DE102004033536B4

DE102004033536B4 - Gehäuse aus feuerhemmendem Material

Info

Publication number: DE102004033536B4
Application number: DE200410033536
Authority: DE
Inventors: Boris Schubert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2024-07-10
Also published as: WO2006005301A1; DE102004033536A1

Abstract

Gehäuse (1) aus feuerhemmendem Material (15, 16, 17, 29, 30, 31, 32, 33, 46, 61, 62, 63) mit einer Rückwand (2), zwei Seitenwänden (3, 4), einer oberen Deckenwand (5) und einer unteren Bodenwand (6) sowie einer herausnehmbaren oder drehbar gelagerten Tür (7), wobei die Deckenwand (5) einen Ventilator und das Gehäuse (1) in einem Brandfall auslösende endotherme Mittel (38) aufweist, die in einem Hohlraum (21) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (21) sich innerhalb mehrerer Wände (3, 4, 5, 6) erstreckt und die Bodenwand (6) Ausnehmungen (89) aufweist, so dass eine Kaltluftzufuhr von unten in einen Innenraum des Gehäuses (1) gewährleistet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse aus feuerhemmendem Material mit einer Rückwand, zwei Seitenwänden, einer oberen Deckenwand und einer unteren Bodenwand sowie einer herausnehmbaren oder drehbar gelagerten Tür, wobei die Deckenwand einen Ventilator und das Gehäuse in einem Brandfall auslösende endotherme Mittel aufweist, die in einem Hohlraum angeordnet sind.

Ein solches Gehäuse ist aus der DE 101 58 040 B4 als Verteilergehäuse zur Aufnahme von elektronischen Schaltgeräten bekannt.

Aus der DE 100 23 337 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Notkühlung bekannt. Die Vorrichtung weist einen Druckbehälter und eine Düse zur Entspannung von einem in dem Druckbehälter gehaltenen Gas auf. Im Brandfall öffnet die Düse, das Gas entweicht aus dem Druckbehälter und entspannt sich dabei beziehungsweise dehnt sich aus. Dies führt zu einer Kühlung.

Aus der DE 28 07 290 C2 ist ein Füllungsmaterial für Feuerschutzelemente bekannt. Das Füllungsmaterial weist Calciumsilikathydratphasengemische auf, die viel Wasser binden. Im Brandfall tritt in einer wasserhaltigen Zone lediglich eine Temperatur von 100°C auf.

Aus der DE-27 06 798 A1 sind Speichermassen zur Aufnahme von eine Wärmedämmschicht durchdringenden Wärme bekannt. Unter Wärme speichernden Massen werden Massen verstanden, die auf Grund eines Überganges von einem ersten in einen zweiten Zustand Wärmeenergie vernichten.

Aus der DE 91 11 024 U1 ist ein Kühl- oder Erhitzungskörper bekannt, der einen weiteren Kühl- oder Erhitzungskörper aufweist. Einer der Körper beinhaltet eine Flüssigkeit und der andere ein Salz. Wird eine Vermischung zwischen den beiden Inhalten durch Zerstörung mindestens eines Körpers ermöglicht, wird ein Kühl- oder Erhitzungseffekt herbeigeführt.

Aus der US 5,184,470 A ist ein endothermer Kühler für elektronische Komponenten bekannt. In zwei Abteilungen, die durch eine Membran voneinander getrennt sind, sind eine Flüssigkeit und ein Salz angeordnet. Wird die Membran zerstört, so vermischen sich die Flüssigkeit und das Salz. Eine endotherme Reaktion wird hervorgerufen und die elektronische Komponente gekühlt.

Aus der DE 197 20 842 A1 ist ein perforiertes beidseitig mit einem Material beschichtetes Blech bekannt, das als gehäuseartiger Schutzmantel ein Gerätegehäuse im Abstand umgibt. Das Material schwillt bei Hitzeeinwirkung an.

Aus der DE 199 14 408 A1 ist ein Geräteschrank mit einer Klimaanlage bekannt. Diese Klimaanlage ist in der Deckenwand angeordnet.

