EP3782704A1 - Thermische auslöseeinrichtung zum auslösen eines selbsttätigen schliessens einer brandschutzklappe in einem luftkanal - Google Patents

Thermische auslöseeinrichtung zum auslösen eines selbsttätigen schliessens einer brandschutzklappe in einem luftkanal Download PDF

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EP3782704A1
EP3782704A1 EP20189921.8A EP20189921A EP3782704A1 EP 3782704 A1 EP3782704 A1 EP 3782704A1 EP 20189921 A EP20189921 A EP 20189921A EP 3782704 A1 EP3782704 A1 EP 3782704A1
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EP
European Patent Office
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release device
control unit
thermal release
duct
housing
Prior art date
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EP20189921.8A
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Lukas Buehler
Adrien Chassot
Marco Marder
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Siemens Schweiz AG
Original Assignee
Siemens Schweiz AG
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C2/00—Fire prevention or containment
    • A62C2/06—Physical fire-barriers
    • A62C2/24—Operating or controlling mechanisms
    • A62C2/246—Operating or controlling mechanisms having non-mechanical actuators
    • A62C2/247—Operating or controlling mechanisms having non-mechanical actuators electric
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C2/00—Fire prevention or containment
    • A62C2/06—Physical fire-barriers
    • A62C2/12—Hinged dampers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
    • F24F11/32—Responding to malfunctions or emergencies
    • F24F11/33—Responding to malfunctions or emergencies to fire, excessive heat or smoke
    • F24F11/35—Responding to malfunctions or emergencies to fire, excessive heat or smoke by closing air passages

Definitions

  • the invention relates to a thermal triggering device for triggering an automatic closing of a fire damper in an air duct.
  • an air duct is intended, for example, for air conditioning a building or for extracting smoke from a building in the event of a fire.
  • the fire damper can be closed by means of an actuator when a predeterminable duct air temperature limit value is exceeded inside the air duct.
  • the duct air temperature limit value is in particular in a temperature range from 65 ° C to 120 ° C, preferably in a range from 72 ° C to 95 ° C.
  • Such an actuator is also referred to as a fire damper drive.
  • thermal release devices have the following disadvantages:
  • a thermal release device implemented as a fuse, a so-called thermal fuse, has the property that it interrupts the power supply of the actuator at a predetermined limit temperature.
  • Such a thermal fuse cannot be reset.
  • two such thermal fuses are connected in series, the first thermal fuse then being placed inside the air duct and the second thermal fuse in the vicinity outside the air duct. If one of the thermal fuses reaches its respective limit temperature, the power supply to the actuator is interrupted or, in other words, the safety loop is opened.
  • the thermal release device considered here is designed to be attached to the air duct and is set up to interrupt a release line of the actuator that is looped through the thermal release device.
  • the trigger line fulfills the function of a safety loop.
  • the power supply to the actuator is interrupted by the release device.
  • the thermal triggering device can include an electronic control unit, a first temperature sensor connected to the control unit for, in particular, continuous detection of a duct air temperature value inside the air duct, a second temperature sensor connected to the control unit for in particular continuous detection of an ambient air temperature value outside the air duct, and an electrical one connected downstream of the control unit
  • a first temperature sensor connected to the control unit for, in particular, continuous detection of a duct air temperature value inside the air duct
  • a second temperature sensor connected to the control unit for in particular continuous detection of an ambient air temperature value outside the air duct
  • an electrical one connected downstream of the control unit
  • the electrically controllable switching element for interrupting the power supply of the actuator is in particular a transistor, in particular a switching transistor, preferably a MOSFET, a monostable or bistable relay.
  • the first and second temperature sensors are consequently not a temperature switch, as is the case with thermal fuses or bimetal switches in the prior art. Rather, it is designed to provide an electrical resistance value assigned to the detected temperature.
  • the temperature sensor can be a digital temperature sensor that outputs a digital value assigned to the detected temperature as an electrical signal.
  • the housing is preferably made of a temperature-resistant plastic, i.e. made of a plastic that is mechanically stable for temperatures up to 150 ° C.
  • the circuit carrier is preferably a printed circuit board, such as a printed circuit board made of an FR4 material.
  • the housing has a sensor opening for leading the first circuit carrier section out of the housing.
  • a structurally particularly simple construction of a thermal release device is advantageously possible.
  • a quick response of the first temperature sensor to temperature changes in the air duct is ensured.
  • the sensor opening can, for example, be sealed with an adhesive or silicone after the circuit carrier has been inserted in the housing to prevent dirt from entering.
  • the electronic control unit is a microcontroller.
  • the microcontroller is arranged on the second circuit carrier section.
  • the microcontroller is thus in the correct state Attachment of the triggering device to the air duct on the second circuit carrier section lying outside the air duct.
  • the second temperature sensor is (already) integrated in the microcontroller, preferably on the chip, the so-called "die" of the microcontroller.
  • the microcontroller is programmed, in particular to continuously record an ambient air temperature value.
  • the microcontroller is a processor-based electronic processing unit. Suitable program steps that can be executed by the microcontroller or its processor are loaded or loadable on the microcontroller.
  • the microcontroller has a preferably non-volatile electronic memory, such as a flash memory, in which the executable program routines are stored.
  • the microcontroller typically has at least one of the following integrated hardware functional units: analog / digital converter, digital / analog converter, digital input / output unit, serial bus interface, timer, Signal processor, watch dog and temperature sensor.
  • the particular advantage here is that there is no need for a separate temperature sensor as a component for detecting the ambient temperature. This simplifies the circuit structure of the thermal release device according to the invention.
  • the release mechanism can e.g. be snapped or locked into an opening in the air duct.
  • the opening is preferably slot-shaped or rectangular. In its longitudinal extension it has a dimension in the range from 3 cm to 10 cm, preferably in the range from 4 cm to 7 cm.
  • the transverse dimension of the opening can be in the range from 1 cm to 4 cm, preferably in the range from 2 cm to 3 cm.
  • two external, opposing snap elements are arranged or formed on the housing.
  • the snap elements are designed in such a way that, when the thermal release device is pushed into a geometrically matched slot-shaped opening in the air duct, they latch with the slot-shaped opening.
  • the two snap elements are arranged or molded in such a way that they latch with the inner edges of the slot-shaped opening which are furthest apart from one another. This makes a particularly simple and at the same time mechanical stable fastening of the release device according to the invention on the air duct, ie on a wall of the air duct, is possible.
  • the thermal triggering device has a manually operable switch that is electrically connected to the control unit, in particular a button.
  • the binary switching state of the switch can then be read in by means of the control unit.
  • the switch can be manually operated by a user from the outside of the housing of the thermal release device.
  • the electronic control unit can be set up or programmed to close the switching element again to restore the power supply to the actuator when the thermal release device is triggered, i.e. after the switching element has been closed and the switch has been actuated. This enables the thermal release device to be reset in a particularly simple manner.
  • the electronic control unit can be set up to openly control the switching element for interrupting the power supply of the actuator when the thermal release device is not released and after the switch has been actuated.
  • the electronic control unit can additionally be set up to control the switching element again to close after a further actuation of the switch. This makes it possible to test the functionality of the thermal release device in a simple manner.
  • the trigger device has an optical display element, in particular an LED.
  • the optical display element can be controlled at least indirectly by the electronic control unit.
  • the electronic control unit is set up or programmed to control the optical display element in the triggered state of the thermal triggering device in a continuously lit or flashing manner.
  • the electronic control unit can be set up to control the optical display element in a permanently lit state in the non-triggered state. This enables a direct status output on the thermal release device.
  • the thermal release device has a modulator and / or demodulator (modulator / demodulator) that acts electrically on the release line.
  • the modulator and / or demodulator is or are signal-connected to the electronic control unit.
  • the modulator and the demodulator can be separate structural units or a combined structural unit.
  • the modulator can be set up to couple electrical signals into the trigger line in a modulating manner in an inductive, capacitive or ohmic manner, e.g. in the sense of a powerline modem.
  • the demodulator can be set up to couple and demodulate electrical signals from the trigger line in an inductive, capacitive or ohmic manner.
