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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Schaltschrank, mit einer Lüftungseinheit
zum Ansaugen eines den Schaltschrank auf einem Strömungspfad
durchziehenden Kühlluftstroms,
mit einer Vorrichtung zur Brandfrüherkennung, die einen im Strömungspfad
angeordneten oder in diesen hineinragenden Detektor zum Erkennen
einer Brandkenngröße enthält, mit
Lufteintrittsöffnungen
und Luftaustrittsöffnungen
im Schaltschrankgehäuse,
zwischen denen der Strömungspfad
des Kühlluftstroms
verläuft, und
mit einer Löschgaseinrichtung,
die nach Erkennen einer Brandkenngröße Löschgas in den Schaltschrank
einleitet.
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Unter
dem Begriff "Schaltschrank" sind vorliegend
sämtliche
Schränke
zu verstehen, die elektronische Bauteile oder Geräte beherbergen,
so zum Beispiel EDV-Anlagenschränke,
Netzwerkschränke, Produktionssteuerungsschränke, elektronische Steuerungsschränke oder
auch Telekommunikationsschränke.
Unter dem Begriff "Brandfrüherkennung" ist die Detektion
eines Brandes bereits in seiner Entstehungsphase zu verstehen, wobei
die Brandfrüherkennung
selbstverständlich
auch das Erkennen eines bereits entstandenen Brandes beinhaltet.
Jedoch ist es das Ziel einer Brandfrüherkennung, einen Entstehungsbrand
bereits in der sogenannten Pyrolysephase zu detektieren, während der
die erhitzten Stoffe, zum Beispiel Kabelummantelungen, bereits Rauchaerosole
abgeben. Unter dem Begriff "Brandkenngröße" werden physikalische
Größen verstanden,
die in der Umgebung eines Entstehungsbrandes messbaren Veränderungen
unterliegen, zum Beispiel die Umgebungstemperatur, der Feststoff-
oder Flüssigkeits-
oder Gasanteil in der Umgebungsluft (Bildung von Rauch in Form von
Partikeln oder Aerosolen oder Dampf) oder die Umgebungsstrahlung.
Unter dem Begriff "Löschgas" sind vorliegend
sowohl chemische Löschgase,
wie beispielsweise FM 200 oder Novec 1230, als auch sämtliche Inertgase
zu verstehen, deren Löschwirkung
bekanntlich auf einer Reduzierung des Sauerstoffanteils der Luft
am Brandort beruht. Während
sich die Umgebungsluft üblicherweise
aus 78,09 % Stickstoff, 20,95 % Sauerstoff, 0,93 % Argon und 0,03
% Kohlendioxid zusammensetzt, wird diese Zusammensetzung in einem
Brandfall oder – zur
Minderung des Risikos der Entstehung eines Brandes – fortwährend durch
Zugabe eines Löschgases
dahingehend verändert,
dass der Sauerstoffanteil auf deinen Wert unter 15 Vol-% sinkt.
Als Inertgas-Löschmittel
kommen im Wesentlichen Stickstoff, Argon und Kohlendioxid zum Einsatz,
je nach Anwendungsfall. Während
Argon wegen seiner im Vergleich zu Stickstoff und trockener Umgebungsluft
recht hohen Dichte vorzugsweise nur bei Teilbereichsflutungen eingesetzt
wird (zum Beispiel in Doppelböden),
kommt Kohlendioxid als traditionelles Löschmittel für nicht umschlossene Einrichtungen
eine besondere Bedeutung zu. In geschlossenen Räumen ist bei der Anwendung
von Kohlendioxid wegen seiner Toxizität Vorsicht geboten. Um eine
Löschfähige Konzentration
aufzubauen, sind mindestens 35 Vol-% Kohlendioxid erforderlich, so
dass für
Personen, die einen mit Kohlendioxid gefluteten Raum nicht rechtzeitig
verlassen konnten, akute Lebensgefahr besteht. Das Hauptanwendungsgebiet
von Stickstoff liegt in der Raumflutung sowie der Flutung umschlossener
Einrichtungen. Deshalb ist Stickstoff in ca. 70 % aller Einsatzfälle das
optimale Löschmittel.
