烟火短路器的制作方法

本发明涉及用于闭合电路或“短路器”的装置的总体领域。本发明更具体地涉及一种烟火短路器、例如适合于通过点燃烟火引发器中存在的烟火装料来触发的烟火短路器。

背景技术：

以已知的方式，在电气设备故障的情况下，短路器用于使装置或电路将要保护的一部分短路，从而借助于短路器快速转移电力。当大多数使用独立电源(例如电池或蓄电池)的机载设备需要在某些条件下快速放电以变得安全时，本申请适用于这类设备。借助示例，这类装置用于汽车中，从而在发生事故时从电气设备的某些部分耗散电能。

已知的烟火短路器通常包括烟火引发器，该烟火引发器在被触发时用于借助于导体元件将两个导电部件电连接在一起。然而，这些装置存在缺点。通常，它们不能在导体元件与导电部件之间建立足以在高电功率下安全使用的接触压力和接触面积。此外，由于它们的触发速度和激烈程度，这些装置受到导体元件在导电部件上弹跳的影响。这样的弹跳随后可能产生电弧并且可能中断电路，从而降低装置和装置所连接的电路的可靠性、安全性和寿命。

因此，需要一种不存在上述缺点的烟火式短路器。

技术实现要素：

本发明的主要目的因此是通过提出一种烟火短路器来减弱这样的缺陷，该烟火短路器包括主体，在该主体中具有：

-加压第一腔室，该第一腔室与烟火引发器的出口连通；

-第二腔室，在该第二腔室中具有支撑件，在该支撑件上具有两个彼此分开的导电部件，该支撑件限定了在所述两个导电部件之间外开到第二腔室中的壳体，每个导电部件具有在第二腔室中延伸并与壳体对准的可变形端部，支撑件具有滑动结构，该滑动结构接合在主体的外壁中的开口中；以及

-将第一腔室和第二腔室分开的活塞，该活塞具有配装至活塞的导电元件，并构造成与导电部件的可变形端部接触；

烟火引发器构造成使活塞从第一位置通达至第二位置，在第一位置，导电元件从端部脱离，在第二位置，导电元件插入壳体中并与每个可变形端部接触，可变形端部在第二位置变形并施加保持力，该保持力用于在壳体中将导电元件阻挡在位。

第一位置可以是没有电能够通过短路器的位置。在一实施例中，短路器在第二腔室中可仅具有两个导电部件。

本发明的短路器的显著之处在于导电部件具有可变形的端部，这些端部适于在导电元件上施加保持力以将其保持在第二位置。具体地，由于端部的变形，因而能够保持和阻挡导电元件。术语“阻挡”用于表示导电元件不再能够运动，并且具体地是不能再返回到第一位置。端部被称为“可变形的”，这意味着当活塞和/或导电元件由于烟火引发器被触发而与端部接触时，该端部适合于弹性或塑性变形。当端部弹性变形时，施加的保持力可能是由于可变形端部的弹性。此外，保持力可能是由于壳体和活塞的尺寸，其用于通过壳体中的力“楔入”导电元件。

这种有利的设置用于防止导电元件在导电部件上的任何弹跳，并且它显著降低了电弧形成的任何风险以及在触发之后电路被中断的风险。可变形端部的变形还用于在活塞从第一位置到达至第二位置时衰减冲击。本发明的短路器还能增加存在于活塞上的导电元件与导电部件的端部之间的接触压力和接触面积，从而使该短路器的使用能够扩展到所讨论的电力较高的领域。

