KR100991681B1 - 안전 장치 - Google Patents

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하이닥 일렉트로닉 게엠베하
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Abstract

본 발명은 전류가 통과할 수 있는 작동 솔레노이드(solenoid)내에서 발생할 수 있는 화재의 위험을 방지하기 위한 안전 장치로서, 상기 안전 장치는 적어도 하나의 코일 포머(14)와, 적어도 부분적으로 코일 포머(14)내에서 안내되는 작동부(16)를 구비하고, 상기 코일 포머가 하우징(76, 82)내에 배열되고, 상기 코일 포머상에 코일 권선(16)이 설치된다. 작동 솔레노이드의 적어도 일부가 화재의 위험을 효과적으로 제거하기 위해 안전 장치의 액티브(active) 안전 수단 및/또는 패시브(passive) 안전 수단을 구비하기 때문에, 예로서, 전기 공급 회로내의 퓨즈 링크(fuse link) 형태의 실제 대상물 외부에 안전 수단이 배열될 필요가 없으며, 안전 수단은 발생할 수 있는 화재 또는 그을림 상태가 직접적으로 발생할 수 있는 대상물의 위치에 직접적으로 인접하게 배치된다.
Figure R1020070104336
하우징, 코일 포머, 코일 권선, 소화 액체, 안전 수단

Description

안전 장치 {SAFETY APPARATUS}
본 발명은 전류가 통과하는 작동 솔레노이드내에서 발생할 수 있는 화재의 위험을 방지하기 위한 안전 장치에 관한 것으로서, 상기 안전 장치는 적어도 하나의 코일 포머와 적어도 부분적으로 코일 포머내에서 안내되는 작동부를 가지며, 상기 코일 포머가 하우징내에 배열되며, 상기 코일 포머상에 코일 권선이 설치되어 있다.
전류가 통과할 수 있는 작동 솔레노이드는 시장에서 다수의 형태로 널리 입수할 수 있다. 예로서, 이 유형의 작동 장치의 대표로서, 특히, 비례 이중 행정 솔레노이드의 형태로 되어 있는, DE 10 2004 017 089 B4호에 따라 이미 공지되어 있는 해법을 참조한다. 상기 공지된 해법은 적어도 두 개의 코일 권선과 적어도 부분적으로 극관(pole tube)을 포함하는 밸브를 작동시키는데 사용되고 있으며, 상기 코일 권선이 각각 두 개의 환형 플랜지들 사이에서, 코일 포머내에 각각 배열되고, 상기 극관 내에는 아마추어 부분이 이동가능하면서, 그 단부 중 하나에서 자성 절연부(magnetic isolation)를 경유하여 폴 코어와 연결되도록 안내되고, 상기 폴 코어내에서 작동 플런저가 작동부로서 안내되고, 아마추어의 다른 단부는 다른 자성 절연부를 경유하여, 서로 대향한 인접한 코일 포머들 사이에 배열된 디스크 형태의 극판과 함께 적어도 부분적으로 폐쇄부를 고정한다(clasp). 이 공지된 해법에서, 폴 코어, 극관 및 자성 절연부들과, 폐쇄부는 하나의 유닛을 형성하고, 상기 유닛 위로 각각의 코일 포머가 그 코일 권선 및 극판과 함께 다른 유닛으로서 눌러질 수 있다. 규정된 고정 위치가 항상 달성되는 것을 보장하기 위해, 서로 대면하는 인접한 환형 플랜지들 중 하나를 위해 다른 코일 포머의 환형 플랜지내의 관련 리세스와 결합할 수 있는 돌출 부품(projecting component)을 갖도록 구성된다. 이미 서두에 언급한 바와 같이, 이러한 종류의 작동 솔레노이드는 주로 유압 밸브를 작동시키기 위해 사용되지만, 또한, 이 유형의 작동 솔레노이드가 유익하게 사용될 수 있는 새로운 기술 분야도 널리 열려있다.
예로서, 그후 공개된 DE 10 2005 056 816호는 차량 시트용 헤드레스트의 비상 시동(initiation)을 위해 작동 솔레노이드를 사용하는 언로킹(unlocking) 장치를 개시하며, 차량 충돌의 경우 상기 헤드레스트가 전방으로 이동되며 이러한 방식으로 머리가 헤드레스트(headrest)와 충돌하는 영역과 시트 사용자의 머리 후부 사이의 개방된(free) 충돌 이동 거리를 감소시킨다. 적절한 제어부가 헤드레스트의 언로킹을 작동시키기 위해 사용되며, 제1축을 따라 이동될 수 있고, 작동 위치에서, 제2축 둘레에서 피봇할 수 있도록 배열된 제어 장치를 위해, 제1축에 관하여 횡단방향으로 연장하는 피봇 운동을 가능하게 한다. 이 제어 장치는 또한 로킹부를 가지며, 상기 로킹부가 헤드레스트를 위한 시동 프로세스를 위해, 자석의 작동부에 의해 제어 장치를 경유하여 언로킹된 다음에, 작동될 제어부를 위한 이동 경로 앞으로 해제된다.