Aus der DE 30 02 414 , ist eine Schutzschicht bekannt, die beim Auftreten von Wärme chemisch und physikalisch zersetzt wird, wobei für diesen Zersetzungsvorgang eine hohe Energie, nämlich die zu vernichtende Wärmeenergie benötigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Gehäuse zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß erstreckt sich der Hohlraum innerhalb mehrerer Wände und weist die Bodenwand Ausnehmungen auf, so dass eine Kaltluftzufuhr von unten in einen Innenraum des Gehäuses gewährleistet ist. Damit ist eine Luftumwälzung ermöglicht und eine bessere Belüftung erzielbar. Da die Schränke regelmäßig nebeneinander aufgestellt werden, kann der Ventilator in der Deckenwand angeordnet sein und somit kann Luft von oben angesaugt werden und von unten aus der Bodenwand in den Innenraum geleitet werden. In vorteilhafter Weise weist die Bodenwand Ausnehmungen auf. Damit ist eine Kaltluftzufuhr von unten in den Innenraum des Gehäuses gewährleistet. Die Kaltluft steigt auf, strömt dann an den heißen elektronischen Schalteilen vorüber und entweicht durch Fertigungstoleranzen zwischen Tür und Schrank aus dem Innenraum.

Mit anderen Worten ist die Wirkungsweise wie folgt: Durch eine endotherme Schicht, welche in einem Hohlraum zwischen dem Innen- und dem Außenkorpus aufgetragen wird, ist es möglich, trotz geringem Gesamtgewicht einen Verteiler mit optimalen Brandschutzeigenschaften zu bauen. Der Hohlraum dient dem endothermen Material, welches bei Wärmeeinfluss stark expandiert und eine Isolierschicht bildet, gleichzeitig als Lüftungsbereich zum Belüften des Verteilers.

Bei Wärmeeinfluss, also bei Brandbelastung, wird das Außengehäuse, Gips oder Gips Stahl basierend, erwärmt und eine auf der Innenseite aufgetragene Ablationsschicht mit endothermen Eigenschaften nutzt die zur Verfügung stehende Wärme als Energie, um den inneren Hohlraum mit Lüftungslöchern und Lüftungsbereich zuzuschäumen. Dabei wird zum einen die Wärme in Volumenänderungsarbeitumgewandelt und zum anderen ein endothermer Prozess angeregt, welcher die noch übrig bleibende Energie in einer chemischen, überflüssigen Reaktion verbraucht. Der dabei vorteilhafterweise entstehende Schaum hat geringe Wärmeleitfähigkeit und verhindert somit, auch nach Abschluss der Reaktion, ein Eindringen von Wärme. Der Schaum ist zusätzlich chemisch so stabil, dass er auch den in dieser Schicht noch auftretenden Temperaturen von 1000°C standhält. Auf der Innenseite ist die wie oben beschriebene endotherme Schicht überall aufgetragen. Der entstehende Schaum festigt die Gesamtkonstruktion und besitzt die Eigenschaft, auch Wärmemengen durch eine Anlage mit aufzunehmen, da im Brandfall die Verlustleistung, also eine Wärmeenergie, nicht durch die Belüftung abgeführt werden kann. Damit kann die eingebaute Anlage auch unter Brandbedingungen weiter funktionieren, obwohl die Belüftung nicht funktioniert. Durch den einfachen Aufbau Innenschicht – Außenschicht ist es möglich, ein extrem leichtes Feuerschutzgehäuse zu bauen.

Vorteile sind in dem Gewicht, in einer integrierten Lüftung mittels des Hohlraumes, in einer Abfuhr der Verlustleistung im Brandfall und in dem stabilen Gehäuse während eines Brandfalles zu sehen. Es treten keine veränderten Eigenspannungen durch verschiedene Materialien auf, damit keine Spalte unter Temperatureinfluss.

Im Brandfall wird eine chemische Reaktion der Mittel in Gang gesetzt. Diese sind bestrebt, einen Edelzustand zu erreichen, das bedeutet, eine maximale Anzahl von Elektronen auf der äußeren Schale anzuordnen. Dabei wird der Umgebung eine große Menge an Energie entzogen. Diese Energiemenge ist ausreichend, um im Brandfall das Innere des Gehäuses über einen längeren Zeitraum bis zu 30, 60 oder 90 Minuten kühl zu halten. Da der Prozess irreversible ist und nur unter Zufuhr großer Energiemengen aufrecht erhalten werden kann, kann es vorkommen, dass das Innere des Gehäuses unter die vor dem Brandfall aufgetretene Raumtemperatur abgesenkt wird, weil der Prozess auch dem Inneren Wärmeenergie entzieht.

