DE8803175U1 - Vorrichtung zur Erzeugung von künstlichem Innenraumnebel - Google Patents

Description

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Günther Schaidt

2000 Schenefeld b. Hamburg

Vorrichtung zur Erzeugung von künstlichem Innenraumnebel.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von künstlichem Innenraumnebel gemäß Oberbegriff des Schutzanspruchs.

Sogenannte elektrische Nebelgeräte ( Theater-Nebelgerate) sind seit vielen Jahren bekannt. Sie bestehen im wesentlichen aus einem Vorratsbehälter ( Tank) für die zu vernebelnde Substanz ( Nebelfüssigkeit), einer Fördereinrichtung dafür une einem elektrisch beheizten Verdampfer (Wärmetauscher). Die Verdampfung erfolgt nach dem Durchlauferhitzer-Prinzip.

Geräte dieser Art werden fast ausschließlich in 110/220 Volt-Wechselstrom-Bauweise hergestellt, mit einer Heizleistung von bis zu 3000 Watt. Für größere Leistungen werden üblicherweise verbrennungsmotorisch betriebene Geräte oder gas- crier heizölbetriebene Nebelgeneratoren gefertigt.

Für den Einsatz in Industrie und Forschung, z. B. für klimatechnische und strömuncotechnische Versuche sowie zur Simulation von Brandrauch bei Katastrophenschutzübungei; sowie für Unterhaltungszwecke werden für Großanwendungen Geräte mit hon-er Nebelleistung benötigt. Die bisher bekannten elektrische) Geräte mit einer Stromaufnahme von max. 16A gespeist aus Haushalts-Stromnetzen, weisen jedoch für Großanwandungen den Nachteil zu kleiner Nebelleistung bei zu kurzer Betriebsdauer auf. Versuche/ die Leistung döv Geräte durch die ver-

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wandung mehrerer paralleler Verdampferayateme zu steigern, ^! waren selbst bei der Verwendung mehrphasigen Drehstroms nicht befriedigend, da sich eine Reihe ernsthafter Probleme zeigte.

So stellte die zuverlässige Absicherung der Geräte gegen Übet temperatur bei gesteigerter Heizleistung ein großes Problem dar. Da Geräte höherer Leistung einen Leichtmetall-Wärmetauscher haben besteht bei über temperatur oder Versagen eier Temperatur-Regeleinrichtung das Risiko einer Schmelze des Wärmetauschers. In Verbindung mit der heute üblichen wässrigen Nebellösung besteht in solchen Fällen zusätzlich zum Brandrisiko die Gefahr einer Dampfexplosion bzw. der elektrol'/tisehen Bildung von explosivem Wasserstoff-Sauerstoff-Gemischen. Aus diesen Gründen erfordert die Konstruktion von Hochleistungsgeräten, insbesondere wenn sie im Bereich sicherheitsempflindlicher Objekte eingesetzt werden, hohe Anforderungen an die thermische Absicherung, die bislang noch nicht erfüllt werden können.

Die Verwendung von Ubertemperatur-Schutzschaltern in Verbindung mit Thermostaten ist für die besonderen Sicherheitsansprüche solch leistungsstarker Geräte mit entsprechend großem Wärmetauscher-Volumen ungenügend.

Zusätzliche Nachteile sind, bei der Verwendung mehrerer paralleler Wärmetauscher, die getrennten Nebelaustrittsöffnungen, die massige Wärmekopplung und das Erfordernis, die einzelnen Wärmetauscher thermisch separat zu überwachen.

Versuche, groöe einteilige Wärmetauscher mit einem vergrößerten Verdampfersystem zu konstruieren, ergaben Probleme | mit der Wärmeübertragung bei den erforderlichen Durchströmge- &Ggr; schwindigkeiten. j

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Schutzanspruchs so auszugestalten, daß sie nicht nur hinsichtlich der Nebelerzeugung, sondern auch : im Hinblick auf die Betriebssicherheit bekannten Nebelgene- j

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Erreicht wird dies durch eine Vorrichtung nach dem Schutzanspruch.

Das Prinzip der vorliegenden Erfindung beruht im wesentlichen auf der mehrfachen Absicherung der einzelnen Schaltelemente. Versacft ein Schaltelement, so stehen noch weitere Elemente zur Verfügung, die sicherstellen, daß in einem Störungsfall der Nebelgenerator von seiner Energiequelle abgeschaltet; wird. Nur so kann das Wagnis eingegangen werden, Nebelgeneratoren mit hoher Nebelerzeugung einzusetzen.

Entsprechend der Erfindung werden nicht nur die vorgenannten Probleme gelöst, sondern darüber hinaus zusätzliche VErbesserungen erreicht.