자신의 코일 권선들을 갖는 모든 작동 솔레노이드들은, 자석이 과부하될 때에 오류 전류 또는 과열 등의 경우 화재가 발생할 수 있는 문제를 가지고 있으며, 작동 솔레노이드의 부품들 중 적어도 일부에 대해 중량 및 실용성의 이유로 현저한 범위로 플라스틱 재료들이 사용되어서, 플라스틱 재료들이 쉽게 그을리거나 심지어 탈수 있기 때문에, 이것은 바람직하지 못하게, 화재가 전기 코일 권선으로부터 시작하여, 밸브, 헤드레스트 등 같은 기술적 장치에서 추가로 연결된 부품들에 대해 언급된 플라스틱 부분을 경유하여 전파할 수 있는 위험을 증가시킨다. 작동 솔레노이드의 하우징 부분들 및 그 압출 코팅 양자는 오늘날 예로서, 플라스틱을 사용하여 설계되고, 다른 관련 플라스틱 부품들은 코일 권선을 보유하기 위한 코일 포머 및 코일 포머에 설치되는 일반적으로 구리 와이어 형태인 와이어 권선을 위한 플라스틱 절연층이다.
전기 와이어로서, 각 구리 와이어는 플라스틱으로 구성된 소위 니스 절연부(varnish insulation)에 의해 그 전체 길이에 걸쳐 포위되는 것이 바람직하며, 이러한 방식으로 권선내의 권선층들 사이의 전기적 분리를 제공하고, 상기 플라스틱 니스 절연부는 자체적으로 열에 매우 민감하고, 쉽게 타버리며, 따라서, 이상적인 화재의 근원을 형성한다. 실제로, 전기 공급 회로내에 전기적 퓨즈를 일반적 퓨즈 링크 형태로 코일 권선에 설치함으로써, 이 화재의 위험에 대비하는 시도가 이루어지고 있으며, 상기 퓨즈 링크는 파괴되도록 의도되어 있는데, 즉, 니스 절연부의 일부가 그을려 단락 회로를 초래하자마자 전기적 회로를 단절시키도록 의도되어 있지만, 실제로, 이는 발생할 수 있는 화재의 위험을 효과적으로 제거하는데에는 불충분한 것으로 판명되었다. 예로서, 퓨즈 링크가 확실히 파괴되었지만, 그럼에도 불구하고, 단락 회로가 개별적으로 사용되는 작동 솔레노이드로부터 발생하는 {태우는(scorching)} 화재로 이어지는 상황이 발생한다.
따라서, 이러한 배경 기술에 대하여, 본 발명은 개별적으로 사용되는 작동 솔레노이드로부터 시작하는 그을림(smouldering) 및 화재가 부주의로 더욱 발전할 수 없도록 안전 장치를 추가로 개선하는 것을 목적으로 한다. 이 목적은 총체적으로 청구항 1의 특징을 갖는 안전 장치에 의해 달성된다.
본 발명의 청구항 1의 특징부에 따르면, 본 발명에 따른 안전 장치에는, 작동 솔레노이드의 적어도 일부가 화재의 위험에 효과적으로 대응하기 위해 액티브 안전 수단 및/또는 패시브 안전 수단을 구비하며, 상기 안전 수단은 더 이상 실제 대상물 외부에, 예로서, 전기 공급 회로내의 퓨즈 링크의 형태로 배열되지 않고, 가능한 화재 또는 태우는 상황이 직접적으로 발생할 수 있는 대상물의 위치에 직접적으로 인접하게 배치된다. 이 때문에 작동 솔레노이드의 통합된 구성부품인 안전 장치는 따라서, 상대적으로 주요한 시간 지연 없이 즉각적으로 반응한다. 이와 독립적으로 그러나 이와 일관성있게, 안전성은 전기 회로내의 종래의 퓨즈 링크 같은 부가적인 전기 안전 장치를 제공함으로써 증가될 수 있으며, 이들은 이미 현존하는 전기 회로내의 현장에서 제공될 수 있다. 이는 특히 신뢰성 있는 이중안전 개념을 도출한다.
본 발명에 따른 안전 장치의 한가지 양호한 실시예에서는, 나노미립자 소화 물질을 함유한 상태에서, 소화 발포체, 소화 가스 및 소화 액체 같은 소화 매체가 액티브 안전 수단으로서 제공된다. 작동 솔레노이드내에 양호하게 저장 영역이 제공되는 액티브 안전 수단에 부가하여, 작동 솔레노이드의 구성부품의 통합된 부분이 되도록 하는 방식으로 패시브 안전 수단도 사용될 수 있다. 예로서, 작동 솔레노이드의 플라스틱 부분들은 저발화성 또는 방염성(flame-resistant) 활성 물질을 구비하거나, 현존하는 시스템이 개장(retrofit)될 수도 있다.
