KR101461368B1

KR101461368B1 - 압력 스위칭 장치의 스위칭 소자의 기능을 진단하기 위한, 전자기적으로 제어 가능한 조정 부재를 구비한 압력 스위칭 장치

Info

Publication number: KR101461368B1
Application number: KR1020130033367A
Authority: KR
Inventors: 사샤 피스테르; 맥스 슈미드
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2014-11-13
Also published as: CH706313A2; CN103367028A; DE102012205147B3; CN103367028B; KR20130111398A; CH706313B1

Abstract

본 발명은 하우징(2), 압력 챔버(3) 및 스위칭 소자(71)를 구비하는 압력 스위칭 장치(1)와 관련이 있으며, 이 경우 상기 압력 챔버는 연결부(21)에 의해서 작동 압력원에 연결될 수 있고, 압력 밀봉 방식으로 구현되어 인가되는 작동 압력(p)에 의존하는 가동적인 조정 부재(5)에 의해서 제한되었다. 상기 스위칭 소자는 압력 챔버 외부에 배치되어 있고, 사전에 결정된 최소 압력 값에 도달하였을 때에 상기 조정 부재를 통해서 작동될 수 있다. 상기 압력 스위칭 장치는 하우징 내에 수용되어 전기적으로 여기될 수 있는 플런저 코일(92)(plunger coil) 그리고 상기 플런저 코일(92)을 관통하여 하우징 내에 가동적으로 수용되어 있고 상기 스위칭 소자를 작동시키기 위한 솔레노이드 플런저(10)(solenoid plunger)를 갖춘 작동기 태핏(91)을 구비한다. 본 발명에 따르면, 상기 작동기 태핏은 동시에 상기 조정 부재와 기계적으로 상호 작용을 하는 조정 부재 태핏(73)이기도 하다. 상기 솔레노이드 플런저는 상기 플런저 코일이 여기될 때에 상기 솔레노이드 플런저의 적어도 한 부분이 상기 조정 부재의 최대 작동 거리를 넘어서 상기 플런저 코일 내부로 삽입되도록 상기 플런저 코일과 관련해서 형성되고 배치되었다. 상기 작동기 태핏은 제 1 스위칭 소자 그리고 추가의 제 2 스위칭 소자를 직접 작동시키기 위한 스위칭 작동부(15)를 구비한다. 상기 스위칭 작동부 및 상기 두 개의 스위칭 소자는 사전에 결정된 최소 압력 값에 도달하지 못했을 때에는 상기 두 개 스위칭 소자 중에 어떤 스위칭 소자도 작동될 수 없도록, 사전에 결정된 최소 압력 값에 도달했을 때에는 단지 제 1 스위칭 소자만 작동될 수 있도록 그리고 플런저 코일이 여기될 때에는 인가되는 작동 압력과 무관하게 단지 제 2 스위칭 소자만 작동될 수 있도록 상호 배치되어 있다.

Description

압력 스위칭 장치의 스위칭 소자의 기능을 진단하기 위한, 전자기적으로 제어 가능한 조정 부재를 구비한 압력 스위칭 장치 {PRESSURE SWITCHING DEVICE WITH ELECTROMAGNETICALLY CONTROLLABLE ACTUATING MEMBER FOR DIAGNOSING THE FUNCTIONING OF A SWITCHING ELEMENT OF THE PRESSURE SWITCHING DEVICE}

본 발명은 하우징, 압력 챔버 및 스위칭 소자를 구비하는 압력 스위칭 장치에 관한 것으로서, 이 경우 상기 압력 챔버는 연결부에 의해서 작동 압력원에 연결될 수 있고, 압력 밀봉 방식으로 구현되어 인가되는 작동 압력에 의존하는 가동적인 조정 부재에 의해서 제한되었다. 상기 스위칭 소자는 압력 챔버 외부에 배치되어 있고, 사전에 결정된 최소 압력 값에 도달하였을 때에 상기 조정 부재를 통해서 작동될 수 있다. 상기 압력 스위칭 장치는 하우징 내에 수용되어 전기적으로 여기될 수 있는 플런저 코일(plunger coil) 그리고 상기 플런저 코일을 관통하여 하우징 내에 가동적으로 수용되어 있고 상기 스위칭 소자를 작동시키기 위한 솔레노이드 플런저(solenoid plunger)를 갖춘 작동기 태핏을 구비한다.