In einfacher Weise lösen die Mittel bei einer Temperatur zwischen 60°C und 200°C, insbesondere bei einer Temperatur zwischen 80°C und 140°C, in vorteilhafter Weise bei 100°C aus (Anspruch 2). Für einen auslösenden Moment müssen insbesondere zwei Faktoren berücksichtigt werden. Einerseits darf der irreversible Prozess nicht unbeabsichtigt einsetzen, andererseits muss der Prozess im Brandfall früh genug einsetzen, um die Anlage zu schützen. Elektronische Anlagen produzieren elektrische Verluste, die in Wärmeenergie umgewandelt werden. Diese Wärmeenergie ist in der Regel nicht ausreichend, die Temperatur im Inneren des Gehäuses auf 100°C ansteigen zu lassen. Im Brandfall treten schlagartig Temperaturen von 1000°C und höher auf, so dass bei Überschreiten der Grenze von 100°C die Mittel früh genug auslösen und die Anlage schützen.

In vorteilhafter Weise sind die Mittel auf einer inneren Oberfläche der Gehäusewand angeordnet (Anspruch 3). Die Wände heizen sich im Brandfall auf und geben somit Wärmeenergie direkt an die an der inneren Oberfläche angeordneten Mittel weiter, die dann sofort die chemische Reaktion in Gang setzen. Die Mittel verhindern dann auf chemischem Weg einen Wärmedurchgang.

In vorteilhafter Weise sind die Mittel entsprechend Anspruch 4 aufschäumbar. Die Wärmeenergie wird dann nicht nur mittels der chemischen Reaktion vernichtet, sondern auch in Volumenarbeit umgewandelt. Die Mittel werden durch die Wärme aktiviert, dehnen sich aus und bilden einen mikroporösen Schaum. Mit dem Schaum wird die Wand verbreitert und die Wärmeenergie muss einen noch längeren Weg in das Innere des Gehäuses zurücklegen. Der Schaum leitet die Wärme geringfügig weiter, ist also minimal wärmeleitfähig. Mit Bildung des mikroporösen Schaums wird die Oberfläche der endothermen Mittel vergrößert, so dass noch mehr Energie vernichtet wird. Es dringt keine Wärme in den Innenraum ein.

In einfacher Weise sind die Mittel entsprechend Anspruch 5 in einer endothermen Schicht angeordnet. Die Mittel sind als Partikel ausgeführt und in einer Flüssigkeit verteilt, die streichfähig und als Ablationsschicht auftragbar ist. Solch eine Schicht lässt sich in einfacher Weise auf Wände aufbringen.

In vorteilhafter Weise weist die Wand Ausnehmungen auf (Anspruch 6). Die Ausnehmungen dienen als Lüftungsöffnungen. Damit ist eine Belüftung des Innenraumes ermöglicht. Im Brandfall schäumen die Partikel auf und verstopfen die Ausnehmungen. Damit ist eine Konvektion, also eine Wärmeübertragung durch Luftströmung, verhindert.

In vorteilhafter Weise sind die Ausnehmungen verteilt angeordnet (Anspruch 7). Damit ist eine Luftströmung in alle Bereiche des Innenraumes ermöglicht und Todwasserbereiche sind vermieden.