그러나, 본 발명에 따른 안전 장치의 한가지 특히 양호한 실시예는 작동 솔레노이드의 조기 비임계적 고장(early non-critical failure)을 가져오기 위해 한가지 형태의 취약점을 제공하는 안전 수단을 사용하는 것을 제안한다. 조기 고장을 발생시키기 위해 코일 권선의 전기적 단락 회로를 유발시키는 외피(sheathing) 재료를 사용하고, 상기 외피 재료는 화재를 위한 임계 온도에 도달하기 이전의 적절한 시기에 용융되는 유전체 부류(dielectric class)로부터 선택된다. 퓨즈 링크가 신속히 응답할 것(비록 언급한 바와 같이 이 작용이 보장될 수는 없지만)이라는 개념에 기초하여, 높은 레벨의 기능적 안전성을 보장하기 위해 코일 권선에서 구리 와이어를 위해 종래 기술에서는 DIN EN 60317에 따른 고 내열성 니스 절연부가 일반적으로 선택되지만, 본 발명에 따른 안전 장치는 니스 절연부의 연화 온도가 충분히 낮아 비교적 소량의 열이 발생될 때에도 사전결정된 한계내에서 인접한 절연층에 고의적으로 연소되는 코일 와이어 니스 절연부를 사용함으로써, 다른 접근법을 채택하고 있다.
이는 코일 권선이 적어도 부분적으로 함께 융합되어서 개별 권선층으로 구성된 구리 블록을 형성하고, 따라서, 이 구리 블록이 열로 인해 쉽게 파괴될 수 없으며, 특히, 작동 솔레노이드가 -또한, 보다 많은 전류가 끌리는 것에 관하여- 작동하지 않게 한다는 것을 의미한다. 실제 시험은 본 발명에 따른 안전 장치가 코일 권선을 위한 전기 공급 회로내의 부가적인 퓨즈 링크가 파괴되지 않고도 동작한다는 것 및 절연부가 조기 용융되는 것으로부터 초래되는 화재의 위험이 모든 경우에 효과적으로 제거된다는 것을 나타내었다.
본 발명에 따른 해법의 다른 다양한 실시예는 다른 종속 청구항의 주제이다.
본 발명에 따른 안전 장치는 도면에 도시된 바와 같은 일 예시적 실시예를 참조로 하기의 설명에서 보다 상세히 설명될 것이다. 여기서, 도면은 실척대로 그려진 것이 아니며, 개요를 예시하는 형태이다.
본원의 안전 장치에는 작동 솔레노이드의 적어도 일부가 화재의 위험에 효과적으로 대응하기 위해 액티브 안전 수단 및/또는 패시브 안전 수단을 구비하며, 상기 안전 수단은 더 이상 실제 대상물 외부에 배열되지 않고, 가능한 화재 또는 태우는 상황이 직접적으로 발생할 수 있는 대상물의 위치에 직접적으로 인접하게 배치되므로, 작동 솔레노이드의 통합된 구성부품인 안전 장치는 상대적으로 주요한 시간 지연 없이 즉각적으로 반응한다. 이와 독립적으로, 안전성은 전기 회로내의 종래의 퓨즈 링크 같은 부가적인 전기 안전 장치를 제공함으로써 증가될 수 있으며, 신뢰성 있는 이중안전 개념을 도출한다.
도 1에 길이방향 단면 형태로 예시된 작동 장치는 소위 이중 행정 솔레노이드, 특히, 비례 이중 행정 솔레노이드의 형태이고, 이는 더 이상 상세히 예시되어있지는 않은 유압 또는 공압 밸브를 작동시키기 위해 주로 사용된다. 또한, 유사한 작동 솔레노이드가 단일 행정 솔레노이드 형태로서 밸브 제어를 위해 사용될 수 있지만, 또한, DE 10 2005 056 816호에 설명된 바와 같이, 헤드레스트 시동 같은 안전 장치들을 시동하는데 사용될 수도 있다. 도 1에 예시된 작동 장치는 두 개의 코일(10, 12)을 가지며, 각 코일(10, 12)은 예로서, 니스 입혀진 전기 와이어 형태, 바람직하게는 구리 와이어 형태인 코일 권선(16)이 설치되는 코일 포머(14)를 구비한다. 이와 같은 코일의 형성은 솔래노이드 설계시 일반적 관행이며, 그래서, 이는 이 시점에서 더 이상 상세히 설명되지 않는다. 두 코일(10, 12)은 극관(18)을 포함하고, 상기 극관내에서 아마추어 부분(20)이 길이방향으로 변위될 수 있도록, 그리고, 또한 이동될 수 있도록 안내된다.