导电元件配装至活塞的事实使得本发明的短路器设计更简单并且更便宜。支撑件的滑动结构使得装置能够容易地组装并且更好地保持装置中的导电部件。

在一实施例中，活塞可具有面向导电部件的表面，并且从该表面突出相对于导电部件侧向延伸的凸起部分，导电元件配装在所述凸起部分上。

在一实施例中，凸起部分可呈现矩形截面。

在一实施例中，导电元件可呈现u形截面。

在一实施例中，导电元件可一直沿着凸起部分延伸。在一实施例中，导电元件可在凸起部分的至少一半上延伸。

在一实施例中，每个导电部件的可变形端部可包括一个或多个切口。这些切口有利地用于使可变形端部更容易变形。

在一实施例中，活塞可包括面向壳体的裙部，当处于第二位置时，所述裙部与从壳体的底壁突出的凸起部分协配。然后，裙部可具有朝向第二腔室外开并且用于增加所述裙部的柔性的槽口或狭槽。凸起部分与裙部之间的协配用于改进导电元件在壳体中的保持，以在活塞从第一位置通达至第二位置时为活塞提供引导，并且还提供更良好的冲击衰减。

在一实施例中，从壳体的底壁突出的凸起部分在远离第二腔室时可具有增加的宽度。这种有利的设置用于将裙部像莫氏锥形(morsetaper)那样接合在凸起部分上，从而进一步改进导电元件在第二位置的保持并进一步改进冲击衰减。

在一实施例中，导电元件可存在于所述裙部周围。

在一实施例中，当处于第一位置时，导电元件可面向第二腔室。

短路器包括主体，在该主体中存在第一腔室和第二腔室、支撑件以及活塞，该主体能由电绝缘材料制成。

在一实施例中，支撑件可由电绝缘材料制成。在一实施例中，活塞和活塞上的凸起部分可由电绝缘材料制成。

在一实施例中，当处于第二位置时，每个导电部件的端部可夹持在壳体的内壁与导电元件之间。

本发明还提供一种受保护的电路，该电路包括：

-发电机；

-连接至发电机的电气装置；以及

-如上所述的烟火短路器，该短路器的第一导电部件连接至装置的第一端子，第二导电部件连接至电路的接地。在这种情况下，第一导电部件与第二导电部件不同。

本发明还提供了一种包括这种受保护电路的电气设备。这种设备可存在于机动车辆中。

附图说明

本发明的其它特征和优点从以下参考附图的描述中显现，附图示出了具有非限制性特征的实施例。在附图中：

-图1a和1b是本发明第一实施例中的短路器的分解图；

-图2a至2c是图1a和1b的短路器在触发之前、期间和之后的剖视图；

-图3a和3b是本发明第二实施例中的短路器在触发之前和之后的视图；

-图4和5是本发明第三和第四实施例中的短路器的剖视图；

-图6是包括通过使用本发明的短路器来保护的电路的电气设备的示例的图；以及

-图7a-7b和8a-8b示出了本发明的又一实施例中的短路器。

具体实施方式

参照图1a至2c描述本发明第一实施例中的短路器100。短路器100包括烟火引发器110，该烟火引发器110具有带有两个电导体112的点火器装置111。烟火引发器110还包括烟火装料113。该烟火装料113可以是一个或多个单件块114的形式。烟火引发器110还包括保持插塞(或“保持器”)115，该保持插塞在短路器100与电路10之间提供电气和机械接口(参见图6)。在一变型中，装料113可以是颗粒形式。选择用于特定应用的烟火装料的性质和尺寸形成为本领域技术人员的一般知识的一部分。

短路器100包括主体120，在该主体120中具有第一腔室121和第二腔室122(图2a)。借助示例，主体120可由热塑性或热固性材料制成，并且它可以是电绝缘的。烟火引发器110具有由弹性可变形材料制成的密封垫圈116，该密封垫圈116抵靠主体120的内壁123。在所示的示例中，点火器装置111容纳在主体120中。主体120还具有两个通道124，每个导体112在不同的通道124中延伸。第一腔室121构成加压腔室，并且与烟火引发器110的出口s连通。烟火引发器110构造成在被致动时对第一腔室121加压。在所示的示例中，烟火装料113存在于第一腔室121中。然而，如果第一腔室保持与烟火引发器110的出口s连通，则使装料113存在于第一腔室121外部不会超出本发明的范围。

