DE3541396A1 - Bimetallschnappscheibenthermostat - Google Patents

Description

Patentanwalt
ISpf.-Ing. Rolf Menges

Erhardtstraße 12
D n 8000 München 5

Unser Zeichen/Our ref. E 578

Datum/Dale 21.11.1985

Emerson Electric Co.

St. Louis, Missouri 63136,

V. St. A.

Bimetallschnappscheibenthermostat

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf bimetallbetätigte Thermostate und betrifft insbesondere eine neue und verbesserte Wärmekollektorthermostatkombination, die insbesondere zur Verwendung in Feuermelde- oder -alarmsystemen geeignet ist.

Bimetallschnapp- oder -federscheibenthermostate werden häufig als Detektoren in einem Feuermeldesystem benutzt. Diese Thermostate sind häufig mit einem Wärmekollektor versehen, der an dem Scheibenbecher eines Thermostats befestigt ist, um die Empfindlichkeit des Thermostats zu steigern. Im allgemeinen sind diese Wärmekollektoren kreisförmig und haben insgesamt ebene Flansche, die sich von dem Scheibenbecher aus radial erstrecken. Einige dieser Kollektoren sind bereits mit Flanschen versehen worden, welche mit konzentrischen kreisförmigen Windungen versehen sind, um die Steifigkeit zu steigern, und andere sind bereits mit radialen Windungen versehen worden, um ebenfalls die Steifigkeit zu verbessern.

Im allgemeinen werden diese Thermostate in Mustern oder Matrizen an der Oberfläche einer Decke befestigt, so daß ein Brand, der im wesentlichen an beliebiger Stelle innerhalb des Raums ausbricht, bewirkt, daß ein oder mehrere Thermostate betätigt werden und das Meldesystem auslösen. Der zulässige Abstand zwischen den Thermostaten innerhalb des Musters oder der Matrix wird durch die Empfindlichkeit des Thermostats für einen Brand bestimmt.

Diese bekannten Thermostate sind gut in der Lage, Brände zu melden, die sich unter dem Thermostat oder in relativ enger Nähe von dessen Seite befinden. Diese Thermostate sind jedoch relativ unempfindlich für Brände, die sich in beträchtlichem Querabstand von einer Seite des Thermostats befinden. Deshalb erfordern diese Vorrichtungen einen relativ engen Abstand innerhalb des Musters, damit das System die erforderliche Empfindlichkeit aufweist.

Gemäß der Erfindung wird eine neue und verbesserte Wärmekollektorthermostatkombination geschaffen, die eine größere Empfindlichkeit für Brände ergibt, insbesondere wenn solche Brände sich in beträchtlichem Querabstand von der Seite des Thermostats befinden. Der Wärmekollektor hat eine verbessserte Empfindlichkeit, ohne daß bei seiner Herstellung zusätzliches Material erforderlich ist und ohne daß die Fertigungskosten nennenswert erhöht werden.

Weil die Kombination eine verbesserte Brandempfindlichkeit schafft, kann der Abstand zwischen den Thermostaten beträchtlich vergrößert werden, mit dem Ergebnis, daß eine gegebene Anlage wesentlich weniger Thermostate erfordert und trotzdem gute Branderkennungseigenschaften aufweist.

Der Kollektor nach der Erfindung unterscheidet sich vom Stand der Technik dadurch, daß er mit einem Kranz von seitlichen Vorsprüngen versehen ist, die sich um den Scheibenbecher an dessen Umfang erstrecken. Diese Vorsprünge werden durch U-förmige Einschnitte in dem Kollektormaterial hergestellt, um Zungen zu erzeugen, die aus der Ebene des Kollektorflansches herausgebogen werden und sich im wesentlichen rechtwinkelig zu diesem erstrecken.

Weil sich die Vorsprünge aus der Ebene des Kollektorflansches heraus erstrecken, werden sie mit feuererwärmter Luft und feuererwärmten Gasen beaufschlagt, die in einer zu der Ebene des Kollektorflansches im wesentlichen parallelen Richtung strömen, und bewirken deshalb, daß der Thermostat auf solche Strömungsbedingungen besser anspricht.

