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DE102015007420A1 - Device and method for interrupting or establishing an electrical connection - Google Patents

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DE102015007420A1
DE102015007420A1 DE102015007420.2A DE102015007420A DE102015007420A1 DE 102015007420 A1 DE102015007420 A1 DE 102015007420A1 DE 102015007420 A DE102015007420 A DE 102015007420A DE 102015007420 A1 DE102015007420 A1 DE 102015007420A1
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DE
Germany
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electrical connection
conductor
heat
inflatable material
inflatable
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102015007420.2A
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German (de)
Inventor
Bernd Eigenmann
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Diehl Metal Applications GmbH
Original Assignee
Diehl Metal Applications GmbH
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Publication date
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    • 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
    • H01H85/0039Means for influencing the rupture process of the fusible element
    • H01H85/0047Heating means
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    • HELECTRICITY
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Unterbrechen oder zum Herstellen einer elektrischen Verbindung, umfassend einen die elektrische Verbindung bildenden Leiter (2) und ein in der Nähe des Leiters (2) angeordnetes durch Wärmezufuhr aufblähbares Material (5), wobei zumindest ein Teilbereich des Leiters (2) durch ein irreversibles Aufblähen des aufblähbaren Materials (5) derart bewegbar und/oder verformbar ist, dass die elektrische Verbindung unterbrochen oder hergestellt wird.The invention relates to a device for interrupting or producing an electrical connection, comprising a conductor (2) forming the electrical connection and a material (5) which can be inflated by heat supply in the vicinity of the conductor (2), wherein at least a portion of the conductor ( 2) is movable and / or deformable by an irreversible swelling of the inflatable material (5) such that the electrical connection is interrupted or produced.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Unterbrechen oder zum Herstellen einer elektrischen Verbindung.The invention relates to a device and a method for interrupting or establishing an electrical connection.

Nach dem Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, bei welchen eine durch einen Leiter gebildete elektrische Verbindung durch Zünden einer pyrotechnischen Mischung unterbrochen wird. Durch das Zünden der pyrotechnischen Mischung wird ein hinreichend starker Gasdruck erzeugt oder hinreichend viel thermische Energie freigesetzt, so dass der Leiter zerstört wird. Dadurch kann jedoch auch ein Brand ausgelöst werden. Außerdem kommt es dabei zu einem Knall.In the prior art devices are known in which an electrical connection formed by a conductor is interrupted by igniting a pyrotechnic mixture. By igniting the pyrotechnic mixture, a sufficiently strong gas pressure is generated or sufficient amount of thermal energy is released, so that the conductor is destroyed. However, this can also trigger a fire. It also comes to a bang.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Unterbrechen oder zum Herstellen einer elektrischen Verbindung angegeben werden, bei denen die Brandgefahr erheblich vermindert ist sowie die Entstehung eines starken Knalls vermieden wird.The object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art. In particular, a device and a method for interrupting or establishing an electrical connection are to be specified in which the risk of fire is significantly reduced and the formation of a strong bang is avoided.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 7 sowie 9 bis 13.This object is solved by the features of claims 1 and 8. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the features of claims 2 to 7 and 9 to 13.

Nach Maßgabe der Erfindung umfasst die Vorrichtung einen die elektrische Verbindung bildenden Leiter und ein in der Nähe des Leiters angeordnetes durch Wärmezufuhr aufblähbares Material, wobei zumindest ein Teilbereich des Leiters durch ein irreversibles Aufblähen des aufblähbaren Materials derart bewegbar und/oder verformbar ist, dass die elektrische Verbindung unterbrochen oder hergestellt wird.According to the invention, the device comprises a conductor forming the electrical connection and a material which can be inflated by supplying heat in the vicinity of the conductor, wherein at least a portion of the conductor is movable and / or deformable by an irreversible swelling of the inflatable material such that the electrical Connection is interrupted or established.

Unter einem aufblähbaren Material wird ein Material verstanden, dessen Volumen vergrößert werden kann. Das Aufblähen, d. h. die Volumenvergrößerung, ist dabei durch Wärmezufuhr einleitbar. Das Aufblähen erfolgt beim Erreichen einer Aktivierungstemperatur. Die Aktivierungstemperatur liegt vorteilhafterweise im Bereich von etwa 100°C bis etwa 200°C. Vorzugsweise liegt die Aktivierungstemperatur zwischen 140°C und 160°C.An inflatable material is understood to mean a material whose volume can be increased. The puffing, d. H. the increase in volume, can be introduced by heat. The inflation takes place when an activation temperature is reached. The activation temperature is advantageously in the range of about 100 ° C to about 200 ° C. Preferably, the activation temperature is between 140 ° C and 160 ° C.