  • the electronic control unit can be set up or programmed to send a current duct air temperature value and / or current ambient air temperature value and / or possibly the switching state of the switch connected to the electronic control unit as data, ie in the form of a digital sequence, to the modulator using signals or data to output this data to the tripping line for modulating this data.
  • an actuator set up to receive these modulated data and connected to the thermal release device according to the invention via the release line can forward these data to a higher-level control device via a network connection, e.g. for further possible evaluation.
  • an actuator that is set up to receive this data via a network connection from a higher-level control device can forward this data by modulation via the trigger line to the connected thermal triggering device according to the invention for possible further processing by the electronic control unit of the triggering device.
  • the electronic control unit is set up or programmed to change the duct air temperature limit value stored in the electronic control unit or in a connected external memory and / or the ambient air temperature limit value and / or the minimum temperature rise rate of the first and / or second temperature sensor, in each case by the updated duct air temperature limit value, by the updated one To replace ambient air temperature limit value and / or by the updated minimum temperature rise rate of the first and / or second temperature sensor.
  • a changed parameterization of the thermal release device according to the invention is thereby advantageously possible.
  • the electronic control unit of the thermal release device can be set up to generate a time sequence of actuation phases (button pressed) and non-actuation phases (switch released) entered via the manually operated switch, which includes an actuator parameter from a large number of possible actuator parameters encoded, received and identified as such.
  • the electronic control unit can also be set up to output this actuator parameter to a modulator which acts electrically on the trigger line and which is connected to the electronic control unit for signaling purposes.
  • An actuator parameter can be, for example, a parameter for the maximum actuator torque, for the actuating angle range, for the maximum motor speed of the actuator and the like.
  • the electronic control unit can also be set up to acknowledge a respective entered time sequence in a suitable manner by activating the optical display unit.
  • FIG 1 shows a known thermal release device 10 with two series-connected thermal fuses 6, 7 for interrupting the power supply of an actuator 1.
  • the reference numeral 8 denotes a release line that connects the release device 10 to the actuator 1 via its electrical connection 3 in the form of a cable .
  • V IN An input voltage applied there is designated by V IN.
  • the actuator 1 acts in a known manner on a fire damper 4 in an air duct 5 in order to automatically close it after it has been triggered.
  • ⁇ with a case ambient air temperature is designated outside the air channel 5 and ⁇ i is a channel air temperature in the interior of the air passage 5 shown.
  • FIG 3 shows an exemplary embodiment of the thermal release device 10 with a data transmission option to the actuator 1 according to the invention.
  • the triggering device 10 has a modulator / demodulator M / D in order to transmit data DAT, which are stored in the control unit 10 or can be read in externally by this, by means of modulation by the modulator of the modulator / demodulator M / D and via the triggering line 8 to the Actuator 1 to transfer.
  • the data DAT in the return line RL to the electric motor M are modulated.
  • the actuator 1 has a demodulation unit symbolized by a diode and a capacitor.
  • FIG 4 shows a sectional view through an exemplary thermal release device 10 according to the invention transversely to the direction of flow in an air duct 5
  • the release device 10 has a housing 12, which encloses a circuit carrier 11 (see also FIG 5 ).
  • Two snap elements 18 are molded into the housing 12, so that in the properly pushed-in state of the thermal release device 10, the housing 12 can lock in a mechanically stable manner with a geometrically coordinated slot-shaped opening SL in a wall of the air duct 5.
  • a first temperature sensor 16, in particular a PT1000 is applied to the shown “lower” section 19-1 of the circuit carrier 11. This circuit carrier section 19 protrudes from an opening OF in the housing 12 and is thus directly surrounded by the duct air in the air duct 5.
  • a housing width is denoted by B, but without the cable grommet KT shown.
  • the housing width B is preferably in the range from 4 to 8 cm.
  • FIG 5 shows a sectional view through the thermal release device 10 according to FIG FIG 4 along the in FIG 4 line of sight V.
  • L denotes a housing length
  • T denotes a housing depth.
  • the housing length L is preferably in the range 8 to 15 cm.
  • the housing depth T is preferably in the range from 1.5 to 4 cm.
  • a sensor length labeled SL describes the length of the circuit carrier section 19 led out of the housing 12 with the first temperature sensor 16 applied thereon.
  • the sensor length SL is in particular in the range from 0.2 to 5 cm, preferably in the range from 0.3 to 1.5 cm.
  • the light-emitting diode LED shines through a transparent window in the housing 12.
  • the button 15 can be operated manually from the outside of the housing 12.
  • the entire housing 12 preferably encloses the circuit carrier 11 in a dust-tight and moisture-tight manner, in particular hermetically sealed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine thermische Auslöseeinrichtung (10) zum Auslösen eines selbsttätigen Schliessens einer Brandschutzklappe (4) in einem Luftkanal (5) mittels eines Stellantriebs (1). Die Auslöseeinrichtung ist zur Anbringung am Luftkanal ausgebildet. Sie ist zudem zur Unterbrechung einer über die Auslöseeinrichtung durchgeschleiften Auslöseleitung (8) des Stellantriebs eingerichtet. Die Auslöseeinrichtung umfasst eine elektronische Steuereinheit (14), einen daran angeschlossenen ersten Temperatursensor (16) zur Erfassung eines Kanallufttemperaturwerts (θ<sub>i</sub>) im Inneren des Luftkanals (5), einen daran angeschlossenen zweiten Temperatursensor (17) zur Erfassung eines Umgebungslufttemperaturwerts (θ<sub>a</sub>) ausserhalb des Luftkanals sowie ein der Steuereinheit nachgeschaltetes, elektrisch ansteuerbares Schaltelement (S) zur Unterbrechung der Stromversorgung des Stellantriebs (1) bei Überschreiten des Kanallufttemperaturgrenzwerts oder eines vorgebbaren Umgebungslufttemperaturgrenzwerts (θ<sub>Ga</sub>). Erfindungsgemäss weist die Auslöseeinrichtung ein Gehäuse (12) sowie einen zumindest teilweise darin aufgenommenen Schaltungsträger (11) auf. Der erste und zweite Temperatursensor sind auf einem ersten (19-1) und zweiten Schaltungsträgerabschnitt (19-2) angeordnet. Bei ordnungsgemässer Anbringung ist der erste Temperatursensor innerhalb und der zweite Temperatursensor ausserhalb des Luftkanals angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine thermische Auslöseeinrichtung zum Auslösen eines selbsttätigen Schliessens einer Brandschutzklappe in einem Luftkanal. Ein solcher Luftkanal ist z.B. für die Klimatisierung eines Gebäudes oder zur Entrauchung eines Gebäudes im Brandfall vorgesehen. Die Brandschutzklappe ist bei Überschreiten eines vorgebbaren Kanallufttemperaturgrenzwerts im Inneren des Luftkanals mittels eines Stellantriebs schliessbar. Der Kanallufttemperaturgrenzwert liegt insbesondere in einem Temperaturbereich von 65°C bis 120°C, vorzugsweise in einem Bereich von 72°C bis 95°C. Ein solcher Stellantrieb wird auch als Brandschutzklappenantrieb bezeichnet.
  • Brandschutzklappenantriebe nach der EN-Norm 15650 benötigen eine thermische Auslöseeinrichtung, die bei erhöhter Temperatur, typischerweise in einem Brandfall, im Luftkanal oder ausserhalb des Luftkanals die Schliessung der Brandschutzklappe auslöst. Eine solche thermische Auslöseeinrichtung wird nach der EN-Norm 10294-4 und zukünftig nach der internationalen Norm ISO 21925-1, Annex B, C, D geprüft. Dazu wird üblicherweise eine Thermosicherung in der Ausführung als Schmelzsicherung oder ein «Bimetall» eingesetzt, welche bei erhöhter Temperatur die Stromversorgung des Stellantriebs unterbricht. Es wird folglich die Stromversorgung für den Stellantrieb über die bekannten thermischen Auslöseeinrichtungen geführt (siehe auch FIG. 1). Der Stellantrieb fährt dann die Brandschutzklappe selbsttätig, wie z.B. mithilfe im Stellantrieb gespeicherter mechanischer Energie (Federspeicher) oder mithilfe gespeicherter elektrischer Energie (Kondensator, Akkumulator), in die sichere Geschlossen-Position.