독일 공개 공보 DE 101 04 438 A1 호에는 다양한 물리적 변수에 의해서 구동되는 이중의 안전 차단 기능을 갖춘 안전 차단기가 기술되어 있다. 연결 플랜지 및 상기 연결 플랜지 내부에 포함된 멤브레인에 의해서 압력에 민감한 영역이 형성되었으며, 상기 압력에 민감한 영역 내에서 압축력이 압력 핀(pressure pin)에 전달된다. 상기 압력 핀과 동일한 축 방향에 고정 볼트가 배치되어 있으며, 상기 고정 볼트에는 하나의 코일 내에서 발생하는 전자기장이 작용을 한다. 한 가지 장애의 경우에는 임의의 신호, 바람직하게 온도 신호가 제공되는 앞에 접속된 제어 장치를 통해 코일이 여기됨으로써 하나의 슬라이드가 상기 고정 볼트를 통하여 릴리스 되며, 그로 인해 특히 상기 안전 차단기의 다중 극으로 구현된 전기 콘택들이 개방된다. 그와 무관하게 상기 슬라이드는 또한 허용되지 않는 초과 압력의 경우에도 상기 압력 핀을 통하여 릴리스 된다. 이와 같은 슬라이드의 릴리스 동작에 의해서는 정상적인 작동의 경우에 상기 전기 콘택들에 인가되는 스위칭 작동 파워가 감소한다.

압력 스위칭 장치는 예컨대 파이프 라인 내부에서와 마찬가지로 작동 압력원의 가스 형태 매질 또는 액체 매질의 압력 변경에 대하여 반응을 한다. 이 경우에는 압력 상승시에 스위칭 소자를 작동시키는 멤브레인 또는 피스톤에 대한 상기 매질의 기계적인 작용이 자주 사용된다. 압력이 일정한 경우에 상기 멤브레인 또는 상기 피스톤의 위치는 변경 없이 그대로 유지된다. 여러 가지 안전의 이유에서 통상적으로는 예컨대 마이크로 스위치와 같이 기계적으로 작동되는 스위칭 소자가 사용되며, 이와 같은 스위칭 소자는 접촉과 연관되어 있기 때문에 결국에는 마모와도 연관되어 있다.

대안적으로는 예컨대 포크 라이트 배리어(fork light barrier), 유도성 근접 스위치 등과 같이 무접촉 방식으로 동작을 하는 전자 스위칭 소자의 사용도 가능하다. 하지만, 이와 같은 경우에는 예컨대 두 개 프로세서를 이용하는 방식과 같이 평가 전자 장치를 여분으로 설계할 필요가 있다.

압력의 영향을 받는 파이프 라인들을 "안전하게" 중단할 수 있기 위해서는 파이프 라인 압력을 안전하게 검출하는 작업, 다시 말해 사전에 제공된 최소 압력 값 아래로 압력이 강하하는 상태를 안전하게 검출하는 작업이 필요하다. 작동 압력 값의 범위는 바람직하게 한 자리의 bar 범위 안에 있거나 또는 예컨대 20 bar와 같이 두 자리의 bar 범위 안에 있다. 상기 최소 압력 값은 바람직하게 동작에 따른 작동 압력 값의 절반으로, 예컨대 10 bar로 설정된다.

상기 내용과 관련된 "안전하게"라는 표현은, 상기와 같은 목적을 위해서 필요한 소자들의 기술적인 설계가 안전 기술적인 관련 요구 조건들을 충족시켜야만 된다는 것을 의미한다. 실제로 최고 수준의 안전 카테고리를 충족시키기 위해서는, 최근의 기계 지침서 2006/42/EG에 따른 기계를 위해서 EN ISO 1349-1에 따른 PL e; EN 61508 또는 62061에 따른 SIL 3을 준수할 필요가 있다. 이 경우에는 기능에 대한 진단까지도 가능한 소자들이 필요하다.

상기와 같은 안전 기술적인 요구 조건들을 충족하기 위하여, 현재에는 다양한 리던던시(redundancy) 원칙이 적용된다. 이와 같은 원칙이 의미하는 것은, 리던던시의 이유에서 두 개의 압력 스위칭 장치가 압력 모니터링을 위하여 사용될 수 있음으로써, 결과적으로 하나의 압력 스위칭 장치가 고장인 경우에는 또 하나의 추가 압력 스위칭 장치가 사용된다는 것이다. 다른 한 편으로, 두 개의 압력 스위칭 장치에서 시스템적으로 동시에 고장이 발생하는 상황을 피하기 위하여, 상기 압력 스위칭 장치들은 상이한 제조자에 의해서 제조되어야만 한다. 이때에는 구성, 구조, 설계 및 제조가 상이한 경우에는 이중적인 고장 확률이 매우 적다는 사실이 고려된다.

따라서 본 발명의 과제는, 진단 가능성이 개선된 압력 스위칭 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제는 독립 청구항의 대상들에 의해서 해결된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 기재되어 있다.

