EP0699095B1 - Clapet coupe-feu et son systeme de commande - Google Patents

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EP0699095B1
EP0699095B1 EP94915738A EP94915738A EP0699095B1 EP 0699095 B1 EP0699095 B1 EP 0699095B1 EP 94915738 A EP94915738 A EP 94915738A EP 94915738 A EP94915738 A EP 94915738A EP 0699095 B1 EP0699095 B1 EP 0699095B1
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EP
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damper
shaft
motor
unit
central unit
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EP94915738A
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Ke Nerell
Ulf WIKSTRÖM
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Nv Brandstopp AB
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Definitions

  • the present invention relates to a control system and method for preventing the spreading of fire and smoke in a ventilation system, comprising at least one damper unit being supplied with at least one damper device, which is manoeuvrable between a starting point and a working position and by which an interruption in the energy supply, which is unintentional or which is initiated via sensing means, causes an automatic return of the damper device to its starting point, and a central unit being provided for remote control and monitoring of said damper unit.
  • Such a system can be used for example to open and close a flap valve for preventing the spreading of fire and smoke.
  • a smoke and fire damper according to the invention effectively stops combustion gases and smoke produced in a fire from spreading via the ventilation system of a building.
  • the fire damper limits the damage and helps prevent catastrophes occurring in hotels, ships, industrial buildings, nursing homes, hospitals, office buildings, storage buildings and schools.
  • each fire damper By connecting each fire damper to a new, completely computerized monitoring and control system in a two-wire configuration, which is designed to be used for monitoring the fire dampers with associated smoke detectors and thermoswitches, it is possible to automatically check the functioning of each fire damper, thus eliminating the necessity of extra fire insulation of the ventilation ducts.
  • Each fire damper has built-in smoke detectors and thermoswitches and can, if there is to be central surveillance, be coupled to the monitoring and control system by means of a single twisted two-conductor cable.
  • US-A-4,928,583 discloses an air flow control system for controlling the air flow within a building having a blower for recirculating the air in the building comprising vents for venting air out of the building and means for closing the vents upon the detection of fire, smoke, or high heat in the building.
  • the system also includes sensors for detecting fire, smoke, or high heat in the building.
  • a breaker switch connected to the blower is also included in the system for disabling the blower to stop recirculation of the air upon the detection of fire, smoke, and high heat in the building.
  • JP-A-02299672 describes a disaster prevention system having a processing portion which decides whether or not each equipment operate. Upon malfunction image processing part and alarm producing portion are notified. Image processing part and a monitor display a visual alarm and a sound alarm to signal any malfunctioning.
  • Spring-loaded gear train motors for fire dampers are previously known in control technology, but these motors are often complicated in their design and are thus expensive to manufacture as well as being space-consuming, which means that in general they are only suitable for quite large installations. Due to the relatively large external dimensions of such a motor, it is as a rule not possible to mount it in direct connection with a flap valve for example in a duct section, which is often in turn located inside a dividing wall. The motor is instead mounted separate from the duct section on either side of the wall. In order to transmit the rotary motion of the motor to the damper, some type of transmission is required, e.g. a shaft with an angle transmission, a belt transmission or a linkage arm system.
  • the purpose of the present invention is therefore to provide, in a simpler and less expensive manner than previously, a control system comprising an operating device for fire dampers, which reliably blocks the damper in the closed position, which system is flexible and which is inexpensive to install and wire.
  • a control system comprising an operating device for fire dampers, which reliably blocks the damper in the closed position, which system is flexible and which is inexpensive to install and wire.
  • the damper unit is connectable to the central unit and at least one further damper unit as well, by means of at least one digital control circuit in the form of a loop.
  • a corresponding method is characterized in that said central unit performs remote control and monitoring of each damper unit, which is, directly or via an adjacent damper unit, connected to the central unit by means of at least one digital control circuit in the form of a loop.
