CN101796598B - 操纵电磁铁 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安全装置，用于在一个可通电的操纵电磁铁中避免可能的火灾危险，包括至少一个设置在外壳(76、82)中的线圈体(14)和一个在线圈体(14)中至少部分地引导的操纵电磁铁(20、36)，在该线圈体上安装一个线圈绕组(16)。所述安全装置的特征在于，操纵电磁铁的至少部分设有安全装置的主动和/或被动的安全措施，以便有效地应对火灾危险，如安全措施不再设置在实际事故的外部，例如在供电回路中以一个熔断保险器的形式设置，而是直接设置在能直接发生可能的火灾或者熔蚀情况的事故的地点。

Description

操纵电磁铁

技术领域

本发明涉及一种操纵电磁铁。

背景技术

在市场上可自由购买到上述的可通电的操纵电磁铁的大量的实施形式。例如作为上述操纵装置的代表特别是形式为双行程电磁铁参照按DE10 2004 017 089 B4的已知的解决方案。已知的解决方案用于阀的操纵，该阀包括至少两个在各一个线圈体上分别设置在两个环形法兰之间的线圈绕组，该线圈绕组至少部分地包含一个极管，通过可移动地引导一个衔铁部件，该衔铁部件在它的一个末端上通过一个磁的隔离件过渡为一个极芯，一个作为操纵部件的操纵杆在该极芯中引导，并且以它的另一端通过另一个磁的隔离件至少部分地搭接一个末端部件，其中在彼此相邻的相对置的线圈体之间设置一个盘形的极板。在已知的解决方案中，极芯、极管以及磁的隔离件和末端部件构成一个组合部件，在该组合部件上，具有它的线圈绕组的各线圈体和作为另一个组合部件的极板可移动。为了总是具有一个限定的固定位置，规定：即至少一个彼此相邻相向的环形法兰具有一个突出的构件，该构件可与在其他线圈体的环形法兰中的一个配设的间隙嵌接。如开始所述，这样的操纵电磁铁主要用于控制液压阀，但是明显还开拓了新的技术领域，所述的操纵电磁铁可有意义地用于该技术领域。

因此，之后公开的DE 10 2005 056 816示出用于紧急情况启动用于车辆座椅的一个头垫，该头垫在撞车时向前移动，以便这样缩短在乘客的后脑和头垫上的头部撞击面积之间的自由撞击路线，还示出在使用操纵电磁铁情况下的去联锁装置。相应的控制部件用于控制头垫去联锁，该控制部件可沿着一个第一轴线移动，并且该控制部件在一个操纵位置中为一个控制装置开启一条横向于第一轴线延伸的摆动路线，该控制装置可绕一个第二轴线摆动地设置。此外所述控制装置具有一个联锁部件，该联锁部件可借助于电磁铁的操纵部件通过控制装置去联锁，并且然后对于头垫的释放过程向前释放待操纵的控制部件的运动轨道。

所有操纵电磁铁和它的线圈绕组的基于的问题是，在故障电流、电磁铁超负荷时过热等等情况时可能发生火灾，并且因为明显由于重量和实用性的原因，对操纵电磁铁组件的至少一个部件使用塑料材料，该塑料材料能够轻易地被熔蚀或者完全燃烧，在这方面上增加了危险，即火灾以电动线圈绕组为出发点，通过所述塑料部件对技术系统的其他连接组件产生不利的影响，如阀、头垫和类似的更多组件。因此目前不仅操纵电磁铁的外壳部件，而且它的压力注塑包封都是塑料做成的，并且其他相关塑料部件是用于容纳线圈绕组的线圈体和为安置在线圈体上的线绕组的塑料绝缘层，该线绕组通常构造成一铜导线的形式。