본 발명에 따르면, 상기 작동기 태핏은 동시에 상기 조정 부재와 기계적으로 상호 작용을 하는 조정 부재 태핏이기도 하다. 상기 솔레노이드 플런저는 상기 플런저 코일이 여기될 때에 상기 솔레노이드 플런저의 적어도 한 부분이 상기 조정 부재의 최대 작동 거리를 넘어서 상기 플런저 코일 내부로 삽입되도록 상기 플런저 코일과 관련해서 형성되고 배치되었다. 상기 작동기 태핏은 솔레노이드 플런저 외에 제 1 스위칭 소자 그리고 추가의 제 2 스위칭 소자를 직접 작동시키기 위한 스위칭 작동부를 구비한다. 상기 스위칭 작동부 및 상기 두 개의 스위칭 소자는 사전에 결정된 최소 압력 값에 도달하지 못했을 때에는 상기 두 개 스위칭 소자 중에 어떤 스위칭 소자도 작동될 수 없도록, 사전에 결정된 최소 압력 값에 도달했을 때에는 단지 제 1 스위칭 소자만 작동될 수 있도록 그리고 플런저 코일이 여기될 때에는 인가되는 작동 압력과 무관하게 단지 제 2 스위칭 소자만 작동될 수 있도록 상호 배치되어 있다.

상기 관찰된 스위칭 소자들은 특히 예컨대 마이크로 스위치와 같이 기계식으로 작동될 수 있고 접촉과 결부된 스위칭 소자들이다.

플런저 코일과 솔레노이드 플런저로 이루어진 조합은 플런저 코일 자석, 플런저 자석, 인장 자석(tensioning magnet) 또는 인양 자석(lifting magnet)으로도 표기될 수 있다. 솔레노이드 플런저는 플런저 코일이 용도에 따라 전기적으로 여기될 때에 제 2 스위칭 장치를 작동시키기 위하여 상기 솔레노이드 플런저의 적어도 한 부분이 상기 플런저 코일 내부로 삽입되도록 형성되었다.

본 발명의 핵심은, 대부분 마모에 노출되는 압력 스위칭 장치의 소자들, 다시 말해 (제 1) 기계식 스위칭 소자들을 어느 정도 실제 조건 하에서 신뢰할만하게 검사하는 것이 가능하다는 것이며, 이 경우 상기 검사는 또한 서문에 언급된 안전 규정들 및 안전 표준들까지도 충족시킨다.

본 발명에서는 작동 압력원이 무압력 상태에 있을 때뿐만 아니라 압력의 영향을 받는 상태에서도 (제 1) 스위칭 소자를 정상적인 스위칭 동작에 대하여 검사하는 것이 가능하다. 이와 같은 가능성은 공통의 조정 부재- 및 작동기 태핏이 조정 부재에 의해서 최대로 야기될 수 있는 조정- 또는 작동 거리를 넘어서 추가로 이동됨으로써 성취된다. 그 다음에 실행된 진단에 대한 확인 메시지는 제 2 스위칭 소자를 통해서 가능하다. 플런저 코일이 전기적으로 트리거링 될 때에 제 1 스위칭 소자의 스위칭 상태가 정상적으로 변경되지 않는 경우에는, 상기 제 1 스위칭 소자의 고장이 검출된다.

상기 내용은 제 2 압력 스위칭 장치 및 상기 제 2 압력 스위칭 장치의 안전과 관련된 상호 회로 설계가 생략될 수 있다는 큰 장점과 연관되어 있다.

전기적으로 트리거링 될 수 있는 하나의 플런저 자석을 압력 스위칭 장치 내부에 간단하게 집적할 수 있다는 것도 장점이 된다. 솔레노이드 플런저는 작동기 태핏의 세로 방향과 관련해서 바람직하게는 대략 중앙에 배치되어 있다. 상기 솔레노이드 플런저는 자화 가능한 제작 재료, 바람직하게는 철 또는 강철로부터 제조되었다. 솔레노이드 플런저는 또한 구조적인 치수에 있어서도 상기 솔레노이드 플런저가 조정 부재의 작동 방향으로 이동할 수 있도록 플런저 코일의 치수에 매칭 되어 있다. 또한, 전기적으로 여기될 수 있는 플런저 자석의 전체 자기 회로는 이 자기 회로가 제 2 스위칭 소자의 비교적 작은 접촉 스프링 파워를 극복할 수 있도록 설계되었다.