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Dienstleistungs-
und Produktionsunternehmen sind in immer größerem Maße von der Funktionsfähigkeit
und der hohen Verfügbarkeit
ihrer EDV-Anlagen abhängig.
Daher wird dem Brandschutz bei großen Rechenzentren oder Stromversorgungsanlagen
meist eine entsprechend große
Bedeutung eingeräumt.
Doch oft sind es wenige oder sogar einzeln platzierte Netzwerk-
oder Steuerungsschränke,
die einen Großteil
der betrieblichen Abläufe
sichern. Dabei kommen dezentral betriebene Netzwerkschränke oder
einzelne Steuerungsschränke
in der unterschiedlichsten Abteilungen eines Unternehmens zum Einsatz.
Häufig
stehen diese Schränke
ungeachtet ihrer großen
Bedeutung in nicht durch eine Brandmeldeanlage überwachten Räumen. Diese
technischen Anlagen bergen deshalb ein oft unterschätztes Risiko,
denn ein nicht rechtzeitig erkannter Brand kann schnell zu massiven
Betriebs- oder Produktionsstörungen
führen.
Um mögliche
Brandschäden
an dem elektronischen "Innenleben" eines solchen Schaltschranks
auf ein Minimum zu reduzieren oder gar zu vermeiden, sind die Anforderungen
an den Brandschutz sehr hoch und sollten eine frühestmögliche Detektion und schnelle sowie
rückstandsfreie
Löschung
eines Entstehungsbrandes enthalten. Bei dem genannten Löschvorgang
kommen.
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Ein
Schaltschrank der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus
der
EP 0 966 732 B1 oder der
DE 101 14 729 A1 bekannt.
Problematisch bei solchen Schaltschränken sind die relativ großen Öffnungsflächen, da
die Schränke
durch Luftschlitze im Front- und Rückbereich des Schrankes belüftet werden.
Zum Erzielen einer optimalen Löschwirkung
mit einer möglichst
geringen Menge Löschgas
ist es insbesondere beim Einsatz von Löschgasen, die leichter als
Luft sind, besonders wichtig, den Zustrom von Gerätekühlluft zu
unterbinden. Dies kommt insbesondere beim Einsatz von Stickstoff
als Löschgas
zum Tragen, da die Dichte von Stickstoff mit 1,19 kg/m
3 geringfügig kleiner
ist als die Dichte der Luft mit 1,29 kg/m
3.
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Vor
dem Hintergrund dieser Problemstellung ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, einen Schaltschrank der eingangs genannten Art anzugeben,
bei dem eine optimale Löschwirkung
mit einer möglichst
geringen Menge Löschgas
erzielbar ist.
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Diese
Aufgabe wird bezüglich
des eingangs genannten Schaltschranks erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Lufteintrittsöffnungen
und/oder die Luftaustrittsöffnungen
verschließbar
ausgebildet sind. Im Hinblick auf das Verfahren wird die Aufgabe dadurch
gelöst,
dass die Lufteintrittsöffnungen und/oder
die Luftaustrittsöffnungen
nach Erkennen einer Brandkenngröße automatisch
geschlossen werden.
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Der
Schaltschrank gemäß der vorliegenden Erfindung
eignet sich in vorteilhafter Weise insbesondere auch zum Ausführen eines
Verfahrens zum Erkennen und Löschen
eines Brandes in einem Schaltschrank, wobei das Verfahren erhebliche
Vorteile gegenüber
bekannten Schaltschränken
und entsprechenden Erkennungs- und Löschverfahren aufweist. Dadurch
nämlich,
dass die Lufteintrittsöffnungen
und gegebenenfalls die Luftaustrittsöffnungen verschlossen werden
können,
bevor das Löschgas
eingeleitet wird, ist eine optimale Löschwirkung mit einer minimalen
Menge an einzusetzendem Löschgas
erzielbar, da eine unerwünschte
Vermischung des Löschgases
mit der Umgebungsluft und damit eine Herabsetzung der mit der Inertisierung
bezweckten Sauerstoffverdrängung
nach Eintritt eines Brandfalls vermieden wird. Ein besonderer Vorteil
der erfindungsgemäßen Lösung liegt
darin, dass auch Inertgase verwendet werden können, die leichter sind als
Luft, also zum Beispiel Stickstoff, das keinerlei akute Gefahr für den Menschen
birgt und darüber
hinaus umweltfreundlich und elektrisch nicht leitfähig ist.