Das Aufblähen wird weiterhin als irreversibel bezeichnet, weil das aufblähbare Material nach dem Aufblähen selbst bei einer Beendigung der Wärmezufuhr bzw. bei einer Kühlung aufgebläht bleibt. Es kann jedoch zu einer geringfügigen Verringerung des Volumens nach der Beendigung der Wärmezufuhr bzw. bei Kühlung kommen.The puffing is further referred to as irreversible, because the inflatable material remains inflated after inflation even at a completion of the heat supply or cooling. However, it may come to a slight reduction in volume after the completion of the heat supply or cooling.

Vorzugsweise kann sich das Volumen des aufblähbaren Materials zumindest verzehnfachen. Besonders bevorzugt wird ein aufblähbares Material, dessen Volumen sich zumindest verhundertfachen kann. Im Sinne der Erfindung ist das Aufblähen von einer Explosion, die z. B. beim Zünden einer pyrotechnischen Mischung erfolgt, abzugrenzen. Beim aufblähbaren Material vergrößert sich das Volumen, das das Material als Festkörper einnimmt. Davon zu unterscheiden ist ein explosives Material, das plötzlich eine größere Energiemenge insbesondere in Form von thermischer Energie freisetzen kann und dabei einen hoher Gasdruck erzeugen kann.Preferably, the volume of the inflatable material may increase at least tenfold. Particularly preferred is an inflatable material whose volume can be at least hundreds of times. For the purposes of the invention, the puffing of an explosion, the z. B. when igniting a pyrotechnic mixture is to delineate. The inflatable material increases the volume that occupies the material as a solid. This is to be distinguished from an explosive material, which can suddenly release a larger amount of energy, especially in the form of thermal energy and can thereby generate a high gas pressure.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in zwei zueinander alternativen Ausgestaltungen auftreten. Sie ist entweder so ausgestaltet, dass eine ursprünglich bestehende elektrische Verbindung durch das Aufblähen des aufblähbaren Materials unterbrochen werden kann, oder sie ist so ausgestaltet, dass eine ursprünglich nicht bestehende elektrische Verbindung durch das Aufblähen des aufblähbaren Materials hergestellt werden kann.The device according to the invention can occur in two alternative embodiments. It is either designed so that an originally existing electrical connection can be interrupted by the inflating of the inflatable material, or it is designed so that an originally non-existent electrical connection can be made by the inflation of the inflatable material.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Kraft zum Unterbrechen bzw. Herstellen der elektrischen Verbindung durch das aufblähbare Material aufgebracht. Dabei wird weder ein hoher Gasdruck erzeugt, noch eine größere Menge an thermischer Energie freigesetzt. Somit kann das Entstehen eines starken Knalls verhindert werden sowie die Brandgefahr erheblich vermindert werden. Da das Aufblähen irreversibel ist, bleibt die elektrische Verbindung auch bei einer Beendigung der Wärmezufuhr bzw. bei einer Kühlung dauerhaft unterbrochen bzw. hergestellt.In the device according to the invention, the force for interrupting or establishing the electrical connection is applied by the inflatable material. Neither a high gas pressure is generated, nor a larger amount of thermal energy released. Thus, the emergence of a strong bang can be prevented and the risk of fire can be significantly reduced. Since the puffing is irreversible, the electrical connection is permanently interrupted or produced even if the heat supply is terminated or cooled.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das aufblähbare Material Blähgraphit. Blähgraphit weist eine Schichtstruktur wie Graphit auf, wobei zwischen einzelnen Schichten Fremdmoleküle eingelagert sind. Blähgraphit zeichnet sich durch eine besonders große Volumenzunahme beim Aufblähen aus. Die Volumenzunahme des Blähgraphits kann bei der Herstellung auf einen Faktor zwischen 8 und 400 eingestellt werden. Vorzugsweise liegt der Faktor zwischen 20 und 150.According to an advantageous embodiment of the invention, the inflatable material comprises expanded graphite. Expanded graphite has a layer structure such as graphite, wherein between individual layers foreign molecules are incorporated. Expanded graphite is characterized by a particularly large volume increase during inflation. The increase in volume of expandable graphite can be adjusted to a factor between 8 and 400 during production. Preferably, the factor is between 20 and 150.