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Die Erfindung richtet sich auf eine
Anordnung, insbesondere eine Vorrichtung oder ein System, zur Erkennung
und ggf. zur Meldung einer Rauchentwicklung und/oder eines Brandes
in einem Schaltschrank für
Schaltanlagen oder in einer sonstigen, abgeschlossenen, der Installation
technischer Anlagen dienenden Einhausung.
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Schaltschränke, aber auch sonstige weitgehend
oder völlig
abgeschlossene Räume
mit technischen Installationen eines Gebäudes oder einer mobilen Einrichtung
wie Schift, Zug, Flugzeug, etc., unterliegen einer erhöhten Gefahr
der Entwicklung eines Brandes. Denn einerseits können aufgrund der vielfältigsten
Ursachen, bspw. durch Korrosion, die Übergangswiderstände an Kontaktstellen
im Laufe der Zeit ansteigen; damit steigt die dortige Verlustleistung,
es entwickelt sich Wärme,
die allmählich
zu einem Verschmoren der Isolationen oder sonstiger Kunststoffteile
und schließlich
zum Brand führen kann.
Andererseits wird eine solche Rauch- oder Brandentwicklung zumeist
erst in einem sehr späten Stadium
bemerkt, da der zunächst
entstehende Rauch den betreffenden Schaltschrank/Raum nicht verläßt und daher
nicht zu einem Gebäude-Rauchmelder
od. dgl. gelangt. Es besteht daher ein Bedarf nach einer frühzeitigen
Erkennung eines Brandes in einem Schaltschrank oder einem sonstigen,
abgeschlossenen Raum einer technischen Anlage.
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Die Lösung dieses Problems gelingt
im Rahmen einer gattungsgemäßen Anordnung
durch einen Sensor für
eine sich im allgemeinen vergleichsweise langsam ändernde
Zustandsgröße, insbesondere
einen Sensor für
Rauch und/oder eine erhöhte
Temperatur, wobei der Sensor oder ein den Sensor aufnehmendes Gehäuse mit
wenigstens einer Einrichtung zur formschlüssigen Festlegung an einem
Trag- bzw. Montageelement für
Niederspannungsschaltgeräte, vorzugsweise
einer Montageschiene, insbesondere einer Hutschiene, versehen ist.
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Bei einem Funken oder einem kurzzeitigen Lichtbogen
während
des betriebsmäßigen Schaltvorgangs
entsteht kein Rauch oder nur eine vernachlässigbar kleine Menge, die nach
Verwirbelung mit der ansonsten reinen Luft zu dünn ist, um von einem Rauchsensor
erkannt zu werden. Ein beständiges Schmoren
entwickelt dagegen eine weitaus größere Rauchmenge, die wiederum
zuverlässig
erkannt werden kann, insbesondere dann, wenn der betreffende Sensor
im oberen Bereich des betreffenden Schaltschranks/Raums angeordnet
ist. Ähnliches
gilt für
die bei einem Funken oder einem Lichtbogen abgegebene Wärme. Diese
ist wegen des vergleichsweise kurzen Zeitintervalls zu gering, um
eine von einem Temperatursensor deutlich wahrnehmbare Temperaturerhöhung mit
sich zu bringen. Bei einem erhöhten Übergangswiderstand
eines Kontaktes oder gar bei dem anschließenden Schmoren einer Kabelisolation od.
dgl. wird jedoch eine weitaus größere Energiemenge
in Wärme
umgesetzt, so dass insbesondere in Schaltschränken/Räumen mit Niederspannungsinstallationsgeräten die
Verlustwärme
deutlich steigt und dadurch eine merkliche Temperaturerhöhung auslöst, die
von einem Temperatursensor wahrgenommen werden kann. Wird deshalb
ein solcher Sensor für
sich im allgemeinen langsam ändernde Zustandsgrößen verwendet,
so kann bei einem kurzzeitigen Funken od. dgl. kein Fehlalarm ausgelöst werden,
während
eine unnatürliche
Rauchentwicklung oder sogar bereits eine erhöhte Verlustwärme vergleichsweise
schnell sensiert werden kann. Dies liegt daran, dass der Sensor
innerhalb des Schaltschranks/abgeschlossenen Raums und damit „vor Ort" installiert ist
und daher die Unregelmäßigkeit weitaus
schneller wahrnimmt als ein bspw. an einem anderen Ort des betreffenden
Gebäudes
installierter Rauch- oder Brandsensor. Dadurch können wertvolle Minuten gewonnen
werden, die bei einem tatsächlichen
Brand bspw. für
eine Werksfeuerwehr ausreichend sind, um den noch in der Entstehung
befindlichen Brand rasch eindämmen
zu können.
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Die Art der Montage bringt einen
großen
wirtschaftlichen Vorteil durch Minimierung der Montagezeit. Insbesondere
erleichtert die Einrichtung zum Festlegen des Sensor-Gehäuses an
einem Trag- oder Montageelement die Installation desselben in einem
Schaltschrank, wo oftmals die gesamte Rückwand mit derartigen Montageelementen
bedeckt ist, um die verschiedenartigsten Niederspannungsschaltgeräte dort
zu verankern. An diesem Ort sind zumeist auch Kabelkanäle verlegt,
welche die Verdrahtung erleichtern. Gerade in diesem Bereich besteht
eine erhöhte
Gefahr, dass durch unsachgemäß verlegte
Leitungen oder durch defekte Geräte
ein Brand ausgelöst
wird. Indem der erfindungsgemäße Sensor
hier montierbar ist, ergibt sich ein sehr kurzer Abstand zu den
potentiellen Brandherden und damit eine besonders schnelle Branderkennung.