도 1에 도시된 방향에서 볼 때, 극관(18)은 그 전방 단부가 제1자성 절연부(22)를 경유하여, 플랜지 같이 확장되는 폴 코어(24)에 연결되고, 유사하게, 극관의 다른 단부가 제2자성 절연부(24)에 의해 폐쇄부(26)에 연결된다. 극관(18) 및 폴 코어(24)는 자기 투과성 금속 재료로 일체로 형성되며, 예를 들어 회전부의 형태가 될 수 있다. 홈형 오목부(groove-like depression)가 기계가공에 의해 극관(18)에 생성되고, 그후, 바람직하게는 용접 프로세스 또는 땜납 적용 프로세스에 의해 자기 비투과성(non-permeable) 재료로 채워지고, 이는 그후 각각의 자성 절연부(22 또는 22')를 형성한다. 제2자성 절연부(22')에는 폐쇄부(26)가 이어지고, 이 폐쇄부는 그 외주상에 환형 홈을 구비하며, 이 홈내에 밀봉 링(28)이 삽입된다. 극관(18)은 자유 단부에서 내부로 둥글게 플랜지를 가지며, 아마추어 부분(20)과 단차부(30) 사이에서 내부에 홈형 오목부(32)가 제공되고, 상기 단차부는 폐쇄부(26)상에서 웨브(web) 처럼 확장되며, 상기 오목부(32)내에 극관 단부(34)가 억지 끼워맞춤되어 상호로킹된다. 극관(18)과 폐쇄부(26) 사이의 이러한 배열은 밀봉 링(28)과 연계하여, 이중 행정 솔레노이드를 250bar 또는 그 이상의 고압에 적용할 수 있게 한다.
아마추어 부분(20)은 그 전방 단부에서 작동 플런저(36)를 가지며, 상기 작동 플런저와 함께 작동부를 형성하고, 이 작동부는 각각의 코일 포머(14)내에서 적어도 부분적으로 안내된다. 또한, 작동 플런저(36)는 폴 코어(24) 중앙을 통과하며, 더 이상 상세히 예시되어 있지 않은 유압 밸브, 헤드레스트를 위한 안전 장치 등을 작동시키기 위한 것이며, 이들 부가적인 장치 부품들은 폴 코어(24)상의 연결점(38)을 경유하여 작동 장치에 연결된다. 아마추어 부분(20)은, 아마추어 부분(20)의 자기성 점착의 방지를 돕는 두 개의 반점성(anti-stick) 디스크(42)들 사이의 보유 영역(40)내에서 안내된다. 보유 영역(40)은 한편으로는 내부 원주상의 극관(18)에 의해 경계지워지고, 다른 편으로는 전방에서 폴 코어(24)에 의해, 또한 다른 측면에서 폐쇄부(26)에 의해 경계지워진다. 또한, 아마추어 부분(20)은 이를 관통한 구멍(44)을 가지며, 이 구멍은 보유 영역이 아마추어 부분(20)에 의하여 두 개의 서브영역으로 분할되는 경우, 보유 영역(40)내의 압력 균등화를 위해 사용된다. 아마추어 부분(20)에 의한 최대 길이방향 이동 거리는 반점성 디스크(42) 형태의 정지부에 의해 제어된다.
또한, 도 1에 도시된 방향에서 볼 때, 아마추어 부분(20)의 우측(right-hand side)은 압축 스프링(46)상에서 지지되며, 이 경우, 예시되어 있지 않지만 반대 방향으로 작용하는 추가 압축 스프링이, 유압 또는 공압 밸브내에 배열될 수 있거나, 필요시, 작동 플런저(36)를 경유하여 아마추어 부분상에 대향력을 생성하기 위해 안전 장치내에 배열될 수 있다. 아마추어 부분(20)은 도 1에 도시된 바와 같이, 이 힘의 영향에 의해 중심이 설정될 수 있고, 이 중심설정 프로세스는 또한 두 개의 코일(10, 12)의 각각의 코일 권선(16)을 통해 동일한 방향에서 전류를 통과시킴으로써 도움을 받을 수 있고, 아마추어 부분(20)은 각 경우에 이와 연결될 수 있는 코일(10 또는 12)에 적절히 보다 많은 전류를 공급함으로써 일 방향 또는 다른 방향으로 이동된다(견인 또는 추진). 디스크 형태의 극판(48)은 두 개의 코일(10, 12) 사이에 배열되며, 유사하게, 극관(18)을 둘러싼다.