  • Eine derartige thermische Auslöseeinrichtung ist aus der Europäischen Patentanmeldung EP3104518A1 (siehe Absatz [0050]) oder aus der Internationalen Patentanmeldung WO2010/099630A1 (siehe Absatz auf Seite 11) bekannt.
  • Die bekannten thermischen Auslöseeinrichtungen haben folgende Nachteile:
    Eine als Schmelzsicherung realisierte thermische Auslöseeinrichtung, eine sogenannte Thermosicherung, hat die Eigenschaft, dass sie die Stromversorgung des Stellantriebs bei einer vorgegebenen Grenztemperatur unterbricht. Eine solche Thermosicherung ist nicht rücksetzbar. Üblicherweise werden zwei derartige Thermosicherungen in Reihe geschaltet, wobei dann die erste Thermosicherung im Inneren des Luftkanals und die zweite Thermosicherung in der Umgebung ausserhalb des Luftkanals platziert ist. Erreicht eine der Thermosicherungen ihre jeweilige Grenztemperatur, so wird dadurch die Stromversorgung des Stellantriebs unterbrochen oder mit anderen Worten die Sicherheitsschleife geöffnet.
  • Ein weiterer Nachteil ist, dass für unterschiedliche Einsatzgebiete und/oder nationalen Normerfordernissen entsprechend Thermosicherungen mit unterschiedlichen auslösenden Grenztemperaturen vorgehalten werden müssen. Ein weiterer Nachteil ist, dass Thermosicherungen bereits beim Transport oder bei der Lagerung bei Erreichen der Grenztemperatur auslösen können. Oftmals wird die Lagertemperatur der Sicherung vom Hersteller im Datenblatt eingeschränkt.
  • Zudem ist bei der Ausführung einer thermischen Auslöseeinrichtung als Schmelzsicherung die Produktion in SMD-Ausführung nicht möglich, da die Schmelzsicherung bereits beim Auflöten bzw. während des Lötprozesses (Reflow-Lötprozess, Schwall-Lötprozess) durchschmelzen würde.
  • Die hier betrachtete thermische Auslöseeinrichtung ist zur Anbringung an dem Luftkanal ausgebildet und zur Unterbrechung einer über die thermische Auslöseeinrichtung durchgeschleiften Auslöseleitung des Stellantriebs eingerichtet. Die durchgeschleifte Auslöseleitung erfüllt die Funktion einer Sicherheitsschleife. Im einfachsten Fall wird die Stromversorgung des Stellantriebs durch die Auslöseeinrichtung unterbrochen.
  • Weiterhin kann die thermische Auslöseeinrichtung eine elektronische Steuereinheit, einen an der Steuereinheit angeschlossenen ersten Temperatursensor zur insbesondere fortlaufenden Erfassung eines Kanallufttemperaturwerts im Inneren des Luftkanals, einen an der Steuereinheit angeschlossenen zweiten Temperatursensor zur insbesondere fortlaufenden Erfassung eines Umgebungslufttemperaturwerts ausserhalb des Luftkanals sowie ein der Steuereinheit nachgeschaltetes, elektrisch ansteuerbares Schaltelement zur Unterbrechung der Stromversorgung des Stellantriebs bei Überschreiten des Kanallufttemperaturgrenzwerts oder eines vorgebbaren Umgebungslufttemperaturgrenzwerts aufweisen.
  • Das elektrisch ansteuerbare Schaltelement zur Unterbrechung der Stromversorgung des Stellantriebs ist insbesondere ein Transistor, insbesondere ein Schalttransistor, vorzugsweise ein MOSFET, ein mono- oder bistabiles Relais.
  • Ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine thermische Auslöseeinrichtung anzugeben, die flexibler einsetzbar ist.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen genannt.
  • Erfindungsgemäss weist die thermische Auslöseeinrichtung ein Gehäuse sowie einen zumindest teilweise im Gehäuse aufgenommenen (einstückigen) Schaltungsträger auf. Der Schaltungsträger ist z.B. eine Leiterplatte (Platine). Es ist der erste Temperatursensor auf einem ersten Schaltungsträgerabschnitt und der zweite Temperatursensor auf einem zweiten Schaltungsträgerabschnitt angeordnet. Es ist bei ordnungsgemässer Anbringung der thermischen Auslöseeinrichtung am Luftkanal der erste Temperatursensor im Inneren des Luftkanals und der zweite Temperatursensor ausserhalb des Luftkanals angeordnet.
  • Der Vorteil der Erfindung liegt in der schaltungstechnisch äusserst einfachen und zugleich kompakten Realisierung einer thermischen Auslöseeinrichtung. Dadurch dass sich der Schaltungsträger bei ordnungsgemässer Anbringung am Luftkanal sowohl im Inneren des Luftkanals als durch die Öffnung im Luftkanal hindurch in die Umgebung ausserhalb des Luftkanals erstreckt, können alle erforderlichen Bauelemente inklusive der beiden Temperatursensoren und der elektronischen Steuereinheit auf einem einzigen Schaltungsträger appliziert werden. Die elektronische Steuereinheit ist vorzugsweise ein Mikrocontroller. Eine separate Verdrahtung der beiden Sensoren wie im Stand der Technik ist nicht erforderlich.
  • Der erste und zweite Temperatursensor ist insbesondere ein Thermistor, also ein temperaturabhängiger elektrischer Widerstand. Vorzugsweise weist ein solcher Thermistor einen sogenannten PT100, PT500 oder PT1000 als Platin-Messwiderstand auf. Die zuvor genannten Platin-Messwiderstände weisen dabei vorteilhaft einen von der Temperatur abhängigen linearen Widerstandsverlauf auf. Alternativ kann der Thermistor ein sogenannter NTC (für Negative Temperature Coefficient) oder ein PTC (für Positive Temperature Coefficient) sein.
  • Der erste und zweite Temperatursensor ist folglich kein Temperaturschalter, wie dies bei Thermosicherungen oder Bimetall-Schaltern im Stand der Technik der Fall ist. Er ist vielmehr dazu ausgebildet, einen der erfassten Temperatur zugeordneten elektrischen Widerstandswert bereitzustellen. Alternativ kann der Temperatursensor ein digitaler Temperatursensor sein, der einen der erfassten Temperatur zugeordneten Digitalwert als elektrisches Signal ausgibt.
  • Der Kanallufttemperaturgrenzwert sowie der Umgebungslufttemperaturgrenzwert, also die jeweilige Auslösetemperatur, können z.B. variabel eingestellt werden. Der Kanallufttemperaturgrenzwert und der Umgebungslufttemperaturgrenzwert können z.B. in Form eines Datenbytes in der elektronischen Steuereinheit hinterlegt sein. Dadurch kann die gleiche Hardware für unterschiedliche Anwendungen konfiguriert und somit die Variantenvielfalt reduziert werden.
  • Das Gehäuse ist vorzugsweise aus einem temperaturbeständigen Kunststoff, d.h. aus einem Kunststoff hergestellt, der für Temperaturen bis 150°C mechanisch stabil ist. Der Schaltungsträger ist vorzugsweise eine Leiterplatte, wie z.B. eine Leiterplatte aus einem FR4-Material.
  • Nach einer Ausführungsform der thermischen Auslöseeinrichtung weist das Gehäuse eine Sensoröffnung zum Herausführen des ersten Schaltungsträgerabschnitts aus dem Gehäuse auf. Durch das Herausführen des ersten Temperatursensors aus dem Gehäuse ist vorteilhaft ein konstruktiv besonders einfacher Aufbau einer thermischen Auslöseeinrichtung möglich. Zugleich ist ein schnelles Ansprechen des ersten Temperatursensors auf Temperaturänderungen im Luftkanal sichergestellt. Die Sensoröffnung kann z.B. nach Einbringen des Schaltungsträger im Gehäuse mit einem Kleber oder einem Silikon abgedichtet sein, um das Eindringen von Schmutz zu verhindern.