Da die Vorsprünge den Thermostat veranlassen, besser auf Brände anzusprechen, die sich in beträchlichem Abstand von einer Seite des Thermostats befinden, kann ein gegebener Bereich durch wesentlich weniger Thermostate richtig geschützt werden. Das reduziert die Kosten des Meldesystems, das mit der Erfindung versehen ist, in mehrfacher Hinsicht: erstens, die Anzahl der in einem gegebenen System erforderlichen Thermostate wird reduziert; zweitens, die Menge an Draht, die zum Verbinden der Thermostate erforderlich ist, wird reduziert; und, drittens, die Installationsarbeitskosten werden reduziert, weil weniger Thermostate installiert und angeschlossen werden müssen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht,

die einen Teil einer Decke zeigt, welche mit einer Matrix von Thermostaten nach der Erfindung versehen ist,

Fig. 2 eine Längsschnittansicht, die den

Aufbau einer bevorzugten Thermostat- und Kollektorschirmkombination zeigt,

Fig. 3 eine Unteransicht der Kombination

nach Fig. 2 und

Fig. 4 eine perspektivische Teilansicht

des Kollektorschirms, die die Anordnung der Vorsprünge und den Aufbau des Flansches zeigt. '

Fig. 1 zeigt schematisch die Art und Weise, auf die Thermostate oder Detektoren nach der Erfindung in einem Raum als Teil eines Feuermelde- oder -alarmsystems installiert werden können. In dieser Anlage sind die Thermostate 10 nach der Erfindung in einer Decke 11 des zu schützenden Raums befestigt. Die Thermostate 10 sind normalerweise in einer Matrix installiert, bei der beispielsweise, wie dargestellt, die Thermostate 10 in einem Quadratmuster angeordnet sein können, in welchem die Strecke A zwischen benachbarten Thermostaten 10 etwa 6 m beträgt. In Fig. 1 ist der Maßstab der Zeichnung nicht genau, denn die dargestellten Thermostate haben kreisförmige Kollektoren mit einem Durchmesser von etwa 38 mm, und der Abstand A beträgt wenigstens einige Dezimeter. Fig. 1 soll jedoch vor allem verdeutlichen, wie eine Matrix von Thermostaten 10 in einer Decke eines Raums installiert werden kann.

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Gemäß der Darstellung in den Fig. 2 bis 4 hat der Thermostat ein Gehäuse 12, das im Querschnitt insgesamt kreisförmig ist und eine zylindrische Seitenwand 13 sowie eine Endwand 14 aufweist, so daß das Gehäuse einen Teil einer Schalterkammer 16 bildet. An dem Gehäuse 12 sind innerhalb der Schalterkammer 16 ein fester Kontakt 17 und ein beweglicher Kontakt 18 befestigt. Ein Puffer- oder Stößelführungsteil 19 verschließt die Schalterkammer 16 und hat eine mittige öffnung, in der ein Puffer oder Stößel 21 angeordnet ist. Ein Scheibenbecher 22 ist an dem Gehäuse 12 befestigt und verbindet das Stößelführungsteil 19 mit dem Gehäuse. Weiter bildet der Scheibenbecher den Halter für eine Bimetallschnappscheibe 23.

Die Schnappscheibe 23 ist mit einer leichten Krümmung versehen, so daß sie beim Erreichen von vorbestimmten Eichtemperaturen zwischen zwei stabilen Positionen hin- und herschnappt. Wenn die Scheibe 23 in der in Fig. 2 gezeigten Position ist, in der sie nach unten gekrümmt ist, sind die Schalterkontakte 17, 18 geschlossen, und, wenn die Scheibe in ihre stabile Position schnappt,in der sie nach oben gekrüitmt ist, öffnet sie den Schalter mittels des Stößels 21. Der Thermostat selbst ist ausführlicher in der US-PS 3 317 693 beschrieben, auf die bezüglich weiterer Einzelheiten hinsichtlich des Aufbaus und der Arbeitsweise des Thermostats verwiesen wird.

Der Scheibenbecher 22 ist metallisch und besteht vorzugsweise aus Aluminium, das einen hohen Wärmeübergangswert hat, so daß Wärme, mit der der Scheibenbecher 22 beaufschlagt wird, wirksam und schnell über diesen auf die Bimetallschnappscheibe übertragen wird, so daß die Scheibe schnell reagieren kann, wenn der Thermostat der Wärme eines Brandes od.dgl. ausgesetzt ist.

