阅读说明：本技术 烟火断路器 (Pyrotechnic circuit breaker ) 是由 弗里德里克·马琳 让-保罗·纳多 罗曼·洛伦宗 于 2018-05-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及的烟火断路器(1)包括：主体(10)；活塞(40),其沿第一方向(Z)安装在所述主体中,所述活塞具有包括切削刃(42a)的第一突出部(42)；烟火点火器(30),以及汇流条(50)。当启动烟火点火器(30)时,活塞能够从较高位置移动至较低位置以将汇流条切割成两个不同的部分(50a,50b)。活塞还包括从其下表面(43)延伸出的第二突出部(44a),第二突出部延伸的距离(d1)大于第一突出部延伸的距离(d2)。汇流条(50)包括沿第一方向(Z)与所述第二突出部(44a)对准的孔(52a),第二突出部和孔相适配,使得当活塞从第一位置移动到第二位置时,第二突出部接合在孔中。(The invention relates to a pyrotechnic circuit breaker (1) comprising: a main body (10); a piston (40) mounted in the body in a first direction (Z), the piston having a first protrusion (42) including a cutting edge (42 a); a pyrotechnic igniter (30), and a bus bar (50). When the pyrotechnic igniter (30) is activated, the piston can be moved from a higher position to a lower position to cut the bus bar into two distinct portions (50a, 50 b). The piston further includes a second protrusion (44a) extending from a lower surface (43) thereof, the second protrusion extending a distance (d1) greater than a distance (d2) that the first protrusion extends. The bus bar (50) comprises a hole (52a) aligned with said second protrusion (44a) along the first direction (Z), the second protrusion and the hole being adapted such that the second protrusion engages in the hole when the piston is moved from the first position to the second position.)

烟火断路器

技术领域

本发明涉及烟火断路器领域。

烟火断路器广泛用于，例如对异常使用条件做出反应，而使电路失效。常规的烟火断路器使用汇流条作为导电元件，该汇流条可以被活塞沿其横断方向切割或断裂成两个不同的部分，以便通过停止汇流条的两个部分之间的电流传导来断开电路。在本文中，我们将参考活塞对汇流条的切割，来指明其是被活塞切割或断裂的状态。文献WO 2016/038043，WO2016/038044和WO 2016/038050公开了已知的烟火断路器。

当通过烟火点火器驱动活塞时，活塞对汇流条的冲击可能会使活塞绕其位移轴(axis of displacement)做旋转运动。另外，当汇流条的材料较软或汇流条较薄时，活塞可能会使汇流条弯曲并切割不当。结果，断路器的可靠性降低。

因此，仍然需要开发更可靠的烟火断路器。

发明内容

本发明旨在提供一种针对上述技术问题做出改进的致动器。本发明的一个目的是提供一种烟火断路器，其包括：

-主体；

-活塞，其沿第一方向可滑动地安装在所述主体中，所述活塞具有从其下表面延伸出的第一突出部，所述第一突出部包括切削刃；

-烟火点火器，适用于驱动所述活塞，以及

-导电汇流条，其沿垂直于第一方向的第二方向延伸；

其中，所述活塞适于从对应于较高位置的第一位置移动至对应于较低位置的第二位置，以便在启动烟火点火器时将汇流条切割成两个不同的部分；

其特征在于，活塞还包括第二突出部，该第二突出部从活塞的下表面延伸出的距离大于第一突出部延伸出的距离；汇流条包括沿第一方向与所述第二突出部对准的孔，第二突出部和孔相适配，使得当活塞从第一位置移动到第二位置时第二突出部接合在孔中。

在第一位置，活塞的第一突出部首先以预设距离(不为零)与汇流条分开。在启动烟火点火器后，活塞迅速开始从第一位置移动到第二位置。在第一位置和第二位置之间的中间位置，活塞的第二突出部接合在汇流条的孔中，而切削刃尚未与汇流条接触(因为第二突出部从活塞下表面延伸出的距离大于第一突出部延伸出的距离)。然后，随着活塞的继续运动，切削刃与汇流条接触，并将汇流条分割成两个不同的部分，从而阻断了汇流条的电流传导。在切割汇流条期间，第二突出部接合在孔中，以防止活塞旋转。因此，当切削刃切割汇流条时，活塞受到引导不再旋转。

应当理解，第二突出部在开始切割汇流条时接合，直到汇流条被有效地切断为止，这通常发生在活塞到达第二位置或较低的位置之前。当活塞处于第二位置时，第二突出部接合在汇流条的两个部分的孔的剩余位置。