  • Nach einer Ausführungsform ist die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet bzw. programmiert, das Schaltelement öffnend anzusteuern, falls eine Temperaturanstiegsrate des jeweiligen erfassten Temperaturwerts, also des Kanallufttemperaturwerts und des Umgebungslufttemperaturwerts, eine zugehörige vorgebbare Mindesttemperaturanstiegsrate überschreitet, insbesondere eine zugehörige vorgebbare Mindesttemperaturanstiegsrate von 10°/min, insbesondere von 20°/min, vorzugsweise von 25°/min überschreitet.
  • Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die elektronische Steuereinheit ein Mikrocontroller. Der Mikrocontroller ist auf dem zweiten Schaltungsträgerabschnitt angeordnet. Der Mikrocontroller befindet sich somit bei ordnungsgemässer Anbringung der Auslöseeinrichtung am Luftkanal auf dem ausserhalb des Luftkanals liegenden zweiten Schaltungsträgerabschnitt. Der zweite Temperatursensor ist (bereits) im Mikrocontroller integriert, vorzugsweise auf dem Chip-Plättchen, dem sogenannten «Die» des Mikrocontrollers. Der Mikrocontroller ist programmiert, insbesondere fortlaufend einen Umgebungslufttemperaturwert zu erfassen.
  • Bei dem Mikrocontroller handelt es sich um eine prozessorgestützte elektronische Verarbeitungseinheit. Auf dem Mikrocontroller sind geeignete Programmschritte geladen bzw. ladbar, die durch den Mikrocontroller bzw. durch dessen Prozessor ausführbar sind. Der Mikrocontroller weist einen vorzugsweise nichtflüchtigen elektronischen Speicher auf, wie z.B. ein Flash-Speicher, in dem die ausführbaren Programmroutinen gespeichert sind. Der Mikrocontroller weist typischerweise neben dem elektronischen Speicher, dem Prozessor und einem RAM-Speicher zumindest eine der nachfolgend genannten integrierten Hardware-Funktionseinheit auf: Analog-/DigitalUmsetzer, Digital-/Analog-Umsetzer, digitale Ein-/AusgabeEinheit, serielle Busschnittstelle, Timer, Signalprozessor, Watch-Dog und Temperatursensor.
  • Der besondere Vorteil liegt hier darin, dass auf einen separaten Temperatursensor als Bauelement zur Erfassung der Umgebungstemperatur verzichtet werden kann. Dadurch vereinfacht sich der Schaltungsaufbau der erfindungsgemässen thermischen Auslöseeinrichtung.
  • Insbesondere umgibt das Gehäuse den Schaltungsträger - bis auf den nicht aus dem Gehäuse herausgeführten ersten Schaltungsträgerabschnitt - im Wesentlichen flächig mit einer maximalen Gehäusetiefe von 4 cm, insbesondere von 2.5 cm. Dadurch resultiert eine äusserst kompakte Bauweise der erfindungsgemässen Auslöseeinrichtung. Insbesondere umschliesst das Gehäuse den Schaltungsträger hermetisch. Die entsprechenden Öffnungen im Gehäuse für den elektrischen Anschluss der Auslöseleitung, für das Herausführen des Abschnitts mit dem ersten Temperatursensor sowie für den manuell betätigbaren Schalter sind vorzugsweise staub- und feuchtigkeitsdicht abgedichtet bzw. verschlossen.
  • Die Auslöseeinrichtung kann z.B. in eine Öffnung des Luftkanals eingeschnappt oder eingerastet werden. Dabei ragt bei ordnungsgemässer Anbringung der thermischen Auslöseeinrichtung ein Teil dieser in das Innere des Luftkanals. Der andere Teil der thermischen Auslöseeinrichtung zeigt weg von der Öffnung in die Umgebung ausserhalb des Luftkanals. Die Öffnung ist vorzugsweise schlitzförmig oder rechteckig. Sie weist in der Längserstreckung eine Abmessung im Bereich von 3 cm bis 10 cm, vorzugsweise im Bereich von 4 cm bis 7 cm, auf. Zudem kann die Öffnung in der Quererstreckung eine Abmessung im Bereich von 1 cm bis 4 cm, vorzugsweise im Bereich von 2 cm bis 3 cm, aufweisen.
  • Die thermische Auslöseeinrichtung kann alternativ oder zusätzlich im Bereich der Öffnung des Luftkanals am Luftkanal angeschraubt, angenietet oder angeklebt werden. Vorzugsweise ist die thermische Auslöseeinrichtung bzw. das diese umgebende Gehäuse derart ausgebildet, dass nach ordnungsgemässer Anbringung der thermischen Auslöseeinrichtung die Öffnung im Luftkanal abgedichtet ist, sodass keine Luft im Luftkanal durch die Öffnung hindurch in die Umgebung ausserhalb des Luftkanals gelangen kann.
  • Weiterhin sind am Gehäuse nach einer weiteren Ausführungsform der thermischen Auslöseeinrichtung zwei aussenliegende, sich gegenüberliegende Schnappelemente angeordnet bzw. angeformt. Die Schnappelemente sind derart ausgestaltet, dass diese mit dem Einschieben der thermischen Auslöseeinrichtung in eine geometrisch darauf abgestimmte schlitzförmige Öffnung im Luftkanal mit der schlitzförmigen Öffnung verrasten. Die beiden Schnappelemente sind derart angeordnet oder angeformt, dass diese mit den Innenkanten der schlitzförmigen Öffnung verrasten, die am weitesten voneinander entfernt liegen. Dadurch ist eine besonders einfache und zugleich mechanisch stabile Befestigung der erfindungsgemässen Auslöseeinrichtung am Luftkanal, d.h. an einer Wandung des Luftkanals, möglich.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform ist die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet, das Schaltelement öffnend anzusteuern, falls eine Temperaturanstiegsrate des jeweiligen erfassten Temperaturwerts eine zugehörige vorgebbare Mindesttemperaturanstiegsrate von 10°/min, insbesondere von 20°/min, überschreitet.
  • Durch das Auswerten des jeweiligen zeitlichen Temperaturanstiegs ist vorteilhaft eine schnellere Auslösung möglich, da dann erwartungsgemäss mit dem baldigen Überschreiten des Kanallufttemperaturgrenzwerts bzw. des Umgebungslufttemperaturgrenzwerts gerechnet werden kann. Dies ermöglicht eine Prognose über den weiteren Temperaturverlauf und eine frühzeitige Auslösung bei stark ansteigender Temperatur im Brandfall.
  • Einer weiteren Ausführungsform zufolge weist der Mikrocontroller ein Chipgehäuse, vorzugsweise ein Kunststoff- oder Keramikgehäuse, auf. Das Chipgehäuse ist wärmleitend, insbesondere kontaktbehaftet wärmeleitend, mit dem Gehäuse der thermischen Auslöseeinrichtung verbunden. Das Chipgehäuse kann z.B. direkt am Gehäuse der Auslöseeinrichtung anliegen. Es kann zur verbesserten Wärmeübertragung z.B. eine Wärmeleitpaste zwischen dem Chipgehäuse und dem Gehäuse der Auslöseeinrichtung, analog zur verbesserten Wärmeabfuhr bei einem Kühlkörper, eingebracht sein.
  • Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die thermische Auslöseeinrichtung einen manuell betätigbaren, mit der Steuereinheit elektrisch verbundenen Schalter auf, insbesondere einen Taster. Mittels der Steuereinheit ist dann der binäre Schaltzustand des Schalters einlesbar. Der Schalter ist von der Aussenseite des Gehäuses der thermischen Auslöseeinrichtung her manuell durch einen Benutzer betätigbar.