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Weitere Vorteile ergeben sich durch
eine Einrichtung zur Überwachung
der Betriebstemperatur innerhalb der Einhausung. Denn oftmals können schon im
Vorfeld eines Brandes erhöhte
Temperaturen festgestellt werden, ausgelöst z.B. dadurch, dass bei einem
mit Filterlüfter
versehenen Schaltschrank / Einhausung die Filtermatte verschmutzt
ist und nicht gewartet wurde. Über
die Auslösung
eines Voralarms, z.B. die Störungsmeldung „maximal
zulässige
Betriebstemperatur überschritten", kann das Wartungs- /
Bedienpersonal frühzeitig
eingreifen. Durch frühest mögliche Erkennung
von erhöhten
Temperaturen und/oder Rauch sowie Temperaturerhöhungen bei Brand entsteht ein
Zeitfenster, das für
die Einleitung abwehrender Gegenmaßnahmen genutzt werden kann.
Schäden
an den technischen Einrichtungen innerhalb der Einhausungen und
Folgeschäden
außerhalb
dieser Einhausungen werden vermieden bzw. minimiert. Somit werden
auch die Brandfolgekosten, entstanden durch Rauch, Löschwasser,
etc. minimiert.
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Es liegt im Rahmen der Erfindung,
dass der Sensor im oberen Bereich des betreffenden Schaltschranks
montierbar ist. Da eine Rauchentwicklung oft auch mit einer lokalen
Erhitzung einhergeht, stellt sich an der betreffenden Stelle eine
Luftzirkulation ein, die den Rauch nach oben in den Bereich des Sensors
trägt.
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Die erfindungsgemäße Anordnung kann modular aufgebaut
sein, bspw. mit wenigstens einem Sensormodul, mit einem Auswertungsmodul,
ggf. einem Schnittstellenmodul, einem Stromversorgungsmodul, etc.
Diese Struktur erlaubt den Betrieb mehrerer Sensoren an einem gemeinsamen
Auswertungsmodul, das sodann – bspw.
zwecks gemeinsamer Weiterleitung – die Meldungen aller Sensoren
zusammenfaßt.
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Indem die Gehäuse der Module zueinander parallele
Seitenwände
und vorzugsweise einen identischen und konstanten Vertikalschnitt
aufweisen, lassen sie sich passend aneinandersetzen.
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Die Befestigungseinrichtung läßt sich
zur Schnellmontage, insbesondere zu einem Aufschnappen auf eine
Tragschiene, ausbilden. Diese Technik erleichtert die Montage insbesondere
bei beengten Platzverhältnissen.
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In Fortführung dieses Erfindungsgedankens kann
vorgesehen sein, dass die Befestigungseinrichtung ein die Tragschiene
(teilweise) hintergreifendes Element aufweist, das etwa lotrecht
bzw. radial bezüglich
der Tragschiene beweglich ist und durch ein Federelement hinter
die Tragschiene gedrückt
wird. Dabei können
bei einer Hutschiene bspw. die Ränder der
Längsseiten
umgriffen werden. Die Beweglichkeit des formschlüssig wirkenden Elements kann
bspw. durch Verwendung eines (begrenzt) elastischen Werkstoffs,
bspw. Kunststoff, erreicht werden, so dass das die Tragschiene hintergreifende
Element beim Aufschnappen zunächst – bspw.
durch Vermittlung eines der Tragschiene zugewandten, rampenförmigen Ansatzes – nach außen gedrückt wird
und sodann nach innen federt. Ein bspw. haken- oder taschenförmiger Ansatz
an einer Außenseite
dieses Elements erlaubt das Einstecken eines Schraubendrehers od.
dgl., um den Formschluß aufzuheben und
die betreffende (Sensor-) Baugruppe von der Tragschiene zu lösen.
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Die Erfindung sieht weiterhin vor,
dass die Vorrichtung oder deren Module auf Sockeln aufsteckbar sind,
welche in einem Schaltschrank, insbesondere an einer Hutschiene,
befestigt oder festlegbar sind. Solchenfalls kann ein defektes Modul
mit wenigen Handgriffen ausgetauscht werden.
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Ferner sollte das Gehäuse der
Vorrichtung oder des Sensormoduls an wenigstens einer Seite, vorzugsweise
an zwei Seiten, Durchströmungsöftnungen
aufweisen, damit der Rauch in das Sensorgehäuse eindringen und bis zudem
Sensor gelangen kann.
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Die Erfindung zeichnet sich aus durch
wenigstens zwei Durchströmungsöffnungen,
die sich an einander etwa gegenüberliegenden
Bereichen des den Sensor aufnehmenden oder umgebenden Gehäuses befinden.
Dadurch ergibt sich ein etwa gerader Strömungspfad durch das Gehäuse, und
etwa vertikale durch Ausrichtung desselben läßt sich die natürliche Konvektion
innerhalb des betreffenden Schaltschranks mit geringem Strömungswiderstand durch
das Sensorgehäuse
leiten, um ggf. enthaltene Rauchpartikel direkt an dem Sensor vorbeizuführen.