본 발명의 한 실시예에 따르면, 조정 부재가 스프링 파워에 의해서 압축 응력을 받을 수 있음으로써, 결과적으로 제 1 스위칭 소자는 사전에 결정된 최소 압력 값에 도달된 후에 작동될 수 있다. 바람직하게 스프링 소자에 의한 압축 응력은 예컨대 실린더 스프링 또는 디스크 스프링을 통해서 야기된다. 상기 압력 스위칭 장치는 최소 압력 값을 조절하기 위한 수단도 구비할 수 있는데, 예를 들면 스프링 소자에서 압축 응력 거리를 조절하기 위한 조정 나사를 구비할 수 있다.

본 발명의 추가의 한 실시예에 따르면, 상기 두 개 스위칭 소자 중에 하나의 스위칭 소자를 작동시키기 위하여, 스위칭 작동 파워는 각각 작동기 태핏과 조정 부재 태핏에 동시에 제공될 수 있다. 상기 내용과 관련된 한 가지 스위치 소자의 "작동"이라는 표현은, 상기 한 가지 스위칭 소자의 전기 콘택을 개방하기 위한 또는 폐쇄하기 위한 스위칭 작동 파워가 상기 스위칭 소자의 콘택 스프링 파워에 대항해서 능동적으로 제공되어야만 한다는 것을 의미한다.

본 발명의 추가의 한 실시예에 따르면, 스위칭 소자는 스위칭 작동 파워가 제공될 때에 전기적으로 폐쇄되는 한 쌍의 스위칭 콘택을 구비한다. 이와 같은 유형의 스위칭 소자들은 폐쇄기로서도 표기된다.

본 발명의 추가의 한 실시예에 따르면, 스위칭 소자는 스위칭 작동 파워가 제공될 때에 전기적으로 개방되는 한 쌍의 스위칭 콘택을 구비한다. 이와 같은 유형의 스위칭 소자들은 개방기로서도 언급된다. 전술된 스위칭 소자들은 폐쇄기와 개방기로 이루어진 조합일 수도 있다. 따라서, 하나의 스위칭 소자는 예컨대 두 개 또는 세 개와 같이 다수의 스위칭 콘택 쌍을 구비할 수도 있다. 상응하는 직렬- 또는 병렬 접속에 의하여 스위칭 소자의 신뢰성이 높아진다. 대안적으로 또는 추가로는, 압력 스위칭 장치가 두 개 이상의 스위칭 소자, 예컨대 두 개의 마이크로 스위치를 구비할 수 있으며, 상기 두 개 이상의 스위칭 소자는 스위칭 신뢰성을 높이기 위하여 직렬로 또는 병렬로 접속된다.

상기 내용과 관련된 스위칭 상태의 "정상적인" 변경이라는 표현은, 압력의 영향을 받는 경우에 그리고 이로 인해 제 1 스위칭 소자의 영구적인 작동이 이미 이루어진 경우에는 후속적으로 이루어지는 플런저 자석의 트리거링 기간 동안에 상기 제 1 스위칭 소자의 스위칭 상태도 교체되어야만 한다는 것, 다시 말해 상기 제 1 스위칭 소자가 더 이상 작동되어서는 안 된다는 것을 의미한다. 진단 과정을 종료하기 위하여 플런저 자석의 트리거링 동작이 재차 종료되는 경우에는, 상기와 동일한 내용이 시간상으로 반대 순서로 적용된다. 그럼으로써, 그 이외의 경우에는 상기 제 1 스위칭 소자의 결함 있는 스위칭 특성이 명백하게 검출될 수 있다.

그와 달리, 무압력의 경우에 그리고 이로 인해 제 1 스위칭 소자의 영구적인 비-작동이 이루어진 경우에 플런저 자석이 트리거링 되면, 상기 제 1 스위칭 소자의 스위칭 상태는 단지 단시간 동안만 변경될 수 있다. 따라서, 늦더라도 제 2 스위칭 소자의 작동이 검출된 후까지는 "비작동 - 작동 - 비작동"이라는 신호 순서가 제 1 스위칭 소자에서 검출되어야만 한다. 진단 과정을 종료하기 위하여 플런저 자석의 트리거링 동작이 재차 종료되는 경우에는, 상기와 동일한 내용이 시간상으로 반대 순서로 적용된다. 그 이외의 경우에는 상기와 마찬가지로 본 경우에서도 상기 제 1 스위칭 소자의 결함 있는 스위칭 특성이 명백하게 검출될 수 있다.