  • Die elektronische Steuereinheit kann dazu eingerichtet bzw. programmiert sein, im ausgelösten Zustand der thermischen Auslöseeinrichtung, d.h. nach erfolgtem angesteuerten Schliessen des Schaltelements, sowie nach Betätigung des Schalters das Schaltelement zum Wiederherstellen der Stromversorgung des Stellantriebs wieder schliessend anzusteuern. Dadurch ist auf besonders einfache Weise ein Rücksetzen der thermischen Auslöseeinrichtung möglich.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet sein, im nichtausgelösten Zustand der thermischen Auslöseeinrichtung und nach Betätigung des Schalters das Schaltelement zum Unterbrechen der Stromversorgung des Stellantriebs öffnend anzusteuern. Die elektronische Steuereinheit kann zusätzlich dazu eingerichtet sein, nach einer weiteren Betätigung des Schalters das Schaltelement wieder schliessend anzusteuern. Dadurch ist auf einfache Weise ein Test der thermischen Auslöseeinrichtung auf ihre Funktionsfähigkeit hin möglich.
  • Einer weiteren Ausführungsform zufolge weist die Auslöseeinrichtung ein optisches Anzeigeelement auf, insbesondere eine LED. Das optische Anzeigeelement ist zumindest mittelbar durch die elektronische Steuereinheit ansteuerbar. Die elektronische Steuereinheit ist dazu eingerichtet bzw. programmiert, das optische Anzeigeelement im ausgelösten Zustand der thermischen Auslöseeinrichtung dauerleuchtend oder blinkend anzusteuern. Alternativ kann die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet sein, das optische Anzeigeelement im nichtausgelösten Zustand dauerleuchtend anzusteuern. Dadurch ist eine direkte Statusausgabe an der thermischen Auslöseeinrichtung möglich.
  • Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Auslöseeinrichtung zwei in Reihe geschaltete, durch die elektronische Steuereinheit elektrisch separat ansteuerbare Schaltelemente auf. Dadurch ist bei einem technischen Versagen eines Schaltelements (Durchlegieren) eine Unterbrechung der Auslöseleitung möglich.
  • Nach einer Ausführungsform weist die thermische Auslöseeinrichtung einen elektrisch auf die Auslöseleitung einwirkenden Modulator und/oder Demodulator (Modulator/Demodulator) auf. Der Modulator und/oder Demodulator ist bzw. sind signaltechnisch mit der elektronischen Steuereinheit verbunden. Der Modulator und der Demodulator können separate Baueinheiten oder eine kombinierte Baueinheit sein. Der Modulator kann dazu eingerichtet sein, auf induktivem, kapazitiven oder ohmschen Wege elektrische Signale in die Auslöseleitung modulierend einzukoppeln, wie z.B. im Sinne eines Powerline-Modems. In entsprechender Weise kann der Demodulator dazu eingerichtet sein, auf induktivem, kapazitiven oder ohmschen Wege elektrische Signale aus der Auslöseleitung auszukoppeln und zu demodulieren.
  • Die elektronische Steuereinheit kann dazu eingerichtet bzw. programmiert sein, einen aktuellen Kanallufttemperaturwert und/oder aktuellen Umgebungslufttemperaturwert und/oder gegebenenfalls den Schaltzustand des mit der elektronischen Steuereinheit verbundenen Schalters als Daten, d.h. in Form einer digitalen Sequenz, signal-/oder datentechnisch an den Modulator zur Aufmodulierung dieser Daten auf die Auslöseleitung auszugeben.
  • Auf diese Weise kann ein zum Empfang dieser aufmodulierten Daten eingerichteter, über die Auslöseleitung an die erfindungsgemässe thermische Auslöseeinrichtung angeschlossener Stellantrieb diese Daten über einen Netzwerkanschluss weiter an ein übergeordnetes Steuergerät weiterleiten, z.B. zur weiteren möglichen Auswertung.
  • Alternativ oder zusätzlich ist die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet, mittels des Demodulators von der Auslöseleitung erhaltene demodulierte Daten zu empfangen. Die Daten umfassen einen aktualisierten Kanallufttemperaturgrenzwert und/oder einen aktualisierten Umgebungslufttemperaturgrenzwert und/oder eine aktualisierte Mindesttemperaturanstiegsrate des ersten und/oder zweiten Temperatursensors und/oder gegebenenfalls einen mittels der elektronischen Steuereinheit an das optische Anzeigeelement auszugebenden Leuchtzustand. Letzterer kann z.B. einen Dauerleuchtzustand, einen nichtleuchtenden Dunkelzustand, einen Blinkzustand mit kurzer Blinkfolge oder einen Blinkzustand mit langer Blinkfolge umfassen.
  • Auf diese Weise kann ein Stellantrieb, der eingerichtet ist, diese Daten über einen Netzwerkanschluss von einem übergeordneten Steuergerät zu empfangen, diese Daten mittels Modulation weiter über die Auslöseleitung an die angeschlossene erfindungsgemässe thermische Auslöseeinrichtung zur möglichen Weiterverarbeitung durch die elektronische Steuereinheit der Auslöseeinrichtung weiterleiten.
  • Weiterhin ist die elektronische Steuereinheit dazu eingerichtet oder programmiert, den in der elektronischen Steuereinheit oder den in einem angeschlossenen externen Speicher gespeicherten Kanallufttemperaturgrenzwert und/oder den Umgebungslufttemperaturgrenzwert und/oder die Mindesttemperaturanstiegsrate des ersten und/oder zweiten Temperatursensors jeweils durch den aktualisierten Kanallufttemperaturgrenzwert, durch den aktualisierten Umgebungslufttemperaturgrenzwert und/oder durch die aktualisierte Mindesttemperaturanstiegsrate des ersten und/oder zweiten Temperatursensors zu ersetzen. Dadurch ist eine geänderte Parametrierung der erfindungsgemässen thermischen Auslöseeinrichtung vorteilhaft möglich.
  • Darüber hinaus kann die elektronische Steuereinheit der thermischen Auslöseeinrichtung dazu eingerichtet sein, eine über den manuell betätigbaren Schalter eingegebene zeitliche Sequenz von Betätigungsphasen (Taster gedrückt) und Nichtbetätigungsphasen (Schalter losgelassen), die einen Stellantrieb-Parameter aus einer Vielzahl von möglichen Stellantrieb-Parametern kodiert, zu empfangen und als solchen zu identifizieren. Die elektronische Steuereinheit kann zudem dazu eingerichtet sein, diesen Stellantrieb-Parameter dann an einen elektrisch auf die Auslöseleitung einwirkenden Modulator auszugeben, welcher signaltechnisch mit der elektronischen Steuereinheit verbunden ist. Ein Stellantrieb-Parameter kann z.B. ein Parameter für das maximale Stellantrieb-Drehmoment, für den Stellwinkelbereich, für die maximale Motordrehzahl des Stellantriebs und dergleichen sein. Die elektronische Steuereinheit kann zudem dazu eingerichtet sein, eine jeweilige eingegebene zeitliche Sequenz durch Ansteuerung der optischen Anzeigeeinheit in geeigneter Weise zu quittieren.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen in schematischer Darstellung:
    • FIG 1
    ein Beispiel einer thermischen Auslöseeinrichtung mit zwei in Reihe geschalteter Thermosicherungen nach dem Stand der Technik zur Unterbrechung der Stromversorgung eines Stellantriebs,
    FIG 2
    ein Beispiel für eine erfindungsgemässe thermische Auslöseeinrichtung mit einer elektronischen Steuereinheit, zwei Temperatursensoren und einem Schaltelement zur Unterbrechung der Stromversorgung,
    FIG 3
    eine beispielhafte Ausführungsform der thermischen Auslöseeinrichtung mit einer Datenübertragungsmöglichkeit zum Stellantrieb gemäss der Erfindung,
    FIG 4
    eine Schnittdarstellung durch eine beispielhafte thermische Auslöseeinrichtung gemäss der Erfindung quer zur Strömungsrichtung in einem Luftkanal, und
    FIG 5
    eine Schnittdarstellung durch die thermische Auslöseeinrichtung gemäss FIG 4 entlang der in FIG 4 eingetragenen Blickrichtung V.