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Dabei
sind die Lufteintrittsöffnungen,
die sich überwiegend
in räumlicher
Entfernung von der Lüftungseinheit
befinden dürften,
in jedem Fall zu verschließen,
während
ein Verschließen
der Luftaustrittsöffnungen
dann vermieden werden kann, wenn diese zur Lüftungseinheit gehören und
diese sich in der Deckenplatte des Schaltschranks befindet. Dann nämlich dürfte das
Abschalten der Lüftungseinheit ausreichen,
um die Wirkung der dann noch offenen Luftaustrittsöffnungen
zu beschränken.
Sitzt die Lüftungseinheit
jedoch irgendwo in der Mitte zwischen den Lufteintrittsöffnungen
und den Luftaustrittsöffnungen,
werden auch die Luftaustrittsöffnungen
zu Verschließen
sein.
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Natürlich ist
es dabei denkbar, die Lüftungseinheit
als Teil des Schaltschrankes oder als Teil der Brandfrüherkennungsvorrichtung
auszubilden. Zudem ist es vorteilhaft, dass die Branderkennungsvorrichtung
neben einem Detektor auch eine Ansaugeinheit aufweist, so dass aktiv
Luftproben aus dem Schaltschrank entnommen werden können.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Schaltschrankes sind in
den Unteransprüchen
2 bis 6 angegeben.
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Eine
besonders effektive Realisierung eines Verschlussmechanismus' besteht in einer
an einer Seitenwand oder einer Bodenplatte oder einer Deckenplatte
oder einer Tür
des Schaltschranks – vorzugsweise
innen – anliegenden
und verschiebbar ausgebildeten Platte, die Luftdurchgangsöffnungen aufweist,
welche im normalen Betrieb des Schaltschranks mit den Lufteintrittsöffnungen
bzw. – je
nach den Gegenbenheiten – mit
den Luftaustrittsöffnungen fluchten,
während
im Brandfall die Lufteintritts- und/oder -austrittsöffnungen
durch entsprechendes Verschieben der Platte relativ zu der zugeordneten Seitenwand
oder Bodenplatte oder Deckenplatte oder Tür geschlossen werden. Diese
einfach und kostengünstig
umzusetzessnde mechanische Verschlussmöglichkeit der Eintritts- und
Austrittssöffnungen
des Schaltschranks ersetzt quasi eine technisch relativ aufwendige "Jalousie"-Lösung, bei
der die Lamellen eines Lamellengitters von einer geöffneten Stellung
in eine Verschlussstellung bewegt werden. Allerdings ist auch diese
Lösung
eine Verschlussmöglichkeit
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Vorzugsweise
ist die Platte mittels einer Stelleinrichtung aus der Ruhestellung,
in der die Luftdurchgangsöffnungen
mit den Lufteintrittsöffnungen bzw. – je nach
Anwendungsfall – den
Luftaustrittsöffnungen
fluchten, in die Alarmstellung bewegbar ist, in der die Öffnungen
nicht mehr fluchten und somit die Lufteintritts- bzw. – austrittsöffnungen
geschlossen sind.
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Die
Stelleinrichtung kann in besonders bevorzugter Weise ein Elektromagnet
sein, welcher in der Ruhestellung der Platte angeregt ist und die
Platte in der fluchtenden Position hält, und welcher bei einem Brandalarm
stromlos geschaltet wird, woraufhin die Platte durch ihr Eigengewicht
unter Wirkung der Schwerkraft in die Alarmstellung fällt und
die Luftöffnungen
schließt.
Hierbei entspricht die Ruhestellung dem normalen Betriebszustand
des Schaltschranks und die Alarmstellung dem Brandfall bzw. dem
Fall, in dem ein Entstehungsbrand detektiert wurde.
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Damit
die Platte zuverlässig
aus der Ruhestellung in die Alarmstellung bewegbar ist, sind vorzugsweise
Führungselemente
vorgesehen, mit denen die Bewegung der Platte sauber geführt wird.