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Leiter einstückig ausgebildet. Der einstückige Leiter kann durch das Aufblähen des aufblähbaren Materials unterbrochen werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the conductor is integrally formed. The one-piece conductor can be interrupted by the inflating of the inflatable material.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Leiter zur Ausbildung der elektrischen Verbindung form-, kraft- und/oder stoffschlüssig mit einem weiteren Leiter verbunden. Hier kommen die beiden Alternativen in Betracht: Entweder kann eine bestehende form-, kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung des Leiters mit einem weiteren Leiter durch das Aufblähen des aufblähbaren Materials aufgebrochen werden und dadurch die elektrische Verbindung unterbrochen werden. Oder es besteht zunächst keine Verbindung des Leiters mit dem weiteren Leiter. Durch das Aufblähen des aufblähbaren Materials kann eine form-, kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung des Leiters mit dem weiteren Leiter erzeugt und dadurch die elektrische Verbindung hergestellt werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the conductor for forming the electrical connection form, force and / or materially connected to another conductor. Here, the two alternatives come into consideration: either an existing positive, non-positive and / or material connection of the conductor with another conductor can be broken by the inflating of the inflatable material and thereby the electrical connection can be interrupted. Or it initially there is no connection of the conductor with the other conductor. By inflating the inflatable material, a positive, non-positive and / or material connection of the conductor with the other conductor can be generated and thereby the electrical connection can be established.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung ein elektrisches und/oder ein pyrotechnisches Heizelement, mit welchem Wärme zum aufblähbaren Material zuführbar ist. Vorteilhafterweise besteht eine gute Wärmeleitung zwischen dem Heizelement und dem aufblähbaren Material. Die durch das Heizelement erzeugte Wärme wird im Wesentlichen vollständig dem aufblähbaren Material zugeführt. Dazu kann das Heizelement unmittelbar am aufblähbaren Material anliegen. Das aufblähbare Material kann beispielsweise mit einer Wärmeleitpaste am Heizelement angeklebt sein. Das Heizelement kann zusätzlich an seinen dem aufblähbaren Material abgewandten Seiten thermisch abisoliert sein. Die bei einem pyrotechnischen Heizelement verwendete pyrotechnische Mischung kann wesentlich schwächer ausgelegt sein als eine herkömmlicherweise zur Unterbrechung von Leitern verwendete pyrotechnische Mischung. Dadurch kann das Entstehen eines starken Knalls verhindert werden sowie die Brandgefahr erheblich vermindert werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the device comprises an electrical and / or a pyrotechnic heating element, with which heat can be supplied to the inflatable material. Advantageously, there is good heat conduction between the heating element and the inflatable material. The heat generated by the heating element is substantially completely supplied to the inflatable material. For this purpose, the heating element can rest directly on the inflatable material. The inflatable material may for example be glued to the heating element with a thermal paste. The heating element may additionally be thermally stripped on its sides facing away from the inflatable material. The pyrotechnic mixture used in a pyrotechnic heating element can be made much weaker than a pyrotechnic mixture conventionally used to break conductors. As a result, the emergence of a strong bang can be prevented and the risk of fire can be significantly reduced.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung weiterhin eine Schneidvorrichtung, wobei die Vorrichtung so ausgestaltet ist, dass die Schneidvorrichtung infolge eines Aufblähens des aufblähbaren Materials derart verschoben wird, dass sie den Leiter durchtrennt und dadurch die elektrische Verbindung unterbricht. Die Schneidvorrichtung ist vorteilhafterweise aus einem nichtleitenden Material gebildet. Die Schneidvorrichtung ermöglicht eine Konzentration der Kraft des sich aufblähenden aufblähbaren Materials auf einen bestimmten Bereich des Leiters. Der Leiter kann somit zielgerichtet in dem bestimmten Bereich unterbrochen werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the device further comprises a cutting device, wherein the device is configured so that the cutting device is displaced due to a swelling of the inflatable material such that it cuts through the conductor and thereby breaks the electrical connection. The cutting device is advantageously formed of a non-conductive material. The cutting device allows concentration of the force of the inflating inflatable material on a particular area of the conductor. The leader can thus be purposefully interrupted in the specific area.