优选是各铜导线作为电导线在它的全长上由所谓的塑料制的绝缘漆包围，为了这样在绕组中在卷绕层之间具有电去耦，仅仅所述的塑料绝缘漆热敏感性很高，因此能轻易地完全熔蚀，并且在这方面构成一个理想的火源。人们试图在实践中通过以下措施应对火灾危险，即：在线圈绕组的供电回路的内部安装一个电保险丝，主要以一个熔断保险器的形式，一旦由于绝缘漆的被熔蚀的部件导致短路，该保险丝应断开，即电回路应中断，然而在实践中事实证明，即这不足以能有效地应对可能的火灾危险。因此出现这样的情况，即：熔断保险器虽然被断开，然而由于短路，可能导致以相应被使用的操纵电磁铁为起点的(熔蚀)火灾。

发明内容

从现有技术出发，因此本发明的目的是，将已知的安全装置如下继续改进，即：不能造成以所使用的各操纵电磁铁为起点的不希望的熔蚀和火灾形成。

所述目的通过具有以下特征的操纵电磁铁实现，即：可通电的操纵电磁铁包括：至少一个设置在外壳中的线圈体，在所述线圈体上安装一个线圈绕组；在线圈体中至少部分地引导的操纵部件；安全装置，用于避免可能的火灾危险；操纵电磁铁的至少多个部分设有安全装置的至少一个被动的安全措施，以便有效地应对火灾危险，一导电的导线用来制造操纵电磁铁的所述线圈绕组，该导线通过绝缘层包围，为了通过线圈绕组的电短路导致提前的失效，该绝缘层从这样的绝缘等级中选择，所述这样的绝缘等级在各种情况下低于其他所使用的耐热的导线的绝缘等级并且在到达可能的火灾的临界温度之前及时熔断。

因此，在按照本发明的安全装置中规定：操纵电磁铁的至少多个部分设有主动和/或被动的安全措施，以便有效地应对火灾危险，如果安全措施不再设置在实际事故的外部，例如以一个熔断保险器的形式设置在供电回路中，而是直接设置事故的地点上，即直接发生在可能的火灾或者熔蚀情况的地方。因此导致该安全装置无较长的延时地直接起作用，它在这方面用于操纵电磁铁的集成构件。与此无关地，但是为了提高安全性，在电路中设置附加的电的安全装置，如常规的熔断保险器，其可能在现场已经存在于已有电路中。这样得出一个特别可靠的备用的安全方案。

在按照本发明的安全装置的一个有利的实施形式中设有一种灭火介质，该灭火介质用作主动的安全措施，如灭火泡沫、灭火气体和灭火液体、包括纳米颗粒的灭火物质。除了主动的安全措施，对于该主动的安全措施优选在操纵电磁铁的内部设置一储藏室，也可这样使用被动的安全措施，即：被动的安全措施是操纵电磁铁的组成部件的集成的部分。所述操纵电磁铁的塑料部件可以配有不易燃的或者阻燃的活性物质，或者也可以改装现有的系统。

但是在按照本发明的安全装置的特别优选的实施形式中规定：使用用于实现一种类型的额定断开位置的安全措施，以便对于操纵电磁铁导致提前的非临界的失效情况。为了导致提前的失效情况，造成线圈绕组的电短路，在其中所述线圈绕组从它的外罩的材料开始从一个在到达火灾的临界温度之前被及时熔断的绝缘材料等级中选择。而在现有技术中通常情况下对于线圈绕组的铜导线选择按DIN EN 60317的非常耐热的绝缘漆时，以便高度保障功能安全性，并且依赖于熔断保险器及时反应，这如所述不能保障，按照本发明的安全装置采取另一种方法，通过对线圈导线应用绝缘漆，该绝缘漆这样地具有一个低的熔点温度，使得即使在可预先给定的范围中已经形成很小的热或高温时，也导致相邻的绝缘层所希望的烧穿。

这带来的后果是线圈绕组至少部分地共同熔化成由单绕组层组成的铜块，该铜块不易被热损坏，并且该铜块特别是使操纵电磁铁停止使用，该操纵电磁铁造成另外的电流消耗。实际的试验证明，按照本发明的安全装置是够用的，甚至不需要在用于线圈绕组的供电回路中附加的熔断保险器，并且通过绝缘层的提早熔蚀在各种情况中有效地应对火灾危险。