  • the device according to the invention is intended to be controlled by means of a modular, expandable central unit "DDC", which via two-wire connectors in three loops can be connected to up to 96 damper units for digital remote control and moni-toring of fire dampers coupled to each damper unit.
  • DDC modular, expandable central unit
  • DDC it is possible, via only one two-wire cable, to remotely monitor on a central display both the supply and exhaust ducts to each individual room, e.g. in a hotel or a nursing home.
  • the display is suitably in the form of signal lamps which have different colours depending on what type of alarm is to be indicted (green, yellow, red etc, red preferably being used to indicate fire and smoke alarm).
  • the communication between the dampers and the central unit is done digitally with a two-wire system.
  • Each damper has a unique address and in this way the communication can be effected in two directions between the central unit and the damper. Communication is also possible with a superior computer, a telenet work etc.
  • a printer can also be coupled directly to the central unit.
  • the letter A designates a ventilation duct with abutments 2 and 3 for a damper 4, which is joined to a gear 5 mounted on a rotary shaft 6 for the damper.
  • a gear train motor 7 Near the gear 5 there is mounted a gear train motor 7, which has at one end an output shaft and a pinion 8 mounted thereon.
  • the gear train motor is pivotally mounted about a fixed pivot pin 9 disposed at the same end next to the pinion 8 in such a manner that the center axes of the pivot pin, the damper, the pinion and the gear 5 are all parallel to each other.
  • On the pivot pin 9 there is also mounted a pawl 10 biassed by a leaf spring 11 towards the gear 5.
  • the pawl 10 is also provided with a heel 12 directed against the gear train motor 7 and which, under the influence of the spring 11, strives to come into contact with the outside of the motor 7.
  • a linear motor in the form of an electromagnet 13 is pivotally mounted on an anchoring pin 14 and the linearly displaceable rod-spaced core of the magnet is joined at its free end to an operating pin 15 securely anchored to the other end of the motor 7.
  • a spiral spring 16 is placed over the protruding portion of the magnetic core and bears with one end against the opposite end of the magnetic coil and bears with its other end against a stop on the protruding portion of the magnetic core. The spiral spring 16 thus strives to push the core out of the coil, when the coil is free of current.
  • a spiral spring 17 acting as a return spring and provided with long legs is mounted on the shaft 6. One leg is fixed at the point 18 while the other leg is in resilient contact with a spring pin 19 fixed to the gear 5.
  • the gear train motor 7 and the electromagnet 13 each have individual connecting wires (not shown) of conventional type, for connecting a driving voltage and an operating voltage. Connection and disconnection of these voltages is controlled by means of a control unit 20, e.g. a microprocessor with presettable command values, which obtain their control signals (the actual values) from sensors (not shown) in the duct A in question, suitably smoke detectors and temperature sensors or the like of a type which is known per se. Normally the operating voltage to the electromagnet 13 and the drive voltage to the gear train motor 7 are connected by the control unit 20.
  • the displaceable core is affected by the magnetic field so that it is displaced into the magnet against the force of the spiral spring 16, thus compressing the spring at the same time as the core, via the pivot connection with the operating pin 15, pulls the gear train motor 7 with it in its displacement. Since the motor 7 is pivotally mounted on the pin 9, the motor will be rotable about said pin until the pinion 8 engages the gear 5 on the shaft 6. Since the driving voltage of the gear train motor 7 is normally also turned on by the control unit 20, the output shaft of the motor, with the pinion 8 mounted thereon, will rotate in the direction of the arrow, and the gear 5 will rotate in the direction of the arrow M carrying with it the shaft 6 and the second leg of the return spring 17.
  • both the operating voltage and the driving voltage are shut off.
  • the core of the electromagnet 13 is thus pushed out of the magnet under the influence of the pretensioned spiral spring 16, and the gear train motor 7 is pivoted about the pin 9 so that the pinion 8 is no longer in engagement with the gear 5 of the shaft 6.