主体120还容纳两个导电部件131和132，当烟火引发器110被触发时，这两个导电部件131和132将电连接在一起。在所示的示例中，导电部件131和132可以是扁平舌片的形式。最初(即，在触发短路器之前)，两个导电部件131和132彼此断开。无论短路器100的状态如何，导电部件131和132都彼此侧向地(相对于以下指定的轴线x)间隔开非零的距离。每个导电部件131和132从短路器100的相应侧延伸，并且这些导电部件用于经由它们位于短路器100外部的端部131a和132a来连接至电路10(图6)。导电部件131和132中的每一个呈现出可变形端部131b、132b，这些端部存在于第二腔室122内部。在该示例中，导电端部131b和132b呈圆弧形状，圆的中心在轴线x上位于第二腔室122内部。在所示的示例中，可变形端部131b和132b设有切口131c和132c，这些切口相对于轴线x径向延伸，并且使得所述部分能够更容易地变形。然而，切口131c和132c不是径向的也不会超出本发明的范围。

导电部件131和132存在于支撑件140上。在该示例中，支撑件140由电绝缘材料制成。借助示例，支撑件140可由热塑性或热固性材料制成。在所示的示例中，支撑件140具有滑动件或盒结构，用于从外部接合到主体120的侧壁126中的开口125中。在所示的示例中，支撑件140存在于第二腔室122中。支撑件140限定引导件141，该引导件141接纳并保持导电部件131和132引导件141还具有槽口141a，这些槽口141a用于与存在于每个导电部件131和132的侧面上的舌片131d和132d协配，以便在引导件141中将它们阻挡在位。支撑件140还具有壳体142，该壳体142布置在空间e中的所述支撑件内部，位于导电部件131与132之间。在图1a至2c所示的示例中，壳体142呈盲圆形壳体的形式，其外开到第二腔室122中并且呈现恒定的半径r。导电部件131和132的端部131b和132b呈现为面向壳体142。

在该示例中，凸起部分143从壳体142的底壁144突出。在该示例中的凸起部分143在壳体142的整个深度p上从底壁144延伸。凸起部分143呈圆形按钮或以轴线x为中心的实心圆盘的形式。在当前示出的示例中，在远离壳体142的底壁144的端部处，凸起部分143呈现第一半径r1，该第一半径r1小于由其基部处的凸起部分143所呈现的半径r2。因此，半径r1和r2都严格小于半径r，从而绕凸起部分143留下环形空间，在壳体中形成凹槽145，端部131b和132b在该环形空间上延伸而不在凸起部分143上延伸。

支撑件140还在背离第二腔室122的表面146上设有导轨147。导轨147使得能够通过与设置在主体120中的一个或多个狭槽128、具体地是在开口125中的一个或多个狭槽128的协配来引导支撑件140插入到主体120中。最后，在导轨147上存在阻挡的凸起部分148，并且一旦将支撑件140插入主体120中，该凸起部分148就用于将支撑件140阻挡在位。

短路器100还具有活塞150，该活塞在该示例中由电绝缘材料制成，例如聚醚醚酮(peekgf40)或聚苯硫醚(pps)或聚酰胺(pa)。在以下描述的变型中(图3a和3b)，活塞可由导电材料制成。活塞150以密封的方式从第二腔室122分离第一腔室121。该活塞150位于第一腔室121与第二腔室122之间。活塞150构造成在与第一腔室121和第二腔室122的组合对应的空腔中运动。活塞150具有由弹性可变形材料制成的密封垫圈151，该密封垫圈116抵靠主体内部的侧壁127。侧壁127围绕第一腔室121和第二腔室122。主体120内部的侧壁127限定内部容积，第一腔室121和第二腔室122存在于该内部容积中。在所示的示例中，活塞150呈现以轴线x为中心的圆柱形状，其也对应于活塞150在短路器100内部运动所沿着的轴线，并且其设有朝向第一腔室121延伸的第一裙部152。活塞150的这种设计用于获得紧凑形状的短路器100。

