-
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Funktions- und Zustandsüberwachung einer Lüftungsanlage nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
-
Lüftungsanlagen der gattungsgemäßen Art werden in Wohngebäuden, in Industriegebäuden oder Gewerbegebäuden eingebaut und dienen der Luftversorgung der Innenräume in den besagten Gebäuden. Die verwendeten Querschnitte derartiger Rohrleitungen sind im Bereich zwischen 10 cm und 100 cm.
-
Bei derartigen Lüftungsrohren ist es üblich, das Lüftungsrohr im Innenraum mit ein oder mehreren Brandschutzklappen absperrbar zu gestalten, um im Brandfall zu vermeiden, dass durch das Lüftungsrohr zusätzlich Luft zum Brandherd geleitet wird.
-
Derartige Brandschutzklappen sind beispielsweise aus der
DE 10 2016 001 855 A1 bekannt und lösen von ihrer Offenstellung in ihre Schließstellung dann aus, wenn ein bestimmtes Auslöseelement auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt wird, wodurch die Brandschutzklappe geschlossen wird.
-
In der Regel sind die in der Brandschutzklappe angeordneten Brandschutzklappenelemente federbelastet in der Offenstellung gehalten und im Brandfall schließen diese automatisch den vollständigen Querschnitt des Lüftungsrohres ab.
-
Neben der Anordnung von Brandschutzklappen in derartigen Lüftungsrohren ist es bekannt, auch andere den Luftstrom regelnde Aggregate einzubauen, wie z. B. ein Volumenstromregler oder andere Elemente, die geeignet sind, mit Hilfe von Klappenelementen oder Verschlusselementen den teilweisen oder vollständigen Verschluss eines solchen Lüftungsrohres in bestimmten Betriebszuständen herbeizuführen.
-
Bei dem Betrieb derartiger Lüftungsrohre, in denen ein oder mehrere Brandschutzklappen angeordnet sind, hat sich jedoch herausgestellt, dass die Brandschutzklappen oder die anderen dort eingebauten Elemente möglicherweise Störzustände auslösen können, die erkannt werden müssen.
-
Wenn in der folgenden Beschreibung von Störungen der Brandschutzklappen die Rede ist, so ist dies nicht einschränkend zu verstehen. Es können mit der erfindungsgemäßen Anordnung auch sämtliche anderen Aggregate auf ihren Funktionszustand überwacht werden, die im Lüftungsrohr eingebaut sind.
-
Bei der Entstehung eines Störfalles kann es z. B. vorkommen, dass das Lüftungsrohr sich innenseitig zusetzt aufgrund von Verschmutzungen, Staubablagerungen oder externen Schmutzquellen, so dass Fremdkörper in dem Lüftungsrohr eingebracht sind, die möglicherweise den Luftquerschnitt in nachteiliger Weise verändern, oder dass die ein oder mehreren dort eingebauten Brandschutzklappen nicht vollständig funktionieren, d. h. sich nicht vollständig in der Öffnungsstellung befinden.
-
Ein möglicher Störfall tritt ein, wenn beispielsweise bei einer Brandschutzklappe mit zwei Klappenelementen eines der Klappenelemente den Durchlassquerschnitt teilweise versperrt, während das andere Klappenelement sich noch in der Offenstellung befindet, wobei dies einen ersten zu erkennenden Störfall darstellt.
-
In einem anderen zu erkennenden Störfall kann es vorkommen, dass unbeabsichtigt und ohne Brandeinwirkung beide Klappenelemente in der Brandschutzklappe verschlossen sind, wodurch ein vollständiger Verschluss des Lüftungsrohres stattfindet, ohne dass dies bemerkbar wäre.
-
Man konnte zwar bisher den Verschlusszustand einzelner Brandschutzklappen elektronisch überwachen, indem der Öffnungs- oder Schließzustand jedes einzelnen Klappenelementes mit einem entsprechenden Kontaktsensor abgefragt wurde, und die entsprechenden Signale aus allen Brandschutzklappen konnten in einer Zentrale zusammengefasst und ausgewertet werden. Damit bestand aber der Nachteil, dass eine relativ große Anzahl von Signalen ausgewertet werden müssen, und dass eine Überwachung von mehreren hintereinander liegenden Brandschutzklappen nicht möglich ist.