Zum Steigern der Empfindlichkeit ist ein Wärmekollektor 26 an dem Scheibenbecher befestigt. Der Wärmekollektor 26 ist

ebenfalls vorzugsweise aus Aluminium oder einem anderen gut wärmeleitenden Metall hergestellt und hat einen zylindrischen Wandteil 27, der die Seitenwand des Scheibenbechers in guter Wärmeübergangsbeziehung mit dieser eng umschließt. Der Wärmekollektor 26 hat außerdem einen Flanschteil 28, der sich von dem Scheibenbecher 22 aus insgesamt radial erstreckt. Der Flanschteil 28 ist in der dargestellten Ausführungsform mit mehreren konzentrischen, kreisförmigen Windungen oder Wellungen 29 versehen, die die Steifigkeit des Flansches verbessern.

Am inneren Ende des Flansches 28 und im wesentlichen an dem Umfang des Scheibenbechers 22 ist das Material des Wärmekollektors 26 nach unten gebogen, so daß mehrere rechteckige Vorsprünge 31 vorhanden sind. Die Vorsprünge 31 werden hergestellt, indem ein U-förmiger Schnitt oder Einschnitt 32 gemacht wird und die VorSprünge 31 nach unten gebogen werden, so daß sie sich im wesentlichen rechtwinkelig zu dem Flansch 28 in einem Kranz um den Umfang des Scheibenbechers 22 erstrecken. Eine öffnung 33 ist deshalb neben jedem Lappen oder Vorsprung 31 vorhanden, und zwar als Ergebnis des Entfernen« des Materials des Vorsprungs 31 aus dem Flansch 28.

Die Anmelderin hat bereits Thermostate mit darauf befestigten Kollektoren auf den Markt gebracht, die mit den dargestellten Kollektoren und Thermostaten identisch sind, mit Ausnahme der Tatsache, daß diese Kollektoren weder mit den Lappen oder VorSprüngen 31 noch mit den öffnungen 33 versehen sind. Diese frühere Fertigung durch die Anmelderin der vorliegenden Erfindung stellt in bezug auf die Erfindung den Stand der Technik dar.

Das Vorsehen der Lappen verbessert die Empfindlichkeit der Thermostatkollektorkombination für einen Brand an

einer Stelle auf einer Seite des Thermostats. Wenn sich beispielsweise ein besonderer Thermostat oder Detektor 10 in der Decke unmittelbar über einem Feuer befindet, wird die von dem Feuer aufsteigende Wärme wirksam auf den Kollektor übertragen. Der Thermostat 10 erreicht deshalb schnell seine Betriebstemperatur und bewirkt, daß der Schalter betätigt wird. Das ergibt ein Signal, daß ein Feuer vorhanden ist.

Falls sich jedoch das Feuer nicht direkt unter dem Thermostat befindet, steigt die Wärme von dem Feuer aus zur Decke auf, trifft aber an dieser Stelle nicht direkt auf den Kollektor oder Thermostat. Die heiße Luft oder heiße Gase, die von dem Feuer ausgehen, breiten sich jedoch an der Oberfläche der Decke aus und erreichen schließlich eine Stelle, wo ein Detektor oder Thermostat befestigt ist. Die Strömung der heißen Gase oder der heißen Luft ist an dieser Stelle zu der Ebene der Decke im wesentlichen parallel, und, da die Detektoren in der Decke 11 mit zu der Decke parallelen Kollektorflänschen befestigt sind, erzeugt diese Strömung keine gute Wärmeübertragung auf die Kollektorf !ansehe. Diese horizontale Strömung parallel zu der Decke trifft jedoch auf die nach unten vorstehenden Vorsprünge 31 auf und führt zu einer wirksamen Wärmeübertragung auf den Kollektor und von diesem wiederum auf die Bimetallschnappscheibe. Weiter trifft diese horizontale Strömung außerdem auf die Ränder der öffnungen 33 auf, was die Empfindlichkeit der Vorrichtung weiter verbessert. Infolgedessen ist die Empfindlichkeit des mit diesen Vorsprüngen und benachbarten öffnungen versehenen Thermostats für heiße Gase, die in einer Richtung parallel zu der Decke und parallel zu der Ebene des Kollektors strömen, beträchtlich verbessert.