상기와 같은 결과가 야기될 수 있는 원인은, 스위칭 소자가 폐쇄기로서 형성된 경우에는 제 1 스위칭 소자의 스위칭 콘택들이 접착 또는 용접될 수 있다는 것이다. 그와 달리 스위칭 소자가 개방기로서 형성된 경우에는, 예컨대 스위칭 콘택이 "폐쇄"되었음에도 불구하고 하이-임피던스(high-impedance) 천이 과정에 의해서 콘택이 오염될 수 있다는 것이 한 가지 원인이 될 수 있다. 본 경우에서 제 2 스위칭 소자의 작동 상태 그리고 플런저 자석의 트리거링 과정이 종료될 때에 후속적으로 이루어지는 상기 제 2 스위칭 소자의 비-작동 상태는, 제 1 스위칭 소자가 기계적인 관점에서 자신의 정상적인 스위칭 특성에 대하여 검사되었다는 사실을 신뢰할만하게 보여주고 있다. 따라서, 상기 진단은 유효하게 실시될 수 있었다.

상기와 같은 유형의 압력 스위칭 장치는 바람직하게 사전에 결정될 수 있는 작동 압력원의 최소 압력 값 아래로 압력이 강하된 상태를 특히 안전하게 검출할 목적으로 사용될 수 있다. 상기 압력 스위칭 장치는 특히 바람직하게 파이프 라인으로서 형성된 작동 압력원 내에서 발생하는 압력 강하 상태를 검출할 목적으로 사용될 수 있다.

본 발명은 실시예를 참조하여 상세하게 설명된다:
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 압력 스위칭 장치에 대한 한 가지 실시예를 상이한 작동 상태에서 보여주고 있다.

도 1은 본 발명에 따른 압력 스위칭 장치(1)에 대한 한 가지 실시예를 무압력 작동 상태에서 보여주고 있다. 멤브레인이 조정 부재(5)로서 사용된다. 대안적으로는 - 도면에 도시되어 있지 않은 - 피스톤 또는 다른 적합한 수단도 조정 부재(5)로서 사용될 수 있다. 상기 압력 스위칭 장치(1) 그리고 - 스위칭 소자들을 제외하고 - 상기 압력 스위칭 장치의 대부분의 소자들은 바람직하게 점선으로 표시된 주축을 기준으로 실질적으로 회전 대칭으로 형성되었다.

작동 압력원에 연결하기 위한 상기 압력 스위칭 장치(1)의 하우징(2)의 부분으로서 형성된 연결부는 도면 부호 (21)로 표기되어 있다. 압력 밀봉 방식으로 구현되어 인가되는 작동 압력(p)에 의존하는 가동적인 조정 부재(5)에 의해서, 본 도면에서는 멤브레인의 형태로 제한된 압력 챔버는 도면 부호 (3)으로 표기되어 있다. 압력에 따라 상기 압력 챔버(3)로부터 분리되어 실제로 무압력 상태인 상기 하우징(2)의 내부 공간은 도면 부호 (4)로 표기되어 있다.

상기 압력 스위칭 장치(1)는 또한 제 1 스위칭 소자(71) 그리고 추가의 (제 2) 스위칭 소자(72)를 구비하며, 상기 두 개의 스위칭 소자는 회로 캐리어(30) 상에서 압력 챔버(3) 외부에 배치되어 있고, 상기 조정 부재(5)를 통해서 작동될 수 있다. 본 실시예에서는 멤브레인(5)이 조정 부재 태핏(73)에 인접함으로써, 결과적으로 상기 멤브레인(5)의 조정 동작은 작동 방향으로의 압력 변경시에 상기 제 1 스위칭 소자(71)로 간접적으로 전달될 수 있게 된다. 도면에 도시된 스위칭 소자(71, 72)는 예를 들면 마이크로 스위치이다. 상기 마이크로 스위치는 또한 스프링 압축 응력(F)을 제공하기 위하여 스프링 소자(8)에 의해서 압축 응력을 받는다. 그럼으로써, 상기 제 1 스위칭 소자(71)가 작동되는 최소 압력 값이 설정될 수 있다.

도면에 도시되어 있는 작동 압력원의 무압력 상태에서는, 다시 말해 작동 압력원의 압력(p)이 압력 스위칭 장치(1)의 사전에 결정된 또는 사전에 설정된 최소 압력 값을 초과하는 압력 값을 갖는 상태에서는 상기 조정 부재(5)가 도면에 도시되어 있는 멤브레인(5)의 고유 압축 응력에 의해서 그리고 특히 상기 스프링 소자(8)의 압축 응력(F)에 의해서 좌측 위치에 있게 된다. 따라서, 제 1 스위칭 소자(71)도 작동되지 않는다.