-
Die
DE 29 38 734 A1 offenbart eine solche elektronische Funktions- und Zustandsüberwachung von Mess- und Regelelementen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1. Hierbei werden von den Mess- und Regelelementen erhaltene elektronische Messsignale von einem Ultraschallsender in Ultraschallsignale umgesetzt und über eine Rohrleitung der Hausinstallation an einen Ultraschallempfänger übertragen und dort wieder in elektronische Ausgangssignale umgewandelt, die dann ausgewertet werden können.
-
Eine ähnliche Vorrichtung zur Nachrichtenübertragung in Rohrleitungssystemen ist aus
DE 40 08 250 A1 bekannt.
-
In der
CH 704 831 A1 ist eine Verfahren und System zur automatisierten Funktionskontrolle einer Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlage offenbart, wobei unter anderem ein akustisches System zur Erfassung der Ventilstellung eines Fluidstromventils eingesetzt wird.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Funktions- und Zustandsüberwachung einer Lüftungsanlage der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass ohne Verwendung von elektronischen Messsensoren an den Verschluss- oder Regelelementen der Rohrleitung insbesondere auch eine Mehrzahl von in der Lüftungsanlage angeordneten Verschluss- und Regelelemente, wie z.B. Brandschutzklappen und anderen Volumenstromreglern, sowie die Rohrleitung selbst überwacht werden können.
-
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Schutzanspruchs 1 gekennzeichnet.
-
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung und weitere vorteilhafte Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Nach einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist es vorgesehen, dass im Bereich des Lüftungsrohres, und zwar in Richtung seiner Längsachse mindestens an einer Seite beispielsweise stromaufwärts einer Brandschutzklappe oder eines dort angeordneten anderen Elementes ein Sender angeordnet ist, der geeignet ist ein Signal in das Lüftungsrohr auszusenden, und dass stromabwärts der ein oder mehreren Brandschutzklappen ein geeigneter Empfänger angeordnet ist, der geeignet ist, die Intensität des sich innerhalb des Lüftungsrohrs ausbreitenden Signals des Senders zu empfangen und auszuwerten, wobei anhand der Intensität des vom Empfänger empfangenen Signals der Zustand, insbesondere eine Verschmutzung, des Lüftungsrohrs und/oder den Zustand oder die Stellung der Verschlusselemente oder Regelelemente ermittelt und überwacht wird.
-
Mit der gegebenen technischen Lehre ergibt sich somit der Vorteil, dass mit einem einzigen Empfänger und einem dazugehörenden Sender, die einen relativ großen Abstand voneinander aufweisen können, wie z. B. ein Abstand von 30 m oder mehr, eine Anzahl von dazwischen liegenden Brandschutzklappen und anderen Elementen auf ihren Zustand und ihre Funktion gleichzeitig überwacht werden können.
-
Es ist erfindungsgemäß mit vergleichsweise geringem technischem Aufwand eine Überwachung eines längeren Abschnitts des Lüftungsrohres möglich, wobei entlang dieses Abschnitts mehrere Verschlusselemente oder Volumenregelelemente angeordnet sein können.
-
Es ist deshalb nicht mehr erforderlich, jeder Brandschutzklappe eine eigene Signalzuführung zu geben, mit der der Betriebszustand des jeweiligen Klappensegmentes überwacht wird, weil nach dem Merkmal der Erfindung nunmehr sowohl eine als auch insbesondere eine Vielzahl von hintereinander liegenden Brandschutzklappen und anderen Elementen gleichzeitig überwacht werden können.
-
Insbesondere kann mit der vorliegenden Erfindung unmittelbar der Zustand und die Stellung der Verschlusselemente, z.B. der Klappenelemente von Brandschutzklappen, überwacht werden. Es ist bekannt, bei Brandschutzklappen die Stellung des Antriebsmotors bzw. die Stellung der Betätigungsmechanik zu erfassen. Dadurch ist aber nicht sichergestellt, ob sich das Verschlusselement tatsächlich in der angezeigten Stellung befindet. Beispielsweise kann bei einem Bruch der Antriebsmechanik oder einem Bruch des Klappenblattes die tatsächliche Stellung des Verschlusselements nicht erfasst werden. Mit der vorliegenden Erfindung lassen sich der Zustand und die Funktion des Verschlusselementes unmittelbar erfassen und überwachen.
-
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht der Sender aus einem Lichtsender, wie z. B. einer LED-Lichtquelle, die geeignet ist, einen geeigneten Lichtstrom durch einen längeren Abschnitt des Lüftungsrohrs hindurchzusenden, wobei vorausgesetzt wird, dass diese Überwachungsstrecke derart verläuft, dass sich der Sender in der Sichtlinie des Empfängers befindet. Dabei kann zwischen dem Sender und dem Empfänger vorzugsweise eine direkte Sichtverbindung bestehen, wobei dies nicht zwingend erforderlich ist.