Der Wärmetauscher wird großvolumig in Leichtmetall-Ausführung für hohe Wärme-Speicherkapazität mit mehreren integrierten Verdampfersystemen ausgeführt. Der Vorteil besteht in der gemeinsamen Temperaturregelung aller Verdampfersysteme in einer hohen Speicherkapazität und in einwandfreier Verdampfung auch bei hoher Durchflußrate des Nebelpräparates.

Die gemeinsame, aus gut wärmeleitenden Werkstoffen gefertigte, thermisch an den Wärmetauscher gekoppelte Auslaßöffnung des Nebels ( Düse ) erreicht ein tropfenfreies Vernebeln der Präparate. Die Edelstahlauslaßrohre der Verdampf er sy sterne münden in ein gemeinsames Kupferrohr, welches von gut wärmeleitendem Material umgeben ist. und mit dem Wärmetauscher zwecks Wärmeleitung verbunden ist.

Die Temperaturregelung und Absicherung gegen Übertemperatur wird durch die Kombination mehrerer verschiedenartiger Thermostate und Temperaturwächter in Kombination mit einem Relais erreicht.

Zur Erzielung maximaler Nebelleistung wurden die vorgenannten Temperaturregel- und Schalteinheiten so gestaltet, daß im Gegensatz zu üblichen Thermostatsteuerungen die Heizleistung in dem Augenblick einsetzt, in dem die Nebelerzeugung gestartet wird. Nachteilig bei bekannten Systemen ist

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d*.e zeitlich verzögerte Erkennung desTemperafcurabfalls bei schlagartiger Inanspruchnahme des Gerätes. Selbst bei hochempfindlichen Temperaturreglern liegt die Ansprechzeit bei mehr als 30 Sekunden, bedingt durch die WärmeIeit-Trägheit der großen Speichermasse, Für leistungsstarke Geräte ist es jedoch erforderlich, sofort bei Beginn der Nebelerzeugung Energie zuzuführen, um eine möglichst lange und somit quantitativ hohe Nebelerzeugung zu erzielen. Zu diesem Zweck wird die Thermostat/Relais-Kombination gemäß der Erfindung so angeordnet, daß im Augenblick des Auslösens der Nebelerzeugung ( Einschalten des Nebelpräparat-Fördersystems-Pumpe) die Heizkörper sofort mit der Aufheizungt· des Wärmetauschers beginnen, ohne daß bei Versagen der Fördereinrichtung oder bei Betriebsstoffmangel eine gefährliche Ubertemperatur entsteht.

Zusätzlich wurde die Thermostat/Relais-Kombination gemäß der Erfindung mit einem elektronischen Regelkreis dergestalt verbunden, daß das Relais und damit die Sofortheizung auch dann einschalten, wenn das Ansteuersignal (z.B. Ansteuerstrom oder -spannung) von den erforderlichen Werten des Regel» gerätes ( Relais) abweichen. Dadurch wird es ermöglicht, die Regelung der Nebelleistung, z. B. durch Phasenanschn-xtt-Steuerung der Fördereinheit mit der Sofortheizungssteuerung zu kombinieren, so daß auch im Fernsteuerbetrieb auf die Steuerungsart nicht verzichtet werden muß

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine schaubildliche Ansicht der wesentlichen Teile einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.

BtLt 10 ist in der Schaltung eine dreiphasige elektrische Energieversorgung mit Mittelpunkts leiter gezeigt. Die entsprechenden Leiter gelangen zu der mit 12 bezeichneten Heizung des Nebelgenerators, die ihrerseits zum nicht gezeigten Verdampfer des Nebelgenerators gehört.

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Mit 11 ist eine Elektronik bezeichnet, welche dazu dient, die Eingabebefehle der Bedienungsperson umzusetzen. In den Speisestromkreisen zur Heizung 12 sind hintereinander ein mehrpoliges Relais 14 und ein mehrpoliger Schalter 15 gezeigt, weiche bei Betätigung die Energieversorgung zur Heizung 12 abschalten können.

Mit 13 ist eine Pumpe für die Verdampferflüssigkeit gezeigt, welche im Gegensatz zur Heizung 12 einphasig betrieben wird.
Im Bereich des Verdampfers bzw. der Heizung sind Temperaturmeßstellen angeordnet, welche über Temperaturmeßleitungen T1, T2 und T3 mit nachgeordneten Bauteilen verbunden sind. Die Temperaturmeßleitung T1 führt zu einem Regelthermostat 16, die Leitung T2 zu dem Schalter 15 und die Leitung T3 zum Sicherheitsthermostat 17.