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Vorzugsweise
bestehen diese Führungselemente
aus seitlich an der Platte angeordneten U-Schienen. Allerdings sind
selbstverständlich
auch andere Führungselemente
denkbar, beispielsweise zwei in die Seitenbereiche der Platte eingearbeitete Langlöcher, in
denen jeweils ein auf der Innenseite der Seitenwand oder der Bodenplatte
oder der Deckenplatte oder der Tür
befestigter Führungsstift läuft.
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Da
die Lufteintrittsöffnungen
bei Schaltschränken
der vorliegenden Art überwiegend
als Lüftungsschlitze
in einer Schranktür
ausgebildet sind, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung
vor, dass die Platte mit den komplementären Luftdurchgangsöffnungen
auf der Innenseite dieser Tür
des Schaltschranks angeordnet ist. Der Vorteil dieser Lösung und
insgesamt der Anordnung der Luftschlitze in der Schranktür besteht
darin, dass die Einschübe
des Schaltschranks an den Seitenwänden befestigt werden können und
dass im vorderen Türbereich
die Möglichkeit
besteht, dass der Strömungspfad
des Kühlluftstroms
von unten nach oben ungehindert durch den Schaltschrank ziehen kann.
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Bei
einem Schaltschrank mit einer zusätzlichen Hintertür, die ebenfalls
Lufteintrittsöffnungen aufweist,
ist vorzugsweise vorgesehen, dass auch die Hintertür auf der
Innenseite mit einer Platte der vorstehend beschriebenen Art versehen
ist.
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Zur
Steuerung des zeitlichen Ablaufs der Schließfunktion der Lufteintritts-
und gegebenenfalls -austrittsöffnungen
und der Einleitung der Löschgase ist
in vorteilhafter Weise einer Steuerung vorgesehen, die neben der
Einleitung des Löschgaseintritts auch
ein Stellsignal an die Stelleinrichtung und ein Abschaltsignal an
die Lüftungseinheit
abgibt.
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Mit
dem Ziel, insgesamt eine kompakte Brandfrüherkennungs- und Löschgaseinrichtung
zu erzielen, ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Detektor und
die Löschgaseinrichtung
in einem Gehäuseaufsatz
auf dem Schaltschrank untergebracht sind. Sollte im Schaltschrank
jedoch ausreichend Platz zur Verfügung stehen, können diese
Einrichtungen selbstverständlich
auch im Schaltschrank untergebracht sein.
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Bezüglich des
Verfahrens, welches sich in bevorzugter Weise mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
durchführen
lässt,
ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Einleiten des Löschgases
in den Schaltschrank nach dem Schließen der Lufteintritts- und/oder – austrittsöffnungen
erfolgt. Die vorstehend beschriebene Steuerung öffnet somit die Löschgasflaschen
erst kurze Zeit nach der Abgabe des Stellsignals an die Stelleinrichtung
und des Abschaltsignals and die Lüftungseinheit. Dabei können das
Stellsignal und das Abschaltsignal selbstverständlich gleichzeitig abgegeben
werden.
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Im
folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand einer Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1:
Eine Ansicht eines belüfteten
Schaltschranks gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2:
Eine Detailansicht einer Schranktür mit einer erfindungsgemäßen Platte;
-
3:
Eine Innenansicht des Schaltschranks.
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1 zeigt
einen Schaltschrank 1 mit einer Vorrichtung 2 zur
Brandfrüherkennung,
die im Wesentlichen eine Lüftungseinheit 4 zum
Ansaugen eines den Schaltschrank auf einem Strömungspfad durchziehenden Kühlluftstroms
und einen im Strömungspfad
angeordneten oder in diesen hineinragenden Detektor 6 zum
Erkennen einer Brandkenngröße enthält, mit
Lufteintrittsöffnungen 8 in
einer Vordertür 11 und
einer hinteren Tür 13 des
Schaltschranks, mit Luftaustrittsöffnungen 10 in der
Deckenplatte 7 des Schaltschrankgehäuses 12, wobei der
Strömungspfad
des Kühlluftstroms
zwischen den Lufteintrittsöffnungen 8 und
den Luftaustrittsöffnungen 10 verläuft, und
mit einer zusammen mit dem Detektor 6 in einem Gehäuseaufsatz 15 untergebrachten
Löschgaseinrichtung 14,
die nach Erkennen einer Brandkenngröße Löschgas in den Schaltschrank 1 einleitet.