In vorteilhafter Weise sind die Ausnehmungen entsprechend Anspruch 8 nahe der Rückwand angeordnet und damit direkt unterhalb an der Rückwand befestigter elektronischer Schaltungen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen
1 einen Verteilerschrank in perspektivischer Darstellung,
2 den Schrank von oben in Schnittdarstellung und
3 den Schrank von der Seite in Schnittdarstellung.
In den verschiedenen Figuren sind ähnliche oder dieselben Elemente durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet.
1 und 2 zeigen ein Verteilergehäuse 1 mit einer Rückwand 2, zwei Seitenwänden 3 und 4, einer oberen Deckenwand 5 und einer unteren Bodenwand 6 sowie einer Tür 7. Die obere Deckenwand 5 weist zwei Lüftungsöffnungen 8 und 9 und eine Kabeleinführung 10 auf. Die Tür 7 ist mittels dreier Scharniere 11, 12 und 13 an der Seitenwand 4 drehbar gelagert und weist einen Griff 14 auf.
Wie aus 2 ersichtlich, weist die Rückwand 2 drei beschichtete Brandschutzplatten 15, 16 und 17 auf. Die Brandschutzplatten 15, 16 und 17 sind aufeinander gelegt und mittels Schrauben 18 gehalten. Die Schrauben 18 enden in der innen angeordneten Platte 17 und weisen somit eine solche Länge auf, dass eine Wärmeübertragung von der Schrankumgebung 19 in einen Innenraum 20 vermieden ist. Die Brandschutzplatten 15–17 sind Gipsplatten, deren Beschichtung ein Eindringen von Feuchtigkeit verhindert.
Wie aus 2 und 3 ersichtlich, weist das Gehäuse 1 einen Hohlraum 21 auf. Der Hohlraum 21 weist eine Hohlkammer 22 in der Seitenwand 3, eine zweite Hohlkammer 23 in der Seitenwand 4, eine dritte Hohlkammer 24 in der Deckenwand 5 und eine vierte Hohlkammer 25 in der Bodenwand 6 auf. Die Hohlkammern 22 und 23 der Seitenwände 3 und 4 werden nachfolgend auch als Schächte bezeichnet.
Die Seitenwand 4 weist zwei voneinander beabstandete Platten 29 und 30 auf. Die Platten 17, 29 und 30 sowie eine Dämmplatte 31 bilden Wände für den im wesentlichen im Querschnitt rechteckförmigen Schacht 23 aus, der sich in der Seitenwand 4 erstreckt. Jede Seitenwandplatte 29 und 30 weist eine Leiste 32 und 33 auf. Die Leisten 32 und 33 sind an den voneinander beabstandeten Seitenwandplatten 29 und 30 mit Schrauben 34 und 35 befestigt, stützen sich mit Füßen 36 und 37 an der Dämmplatte 31 ab und fungieren somit als Stabilisatoren.
Der Schacht 23 wird von einer endothermen Ablationsschicht 38 begrenzt, die auf innere Oberflächen 39, 40 und 41 der Platten 17, 29 und 30 sowie auf die Leisten 32 und 33 aufgetragen ist.
Die Dämmplatte 31 ist zwischen den beiden voneinander beabstandeten Platten 29 und 30 gelagert und mittels einer Schraube 42 befestigt, die sich durch die innere Platte 29 und die Dämmplatte 31 bis in die äußere Platte 30 erstreckt. Die Dämmplatte 31 steht senkrecht auf beiden Platten 29 und 30 und fungiert als Abstandshalter zwischen diesen beiden Platten 29 und 30. Die Schraube 42 endet in der äußeren Platte 30, so dass auch hier eine Wärmeübertragung von der Schrankumgebung 19 in den Innenraum 20 vermieden ist. Eine Stirnseite 43 der inneren Platte 29 schließt mit einer äußeren Oberfläche 44 der Dämmplatte 31 ab. Die äußere Platte 30 ist breiter als die innere Platte 29 ausgeführt und ragt mit einem Übersprung 45 über die äußere Oberfläche 44 hinaus. Die äußere Platte 30 weist an ihrem Übersprung 45 eine dritte Leiste 46 auf. Die dritte Leiste 46 ist auf einer inneren Oberfläche 47 der Platte 30 mittels einer Schraube 48 befestigt und stützt sich mit einem Fuß 49 an der äußeren Oberfläche 44 der Dämmplatte 31 so ab, dass die Dämmpatte 31 zwischen den als Stabilisatoren wirkenden Leisten 33 und 46 verklemmt ist.
Die Wände 3 und 4 sind symmetrisch zueinander ausgeführt. Die Symmetrie ist mittels einer Symmetrieebene 50 gegeben, die durch die Rückwand 2 und die Tür 7 des Gehäuses 1 verläuft. Die Wand 3 weist somit ebenfalls die Platten 29, 30 und 31 sowie die Stabilisatoren 32 und 33 auf, die den Schacht 22 formen. Die Seitenwand 3 weist auch den Übersprung 45 sowie den dritten Stabilisator 46 auf.
Zwischen den Übersprüngen 45 der Seitenwände 3 und 4 erstreckt sich die Tür 7. Die Tür 7 weist eine beschichtete innere Brandschutzplatte 61, eine davor angeordnete mittlere beschichtete Dämmplatte 62 und eine äußere beschichtete Brandschutzplatte 63 auf. Die Brandschutzplatten 61, 62 und 63 sind aufeinander gelegt und mittels Schrauben 64 gehalten. Die Schrauben 64 sind in die innere Platte 61 eingeschraubt und erstrecken sich bis in die äußere Platte 63. Die Schrauben 64 enden in der äußeren Platte 63 und weisen somit eine solche Länge auf, dass eine Wärmeübertragung von der Schrankumgebung 19 in den Innenraum 20 vermieden ist. Die inneren Platten 61 und 62 sind gleich breit und die äußere Platte 63 ist breiter ausgeführt, so dass sich Stufen 65 ergeben. Auch die Seitenwände 3 und 4 weisen mit dem Übersprung 45 der breiteren Platte 30, der inneren weniger breiten Platte 29 und dem dritten Stabilisator 46 Stufen 66 auf. Die Stufen 65 und 66 greifen so ineinander, dass die Stirnseite 43 der inneren Platte 29 und die äußere Oberfläche 44 der Dämmplatte 31 auf einer inneren Oberfläche 67 der inneren Türplatte 61 bei geschlossener Tür aufeinander zu liegen kommen. Zwischen Stirnseiten 68 und 69 der inneren Türplatten 61, 62, und dem Stabilisator 46 sowie dem Übersprung 45 und der äußeren Türplatte 63 sind Lüftungsschlitze 70 und 71 vorgesehen.
Die Bodenwand 6 ist im Wesentlichen symmetrisch zu der Seitenwand 4 ausgebildet. Die Symmetrie zu der Seitenwand 4 ist durch eine Symmetrieebene 85 gegeben, die wie in 1 dargestellt diagonal durch das Gehäuse 1 verläuft. Die Symmetrieebene 85 wird durch Vektoren 86 und 87 aufgespannt. Der Vektor 86 verläuft durch eine Kante 88 des Gehäuses 1 und der Vektor 87 diagonal innerhalb einer Türfläche. Die Wand 6 weist somit ebenfalls die Platten 29, 30 und 31 sowie die Stabilisatoren 32 und 33 auf, die die Hohlkammer 25 formen. Die Bodenwand 6 weist auch den Übersprung 45 sowie den dritten Stabilisator 46 auf. Die Bodenwand 6 weist Ausnehmungen 89 auf, die als Lüftungsöffnungen dienen.
Die Deckenwand 5 ist im Wesentlichen symmetrisch zu der Seitenwand 3 ausgebildet. Die Symmetrie zu der Seitenwand 3 ist durch eine Symmetrieebene 90 gegeben, die wie in 1 dargestellt diagonal durch das Gehäuse 1 verläuft. Die Symmetrieebene 90 wird durch Vektoren 91 und 92 aufgespannt. Der Vektor 91 verläuft durch eine Kante 93 des Gehäuses 1 und der Vektor 92 diagonal innerhalb der Türfläche. Die Wand 5 weist somit ebenfalls die Platten 29, 30, und 31 sowie die Stabilisatoren 32 und 33 auf, die die Hohlkammer 24 formen. Die Deckenwand 5 weist auch den Übersprung 45 sowie den dritten Stabilisator 46 auf.
Unterhalb der Kabeleinführung 10 ist eine Schrumpffaser 94 angeordnet, die sich von den Stabilisatoren 32 und 33 bis hin zur Rückwandplatte 17 erstreckt. Die Platte 29 weist Durchbrechungen 95 für Kabel auf.