在所示的示例中，活塞150还具有朝向第二腔室122延伸的第二裙部153。在该示例中，第二裙部153设有多个狭槽或槽口153a，这些狭槽或槽口153a朝向壳体142外开到第二腔室122中。这些槽口153a赋予裙部153一定程度的柔性，使其更容易变形。在该示例中，裙部153呈现内半径r3，该内半径r3位于凸起部分143的半径r1与r2之间。由此，裙部153适于与壳体142中的凸起部分143协配，并且能够像莫氏锥形一样接合在所述凸起部分143上。在该示例中，裙部153还呈现外半径r4，该外半径r4严格小于活塞150的半径r5，从而在第二裙部153与主体120的内壁127之间留下环形空间。

活塞150还设有导电元件154，该导电元件154可紧固至活塞150。借助示例，导电元件154可由铜制成。在所示的示例中，导电元件154是以轴线x为中心的垫圈的形式。在图2a所示的构造中(即，在短路器100被触发之前)，导电元件154沿一个方向容纳在第二裙部153与主体的内壁127之间，并且沿另一个方向容纳在导电部件131和132的端部131b、132b与活塞150的面向第二腔室122的表面155之间。当烟火引发器110被触发时，导电元件154的功能是将导电部件131和132电连接在一起。

在未示出的实施例中，第二裙部153不需要呈现恒定的外半径r4，并且例如它能够是圆锥形的，其最小外半径位于第二腔室122旁边。导电元件154还能够分开，例如以成为分体式垫圈的形式。由此，在组装短路器100期间，导电元件154可通过周向变形而接合在裙部153上。该设置用于在短路器100被触发之后进一步增加导电元件154与导电部件131和132的端部之间的接触压力。

接下来描述将图1a至2c所示的短路器100的各种元件组装在一起的示例。

首先，通过将烟火装料113插入穿过主体120的底部129并将保持插塞115插入主体120远离底部129的一端中，来将烟火引发器配装至主体120。此后，将活塞150用力插入穿过主体120的底部129。活塞150呈现例如呈轴向槽口的形式的定位凸起部分156，用于与存在于主体120的内壁127上的凸起部分协配。当第一腔室121由烟火引发器110加压时，该协配用于防止活塞150转动并因此避免其绕轴线x转动。活塞150还在其第一裙部152中呈现周向槽口157，用于与存在于主体的内壁127上的珠缘127a协配的目的，从而在短路器100处于存储和输送中的同时在第一位置阻挡活塞。应观察到的是，槽口157和珠缘127a的尺寸设计成使得在引发器110被触发之后能够释放活塞150。然后，在其上已经放置有导电部件131和132的支撑件140相对于行进轴线x侧向地插入穿过主体120的侧壁126中的开口125。例如通过将导电部件131和132的端部131a和132a焊接至电路10(图6)来使得到的短路器100准备好连接至所述电路。

参照图2a至2c，下面描述了本发明的短路器100的上述第一实施例如何运行。

在图2a中，短路器100尚未被触发并且处于例如用于存储的第一构造。在该构造中，活塞150处于第一或“高”位置。导电部件131和132不通过导电元件154电连接在一起，导电元件154于是与导电部件131和132分离，并且导电部件131与132之间不会有电流流动。此后，烟火引发器110例如响应于由导体112所连接的电路的控制装置c(图6)发出的电脉冲而被激活或触发。触发烟火引发器110的效果是使短路器100改变成其中活塞152处于第二或“低”位置的第二构造。

更确切地说，致动烟火引发器110用于使一个或多个烟火装料113进入燃烧，从而产生对第一腔室121加压的燃烧气体(图2b和2c中的实线箭头)。以这种方式对第一腔室121加压使得活塞150朝向导电部件131和132运动。在所示的示例中，活塞150构造成在短路器100从第一构造(图2a)变为第二构造(图2c)时运动而不变形。在从第一构造到第二构造的过程中，活塞150被驱动以沿着轴线x朝向导电部件131和132平移运动。特别地，由于定位凸起部分159的存在，活塞150在从其第一位置通达至其第二位置时的运动不包括任何部件绕轴线x旋转。