  • the return spring 17 then returns, via the spring pin 19, the gear 5 and the shaft 6, the damper 4 in the direction of the arrow M' to the starting position in sealing contact with the abutments 2 and 3.
  • a preferred embodiment of the invention is illustrated in Figures 3-6 and comprises, in addition to the central control unit 20, two end panels 21,22, and a two-part housing 24 in the form of a duct, said housing being coupled into a unit by means of a flange coupling 26.
  • a damper shaft 28 arranged in the housing there is mounted a gear in the form of a toothed segment 30, which is in permanent engagement with the pinion 32 of a drive unit 31, said pinion being mounted on the output shaft of the drive unit 31 which can be fixedly mounted relative to the toothed segment 30.
  • the pinion 32 of the output shaft is connected to an electric motor 36 of the drive unit 31 by means of a gear train 34.
  • An electromagnet 38 can also be fixedly mounted relative to the toothed segment 30.
  • the magnet moves, via a linkage arm 40, a blocking element 42 between a position blocking the toothed segment 30 and a position releasing the toothed segment.
  • Two microswitches 44,46 are mounted on either side of the motor 36 and act as position sensors for the position of the damper shaft 28 and thus the position of the damper. The microswitches 44,46 are actuated by a pin 47 fixed to the toothed segment.
  • the motor 36 is mounted on a motor plate 48 and is activated together with the electromagnet 38.
  • the damper shaft 28 carries a damper plate 50, and a torsion spring 52 together with a spring guide 54 are mounted on the damper shaft 28, by means of which the damper plate 50 is continuously biassed towards the closed position.
  • the blocking element 42 releases the toothed segment 30 and this permits the toothed segment to move, rotating the damper shaft 28 thus opening the damper and tensioning the torsion spring 52.
  • the tension energy in the spring 52 is released returning the damper to its closed position, where it is locked by the blocking means 42 being moved by a compression spring 56 to a position blocking the toothed segment 30. In this position, the damper cannot be opened unless the motor and the electromagnet are reactivated by supplying them with drive voltage.
  • the damper housing 24 there is an insulation 58, preferably of mineral wool (Promatect type L).
  • the damper housing 24 is coated on its interior with a fire-inhibiting paint from Casco Nobel in three layers, which has been cured and which constitutes significant heat-insulation.
  • the paint designation is Hensoterm 4 KS, white matt, intended for fire insulation of supporting steel structures.
  • the fire-inhibiting paint is also applied to the mounting 60 for the damper plate 50 shaft as above, which substantially extends the resistance to through-burning of the damper plate.
  • the damper plate 50 itself is suitably made in three layers of a fire-resistant material of conventional type, and the surfaces of the damper itself are treated with fire-inhibiting paint as above.
  • the damper plate 50 abuts against, in its closed position, sealing strips 62 (Z-strips) of fire-resistant foamed plastic arranged on the walls of the housing 24.
  • the drive unit 31 is made as a module which is easily replaceable if a fault for example should occur in the damper motor 36. It is important that the pinion 32 of the drive unit 31 be in correct engagement with the toothed segment 30, to assure reliable functioning of the device.
  • the shaft of the pinion 32 is therefore provided with a ball bearing 64 mounted between the pinion 32 and the motor plate 48.
  • An abutment 66 is made on the toothed segment 30, and serves as an abutment for the ball bearing 64 when a faulty drive unit has been removed and a new drive unit 31 is put in place by means of guide and anchoring rails (not shown).
  • a T-pipe to the output endpiece, said T-pipe being connected to the ventilation duct in question with its end opposite to the endpiece and having an opening 90° relative to said ends, through which it is possible, with the aid of a mirror for example, to inspect the interior of the fire damper.
  • This opening is rotatable 360° by rotating the entire T-pipe to the desired position, which facilitates access to the opening.
  • the opening is covered by an inspection lid in the center of which a smoke detector is suitably mounted.