-
Sofern das Signal des Senders ausreichend stark und/oder die Empfindlichkeit des Empfängers auseichend groß sind und die Innenwand des Lüftungsrohrs ein ausreichendes Reflexionsvermögen aufweist ist eine durchgehende Sichtverbindung zwischen Sender und Empfänger nicht unbedingt erforderlich.
-
Der Lichtstrom, der vom Sender ausgeht, kann z. B. im sichtbaren Bereich, im UV-Bereich oder im IR-Bereich liegen.
-
Statt der Überwachung mit Hilfe einer Lichtstrecke, wobei der Sender geeignet ist, das ausgestrahlte Licht zu empfangen und auszuwerten, können auch andere Sender- und Empfängerstrecken verwendet werden, wie z. B. ein Ultraschallsender und ein am Ende der Überwachungsstrecke angeordneter Ultraschallempfänger.
-
Ebenso ist es möglich, eine Mikrowellenüberwachung durchzuführen, wobei der Sender als Mikrowellensender und der Empfänger als Mikrowellenempfänger ausgebildet ist, die z. B. mit Radarwellen arbeiten.
-
vom Empfänger wird lediglich die Intensität des empfangenen Signals erfasst und vorzugsweise in einem Auswertegerät ausgewertet. Durch Verschmutzung des Lüftungsrohres oder durch Hindernisse im Lüftungsrohr wird ein Teil des vom Sender ausgesendeten Signals absorbiert, reflektiert oder abgeschirmt. Dadurch verringert sich die Intensität des am Empfänger ankommenden Signals. Das kann vom Auswertegerät erfasst und interpretiert werden.
-
Das Auswertegerät kann am Empfänger angeordnet sein oder entfernt vom Empfänger, wobei eine Kommunikation zwischen dem Empfänger und dem Auswertegerät drahtlos oder drahtgebunden erfolgen kann.
-
Die Überwachung, d. h. die Aktivierung der Sende-Empfangsanordnung, kann entweder permanent oder nur zeitweise, beispielsweise in bestimmten Zeitabständen und/oder periodisch erfolgen, z. B. einmal am Tag, um Strom zu sparen und unnötige Untersuchungsaufgaben zu vermeiden.
-
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Schutzansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Schutzansprüche untereinander.
-
Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, könnten als erfindungswesentlich beansprucht werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Die Verwendung der Begriffe „wesentlich“ oder „erfindungsgemäß“ oder „erfindungswesentlich“ ist subjektiv und impliziert nicht, dass die so benannten Merkmale zwangsläufig Bestandteil eines oder mehrerer Schutzansprüche sein müssen.
-
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
-
Es zeigen:
- 1: schematisiert einen Schnitt durch ein Lüftungsrohr mit der Hintereinander-Anordnung von zwei Brandschutzklappen
- 2: Draufsicht auf den Sender
- 3: Schnitt durch den Empfänger
- 4: ein Schnitt durch den Sender
- 5: die Darstellung verschiedener Störungszustände bei der Durchführung der Überwachungsaufgaben
-
In der folgenden Beschreibung ist die Erfindung am Beispiel einer Lichtstrecken-Überwachung beschrieben. Dies ist jedoch nicht einschränkend zu verstehen. Wie es in der allgemeinen Beschreibung angegeben ist, kann statt der hier beschriebenen Funktionsüberwachung mittels Lichtstrecke auch eine Verwendung von Schallwellen oder Mikrowellen oder allgemein akustischen oder elektromagnetischen Signalen für die Überwachungsstrecke vorgesehen werden.
-
In 1 ist allgemein ein Lüftungsrohr 2 dargestellt, welches einen beispielhaften Querschnitt von z. B. im Bereich zwischen 100 mm bis 1000 mm aufweist.
-
Entlang des Lüftungsrohres 2 sind beispielsweise zwei Brandschutzklappen 1a, 1b im gegenseitigen Abstand voneinander eingebaut, wobei es der Vereinfachung wegen nicht dargestellt ist, dass in dem Zwischenraum zwischen den Brandschutzklappen 1a und 1b noch weitere Elemente angeordnet sein können, wie z. B. ein Volumenstromregler 9, dessen Funktionszustand ebenfalls durch die besagte Lichtstrecke überwacht werden kann.