단일 코일(12)의 디자인의 예가 도 2에 도시되어 있다. 코일 포머(14)상에 권선된 실제 코일 권선(16)에 부가하여, 코일(12)은 두 개의 환형 플랜지(50, 52)를 갖는다. 이 코일 포머(14)는 바람직하게는 사출 성형된 부품으로 형성되며, 도 2에 도시된 방향에서 볼 때, 그 상부면상에 두 개의 연결 지점(54, 56)을 가지고, 이 연결 지점들을 경유하여 코일 권선(16)의 각 시작 및 종점(미도시)이 권선과 연결될 수 있는 코일 포머(14)상에 고정될 수 있다. 또한, 두 개의 연결 지점(54, 56)은 코일 권선(16)을 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 일반적인 방식의 전력 공급 회로(57)에 연결하기 위해 사용된다. 또한, 환형 플랜지(52)의 상부면상에 배열되면서, 순차적으로 보다 상세히 예시되어 있지 않은 접촉 형성(contact-making) 장치와 결합하는 두 개의 오목부(58)가 공급 회로(57)에 전기 연결부를 제공하는데 사용되고, 이 방식으로, 연결 지점(54, 56)에 전력 공급 회로(57)의 플러그 부분(미도시)을 위하여 언급된 전기 연결부를 생성하게 된다. 특히, 이 경우, 코일 권선(16)의 각 와이어 단부는 환형 플랜지(52)를 통과하고, 오목부(58)에 관하여 횡단방향으로 연장한다.
도 2에 도시된 방향에서 볼 때, 연결 지점(54, 56)에 관하여 약 90°만큼 오프셋되어 있는, 돌출 구성요소(projecting component: 60)가 일 측부상에 배열되고, 대응 리세스(62)가 직경방향으로 대향한 측부상에 배열된다. 돌출 구성요소(60)는 오목 웨브(depression web: 64)내에 보유되고, 상기 오목 웨브는 챔버와 유사한 모양의(chamber-like) 환형 플랜지(52)의 일부이다. 오목 웨브(64)는 돌출 구성요소(60)의 원통형 중앙 부분(66)에 인접하고, 상기 돌출 구성요소는 원추형 결합 핀(68)과 합쳐진다. 이 원추형 결합 핀(68)은 다른 코일(10)의 환형 플랜지내의 원추형으로 테이퍼 형성된 리세스(62)내에 결합되고, 상기 다른 코일(10)은 다른 점에서는 코일(12)과 동일하다. 또한, 돌출 구성요소(60)의 원통형 중앙부(66)는 중앙 극판(48)을 통과하는 개구(70)를 통과하는데 사용된다. 돌출 구성요소(60)가 그와 연결될 수 있는 리세스(62)에 결합하기 쉽게 하기 위해, 리세스는 유사하게 내부 원주상에 대응 원추 각도를 갖는다.
동일한 부품들인 코일(10, 12)들은, 도 2에 도시된 방향으로 볼 때, 서로에 관하여 180°오프셋된 그 환형 플랜지(52)들을 경유하여 서로 연결될 수 있으며, 동시에 극판(48)이 인접한 환형 플랜지(52)들 사이에 보유되며 그때 도 1의 주제에 예시된 바와 같은 코일 포머 구조체를, 전체적으로 72로 표시된 추가의 제2유닛을 형성하는 정도로 제공하게 된다. 각 환형 플랜지(52)의 연결 지점(54, 56)이 서로 연결되게 하기 위해, 리세스(74)는 도 1의 예시도에 도시된 바와 같이, 중앙 극판(48)에 통합된다.
도 1에서도 볼 수 있는 바와 같이, 두 개의 코일(10, 12)은 역시, 자기 투과성 재료로 구성되어 있는 원통형 케이싱(casing ; 76)에 의해 외부가 둘러싸여진다. 본 예시적 실시예에서, 환형 캐비티(77)가 코일 권선(16)의 외부 원주와 케이싱(76)의 내부 원주 사이에 형성된다. 이 캐비티(77)는 예로서 소화제를 보유하는데 사용될 수 있으며, 이는 하기에서 보다 상세히 설명될 것이다. 또한, 예로서, 극관 단부(34)와 폐쇄 부분(26)상의 웨브형 확장 단차부(30) 사이의 연결 영역, 또는 압축 스프링(46)의 영역내에 추가로 다른 캐비티를 형성하는 것도 고려할 수 있다. 사전결정된 공간 조건에 의존하여, 적절한 소화 매체를 충전하기 위한 다른 캐비티를 제공하는 것을 고려할 수 있다. 소화 매체 공급부는 또한 외부로부터 제공될 수 있으며, 이 경우, 작동 솔레노이드 외부에 설치된 공급 용기는 설명된 작동 장치의 내부 부품에 매체를 공급하도록 연결된다.