附图说明

下面借助于一个实施例参见附图详细解释按照本发明的安全装置。在此在原理性的和不按比例的附图中示出：

图1示出双行程电磁铁的纵剖视图；

图2以透视图示出用于按照图1的电磁铁的单独的线圈以及部分敷设在线圈体上的线圈绕组；

图3和4以电路图的方式示出用于给操纵电磁铁的线圈绕组供电，其中一个带熔断保险器，另一个不带熔断保险器。

具体实施方式

在图1中，在纵剖视图中示出的操纵装置以所谓的双行程电磁铁的型式构造，特别是以双行程比例电磁铁的型式构造，该电磁铁主要用于操纵未详细示出的液压或者气压的阀。可类比的操纵电磁铁如在DE 102005056816中说明，其型式也是单行程电磁铁，可用于阀的控制，但也可用于安全装置的释放，如头垫的释放。在图1中示出的操纵装置具有两个线圈10、12，其中每个线圈10、12设有一个线圈体14，在该线圈体上敷设一个线圈绕组16，例如以一个涂漆的电导线的形式，优选以一个铜导线的形式。所述线圈的构造在电磁铁技术中是常见的，以至于在这里不再详细研究。两个线圈10、12包含一个极管18，一个衔铁部件20在该极管中可纵向移动，并且因此可移动地引导。

从图1的视角看，极管18在它的前端部上通过一个磁的第一隔离件22与法兰形延伸的极芯24相连，并且在它的其他侧面上同样通过一个磁的第二隔离件24与一个末端部件26相连。极管18和极芯24是一件式地由导磁的金属材料构成，并且能够例如设计为转动件。通过切削加工，在极管18的内部能够得到槽形的凹部，该槽形的凹部随后优选通过一种焊接方法或者堆焊方法用不导磁的材料填充，该材料随后构成各自的磁的隔离件22或者22’。然后在磁的第二隔离件22’之后连接末端部件26，该末端部件在外周侧上设有环形槽，在该环形槽中装入一个密封环28。极管18朝着自由端方向向内折边，并且在衔铁部件20和末端部件26的接片形延伸的部分30之间在其中设有一环形的凹槽32，极管末端34力锁合和形锁合地嵌入到该凹槽32中。在极管18和末端部件26之间的所述结构以及密封环28允许了双行程电磁铁的高达250ba以上的高压应用。

衔铁部件20在它的前端部上具有一个操纵杆36，并且与该操纵杆共同构成一个至少部分地在各线圈体14中导引的操纵部件。此外操纵杆36在中心穿过极芯24，并且设置用于操纵一个未详细示出的液压阀和用于操纵为头垫的安全装置等等，其中所述的附加的系统部件通过一个连接位置38能够在极芯24上与操纵装置相连。衔铁部件20在一个容纳腔40中在两个防粘片42之间导引，该防粘片帮助避免衔铁部件20的磁粘滞。容纳腔40一方面通过极管18的内周侧限定以及向前通过极芯24限定，另一方面通过末端部件26限定。此外，衔铁部件20具有一个通孔44，当这个通孔通过衔铁部件20被分成两个分腔时，该通孔在容纳腔40中生成压力补偿。衔铁部件20的最大纵向移动通过形式为防粘片42的止挡预先规定。

此外，从图1的视角中看，衔铁部件20在右侧上支承在一个压力弹簧46上，其中另一个未示出的且反向作用的压力弹簧可以设置在液压阀或者气压阀中、或者设置在一个安全装置中，以便在必要时通过操纵杆36对衔铁部件20生成一个反作用力。衔铁部件20能通过所述的力的作用对中，如在图1中所示，其中所述的对中还可以通过以下措施得到支持，即两个线圈10、12通过它们各自的线圈绕组16显著地通电，并且通过各配设的线圈10或12的相应的多次通电，衔铁部件20在一个方向或者另一个方向上(拉或者压)的移动随后发生。在两个线圈10、12之间设置一个盘形的极板48，该极板同样环绕极管18。