  • FIG 1 zeigt eine bekannte thermische Auslöseeinrichtung 10 mit zwei in Reihe geschalteter Thermosicherungen 6, 7 zur Unterbrechung der Stromversorgung eines Stellantriebs 1. Mit dem Bezugszeichen 8 ist eine Auslöseleitung bezeichnet, die in Form eines Kabels die Auslöseeinrichtung 10 mit dem Stellantrieb 1 über dessen elektrischen Anschluss 3 verbindet. Aus der FIG 1 ist ersichtlich, dass bei Auslösen einer der Thermosicherungen 6, 7 die Stromversorgung des Stellantriebs 1 entlang des Pfads Stromversorgungsanschluss 2, Steuereinheit SE des Stellantriebs 1, Auslöseleitung 8, beide Thermosicherungen 6, 7, Auslöseleitung 8, Elektromotor M des Stellantriebs 1, Steuereinheit SE und zurück zum Stromversorgungsanschluss 2 unterbrochen wird. Mit VIN ist eine dort anliegende Eingangsspannung bezeichnet. Der Stellantrieb 1 wirkt in bekannter Weise auf eine Brandschutzklappe 4 in einem Luftkanal 5 ein, um diese nach Auslösung selbsttätig zu schliessen. Mit ϑa ist dabei eine Umgebungslufttemperatur ausserhalb des Luftkanals 5 bezeichnet und mit ϑi eine Kanallufttemperatur im Inneren des gezeigten Luftkanals 5.
  • FIG 2 zeigt ein Beispiel für eine erfindungsgemässe thermische Auslöseeinrichtung 10. Letztere umfasst eine als "Logik" bezeichnete elektronische Steuereinheit 14, vorzugsweise einen Mikrocontroller. Weiterhin weist die Auslöseeinrichtung 14 bereits zwei an der Steuereinheit 14 angeschlossene Temperatursensoren 16, 17 sowie ein zumindest mittelbar durch die Steuereinheit 14 elektrisch ansteuerbares Schaltelement S zur Unterbrechung der Stromversorgung des Stellantriebs 1 auf. Die Unterbrechung der Stromversorgung erfolgt durch ein elektrisches Auftrennen einer durch die Auslöseleitung 8 gebildeten Sicherheitsschleife. Parallel zur Auslöseleitung 8 oder in einem gemeinsamen Verbindungskabel mit der Auslöseleitung 8 ist eine mit BP bezeichnete Leitung als Bezugspotential (Masse) und eine Rückleitung RL zum Elektromotor M geführt. Das Bezugspotential BP kann z.B. eine gemeinsame Masse sein. Mit VS ist eine Versorgungsspannung bezeichnet, die u.a. auch zur elektrischen Speisung der thermischen Auslöseeinrichtung 10 vorgesehen ist.
  • Die Steuereinheit 14 ist erfindungsgemäss dazu eingerichtet, fortlaufend einen durch den ersten Temperatursensor 16 erfassten Kanallufttemperaturwert θi zu erfassen und das Schaltelement S öffnend anzusteuern, falls ein aktuell erfasster Kanallufttemperaturwert θi einen vorgebbaren Kanallufttemperaturgrenzwert θGi überschreitet. Im Beispiel der FIG 1 ist die Steuereinheit 14 bereits zudem dazu eingerichtet, fortlaufend einen durch den zweiten Temperatursensor 17 erfassten Umgebungslufttemperaturwert θa zu erfassen und das Schaltelement S öffnend anzusteuern, falls ein aktuell erfasster Umgebungslufttemperaturwert θa einen vorgebbaren Umgebungslufttemperaturgrenzwert θGa überschreitet.
  • Im einfachsten Fall bildet die Steuereinheit 14 eine Serienschaltung der beiden Temperatursensoren 16, 17, wie in FIG 1 beschrieben, logisch nach. Es wird somit ausgelöst, wenn der erfasste Kanallufttemperaturwert θi den vorgebbaren Kanallufttemperaturgrenzwert θGi überschreitet ODER wenn der erfasste Umgebungslufttemperaturwert θa den vorgebbaren Umgebungslufttemperaturgrenzwert θGa überschreitet.
  • Alternativ kann die Steuereinheit 14 dazu eingerichtet sein, das Schaltelement S abhängig von einer Kombination vom erfassten Umgebungslufttemperaturwert θa und vom erfassten Kanallufttemperaturwert θi öffnend anzusteuern, wie z.B. dann, wenn die Summe der beiden Temperaturwerte θi, θa einen Summentemperaturgrenzwert überschreitet.
  • Im Beispiel der FIG 2 ist die Steuereinheit 14 zusätzlich dazu eingerichtet, vorzugsweise unabhängig vom Betrag der erfassten Temperaturwerte θi, θa, das Schaltelement S bei Überschreiten einer vorgebbaren Mindesttemperaturanstiegsrate θ'Gi, θ'Ga von 10°/min, insbesondere von 20°/min, des jeweiligen erfassten Temperaturwerts θi, θa anzusteuern, um die Stromversorgung des Stellantriebs 1 zu unterbrechen.
  • Weiter alternativ kann die Steuereinheit 14 dazu eingerichtet sein, das Schaltelement S öffnend anzusteuern, wenn der erfasste Kanallufttemperaturwert θi den vorgebbaren Kanallufttemperaturgrenzwert θGi UND die vorgebbare Mindesttemperaturanstiegsrate θ'Gi für die Kanallufttemperatur ϑi überschreitet ODER wenn der erfasste Umgebungslufttemperatur θa den vorgebbaren Umgebungslufttemperaturgrenzwert θGa UND die vorgebbare Mindesttemperaturanstiegsrate 8'Gi für die Umgebungslufttemperatur ϑa überschreitet, um die Stromversorgung des Stellantriebs 1 zu unterbrechen.
  • Mit "ODER" sind hier das Boolean-ODER bzw. das logisch ODER und mit "UND" das Boolean-UND bzw. das logische UND gemeint.
  • Die genannten Temperaturgrenzwerte θGi, θGa und Mindesttemperaturraten θ'Gi, θ'Ga können elektronisch im Mikrocontroller 14 z.B. als Variable vom Datentyp Float hinterlegt sein.
  • Weiter weist die erfindungsgemässe thermische Auslöseeinrichtung 10 einen manuell betätigbaren, mit der Steuereinheit 14 elektrisch verbundenen Schalter 15 auf. Dieser ist vorzugsweise ein Taster. Die Steuereinheit 14 ist zudem dazu eingerichtet, im ausgelösten Zustand der thermischen Auslöseeinrichtung 10, also bei geöffnetem Schaltelement S, und nach Betätigung des Schalters 15 dieses Schaltelement S im Sinne einer Rücksetzung der Auslöseeinrichtung 10 wieder schliessend zum Wiederherstellen der Stromversorgung des Stellantriebs 1 anzusteuern. Die Steuereinheit 14 kann zudem dazu eingerichtet sein, im entsprechenden nichtausgelösten Zustand der thermischen Auslöseeinrichtung 10 und nach Betätigung des Schalters 15 das Schaltelement S zum Unterbrechen der Stromversorgung des Stellantriebs 1 öffnend anzusteuern. Auf diese Weise ist ein Funktionstest der erfindungsgemässen thermischen Auslöseeinrichtung 14 möglich. Eine mit LED bezeichnete Leuchtdiode (LED) als optische Anzeigeeinheit kann entsprechend dauerleuchtend oder blinkend angesteuert werden, um den Betriebsstatus der Auslöseeinrichtung 10 anzuzeigen. Alternativ kann ein Sounder, ein Piepser oder ein Vibrierelement eingesetzt werden. Im vorliegenden Beispiel sind die optische Anzeigeeinheit LED und der Schalter 15 zu einer eigenen Funktionseinheit HMI zusammengefasst. Diese besonders einfach realisierte Mensch-Maschinen-Schnittstelle HMI kommuniziert intern mit dem Mikrocontroller 14. Die Erfassung des Schaltzustands des Schalters 15 sowie die elektrische Ansteuerung der optischen Anzeigeeinheit LED erfolgen in Hinblick auf den Mikrocontroller 14 somit indirekt.