전술한 원통형 케이싱(76)은 그 단부에서, 한편으로는 폴 코어(24)내의 단차부와 억지 끼워맞춤에 의하여 연결되고, 다른 한편으로는 폴 폐쇄 판(78)에 연결되며, 상기 폴 폐쇄 판의 내부 원주가 폐쇄부(26)내의 단차부(30)상에서 지지된다. 또한, 폴 코어(24)는 그 자유 단부의 방향으로 두 개의 부착 플랜지(80)를 구비하고, 이 부착 플랜지는, 밸브 또는 안전 하우징 부분(더 이상 상세히 도시되어 있지 않음)에 고정시키기 위해 통과될 부착 스크류들(더 이상 상세히 도시되어 있지 않음)을 통과시키기 위한 대응 개구를 구비하며, 상기 밸브 또는 안전 하우징 부분들에는 작동 장치가 연결될 수 있다. 이를 위해, 작동 장치는 또한 모듈식 표면 장착 개념의 방식으로서 설계된다. 작동 장치의 잔여부는 하우징 부분(82)에 의해 부착 플랜지(80)로부터 외부 외주상에 둘러싸여지고, 상기 하우징 부분은 특히, 플라스틱으로 구성되는 경우, 다른 구성요소상에 사출 성형되고, 바람직하게는 밀봉부를 형성한다.
설명된 이중 행정 솔레노이드는 단지 실례로서 고려되어야만 하며, DE 10 2005 056 816호에 있는 형태 또는 그와 유사한 형태로 개시된 바와 같이, 단일 행정 솔레노이드도 물론 이중 행정 솔레노이드 대신 사용될 수 있다. 이를 위해, 작동 플런저(36)(미도시)도 작동 솔레노이드의 자유 단부 에지를 초과하여 돌출될 수 있다.
작동 장치의 형태로 이제 설명된 작동 솔레노이드는 본 발명에 따라, 액티브 안전 수단 및/또는 패시브 안전 수단을 적어도 작동 솔레노이드의 부품들로서 장비함으로써, 가능한 화재 위험을 피하도록 안전 장치에 설치된다. 예로서, 나노미립자 소화 물질 예로서, 겔 기반 물질을 포함하여, 소화 발포체, 소화 가스 및 소화 액체 같은 소화 매체가 액티브 안전 수단으로서 제공될 수 있다.
소화 가스로서 질소를 사용하는 경우, 멜라민(melamine) 또는 멜라민을 포함하는 액티브 콤파운드(active compounds)가 질소 캐리어(carrier)로서 검증되어 있다. 알루미늄 트리하이드록사이드(aluminium trihydroxide ; ATH) 및/또는 마그네슘 하이드록사이드(magnesium hydroxide ; MDH)도 캡슐 또는 페이스트 형태로 매우 성공적으로 물을 추출하기 위한 소화 액체로서 사용될 수 있다. 암모늄 폴리포스페이트(APP)가 소화 발포체로서 사용될 수 있으며, 실리케이트(silicate) 및/또는 그라파이트(graphite)가 예로서, 이들을 겔 기반 물질에 통합시킴으로써, 나노미립자 소화 물질로서 사용될 수 있다. 예로서, 이들 소화 매체가 케이싱(76)의 내부와 각 코일 권선의 외부 사이에서 언급된 캐비티(77)내에 수용될 수 있다. 이들 소화 매체는 또한 작동 솔레노이드를 위한 양호한 능동적 밀봉 상황에 의해, 캐비티(77)내에서 장기적으로 캡슐화될 수도 있다. 작동 솔레노이드를 둘러싸는 영역에 대한 매체 연결부가 예로서, 구멍을 경유하여 형성되는 경우, 각 캐비티(77)는 이미 현존하는 작동 장치에서 또한 외부로부터, 소화 매체로 초기에는 충전되며 그외에는 심지어 소급적으로(retrospectively) 재보급될 수도 있다. 자석에 설치된 보급 장치(미도시)는 또한 특히 비상시, 소화 매체의 후속 공급을 영구적으로 보장할 수 있다. 각 코일 권선(16)의 극심한 가열로 고장 또는 오류가 발생하는 경우, 이때, 이들 소화 매체는 생성된 열 에너지를 소산시키기에 적합하고, 부가적으로, 열 에너지에 대항하기에 적합하다.
상술한 액티브 안전 수단에 부가하여, 또는 그 대안으로서, 저발화성 또는 방염 효과를 갖는 것을 특징으로 하는 소위 패시브 안전 수단을 사용하는 것도 가능하다.
