Derartige Sicherungselement finden beispielsweise in der KFZ-Technik zum definierten und schnellen Trennen von elektrischen Starkstromkreisen im Notfall Verwendung.

Dabei besteht die Anforderung an ein derartiges Sicherungselement, dass dessen Auslö- sung und Unterbrechungsfunktion selbst ohne Wartung noch nach bis zu 20 Jahren zuverlässig gewährleistet sein muss. Des Weiteren darf von einem solchen Sicherungs- element kein zusätzliches Gefahrenpotential durch von Heißgas, Partikel, Wurfstücke oder durch hohe, im abgeschalteten Stromkreis induzierte Spannungen ausgehen.

Ein mögliches Einsatzgebiet in der KFZ-Technik ist das definierte irreversible Trennen der Bordverkabelung von der Autobatterie kurz nach einem Unfall, um Zündquellen durch Funken und Plasma zu vermeiden, die entstehen, wenn beispielsweise Kabeliso- lationen durch während des Unfalls eindringendes Karosserieblech aufgescheuert wur- den oder lose Kabelenden gegeneinander oder gegen Blechteile drücken und aufscheu- ern. Läuft bei einem Unfall gleichzeitig Benzin aus, so können solche Zündquellen zündfähige Benzin-Luft-Gemische entzünden, die sich beispielsweise unter der Motor- haube sammeln. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die elektrische Abtrennung einer Bau- gruppen vom Bordnetz fur den Fall eines Kurzschlusses in der betreffenden Baugruppe, beispielsweise in einer elektrischen Standheizung.

Im Stand der Technik sind pyrotechnische Sicherungen bekannt, die zur Auslösung aktiv angesteuert werden. Beispielsweise beschreibt die DE-AS 2 103 565 einen Strom- unterbrecher, welcher ein metallisches Gehäuse umfasst, das an zwei voneinander beabstandeten Anschlussbereichen mit jeweils einem Leiterende eines abzusichernden Leiters verbunden wird. Im Gehäuse ist ein pyrotechnisches Element vorgesehen, das durch eine Sprengladung gebildet ist. Die Sprengladung ist durch einen elektrischen

Zünder aktivierbar, welcher ein Zündelement umfasst, das durch einen Speisestrom verdampft wird. Das Gehäuse ist mit einer Isolierflüssigkeit gefüllt. Das axial ausge- dehnte Gehäuse weist eine umlaufende Nut auf, entlang der das Gehäuse bei einem Zünden der Sprengladung aufreißt. Das Gehäuse wird dabei in zwei elektrisch vonein- ander getrennte Teile aufgebrochen, so dass der betreffende Stromkreis aufgetrennt wird. Das beim Auftrennen eines Stromkreises mit sehr hoher Stromstärke entstehende Plasma wird bei diesem Stromunterbrecher durch die zerstäubte Isolierflüssigkeit ge- löscht Das Auslösen kann bei einem KFZ beispielsweise durch das Signal eines Schocksensors erfolgen.

Eine Selbstzündung zur Auftrennung des Stromkreises bei einer Überlastung des abzu- sichernden Leiters ist bei dieser bekannten Vorrichtung nicht vorgesehen, weil die gan- ze Hülse bis zur Zündtemperatur erhitzt werden müsste und dann eine detonative Um- setzung nicht sicher erreicht würde. Denn ein Sprengstoff kann kaum durch eine einfa- che Erhitzung der Hülse gezündet werden, d. h. zur detonativen Umsetzung gebracht werden. Dies wäre jedoch z. B. bei der in der DE-AS 2 103 565 beschriebenen Gehäuse- form notwendig.

Dabei sei erwähnt, dass in der Pyrotechnik weltweit von einer detonativen Umsetzung gesprochen wird, wenn Flammfrontgeschwindigkeiten von mehr als 2000 m/s erreicht werden.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Vorrichtung ist die Problematik der Zulassung für Vorrichtungen, die mit Sprengstoffen oder gar Detonatoren gefüllte Baugruppen aufweisen. Aus diesem Grund finden derartige Vorrichtungen bisher keine kommer- zielle Verwendung. Sie werden nur sehr vereinzelt in Forschungsinstituten für Sonder- experimente eingesetzt. Die Ursachen hierfür sind zusätzlich der komplizierte Aufbau, die sehr geringe Handhabungssicherheit und das extrem hohe, nur sehr schwer ein- dämmbare Gefahrenpotential.

Des Weiteren besteht in vielen Fällen die Forderung nach einer Autoignition-Funktion eines derartigen Schalters bzw. einer Sicherungsvorrichtung, beispielsweise um ohne zusätzlichen Aufwand für Überlastungssensoren ein Kabel vor Überlast zu schützen.

Ein entsprechendes Sicherungselement soll daher nicht nur eine ansteuerbare Auslöse- möglichkeit haben, sondern auch die Funktion einer herkömmlichen Hochstromsiche- rung in Form einer Schmelzsicherung aufweisen, die von jedermann gefahrlos hand- habbar ist, wie dies bei herkömmlichen Schmelzsicherungen der Fall ist.

Derartige Hochstrom-Schmelzsicherungen weisen den Nachteil einer innerhalb einer großen Bandbreite schwankenden Abschaltzeit nach dem Erreichen der Nennstromstär- ke der Sicherung auf. Ein damit abgesichertes Kabel kann daher hinsichtlich seiner Stromführungskapazität nur zu einem sehr geringen Teil, z. B. 30 % ausgelastet werden, da im Überlastfall ansonsten beispielsweise ein Kabelbrand auftreten kann.

Aus der DE 197 49 133 AI ist ein Notabschalter für elektrische Stromkreise bekannt, der sowohl eine Selbstauslösung als auch eine ansteuerbare Auslösung ermöglicht.

