用于安全电磁执行单元的保护电路和用于安全供能系统的保护电路技术方案

本发明专利技术涉及一种用于可用矿井中允许使用的电源工作的、用于开关矿井中电液压阀的安全电磁执行单元的保护电路，它具有至少两个相互分开地实现且并联到电磁执行单元线圈上的短接设备，用于在线圈电压反向时将线圈短路。按照本发明专利技术，至少一个短接设备具有一个短接半导体开关（１６）和一个用于检测电压反向的检测电路（３０），通过该检测电路可激活短接半导体开关（１６）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于可以用矿井中允许使用的电源电压工作的安全电磁执行单元的保护电路，这些电磁执行单元用于矿井中电液压阀的开关，其中该保护电路具有至少两个相互独立实现且并联于电磁执行单元的线圈的短接设备，用于在线圈电压反向时将线圈短路。本专利技术还涉及用于具有多个连接于矿井中允许使用的公共电源的安全电控制设备的保护电路，该电控制设备用于激活相应连接到控制设备上、可用电源电压工作的电磁执行单元，用于开关矿井中的电液压阀，其中在供能系统中对每个电磁执行单元配置至少一个并联于电磁执行单元线圈的短接设备，用于在线圈电压反向时将线圈短路。
技术介绍
在矿井中为了起动液压运动过程—它们通常用液压汽缸或液压活塞实现，利用多个电磁执行单元，用它们开关用于液压汽缸的电液压阀。特别是多个被开关的电液压阀—它们例如在掘进的护板结构中—对电源和所提供的井下供能系统提出高的要求，其中不仅电源、而且供能系统都必须安全地运行，对于防爆和/或其它防火的全部要求必须被满足。由于可提供给电源的电连接器值的限制，通常在矿井中电磁执行单元以半电流下降被设计。同时在安全的供能系统中，大电感负载需要特别的保护措施，以满足防火规定。在具有流过电流的线圈的电磁执行单元中一个众所周知的问题是由电感负载释放能量而产生的残余能量脉冲。作为应对措施，至今为止在矿井中所有的电磁执行单元具有至少两个由空载二极管构成的短接设备，它们在线圈电压反向时将线圈短路，以消除释放能量或残余能量脉冲的电压峰。在线圈断路时中断的磁场在线圈上感应出一个电压，此电压的极性与连接电压反向，并且此极性反转—以后用“电压反向”来表述—使空载二极管导通，从而一个电流流过它们，线圈的磁场通过此电流而消失。然而在具有多个同时被开关的电磁执行单元的矿井供给系统中，例如在电缆被切断等情况下，通过空载二极管消除的关断能量的残余能量脉冲导致一个总的脉冲，它是防火要求所不允许的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于给出一种用于电磁执行单元或用于矿井中安全供能系统的保护电路，其中在诸如电缆切断、电源故障或其它类似的不利条件下不会出现总的脉冲，此脉冲可能导致气体点火或其它防火要求所不允许的工作状态。按照本专利技术，上述任务由一种保护电路完成，在此保护电路中至少一个短接设备具有一个短接半导体开关和一个用于检测线圈电压反向的检测电路，其中短接半导体开关可由检测电路激活。在本专利技术的解决方案中，电磁铁的磁线圈借助于一个短接半导体开关在比用空载二极管可达到的时间明显更短的时间间隔内低阻地被短路，其中通过电感负载借助于快速接通的短接半导体开关的短路状态或短接，有效地避免了可觉察的向供能系统或向电源的能量回流。由于防火保护规定要求冗余地实施全部保护切换措施，在一个可行的设计中所有的短接设备分别具有一个带有短接半导体开关的检测电路。作为替代，也可以使这些短接设备中的一个由一个空载二极管构成，并且至少或只有一个其它的短接设备由具有短接半导体开关的检测电路构成。此外本专利技术可以如此实现为每个电磁执行单元配置一个根据本专利技术的保护电路，其中需要全部电磁执行单元进行更新或追加装备。在矿井中安全供能系统具有常规的、例如非追加装配的电磁铁时，能够可选地或者附带地用至少一个具有短接半导体开关和检测电路的短接设备作为附加电路的组成部分，其中此附加电路最好被安装在一个串接设备或类似物中。由于在矿井中多个控制设备连接在一个公共的电源上，特别具有优点的是为每个控制设备配置一个附加电路，尤其是配置一个串接设备。此附加电路或串接设备尤其可在供能通路中直接安装在控制设备前面或后面。矿井中的另一个原则问题是所用电源的有限供电能力。在德国允许使用的电源可提供使用的最大电流限制在约2.2安培上，而在美国电源允许总共8安培电流。为了能将多个控制电磁执行单元的电控制设备连接到一个电源上，特别具有优点的是为每个电控制设备配置一个限流电路。此限流电路可集成到电控制设备中。作为替代，限流电路也可以是一个串接设备、尤其是装有附加电路的串接设备的组成部分。限流电路尤其可以具有另一个短接半导体开关和一个监测电路，它在达到预设的电流强度时激活限流电路的短接半导体开关，从而在监测电路确定所有电磁执行单元的预设总电流消耗或电流强度被超过时关断连接到此电控制设备上的所有电磁执行单元。用于激活短接半导体开关从而将线圈短路的检测电路最好具有一个运算放大器，尤其是它可设计为比较器。在一个可行的实施例中运算放大器用反相器来实现。检测电路尤其可以包括一个具有后接上拉电阻的晶体管，此电阻连接到短接半导体开关的一个输入端上。