- 암모늄 포스페이트(AP)
- 암모늄 폴리포스페이트(APP)
- 레조르시놀 비스-디페닐포스페이트(resorcinol bis-diphenylphosphate ; PDP)
- 레드 포스포러스(red phosphorus ; RP)
- 트리-n-부틸 포스페이트(tri-n-butyl phosphate ; TBP)
- 트리크레실 포스페이트(tricresyl phosphate ; TCP)
- 트리페닐 포스페이트(triphenyl phosphate ; TPP)와 같은 물질이 여기서, 특히, 패시브 안전 수단으로서 사용된다. 이들 물질은 특히 이들이 적어도 부분적으로 하우징의 구성요소인 경우, 예로서, 폐쇄부(26)의 형태 또는 하우징 플라스틱 압출 코팅(82)의 형태인 경우 특히 유효하다. 또한, 이들은 각 코일 포머(10, 12)의 구성요소일 수 있거나, 자체적으로, 각 코일 권선(16)을 위한 전기적 외부 절연부를 형성할 수 있다. 특히, 이들 구성요소가 적절한 플라스틱 재료로 형성되는 경우, 패시브 안전 수단은 매우 양호하게 혼합되거나, 심지어 소급적으로, 클러스터(cluster)와 같이 대응 플라스틱 벽내에 도입될 수 있다.
상술한 액티브 및 패시브 안전 수단에 대한 대안으로서 또는 그에 부가하여, 작동 솔레노이드의 조기 비임계적 고장을 발생시키기 위해 취약점 형태로 다른 안전 수단이 제공될 수 있다. 이 취약점 상황은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 예시적 실시예를 사용하여 보다 상세히 설명된다. 이 경우, 도 3은 종래 기술에 따른 해법을 도시한다. 상술한 바와 같이, 각 코일 권선(16)은 예로서 배터리 형태의 외부 전력 공급원에 적절한 전기 공급 회로(57)를 경유하여 연결된다. 전류는 스위치(86)를 폐쇄함으로써, 배터리(84)를 경유하여 코일 권선(16)에 공급되며, 이 방식으로 작동 프로세스를 개시할 수 있게 된다. 또한, 이 전기 공급 회로(57)는 퓨즈 링크(88) 같은 안전 장치에 의해 보호된다. 도 3에 도시된 바와 같은 종래 기술은 높은 정도의 기능적 안전을 보증하기 위해 코일 권선(16)의 구리 와이어를 위해 DIN EN 60317에 따른 고 내열성 니스 절연부를 선택하는 것이 일반적이다. 이는, 전력 공급을 단절시키기 위해 어떠한 경우에도 퓨즈 링크(88)가 신속히 파괴될 때까지 내열성 니스 절연부가 남아 있어야 한다는 사실에 기초한다. 더 이상 에너지가 공급되지 않으면, 그때에는 작동 솔레노이드가 더 이상 타거나 그을리기 시작하지 않는다. 불행히, 이 안전 개념은 실제로 검증되지 않았으며, 이 정도에서 전기적 그을림 및 화재가 발생한다. DIN EN 60317-13(1994)에 따른 권선 와이어는 종래 기술에서 통상적으로 이 목적을 위해 사용된다.
도 4에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 해법에 관하여, 코일 와이어를 위해 이제 사용되는 니스 절연부는 그 연화 온도가 충분히 낮은 것이므로, 소량의 열이 발생할 때에도 사전결정된 한계내에서 고의적으로 인접한 절연층을 통한 연소가 발생한다. 이는 코일 권선이 적어도 부분적으로 함께 융합되어서 개별 권선층으로 구성된 구리 블록 특히 구리 라인 블록을 형성하고, 따라서, 이 구리 블록이 열로 인해 쉽게 파괴될 수 없으며, 특히, 작동 솔레노이드가 -또한, 보다 많은 전류가 끌리는 것에 관하여- 작동하지 않게 한다는 것을 의미한다. 이 경우, 공지된 해법에 따른 부가적인 퓨즈 링크(88)는 완전히 제거될 수 있다.
절연부가 조기 단계에서 용융된다는 사실은 모든 경우에 발생할 수 있는 화재의 위험을 효과적으로 제거하며, 본 발명에 따른 해법은 IEC 파트 1, 2, 3, 4, 12, 19, 20, 21, 34에 기초한 1994년 발행된 DIN EN 60317호에 따른 권선 와이어, 또는 코일 권선(16)에 대해 IEC 파트 1, 2, 3, 4, 12, 19, 20, 21, 34에 따른 권선 와이어를 사용하게 한다. 선택된 절연체 부류는 이때, 어떠한 경우에도 다른 방식에서 사용되는 와이어 절연부 부류의 레벨보다 낮다. 그러나, 특히 효과적인 안전 장치를 제공하기 위해, 각 경우에, 작동 솔레노이드 또는 작동 장치를 위한 관련 구성요소의 용융 온도가 구리 와이어 형태의 전기 와이어를 위해 사용되는 니스 절연부의 용융 온도보다 높게 되도록 만들어진다. 예로서, 낮은 열 등급 F의 구리 와이어로 구성된 권선은 예로서, 130℃에서 용융되지만, 대조적으로, 실질적으로 플라스틱으로 구성된 코일 포머(10, 12)는 155℃의 용융 온도를 갖는다. 또한, 대응하는 고려사항은, 다른 방식으로 작동 솔레노이드를 위해 사용되는 플라스틱 구성요소의 내열성에도 적용된다.
