ES2326139T3 - Dispositivo para mantenimiento en posicion cerrada supervisable. - Google Patents

Abstract

Dispositivo (11) para mantenimiento en posición cerrada con un electroimán (13), electroimán que presenta un núcleo (17), una bobina (15) y una culata (19) que cierra el circuito magnético del electroimán y que puede separarse del núcleo (17), y con un elemento (23, 25, 27) de conmutación eléctrico o electrónico que responde a un campo magnético para supervisar el campo magnético en el circuito magnético, caracterizado porque en el dispositivo (11) para mantenimiento en posición cerrada el elemento (23, 25, 27) de conmutación toma el núcleo (17) o la culata (19) en dos puntos (31, 33) separados entre sí en la dirección longitudinal del flujo magnético.

Description

Dispositivo para mantenimiento en posición cerrada supervisable.

La invención se refiere a un dispositivo para mantenimiento en posición cerrada supervisable con un electroimán y una culata ajustada con respecto al electroimán para mantener en posición cerrada una pieza que para la seguridad debe mantenerse en posición cerrada, y con un sensor para supervisar el estado del dispositivo para mantenimiento en posición cerrada.

Por el documento DE 203 06 708 U1 se conoce un dispositivo de protección frente al acceso, que comprende una culata magnetizable en una pieza móvil y un electroimán que puede cerrarse con la culata en una pieza fija. El dispositivo de protección frente al acceso está dotado además de una unidad de sensor, que puede emitir y recibir una señal de alta frecuencia. En la pieza móvil existe un transpondedor. Además existe un sensor de campo magnético, que está dispuesto de manera adyacente a una superficie de contacto entre el imán y la culata. Esta disposición adyacente a una superficie de contacto posibilita una detección exacta de la fuerza de mantenimiento en posición cerrada ejercida realmente por el imán debido al campo de dispersión que tiene la mayor intensidad en la misma. Ya un entrehierro pequeño se detecta debido a la dispersión.

Por consiguiente se mide el campo magnético fuera del circuito magnético en la zona entre el núcleo magnético y la culata mediante un sensor de campo magnético. Si el núcleo magnético y la culata se sitúan con proximidad entre sí, el campo magnético medido es pequeño. Sin embargo, si el núcleo magnético y la culata están separados entre sí, el campo magnético medido se vuelve más grande. La desventaja de esta disposición es que el campo magnético también es pequeño si la bobina magnética no está excitada. Una desventaja adicional es que un sensor de campo magnético separado de la bobina magnética y del núcleo debe montarse por separado.

Por el documento GB 2 205 603 A se conoce un imán de sujeción para puertas de armario. El imán de sujeción está equipado con dos imanes permanentes, que están dotados en sus polos en cada caso con una placa de hierro dulce que sobresale hacia atrás y hacia delante. Estas placas de hierro dulce sobresalen en el lado anterior en cada caso en dos puntos de modo que atraviesan una carcasa, y pueden atraer una barra de hierro dulce a modo de culata, que está fijada en una puerta de armario. La barra de hierro dulce a modo de culata conecta sólo un polo de uno de los imanes permanentes con un polo del otro imán permanente. Los polos opuestos en cada caso de los dos imanes están dispuestos con la puerta cerrada sólo cerca de la barra de hierro dulce a modo de culata. Un conmutador Reed se extiende desde uno de los dos polos, que pueden interconectarse mediante la barra de hierro dulce a modo de culata, hacia el otro. En el estado abierto de la puerta la barra de hierro dulce a modo de culata se sitúa fuera de la zona de influencia de los dos imanes permanentes. Estos dos imanes permanentes pueden accionar entonces el conmutador Reed, de modo que se enciende una luz en el armario. Sin embargo, con la puerta cerrada los imanes permanentes ya no tienen una intensidad suficiente para accionar el conmutador Reed.

En una forma de realización alternativa el conmutador Reed está dispuesto de modo que se abre, cuando la barra de hierro dulce se separa de los polos, y se cierra, cuando la barra de hierro dulce conecta los polos. Tales formas de realización pueden utilizarse para conmutar luces, equipos de radio, equipos de música, campanas de alarma o sensores de posición. En vez de imanes permanentes pueden utilizarse también electroimanes.