Hierzu wird ein elektrischer Leiter verwendet, der eine pyrotechnische Seele aufweist.

Diese kann z. B. aus einem Treibladungspulver bestehen. Die pyrotechnische Seele kann einerseits durch die Erwärmung des elektrischen Leiters bei Überschreiten einer zuläs- sigen Stromstärke (Nennstromstärke) gezündet werden. Andererseits ist vorgesehen, die pyrotechnische Seele durch eine ansteuerbare Zündeinrichtung, beispielsweise in Form eines Glühdrahts, zu zünden. Die DE 197 49 133 AI stellt jedoch lediglich das Prinzip einer derartigen Vorrichtung dar, gibt jedoch keinerlei Hinweise auf mögliche kon- struktiv in vorteilhafter Weise ausführbare Ausgestaltungen. Denn das Herstellen eines Leiters mit einer derartigen pyrotechnischen Seele erfordert einen beträchtlichen Auf- wand. Zudem kann auch bei einem derartigen Notabschalter ein sicheres, schnelles Auftrennen des Leiters nur bei Einsatz eines detonativen Explosivstoffs gewährleistet werden. Bei deflagrierenden Stoffen, wie Thermit, erfolgt nur ein Aufplatzen des Lei- ters und ein Entweichen des restlichen Gases ohne dass der Leiter vollständig getrennt

würde. Die vollständige Trennung wird dann allenfalls durch das Durchschmelzen des Leiters in Folge des über die Sicherung fließenden Stroms erreicht.

Aus der US 3,958,206 ist eine Sicherung bekannt, bei dem der abzusichernde Strom über ein mit einem exotherm reaktiven Material gefülltes Sicherungselement geführt ist, wobei die Wandung des Sicherungelements durch das Aktivieren des exotherm reakti- ven Materials aufplatzt und den Strom unterbricht. Als exotherm reaktives Material wird z. b. PETN eingesetzt, also ein detonativ umsetzendes Material, so dass eine derar- tige Sicherung strengen Zulassungsvorschriften unterliegt. Das Aktivieren des exotherm reaktiven Materials kann durch die Verlustwärme des abzusichernden Stroms selbst oder durch eine aktive Zündeinrichtung erfolgen. Das Aufreißen des Gehäuses des Sicherungselement würde jedoch bei einem langsamer abbrennenden Material, z. B. einem sogenannten Treibladungspulver, undefiniert und unsauber erfolgen. So besteht die Gefahr, dass anfänglich nur Risse oder Löcher im Sicherungselement entstehen und das verbleibende Wandmaterial erst durch den abzusichernden Strom durchgeschmol- zen werden muss. Dies beeinträchtigt die Reaktionsgeschwindigkeit der Sicherung und ist auch aus Zuverlässigkeitsgründen nicht zulässig.

Des Weiteren offenbart die US 3,958,206 eine Sicherung mit einem Sicherungselement in Form eines beispielsweise flachen Leiter, der mit einer Aluminium und einer darüber angeordneten Palladiumschicht beschichtet ist. Das Aluminium und Palladium fungie- ren als exotherm reaktive Materialien, wobei das aktivieren des exothermen Prozesses durch die Verlustwärme des abzusichernden Strom oder mittels einer Aktivierungsein- richtung erfolgen kann.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein pyrotechnisches Sicherungselement zu schaffen, welches sowohl mit einer Selbst- auslösefunktion als auch mit einer ansteuerbaren Auslösefunlction ausgestattet werden kann und welches auf einfache und kostengünstige Weise herstellbar ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Durch das Verwenden eines separaten, elektrisch leitenden Gehäuses, in dem ein de- flagrierender pyrotechnischer Stoff vorgesehen ist und das zwei Anschlussbereiche für das Kontaktieren mit jeweils einem Ende eines Leiters eines abzusichernden Stromkrei- ses aufweist, ergibt sich ein baukleines, kostengünstig herstellbares Sicherungselement.

Die Verwendung eines deflagrierenden pyrotechnischen Stoffs, der anders als eine Sprengladung, lediglich ein Gas oder Gas/Partikelgemisch erzeugt, wird die behördliche Zulassung relativ unproblematisch. Gefährdungen der Umgebung können erforderli- chenfalls durch ein einfaches, relativ kleines Abschirmgehäuse ausgeschlossen werden.

Hierfür ist ein in einem KFZ bereits vorhandenes geschlossenes Gehäuse einer Zentral- elektrik oder eines separaten Sicherungskastens ohne weiteres ausreichend. Des Weite- ren kann zu diesem Zweck ein einfacher, über den zu unterbrechenden Abschnitt ge- stülpter Schlauch vorgesehen sein.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Gehäuse des Sicherungselements eine umlaufende Schwächung seiner Außenwandung aufweisen. Diese kann zwei unter- schiedliche Funktionen aufweisen, die abhängig vom konstruktiven Aufbau des Siche- rungselements und von der Bemessung und Ausbildung des pyrotechnischen Stoffs ggf. auch beide gleichzeitig erfüllt werden können : Einerseits kann die Schwächung in an sich bekannter Weise dazu dienen, das Aufbre- chen des Gehäuses zur Erreichung einer Stromunterbrechung des über das Gehäuse fließenden Stroms in definierter Weise entlang der Schwächung zu bewirken. Anderer- seits kann die Schwächung so ausgebildet sein, dass der über die Sicherung fließende Strom im Bereich der Schwächung, die einen erhöhten Widerstand aufweist, eine so große Verlustleistung erzeugt, dass bei Überschreiten eines vorbestimmten Stroms eine Selbstanzündung des deflagrierenden Materials gezielt an dieser Stelle erreicht wird,

ohne das Sicherungselement als ganzes aufheizen zu müssen. Damit wird die Erhitzung auch, wie gewünscht, schnell erfolgen.