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Erfindungsgemäß können sich Durchströmungsöffnungen
an zwei Seitenwänden
des den Sensor aufnehmenden oder umgebenden Gehäuses befinden, welche die Grundebene
einer das Montageelement tragenden Montagefläche etwa lotrecht durchsetzen,
so dass die Strömungsrichtung
innerhalb des Sensors etwa parallel zu der Montagefläche verläuft. Da
als Montageflächen
zumeist die vertikalen Wände
eines Schaltschranks dienen, läßt sich
ein derart ausgebildetes Sensorgehäuse an einer entsprechenden
Montagefläche
stets derart ausrichten, dass die innere Strömungsrichtung zwischen den Durchströmungsöffnungen
etwa vertikal ausgerichtet ist.
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Die Erfindung läßt sich dahingehend weiterbilden,
dass sich Durchströmungsöffnungen
an zwei Seitenwänden
des den Sensor aufnehmenden oder umgebenden Gehäuses befinden, welche parallel
zu einer das Gehäuse
tragenden Montageschiene verlaufen und die diese tragenden Montagefläche etwa lotrecht
durchsetzen. Dadurch ist die Strömungsrichtung
innerhalb des Sensors etwa quer zu der – meist horizontal verlaufenden – Montageschiene
orientiert. Es ergibt sich die gewünschte Vertikalströmung.
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Wenn die Durchströmungsöffnungen durch Gitter abgedeckt
sind, so kann das Eindringen größerer Partikel
in den Bereich des Sensors vermieden werden. Diese Maßnahme stellt
die ordnungsgemäße Funktion
des Sensors sicher, indem sowohl bei der Montage herabfallende Teile – bspw.
Isolier- oder Anschlußmaterial,
Schrauben, etc. – als
auch bspw. Insekten ferngehalten werden.
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Indem die seitlichen Durchströmungsöffnungen
hinter bzw. unterhalb der Ebene einer das Gehäuse umgebenden Abdeckung liegen,
wird primär eine
Rauchentwicklung hinter bzw. unter der betreffenden Abdeckung sensiert.
Vor einer solchen Abdeckung ist die Gefahr eines Brandherdes zumeist
weitaus geringer.
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Bevorzugt weist ein zu der Vorderseite
des Sensor-Gehäuses
paralleler Querschnitt eine rechteckige Form auf, die vorzugsweise
hinsichtlich wenigstens einer ihrer Abmessung (Länge und/oder Breite) einer
(genormten) Aussparung in einer Abdeckung entspricht, welche die
auf dem betreffenden Montageelement fixierten Niederspannungsgeräte umgibt.
Damit wird die Integration des Sensorgehäuses in eine Aussparung einer
Abdeckung erleichtert.
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Die Erfindung erfährt eine weitere Optimierung
dadurch, dass an wenigstens einer Seite des Sensor-Gehäuses ein
Kragen oder Wulst vorgesehen ist. Dieser stützt eine Abdeckung, welche
die auf dem betreffenden Montageelement fixierten Niederspannungsgeräte umgibt,
und sichert damit die Lage der Durchströmungsöffnungen an der gewünschten Seite
der betreffenden Abdeckung, vorzugsweise hinter derselben, um damit
die Rauchüberwachung gezielt
auf einen bestimmten Bereich des Schaltschranks zu richten.
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Eine Weiterbildung der Erfindung
sieht vor, dass die Bedien- und/oder Anzeigeelemente an einem gegenüber dem
die Eingangs- und/oder Ausgangsanschlüsse aufweisenden Bereich vorspringenden
Teil der Vorderseite angeordnet sind, der vorzugsweise über eine
flächige
Abdeckung der Anschlüsse
hervorragt. Solche exponierten Bedien- und/oder Anzeigeelemente
sind gut erreich- oder einsehbar.
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Zur Signalisierung des Zustandes
der Vorrichtung, (bspw. „Netzspannung/Netzausfall"; „Rauchmeldeeinheit
aktiv"; „Störung"; etc.), kann die Vorrichtung
oder das Auswertemodul über
wenigstens eine Anzeige, bspw. in Form eines Leuchtmittels wie einer
Lampe oder Leuchtdiode, verfügen.
Solche Zustandsmeldungen dienen der Installation, Einstellung, Wartung
und Kontrolle.
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An dem den Sensor aufnehmenden oder
umgebenden Gehäuse
können
elektrische Eingangs- und/oder Ausgangsanschlüsse oder Durchführungen für Leitungen
zu innerhalb des Gehäuses
angeordnete Eingangs- und/oder Ausgangsanschlüssen angeordnet sein. Bevorzugt
sitzen solche Anschlüsse und/oder
Durchführungen
seitlich an dem Gehäuse oder
an dessen Ober- oder Unterseite, so dass die betreffenden Leitungen
von dem betreffenden Sensor möglichst
gerade nach außen
weg und bspw. zu einem in der Nähe
verlegten Kabelkanal geführt
werden können.
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Elektrische Eingangs- und/oder Ausgangsanschlüsse lassen
sich im Bereich einer Seite des Sensor-Gehäuses anordnen, die keine Durchströmungsöffnungen
aufweist, entweder direkt in einer solchen Seite oder in deren Nähe. Dort
wird eine die Gehäuseöffnungen
durchsetzende Luftströmung
am wenigsten gestört.