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Abstract

Dispositif permettant de faire tourner un arbre entre une position de départ et une position de travail, de préférence un arbre rotatif (6; 28) d'un clapet coupe-feu (4; 50). L'arbre (6; 28) peut être mis en rotation entre la position de départ et la position de travail par l'actionnement simultané d'un moteur rotatif (7; 36) et d'un électro-aimant (13; 38) à l'encontre de la force de sollicitation d'un ressort de rappel (17; 52). Ce moteur comporte un arbre de sortie entraîné par un train d'engrenages et pourvu d'un pignon (8; 32) qui est en prise avec un segment denté (5; 30), lequel, conjointement avec le ressort de rappel (17; 52) est monté sur l'arbre (6; 28). L'actionnement de l'électro-aimant (13; 38) et du moteur (7; 36) permet de mettre en tension le ressort par l'intermédiaire du pignon (8; 32) et du segment denté (5; 30), en même temps que l'arbre (6; 28) est mis en rotation pour parvenir à sa position de travail. Un microprocesseur (20) permet de commander et de surveiller individuellement, par l'intermédiaire d'une boucle bifilaire, chaque élément d'un groupe de clapets coupe-feu.

Claims (33)

  1. Système de commande destiné à empêcher la propagation du feu et de la fumée dans un système de ventilation, comprenant au moins une unité d'étouffement ou coupe-feu (101, 233, 365) qui est équipée d'au moins un dispositif d'étouffement ou coupe-feu (4, 50), qui peut être manoeuvrée entre un point de départ et une position de travail et par laquelle une interruption de l'alimentation en énergie, qui est involontaire ou qui est amorcée par l'intermédiaire de moyens de détection, entraíne le retour automatique du dispositif coupe-feu (4, 50) à son point de départ, et une unité centrale (20) qui est prévue pour commander et surveiller à distance ladite unité coupe-feu (101, 233, 365), caractérisé en ce que l'unité coupe-feu peut être reliée à l'unité centrale (20) et au moins également une autre unité coupe-feu (102, 234, 366), à l'aide d'au moins un circuit de commande numérique (100, 200, 300) sous la forme d'une boucle (101 à 132 ; 233 à 264 ; 365 à 396).
  2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détection prévus sur chaque unité coupe-feu (101 à 396) comprennent les mêmes détecteurs de fumée et commutateurs thermiques qui peuvent être reliés les uns aux autres.
  3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un nombre prédéterminé d'unité coupe-feu (101 à 396) peut être relié à l'unité centrale (20).
  4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'unité centrale (20) est équipée d'un panneau de visualisation ayant des lampes de signal qui présentent différentes couleurs en fonction du type d'avertissement à indiquer.
  5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif coupe-feu est muni d'au moins un arbre de coupe-feu (6 ; 28), ledit arbre étant mobile entre une position de départ et une position de travail correspondant au point de départ et à la position de travail du dispositif coupe-feu (4, 50), au moyen de la coopération entre au moins un premier moteur (7 ; 36) et la force de sollicitation d'au moins un premier ressort (17 ; 52) et ledit arbre pouvant être bloqué dans la position de départ à l'aide d'un élément de blocage (10 ; 42).
  6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'arbre (6 ; 28), lors d'une interruption de l'alimentation en énergie, peut être bloqué dans la position de départ à l'aide dudit élément de blocage sous la forme d'un cliquet ou bras de blocage (10 ; 42), qui est influencé par un second ressort (16 ; 56) et qui est de nouveau libéré à l'aide d'un second moteur (13 ; 38) relié audit bras de blocage ou cliquet.
  7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier moteur est un moteur rotatif (7 ; 36) qui possède un arbre de sortie muni d'un pignon d'entraínement (8 ; 32) qui, au moins lorsque le second moteur (13 ; 38) est actionné, vient en prise avec un élément rotatif (5 ; 30) qui est monté sur l'arbre (6 ; 28).