  • FIG 3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der thermischen Auslöseeinrichtung 10 mit einer Datenübertragungsmöglichkeit zum Stellantrieb 1 gemäss der Erfindung. Im Vergleich zur vorherigen FIG 2 weist die Auslöseeinrichtung 10 einen Modulator/Demodulator M/D auf, um Daten DAT, die in der Steuereinheit 10 gespeichert sind oder durch diese extern einlesbar sind, mittels Modulation durch den Modulator des Modulator/Demodulators M/D und über die Auslöseleitung 8 an den Stellantrieb 1 zu übertragen. Im Beispiel der FIG 3 werden die Daten DAT in der Rückleitung RL zum Elektromotor M aufmoduliert. Zur Demodulation weist der Stellantrieb 1 eine durch eine Diode und durch einen Kondensator symbolisierte Demodulationseinheit auf. Die empfangenen Daten DAT können durch die Steuerrichtung SE des Stellantriebs 1 zur Parametrierung des Stellantrieb 1 ausgewertet und gegebenenfalls über eine nicht weiter dargestellte Netzschnittstelle z.B. an ein übergeordnetes Steuergerät weitergeleitet werden. Dasselbe gilt auch für den umgekehrten Weg, d.h. vom übergeordneten Steuergerät oder von der Steuereinrichtung SE des Stellantriebs 1 zur Steuereinheit 14 der erfindungsgemässen thermischen Auslöseeinrichtung 10.
  • FIG 4 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine beispielhafte thermische Auslöseeinrichtung 10 gemäss der Erfindung quer zur Strömungsrichtung in einem Luftkanal 5. Wie die FIG 4 zeigt, weist die Auslöseeinrichtung 10 ein Gehäuse 12 auf, das einen Schaltungsträger 11 umschliesst (siehe auch FIG 5). Am Gehäuse 12 sind zwei Schnappelemente 18 eingeformt, so dass im gezeigten ordnungsgemäss eingeschobenen Zustand der thermischen Auslöseeinrichtung 10 das Gehäuse 12 mit einer geometrisch darauf abgestimmten schlitzförmigen Öffnung SL in einer Wandung des Luftkanals 5 mechanisch stabil verrasten kann. Auf dem gezeigten «unteren» Abschnitt 19-1 des Schaltungsträgers 11 ist ein erster Temperatursensor 16, insbesondere ein PT1000, appliziert. Dieser Schaltungsträgerabschnitt 19 ragt aus einer Öffnung OF im Gehäuse 12 heraus und wird somit direkt von der Kanalluft im Luftkanal 5 umströmt. Auf dem Schaltungsträger 11 sind ein Mikrocontroller 14, ein als Taster ausgeführter Schalter 15, ein als MOSFET realisiertes Schaltelement S, eine als Leuchtdiode LED realisierte optische Anzeigeeinheit sowie ein zweiter Temperatursensor 17 angeordnet. Letzterer kann auch im gezeigten Mikrocontroller 14 bereits integriert sein. Die zuletzt genannten Bauelemente S, 15, LED, 17 sind elektrisch mit dem Mikrocontroller 14 verbunden. Der Mikrocontroller 14 ist mit dem integrierten zweiten Temperatursensor 17 auf dem zweien «oberen» Schaltungsträger 19-2 angeordnet, der ausserhalb des Luftkanals 5 liegt.
  • Im linken Teil der FIG 4 ist beispielhaft eine Kabeltülle KT an das Gehäuse 12 angeformt. Durch diese Kabeltülle KT ist eine als Anschlusskabel ausgeführte Auslöseleitung 8 durch eine weitere Gehäuseöffnung KO oder Kabeltüllenöffnung hindurchgeführt. Deren elektrische Einzelleiter kontaktieren jeweils eine Kontaktierungsfläche 13 auf dem Schaltungsträger 11. Der MOSFET als Schaltelement S schliesst die beiden oberen Einzelleiter im Nichtauslösefall der Auslöseeinrichtung 10 kurz. Im Auslösefall wird der MOSFET durch den Mikrocontroller 14 sperrend angesteuert.
  • Mit B ist eine Gehäusebreite bezeichnet, jedoch ohne die gezeigte Kabeltülle KT. Die Gehäusebreite B liegt vorzugsweise im Bereich von 4 bis 8 cm.
  • FIG 5 zeigt eine Schnittdarstellung durch die thermische Auslöseeinrichtung 10 gemäss FIG 4 entlang der in FIG 4 eingetragenen Blickrichtung V. In dieser Darstellung ist die besonders kompakte Bauart der erfindungsgemässen thermischen Auslöseeinrichtung 10 erkennbar. Mit L ist dabei eine Gehäuselänge und mit T eine Gehäusetiefe bezeichnet. Die Gehäuselänge L liegt vorzugsweise im Bereich 8 bis 15 cm. Die Gehäusetiefe T liegt vorzugsweise im Bereich von 1.5 bis 4 cm. Eine mit SL bezeichnete Sensorlänge beschreibt die Länge des aus dem Gehäuse 12 herausgeführten Schaltungsträgerabschnitts 19 mit dem darauf applizierten ersten Temperatursensor 16. Die Sensorlänge SL liegt insbesondere im Bereich von 0.2 bis 5 cm, vorzugsweise im Bereich von 0.3 bis 1.5 cm.
  • Wie die FIG 5 weiter zeigt, leuchtet die Leuchtdiode LED durch ein transparentes Fenster im Gehäuse 12 hindurch. Der Taster 15 ist von der Aussenseite des Gehäuses 12 her manuell betätigbar. Das gesamte Gehäuse 12 schliesst vorzugsweise den Schaltungsträger 11 staub- und feuchtigkeitsdicht, insbesondere hermetisch dicht, ein.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Stellantrieb, Aktor
    2
    Stromversorgungsanschluss, Spannungsversorgungsanschluss
    3
    elektrischer Anschluss, Buchse
    4
    Klappe, Brandschutzklappe
    5
    Luftkanal, Entrauchungskanal
    6
    erste thermische Sicherung
    7
    erste thermische Sicherung
    8
    Anschlussleitung, Leitungskabel
    10
    Thermische Auslöseeinrichtung
    11
    Schaltungsträger, Leiterplatte
    12
    Gehäuse
    13
    Kontaktierungsflächen
    14
    elektronische Steuereinheit, Mikrocontroller
    15
    Taster, Schaltelement
    16
    erster Temperatursensor, Thermistor, NTC
    17
    zweiter Temperatursensor, Thermistor, NTC
    18
    Schnapphaken, Rasthaken
    19-1
    erster Schaltungsträgerabschnitt
    19-2
    zweiter Schaltungsträgerabschnitt
    B
    Gehäusebreite
    BP
    Bezugspotential, Masse
    DAT
    Daten
    D/M
    Demodulator/Modulator
    HMI
    Mensch-Maschinen-Schnittstelle
    KO
    Gehäuseöffnung
    KT
    Kabeltülle
    L
    Gehäuselänge
    LED
    optische Anzeigeeinheit, LED
    LS
    Sensorlänge
    M
    Motor, Elektromotor
    OF
    Gehäuseöffnung
    RL
    Rückleitung, Rückleitung zum Elektromotor
    S
    Schaltelement, Relais, FET, MOSFET
    SE
    Steuereinrichtung
    SL
    Schlitz, Schlitzöffnung, Öffnung im Luftkanal
    T
    Gehäusetiefe
    VIN
    Eingangsspannung
    VS
    Versorgungsspannung
    θGa
    Umgebungslufttemperaturgrenzwert
    θGi
    Kanallufttemperaturgrenzwert
    θ'Ga
    erste Mindesttemperaturanstiegsrate
    θ'Gi
    zweite Mindesttemperaturanstiegsrate
    θa
    Kanallufttemperaturwert
    θi
    Umgebungslufttemperaturwert
    ϑa
    Umgebungslufttemperatur
    ϑi
    Kanallufttemperatur

Claims (12)

  1. Thermische Auslöseeinrichtung (10) zum Auslösen eines selbsttätigen Schliessens einer Brandschutzklappe (4) in einem Luftkanal (5), wobei die Brandschutzklappe (4) bei Überschreiten eines vorgebbaren Kanallufttemperaturgrenzwerts (θGi) im Inneren des Luftkanals (5) mittels eines Stellantriebs (1) schliessbar ist, wobei die thermische Auslöseeinrichtung (10) zur Anbringung an dem Luftkanal (5) ausgebildet sowie zur Unterbrechung einer über die thermische Auslöseeinrichtung (10) durchgeschleiften Auslöseleitung (8) des Stellantriebs (1) eingerichtet ist, wobei die thermische Auslöseeinrichtung (10) eine elektronische Steuereinheit (14), einen an der Steuereinheit (14) angeschlossenen ersten Temperatursensor (16) zur fortlaufenden Erfassung eines Kanallufttemperaturwerts (θi) im Inneren des Luftkanals (5), einen an der Steuereinheit (14) angeschlossenen zweiten Temperatursensor (17) zur fortlaufenden Erfassung eines Umgebungslufttemperaturwerts (θa) ausserhalb des Luftkanals (5) sowie ein der Steuereinheit (14) nachgeschaltetes, elektrisch ansteuerbares Schaltelement (S) zur Unterbrechung der Stromversorgung des Stellantriebs (1) bei Überschreiten des Kanallufttemperaturgrenzwerts (θGi) oder eines vorgebbaren Umgebungslufttemperaturgrenzwerts (θGa) aufweist, wobei die thermische Auslöseeinrichtung (10) ein Gehäuse (12) sowie einen zumindest teilweise im Gehäuse (12) aufgenommenen Schaltungsträger (11) aufweist, wobei der erste Temperatursensor (16) auf einem ersten Schaltungsträgerabschnitt (19-1) und der zweite Temperatursensor (17) auf einem zweiten Schaltungsträgerabschnitt (19-2) angeordnet ist, und wobei bei ordnungsgemässer Anbringung der thermischen Auslöseeinrichtung (10) am Luftkanal (5) der erste Temperatursensor (16) im Inneren des Luftkanals (5) und der zweite Temperatursensor (17) ausserhalb des Luftkanals (5) angeordnet ist.