在图2b中，能看到活塞150不再处于第一位置但尚未处于第二位置的中间位置。能够看出，在第一腔室121中的增加的压力的作用下，活塞150已经开始向下运动。由活塞150承载的导电元件154与导电部件131和132的可变形端部131b和132b接触并开始使它们变形。在该示例中，端部131b和132b的变形包括将它们朝向壳体142的底壁144折叠。端部131b和132b中的切口131c和132c用于促进这种变形。同时，在导电元件154与导电部件131和132之间建立电接触，因此电流i能够在它们之间流动。另外同时，活塞150的第二裙部153逐渐与存在于壳体142中的凸起部分143接触。换言之，凸起部分143在活塞150的裙部153中被逐渐接纳。因此，凸起部分143和第二裙部153用于引导活塞150并使其运动衰减。

在图2c中，活塞150已经到达其第二或“最终”位置。在该位置，两个导电部件131与132之间的电接触已经永久地建立。每个导电部件131、132与导电元件154之间的电接触沿着由轴线x确定的方向在第二位置发生。可变形端部131b和132b现在垂直于导电部件131和132所延伸的方向朝向壳体的底壁144折叠。活塞150的第二裙部153接纳在壳体144的凹槽145中。因此，端部131b和132b被夹持或抓持在壳体142的内壁149与导电元件154之间。在该位置，变形的端部131b和132b在活塞150(和导电元件154)上施加保持力，从而在该第二位置阻挡它。端部的渐进变形用于吸收活塞的一部分动能并消除任何弹跳的风险。此外，由于端部131b和132b施加的力，第二裙部153像莫式锥形一样接合在凸起部分143上，从而甚至更可靠地在第二位置阻挡活塞150。

鉴于以上对短路器100的运行的描述，能够理解的是，使活塞150和导电元件154能够有效地保持在第二位置的同时，壳体142的半径r需要适于接纳活塞150，更确切地说，接纳其第二裙部153、导电元件154以及变形的端部131b和132b。例如，壳体142中的凹槽145的宽度l2(图2c)(在底壁144的高度处测量)应基本上等于或稍稍大于导电部件131或132的厚度e1加上垂直于轴线x测量的导电元件154的宽度l1加上第二裙部153的厚度e2的总和。这同样适用于限定每个端部131b、132b延伸到第二腔室122中的长度，这需要根据壳体142的深度p(图2a)来确定，使得一旦端部131b和132b折叠，它们就能够包含在其中。还应观察到的是，出于显而易见的原因，端部131b和132b不应延伸到第二腔室122中超过活塞150的第二裙部153。

参照图3a和3b，以下描述本发明的第二实施例中的短路器200。除非相反地提及，否则在各种实施例之间对应的附图标记表示相同的特征。

如上所述，短路器200在图3a中以触发之前的第一构造示出。与短路器100相反，活塞250不具有第二裙部，并且沿着轴线x在其整个范围内为大致圆柱形。在该实施例中，支撑件240中的壳体242不具有凸起部分，并且它呈现平坦的底壁244。仍然在该实施例中，导电元件与活塞250一体地制成。换言之，活塞250完全由导电材料制成，并且在该示例中，它执行导电元件的功能。即使在图中不清楚可见，端部231b和232b也可包括如在短路器100中的切口，以使它们更容易变形。

当触发烟火引发器以使活塞250从第一位置(图3a)到达第二位置(图3b)时，活塞250变为插入到壳体242中，从而具有使导电部件231和232的端部231b和232b变形(具体地是折叠)的效果，然后端部施加保持力，从而在该第二位置阻挡活塞250。因此，端部231b和232b被夹持或保持在壳体242的内壁249与导电活塞250之间。在每个端部231b、232b与导电活塞250之间建立电接触，以允许电流在导电部件231与232之间流动。

鉴于短路器200的上述操作，能够理解的是，使活塞250能够有效地保持在第二位置的同时，壳体242的半径r(图3b)应适于接纳活塞250以及变形的端部231b和232b。例如，壳体242的半径r需要基本上等于或略大于活塞的半径r5加上导电部件231、232的厚度e1的总和。这同样适用于限定每个端部231b、232b延伸到第二腔室222中的长度，必须根据壳体的深度p来确定该长度，使得一旦端部131b和132b折叠，它们就能够包含在其中。