Eine entsprechende Ausführungsform kann hierzu ein Gehäuse aus einem im Wesentli- chen hohlzylinderförmiges oder topfförmiges Teil umfassen, dessen beide stirnseitigen Öffnungen oder dessen eine stirnseitige Öffnung mittels eines im Wesentlichen stopfen- artigen oder kappenartigen Verschlusselements verschlossen sind. Bei einem Zünden des pyrotechnischen Stoffs (Selbstanzündung oder mittels einer Zündeinrichtung) ent- steht im Bereich der Schwächung der Außenwand ein so hoher Druck, dass dieser ge- schächte Teil der Außenwand des Gehäuses-auch bei dem hier im Vergleich zu einer detonativen Umsetzung relativ langsam ansteigendem Innendruck-aufreißt, vom nach- strömenden Gas aerodynamisch weiter-und vollständig aufgerissen und der Strompfad unterbrochen wird.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist zumindest ein Verschlusselement derart kraft-und/oder formschlüssig und elektrisch mit dem hohlzylinderförmigen oder topfförmigen Teil verbunden, dass durch das Aktivieren des deflagrierenden pyrotech- nischen Stoffs die mechanische Verbindung zwischen dem Verschlusselement und dem hohlzylinderförmigen oder topfförmigen Teil lösbar und die beiden Teile separierbar sind und so die elektrische Verbindung zwischen dem am hohlzylinderförmigen oder topfförmigen Teil vorgesehenen Anschlussbereich und dem am Verschlusselement vorgesehenen Anschlussbereich auftrennbar ist.

Auch hier kann das Gehäuse, insbesondere das hohlzylinderförmige oder topfförmige Teil, eine umlaufende Schwächung aufweisen. Diese kann dann so ausgebildet sein, dass durch den Stromfluss über das Gehäuse in vorbestimmten Bereichen bei einem vorgegebenen Nennstrom eine vorbestimmte Aktivierungstemperatur für den deflagrie- renden pyrotechnischen Stoff erzeugbar ist.

Gleichzeitig kann die umlaufende Nut bei entsprechender Ausgestaltung auch in diesem Fall als zusätzliche Sicherheit dienen, wenn ein Trennen der mechanischen Verbindung der betreffenden Gehäuseteile, beispielsweise durch einen Produktionsfehler nicht ge- wahrleistet werden kann. In diesem Fall kann die Schwächung wieder dazu dienen, dass das betreffende Teil durch den erzeugten Überdruck einfach aufreißt, wenn die Bruch- spannung des Materials des Gehäuses überschritten wird.

Auch bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform, bei der nur ein Aufreißen des Gehäuses vorgesehen ist, kann die Schwächung so ausgestaltet sein, dass in bestimmten Bereichen, vorzugsweise an Ecken oder Kanten der Schwächung höhere Temperaturen bzw. definiertere Temperaturen auftreten, die zum Selbstzünden des pyrotechnischen Materials genutzt werden und/oder das Entstehen von Partikeln bei der Auslösung si- cher verhindert wird.

Die umlaufende Schwächung ist für das Erreichen der Selbstanzündung vorzugsweise so ausgebildet, dass zwischen zwei Querschnittssprüngen (oder sehr steilen Flanken) ein Bereich ausgebildet ist, der eine deutlich geringere Wandstärke aufweist als das übrige Gehäuse, insbesondere in den den Querschnittssprüngen benachbarten Bereichen. Die Wandstärke ist in diesem Bereich vorzugsweise konstant. Die axiale Ausdehnung der umlaufenden Schwächung beträgt vorzugsweise 1 bis 5 mm. Die Dicke des Bereichs ist (ob konstant oder nicht) vorzugsweise kleiner als die halbe Wandstärke der den Quer- schnittsprüngen benachbarten Bereiche. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, dass selbst bei Verwendung relativ geringer Mengen eines deflagrierenden Materials ein sicheres An-und Aufreißen des Gehäuses im gesamten Bereich der umlaufenden Schwächung erfolgt und, falls gewünscht, die umlaufende Schwächung so dimensio- niert werden kann, dass eine Selbstanzündung des deflagrierenden Materials erreichbar ist.

Der Bereich innerhalb der Querschnittssprünge kann innen-und/oder außenseitig Strukturen aufweisen, die Kerbwirkungen erzeugen und ein Zerplatzen oder Zerlegen

des Bereichs in eine Vielzahl kleiner Teile unterstützen. Beispielsweise kann innenseitig ein Gewinde vorgesehen sein. Dies ist eine sehr kostengünstige Möglichkeit zur Her- stellung einer solchen Struktur.

Ist nur eine einfache Eindrehung oder eine V-förmige Nut als umlaufende Schwächung vorgesehen, so kann eine Selbstanzündung im Regelfall nicht erreicht werden, da der extrem kurze Steg (axiale Ausdehnung gegen Null) in Verbindung mit der Wärmeab- leitung über das Gehäuse keine ausreichend hohen Temperaturen entstehen lässt. Bei solchen umlaufenden Schwächungen mit geringer oder keiner axialen Ausdehnung (der geringeren Wandstärke) kann ein sicheres Aufreißen über den gesamten Umfang den- noch erreicht werden, wenn wenigstens ein Teil des Gehäuses auf einer Seite der umlau- fenden Schwächung axial bewegbar ausgebildet ist. Bei einer Aktivierung des deflagrie- renden Materials entstehen dann axiale Zugspannungen, die zu einem vollständigen Aufreißen des Gehäuses führen. Das oder die axial beweglichen Teile können dann in einem übergreifenden Schutzgehäuse aufgefangen und ggf. sicher gehalten werden, so dass eine dauernde und sichere Stromunterbrechung gewährleistet ist.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann der im Gehäuse vorgesehene deflagrierende pyrotechnische Stoff von einem elektrischen Leiter durchdrungen sein, welcher an seinen beiden Enden jeweils mit einem der Anschlussbereiche verbunden ist, wobei der Leiter so ausgebildet ist, dass durch dessen Erwärmung bei einem vorbestimmten Nenn- strom der pyrotechnische Stoff aktiviert wird. Der Leiter ist vorzugsweise hinsichtlich seines Widerstands so beschaffen, dass bei Fließen des Nennstroms, der sich in diesem Fall auf das Gehäuse und den Leiter aufteilt, zumindest der Leiter die Zündtemperatur für den pyrotechnischen Stoff erreicht.