-
Die Überwachungsstrecke umfasst als Hauptelemente einen optischen Sender 4 und optischen Empfänger 3.
-
In den vergrößerten Ansichten gemäß 2 und 4 erkennt man, dass der Sender eine Anzahl von LED-Elementen 10 umfasst, die kreisförmig und vorzugsweise gleichmäßig am Umfang einer Halterung angeordnet sind. Die gesamte Anordnung des Senders 4 kann vorteilhaft in einem Revisionsdeckel 7 befestigt sein, der an einem stirnseitigen Ende des Lüftungsrohres 2 gemäß 1 eingesteckt ist.
-
Das von den LED-Elementen 10 des Senders 4 emittierte Licht leuchtet in Pfeilrichtung 11 in das Lüftungsrohr 2 hinein, wobei sich das Licht relativ gleichmäßig entlang des Lüftungsrohrs 2 ausbreitet und dabei die entlang des Lüftungsrohr eingebauten Brandschutzklappen 1a, 1b sowie weitere vorhandene Einrichtungen, wie z.B. einen Volumenstromregler 9 passiert.
-
Der zu fördernde Luftstrom wird beispielsweise über eine seitliche Anschlussleitung 5 in Pfeilrichtung 6 in das Lüftungsrohr 2 eingeführt und strömt in der eingezeichneten Pfeilrichtung 6 durch das Lüftungsrohr. Der Luftstrom kann jedoch auch entgegen der Pfeilrichtungen 6 verlaufen. Die Strömungsrichtung des Luftstroms in nicht relevant und hat auf die Überwachung keinen Einfluss.
-
Gemäß 1 sind in Strömungsrichtung 6 im Lüftungsrohr 2 eine Anzahl von Brandschutzklappen 1a, 1b eingebaut. Die Überwachungsstrecke besteht aus dem Sender 4 und mindestens einem Empfänger 3, der jenseits der letzten Brandschutzklappe 1b im Lüftungsrohr 2 eingebaut ist.
-
Der Empfänger 3 umfasst mindestens eine geeignete Empfangssonde 13, die in den Querschnitt des Lüftungsrohres 2 hineinragt. Die Empfangssonde 13 besteht aus einem oder mehreren fotosensitiven elektronischen Bauteilen, z.B. Fotowiderstand, Fotodiode, Fototransistor.
-
Mittels der LED-Elemente 10 werden von dem Sender 4 Lichtsignale abgestrahlt, die sich in Pfeilrichtung 11 durch das Lüftungsrohr 2 ausbreiten. Die abgestrahlten Lichtsignale passieren dabei alle Brandschutzklappen 1a, 1b und andere gegebenenfalls im Lüftungsrohr 2 eingebaute Vorrichtungen, z. B. den Volumenstromregler 9, und werden von der Empfangssonde 13 des Empfängers 3 empfangen.
-
Die vom Empfänger 3 empfangenen Lichtsignale werden drahtlos oder über eine Leitung 14 einem Auswertegerät 8 zugeführt. Im Auswertegerät 8 werden die vom Empfänger 3 empfangenen Lichtsignale analysiert. Je nach empfangener Lichtintensität kann auf einen bestimmten Störfall geschlossen werden. Der ermittelte Störfall kann vorzugsweise durch eine Anzeigeeinrichtung des Auswertegeräts 8 angezeigt werden oder an ein geeignetes Benutzerendgerät, z.B. Personal Computer, Mobiltelefon, übertragen werden.
-
Das Diagramm in 5 beschreibt schematisch die Intensität eines Lichtroms oder eines Schallpegels, der von der Empfangssonde 13 des Empfängers 3 empfangen wird. Auf der Ordinate ist die Stärke des empfangenen Lichtstroms oder ein Schallpegels aufgezeichnet. Auf der Abszisse sind die empfangenen Intensitäten für verschiedene mögliche (Stör)-Fälle aufgezeigt.
-
Im Normalbetrieb 15 breitet sich das in Pfeilrichtung 11 von dem Sender 4 ausgestrahlte Licht im Lüftungsrohr im Wesentlichen ungehindert aus und trifft in Pfeilrichtung 12 mit maximal möglicher Intensität von beispielsweise 500 Lumen auf die Empfangssonde 13 auf.