Por el documento JP-A-7220594 se conoce un conmutador de proximidad magnético, que está compuesto por dos imanes permanentes, dispuestos uno al lado de otro y de polarización opuesta, y un conmutador Reed. El conmutador Reed se extiende en dirección longitudinal desde uno de los polos de uno de los imanes hasta el otro polo del otro imán. En el lado de los dos imanes permanentes opuesto al conmutador Reed, éstos atraen una puerta, una tapadera o similar por ejemplo de una copiadora. Si la puerta está cerrada, los dos polos situados uno al lado de otro de los imanes permanentes están unidos con una especie de culata. De este modo se produce en el lado del conmutador Reed un campo magnético más intenso entre los polos en el mismo, de modo que el conmutador Reed reacciona frente al campo magnético. Con el conmutador Reed puede detectarse por tanto si la tapadera está sujeta o no por los dos imanes.

Para poder conseguir un tamaño constructivo reducido se propone fabricar uno de los dos imanes permanentes de material isotrópico, el otro de material anisotrópico y prever una culata de hierro. Esto permite disponer el conmutador Reed muy cerca de la culata de hierro.

Una desventaja de estos sensores de proximidad conocidos que generan una fuerza de sujeción consiste en el hecho de que son necesarios dos imanes, y que sólo pueden funcionar con unas fuerzas de sujeción reducidas para no accionar el conmutador Reed también en el estado abierto.

Por tanto el objetivo de la invención es crear un dispositivo para mantenimiento en posición cerrada que pueda activarse y desactivarse, que pueda producir grandes fuerzas de sujeción y pueda supervisarse por ejemplo con un contacto Reed u otro elemento de conmutación eléctrico o electrónico que reacciona frente a un campo magnético. La supervisión debe indicar si el dispositivo para mantenimiento en posición cerrada está cerrado y activado y se consigue la fuerza de sujeción requerida o si está abierto.

Según la invención el objetivo se soluciona mediante el objeto de la reivindicación independiente.

Un dispositivo según la invención para mantenimiento en posición cerrada está equipado con un electroimán y con un elemento de conmutación eléctrico o electrónico que responde a un campo magnético para supervisar el campo magnético en el circuito magnético. El electroimán presenta un núcleo, una bobina y una culata que cierra el circuito magnético del electroimán y que puede separarse del núcleo. En este dispositivo para mantenimiento en posición cerrada el elemento de conmutación toma el núcleo o la culata en dos puntos separados entre sí en la dirección longitudinal del flujo magnético. De este modo se detecta un valor que corresponde a la reducción del flujo eléctrico por la longitud de la sección tomada. Esta reducción del flujo eléctrico depende de la anchura de entrehierro entre la culata y el núcleo.

El elemento de conmutación es preferiblemente un conmutador Reed que está dispuesto en la dirección longitudinal con respecto al circuito magnético dentro de o sobre el núcleo o dentro de o sobre la culata. Esta configuración del elemento de conmutación tiene la ventaja de las dimensiones pequeñas del conmutador y de la insensibilidad con respecto a influencias ambientales. El modo de construcción del dispositivo para mantenimiento en posición cerrada puede ser correspondientemente compacto y sencillo.

Sin embargo, para otras aplicaciones el elemento de conmutación es preferiblemente un relé. El accionamiento del relé comprende un circuito magnético con núcleo en forma de U y una armadura móvil que cierra el circuito magnético, y presenta un peine de accionamiento accionado por la armadura. A este respecto el núcleo del relé está guiado por un trayecto de manera paralela con respecto al núcleo o la culata del electroimán y por tanto toma en los puntos de extremo de este trayecto el flujo magnético. De este modo puede medirse también con esta disposición la reducción del flujo eléctrico por este trayecto.

En una tercera forma de realización de la invención el elemento de conmutación es un sensor Hall.

Debido a las dimensiones pequeñas del sensor Hall es necesario con respecto al mismo, que el elemento de conmutación esté dispuesto entre dos brazos de un material magnetizable, que están conectados en puntos separados entre sí con el núcleo o la culata, o entre un brazo y un punto separado del punto de conexión de este brazo sobre el núcleo. Sin embargo, esta disposición es posible también en el caso de los otros elementos de conmutación para obtener una mayor resistencia magnética entre los dos puntos de toma en el núcleo magnético/culata. La mayor resistencia proporciona una mayor fuerza magnética en el elemento de conmutación. También el núcleo en forma de U del relé forma realmente un brazo de este tipo.

Estos elementos de conmutación están conectados de manera conveniente a un sistema electrónico que supervisa, controla o regula las funciones del dispositivo para mantenimiento en posición cerrada e interpreta las señales del elemento de conmutación.

Breve descripción de las figuras

la figura 1 muestra un dispositivo para mantenimiento en posición cerrada según la invención con diferentes elementos de conmutación colocados en distintos lugares sobre el núcleo y sobre la culata en una sección transversal esquemática para ilustrar las diferentes posibilidades en una única representación.

La figura 2 muestra una representación esquemática del circuito magnético en el núcleo, la culata y el entrehierro.