  8. Système selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le cliquet ou bras de blocage (10 ; 42) prend sa position de mise en prise, se bloquant au moins dans une direction de rotation de l'arbre (6 ; 28) lorsque l'actionnement des moteurs cesse, et en ce que le cliquet ou bras de blocage (10 ; 42) peut être déplacé, a l'aide du second moteur (13 ; 38), entre une position bloquant l'élément rotatif (5 ; 30), dans lequel l'arbre (6 ; 28) est maintenu dans sa position de départ, et une position libérant l'élément rotatif (5 ; 30).
  9. Système selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le premier ressort (17 ; 52), qui est monté sur l'arbre (6 ; 28) conjointement avec l'élément rotatif (5 ; 30) peut être tendu en actionnant en même temps à la fois le premier (7 ; 36) et le second (13 ; 38) moteur par l'intermédiaire du pignon (8, 32) et de l'élément rotatif (5 ; 30) en même temps que l'arbre (6 ; 28) peut être tourné dans sa position de travail.
  10. Système selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que l'énergie élastique accumulée lors de l'actionnement des moteurs (7 ; 36, 13 ; 38) dans le premier ressort tendu (17 ; 52) peut être libérée par l'intermédiaire de l'élément rotatif (5 ; 30) vers l'arbre (6 ; 28) lorsque l'actionnement du moteur cesse.
  11. Système selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que la position de travail de l'arbre (6 ; 28) correspond à une position complètement ouverte d'un clapet coupe-feu (50), relié à l'arbre de manière non rotative, tandis que la position de départ de l'arbre (6 ; 28) correspond à la position complètement fermée du clapet coupe-feu, et en ce que le clapet coupe-feu dans la position fermée est en contact étanche avec des butées (2, 3 ; 62) situés des deux côtés de l'arbre.
  12. Système selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que le premier moteur est un moteur rotatif (36) d'une unité d'entraínement (31) qui peut être monté de manière fixe par rapport à l'arbre (6 ; 28), de telle sorte qu'un roulement à billes (64) agencé concentriquement par rapport au pignon (32) de l'unité d'entraínement soit déplacé pour venir en contact avec une butée (66) sur l'élément de rotor (30), qui assure qu'il y a toujours un jeu correct entre le pignon de moteur (32) et l'élément de rotor (30) lorsque le moteur (36) est monté en place.
  13. Système selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que le moteur rotatif (7), qui possède un arbre de sortie et un pignon (8), est monté de manière à tourner autour d'une broche (9), en ce que la position de rotation du moteur rotatif autour de la broche (9) dépend de l'état d'actionnement du second moteur, et en ce que le pignon (8) peut ainsi pivoter ou venir en prise avec l'élément rotatif (5) ou se dégager de ce dernier.
  14. Système selon la revendication 13, caractérisé en ce que la broche (9) constitue également la broche de pivotement du cliquet (10), qui est mobile pour venir en prise ou se dégager des cavités situées sur la périphérie de l'élément rotatif (5), bloquant ainsi la rotation dudit élément rotatif dans au moins une direction inverse par rapport à la flèche (M'), en fonction de la position de pivotement du moteur rotatif (7) autour de la broche (9).
  15. Système selon l'une des revendications 6 à 14, caractérisé en ce que chaque unité coupe-feu possède un code d'identification numérique unique, et en ce que le premier (7 ; 36) et le second (13 ; 38) moteur peuvent être actionnés de manière synchrone l'un avec l'autre en fonction d'un circuit de commande numérique qui est couplé à une unité centrale pour réaliser la commande à distance et la surveillance de chaque clapet coupe-feu et de ses moyens de détection.
  16. Système selon l'une des revendications 6 à 15, caractérisé en ce que le premier ressort (17 ; 52) est un ressort en spirale et le second moteur (13 ; 38) est un moteur linéaire, en ce que le second ressort (16 ; 56) est un ressort de compression, en ce que la roue menante (8 ; 32) est un pignon et en ce que l'élément rotatif (5 ; 30) est un segment denté.