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Erfindungsgemäß ist wenigstens ein elektrischer
Ausgang der Vorrichtung oder des Auswertemoduls als potentialfreier
Kontakt ausgebildet (für Brandmeldung;
Alarmfernauslösung;
Leuchtmelder; Hupe; etc.). Damit kann bei einem Standalone-Betrieb
eines erfindungsgemäßen Sensors
ohne zusätzliches
Modul eine Signalweiterleitung bewerkstelligt werden.
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Durch Ausrüstung des Sensors mit einem Schnittstellenbaustein
wird die Ankopplung an einen vorzugsweise digitalen Bus ermöglicht.
Ein solcher Bus erleichtert den Anschluß einer größeren Anzahl von erfindungsgemäßen Sensoren
an einer gemeinsamen Auswerteeinheit. Solchenfalls kann bspw. eine
Reihe benachbarter Schaltschränke
mit jeweils eigenen Sensoren überwacht
werden, wofür
nur eine einzige Auswerteeinheit erforderlich ist.
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Der Schnittstellenbaustein sollte
derart ausgebildet sein, dass eine Adressierung des betreffenden
Sensors möglich
ist. Dadurch kann von einer Auswerteeinheit gezielt der Status eines
bestimmten Sensors abgefragt werden.
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Die Erfindung erlaubt eine Weiterbildung
dahingehend, dass der Bus zur seriellen Datenübertragung ausgebildet ist,
bspw. in Form einer einzelnen Leitung. Solchenfalls wird die Verdrahtung
weitaus übersichtlicher.
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Als weiteres, konstruktives Merkmal
ist an der Vorrichtung oder dem Auswertemodul wenigstens ein Signaleingang
für das
Signal eines außerhalb
des betreffenden Schaltschranks / abgeschlossenen Raums angeordneten
Temperaturfühlers
vorgesehen. Anhand eines über
diesen Signaleingang empfangenen Signals kann der Sensor ggf. weitere Informationen über den
Ort des Brandherdes erhal ten, insbesondere, ob dieser sich innerhalb
oder außerhalb
des betreffenden Schaltschranks / abgeschlossenen Raums befindet.
Dieses Signal kann entweder von der Sensorbaugruppe direkt mit dem Sensorsignal
verknüpft
werden, bspw. um einen Alarm nur bei einem Brandherd innerhalb des
betreffenden Schaltschranks / Raums auszulösen, oder das Signal wird als
Information zu einer übergeordneten
Auswerteeinheit übertragen.
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Die Vorrichtung oder das Auswertemodul mag
wenigstens einen Signalausgang zur Ansteuerung einer Einrichtung
zum Verschließen
von Lüftungsöffnungen
des Schaltschranks / abgeschlossenen Raums aufweisen, bspw. mittels
eines Fallschiebers, der in stromlosem Zustand vor der betreffenden Lüftungsöffnung herabfällt. Damit
kann – je
nach Lage des Brandherdes – die
Ausbreitung eines Feuers in den / aus dem betreffenden Schaltschrank
/ Raum unterbunden werden.
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Ferner verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung
oder das erfindungsgemäße Auswertemodul bevorzugt über ein
oder mehrere Signaleingänge
für dezentral,
bspw. in benachbarten Schaltschränken oder
Räumen,
angeordnete Sensormodule, so dass deren Ausgangssignale mit verarbeitet
werden können.
Solchenfalls ist auch ein paralleler Anschluß mehrerer Sensoren möglich. Diese
Struktur ist bei einer Zusammenkopplung einer geringen Anzahl von Sensormodulen
praktisch, da solchenfalls einerseits der Verkabelungsaufwand begrenzt
und andererseits der Hardwareaufwand reduziert ist.
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Eine Einrichtung in oder an der Vorrichtung oder
dem Auswertemodul dient der ODER-Verknüpfung der eine Rauchentwicklung
oder einen Brand positiv signalisierenden Sensorsignale angeschlossener
Sensormodule. Damit kann bei parallel angeschlossenen Sensormodulen
ein Sammelsignal gebildet werden, wobei jede Rauchmeldung zu einer Alarmauslösung führt.
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Mit großem Vorteil weist die Vorrichtung
oder ein Stromversorgungsmodul eine unterbrechungsfreie Stromversorgung
auf, insbesondere in Form einer Batterie oder eines Akkumulators,
welche bei Netzausfall über
einen begrenzten Zeitraum hinweg einen (Not-) Betrieb gewährleistet.
Dies ist besonders wichtig, weil bei einem Stromausfall die Brandgefahr
in einer Anlage keineswegs entfällt,
sondern möglicherweise
noch erhöht
ist, da bspw. Lüfter
oder sonstige Kühlaggregate
stillstehen.
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Weitere Merkmale, Eigenschaften,
Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine
der 1 entsprechende
Darstellung einer anderen Ausführungsform
der Erfindung;
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3 eine
wiederum abgewandelte Ausführungsform
der Erfindung in einer der 1 entsprechenden
Ansicht;
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4 einen
für den
Einsatz der Vorrichtung aus 3 geeigneten
Schaltschrank;
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5 ein
mit den Komponenten aus 1 aufgebautes
System zur Überwachung
mehrerer Schaltschränke;
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6 eine
perspektivische Ansicht auf eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rauchmelders;
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7 eine
Draufsicht auf den Rauchmelder aus 6 in
eingebautem und angeschlossenem Zustand, teilweise aufgeschnitten;
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8 einen
Schnitt durch die 7 entlang der
Linie VIII – VIII;
sowie
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9 eine
Draufsicht auf den Rauchmelder aus 6 nach
Entfernung der Gehäuseabdeckung.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Anordnung
in Standardausführung
wiedergegeben (Variante 1).