在图2中示意性地再次给出单独的线圈12的构造。线圈12在原来的缠绕在线圈体14上的线圈绕组16旁边具有两个环形法兰50、52。所述线圈体14优选由一个注塑部件构成，并且从图2的视角看，在它的上侧具有两个连接部位54、56，通过这两个连接部位能够确定在配设的线圈体14上的线圈绕组16的各自的始端和末端(未示出)。此外两个连接部位54、56将线圈绕组16连接在按照图3和4的示意图中常用类型的供电回路57上。此外两个设置在环形法兰52的上侧的凹部58用于与供电回路57的所述的电连接，这两个凹部又用于嵌接一个未详细示出的触点接通装置，以便这样生成供电回路57的插接部件(未示出)到连接部位54、56的所述的电连接。在此，特别是线圈绕组16的各导线末端横向于凹部58延伸地穿过环形法兰52。

从图2的视角看，相对于连接部位54和56位错约各90度地在一侧设置一个突出的构件60，并且在径向上相对置的一侧设置一个与其一致的空隙62。突出的构件60支承在一个加强筋64上，该加强筋是腔状的环形法兰52的组成部分。在该加强筋64上连接突出的构件60的圆柱形中间部分66，该中间部分过渡成一个形成锥形的啮合销68。锥形的逐渐变细的啮合销设置用于嵌入到另一个线圈10的环形法兰52的形成锥形的空隙62中，所述另一个线圈10在其他方面构造成如线圈12的相同构件。此外，突出的构件60的圆柱形中间部件66用于穿过在中间的极板48中的通孔70。为了使突出的构件60容易嵌入在配设的空隙62中，该空隙同样地在内周侧设有相一致的锥度。

构造成相同构件的线圈10、12随后从图2的视角看，彼此位错180°地通过它的环形法兰52相互连接，而同时在相邻的环形法兰52之间中间容纳极板48，以便随后获得一个线圈体构造，如它是按图1的示意图的对象，并且就这方面来说构成另一个整体以72标识的第二组件。为了使每个环形法兰52的连接部位54、56能够彼此重叠地分配，按照图1的示意图在中间的极板48中制出一个空隙74。

此外从图1中看出，两个线圈10、12向外由一个圆柱形的外罩76围绕，该外罩又由导磁的材料组成。在上述实施例中，在线圈绕组16的外周面和外罩76的内周面之间构成一个环形空腔77。上述空腔77可以用于例如容纳灭火剂，这在下面还会更详细地说明。可以设想构成另外的其他空腔，例如在连接极管34和末端部件26的条形延伸的区段30的区域中，或者在压力弹簧46的区域中。可以设想根据预先给定的位置关系，设立其他的空腔，用于填充一种适宜的灭火介质。也可以设想从外部供应灭火介质，在此一个从外部安装到操纵电磁铁上的储存容器与示出的操纵装置的内部部件可输送介质地连通。

所述的圆柱形的外罩76在末端侧一方面通过与在极芯24中的凸肩形的台阶的压力配合与其相连，并且另一方面与一个极端板78相连，该极端板在内周侧支承在末端部件26的凸出部30上。此外极芯24在它的自由端的方向上具有两个固定法兰80，所述固定法兰设有相应的通孔，用于穿过未详细示出的固定螺钉，目的是固定在未详细示出的阀部件或者安全外壳部件上，在其上能连接操纵装置。在这方面操纵装置也以一种模块化原理的形式构造。从固定法兰80出发，其他操纵装置在外周侧由一个外壳部件82围绕，该外壳部件特别是只要是由塑料组成，能够优选以密封的方式喷塑到其他组件上。

所介绍的双行程电磁铁仅仅示意性地看出，当然也可以用一个单行程电磁铁代替双行程电磁铁，如它在DE 10 2005 056 816中以这种形式或者相似的形式示出。然后就这方面来说操纵杆36(未示出)还可以突出于操纵电磁铁的自由的端侧边缘。

以操纵装置为形式的现在介绍的操纵电磁铁按照本发明设有一个安全装置，用于避免可能的火灾危险，通过操纵电磁铁的至少多个部分设有主动和/或被动的安全措施(Sicherheitsmittel)。作为主动的安全措施可以例如设有灭火介质，如灭火泡沫、灭火气体或者灭火液体，包括纳米颗粒的灭火物质，例如在凝胶基础上。