La figura 3 muestra el flujo dentro del núcleo en función de la anchura de entrehierro como curva.

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En la figura 1 se representa un dispositivo 11 para mantenimiento en posición cerrada con varios elementos de conmutación. Esta pluralidad de diferentes elementos de conmutación se representa con fines ilustrativos. En caso de ejemplos de realización económicos existirá por regla general sólo uno de estos elementos de conmutación, en este caso posiblemente en realización doble.

El dispositivo 11 para mantenimiento en posición cerrada presenta un electroimán 13 que tiene una bobina 15 alrededor de un núcleo 17 y una culata 19. La bobina puede conectarse a una fuente de corriente (no representada) para hacer funcionar el electroimán. El núcleo 17 del electroimán forma un "vaso" con un "polo central". Con imanes de este tipo se consiguen fuerzas magnéticas muy elevadas entre el núcleo 17 y la culata 19. Para un dispositivo para mantenimiento en posición cerrada son convenientes fuerzas de mantenimiento en posición cerrada de aproximadamente desde 50 hasta 200 kg para evitar de manera fiable la apertura de una puerta mantenida en posición cerrada.

En el núcleo central de este imán 13 existe una perforación 21, en la que está dispuesto un conmutador Reed. Este conmutador Reed sólo puede activarse mediante la bobina cuando la culata está cerrada y por tanto existe un flujo eléctrico elevado en el núcleo.

En el dispositivo 11 para mantenimiento en posición cerrada electromagnético la bobina 15 genera un flujo \Theta eléctrico. Este flujo \Theta eléctrico se concentra, debido a sus propiedades magnéticas, sobre todo en el núcleo 17 y la culata 19. Si la culata 19 se sitúa sin entrehierro s sobre el núcleo 17, el flujo \Theta eléctrico está distribuido de manera uniforme en el circuito magnético. Ya en el caso de un entrehierro s pequeño el flujo \Theta en el hierro se vuelve más pequeño, sin embargo, en el entrehierro aumenta. La suma del flujo \Theta eléctrico en el hierro y en el entrehierro es constante y se da mediante la corriente I eléctrica, que se conduce a través de la bobina 15, y el número de devanados de la bobina 15 (el flujo eléctrico se indica por tanto en AW, amperios-devanados).

Cada parte en el circuito magnético presenta una resistencia R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 magnética. Este hecho se representa de manera esquemática en la figura 2. La resistencia magnética del núcleo de hierro y de la culata es inferior en algunos órdenes de magnitud que la resistencia R6, R7 magnética del aire en el entrehierro s. El flujo \Phi magnético en el núcleo y en el entrehierro depende del flujo \Theta eléctrico y la resistencia R_{total} magnética del circuito magnético. En caso de un entrehierro s grande el flujo \Phi magnético es por tanto pequeño en comparación con el flujo \Phi magnético en caso de un entrehierro reducido. Puesto que en caso de un entrehierro s grande el flujo \Theta eléctrico se "gasta" para mantener el campo magnético en la zona del entrehierro s, esto proporciona en la zona del núcleo un flujo \Theta eléctrico inferior.

Debido a las grandes diferencias con respecto a la resistencia R magnética de aire y hierro la magnitud del flujo \Theta eléctrico del núcleo de hierro o de la culata depende muy considerablemente de la anchura del entrehierro. En caso de un entrehierro s pequeño el flujo \Theta eléctrico en el hierro es grande, en caso de un entrehierro grande es reducido. El flujo \Theta en el núcleo puede tomarse según una caída de tensión a través de un conductor por cada sección. La resistencia R1, R2.. magnética a través de la longitud de toma en relación con toda la resistencia R_{total} magnética de la pieza corresponde al flujo \Theta eléctrico de la sección en relación con todo el flujo \Theta eléctrico de la pieza. Correspondientemente grande y pequeña es también la caída del flujo \Theta eléctrico por la longitud de un sensor, o entre los dos puntos de toma del sensor.

Es válido lo siguiente:

R_{total} = R1+R2+...+R6+R7 = L_{hierro}/(\mu_{0}*\mu_{T}*A_{hierro}) + L_{aire}/(\mu_{0}*A_{aire})

\Phi = \Theta/R_{total} = N*I/R_{total}{}\hskip0.5cm (similar a la ley de Ohm)

\Theta = \Phi*R_{Reed}/R_{total} = N*I*R_{Reed/}R_{total}

R_{Reed}

= resistencia magnética en el hierro sobre la longitud del contacto Reed (por ejemplo R2)

\Phi

= flujo magnético

\Theta

= flujo eléctrico

La figura 3 muestra el flujo \Theta en el hierro por la longitud del contacto Reed de 20 mm en función del entrehierro. En caso de una sensibilidad del contacto Reed de 30 AW se activa el contacto Reed, en caso de que el entrehierro sea menor que aproximadamente 0,02 mm.