Zur Veranschaulichung sei gesagt, daß die Elemente 16, 15 und 17 bei Temperaturen von 330 bzw. 360 bzw. 480⁰C ansprechen können.

&iacgr; Schließlich befinden sich in den Speisestromkreiyen

20 zu der Heizung 12 noch Schnappseheiben, hierbei handelt um

es sich auf überstrom bzw. Temperatur ansprechende Elemente, die beispielsweise so eingestellt werden können, daß sie bei einer Temperatur über 480⁰C ansprechen.

Im Normalbetrieb betätigt die Bedienungsperson die Stewerteile der Elektronik 11, so daß die Elektronik veranlaßt, daß das Relais 14 und der Schalter I5 eingeschaltet werden, so daß die Heizung aufheizt. Bei Erreichen der Betriebstemperatur *»ird auch die Pumpe 13 mit Energie vti.-sorgt, so daß Nebel erzeugt wird.

Die Elektronik stellt dabei auch sicher, daß in jedem Falle die Anzugsspannung für das Relais 14 zur Verfügung steht, wenngleich die an die Pumpe 13 gelegte Spannung nicht mit der Netzspannung übereinstimmt, sondern irgendeinem

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niedrigeren Wert entspricht, so wie dies wiederum der abgegebenen Nebelmenge entspricht.

Gemäß der Erfindung ist auch sichergestellt worden, daß folgendes Betriebsverhalten des Nebelgenerators gemäß der Erfindung möglich ist. Wird die Abgabe einer bestimmten Nebelmenge verlangt, so wird bereits bei Beginn dieses Vorganges die Thermostatsteuerung der Heizung "überbrückt", es wird nämlich sofort eine erhöhte Einspeisung der Heizung 12 vorgenommen, und zwar unabhängig davon, ob dies rein von der gegenwärtigen Temperatur im Verdampf er ¹^tIg wäre. Dadurch wird sichergestellt, daß bei längerer Abnahme oder bei sehr starker Abnahme von Nebel der Verdampfer nicht in einen ungünstigen Untertemperaturbereich gerät.

Nachfolgend werden mögliche Störungsfälle betrachtet und erläutert, wie der Nebelgenerator gemäß der Erfindung in diesen Fällen wirkt.

Überschreitet die Temperatur im Verdampfer die Temperatur TI, so spricht der Regelthermostat 16 an und öffnet das Relais 14.

Liegt ein Defekt vor, beispielsweise bei der Temperaturmessung oder im Regelthermostat 16 oder beim Relais 14, so steige die Temperatur weiterhin an und bei Erreichen der Temperatur T2 öffnet der Schalter 15.

Liegt jedoch ein Fehler beim Schalter 15 oder bei der

Temperaturmessung T2 vor, so wird die Heizung 12 weiterhin mit Energie versorgt und dip Temperatur steigt weiterhin an. In diesem Falle spricht das Sicherheitethermostat 17 an, und veranlaßt, daß das Relais 14 und/oder der Schalter 14 öffnet. Liegt auch hier wiederum ein Fehler bei dem Relais 14 oder dem

Schalter 15 vor, so kann die Temperatur weiterhin ansteigen,

und nunmehr sprechen- die Schnappscheiben 18 an und unterbrechen die weitere Energieeinspeieung zur Heizung 12.

Ee zeigt sich, daß eine Vielzahl von unabhängigen Fehlern auftreten müssen, bis dieser Fall auftreten könnte.

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Claims (1)

1. Schutzanspruch

   Vorrichtung zur Erzeugung von künstlichem Innenraumnebel, aufweisend einen Verdampfer für Nebelflüssigkeit, eine gesteuerte Heizung für den Verdampfer, eine Pumpe für die Nebelflüssigkeit und Steuereinrichtungen für die Heizung und die Pumpe hinsichtlich der abgegebenen Nebelmenge, der Temperatur des Verdampfers und dergl., dadurch gekennzeichnet, daß die Heizung (12) über drei Speisestromkreise ( 10) versorgt ist und daß in den Speisestromkreisen (10) die folgenden Schaltelemente angeordnet sind:

   Ein Relais (14), das über einen ersten Regelthermostat (16) bei einer bestimmten ersten Temperatur (T1) des Verdampfers bzw. der Heizung (12) angesteuert Let und öffnet, wobei ein zweiter Thermostat (17) vorgesehen ist, der bei einer höheren Temperatur (T2) das Relais (14) öffnet,

   ein mehrpoliger Schalter (15), der bei einer höheren Temperatur ( T3) angesteuert ist und öffnet, und

   bei überstrom öffnende Schalter (18),vorzugsweise nicht selbsttätig rückeehaltende Schnappscheiben.

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