Die Aktivierungsvorrichtung für das angesteuerte Anzünden des pyrotechnischen Stoffs kann ebenfalls einen gesteuert mit Strom beaufschlagbaren elektrischen Leiter umfas- sen. Dieser kann mit einem oder beiden Enden isoliert aus dem Gehäuse herausgeführt sein. Ist nur ein Ende herausgeführt, so wird das andere Ende des Leiters mit einem

Anschlussbereich des Gehäuses verbunden. Der Zündstrom für den Leiter wird dann vom Gesamtstrom abgezweigt, der über das Sicherungselement fließt.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst der deflagrierende pyrotechni- sche Stoff eine erste Komponente, die eine höhere Aktivierungstemperatur aufweist, und eine zweite Komponente, die eine niedrigere Aktivierungstemperatur besitzt. Dabei kann zumindest die erste Komponente eine für die gewünschte Funktionsfahigkeits- Zeitdauer ausreichende Alterungsbeständigkeit aufweisen und so bemessen und ausge- bildet sein, dass bei einem Aktivieren der ersten Komponente diese allein ausreicht, um die elektrische Verbindung zwischen den Anschlussbereichen zu unterbrechen.

Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, ein Sicherungselement zu schaffen, das bei ho- hen Umgebungstemperaturen betrieben werden muss und das bereits bei geringen Tem- peraturdifferenzen zwischen der Umgebungstemperatur und der Temperatur, die bei Fließen des Nennstroms oder bei Aktivieren der Aktivierungsvorrichtung auftritt, auch langfristig sicher funktioniert. In einem solchen Fall kann üblicherweise nicht aus- schließlich ein empfindlicher pyrotechnischer Stoff verwendet werden, der bei der Ak- tivierungstemperatur zündet. Denn solche Stoffe altern bei hohen Umgebungstempera- turen relativ schnell. Bereits nach kurzer Zeit wäre ein großer Teil des Stoffs zerfallen bzw. so verändert, dass er nicht mehr zur Gaserzeugung beitragen kann. Die Selbstakti- vierung bzw. gesteuerte Aktivierung des Sicherungselements wäre nicht mehr gegeben.

Erfindungsgemäß wird daher eine erste Komponente mit höherer (in der Regel sehr hoher) Zündtemperatur und mit ausreichender Alterungsbeständigkeit bei der gegebe- nen hohen Umgebungstemperatur verwendet und eine weitere Komponente, die bei der gewünschten (meist wesentlich niedrigeren) Zündtemperatur aktivierbar ist. Bei dieser zweiten Komponente ist ein Alterungsprozess weniger ausschlaggebend, da eine Zün- dung der ersten Komponente durch die zweite Komponente auch dann noch erfolgt, wenn bereits größere Teile der zweiten Komponente durch den Alterungsprozess inaktiv sind.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungs- beispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen : Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausfiihrungsform eines pyrotechnischen Sicherungselements mit Autoignition-Funktion ; Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines pyrotechnischen Sicherungselements mit Autoignition-Funktion ; Fig. 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines pyrotechnischen Sicherungselements mit ansteuerbarer Zündfunktion ; Fig. 4 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines pyrotechnischen Sicherungselements mit steuerbarer Zündfunktion ; Fig. 5 die Ausführungsform in Fig. 1 mit einer Schutzvorrichtung gegen nach außen fliegenden Teilen des Sicherungselements nach deren Aufreißen ; Fig. 6 Längsschnitte zweier Ausführungsformen (Fig. 6a und Fig. 6b) von Sicherungselementen mit auseinanderbewegbaren Gehäuseteilen mit ansteuerbarer Zindfunktion ; Fig. 7 vier Varianten zur Ausbildung einer umlaufenden Schwächung in der Gehäusewandung eines Sicherungselements nach der Erfindung ; Fig. 8 einen perspektivisch dargestellten Längsschnitt durch eine einfach realisierbare Ausfiihrungsform eines Sicherungselements mit ansteuer- barer Zündfunktion und

Fig. 9 eine Darstellung im Längsschnitt einer weiteren Ausführungform eines Sicherungselements mit einem Schutzgehäuse, in dem die nach einem Auslösen des Sicherungselement separierten Gehäuseteile axial ver- schiebbar sind.

Fig. 1 zeigt schematisch den prinzipiellen Aufbau einer ersten Ausführungsfonn eines pyrotechnischen Sicherungselements. Dieses besteht aus einem Gehäuse 1, vorzugswei- se in Form eines Metallröhrchens, das in seinen Endbereichen 2 einfach zusammenge- quetscht ist. In den Endbereichen 2 können Querbohrungen vorgesehen sein, um dort das Sicherungselement an eine Stromschiene anschrauben oder Kabelschuhe aufschrau- ben zu können. Die Endbereiche 2 bilden somit Anschlussbereiche Sur einen abzusi- chernden Stromkreis bzw. die Enden eines abzusichemden Leiters. Das Gehäuse 1 ist ganz oder teilweise, locker oder gepresst mit einem deflagrierenden pyrotechnischen Stoff 3, vorzugsweise einem Treibladungspulver, gefüllt. Zumindest Teile der Innen- wandungen des Gehäuses 1 stehen in Wärmekontakt mit dem pyrotechnischen Stoff 3.