본 발명에 따르면, 상기 작동기 태핏(91)은 이미 동시에 상기 조정 부재(5)와 기계적으로 상호 작용을 하는 조정 부재 태핏(73)이기도 하다. 본 실시예에서 상기 작동기 태핏(91)과 상기 조정 부재 태핏(73)은 하나의 구성 유닛, 특히 일체형의 구성 유닛을 형성한다. 두 개의 부품(73, 91)은 압력 작동 방향으로 움직일 수 있도록 하우징(2) 내부에 연달아 배치된 별도의 부분들일 수도 있다. 따라서, 상기 조정 부재 태핏(73)은 예컨대 조정 부재 측의 단부 섹션(11), 원통형의 중간 부분(12) 그리고 도면에 도시되어 있지 않은 인접하는 추가 부분을 구비할 수 있다. 이때 상기 작동기 태핏(91)은 솔레노이드 플런저(13), 중간 부분(14) 그리고 스위칭 작동부(15)를 구비한다.

이런 경우에 상기 작동기 태핏(91)은 플런저 코일 자석으로 형성된 플런저 자석(9)의 부분이다. 상기 플런저 자석은 압력 스위칭 장치(1)의 하우징(2) 내에 수용된 플런저 코일(92) 및 작동기 태핏(91)을 구비하며, 상기 작동기 태핏(91)은 하우징(2) 내에 가동적으로 수용되어 있고, 상기 플런저 코일(92)을 관통해 있다. 상기 플런저 코일(92)은 하나의 코일 바디(93)로 이루어지거나 또는 하나의 코일 및 주변을 둘러싸는 하나의 절연체(94)로 이루어진다. 상기 작동기 태핏(91)은 솔레노이드 플런저(10) 그리고 제 1 스위칭 소자(71) 및 추가의 제 2 스위칭 소자(72)를 작동시키기 위한 스위칭 작동부(15)를 구비한다. 상기 스위칭 작동부(15)는 작동기 태핏(91) 내부에 집적될 수도 있다. 또한, 상기 솔레노이드 플런저(10)는 상기 플런저 코일(92)이 전기적으로 여기될 때에 상기 솔레노이드 플런저(10)의 적어도 한 부분이 상기 조정 부재(5)의 최대 작동 거리를 넘어서 상기 플런저 코일(92) 내부로 삽입되도록 상기 플런저 코일(92)과 관련해서 형성되고 배치되었다. 자기장을 유도하기 위한 자성 코어로서는 두 개의 부분으로 구현된 그리고 도면 부호 (22)로 표기된 하우징 부분이 이용된다. 상기 하우징 부분(22)은 자화 가능한 제작 재료, 특히 철 또는 자성 강철로부터 제조되었다. 방사 방향 내부로 연장되는 자성 요크(magnetic yoke)는 상기 하우징 부분(22)의 부분으로서 도면 부호 (23)으로 표기되었다. 상기 자성 요크가 플런저 코일(92)에 의해서 발생 되는 자기장을 솔레노이드 플런저(10) 쪽으로 가이드 할 목적으로 이용됨으로써, 결과적으로 상기 자기장은 솔레노이드 플런저(10)를 통해서 폐쇄될 수 있다.

도면에 도시된 무압력 상태에서, 상기 공통의 조정 부재- 및 작동기 태핏(73, 91)은 스프링 압축 응력(F)에 의해서 좌측으로 이동한다. 따라서, 마찬가지로 함께 이동하는 스위칭 작동부(15)는 상기 두 개 스위칭 소자(71, 72)의 스위칭 버튼(50)과 결합하지 않게 된다. 그 결과 상기 두 개의 스위칭 소자(71, 72)는 작동하지 않게 된다. 이때 상기 스위칭 작동부(15) 및 상기 두 개의 스위칭 소자(71, 72)는 사전에 결정된 최소 압력에 도달하지 않았을 때에는 상기 두 개 스위칭 소자(71, 72) 중에 어떤 스위칭 소자도 동작할 수 없도록 상호 배치되어 있다.