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung weiterhin eine Polaufnahme zum Verbinden mit einem Pol einer Starterbatterie. Die Vorrichtung kann damit als Polverbinder z. B. in einem PKW verwendet werden und eine elektrische Verbindung zwischen einem Verbraucher, insbesondere einem Hochstromverbraucher, und der Starterbatterie bereitstellen. Bei einem Unfall kann das aufblähbare Material durch Wärmezufuhr zum Aufblähen gebracht werden. Das sich aufblähende aufblähbare Material unterbricht die elektrische Verbindung zwischen dem Verbraucher und der Starterbatterie. Durch das Unterbrechen der elektrischen Verbindung können infolge eines Unfalls auftretende Kurzschlüsse und Brände vermieden werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the device further comprises a pole for connection to a pole of a starter battery. The device can thus be used as a pole connector z. B. be used in a car and provide an electrical connection between a consumer, in particular a high-current consumer, and the starter battery. In an accident, the inflatable material can be inflated by heat. The inflatable inflatable material interrupts the electrical connection between the load and the starter battery. By interrupting the electrical connection occurring short circuits and fires can be avoided as a result of an accident.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann z. B. in einem Elektroauto verwendet werden. In einem Elektroauto sind in der Regel mehrere Batterien zu Batteriemodulen zusammengeschlossen. Beim Ausfall einer oder mehrerer Batterien ergibt sich die Notwendigkeit, die elektrische Verbindung zu den ausgefallenen Batterien zu unterbrechen. Um das Elektroauto weiterhin mit den funktionstüchtigen Batterien betreiben zu können, ist es erforderlich, eine elektrische Verbindung zwischen den noch funktionstüchtigen Batterien unter Überbrückung der ausgefallenen Batterien herstellen zu können. Zur Verbindung aufeinanderfolgender Batterien können jeweils erfindungsgemäße Vorrichtungen in der Ausgestaltung vorgesehen sein, dass sie zunächst jeweils eine elektrische Verbindung zwischen den Batterien bereitstellen. Eine ausgefallene Batterie kann dann durch Aufblähen des aufblähbaren Materials in den sie mit den benachbarten Batterien verbindenden erfindungsgemäßen Vorrichtungen von diesen elektrisch getrennt werden. Weitere erfindungsgemäße Vorrichtungen können Bypässe zwischen nicht unmittelbar aufeinanderfolgenden Batterien bereitstellen. Die Bypässe bilden zunächst keine elektrische Verbindung aus. Durch Aufblähen des aufblähbaren Materials kann ein Bypass eine elektrische Verbindung zwischen zwei nicht unmittelbar aufeinanderfolgenden Batterien zur Überbrückung einer oder mehrerer ausgefallener und von den übrigen Batterien getrennter Batterien herstellen.A device according to the invention can, for. B. be used in an electric car. In an electric car, several batteries are usually combined to form battery modules. Failure of one or more batteries results in the need to interrupt the electrical connection to the failed batteries. In order to be able to continue to operate the electric car with the functional batteries, it is necessary to be able to establish an electrical connection between the still functioning batteries while bridging the failed batteries. For connecting successive batteries, devices according to the invention may each be provided in the embodiment in that they initially each provide an electrical connection between the batteries. A failed battery can then be electrically disconnected from it by inflating the inflatable material into the devices of the invention connecting them to the adjacent batteries. Further devices according to the invention can provide bypasses between batteries which are not in immediate succession. The bypasses initially do not form an electrical connection. By inflating the inflatable material, a bypass can establish an electrical connection between two non-consecutive batteries to bypass one or more failed and disconnected batteries.

Nach Maßgabe der Erfindung umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
Bereitstellen eines die elektrische Verbindung bildenden Leiters und eines in der Nähe des Leiters angeordneten, durch Wärmezufuhr aufblähbaren Materials,
Zuführen von Wärme zum aufblähbaren Material, so dass sich das aufblähbare Material irreversibel aufbläht und zumindest ein Teilbereich des Leiters durch das Aufblähen derart bewegt und/oder verformt wird, dass die elektrische Verbindung unterbrochen oder hergestellt wird.