한가지 특히 양호한 실시예에서, 복수의 액티브 및 패시브 안전 수단이 작동 솔레노이드를 위해 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 해법은 이들 같은 작동 솔레노이드의 동작 동안 안전성을 현저히 향상시킬 수 있다.
도 1은 이중 행정 솔레노이드를 지나는 종방향 단면을 도시하는 도면.
도 2는 코일 포머에 코일 권선이 부분적으로 설치되어 있는 도 1에 도시된 바와 같은 솔레노이드를 위한 단일 코일의 사시도.
도 3 및 도 4는 도 3이 퓨즈 링크를 구비하고 도 4가 퓨즈 링크를 구비하지 않는, 작동 솔레노이드의 코일 권선을 위한 전력 공급부의 회로도 형태의 예시도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
16 ; 코일 권선 18 ; 극관
20 ; 아마추어 부분 22, 24 ; 절연부
26 ; 폐쇄부 36; 작동 플런저
57 ; 전력 공급 회로 77 ; 캐비티
삭제

Claims (7)

  1. 하우징(76, 82)내에 배열되며, 코일 권선(16)이 설치되는 적어도 하나의 코일 포머(14)와, 적어도 부분적으로 상기 코일 포머(14) 내에서 안내되는 작동부(20, 36)를 구비하는, 전류가 통과할 수 있는 작동 솔레노이드(solenoid) 내에서 발생할 수 있는 화재의 위험을 방지하기 위한 안전 장치로서,
    상기 작동 솔레노이드의 적어도 일부에는 화재의 위험을 효과적으로 제거하기 위해 상기 안전 장치의 패시브(passive) 안전 수단이 설치되고,
    상기 안전 수단은 작동 솔레노이드의 조기 비임계적 고장을 가져오는 취약점(weak point) 형태를 제공하고,
    전류 운반 와이어가 상기 작동 솔레노이드를 위한 코일 권선(16)을 제공하는데 사용되고, 또한 상기 코일 권선(16)의 전기적 단락 회로에 의한 상기 조기 고장을 유발시키기 위해서 취약점 형태로서 절연부에 의해 둘러싸이며, 상기 절연부는 가능한 화재를 위한 임계 온도에 도달하기 이전에 용융되는 유전체 부류(dielectric class)로부터 선택되고,
    상기 작동 솔레노이드의 적어도 다른 부분들에는 상기 패시브 안전 수단 이외에 액티브(active) 안전 수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 안전 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    나노입자 소화 물질을 함유한 상태에서, 소화 발포체, 소화 가스 및 소화 액체를 포함하는 소화 매체가 상기 액티브 안전 수단으로서 제공되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 안전 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    - 소화 가스로서 질소가 사용되고, 멜라민(melamine) 또는 멜라민을 포함하는 액티브 콤파운드가 질소 캐리어(carrier)로서 사용되며,
    - 알루미늄 트리하이드록사이드(aluminium trihydroxide ; ATH) 또는 마그네슘 하이드록사이드(magnesium hydroxide ; MDH)가 물의 추출을 위한 소화 액체로서 사용되고,
    - 암모늄 폴리포스페이트(ammonium polyphosphates ; APP)가 소화 발포체로서 사용되며,
    - 실리케이트(silicates) 또는 그라파이트(graphite)가 나노입자 소화 물질로서 사용되는 것을 특징으로 하는 안전 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    저발화성 물질 또는 방염성 물질이 추가의 패시브 안전 수단으로서 사용되는 것을 특징으로 하는 안전 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    저발화성 물질 또는 방염성 물질로서,
    - 암모늄 포스페이트(AP)
    - 암모늄 폴리포스페이트(APP)
    - 레조르시놀 비스-디페닐포스페이트(resorcinol bis-diphenylphosphate ; PDP)
    - 레드 포스포러스(red phosphorus ; RP)
    - 트리-n-부틸 포스페이트(tri-n-butyl phosphate ; TBP)
    - 트리크레실 포스페이트(tricresyl phosphate ; TCP)
    - 트리페닐 포스페이트(triphenyl phosphate ; TPP) 가 사용되고,
    상기 물질들은 적어도 부분적으로 상기 하우징(76)의, 상기 코일 포머(14)의, 상기 코일 권선(16)의 절연부 또는 상기 작동 솔레노이드의 하우징을 위한 플라스틱 압출 코팅(82)의 구성요소인 것을 특징으로 하는 안전 장치.
  7. 제 1 항 및 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 안전 수단을 사용하기 때문에, 퓨즈 링크(fuse link)와 같은 상기 코일 권선(16)에 의하여 전력 공급 회로(57)의 부가적인 전기적 보호부를 필요로 하지 않는 것을 특징으로 하는 안전 장치.
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