  2. Thermische Auslöseeinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (12) eine Sensoröffnung (OF) zum Herausführen des ersten Schaltungsträgerabschnitts (19-1) aus dem Gehäuse (12) aufweist.
  3. Thermische Auslöseeinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (14) ein Mikrocontroller ist, wobei der Mikrocontroller (14) auf dem zweiten Schaltungsträgerabschnitt (19-2) angeordnet ist, wobei der zweite Temperatursensor (17) im Mikrocontroller (14) integriert ist und wobei der Mikrocontroller (14) programmiert ist, fortlaufend einen Umgebungslufttemperaturwert (θa) zu erfassen.
  4. Thermische Auslöseeinrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Gehäuse (12) den Schaltungsträger (11) bis auf den nicht aus dem Gehäuse (12) herausgeführten ersten Schaltungsträgerabschnitt (19-1) im Wesentlichen flächig und mit einer maximalen Gehäusetiefe (T) von 4 cm, insbesondere von 2.5 cm, umgibt.
  5. Thermische Auslöseeinrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei am Gehäuse (12) der thermischen Auslöseeinrichtung (10) zwei aussenliegende, sich gegenüberliegende Schnappelemente (18) angeordnet oder angeformt sind, wobei die Schnappelemente (18) derart ausgestaltet sind, dass diese mit dem Einschieben der thermischen Auslöseeinrichtung (10) in eine geometrisch darauf abgestimmte schlitzförmige Öffnung (SL) im Luftkanal (5) mit der schlitzförmigen Öffnung (SL) verrasten.
  6. Thermische Auslöseeinrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Steuereinheit (14) dazu eingerichtet ist, das Schaltelement (S) öffnend anzusteuern, falls eine Temperaturanstiegsrate des jeweiligen erfassten Temperaturwerts (θi, θa) eine zugehörige vorgebbare Mindesttemperaturanstiegsrate (θ'Gi, θ'Ga) von 10°/min, insbesondere von 20°/min, überschreitet.
  7. Thermische Auslöseeinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der Mikrocontroller (14) ein Chipgehäuse aufweist und wobei das Chipgehäuse wärmleitend, insbesondere kontaktbehaftet wärmeleitend, mit dem Gehäuse (12) der thermischen Auslöseeinrichtung (10) verbunden ist.
  8. Thermische Auslöseeinrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Auslöseeinrichtung (10) einen manuell betätigbaren, mit der Steuereinheit (14) elektrisch verbundenen Schalter (15), insbesondere einen Taster, aufweist,
    - wobei die Steuereinheit (14) dazu eingerichtet ist, im ausgelösten Zustand der thermischen Auslöseeinrichtung (10) und nach Betätigung des Schalters (15) das Schaltelement (S) wieder schliessend zum Wiederherstellen der Stromversorgung des Stellantriebs (1) anzusteuern, oder
    - wobei die Steuereinheit (14) dazu eingerichtet ist, im nichtausgelösten Zustand der thermischen Auslöseeinrichtung (10) und nach Betätigung des Schalters (15) das Schaltelement (S) zum vorzugsweise testweisen Unterbrechen der Stromversorgung des Stellantriebs (1) öffnend anzusteuern.
  9. Thermische Auslöseeinrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Auslöseeinrichtung (10) ein optisches Anzeigeelement (LED), insbesondere eine LED, aufweist, wobei das optische Anzeigeelement (LED) zumindest mittelbar durch die Steuereinheit (14) ansteuerbar ist, und wobei die Steuereinheit (14) dazu eingerichtet ist, das optische Anzeigeelement (LED) im ausgelösten Zustand der thermischen Auslöseeinrichtung (10) dauerleuchtend oder blinkend anzusteuern oder dazu eingerichtet ist, das optische Anzeigeelement (LED) im nichtausgelösten Zustand der thermischen Auslöseeinrichtung (10) dauerleuchtend anzusteuern.
  10. Thermische Auslöseeinrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die thermische Auslöseeinrichtung (10) einen elektrisch auf die Auslöseleitung (8) einwirkenden Modulator und/oder Demodulator (M/D) aufweist, welcher signaltechnisch mit der Steuereinheit (14) verbunden ist,
    - wobei die Steuereinheit (14) dazu eingerichtet ist, einen aktuellen Kanallufttemperaturwert (θi) und/oder aktuellen Umgebungslufttemperaturwert (θa) und/oder gegebenenfalls den Schaltzustand des mit der Steuereinheit (14) verbundenen Schalters (15) als Daten (DAT) signal-/oder datentechnisch an den Modulator (M/D) zur Aufmodulierung dieser Daten (DAT) auf die Auslöseleitung (8) auszugeben, und/oder
    - wobei die Steuereinheit (14) dazu eingerichtet ist,
    - einen mittels des Modulators und/oder Demodulators (M/D) von der Auslöseleitung (8) erhaltene demodulierte Daten (DAT) zu empfangen, wobei die Daten (DAT) einen aktualisierten Kanallufttemperaturgrenzwert (θGi), einen aktualisierten Umgebungslufttemperaturgrenzwert (θGa), aktualisierte Mindesttemperaturanstiegsraten (θ'i, θ'a) und/oder gegebenenfalls einen mittels der Steuereinheit (14) an das optische Anzeigeelement (LED) auszugebenden Leuchtzustand umfassen, und
    - den in der Steuereinheit (10) gespeicherten Kanallufttemperaturgrenzwert (θGi), Umgebungslufttemperaturgrenzwert (θGa) und/oder die Mindesttemperaturanstiegsraten (θ'i, θ'a) durch den aktualisierten Kanallufttemperaturgrenzwert (θGi), durch den aktualisierten Umgebungslufttemperaturgrenzwert (θGa) und/oder durch die aktualisierten Mindesttemperaturanstiegsraten (θ'i, θ'a) zu ersetzen.
  11. Thermische Auslöseeinrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der jeweilige Temperatursensor (16, 17) einen Thermistor, insbesondere einen PT100 oder PT1000, umfasst.
  12. Thermische Auslöseeinrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das elektrisch ansteuerbare Schaltelement (S) ein Transistor, insbesondere ein MOSFET, ein monostabiles Relais oder ein bistabiles Relais ist.
EP20189921.8A 2019-08-23 2020-08-06 Thermische auslöseeinrichtung zum auslösen eines selbsttätigen schliessens einer brandschutzklappe in einem luftkanal Active EP3782704B1 (de)

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