如果氮气用作为灭火气体，三聚氰胺或者含三聚氰胺的活性化合物(Wirkverbindungen)作为氮气载体被证实是有效的。作为用于输出水的灭火流体，可以使用氢氧化铝(ATH)和/或氢氧化镁(MDH)，以囊状或者浆状的形式使用也得到良好的结果。多磷酸铵(APP)适宜作为灭火泡沫，并且硅酸盐和/或石墨可以用作纳米颗粒的灭火物质，例如通过将它们集成在凝胶基体原料中。所述的灭火介质可容纳在例如在所述的各线圈绕组16的外侧和外罩76的内侧之间的空腔77中。由于对操纵电磁铁良好起作用的密封条件，所述的灭火介质也能长期被密封在空腔77中。在这方面例如通过一个孔形成与操纵电磁铁周围的介质连通，从外部也能够事后地在各空腔77的已有的操纵装置处首次填充灭火介质，但是也能后续填充。也可以是一个安装在磁铁上的储存装置(未示出)特别是在紧急情况中负责长期补给灭火介质。如果由于对各线圈绕组16的强烈加热导致故障情况或者失效情况，则所述的灭火介质是适宜的，即引出产生的热能量，并且此外控制产生的热能量。

除了所谓的主动的安全措施或者代替所谓的主动的安全措施，也可使用被动的安全措施，该安全措施的特征在于，即它不易燃，或者具有阻碍燃烧的作用。在这里特别是以下材料作为被动的安全措施，如：

-磷酸铵(AP)

-多磷酸铵(APP)

-间苯二酚双二苯基磷酸酯(PDP)

-红磷(RP)

-磷酸三丁酯(TBP)

-亚磷酸三甲苯酯(TCP)

-磷酸三苯酯(TPP)

然后上述的材料特别是起作用，当它们是至少部分的外壳的组成部分时，例如以末端部件26的形式，或者以外壳塑料注塑包封82的形式。其他的可以是各线圈体10、12的组成部分或者自身构成各线圈绕组16的电绝缘外罩。特别是当所谓的组件由相关的塑料材料构成时，被动的安全措施能够很好地混合，或者也可以成束状地后续使用在相应的塑料壁中。

除了上述主动和被动的安全措施或者代替上述主动和被动的安全措施，另一种安全措施可以以额定断开位置的形式实现，用于引起操纵电磁铁的提前的非临界的失效情况。上述的额定断开位置的情形应参见如图3和4所示的实施例更详细地解释。在此，图3示出按照现有技术的解决方案。如上所述，各线圈绕组16通过相应的供电回路5被连接在例如形式为电池的供电电源上。通过闭合开关86，线圈绕组16能通过电池84供电，以便因此能够触发操纵过程。此外，所述的供电回路57通过一个安全装置如熔断保险器保护。按照图3中的现有技术，通常情况下按照DIN EN 60317为线圈绕组16的铜导线选择一种非常耐热的绝缘漆，以便高度保障性能的可靠性。在此依赖于耐热的绝缘漆具有如此长的耐抗性，无论如何直到熔断保险器88及时断开，以便中断供电。如果不再导入能量，则操纵电磁铁也不会被烧穿或者开始熔蚀。可惜在实践中上述的安全方案没有经受过考验，并且在这方面导致电的熔蚀和燃烧。这里现有技术中通常使用按DIN EN 60317-13(1994)的线圈导线。

现在如图4的按照本发明的解决方案中是这样的，即：使用一种这样的具有如此低熔点温度的材料作为用于线圈导线的绝缘漆，使得即使在预先规定的范围中已经形成很小的热量或者高温时，也导致相邻的绝缘层所希望的烧穿。这带来的后果是线圈绕组16至少部分地共同熔蚀成一个由单独绕组层组成的块、特别是铜导线块，该铜导线块是毫无问题可被热损坏的，并且它特别是使操纵电磁铁停止使用，该操纵电磁铁也涉及额外的电流消耗。在此甚至可以完全放弃按已知的解决方案的附加的熔断保险器。

