entstehende Gase 21 über den Kanal 18 hinter die kolbenförmige Ausformung 3 des ersten Teils des Trennabschnittes gelangen und in weiterer Folge den Innenraum des Gehäuses über die Öffnung 19 verlassen. Der Löschraum an der Trennstelle weist einen Vorderraum, der um die Trennstelle angeordnet ist und einen peripheren Hinterraum auf. Der Hinterraum ist beispielsweise taschenförmig ausgeformt und dient beispielsweise als zusätzliches Reservoir für Löschmittel. Vorzugsweise wird durch den Gasaustritt eine Strömung erzeugt, wodurch in den Taschen 23 im Hinterraum enthaltenes Löschmedium, beispielsweise Silikonöl, in den vorderen Bereich des Trennabschnittes strömt und auf diese Weise das Löschen eines etwaigen entstandenen Lichtbogens im Bereich des Trennabschnittes zwischen dem ersten und dem zweiten Teil des Trennabschnittes unterstützt. Die Taschen 23 werden im gezeigten Beispiel durch das Gehäuse gebildet, wobei die Gehäusewand axial in den Innenraum geführt wird, sodass sich axiale Bereiche 20 Bilden, die den Stromleiter 2 teilweise abdecken und gemeinsam mit anderen Teilen des Gehäuses die Taschen 23 bilden.

[0023] In Fig. 3 sind weitere mögliche Ausführungen der Erfindung gezeigt. Dabei sind der besseren Übersichtlichkeit wegen nur Details der alternativen Designs gezeigt. In Zusammenschau mit den Fig. 1 und 2 ist somit ein Verständnis für den Fachmann gegeben. Für funktional ähnliche Teile wurden zum besseren Verständnis auch idente Referenzzeichen gewählt.

[0024] In Fig. 3a ist eine beispielhafte Ausführung gezeigt in welcher der Dichtungsteil 16 nach der Trennung des elektrischen Verbindungselementes in seiner Bewegung mit dem ersten Teil des elektrischen Verbindungselementes und seiner dargestellten kolbenförmigen Ausformung 3, wie das auch in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, durch ein Bremselement 4 gestoppt wird. In der Folge bewegt sich der er erste Teil des elektrischen Verbindungselementes mit seiner kolbenförmigen Ausformung 3 von dem Dichtungsteil 16 weg. Dadurch öffnet sich der Kanal 18 zwischen der kolbenförmigen Ausformung 3 und dem Dichtungsteil 16 und dem Gehäuse 17. Durch diesen Kanal können die entstehenden Gase 23 an der kolbenförmigen Ausformung 3 vorbei strömen, wie das schematisch in Fig. 3a gezeigt ist.

[0025] Fig. 3b unterscheidet sich von den übrigen Ausführungsbeispielen dadurch, dass im Gehäuse 17 oder einem Gehäuseteil eine Stufe 24 ausgebildet ist. Gleitet der Verbund aus dem ersten Teils des Verbindungselementes mit seiner kolbenförmigen Ausformung 3 und dem Dichtungsteil 16 am Gehäuse entlang, öffnet sich zwischen Dichtungsteil 16 und Gehäuse 17 ein Kanal, wodurch, wie in Fig. 3c dargestellt wiederum entstehende Gase die kolbenförmige Ausformung 3 passieren können und somit zur Öffnung im Gehäuse strömen können (nicht dargestellt). Dazu wird auf Figuren 1 und 2 verwiesen.

Ansprüche

1. Pyrotechnische Trennvorrichtung geeignet zur Trennung eines Strompfades eines Hochvoltstromkreises

mit einem Gehäuse,

mit zwei an dem Gehäuse angeordneten Anschlusskontakten für den Strompfad, der getrennt werden soll,

mit einem im Innenraum des Gehäuses angeordneten elektrischen Verbindungselement das die Verbindung zwischen den beiden Anschlusskontakten herstellt,

mit einer pyrotechnischen Einrichtung zur Trennung des elektrischen Verbindungselement in einen ersten und zweiten Teil an einer Trennstelle des elektrischen Verbindungselementes, und der erste Teil des elektrischen Verbindungselementes eine kolbenförmige Ausformung aufweist, so dass der erste Teil nach Auslösung der pyrotechnischen Einrichtung durch Einwirkung von Gasdruck auf die kolbenförmige Ausformung gemeinsam mit der kolbenförmigen Ausformung in dem Gehäuse relativ zum Gehäuse verfahrbar ist und an der Trennstelle ein Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Teil des elektrischen Verbindungselementes herstellbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

im Innenraum des Gehäuses ein Kanal vorgesehen ist, so dass durch den Kanal bei und/oder nach der Trennung des Verbindungselementes entstehende Gase seitlich an der kolbenförmigen Ausformung des ersten Teil des elektrischen Verbindungselementes vorbei führbar sind, und das Gehäuse eine Öffnung zwischen Innenraum und Umgebung aufweist, wobei die Öffnung an der, der Trennstelle des elektrischen Verbindungselementes in Bezug auf die kolbenförmigen Ausformung abgewandten, Seite des Gehäuses vorgesehen ist, sodass die bei der Trennung entstehenden Gase durch die Öffnung aus dem Gehäuse abführbar sind.

2. Pyrotechnischer Trenner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung zentral im Bereich der Längsachse des Gehäuses vorgesehen ist.

3. Pyrotechnischer Trenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Trennstelle im Gehäuse ein Löschraum vorgesehen ist, der zur Löschung eines an der Trennstelle auftretenden Lichtbogens geeignet ist.

4. Pyrotechnischer Trenner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Löschraum zur Aufnahme eines Löschmediums, beispielsweise eines Silikonöls, ausgebildet ist.

5. Pyrotechnischer Trenner nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Löschraum einen Vorderraum und einen Hinterraum aufweist, wobei der Vorderraum um die Trennstelle angeordnet ist und der Hinterraum in einem peripheren Bereich des Gehäuses taschenartige Ausformungen des Innenraums ausfweist.

6. Pyrotechnischer Trenner nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinteraum bezogen auf die Längsachse des Gehäuses entlang des zweiten Teils des elektrischen Verbindungselementes angeordnet ist und durch eine isolierende Abdeckung, beispielsweise durch die Gehäusewandung, über eine Länge die zumindest dem 1,5-fachen des Dicken-Durchmessers der Gehäusewandung entspricht, beispielsweise Einstülpen des Gehäuses, zumindest teilweise gegenüber dem zweiten Teil des elektrischen Verbindungselementes abgedeckt ist.

7. Pyrotechnischer Trenner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal bei nicht getrenntem Verbindungselement geschlossen ist und nach der Trennung des Verbindungselementes durch eine Verlagerung des ersten Teiles des Verbindungselementes geöffnet wird.

Zeichnung