短接半导体开关特别可由一个晶体管构成，并且一个特别简单的具有一个FET(场效应晶体管)的电路结构是可行的。短接半导体开关尤其可以由一个闸流管构成。此外具有优点的是，保护电路具有一个在线圈流过电流时可用电源的供电电压充电的能量暂存器用于对检测电路的单独供能。在电磁执行单元的线圈激活时被充电的能量暂存器也可在线圈借助于短接半导体开关放电和借助于空载二极管放电而不能提供电源供电电压时承担为检测电路供应能量的任务。在具有优点的设计方案中，这个单独的能量暂存器如此被配置，使得短接半导体开关的短路状态一直维持到电磁执行单元线圈被完全放电。如果存在至少一个另外的、由空载二极管构成的短接设备，能量暂存器可以设计得相应较小。在具有优点的设计方案中，能量暂存器包括一个电容器。附图说明下面通过附图所示实施例说明本专利技术的其它优点和实施方式。附图中图1简要示出用于连接有电磁阀的电控制设备的矿井供能系统；图2示出按照第一实施例的，用于电磁执行单元线圈的保护电路；图3示出按照第二实施例的，用于电磁执行单元线圈的保护电路；以及图4示出可与本专利技术一起应用的限流电路的一个实施例。具体实施例方式图1中简要且纯粹作为例子示出一个用于井下作业的安全供能系统，它整体上用附图标记10来表示。此供能系统10包括一个安全的、用于在矿井中工作的电源1，它是例如具有12伏电压的直流电源，通过电网导线2和电网支路3将多个电控制设备4连接到此电源上，并且给这些电控制设备供应所需的能量。每个电控制设备4例如可以被配置给一个矿井结构支架，并且承担矿井结构支架上的全部控制功能。在本专利技术申请人提出的电控制设备4情况下，例如通常用每个电控制设备4控制总共16个电液压阀5，它具有弹簧复位和一个电磁铁6作为用于阀5的执行器件。为此每个电磁执行单元6通过控制线7与电控制设备4电连接，其中在矿井中通常通过一个图中未示出的阀控制链实现连接。在目前已有的供能系统中例如采用一个电源1来控制8个具有总共16个后接电磁阀5，6的电控制设备4。没有附加示于图1中的保护电路20和/或40并且/或者没有限流电路50的供能系统10结构在现有技术中已知。按照本专利技术的第一实施例，可对电液压阀5的每个电磁执行单元6配置一个保护电路20，在图2和3中对此保护电路示出了两个可行的实施例。在图2所示保护电路20的实施例中，电磁执行单元只用它的线圈11作为符号示出。按照电磁执行单元6的开关状态，线圈通过电压导线12或13连接到电源的供电电压上，从而通过线圈11中的电流流动使电液压阀(5，图1)改变其开关状态。极导线12在此表示为+12伏导线，而极导线13用符号“地”表示。在所示实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于可用矿井中允许使用的电源工作的、用来开关矿井中电液压阀的安全电磁执行单元的保护电路，具有至少两个相互分开地实现且并联于电磁执行单元的线圈上的短接设备，用于在线圈电压反向时将线圈短路，其特征在于，至少一个短接设备具有一个短接半导体开关（１６；１６Ａ）和一个用于检测电压反向的检测电路（３０），通过该检测电路可激活短接半导体开关（１６；１６Ａ）。

【技术特征摘要】
DE 2005-1-19 102005002648.61.用于可用矿井中允许使用的电源工作的、用来开关矿井中电液压阀的安全电磁执行单元的保护电路，具有至少两个相互分开地实现且并联于电磁执行单元的线圈上的短接设备，用于在线圈电压反向时将线圈短路，其特征在于，至少一个短接设备具有一个短接半导体开关(16；16A)和一个用于检测电压反向的检测电路(30)，通过该检测电路可激活短接半导体开关(16；16A)。2.如权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所有短接设备分别具有一个带有短接半导体开关的检测电路。3.用于具有多个连接到矿井中允许使用的一个公共的电源上的电控制设备的安全矿井供能系统的保护电路，其中所述控制设备用于激活分别连接到控制设备上的、可用电源的电压工作的电磁执行单元，这些电磁执行单元用于开关矿井中的电液压阀，其中为每个电磁执行单元配置至少一个并联于电磁执行单元线圈上的短接设备，此短接设备用于在线圈电压反向时将线圈短路，其特征在于，保护电路(20；40)具有至少一个带有短接半导体开关(16；16A)的短接设备和一个用于检测电压反向的检测电路(30)，通过该检测电路可激活短接半导体开关(16；16A)。4.如权利要求3所述的保护电路，其特征在于，至少一个具有短接半导体开关和检测电路的短接设备是一个附加电路(40，50)的组成部分，其中该附加电路最好安装在一个串接设备(60)中。5.如权利要求3或4所述的保护电路，其特征在于，为每个连接到电源(1)上的控制设备配置一个附加电路(40，50)，尤其是配置一个串接设备。6.如权利要求3至5中任一项所述的保护电路，...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹斯蒂特谢尔特，马克乌斯伦津，杰弗特拉维斯，丹弗格森，
申请(专利权)人：DBT有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]