According to the invention, the method comprises the following steps:
Providing a conductor forming the electrical connection and a material which can be inflated by supplying heat in the vicinity of the conductor,
Applying heat to the inflatable material, so that the inflatable material inflates irreversibly and at least a portion of the conductor is so moved and / or deformed by the inflation that the electrical connection is interrupted or produced.

Beim Zuführen der Wärme ist die Wärmemenge so zu bemessen, dass das aufblähbare Material zumindest auf die Aktivierungstemperatur aufgeheizt wird. Die Aktivierungstemperatur liegt vorteilhafterweise im Bereich von etwa 100°C bis etwa 200°C, vorzugsweise zwischen 140°C und 160°C. Vorteilhafterweise erreicht der Blähgraphit innerhalb von weniger als 10 s nach dem Beginn der Wärmezufuhr die Aktivierungstemperatur, vorzugsweise innerhalb von weniger als einer Sekunde nach dem Beginn der Wärmezufuhr. Vorteilhafterweise wird die elektrische Verbindung durch das Aufblähen des aufblähbaren Materials innerhalb von weniger als 10 s nach dem Erreichen der Aktivierungstemperatur unterbrochen bzw. hergestellt, vorzugsweise innerhalb von weniger als einer Sekunde nach dem Erreichen der Aktivierungstemperatur.When supplying the heat, the amount of heat is to be dimensioned so that the inflatable material is heated at least to the activation temperature. The activation temperature is advantageously in the range of about 100 ° C to about 200 ° C, preferably between 140 ° C and 160 ° C. Advantageously, the expanded graphite reaches the activation temperature within less than 10 seconds after the start of the heat supply, preferably within less than one second after the start of the heat supply. Advantageously, the electrical connection is made by the inflating of the inflatable material within less than 10 s after the Reaching the activation temperature interrupted or established, preferably within less than a second after reaching the activation temperature.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Zuführen der Wärme durch Betätigen eines Schalters und/oder durch Öffnen oder Schließen einer Steckverbindung ausgelöst.According to a further advantageous embodiment of the invention, the supply of heat by actuating a switch and / or by opening or closing a connector is triggered.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die elektrische Verbindung unterbrochen oder hergestellt, indem eine form-, kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung getrennt oder erzeugt wird. Es kommen zwei Alternativen in Betracht: Entweder kann eine bestehende form-, kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung durch das Aufblähen des aufblähbaren Materials aufgebrochen werden und dadurch die elektrische Verbindung unterbrochen werden. Oder es besteht zunächst keine elektrische Verbindung. Durch das Aufblähen des aufblähbaren Materials kann eine form-, kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung erzeugt und dadurch die elektrische Verbindung hergestellt werden.According to a further advantageous embodiment of the invention, the electrical connection is interrupted or produced by a positive, non-positive and / or cohesive connection is separated or generated. There are two alternatives: either an existing positive, non-positive and / or material connection can be broken by the inflating of the inflatable material and thereby the electrical connection can be interrupted. Or at first there is no electrical connection. By inflating the inflatable material can be a positive, cohesive and / or cohesive connection generated and thereby the electrical connection can be made.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Zuführen der Wärme durch ein elektrisches und/oder ein pyrotechnisches Heizelement.According to a further advantageous embodiment of the invention, the supply of heat by an electric and / or a pyrotechnic heating element takes place.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Zuführen der Wärme durch eine exotherme Festkörperreaktion unter Erzeugung von Feststoffen, Gasen und/oder Dämpfen. Die reagierenden Festkörper liegen vorteilhafterweise unmittelbar am aufblähbaren Material an, so dass die bei der Festkörperreaktion entstehende Wärme möglichst vollständig dem aufblähbaren Material zugeführt wird. Die erzeugten Feststoffe, Gase und/oder Dämpfe können die Aufblähbewegung des aufblähbaren Materials unterstützen.According to a further advantageous embodiment of the invention, the heat is supplied by an exothermic solid-state reaction to produce solids, gases and / or vapors. The reacting solids are advantageously directly on the inflatable material, so that the heat generated during the solid-state reaction is supplied as completely as possible to the inflatable material. The generated solids, gases and / or vapors can assist the inflation of the inflatable material.