应观察到的是，可在保持在本发明的范围内的同时将上述实施例之间不同的特征进行组合。

具体地，图4示出了本发明的第三实施例中的短路器300，该短路器300再现了短路器100和200的特征。短路器300的运行与上述的短路器100和200的运行相同，并且图中对应的附图标记表示相同的特征。示出了在活塞350处于其第一位置的同时的短路器300。与短路器100类似，活塞350具有裙部353，该裙部353能接合在从壳体342的底壁344突出的凸起部分343上。此外，短路器300具有活塞350，该活塞350与导电元件一体地形成，类似于短路器200的活塞250。换言之，在该示例中，活塞350完全导电。

图5示出本发明的第四实施例中的短路器400。短路器400的运行与上述的短路器100、200和300的运行相同，并且图中对应的附图标记表示相同的特征。在该示例中，示出了当活塞450处于其第一位置时的短路器400。该短路器400具有由电绝缘材料制成的活塞450，并且在该示例中，该活塞450没有第二裙部。在该实施例中，类似于短路器300，壳体442在其底壁444上不呈现凸起部分。活塞450还具有配装至其的导电元件454，在该示例中导电元件454为紧固至活塞450的面向第二腔室422的表面455的垫圈的形式。

图6是包括通过使用本发明的烟火短路器100来保护的电路10的示例性设备1的图。电路10包括发电机g、由发电机g供电的电气设备d(电气设备可以是一些其它电路)、以及本发明的烟火短路器100。烟火短路器100的第一导电部件131连接至装置的第一端子11，并且其第二导电部件132连接至电路的接地。设备1还可具有控制装置c，该控制装置c用于控制短路器100并且构造成响应于预定义参数的变化而触发短路器。控制装置c可连接至烟火引发器110的导体112。例如，控制装置c可在检测到电路中的电流已超过阈值的情况下、在装置d中超过温度阈值的情况下、在发生碰撞等情况下激活短路器。因此，当短路器100被触发时，先前流过装置d的电力被转移至接地。

图7a和7b示出了本发明又一实施例中的短路器500的分解立体图，图8a和8b分别示出了当活塞处于第一位置时和处于第二位置时的剖视图。短路器500的运行与上述的短路器100、200、300和400的运行相同，并且图中对应的附图标记表示相同的特征。在该实施例中，活塞550在其面向导电部件531和532的表面555上具有凸起部分558，在该示例中，凸起部分558沿侧向方向t延伸、即相对于导电部件531和532侧向延伸(即，沿侧向于轴线l的方向，在该示例中导电部件沿该方向延伸)。凸起部分558在纵向平面中(即包含轴线l和垂直轴线x的平面中)呈现出大致矩形的截面。凸起部分558面向存在于支撑件540中的壳体542延伸。在该示例中，凸起部分558与导电部件531和532之间的空间e配准地延伸。支撑件540呈滑动件的形式，其接合在主体520的侧壁526中的开口525中。在所示的示例中，呈现u形纵向截面的导电元件554配装在凸起部分558上，例如用粘合剂粘结至凸起部分558。借助示例，可通过折叠导电板以赋予其形状来获得导电元件554。在该示例中，导电元件554在活塞550上的凸起部分558的、沿着侧向方向t测量的整个长度上延伸。导电元件554能够在该长度的至少一半上延伸。以这种方式，当活塞550从第一位置(图8a，没有电流能够流过短路器)通达至第二位置时(图8b，电流能够流过短路器)，凸起部分558运动以占据导电部件531与532之间的空间e，并且导电元件554将导电部件531和532电连接在一起，同时使它们的可变形端部531b和532b变形，从而同样具有在第二位置阻挡活塞550的效果。在第二位置，导电元件554和活塞550上的凸起部分558因此楔入导电部件531和532的可变形端部531b与532b之间。凸起部分558和导电元件554的尺寸应具体地适合于壳体542的尺寸以及导电部件531与532之间的空间e的尺寸。

该实施例具有制造简单且便宜的优点，具体地是因为导电元件是配件。导电元件(u形截面)的形状进一步增加了制造短路器的简单性。