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2 zeigt
ein Gerät
mit Zusatzausrüstung (Variante
2).
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Schließlich ist in 3 ein Gerät für spezielle Anforderungen zu
sehen (Variante 3).
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Die Geräte gemäß Variante 1 und 2 eignen sich
zum Einbau in kunden- und anwendungsspezifische Schaltanlagen, bspw.
in Installationsverteilungen der Gebäudetechnik, Gebäudehauptverteilungen
der Stromversorgung, Industriesteuerungen, Steuerungsanlagen der
Gebäudetechnik
Heizung, Lüftung,
Klima.
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Das Gerät nach Variante 3 ist für den Einbau in
feuerhemmende und feuerbeständige
Schaltschränke
und/oder Trennwandsysteme mit Brandlastkapselung und/oder Funktionserhalt
konzipiert.
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Alle drei Varianten umfassen standardmäßig die
folgenden Baugruppen:
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- a) Raucherkennungsmodul 1,
- b) Stromversorgungsmodul 2,
- c) Auswertemodul 3.
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Bei der einfachsten Ausführungsform
kann auf das Auswertemodul verzichtet werden.
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Die Gemeinsamkeiten der drei Ausführungsformen
sind die folgenden: Es handelt sich um ein Reiheneinbaugerät mit Schnellbefestigung
für DIN-Tragschienenmontage.
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Die Gehäuse 31, 32, 33 der
verschiedenen Module 1 – 3 sind im vorderen
Bereich (vor der Berührungsschutzabdeckung)
und im sichtbaren Bedienbereich vollkommen gekapselt.
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Die Gehäusegröße kann genormt sein; ein bevorzugter
Wert für
die Breite entspricht einem Vielfachen von 1 TE (1 TE = 17,5 mm).
Ein bevorzugter Bereich für
die Breite eines Gehäuses 31 – 33 liegt zwischen
50 mm bis 90 mm.
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Insbesondere das Gehäuse 31 des
Raucherkennungsmoduls 1 ist an der Unter-, Ober- und ggf. an
der Rückseite
mit Durchströmungsöffnungen 34 zum
Raucheinlass versehen.
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Im Rahmen eines der Module 1 bis 3 kann eine
Batterie 21 zur Gewährleistung
einer unterbrechungsfreien Stromversorgung bei Netzspannungsausfall
angeordnet sein.
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Das Netzgerät / Stromversorgungsmodul 2 wird über die
Eingangsklemmen 6 von einer externen separaten Stromkreissicherung
mit Netzspannung 230 V AC versorgt.
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Über
einen Trafo und die Gleichrichtereinheit wird an der Ausgangsseite 7 des
Stromversorgungsmoduls 2 die Spannung 24 V DC zur Verfügung gestellt
und an die Eingangsklemmen 8 der Auswerteeinheit 3 übertragen.
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Die Ausgangsklemmen 10 dienen
der Versorgungsspannung für
die Rauchmeldeeinheit 1, Eingangsklemmen 4. Die
Klemmen 9 an der Auswerteeinheit und 5 an der
Rauchmeldeeinheit dienen der Überwachung.
Eine eingebaute Batterie 21 dient bei Netzausfall der Aufrechterhaltung
der Raucherkennung.
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Mit Anlegen der Netzspannung und
während des
normalen Betriebes leuchten die Leuchtdioden 12 – „Betrieb" und 13 – „Raucherkennung
aktiv".
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Fällt
die Netzspannung aus, erfolgt über
einen potentialfreien Kontakt 16 die Meldung „Störung", und die Leuchtdiode 14 – „Netzstörung" leuchtet auf. Beide
Leuchtdioden 14 – „Netzstörung" und 13 – „Raucherkennung
aktiv" sowie die
Rauchmeldeeinheit werden von der eingebauten Batterie versorgt.
Ist die Rauchmeldeeinheit 1 gestört oder ausgefallen, wird über potentialfreien
Kontakt 17 die Meldung „Raucherkennung gestört" ausgegeben. Dies könnte auch
bei Alterung der Batterie genutzt werden.
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Erkennt die Rauchmeldeeinheit 1 Rauch, wird über potentialfreien
Kontakt 18 „Alarm
fern" ausgelöst.
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Damit sind die Eigenschaften und
Funktionalitäten
der Anordnung 1 – 3
gemäß Variante
1 erschöpfend
beschrieben. Die Geräte
gemäß den Varianten
2 und 3 haben zusätzliche
Funktionalitäten, welche
im folgenden beschrieben werden: Das Gerät gemäß Variante 2 baut auf dem Grundgerät der Variante
1 auf. Die unter Variante 1 beschriebenen Details gelten vollinhaltlich.
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Zusätzlich wird an der Auswerteeinheit 3 an den
Klemmen 11 die Versorgungsspannung 24 V DC für die örtliche
Alarmierung mit Leuchtmelder und Hupe zur Verfügung gestellt. Der Leuchtmelder „Alarm örtlich" wird über einen
potentialfreien Kontakt 19 mit Blinklicht angesteuert.