通过绝缘层的提前熔蚀在各种情况下能有效地应对可能存在的火灾危险，并且在按照本发明的解决方案中，对于线圈绕组16使用一个按DIN EN 60317(1994年出版)的线圈导线，按照部分1、2、3、4、12、19、20、34或者按照IEC 317部分1、2、3、4、12、19、20、21、34的线圈导线。然后，所选择的绝缘材料等级在各种情况下低于其他所使用的导线绝缘的等级。但是为了提供特别有效的安全装置，无论如何规定：用于操纵电磁铁或者操纵装置的相关构件的熔化温度高于形式为铜导线的电导线所使用的绝缘漆的熔化温度。因此例如由具有微小的热量级F的铜导线制成的绕组在例如130℃时熔化，反之基本上由塑料制成的线圈体10、12具有155℃的熔化温度。类似的设计方案也适用于操纵电磁铁所使用的其他塑料组分的耐热性。

在一个特别优选的实施形式中，操纵电磁铁可以使用多个主动的和被动的安全措施。通过按照本发明的解决方案能够实现，在上述的操纵电磁铁的运行中达到安全性的明显增高。

Claims (8)

1.一种可通电的操纵电磁铁，包括：

至少一个设置在外壳(76、82)中的线圈体(14)，在所述线圈体上安装一个线圈绕组(16)，和

在线圈体(14)中至少部分地引导的操纵部件(20、36)，

安全装置，用于避免可能的火灾危险，

操纵电磁铁的至少多个部分设有安全装置的至少一个被动的安全措施，以便有效地应对火灾危险，

其特征在于，一导电的导线用来制造操纵电磁铁的所述线圈绕组(16)，该导线通过绝缘层包围，为了通过线圈绕组(16)的电短路导致提前的失效，该绝缘层从这样的绝缘等级中选择，所述这样的绝缘等级在各种情况下低于其他所使用的耐热的导线的绝缘等级并且在到达可能的火灾的临界温度之前及时熔断。

2.如权利要求1所述的操纵电磁铁，其特征在于，设有一种灭火介质，作为主动的安全措施。

3.如权利要求2所述的操纵电磁铁，其特征在于，所述灭火介质是灭火泡沫、灭火气体、灭火液体或包含纳米颗粒的灭火物质。

4.如权利要求3所述的操纵电磁铁，其特征在于，

-使用氮气作为灭火气体，并且使用三聚氰胺或者含三聚氰胺的活性化合物作为氮气载体，

-使用氢氧化铝(ATH)和/或氢氧化镁(MDH)作为灭火液体，用于输出水，

-使用多磷酸铵(APP)作为灭火泡沫，并且

-使用硅酸盐和/或石墨作为纳米颗粒的灭火物质。

5.如权利要求1所述的操纵电磁铁，其特征在于，作为被动的安全措施使用不易燃的或者阻燃的材料和/或用于实现一种类型的额定断开位置的安全措施，以便对于操纵电磁铁导致提前的非临界的失效。

6.如权利要求1所述的操纵电磁铁，其特征在于，作为被动的安全措施使用如下材料：

-磷酸铵(AP)

-多磷酸铵(APP)

-间苯二酚双二苯基磷酸酯(PDP)

-红磷(RP)

-磷酸三丁酯(TBP)

-亚磷酸三甲苯酯(TCP)

-磷酸三苯酯(TPP)

所述材料是所述外壳(76)的组分、线圈体(14)的组分、线圈绕组(16)的绝缘层的组分和/或用于操纵电磁铁的外壳的塑料注塑包封(82)的至少部分的组分。

7.如权利要求1、2、3或4所述的操纵电磁铁，其特征在于，通过使用相应的所述安全措施，取消具有线圈绕组(16)的供电回路(57)的额外的电的保护装置。

8.如权利要求7所述的操纵电磁铁，其特征在于，所述额外的电的保护装置是熔断保险器。

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