通过这种布置，当切削刃开始切割汇流条时，防止了活塞旋转，并且汇流条的切割更加精确。因此，本发明的烟火断路器更加可靠。

本发明的烟火断路器的另一个优点是，在切割过程中，因为第二突出部与孔接合并且两者相互配合，汇流条也被保持在适当的位置(特别是它不能沿第二方向移动)。应当理解，第二突出部和孔可以具有互补的形状(即，大体相同的形状)或不同的形状，只要第二突出部能够与孔配合以获得上述技术效果即可。

主体和活塞可以由电绝缘材料制成。在一个实施方式中，活塞是圆柱形的，并且还可以包括周向凹槽，在该周向凹槽中保持有密封垫圈。

在一个实施方式中，烟火式断路器还包括抽屉，该抽屉支撑汇流条并且包括沿第一方向与汇流条的孔对准的插槽，当活塞处于第二位置时，第二突出部接合在所述插槽中。所述抽屉可以***到在主体内沿第二方向延伸的壳体中。通过这种布置，在切断汇流条之后，活塞中的第二突出部穿过汇流条并且随即接合在抽屉的插槽中。因此，汇流条在较长的时间内保持在适当的位置，直到被完全切断为止，而活塞在较长的时间内受到引导直至到达第二位置。

在一个实施方式中，抽屉还包括在抽屉的支撑汇流条的面上的容置槽，所述容置槽配置为与活塞的第一突出部配合并在切断汇流条时容置汇流条的不同部分分的其中一个。通过这样的布置，由于汇流条在其切割期间被活塞的第二突出部牢固地保持(特别是，汇流条不能相对于活塞和抽屉在第二方向上移动)，因此包括切削刃的第一突出部与抽屉的容置槽相配合，这样它们就可以像剪刀一样一起作用，以切割汇流条。因此，这种布置进一步改善了汇流条的切割。

在一个实施方式中，汇流条中的第二突出部和孔在第二方向上具有细长的形状。通过这种布置，减小了孔对汇流条的导电性能的影响。事实上，与孔沿着垂直于第二方向的方向延伸时相比，孔在第二方向上(即，在汇流条延伸的方向上)具有细长的形状，汇流条的截面减小得较少。

在一个实施方式中，活塞还包括从其下表面延伸出的第三突出部，并且汇流条包括适于与活塞的第二突出部和第三突出部配合的两个孔。第二突出部和第三突出部可以相对于烟火断路器的纵向轴线对称地布置(这样的纵向轴线可以平行于第一方向并且以活塞为中心)。应当理解，活塞可以包括用于引导活塞的两个以上的突出部(即，比第二和第三突出部更多的突出部)，并且汇流条可以包括多个相应的孔。

在一个实施方式中，汇流条中的孔的边缘具有倒角。附加地或替代地，第二突出部的边缘也具有倒角。通过这种布置，第二突出部和/或汇流条能够补偿活塞的小位移，以确保第二突出部与孔的接合。换句话说，如果在从第一位置移动到第二位置的过程中活塞发生了较小的偏移，则该特征允许将活塞和/或汇流条带回到正确的轨道上。因此，进一步提高了烟火断路器的可靠性。

在一个实施方式中，活塞和主体中的一个包括至少一个切口，并且活塞和主体中的另一个包括至少一个对应的肋条，该切口和对应的肋条配置为当活塞处于第一位置时配合。通过这种布置，使得本发明的烟火断路器中，活塞可以在其一开始移动时就受到引导，从而进一步提高了烟火断路器的可靠性。此外，如果切口和肋条在第一方向上的尺寸大于在第一位置时第二突出部与汇流条分开的距离(如果有)，则活塞将从第一位置开始始终受到引导直到切削刃切割汇流条。进一步地，如果烟火断路器还包括如上所述的抽屉，则活塞可以从第一位置开始一直受到引导直至第二位置，并防止在其位移的任何阶段发生旋转。

本发明的另一个目的是提供一种受保护的电路，其包括：

-受保护的电源系统，以及

-电气设备，其由所述受保护电源系统供电，

其中，所述受保护的电源系统包括：

-如前所述的烟火断路器，

-电源电路，其连接到烟火式断路器汇流条的两端，以及

-控制装置，其适于在电源系统中的电流达到预定阈值时启动烟火断路器的烟火点火器。

本发明的又一个目的是提供一种包括如上所述的受保护电路的设备，该设备是以下之一：汽车，风车，太阳能电源装置，移动交通工具电源装置。

附图说明

在下面的描述中将详细描述本发明的其他特征、目的和优点，这些描述仅是示例性的，不应以限制的方式进行解释。应参照附图进行阅读，其中：

-图1A和1B分别是根据本发明实施方式的烟火断路器的仰视分解图和俯视分解图。

-图2A至2C是当活塞处于第一位置、中间位置和第二位置时图1A和1B的烟火断路器在包含轴线Z和轴线X的平面II处的截面剖视图；

-图3A至3C是当活塞分别处于第一位置、中间位置和第二位置时、图1A和1B的烟火断路器在以活塞第二突出部为中心并平行于平面II的平面III处的截面剖视图，以及

-图4是本发明的实施方式的受保护电路的示意图。

具体实施方式

图1A和1B示出了本发明的实施方式的烟火断路器1的不同方向的分解图。图2A和3A分别示出了沿烟火断路器1在平面II和III(图1A)处的截面视图。图中所示的烟火断路器1包括：主体10，保持架20，点火器30，活塞40，导电汇流条50和抽屉60。