Um eine optimale Löschwirkung
mit einer möglichst
geringen Löschgasmenge
zu erreichen, wobei vorzugsweise Stickstoff als Löschgas zur
Anwendung kommt, sind die Lufteintrittsöffnungen 8 in der
Vordertür 11 und
der Hintertür 13 mittels
einer Platte 16, die Luftdurchgangsöffnungen 9 aufweist, verschließbar ausgebildet.
Die Platte 16 ist dabei derart angeordnet, dass sie an
der Innenseite der Vordertür 11 und
der Hintertür 13 anliegt
und in U-Schienen 20 (siehe 2) geführt in senkrechter
Richtung verschiebbar ist. Im normalen Betrieb des Schaltschrankes
nimmt die Platte 16 ihre "Ruhestellung" ein, bei der die Luftdurchgangsöffnungen 9 mit
den Lufteintrittsöffnungen 8 fluchten.
Im Brandfall bzw. im Fall der Detektion einer Brandkenngröße nimmt
die Platte 16 ihre "Alarmstellung" ein, in der die
Luftdurchgangsöffnungen 9 nicht
mehr mit den Lufteintrittsöffnungen 8 fluchten,
sondern gegeneinander verschoben sind, so dass jeglicher Kühllufteintritt durch
diese Öffnungen
blockiert ist. Die Bewegung der Platte 16 von der Ruhestellung
in die Alarmstellung erfolgt durch eine Relativbewegung der Platte 16 zu
den Türen 11, 13.
Um diese Relativbewegung auszulösen
ist eine Stelleinrichtung 18 in Form eines Elektromagneten
vorgesehen, welcher in der Ruhestellung der Platte 16 angeregt
ist und die Platte 16 in der oberen Position hält, in welcher
die Luftdurchgangsöffnungen 9 mit
den Lufteintrittsöffnungen 8 fluchten,
und welcher bei einem Brandalarm bzw. einem Detektionssignal aufgrund
einer erkannten Brandkenngröße stromlos
geschaltet wird, woraufhin die Platte 16 an der Innenseite
der Türen 11, 13 durch
ihr Eigengewicht unter Wirkung der Schwerkraft in die Alarmstellung
fällt.
Dabei wird die Bewegung der Platte 16 durch U-förmige Führungselemente 20 geführt, damit
die Platte 16 auch ungehindert und zuverlässig von
ihrer Ruhestellung in die Alarmstellung gleiten kann.
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An
dieser Stelle sei erwähnt,
dass die Stelleinrichtung selbstverständlich auch einen entsprechend
ausgebildeten Hebelarm enthalten kann, der nicht nur für die Bewegung
der Platte 16 von der Ruhestellung in die Alarmstellung
sorgt, sondern auch für
die Rückstellung
aus der Alarmstellung in die Ruhestellung. Diese Lösung könnte zum
Tragen kommen, wenn Lufteintritts- oder -austrittsöffnungen
in horizontalen Flächen
des Schaltschrankgehäuses, also
beispielsweise in der Deckenplatte oder der Bodenplatte, zu verschließen sind.
Denn dort kann man sich nicht der Schwerkraft als Hilfsmittel zum
Bewegen der Platte bedienen. Allerdings ist die Lösung mit dem
Elektromagneten einfacher und billiger zu realisieren und dürfte auch
zuverlässiger
sein. Darüber hinaus
sind zumindest die Lufteintrittsöffnungen
bei der überwiegenden
Anzahl von Schaltschränken
in einer vertikalen Fläche
des Schrankes angeordnet, und dabei meistens entweder vorne und/oder
hinten.