Fließt Strom in Höhe des Nennstroms des Sicherungselements über das Gehäuse 1, so erwärmt sich dieses in Folge der Verlustleistung am Widerstand des Gehäuses 1 so weit, dass die Zündtemperatur des pyrotechnischen Stoffs 3 erreicht und dieser entzün- det wird. Der pyrotechnische Stoff erzeugt nach seiner Aktivierung einen Gasdruck, durch den das Gehäuse 1 aufgerissen und als Folge der Stromfluss unterbrochen wird.

Für diese Selbstzündefunktion oder Autoignition-Funktion ist keine Aktivierungsvor- richtung (Zündvorrichtung) und demzufolge kein externes Zündsignal erforderlich.

Falls notwendig, wird der Quetschspalt in den Endbereichen 2 durch ein Material 27 gegen äußere Einflüsse, insbesondere gegen eindringende Feuchtigkeit und Wasser- dampf, abgedichtet.

Der pyrotechnische Stoff kann aus einer oder mehreren Komponenten bestehen. Bei- spielsweise kann eine Komponente mit niedriger Zündtemperatur bzw. niedriger Akti-

vierungsenergie verwendet werden, um damit eine weitere (Haupt-) Komponente anzu- zünden, deren Verbrennungsgase dann letztendlich das Gehäuse zerstören. Damit ist es möglich, das Gemisch bereits bei sehr niedrigen Temperaturen zu zünden und so ein mit dem Sicherungselement zu schützendes Kabel optimal belasten zu können. Für die Hauptkomponente kann daher ein Stoff gewählt werden, der erst bei sehr hohen Tempe- raturen zündet. Dies ist besonders vorteilhaft, da derartige Stoffe in der Regel eine sehr hohe Alterungsbeständigkeit aufweisen. Die Anzündfähigkeit des Gemischs kann daher auch bei langdauernder und/oder relativ hoher Erhitzung des Gehäuses 1 gewährleistet werden.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform ähnlich Fig. 1, wobei zusätzlich ein durch den pyro- technischen Stoff 3 hindurchgeiührter elektrischer Leiter 4, beispielsweise ein Draht oder eine Bandseele, vorgesehen ist. Der Leiter 4 ist mit den Endbereichen 2 des Ge- häuses 1 verbunden. Der Leiter 4 ist hinsichtlich seines Widerstands so dimensioniert, dass bei Fließen des Nennstroms über die Parallelschaltung des Strompfads über das Gehäuse 1 und den Leiter 4, der Leiter 4 eine Temperatur erreicht, die zum Zünden des Stoffs 3 ausreicht. Infolge der im Vergleich zum Gehäuse geringeren Masse des Leiters 4 weist ein derartiges Sicherungselement eine geringere Trägheit in Bezug auf die Zeit- verzögerung zwischen einem Erreichen des Nennstroms und dem Aktivierungszeitpunkt des Stoffs 3 auf. Nach dem Zerstören des Gehäuses verbleibt der Leiter 4 zumindest kurzfristig als Strompfad. Ist die Spannung im abzusichernden Stromkreis nach dem Zerstören des Gehäuses so hoch, dass über den Leiter 4 ein sehr hoher Strom fließt, schmilzt der Leiter bzw. brennt durch. Wird für den Leiter ein hitzebeständiges Materi- al, z. B. Wolfram, gewählt, oder ist die Spannung im abzusichernden Kreis entsprechend niedrig, so wird verbleibt der Leiter dauerhaft im Stromkreis und dient als Strom- Begrenzungswiderstand. Das Gehäuse 1 zerplatzt in diesem Fall also bei Überlast, so dass damit der niederohmige Strompfad zerstört ist, der die hohen Kurzschlussströme ermöglicht hatte und es verbleibt ein dazu relativ hochohmiger Strompfad, beispielswei- se zur weiteren Versorgung von wenig Energie verbrauchenden Sicherheitseinrichtun- gen wie Notbeleuchtung, Funktelefon etc.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines pyrotechnischen Sicherungselements, bei dem zusätzlich eine ansteuerbare Zündfunktion vorgesehen ist. Zusätzlich ist in der Außenwandung des Gehäuses 1 eine umlaufende Schwächung 5 vorgesehen. Diese ermöglicht, die Art des Zerstören des Gehäuses 1 und gleichzeitig dessen Eigenerwär- mung bei Stromdurchgang steuern zu können. Je geringer die Wandstärke der Schwä- chung 5 ist, um so höher wird der Übergangswiderstand in diesem Bereich. Damit wird sich das Gehäuse 1 in diesem Bereich auch starker erwärmen als in Bereichen mit di- ckerer Außenwandung. Zugleich kann durch die Schwächung 5 erreicht werden, dass das Gehäuse im Bereich der Schwächung 5 aufgerissen wird.

Fig. 3 zeigt des Weiteren eine ansteuerbare Aktivierungseinrichtung 23, die die ansteu- erbare Zündfunktion realisiert. Sie besteht aus einem Leiter 23 a, der beispielsweise als Glühdraht ausgebildet sein kann und Stromanschlüssen 16 und 19 aufweist. Die beiden Stromanschlüsse sind über die Isolierbuchsen 17 und 18 nach außen geführt. Die Iso- lierbuchsen 17 und 18 sind zudem selbstabdichtend konzipiert, verhindern also selbstsi- chernd den Druckverlust hier beim Druckaufbau im Gehäuse 1 nach der Zündung des pyrotechnischen Stoffs 3.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsform ähnlich Fig. 3. Gezeigt ist hier eine andere Formge- bung des Leiter 23 a. Der Leiter 23 a kann selbstverständlich auch beliebig geformt sein, beispielsweise auch als ein-oder mehrfach gewendelte Schleifen oder dergleichen.