主体10适于将点火器30和活塞40容纳在内容积或内腔11内。在所示的实施方式中，内腔11呈现为圆柱形，但是，内腔11可以为其他形状。保持架20通常放置于在主体10的外表面上形成的凹槽内，并且适于将点火器30保持在主体10内。

在该示例中，活塞40具有以图中所示的纵向轴线Z(第一方向)为中心的圆柱形状。活塞40还包括周向凹槽41，在该周向凹槽41中维持有密封垫圈41a，例如O形圈。活塞40可沿纵向轴线Z在图2A和图3A所示的较高位置(第一位置)和图2C和图3C所示的较低位置(第二位置)之间移动。只要点火器30没有被使用，即未启动点火器，活塞40就保持在其较高位置。应当注意，根据内腔11的形状和烟火断路器1的预期目的，活塞40可以具有其他形状。

在所示的实施方式中，点火器30包括用作气体发生器的烟火药31和导电销32，导电销32适于连接到，例如控制装置C(图4)。导电销32适于响应预设启动信号而点燃烟火药31。在其启动时，点火器30配置为驱动活塞40从其较高位置移动至较低位置，在较低位置，活塞将汇流条50分隔成两个不同的部分50a和50b(图2C和3C)，以便断开其电流传导。

主体10包括沿垂直于轴线Z的轴线X方向(第二方向)延伸的插槽12。该插槽12使得抽屉60和汇流条50容纳在主体10中。抽屉60支撑汇流条50，并可滑动地***插槽12中。汇流条50可滑动地***主体10中并置于抽屉60上方，两端分别从主体10的两个相对侧伸出，以便将电路连接到汇流条的两个端部51而建立穿过主体10的电流传导(图4)。

为了实现对汇流条50的切割，活塞40包括从其下表面43突出的第一突出部42，第一突出部42具有切削刃42a，该第一突出部42适于与汇流条50接触，以便沿轴线Y给出的方向切割或断裂汇流条50，轴线Y垂直于活塞40滑动的轴线Z给出的方向。在该示例中，由轴线Y给出的方向也垂直于由轴线X给出的方向。在该示例中，第一突出部42也沿由轴线Y给出的方向延伸，并且在所述Y方向延伸的长度大体上等于活塞40在相同方向的宽度(即其直径)。换句话说，第一突出部42在所述方向Y上延伸整个活塞40的宽度。

应当注意，在本文中，术语“方向Z”(类似地X和Y)指代由轴线Z给出的方向。

本发明中，活塞40包括从其下表面43延伸出的第二突出部44a。在所示的实施方式中，活塞40还包括与第二突出部44a相似的第三突出部44b。第二突出部44a和第三突出部44b均从下表面43延伸出距离d1(图2A)。第一突出部42从下表面43延伸出距离d2，距离d2不等于距离d1且小于距离d1。换句话说，当活塞40处于第一位置或较高位置时，第一突出部42与汇流条50间隔开距离d3，该距离d3大于将第二突出部44a和第三突出44b与汇流条50分开的距离d4(如果有的话)。在所示的实施方式中，活塞由绝缘材料制成。第一突出部和第二突出部44a和44b也是如此。

仍然根据本发明，汇流条50包括两个孔52a和52b。孔52a和52b分别沿Z方向与突出部44a和44b对准。在该示例中，两个孔52a和52b都呈现与突出部144a和144b基本相同的形状，因此当活塞从第一位置(图2A和3A)移动到第二位置(图2C和3C)时它们可以配合。在未示出的其他实施方式中，孔以及第二突出部和第三突出部具有不同但相互配合的形状；例如，当活塞从第一位置向第二位置移动时，第二突出部和第三突出部能够与孔接合。

应当注意，在该示例中，距离d4不能为零，因为如果d4为零，就不可能在主体10内滑动汇流条50而组装成断路器1。但是，在未示出的其他实施方式中，所述距离d4可以为零，或者当活塞40处于较高位置时，突出部44a和44b甚至可以已经接合在孔52a和52b中。相反，第一突出部42与汇流条50分开的距离d3应当不为零且大于零，以确保对汇流条50的适当切割。