  17. Système selon l'une des revendications 3 à 16, caractérisé en ce que le nombre d'unités coupe-feu dans chaque boucle se trouve dans un intervalle compris entre 1 et 32, et en ce que deux boucles sont prévues.
  18. Système selon l'une des revendications 3 à 16, caractérisé en ce que le nombre d'unités coupe-feu dans chaque boucle se trouve dans un intervalle compris entre 1 et 32, et en ce que trois boucles sont prévues.
  19. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque unité coupe-feu possède une adresse unique.
  20. Système selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'on peut établir une communication dans les deux sens entre l'unité centrale et chaque unité coupe-feu.
  21. Système selon la revendication 19, caractérisé en ce que l'adresse est un code d'identification numérique.
  22. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit comprend une boucle à deux fils.
  23. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alarme incendie/fumée est indiquée par une lampe de signal rouge.
  24. Procédé destiné à empêcher la propagation du feu et de la fumée dans un système de ventilation à l'aide d'un système, comprenant au moins une unité d'étouffement ou coupe-feu (101, 233, 365) qui est équipée d'au moins un dispositif d'étouffement ou coupe-feu (4, 50), qui peut être manoeuvrée entre un point de départ et une position de travail à l'aide d'une unité centrale (20) et par laquelle une interruption de l'alimentation en énergie, qui est involontaire ou qui est amorcée par l'intermédiaire de moyens de détection, entraíne un retour automatique du dispositif coupe-feu (4, 50) à son point de départ, caractérisé en ce que ladite unité centrale (20) réalise une commande à distance et une surveillance de chaque unité coupe-feu (101, 233, 365), qui est, directement ou par l'intermédiaire d'une unité coupe-feu adjacente, reliée à l'unité centrale (20) à l'aide d'au moins un circuit de commande numérique (100, 200, 300) sous la forme d'une boucle (101 à 132 ; 233 à 264 ; 365 à 396).
  25. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que l'alarme de service est indiquée sur l'unité de commande (20), sur un panneau de visualisation ayant des lampes de signal, lorsqu'au moins un moyen de détection a atteint un degré de contamination prédéterminé.
  26. Procédé selon la revendication 25, caractérisé en ce que l'alarme incendie/fumée est indiquée à l'aide d'une lampe de signal rouge sur le panneau de visualisation, en raison de la présence de fumée ou d'une surchauffe, ce qui signifie que les clapets coupe-feu en question se ferment et se bloquent dans leur position fermée.
  27. Procédé selon l'une des revendications 24 à 26, caractérisé en ce qu'une défaillance électrique d'une unité coupe-feu (101, 233, 365) amène les clapets coupe-feu (4, 50) en question à se fermer et à se bloquer dans leur position fermée, ce qui sera indiqué sur le panneau de visualisation.
  28. Procédé selon l'une des revendications 24 à 27, caractérisé en ce qu'une vérification de fonctionnement individuelle de n'importe quel clapet coupe-feu sélectionné (4, 50) peut être commandée de l'unité centrale (20).
  29. Procédé selon la revendication 28, caractérisé en ce qu'une vérification de fonctionnement automatique peut être réalisée à intervalles de temps prédéterminés.
  30. Procédé selon l'une des revendications 24 à 29, caractérisé en ce que l'alimentation en courant électrique est coupée vers les ventilateurs en question, à l'aide de l'unité centrale (20) pendant l'alarme et pendant la vérification de fonctionnement automatique.
  31. Procédé selon l'une des revendications 24 à 30, caractérisé en ce qu'on peut établir une communication dans les deux sens entre l'unité centrale et un réseau à distance.
  32. Procédé selon l'une des revendications 24 à 30, caractérisé en ce qu'on peut établir une communication dans les deux sens entre l'unité centrale et un ordinateur supérieur.
  33. Système selon l'une des revendications 1 à 23, caractérisé en ce que l'unité centrale est un microprocesseur (20).
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