도 2는 작동 압력원의 압력(p)이 압력 스위칭 장치(1)의 사전에 결정된 또는 사전에 설정된 최소 압력 값을 초과하는 압력 값을 갖는 경우에 본 발명에 따른 압력 스위칭 장치(1)를 보여주고 있다. 상기 공통의 조정 부재- 및 작동기 태핏(73, 91)은 조정 부재(5)에 작용을 하는 그리고 스프링 압축 응력(F)보다 큰 조정 파워(S)에 의해서 작동 방향으로 우측으로 이동하게 된다. 이때 예를 들어 스위칭 작동부(15) 측면에 설치된 제 1 캠(16)은 제 1 스위칭 소자(71)의 스위칭 버튼(70)을 스위칭 작동으로 편향시킨다. 제 2 스위칭 소자(72)는 작동되지 않는 상태로 그대로 유지되며, 이 경우 이와 같은 상태를 그대로 유지하기 위하여 상기 스위칭 작동부(15) 및 상기 두 개의 스위칭 소자(71, 72)는 최소 압력에 도달했을 때에는 단지 제 1 스위칭 소자(71)만 작동될 수 있도록 상호 배치되었다. 이와 같은 배치 상황은 도 4의 예시에서 제 2 스위칭 소자(72)의 위치가 제 1 스위칭 소자(71)와 관련하여 변경됨으로써 도달될 수 있으며, 그 결과 상기 제 2 스위칭 소자(72)의 스위칭 버튼(70)은 상기 스위칭 작동부(15)의 제 2 캠(17)에 의해서 (아직까지) 편향되지 않는다. 본 실시예에서 상기 스위칭 작동부(15)는 두 개의 스위칭 버튼(70)에 공통되는 하나의 캠(16, 17)을 구비한다. 대안적으로, 상기 스위칭 작동부(15)는 작동 방향으로 변위 배치된 두 개의 캠(16, 17)을 구비할 수도 있다. 이때 상기 두 개 스위칭 소자(71, 72)의 스위칭 버튼(70)은 주축을 기준으로 축 방향으로 동일한 위치에 배치될 수 있다.

또한, 상기 압력 스위칭 장치(1)는 최대 작동 거리가 조정 부재(5)에 의해서 초과될 수 없도록 형성되었다. 따라서, 상기 최대 작동- 또는 조정 거리는 제한되었다. 이와 같은 제한은 도 4의 예시에서 하우징 부분(21) 내부에 있는 스토퍼에 의해서 이루어지며, 상기 스토퍼는 조정 부재(5) 또는 멤브레인(5)의 우측으로의 동작을 제한한다. 이때 상호 인접하는 조정 부재- 및 작동기 태핏(73, 91)은 작동 압력 값이 더욱 상승할 때에도 도면에 도시된 위치에 그대로 유지된다. 상기 공통의 조정 부재- 및 작동기 태핏(73, 91)의 조정 부재 측 단부 섹션은 도면 부호 (11)로 표기되어 있으며, 상기 단부 섹션은 리세스를 통해서 하우징 부분(21) 내부에 결합 되고, 작동 거리를 전달하기 위하여 멤브레인(5)에 인접한다.

도 3은 진단 상황에서 본 발명에 따른 압력 스위칭 장치(1)를 보여주고 있다. 작동 압력(p)이 인가되는지 아니면 인가되지 않는지와 무관하게, 플런지 코일(92)이 전기적으로 여기될 때에는 솔레노이드 플런저(10)의 적어도 한 부분이 조정 부재(5)의 최대 작동 거리를 넘어서 상기 플런지 코일(92) 내부로 삽입된다. 그럼으로써, 제 2 스위칭 소자(72)는 제 2 캠(17)에 의해서 작동되는 한편, 제 1 스위칭 소자(71)는 작동되지 않는다. 작동기(9)의 여기 현상이 무압력 작동 상태로부터 이루어지면, 제 1 스위칭 소자(71)는 비-작동 상태로부터 출발하여 단기간 동안 작동된 후에 상기 제 1 캠(16)이 스위칭 버튼(70)을 스쳐서 지나가는 동작에 의해서 더 이상 작동되지 않는다. 그와 달리 플런저 자석(9)의 여기 현상이 압력의 영향을 받는 작동 상태로부터 이루어지면, 상기 플런저 자석(9)이 여기되는 동안에는 제 1 스위칭 소자(71)가 작동 상태로부터 출발하여 비-작동 상태로 교체된다.

상기 플런저 자석(9)의 전류 여기 중에는 솔레노이드 플런저(10)의 중간 부분(13)이 조정 부재(5)의 작동 방향으로 플런저 코일(92) 내부로 삽입된다. 이와 같은 기계적인 동작은 자기장이 좌측 자성 요크(23)를 거치고, 더 나아가서는 원통형의 자기 흐름부(12)를 거치며, 중간 부분(13)을 거치고, 더 나아가서는 원뿔대 형태의 우측 자기 흐름부(14)를 거치며 그리고 역으로 우측 자성 요크(23)를 거치면서 훨씬 더 적은 자기 저항에 의해 폐쇄될 수 있는 한 계속해서 이루어진다. 마지막으로, 상기 스위칭 작동 부재(15)는 스프링 소자(8)를 수용하기 위한 팩 홀(pack hole)도 구비한다.