Claims

Gehäuse (1) aus feuerhemmendem Material (15, 16, 17, 29, 30, 31, 32, 33, 46, 61, 62, 63) mit einer Rückwand (2), zwei Seitenwänden (3, 4), einer oberen Deckenwand (5) und einer unteren Bodenwand (6) sowie einer herausnehmbaren oder drehbar gelagerten Tür (7), wobei die Deckenwand (5) einen Ventilator und das Gehäuse (1) in einem Brandfall auslösende endotherme Mittel (38) aufweist, die in einem Hohlraum (21) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (21) sich innerhalb mehrerer Wände (3, 4, 5, 6) erstreckt und die Bodenwand (6) Ausnehmungen (89) aufweist, so dass eine Kaltluftzufuhr von unten in einen Innenraum des Gehäuses (1) gewährleistet ist.
Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (38) bei einer Temperatur zwischen 60°C und 200°C, insbesondere bei einer Temperatur zwischen 80°C und 140°C, in vorteilhafter Weise bei 100°C auslösen.
Gehäuse nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (38) auf einer inneren Oberfläche (39, 40, 41) der Wand (2–6) angeordnet sind.
Gehäuse nach Anspruch 1, 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (38) in einem Brandfall aufschäumbar sind.
Gehäuse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (38) in einer Schicht (38) angeordnet sind.
Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (3, 4, 5) Ausnehmungen (89) aufweist.
Gehäuse nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (89) verteilt angeordnet sind.
Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (89) nahe der Rückwand (2) angeordnet sind.