Gegenüber Fig. 3 ist bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ein Anschlussbereich 2 mit einem Ende des Leiters 23a verbunden, so dass nur eine Durchführung und nur ein externer Anschluß für den innenliegenden Glühdraht verbleibt. Auf diese Weise kann entweder ein Teil des dem Sicherungselement zugeführten Stroms abgezweigt und zur Zündung mittels des Leiters 23 a verwendet werden oder es wird über das herausge- führte Ende des Leiters 23 a ein zusätzlicher Zündstrom eingeleitet.

Schließlich zeit Fig. 4 zusätzlich eine Struktur in der Innenwandung des des Gehäuses 1, deren Aufgabe es ist, die Kontaktfläche der Gehäusewandung mit dem pyrotechni- schen Stoff 4 zu vergrößern und damit auch die Zündwahrscheinlichkeit weiter zu stei- gern.

Fig. 5 zeigt die Ausführungsfonn eines Sicherungselements nach Fig. 1, wobei zusätz- lich schematisch ein Schutzgehäuse 7 vorgesehen ist. Das Schutzgehäuse 7 schützt die Umgebung des Sicherungselements vor nach außen fliegenden Splittern oder nach au- ßen abgegebenem Gas oder Gas/Partikelgemisch. Selbstverständlich kann das Schutz- gehäuse 7 entfallen, wenn das Sicherungselement in ein übergeordnetes Gehäuse einge- baut ist, beispielsweise in das Gehäuse einer Sicherungsbox oder einer Zentralelektrik.

Je nach Anwendungsfall kann das Schutzgehäuse 7 aus einem harten aber schlagzähen und stromisolierenden Material hergestellt werden oder aus einem weichen, jedoch für schnelle kleine Teilchen plastisch wirkenden Kunststoff, in den sich diese Teilchen dann eingraben und damit"entsorgt"werden.

Fig. 6 zeigt in den Fig. 6a und Fig. 6b zwei weitere Ausführungsformen, die sich für Anwendungsfälle eignen, bei denen sich zumindest ein Kabelanschluss axial bewegen kann. Diese Ausführungsfonnen weisen ein Gehäuse 1 auf, das zweiteilig ausgebildet ist und aus den Teilen 9 und 40 besteht. Die Gehäuseteile 9,40 weisen jeweils einen Anschlussbereich 2 auf. Im Gehäuseteil 40, welches im Wesentlichen topfförmig aus- gebildet ist, ist der pyrotechnischer Stoff 3 angeordnet. Im Gehäuseteil 40 kann wieder- um eine Schwächung der Außenwandung (nicht dargestellt) vorgesehen sein.

Wird im Bereich einer Schwächung der Außenwandung oder an einer anderen Stelle des Gehäuseteils 40 die Zündtemperatur erreicht, zündet der pyrotechnische Stoff 3. Bei einem bestimmten Überdruck wird sich eine Clinchung 12, die neben der Verbindung der beiden Gehäuseteile auch die Funktion einer Verdämmung für den pyrotechnischen

Stoff 3 hat gelöst und beide Gehäuseteile werden auseinander gedrückt. Der Stromkreis wird so unterbrochen.

Weiterhin kann erforderlichenfalls ein Dichtsystem 11 zur Abdichtung für den nicht aktivierten Zustand vorgesehen sein. Die Dichtung für den aktivierten Zustand über- nimmt in jedem Fall eine selbstliedernd ausgebildete Dichtlippe 14 des Gehäuseteils 9, so dass die Gehäuseteile hier selbstabdichtend sind.

In den beiden Endbereichen bzw. Anschlussbreichen 2 der Gehäuseteile 9,40 können Querbohrungen 8 vorgesehen sein. Mit diesen kann das Sicherungselement an eine Stromschiene angeschraubt oder einfach ein Kabelschuh mit anhangendem Kabel ange- flanscht werden. In Folge der Funktion des Sicherungselements nach dieser Ausfüh- rungsform muss zumindest einer der beiden Anschlussbereiche2 so mit einem elektri- schen Leiter verbunden sein, dass ein Auseinanderdrücken der Gehäuseteile 9,40 mög- lich ist und zudem vorzugsweise ein erneutes Berühren der Gehäuseteile nach einem Auslösen verhindert wird.

Die Ausführungsform nach Fig. 6a zeigt ein Federelement 24, welches dazu dient, die Gehäuseteile vorzuspannen. Hierdurch ist weniger pyrotechnischer Stoff erforderlich.

Für ein Auslösen des Sicherungselements ist geringerer Gasdruck erforderlich. Demzu- folge wird eine geringere Wucht des Auseinandergehens der beiden Gehäuseteile 9,40 beim Auslösen des Sicherungselement erzielt.

Figur 6b zeigt wieder einen elektrischen Leiter 4, der mit dem Anschlussbereich 2 des Gehäuseteils 40 und dem Gehäuseteil 9 verbunden ist. Er erfüllt die bereits zuvor in Verbindung mit Fig. 2 erläuterte Funktion. Anders als bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird er bei einem Auslösen des Sicherungselements jedoch abreißen, wenn er nur so kurz ist, wie in Fig. 6b gezeichnet, oder einfach aus Kontaktierungsbuchsen 25 he- rausgezogen werden.

Will man eine elektrische Verbindung für Niedrigenergieverbraucher auch nach dem Aktivieren der Sicherung sicherstellen, dann muss hier der Draht gewendelt sein, damit er sich beim Auseinanderfahren der beiden Gehäuseteile längen kann und nicht reißt.