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Zuführen der Wärme durch einen das aufblähbare Material durchlaufenden elektrischen Strom. Eine Voraussetzung dafür ist, dass das aufblähbare Material zumindest in einer bestimmten Richtung leitfähig ist. Blähgraphit besitzt wie Graphit eine Schichtstruktur, die eine fast metallische Leitfähigkeit entlang der Schichten aufweist, senkrecht zu den Schichten jedoch kaum leitfähig ist. Somit können am Blähgraphit Kontakte derart angebracht werden, dass ein Stromfluss entlang der Schichten erzeugt werden kann. Sobald der Blähgraphit durch den Stromfluss auf die Aktivierungstemperatur aufgeheizt ist, erfolgt das Aufblähen des Blähgraphits. Beim Aufblähen wird die Schichtstruktur des Blähgraphits zerstört. Entsprechend verliert der Blähgraphit seine Leitfähigkeit.According to a further advantageous embodiment of the invention, the feeding of the heat takes place through an electric current passing through the inflatable material. A prerequisite for this is that the inflatable material is conductive at least in a certain direction. Expanded graphite, like graphite, has a layer structure which has an almost metallic conductivity along the layers but is hardly conductive perpendicular to the layers. Thus, contacts can be attached to the expandable graphite in such a way that a flow of current can be generated along the layers. As soon as the expandable graphite is heated to the activation temperature by the current flow, the expandable graphite swells. During swelling, the layer structure of the expanded graphite is destroyed. Accordingly, the expandable graphite loses its conductivity.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der einzigen Figur näher erläutert.An exemplary embodiment of the invention will be explained in more detail below with reference to the single FIGURE.

Die einzige Figur zeigt schematisch die als Polverbinder 1 ausgestaltete erfindungsgemäße Vorrichtung. Der Polverbinder 1 umfasst einen Leiter 2, ein leitfähiges Verbindungsteil 3, ein Heizelement 4 sowie ein Stück Blähgraphit 5.The single figure shows schematically the pole connector 1 designed inventive device. The pole connector 1 includes a ladder 2 , a conductive connection part 3 , a heating element 4 and a piece of expanded graphite 5 ,

Das Verbindungsteil 3 weist eine erste 6a und eine zweite konische Ausnehmung 7a auf. Die erste konische Ausnehmung 6a mündet in einen Aufnahmeraum, in welchem das Heizelement 4 sowie das Stück Blähgraphit 5 aufgenommen sind. Vorzugsweise sind das Heizelement 4 sowie das Stück Blähgraphit 5 jeweils in den Aufnahmeraum eingepresst. Der Leiter 2 weist ein konisches Ende 6b auf, welches in die erste konische Ausnehmung 6a eingepresst ist. Das Verbindungsteil 3 ist mit der zweiten konischen Ausnehmung 7a an einem vorzugsweise auch konisch ausgestalteten Pol 7b einer Starterbatterie 8 angebracht. Der Pol 7b ist dabei in der zweiten konischen Ausnehmung 7a aufgenommen. Dadurch besteht ein elektrischer Kontakt zwischen dem Pol 7b und dem Verbindungsteil 3.The connecting part 3 has a first 6a and a second conical recess 7a on. The first conical recess 6a opens into a receiving space in which the heating element 4 and the piece of expanded graphite 5 are included. Preferably, the heating element 4 and the piece of expanded graphite 5 each pressed into the receiving space. The leader 2 has a conical end 6b which is in the first conical recess 6a is pressed. The connecting part 3 is with the second conical recess 7a on a preferably also conically shaped pole 7b a starter battery 8th appropriate. The pole 7b is in the second conical recess 7a added. As a result, there is an electrical contact between the pole 7b and the connecting part 3 ,

Vorteilhafterweise weisen der Leiter 2 und das Verbindungsteil 3 zusätzlich eine isolierende Schutzschicht an ihrer Oberfläche auf. Die isolierende Schutzschicht ist am konischen Ende 6b bzw. an der ersten 6a und zweiten konischen Ausnehmung 7a nicht vorgesehen.Advantageously, the conductor 2 and the connecting part 3 In addition, an insulating protective layer on its surface. The insulating protective layer is at the conical end 6b or at the first 6a and second conical recess 7a not provided.