Die Hupe für
den örtlichen
Alarm wird über
den potentialfreien Kontakt 20 angesteuert. Leuchtmelder
und Hupe könnten
in der Schaltschranktüre
oder in einem Überwachungstableau
der Gebäudetechnik
eingebaut sein. Mit Betätigung
des Quittiertasters 15 wird die Hupe ausgeschaltet und
das Blinklicht geht in Dauerlicht über. Nach Beheben der Störung erlischt
das Dauerlicht.
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Die Anordnung 1 – 3 gemäß Variante 3 stellt eine Weiterentwicklung
der Variante 2 dar. Die beschriebenen Details gelten vollinhaltlich.
Die weiteren Zusatzeinrichtungen werden nachfolgend beschrieben.
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Die Anordnung 1 – 3 der Variante 3 soll in feuerhemmenden/feuerbeständigen Schaltschränken und
Tür-/Trennwandsystemen
zum Einsatz kommen. Hierbei werden grundsätzlich zwei Anwendungsfälle unterschieden:
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Zum einen die sog „Brandlastkapselung". D. h., wenn es
im Innern des Schaltschrankes oder des abgeschlossenen Raums bzw.
Tür-/Trennwandsystems
zu einem Brand kommt, soll mit der feuerhemmenden/feuerbeständigen Kapselung
verhindert werden, dass sich der Brand weiter in ein Gebäude ausbreitet.
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Zum anderen der sog „Funktionserhalt". Hier wird von der
Annahme ausgegangen, dass es im Gebäude brennt, wobei sodann wichtige
Anlagen und Systeme in dem Schaltschrank bzw. abgeschlossenen Raum
für die
Dauer der Evakuierung (Funktionserhaltszeit) ihre Funktion behalten
müssen.
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Diese Anforderungen betreffen alle öffentlichen
Gebäude.
Die Details sind in der Musterbauordnung (MBO), den Landesbauordnungen
(LBO), der Muster-Leitungsanlagenrichtlinie
(MLAR 03/2000) und den Vorschriften der DIN 4102 festgelegt.
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In den vorbeschriebenen Einhausungen
und Kapselungen sind die elektrischen Einrichtungen wie Schutz-,
Schalt-, Meß-,
Regel- und Steuereinrichtungen eingebaut. Im normalen Betrieb entsteht
hier auf Grund der elektrischen Verlustleistung der Geräte Abwärme. Ist
diese Abwärme
zu hoch, können
die elektrischen Geräte
schon während
des normalen Betriebes versagen. Die elektrischen Einrichtungen werden
zwar nach den gültigen
VDE-Vorschriften errichtet, ein Brand durch Versagen eines Gerätes ist jedoch
nicht völlig
auszuschließen.
Um die Abwärme aus
einem Schrank 35 zu entfernen, müssen in dessen Tür 36 Öffnungen 37 vorgesehen
werden, um Frischluft in den Schrank 35 bzw. die Einhausungen eintreten
zu lassen.
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Entsteht nun im Innern ein Schwelbrand, macht
sich zuerst Rauch bemerkbar. Rauch kann auch kalt sein. Es muß nun verhindert
werden, dass sich der Rauch über
die für
den normalen Betrieb vorgesehenen Lüftungsöffnungen 37 ins Ge bäude ausbreitet
und z. B. Flucht- und Rettungswege unbenutzbar macht. Dazu müssen die
betriebsmäßigen Lüftungsöffnungen 37 bei
Rauchmeldung verschlossen werden. Dies geschieht über Fallschieber 38,
die während
des normalen Betriebes an Feststellmagneten 39 gehalten
werden, herabfallen, vgl. 4.
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Haben die Fallschieber 38 ausgelöst, wird durch
das Herabfallen ein Endschalter 40 je Fallschieber 38 betätigt. In
die Türe 36 wird
ein Temperatursensor 41 eingebaut, der die Außentemperatur
erfasst. Entsteht nun im Gebäude
ein Brand, so löst
die Temperaturerhöhung
außerhalb
des Schrankes 35 über
den Temperatursensor 41 ebenfalls die Fallschieber 38 aus.
Der Innentemperatursensor erfasst ein Ansteigen der Innentemperatur
auf einen unzulässig
hohen Wert während
des normalen Betriebes.
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Um derartige Fallschieber 38 richtig
anzusteuern, weist das Gerät 1 – 3 gemäß Variante
3 folgende Zusatz-Funktionen auf: Über die Rauchmeldeeinheit 1 wird
Rauch und/oder über
den in der Türe 36 eingebauten
Außentemperaturfühler 41 ein
Temperaturanstieg auf einen vorzugsweise festlegbaren Schwellwert
gemeldet. Über
den potentialfreien Kontakt 18 wird „Alarm fern" ausgelöst. Ist „Alarm
fern" ausgelöst, so werden
infolge der Alarmauslösung
die Haltemagnete 39 spannungslos. Die Fallschieber 38 fallen
herab und verschließen
die Lüftungsöffnungen 37.
Die Endschalter 40 der beiden Fallschieber 38 werden
geschlossen. Es wird keine Störungsmeldung
ausgelöst.
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Lösen
die Fallschieber 38 bei Netzausfall, Alterungsgründen oder
mechanischen Defekt aus, wird über
den potentialfreien Kontakt 16 eine Störungsmeldung ausgelöst.
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Die Leuchtdiode 29 – „Türbelüftung geschlossen" leuchtet.