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Die
Lüftungseinheit 4 ist
in der Deckenplatte 7 des Schaltschrankgehäuses 12 untergebracht, weshalb
die Luftaustrittsöffnungen 10 des
Schaltschranks 1 auch dort angeordnet sind. Wenngleich es
grundsätzlich
denkbar ist, auch diese Luftaustrittsöffnungen 10 mit einer
Platte 16 zu verschließen, die
dann eine horizontal bewegliche Platte 16 mit Luftdurchgangsöffnungen
bräuchte,
ist dieses in vorliegendem Ausführungsbeispiel
nicht erforderlich, da die Luftaustrittsöffnungen 10 der Lüftungseinheit 4 ohnehin
in aller Regel Lamellengitter sind, die sich beim Abfall der Luftströmung mechanisch
schließen.
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2 zeigt
eine Detailansicht der vorderen Schranktür 11 mit der auf der
Innenseite gleitend und senkrecht verschiebbar angeordneten Platte 16 und der
Stelleinrichtung 18 in Form eines Elektromagneten. Im Inneren
des Schaltschranks 1 ist ein senkrecht verlaufender Pfosten 19 erkennbar,
an welchem die Einschübe
mit den elektronischen Bauteilen bzw. Geräten befestigt werden können.
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3 zeigt
einen Blick in den Schaltschrank 1 durch die hintere Tür 13.
In der Deckenplatte 7 des Schaltschranks 1 befindet
sich die Lüftungseinheit 4 mit
den nach oben austretenden (nicht zu sehenden) Luftaustrittsöffnungen 10 und
die in den Innenraum des Schaltschranks hineinragenden Detektoren 2 der Brandfrüherkennungsvorrichtung.
Nicht dargestellt ist die Löschgaseinrichtung 14,
die sich ebenfalls innerhalb des Gehäuseaufsatzes 15 befindet.
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Im
folgenden wird das Verfahren, welches sich in vorteilhafter Weise
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
durchführen
lässt,
zum Erkennen und Löschen
eines Brandes in dem Schaltschrank 1 anhand 2 näher erläutert. Sobald
die in dem Gehäuseaufsatz 15 zusammen
mit der Brandfrüherkennungsvorrichtung 2 und
der Löschgaseinrichtung 14 untergebrachte
Steuerung von dem Detektor 6 aufgrund einer detektierten
Brandkenngröße ein Signal erhält, gibt
die Steuerung ein Stellsignal an die Stelleinrichtung 18 (in
diesem Fall ein Elektromagnet) und ein Abschaltsignal an die Lüftungseinheit 4 und – mit geringfügiger zeitlicher
Verzögerung – ein Löschsignal
an die Löschgaseinrichtung
ab. Das Stellsignal an die Stelleinrichtung 18 bewirkt,
dass der im normalen Betrieb des Schaltschranks 1 stromdurchflossene Elektromagnet
stromlos geschaltet wird, woraufhin die Platte 16 durch
ihr Eigengewicht unter Wirkung der Schwerkraft nach unten in die
Alarmstellung fällt, in
welcher die Luftdurchgangsöffnungen 9 der
Platte 16 und die Lufteintrittsöffnungen 8 in der
Tür 11 nicht mehr
fluchten und somit der Lufteintritt auf automatischem Wege blockiert
ist. Die Steuerung ist dabei so geschaltet, dass das Einleiten des
Löschgases
in den Schaltschrank erst nach dem Schließen der Lufteintrittsöffnungen 8 und
auch nach dem Abschalten der Lüftungseinheit 4 erfolgt.
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- 1
- Schaltschrank
- 2
- Brandfrüherkennungsvorrichtung
- 3
- Seitenwand
v. 1
- 4
- Lüftungseinheit
- 5
- Bodenplatte
v. 1
- 6
- Detektor
- 7
- Deckenplatte
v. 1
- 8
- Lufteintrittsöffnungen
- 9
- Luftdurchgangsöffnungen
- 10
- Luftaustrittsöffnungen
- 11
- Tür v. 1
- 12
- Schaltschrankgehäuse
- 13
- Hintertür v. 1
- 14
- Löschgaseinrichtung
- 15
- Gehäuseaufsatz
- 16
- Platte
- 17
- Standbeine
- 18
- Stelleinrichtung
- 19
- Pfosten
- 20
- U-Schienen