Die Funktion des Polverbinders 1 ist Folgende:
Der Polverbinder 1 bildet eine elektrische Verbindung zwischen einem Verbraucher und der Starterbatterie 8. Dazu ist der Leiter 2 über das Verbindungsteil 3 mit dem Pol 7b leitfähig verbunden. Bei einem Unfall wird das Heizelement 4 beispielsweise durch den Unfall erfassende Sensoren aktiviert, so dass es dem Stück Blähgraphit 5 Wärme zuführt. Sobald die Temperatur des Blähgraphits 5 eine Aktivierungstemperatur von z. B. 150°C erreicht hat, kommt es zu einem irreversiblen Aufblähen des Blähgraphits 5. Aufgrund der Anordnung des Stücks Blähgraphit 5 erfolgt das Aufblähen zunächst nur in Öffnungsrichtung der ersten konischen Ausnehmung 6a. Dabei drückt der sich aufblähende Blähgraphit 5 das konische Ende 6b des Leiters 2 aus der ersten konischen Ausnehmung 6a heraus. Dadurch wird der elektrische Kontakt zwischen dem Leiter 2 und dem Verbindungsteil 3 unterbrochen. Infolgedessen wird auch die elektrische Verbindung zwischen dem Verbraucher und der Starterbatterie 8 unterbrochen. Vorzugsweise quillt der Blähgraphit 5 aus der ersten konischen Ausnehmung 6a heraus und drückt dabei den Leiter 2 vollständig aus der ersten konischen Ausnehmung 6a. Das Verschieben des Leiters 2 kann durch eine Haltevorrichtung (nicht dargestellt) begrenzt werden. Da das Aufblähen des Blähgraphits 5 weitgehend irreversibel ist, bleibt die elektrische Verbindung zwischen dem Verbraucher und der Starterbatterie 8 dauerhaft unterbrochen. Aufgeblähter Blähgraphit 5 ist elektrisch kaum leitfähig. Zusätzlich kann jedoch das Stück Blähgraphit 5 in ein isolierendes Material eingehüllt sein. Das isolierende Material ist vorzugsweise so elastisch ausgestaltet, dass es auch nach dem Aufblähen des Blähgraphits 5 diesen einhüllt und dabei elektrisch isoliert.
The function of the pole connector 1 is the following:
The pole connector 1 forms an electrical connection between a consumer and the starter battery 8th , This is the head 2 over the connecting part 3 with the pole 7b conductively connected. In an accident, the heating element 4 for example, activated by the accident detecting sensors, so that it is the piece of expanded graphite 5 Adds heat. Once the temperature of the expanded graphite 5 an activation temperature of z. B. has reached 150 ° C, it comes to an irreversible puffing of expanded graphite 5 , Due to the arrangement of the piece of expanded graphite 5 the inflation initially occurs only in the opening direction of the first conical recess 6a , The expanding expanded graphite presses 5 the conical end 6b of the leader 2 from the first conical recess 6a out. This will cause the electrical contact between the conductor 2 and the connecting part 3 interrupted. As a result, also the electrical connection between the consumer and the starter battery 8th interrupted. Preferably, the expandable graphite swells 5 from the first conical recess 6a out and presses the ladder 2 completely out of the first conical recess 6a , Moving the conductor 2 can be limited by a holding device (not shown). Because the swelling of expandable graphite 5 is largely irreversible, the electrical connection between the consumer and the starter battery remains 8th permanently interrupted. Inflated expanded graphite 5 is hardly electrically conductive. In addition, however, the piece of expanded graphite 5 be wrapped in an insulating material. The insulating material is preferably designed so elastic that it also after the inflation of the expandable graphite 5 this wrapped and thereby electrically isolated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Polverbinderpole connector
22
Leiterladder
33
Verbindungsteilconnecting part
44
Heizelementheating element
55
Blähgraphitexpandable graphite
6a6a
erste konische Ausnehmungfirst conical recess
6b6b
konisches Endeconical end
7a7a
zweite konische Ausnehmungsecond conical recess
7b7b
Polpole
88th
Starterbatteriestarter battery

Claims (13)

Vorrichtung zum Unterbrechen oder zum Herstellen einer elektrischen Verbindung, umfassend einen die elektrische Verbindung bildenden Leiter (2) und ein in der Nähe des Leiters (2) angeordnetes durch Wärmezufuhr aufblähbares Material (5), wobei zumindest ein Teilbereich des Leiters (2) durch ein irreversibles Aufblähen des aufblähbaren Materials (5) derart bewegbar und/oder verformbar ist, dass die elektrische Verbindung unterbrochen oder hergestellt wird.Device for breaking or establishing an electrical connection, comprising a conductor forming the electrical connection ( 2 ) and one near the conductor ( 2 ) arranged by heat supply inflatable material ( 5 ), wherein at least a portion of the conductor ( 2 ) by an irreversible swelling of the inflatable material ( 5 ) is movable and / or deformable such that the electrical connection is interrupted or produced. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das aufblähbare Material (5) Blähgraphit umfasst.Apparatus according to claim 1, wherein the inflatable material ( 5 ) Comprises expandable graphite. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Leiter (2) einstückig ausgebildet ist.Device according to claim 1 or 2, wherein the conductor ( 2 ) is integrally formed. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Leiter (2) zur Ausbildung der elektrischen Verbindung form-, kraft- und/oder stoffschlüssig mit einem weiteren Leiter verbunden ist.Device according to claim 1 or 2, wherein the conductor ( 2 ) To form the electrical connection form, force and / or materially connected to another conductor. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ein elektrisches und/oder ein pyrotechnisches Heizelement (4) umfasst, mit welchem Wärme zum aufblähbaren Material (5) zuführbar ist.Device according to one of the preceding claims, wherein the device comprises an electric and / or a pyrotechnic heating element ( 4 ), with which heat to the inflatable material ( 5 ) can be fed. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine Schneidvorrichtung, wobei die Vorrichtung so ausgestaltet ist, dass die Schneidvorrichtung infolge eines Aufblähens des aufblähbaren Materials (5) derart verschoben wird, dass sie den Leiter (2) durchtrennt und dadurch die elektrische Verbindung unterbricht.Device according to one of the preceding claims, further comprising a cutting device, wherein the device is designed such that the cutting device due to a swelling of the inflatable material ( 5 ) is moved in such a way that it 2 ) and thereby breaks the electrical connection. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend eine Polaufnahme zum Verbinden mit einem Pol (7b) einer Starterbatterie.Device according to one of the preceding claims, further comprising a pole receptacle for connection to a pole ( 7b ) of a starter battery. Verfahren zum Unterbrechen oder zum Herstellen einer elektrischen Verbindung, umfassend die folgenden Schritte: Bereitstellen eines die elektrische Verbindung bildenden Leiters (2) und eines in der Nähe des Leiters (2) angeordneten, durch Wärmezufuhr aufblähbaren Materials (5), Zuführen von Wärme zum aufblähbaren Material, so dass sich das aufblähbare Material (5) irreversibel aufbläht und zumindest ein Teilbereich des Leiters (2) durch das Aufblähen derart bewegt und/oder verformt wird, dass die elektrische Verbindung unterbrochen oder hergestellt wird.A method of breaking or establishing an electrical connection, comprising the steps of: providing a conductor forming the electrical connection ( 2 ) and one near the conductor ( 2 ), inflatable by heat supply material ( 5 ), Supplying heat to the inflatable material so that the inflatable material ( 5 ) inflates irreversibly and at least a portion of the leader ( 2 ) is so moved and / or deformed by the inflation that the electrical connection is interrupted or established. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Zuführen der Wärme durch Betätigen eines Schalters und/oder durch Öffnen oder Schließen einer Steckverbindung ausgelöst wird.A method according to claim 8, wherein the supply of the heat is triggered by operating a switch and / or by opening or closing a connector. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die elektrische Verbindung unterbrochen oder hergestellt wird, indem eine form-, kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung getrennt oder erzeugt wird.The method of claim 8 or 9, wherein the electrical connection is interrupted or produced by a positive, non-positive and / or material connection is separated or generated. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Zuführen der Wärme durch ein elektrisches und/oder ein pyrotechnisches Heizelement (4) erfolgt.Method according to one of claims 8 to 10, wherein the supply of heat by an electric and / or a pyrotechnic heating element ( 4 ) he follows. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Zuführen der Wärme durch eine exotherme Festkörperreaktion unter Erzeugung von Feststoffen, Gasen und/oder Dämpfen erfolgt.A method according to any one of claims 8 to 11, wherein the heat is supplied by an exothermic solid-state reaction to produce solids, gases and / or vapors. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei das Zuführen der Wärme durch einen das aufblähbare Material (5) durchlaufenden elektrischen Strom erfolgt.Method according to one of claims 8 to 12, wherein the supply of heat by a the inflatable material ( 5 ) continuous electric current takes place.
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