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Vor dem erstmaligen Anlegen der Netzspannung
sind die Fallschieber 38 geschlossen und müssen beim
erstmaligen Anlegen der Netzspannung von Hand hochgeschoben werden
und halten sich sodann selbst an den Feststellmagneten 39.
Die Endschalter 40 der Fallschieber 38 öffnen, die Leuchtdiode 29 erlischt.
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Über
den Innentemperatursensor 26 löst ein Anstieg der Innentemperatur
auf 63 °C
+ –2 °C über den
potentialfreien Kontakt 16 ebenfalls eine Störungsmeldung
aus. Die Leuchtdiode 20 – „Innentemperatur zu hoch" leuchtet auf.
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Die vorher beschriebenen Gerätevarianten sollen
in elektrischen Schaltanlagen 42 zum Einsatz kommen. Elektrische
Schaltanlagen 42 bestehen häufig aus einzelnen Schaltschränken 43,
die auch durch innere Trennwände 44 gegeneinander
abgeschottet sein können.
Im Interesse einer möglichst frühen Brand- /Raucherkennung
bietet es sich an, in den einzelnen Schrankfeldern 43 je
ein Raucherkennungsmodul 1 zu installieren und für die gesamte Schaltanlage 42 ein
einziges Raucherkennungs- und Meldegerät 1 – 3 mit
einem Auswertemodul 3 einzusetzen, wie dies in 5 dargestellt ist.
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Zwischen den einzelnen Raucherkennungsmodulen 1 kann
dadurch eine ODER-Verknüpfung realisiert
werden, dass die betreffenden, potentialfreien Schaltkontakte parallelgeschaltet
werden, so dass bei Schließen
eines Schaltkontakts irgendeines Raucherkennungsmoduls 1 eine
(gemeinsame) Versorgungs- oder Eingangsspannung zu einem gemeinsamen
Ausgang durchgeschalten wird. Sofern anstelle von Schließkontakten Öffnerkontakte
verwendet werden, so sollten diese in Serie geschaltet werden und mit
einem Konstantstrom beaufschlagt werden, wie dies in 5 dargestellt ist. Wird
ein Kontakt geöffnet,
so wird der Strom unterbrochen, was an dem Auswertemodul 3 registriert
werden kann.
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Ferner kann eine Schnittstelle zum
Anschluss eines Programmiergerätes
und eine Schnittstelle zu Bus-Systemen der Gebäudetechnik z. B. EIB, ION,
etc., vorgesehen sein.
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Die 6 – 9 zeigen einen modifizierten Rauchsensor 45,
der speziell für
die Befestigung auf einer Montageschiene 46 konzipiert
ist. Bei der Montageschiene 46 handelt es sich um eine
sog. Hutschiene mit einem Mittelteil 47 von U-förmigem Querschnitt,
deren Seitenschenkel 48 nach außen abgekröpfte Ränder 49 aufweisen,
wie dies in 8 wiedergegeben
ist.
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Solche Montageschienen 46 werden üblicherweise
an Rechteckprofilen 50 festgeschraubt, welche wiederum
an der Rückwand 51 eines
Schaltschranks 35, 43 festgelegt sind.
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Zur Befestigung des Rauchsensors 45 an der
Montageschiene 46 dienen (bei dem vorliegenden Beispiel
zwei) klammerförmige
Befestigungselemente 52, welche die einander gegenüberliegenden Ränder 49 der
Montageschiene 46 formschlüssig umgreifen. Diese Befestigungsklammern 52 haben eine
etwa U-förmige
Struktur mit einem Mittelteil 53 von r-förmigem Querschnitt.
Von einem der beiden Rand- bzw. Versteifungsstege dieses r-Profils 53 erheben
sich nach Art eines U zwei zueinander etwa parallele, endseitige
Schenkel 54, 55. Beide Schenkel 54, 55 haben
an ihren einander zugewandten Seiten eine quer zu dem Mittelteil 53 verlaufende,
nutförmige
Vertiefung 56 zur Aufnahme eines Schienenrandes 49.
Diese Befestigungsklammern 52 sind aus begrenzt elastischem
Kunststoff, so dass ihre Schenkel 54, 55 vorübergehend
nach außen
federn können,
wenn die Klammer 52 auf die Montageschiene 46 aufgeschnappt
werden soll. Dies wird dadurch erleichtert, dass zumindest ein Schenkel 55 an
seiner dem anderen Schenkel 54 zugewandten Innenseite einen
rampenartigen Ansatz 57 aufweist, der von dem freien Schenkelende
zu dem Mittelsteg 53 hin bis zu der betreffenden Vertiefung
eine kontinuierliche Verdickung erfährt. Zum Lösen der Befestigungsklammer 52 von
einer Montageschiene 46 ist an der Außenseite eines Schenkels 55 ein
bspw. taschenförmiger
Fortsatz 58 vorhanden, in den bspw. ein Schraubendreher
von der Schrankvorderseite her eingeführt werden kann, um den betreffenden
Schenkel 55 nach außen
zu biegen und dadurch den Formschluß mit dem Rand 49 der
Montageschiene 46 aufzuheben.
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Zwei solche Befestigungsklammern
52 sind in
je einer von zwei, zueinander parallelen, nutförmigen Vertiefungen
59 einer
Grundplatte
60 eingesetzt. Die Grundplatte
60 ist
bspw. aus einem steifen Kunststoff gefertigt. Sie hat einen etwa
der Grundfläche des
Rauchsensors
45 entsprechende Grundfläche, kann aber im Be reich je
einer Befestigungsklammer
52 in der Längsrichtung des betreffenden
Mittelstegs
53 auf dessen Länge erweitert sein, wie sich
insbesondere aus
9 ergibt.