Fig. 7 zeigt Ausschnitte aus Längsschnitten durch die Außenwandung des Gehäuses 1 beliebiger Ausführungsformen im Bereich der Schwächungen 5. Eine im Längschnitt dreieckfomiige Schwächung nach Fig. 7a bzw. meherer dreieckförmige Schwächungen nach den Fig. 7c und 7d bringen eine mäßige Erwärmung bei Stromdurchgang. Das Gehäuse 1 reißt an der Stelle mit dem größten Querschnittssprung sehr sauber und voll- ständig auf.

Im Fall einer rechteckförmigen Schwächung nach Fig, 7b findet die stärkste Eigener- wärmung bei Stromdurchgang auf, je nach Länge der Nut wird auch die Wärmeleitung in den dickeren Querschnitt verhindert, was die Temperatur mehr als linear ansteigen lässt. Bei Druckbeaufschlagung nach Zündung des pyrotechnischen Stoffs wird der gesamte Steg an beiden Seiten abgeschert und nach außen gedrückt.

Die Mehrschwächungen nach den Fig. 7c und 7d dienen dazu, die Abschaltcharakteris- tik des Sicherungselements zu beeinflussen : Maßgebliche Faktoren sind hier die Wär- mekapazität des weniger geschwächten Mittelteils, sowie die Zahl, der Abstand, die Tiefe und Länge der einzelnen Schwächungen. Je nach den vorliegenden Verhältnissen werden sich demnach dort Teile des Gehäuses mehr oder weniger schnell bei sonst gleichem Stromfluss erwärmen und mehr oder weniger schnell die Zündtemperatur des pyrotechnischen Stoffs erreichen.

Fig. 8 zeigt eine perspektivische aufgebrochene Ansicht einer Ausführungsform eines Sicherungselements, bei dem das Gehäuse 1 im Wesentlichen ein hohlzylindrisches Teil lb umfasst. In den Endbereichen oder Anschlussbereichen 2 des Gehäuses 1 sind stop- fenartige Verschlusselemente la angeordnet, welche die stirnseitigen Öffnungen des hohlzylindrischen Teils lb dicht verschließen. Die Teile la können auch aus isolieren-

dem Material, beispielsweise Kunststoff bestehen. Die stirnseitigen Enden des hohlzy- lindrischen Teils lb sind so umgebogen, dass die Teile la formschlüssig im hohlzylind- rischen Teil gehalten sind. Zugleich können in der Innenwandung des hohlzylindrischen Teils lb Vorsprünge lc vorgesehen sein, um die Teile la formschlüssig zu fixieren. Die nach innen gerichteten Stirnseiten der Teile la können selbstabdichtend ausgebildet sein, beispielsweise über eine Dichtlippe verfugen, die sich von der jeweiligen Stirnseite nach innen erstreckt und welche sich unter dem Druck des durch das pyrotechnische Material 3, das zwischen den Teilen la im Gehäuse 1 eingebracht ist, an die Innenwan- dung des Teils lb anlegt.

Das Sicherungselement nach Fig. 8 ist so ausgestaltet, dass die zylindrischen An- schlussbereiche in entsprechende Aufnahmen eines Sicherungs-Aufnahmeelements (nicht dargestellt) aufgenommen und so kontaktiert werden kann.

Die Ausführungsform nach Fig. 8 zeigt ebenfalls einen Leiter 23, der in der zuvor be- schriebenen Weise ein ansteuerbares Zünden des Sicherungselements ermöglicht.

Fig. 9 zeigt eine Darstellung im Längsschnitt einer weiteren Ausführungform eines Sicherungselements mit einem Schutzgehäuse, in dem die nach einem Auslösen des Sicherungselement separierten Gehäuseteile axial verschiebbar sind. Das Gehäuse 1 des eigentlichen Sicherungselements, das aus einem leitenden Werkstoff, beispielsweise aus Graphit, Kohle, einem leitenden Kunststoff oder Metall oder aus mit Metallen be- schichteten Werkstoffen wie Kohle, Graphit oder Kunststoff bestehen kann, ist im We- sentlichen zylindrisch ausgebildet und an einem Ende geschlossen. In einer zentrischen Bohrung 60 ist dar deflagrierende pyrotechnische Stoff 3 vorgesehen.

Am offenen Ende des Gehäuses 1 ist eine Aufnahmeöffnung 62 für einen Verschluss vorgesehen (nicht dargestellt), der das Gehäuse 1 druckdicht verschließt. In der Auf- nahmeöffnung kann auch eine nicht näher dargestellte Aktivierungseinrichtung aufge- nommen sein, um den deflagrierenden Stoff gesteuert zu aktivieren.

In der Bohrung 60 kann ein Gewinde (nicht dargestellt) eingedreht sein, das sich insbe- sondere im Bereich der umlaufenden Schwächung 5 in der Wandung des Gehäuses 1 erstreckt. Das Gewinde stellt eine Struktur mit entsprechender Kerbwirkung dar, wo- durch bei einem Aktivieren des deflagrierenden Materials die Wandung im Bereich der umlaufenden Schwächung vollständig aufreißt und in lauter kleine Bruchstücke zer- bricht. Eine entsprechende Struktur zur Erzeugung von Kerbwirkungen kann selbstver- ständlich auch in der Außenwandung der umlaufenden Schwächung vorgesehen sein, beispielsweise durch erosive Bearbeitung der Oberfläche. Gleichzeitig erhöht eine der- artige Innenstruktur, wie schon in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben, die Zündwahr- scheinlichkeit bei Zündung durch Eigenerwärmung beträchtlich.