Como sensores se proponen conmutadores 23 Reed, elementos 25 Hall y relés 27 (véase la figura 1). Éstos pueden estar dispuestos dentro del núcleo 17, sobre el núcleo, dentro de la culata 19 o sobre la culata 19. La proximidad con respecto al circuito magnético es necesaria cuando éste no se toma mediante brazos magnetizables. No obstante, con brazos a partir de material magnetizable el sensor puede estar dispuesto también con separación con respecto al circuito magnético. Debe encontrarse entonces entre los extremos de los brazos.

Debido a las dimensiones pequeñas del elemento 25 Hall la diferencia detectada únicamente mediante el sensor en el flujo es muy reducida. Un elemento Hall debe tomar por tanto preferiblemente, tal como se representa en la figura 1, a través de uno o dos brazos 29 a partir de material magnetizable una mayor sección del núcleo 17. Entre los extremos de los brazos se produce un campo magnético correspondiente a la diferencia del flujo entre los dos puntos 31, 33 de toma.

El contacto Reed puede estar dispuesto en un orificio 21 en el hierro o en la superficie del hierro del núcleo 17 o de la culata 19. No es necesario un contacto magnético, eléctricamente no conductor a través de ferritas entre el núcleo y los conductores del contacto Reed.

En vez de un contacto Reed puede utilizarse también un relé 27 electromecánico (sin bobina). Mediante un núcleo 37 en forma de U, que corresponde al núcleo de un accionamiento electromagnético del relé, se toma el núcleo 17 del electroimán 13. La parte tomada del flujo eléctrico del núcleo 17 produce un circuito magnético en el núcleo 37 del relé 27. Este circuito magnético de relé es muy débil cuando el entrehierro s en el electroimán 13 es grande. En este caso la armadura (39) cae bajo la acción de la fuerza elástica del núcleo. En cambio, el circuito magnético de relé es lo suficientemente intenso para accionar el relé cuando el entrehierro es pequeño. Entonces se atrae la armadura 39 en contra de la fuerza elástica y se conmuta el relé.

El relé 27 puede tener varios pares 41 de contacto. Pueden existir contactos de trabajo y contactos de reposo que se accionan simultáneamente mediante un peine 43 de accionamiento común. El relé puede ser un relé de seguridad de guiado forzado. El relé tiene la ventaja con respecto al contacto Reed que puede conmutar mayores cargas de conmutación y puede realizar más movimientos de conmutación que el contacto Reed. Además tiene la ventaja de que puede presentar contactos intermitentes, contactos de trabajo y contactos de reposo según sea necesario en combinaciones cualesquiera, y de este modo es extremadamente flexible y fiable. Precisamente para aplicaciones de seguridad el relé es especialmente adecuado.

Claims (5)

1. Dispositivo (11) para mantenimiento en posición cerrada con un electroimán (13), electroimán que presenta un núcleo (17), una bobina (15) y una culata (19) que cierra el circuito magnético del electroimán y que puede separarse del núcleo (17), y con un elemento (23, 25, 27) de conmutación eléctrico o electrónico que responde a un campo magnético para supervisar el campo magnético en el circuito magnético, caracterizado porque en el dispositivo (11) para mantenimiento en posición cerrada el elemento (23, 25, 27) de conmutación toma el núcleo (17) o la culata (19) en dos puntos (31, 33) separados entre sí en la dirección longitudinal del flujo magnético.

2. Dispositivo para mantenimiento en posición cerrada según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de conmutación es un conmutador (23) Reed que está dispuesto en la dirección longitudinal con respecto al circuito magnético dentro de o sobre el núcleo (17) o dentro de o sobre la culata (19).

3. Dispositivo para mantenimiento en posición cerrada según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de conmutación es un relé (27), cuyo accionamiento comprende un circuito magnético con núcleo (37) en forma de U y una armadura (39) móvil que cierra el circuito magnético, y presenta un peine (43) de accionamiento accionado mediante la armadura, estando guiado el núcleo (37) del accionamiento por un trayecto de manera paralela al núcleo (17) o a la culata (19) del electroimán (13).

4. Dispositivo para mantenimiento en posición cerrada según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de conmutación es un sensor (25) Hall.

5. Dispositivo para mantenimiento en posición cerrada según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el elemento (23, 25, 27) de conmutación está dispuesto entre dos brazos (29) de un material magnetizable, que están unidos en puntos (31, 33) separados entre sí con el núcleo (17) o la culata (19).