-
Im Normalbetrieb 15 wird somit der von dem Sender 4 abgestrahlte Lichtstrom praktisch ungestört oder nur unwesentlich gedämpft von der Empfangssonde 13 erfasst. Es liegt demnach keine Störung vor.
-
Im Innenraum des Lüftungsrohres 2 kann es zu Schmutzablagerungen beispielsweise auf den Rohrwandungen oder den Brandschutzkappen 1a, 1b kommen. Unter der Voraussetzung, dass alle Brandschutzklappen 1a, 1b ordnungsgemäß geöffnet sind, kann eine solche Schmutzablagerung 16 von der erfindungsgemäßen Vorrichtung detektiert werden. Durch Schmutzablagerung 16 kommt es zu einer Verminderung des vom Empfänger 3 empfangenen Lichtintensität, da beispielsweise das Reflexionsvermögen der Innenwandung des Lüftungsrohrs abnimmt und dadurch etwas weniger Licht am Empfänger 3 ankommt. Dieser verminderte Lichtstrom durch eine Schmutzablagerung ist in 5 mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnet.
-
Wenn eine oder mehrere Brandschutzklappen 1a, 1b in einen Störfall geraten, indem z. B. ein Klappenelement sich verschließt, während das andere Klappenelement noch offen ist, kommt es beispielsweise zu einem Störfall 1 der mit dem Bezugszeichen 17 bezeichnet ist und ebenfalls erfasst und ausgewertet wird. Durch den Verschluss eines Klappenelements einer Brandschutzklappe 1a bzw. 1b (während das andere Klappenelement geöffnet ist) wird der Lichtstrom teilweise abgeschirmt und vermindert, beispielsweise im Wesentlichen halbiert, so dass am Empfänger 3 auch nur eine erheblich verminderte Lichtintensität ankommt und erfasst wird. Dieser Zustand kann sich z.B. auch bei einem Bruch eines Klappenelements ergeben.
-
Lösen hingegen alle Klappenelemente einer Brandschutzklappe 1a bzw. 1b aus, kommt es zu einem vollständigen Klappenverschluss gemäß dem Störfall 2 (Bezugszeichen 18). Dabei kann es vorkommen, dass die Klappenelemente nicht vollständig verschlossen sind, so dass ein Spalt verbleibt, durch welchen noch ein geringer Teil des Lichtstromes hindurchgeht. Die vom Empfänger 3 detektierte Lichtintensität 18 ist zwar sehr gering aber nicht Null, so dass von einem Störfall 2 ausgegangen werden kann.
-
Ein dritter Störfall 19 bezieht sich auf den vollständigen dichten Verschluss der Klappenelemente einer der Brandschutzklappen 1a bzw. 1b, wobei das Lüftungsrohr 2 vollständig verschlossen ist und kein Licht beim Empfänger 3 ankommt.
-
Die Überwachung einer Lüftungsstrecke in einem Lüftungsrohr 2 hat den weiteren Vorteil, dass beispielsweise ein Gutbefund der Brandschutzklappen 1a, 1b durch die dort angeordneten Signalelemente festgestellt werden könnte, der aber irrtümlich ist, weil beispielsweise die Antriebswelle eines Klappenelementes abgedreht ist und der Antriebsmotor zwar die vollständige Öffnung der Klappe signalisiert, in Wirklichkeit jedoch geschlossen ist.
-
Jeder der oben beschriebenen Störfälle inklusive einer Verschmutzung des Lüftungsrohres 2 führt zu einer vom Empfänger 3 erfassbaren charakteristischen Lichtintensität gemäß den Bezugszeichen 15, 16 ,17 ,18 und 19 des Diagramms von 5. Diese Störfälle werden durch die Streckenüberwachung im Sinne der vorliegenden Erfindung zuverlässig erfasst und ausgewertet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Brandschutzklappe a, b
- 2
- Lüftungsrohr
- 3
- Empfänger
- 4
- Sender
- 5
- Anschlussleitung
- 6
- Pfeilrichtung
- 7
- Revisionsdeckel
- 8
- Auswertegerät
- 9
- Volumenstromregler
- 10
- LED-Element
- 11
- Pfeilrichtung
- 12
- Pfeilrichtung
- 13
- Empfangssonde
- 14
- Leitung
- 15
- Normalbetrieb
- 16
- Verschmutzung
- 17
- Störfall 1
- 18
- Störfall 2
- 19
- Störfall 3
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102016001855 A1 [0004]
- DE 2938734 A1 [0013]
- DE 4008250 A1 [0014]
- CH 704831 A1 [0015]