Die Klammern
52 sind in den nutförmigen Vertiefungen
56 durch
Schrauben
61 fixiert, welche die Platte
60 und
den Boden
62 des daran fixierten Sensorgehäuses
63 durchgreifen.
Zur Aufnahme dieser Schrauben
61 erstrecken sich zwischen
den beiden Versteifungsstegen des
–Profils
53 hülsenförmige Hohlzylinder.
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Das Sensorgehäuse 63 besteht aus
einem trogförmigen
Bodenteil 64 und einem ebenfalls trogförmigen Deckelteil 65.
Beide lassen sich – mit
ihren offenen Seiten gegeneinander gerichtet – zusammenstecken, wobei das
Deckelteil 65 das Bodenteil 64 übergreift
und mit Rastnasen 66 an seiner Innenseite in entsprechende
Ausnehmungen des Bodenteils 64 einrastet.
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Das Bodenteil 64 hat einen
rechteckigen Grundriß,
der etwa den Minimalabmessungen der Grundplatte 60 entspricht.
Das Verhältnis
von Länge zu
Breite des Bodenteils 64 ist etwa 3 : 1. Entsprechend ist
das Bodenteil in seiner Längsrichtung
in drei etwa gleich große
Abschnitte unterteilt. Der mittlere Abschnitt beherbergt den eigentlichen
Sensorkörper 67,
einen etwa würfelförmigen Körper mit
Lufteintritts- und -austrittsöffnungen
an gegenüberliegenden
Seiten mit das Außenlicht
zurückhaltenden
Blenden. Innerhalb dieses Hohlkörpers 67 befinden
sich eine Lichtquelle und ein lichtempfindliches Element, deren
optische Achsen nicht einander zugewandt sind, so dass das lichtempfindliche
Element nur dann eine Lichtstrahlung empfängt, wenn das von der Lichtquelle
ausgesandte Licht bspw. an Rauchpartikeln gestreut wird. Zur Ansteuerung
der Lichtquelle und zu einer (ersten) Auswertung des Signals des lichtempfindlichen
Elements dient eine elektronische Beschattung, die zu einer oder
beiden Seiten des Sensorkörpers 67 untergebracht
ist.
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Nahe der Luftein- und -austrittsöffnungen des
Sensorkörpers 67 weist
das Bodenteil 64 jeweils eine Luft-Durchströmungsöffnung 68 auf.
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Das haubenförmige Deckel- oder Oberteil 65 des
Gehäuses 63 ist
im Bereich dieser Durchströmungsöffnungen
mit korrespondierenden Luftschlitzen 69 versehen, um der
ggf. mit Rauch beladenen Luft einen möglichst ungehinderten Zutritt
zu dem eigentlichen Sensorkörper 67 zu
ermöglichen.
An der Außenseite
des Deckel- oder Oberteils 65 erstreckt sich entlang dessen
von den Luftschlitzen 69 durchsetzten Längsseiten je ein federartiger
Kragen 70. Dieser verläuft
oberhalb bzw. vor dem betreffenden Luftschlitz 69 und dient
der Abstützung
einer die in Kanälen
verlegten Zuführungsleitungen 71 abdeckenden
Kunststoffplatte 72, so dass die Luftschlitze 69 sich
stets unter bzw. hinter dieser Abdeckplatte 72 befinden.
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Um die Zuleitungen 71 von
innerhalb des Gehäuses 63 angeordneten
Anschlüssen,
insbesondere Klemmen 73, aus dem Gehäuse 63 herauszuführen, weist
das Bodenteil 64 im Bereich seiner Stirnseiten 74 Durchbrechungen 75 oder
entsprechende Sollbruchstellen 76 auf, an denen Bereiche des
Gehäuses 63 herausgetrennt
werden können. Unter
einer solchen bodenseitigen Durchbrechung 75 oder Sollbruchstelle 76 ist
die Bodenplatte 60 entsprechend ausgeschnitten 77.
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Im Bereich der Klemmen 73 kann
eine Strom- bzw. Spannungszuführung
vorgesehen sein, ferner ein bspw. potentialfreier Schaltkontakt
zur Ansteuerung einer Hupe oder eines sonstigen Aktuators, wenigstens
ein Eingang für
einen externen Sensor, bspw. einen Temperaturfühler 41, und/oder
wenigstens eine Klemme zum Anschluß an einen digitalen Bus, über den
ein Informationsaustausch mit einem intelligenten Baustein der Sensorelektronik, bspw.
einen Mikroprozessor od. dgl., möglich
ist. Hierzu kann ein Schnittstellenbaustein vorgesehen sein, der
empfangene (serielle) Signale decodiert und den enthaltenen Befehl
weitergibt und/oder eine im Sensor erzeugte bzw. zwischengespeicherte
Information zwecks Ausgabe bspw. in Form eines Telegramms codiert.
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An der Vorder- oder Oberseite 78 des
Deckel- oder Oberteils 65 kann ferner ein Leuchtmittel, bspw.
eine Leuchtdiode 79, vorgesehen sein, an der die Betriebsbereitschaft,
Störungen
od. dgl. angezeigt werden können.