Durch die Verwendung gut leitfähiger und brüchiger Materialien für das Gehäuse, zu- mindest jedoch für die umlaufende Schwächung, lassen sich Gehäuse 1 herstellen, die bereits bei geringen Innendrücken aufreißen, wobei sich das Material der ausgebroche- nen umlaufenden Schwächung in eine Vielzahl kleiner Stücke zerlegt. Durch den relativ hohen spezifischen Widerstand von Materialien wie Graphit oder Kohle lassen sich darüber hinaus Zündungen des deflagrierenden Stoffs schon bei relativ geringen, über das Gehäuse fließenden Strömen verwirklichen. Hierbei kann die nicht für den Steg verwendete Außenfläche des Gehäuses durchaus insbesondere mit einer dicken Kufper- schicht belegt sein und damit weiter einen sehr geringen Gesamtwiderstand des Siche- rungselements garantieren.

Das Gehäuse 1 ist bei der Ausführungsform nach Fig. 9 von einem Schutzgehäuse 7 umfasst, welches für das Auffangen der Bruchstücke der aufreißenden umlaufenden Schwächung 5 sowie des entstehenden Gases dient, und so eine Beschädigung oder Verletzung von benachbarten Gegenständen oder Personen ausschließt. Das Gehäuse 1 weist umlaufende Nuten 64,66 auf, welche durch Ausnehmungen in den Stirnseiten des Schutzgehäuses 7 ragen. Die jeweils den Außenseiten der Stirnwandungen benachbarten

Schultern der Nuten 64,66 dienen zur axialen Fixierung des Gehäuses 1 im Schutzge- häuse 7 und liegen im Ausgangszustand an den Stirnwandungen an.

Das Schutzgehäuse kann aus Kunststoff, insbesondere Polycarbonat, bestehen und einstückig oder mehrteilig ausgebildet sein. Bei mehrteiliger Ausbildung kann das Schutzgehäuse 7, wie in Fig. 9 dargestellt, von einem um die Stirnseiten des Schutzge- häuses umgebogenen oder umgebördelten Rohr 68 umgeben sein, das beispielsweise aus Metall bestehen kann. Zur elektrischen Isolierung kann über das Metallrohr noch ein Schrumpfschlauch 70 oder eine vergleichbare Isolierung aufgebracht sein.

Bei einem aktivieren des deflagrierenden Stoffs wird durch den erzeugten Gasdruck die umlaufende Schwächung über den gesamten Umfang aufgerissen. Durch die axiale . Beweglichkeit der dabei entstehenden Teile des Gehäuses 1 beidseitig der umlaufenden Schwächung 5 entstehen zudem Zugspannungen, die das Aufreißen der umlaufenden Schwächung 5 begünstigen. Nach dem vollständigen Aufreißen der Schwächung 5 bewegen sich die beiden separierten Teile des Gehäuses 1 im Schutzgehäuse 7 axial maximal so weit nach außen, bis die Innenseiten der Stirnwandungen des Schutzgehäu- ses 7 an den innenseitigen Anschlagschultern der Nuten 64, 66 anliegen. Durch die konische Verdickung der Nuten 64,66 in Richtung des Gehäuseinneren des Schutzge- häuses 7 wird die axiale Bewegung der separierten Gehäuseteile gebremst und gleich- zeitig verkeilen sich die Gehäuseteile im Schutzgehäuse 7. Hierdurch wird gewällrleis- tet, dass nach einem Aufreißen des Gehäuses 1 die Gehäuseteile nicht erneut in Kontakt geraten.

Selbstverständlich kann, anders als in Fig. 9 dargestellt, auch nur ein Ende des Gehäu- ses 1 axial bewegbar im Schutzgehäuse 7 gehalten sein. Eine im Wesentlichen symmet- rische Ausbildung des Gehäuses 1 ermöglich jedoch auch eine symmetrische Ausbil- dung des Schutzgehäuses 7, wodurch Fehlerquellen bei der Montage der gesamten Einheit ausgeschlossen werden.

An der Innenwandung des Schutzgehäuses 7 ist im Bereich der umlaufenden Schwä- chung eine Struktur 72 für das Auffangen der Teile der aufgerissenen umlaufenden Schwächung 5 vorgesehen. Die Struktur 72 kann mit dem Schutzgehäuse 7 integriert ausgebildet sein oder aber durch zusätzliches Material und/oder ein zusätzliches Teil realisiert sein. Insbesondere eignen sich umlaufende Keilnuten, da sich die radial nach außen geschleuderten Teile der aufgerissenen umlaufenden Schwächung in den sich radial nach außen verjüngenden Nuten verkeilen und damit nicht mehr einen uner- wünschen Kontakt nach dem Aktivieren der Sicherung verursachen können.

Die Ausführungsform nach Fig. 9 kann auch mit einer umlaufenden Schwächung in Form einer Keilnut realisiert werden. Dabei erfolgt kein Ausbrechen der gesamten Wandung der umlaufenden Schwächung sondern ein Aufreißen praktisch ausschließlich durch die entstehenden Zugspannungen. Da in diesem Fall keine Partikel entstehen, kann auf die Struktur 72 verzichtet werden. Allerdings ist mit einer derartigen Ausfüh- rungsform praktisch keine Eigenzündung des deflagrierenden Stoffs möglich, da die in der Schwächung erzeugte Verlustwärmc durch die unmittelbar benachbarten Bereiche des Gehäuses und die gegen Null gehende axiale Ausdehnung der umlaufenden Schwä- chung (an der tiefsten Stelle, die im Wesentlichen den elektrischen Widerstand defi- niert) sofort abgeführt wird.

Abschließend sei erwähnt, dass selbstverständlich alle zuvor in Verbindung mit einzel- nen Ausführungsformen beschriebenen Merkmale in beliebiger, sinnvoller Weise kom- binierbar sind.