Wegen der Vorsprünge 31 ist der Thermostat 10 zur Verwendung in Systemen geeignet, bei denen der Abstand A wesentlich größer ist. Infolgedessen benötigen Systeme mit Thermostaten nach der Erfindung weniger Thermostäte in einer gegebenen Anlage, und außerdem ist weniger Verdrahtung erforderlich, weil weniger Thermostate benutzt werden. Infolgedessen sind die Materialkosten des Systems geringer. Weiter sind die Installationsarbeitskosten niedriger, weil weniger Thermostate installiert und weniger Verbindungen hergestellt werden müssen.

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Claims (10)

Patentanwalt lng. Rolf Menges Erhardtstraße 12 D*äöQ0 München 5 Unser Zeichen/Our ref. E 578 Datum/Date 21.11 .1985 Emerson Electric Co. St. Louis, Missouri 63136, V. St. A. ■ Patentansprüche: ■'■'■"■ ' ί

1. Bimetallschnappscheibenthermostat, gekennzeichnet ' durch ein kreisförmiges Gehäuse (12), durch einen Schalter (17, 18), der in dem Gehäuse befestigt ist, durch einen kreisförmigen metallischen Scheibenbecher (22), der auf dem Gehäuse (12) befestigt ist, durch eine Bimetallschnappscheibe (23), die wenigstens zum Teil durch den Scheibenbecher (22) abgestützt ist und den Schalter (17, 18) beim Erreichen einer vorbestimmten Temperatur betätigt, und durch einen metallischen Wärmekollektor (26), der auf der Außenseite des Scheibenbechers (22) befestigt ist und einen insgesamt ebenen Flansch (28) aufweist, der von ihm aus vorsteht, wobei der Wärmekollektor (26) außerdem einen Kranz von Vorsprüngen (31) aufweist, die aus dem Material des Flansches herausgebogen sind und sich im wesentlichen rechtwinkelig zu dem Flansch erstrecken, wobei die Vorsprünge (31) die Empfindlichkeit des Thermostats (10) für eine Fluidströmung in einer zu dem Flansch (28) im wesentlichen parallelen Richtung wesentlich steigern.

2. Thermostat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (28) kreisförmig ist und mit konzentrischen kreisförmigen Windungen (29) versehen ist.

3. Thermostat nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine öffnung (33) durch den Flansch (28) an jedem Vorsprung (.31) auf dessen zu dem Becher (22) entgegengesetzter Seite.

4. Thermostat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (31) durch einen insgesamt U-förmigen Einschnitt (32) in dem Flansch (28) gebildet und in eine zu dem Flansch (28) im wesentlichen rechtwinkelige Position gebogen sind.

5. Detektor für Feuermeldesysteme, gekennzeichnet durch ein Schaltergehäuse (12), durch einen in dem Gehäuse befestigten Schalter (17, 18), durch eine metallische Deckelbaugruppe (22, 27), die auf dem Gehäuse (12) befestigt ist, durch eine Bimetalleinrichtung (23), die wenigstens zum Teil durch die Deckelbaugruppe abgestützt ist und beim Erreichen einer vorbestimmten Temperatur den Schalter betätigt, wobei die Deckelbaugruppe (22, 27) einen insgesamt ebenen Flanschteil (28) aufweist, der sich von der Bimetalleinricthung (23) nach außen erstreckt, und mehrere gegenseitigen Abstand aufweisende Vorsprünge (31), die sich im wesentlichen rechtwinkelig zu dem Flansch (28) erstrecken, wobei die VorSprünge (31) die Empfindlichkeit des Detektors (10) für eine Strömung heißer Gase im wesentlichen parallel zu dem Flansch (28) steigern, um den Bereich zu vergrößern, in welchem der Detektor (10) in der Lage ist, ein Feuer zu erkennen.

6. Detektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Detektoren (10) in einer Matrix angeordnet sind, und daß die Bereiche der Detektoren sich überlappen, um die Matrix voll zu überdecken.

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7. Detektor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (31) in einem Muster an dem Umfang der Bimetalleinrichtung (23) angeordnet sind.

8. Detektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bimetalleinrichtung (23) eine Schnappscheibe ist und daß die Deckelbaugruppe (22, 27) den Umfang der Schnappscheibe abstützt.

9. Detektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (28) eine Durchgangsöffnung (33) an jedem Vorsprung (31) und auf der zu dem Becher (22) entgegengesetzten Seite desselben hat.

10. Detektor nach.Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (31) durch einen insgesamt U-förmigen Einschnitt (32) in dem Plansch (28) gebildet und in eine zu dem Plansch im wesentlichen rechtwinkelige Position gebogen s ind.