1: 압력 스위칭 장치 2: 하우징
3: 압력 챔버 4: 내부 공간, 무압력 공간
5: 조정 부재, 멤브레인 6: 밀봉 수단, O-링
8: 스프링 소자, 실린더 스프링, 압축 스프링
9: 작동기, 플런저 자석, 플런저 코일 자석
10: 솔레노이드 플런저, 조정 부재 태핏
11: 조정 부재 측 단부 섹션, 볼트 단부
12, 14: 자기 흐름 가이드부
13: 중간 부분, 솔레노이드 플런저 부분
15: 스위칭 작동부 16, 17: 캠, 스위칭 작동 캠
21: 하우징 부분, 연결부 22: 하우징 부분, 자성 코어
23: 자성 요크 30: 회로 캐리어, 회로 기판
70: 스위칭 버튼
71: 제 1 스위칭 소자, 마이크로 스위치
72: 제 2 스위칭 소자, 마이크로 스위치
73: 조정 부재 태핏, 별도의 태핏
91: 작동기 태핏 92: 플런저 코일
93: 코일 바디, 코일 94: 절연체
A: 작동기 파워 F: 스프링 압축 응력
p: 압력, 작동 압력 S: 조정 파워

Claims

압력 스위칭 장치(1)로서,
하우징(2), 압력 챔버(3) 및 스위칭 소자(71)를 구비하며, 상기 압력 챔버(3)는 연결부(21)에 의해서 작동 압력원에 연결될 수 있고, 압력 밀봉 방식으로 구현되어 인가되는 작동 압력(p)에 의존하는 가동적인 조정 부재(5)에 의해서 제한되었으며, 상기 스위칭 소자(71)는 압력 챔버(3) 외부에 배치되어 있고, 사전에 결정된 최소 압력 값에 도달하였을 때에 상기 조정 부재(5)를 통해서 작동될 수 있으며, 그리고 상기 압력 스위칭 장치는 하우징(2) 내에 수용되어 전기적으로 여기될 수 있는 플런저 코일(92)(plunger coil) 그리고 상기 플런저 코일(92)을 관통하여 하우징(2) 내에 가동적으로 수용되어 있고 상기 스위칭 소자(71)를 작동시키기 위한 솔레노이드 플런저(10)(solenoid plunger)를 갖춘 작동기 태핏(91)을 구비하는, 압력 스위칭 장치에 있어서,
- 상기 작동기 태핏(91)은 동시에 상기 조정 부재와 기계적으로 상호 작용을 하는 조정 부재 태핏(73)이기도 하며,
- 상기 솔레노이드 플런저(10)는 상기 플런저 코일(92)이 여기될 때에 상기 솔레노이드 플런저(10)의 적어도 한 부분이 상기 조정 부재(5)의 최대 작동 거리를 넘어서 상기 플런저 코일(92) 내부로 삽입되도록 상기 플런저 코일(92)과 관련해서 형성되고 배치되었으며,
- 상기 작동기 태핏(91)은 제 1 스위칭 소자(71) 그리고 추가의 제 2 스위칭 소자(72)를 직접 작동시키기 위한 스위칭 작동부(15)를 구비하며, 그리고
- 상기 스위칭 작동부(15) 및 상기 두 개의 스위칭 소자(71, 72)는
- 사전에 결정된 최소 압력 값에 도달하지 못했을 때에는 상기 두 개 스위칭 소자(71, 72) 중에 어떤 스위칭 소자도 작동될 수 없도록,
- 사전에 결정된 최소 압력 값에 도달했을 때에는 단지 제 1 스위칭 소자(71)만 작동될 수 있도록, 그리고
- 플런저 코일(92)이 여기될 때에는 인가되는 작동 압력(p)과 무관하게 단지 제 2 스위칭 소자(72)만 작동될 수 있도록 상호 배치된 것을 특징으로 하는,
압력 스위칭 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 조정 부재(5)가 스프링 파워(F)에 의해 압축 응력을 받음으로써, 결과적으로 제 1 스프링 소자(71)는 사전에 결정된 최소 압력 값에 도달된 후에 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는,
압력 스위칭 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 두 개 스위칭 소자(71, 72) 중에 하나의 스위칭 소자를 작동시키기 위하여 각각 스위칭 작동 파워가 상기 작동기 태핏(91)과 상기 조정 부재 태핏(73)에 동시에 제공될 수 있는 것을 특징으로 하는,
압력 스위칭 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 스위칭 소자(71, 72)가 한 쌍의 스위칭 콘택을 구비하는데, 상기 한 쌍의 스위칭 콘택은 스위칭 작동 파워가 제공될 때에 전기적으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는,
압력 스위칭 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 스위칭 소자(71, 72)가 한 쌍의 스위칭 콘택을 구비하는데, 상기 한 쌍의 스위칭 콘택은 스위칭 작동 파워가 제공될 때에 전기적으로 개방되는 것을 특징으로 하는,
압력 스위칭 장치.