在如图所示的实施方式中，第二突出部44a和第三突出部44b以及孔52a和52b在X方向(即在与汇流条50延伸方向相同、垂直于轴线Y和第一突出部42的方向)上具有细长的形状。这样的布置有利于减小孔对汇流条50的导电性的影响。这种形状还有利于在活塞40切割汇流条50时减少活塞40的旋转。第二突出部44a和第三突出部44b在X方向上延伸的距离大于活塞在垂直于轴线Z的方向的宽度(即直径)的三分之一，并且严格小于所述宽度。

在所示的实施方式中，第二突出部44a和第三突出部44b的边缘具有倒角。即，突出部44a和44b面向汇流条50的端部比其在活塞40的下表面43处的基部更窄。此外，孔52a和52b也可以在其面对活塞50的端面边缘上具有倒角。换句话说，孔52a和52b面对活塞40的一侧的尺寸大于其在相对侧面上的尺寸。通过这样的布置，烟火式断路器1可以容许活塞40在主体10的腔体11中有少许错位且仍然能够按预期工作。

在图示的实施方式中，抽屉60包括设置在其支撑汇流条的面62上的容置槽61，该容置槽61在平行于轴线Y的方向上延伸。容置槽61配置为容纳汇流条50的被切割或断裂的部分，并允许活塞40的第一突出部42穿过汇流条50移动。容置槽61具有三角形的截面或整体为三角形的截面。在从较高位置运动到较低位置时，活塞40的第一突出部42以其切削刃42a开始接触到容置槽61的表面。第一突出部42和容置槽61之间的这种不断的接触使得汇流条50一旦被切断，其两个部分50a和50b就彼此隔离，由此改善了汇流条50的两个部分50a和50b之间的电绝缘性能，从而可靠地断开相关电路。这样的布置还防止了汇流条拱起。通过这样的布置，容置槽61和第一突出部42的切削刃42a配合而形成剪刀，以便切割汇流条50。

抽屉60还可以包括，如图1B和图3A至图3C所示的两个插槽63a和63b，该两个插槽63a和63b在Z方向上与活塞40的第二突出部44a和第三突出部44b对准。所述插槽63a和63b也在Z方向上与汇流条50中的孔52a和52b对准。当活塞40到达其较低位置时(图2C和3C)，第二突出部44a和第三突出部44b接合在插槽63a和63b中以防止活塞40进一步运动。它还允许在汇流条50被切断之后可以继续引导活塞40。

通常，如图1B所示，活塞40还包括形成在活塞40上部的切口45(图1B至2C)，并且主体的上壁设置有相应的肋条13(图2A至2C)。当活塞40处于第一位置或较高位置时，肋条13适配在切口45中。肋条13和切口45形成用于对腔室11内的活塞40的角位置进行分度的分度计；它们还形成引导件，以防止启动点火器30时，活塞40开始离开其较高位置时绕轴线Z旋转。当然，切口45和肋条13的位置可以在活塞40和主体10之间倒置。优选地，肋条13从主体开始延伸距离d5(图2A)，该距离为d5大于或等于第二突出部44a和第三突出部44b与汇流条50分开的距离d4。通过这种布置，可以将活塞40从其较高位置一直引导到其较低位置。

烟火断路器1的功能将参考图2A到图3C进行简要描述。应当理解，在图2A和图3A中、图2B和3B中、以及2C和3C中烟火断路器1处于相同状态。

在图2A和3A中，烟火断路器1的活塞40处于第一位置或较高位置，对应于该设备的存储或运输配置。在这种配置中，点火器30尚未启动。

然后，响应启动信号，例如来自控制设备C的信号，点火器30被启动并点燃烟火药31，从而在烟火断路器1的增压室14中产生气体。如图2B和3B所示，增压室内的压力已经增加并且活塞40开始移动以离开较高位置。如图中所示，在第一突出部42及其切削刃42a开始切割汇流条50之前，第二突出部44a和第三突出部44b接合汇流条50中的孔52a和52b。

最后，第一突出部42开始与汇流条50接触，并且有效地将汇流条切割成两个部分50a和50b，如图2C和3C所示。在切断汇流条50时，第二突出部44a和第三突出部44b穿过汇流条50并开始接合抽屉60中的插槽63a和63b。最后，汇流条50的两个部分50a和50b充分分开。

图4示出了本发明的实施方式的被保护电路100。电路100包括：受保护的电源系统110，其电源电路S连接至烟火断路器1的汇流条50的端部51；控制装置C，其连接至电源电路S和烟火断路器1的导电引销32；以及电力设备D，其由电源系统2供电。

控制设备C适于通过响应电源系统110中的故障而发送适当的信号来启动烟火断路器100。例如，控制设备C可以配置为当电源电路2中的电流达到预定阈值时启动烟火断路器1。当然，控制设备C也可以配置为对其他故障指示信号做出反应，例如电子设备D中的温度异常。

本发明的受保护电路100可以适用于诸如汽车，风车，太阳能装置，移动交通工具电源装置等。