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WO2008122140A1 - Stellantrieb für eine brandschutzklappe - Google Patents

Stellantrieb für eine brandschutzklappe Download PDF

Info

Publication number
WO2008122140A1
WO2008122140A1 PCT/CH2008/000151 CH2008000151W WO2008122140A1 WO 2008122140 A1 WO2008122140 A1 WO 2008122140A1 CH 2008000151 W CH2008000151 W CH 2008000151W WO 2008122140 A1 WO2008122140 A1 WO 2008122140A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fire damper
electric motor
sleeve
open position
actuator
Prior art date
Application number
PCT/CH2008/000151
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Birchmeier
Original Assignee
Newenta Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Newenta Ag filed Critical Newenta Ag
Publication of WO2008122140A1 publication Critical patent/WO2008122140A1/de

Links

Classifications

    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an electric actuator for an actuator such as preferably a fire damper in ventilation ducts according to the preamble of claim 1.
  • Fire dampers with actuator and spring return are used as safety actuators in ventilation systems and are known per se.
  • the actuators are brought in the normal operation by the integrated actuator in the open position and held in this position. In the event of a fault or for the purpose of checking, the actuator should assume its safety position and be locked in this position against channel-side effects. The assumption of the safety position takes place in case of interruption of the power supply, either by a power failure or by a targeted, via control electronics and / or sensors triggered power interruption.
  • a safety actuator can be used, for example, to prevent the spread of fire and smoke in ventilation systems and seal openings for ventilation ducts in fire walls in the event of fire fireproof.
  • Actuators with spring return for fire dampers are well known in the air conditioning, ventilation and control technology.
  • the patent EP 1 519 120 Bl (Dl) can be used.
  • D1 discloses an actuator in which the electric motor, which opens the fire damper, simultaneously biases a spring element.
  • the electric motor acts on the fire damper via a strongly reducing gear;
  • the spring element has the task of closing the fire damper in case of power failure or a detected by sensors fire alarm. Its stored spring energy acts - in the reverse direction - over the same gearbox and closes the fire damper.
  • US-PS 4,334,570 shows an arrangement in which a drive motor drives a pulley, which opens the flap against its own weight or against a biased by the opening process return spring via a wound rope.
  • the drive motor is also after the opening process, i. as long as the flap is open (ie in normal operation), always under tension, thus keeping its torque constant and thus the flap against the pressure of the return spring open. If the power fails, a wrap spring clutch automatically relaxes due to the lost torque due to the stored spring energy and breaks the connection to the motor, with the result that the pulley can idle freely rotate so that the flap closes.
  • the disclosed solution requires a second, with the housing firmly anchored wrap spring, which is connected via an intermediate sleeve with the first wrap spring.
  • This arrangement has the disadvantage that the drive motor must always provide torque, ie must be under power if the flap is to remain open.
  • it is disadvantageous that the construction of the coupling with two cooperating wrap springs is complicated.
  • US-PS 4,723,481 shows an arrangement in which also a drive motor opens the flap against the pressure of a return spring and, as long as the drive motor is energized, holds in the open position. If the drive current fails, a wrap spring releases due to the stored spring force and thus causes the decoupling of the drive motor, so that the flap actuated by the return spring can close. Again, the drive motor must be constantly the electricity; at the same time a cable is necessary for the reduction of the motor drive, which is connected downstream of the clutch.
  • EP 0 697 571 shows a further advanced arrangement in which the drive motor is designed for the high speeds of today's drive motors and connected to the damper drive via a reduction gear.
  • the flap is held by the constantly energized motor against the force of a return spring in the open position. By the return movement high speeds are generated in the reduction gear and reduced by a centrifugal brake.
  • the clutch disconnects the engine from the reduction gear.
  • Coupling and motor form a functional unit and are realized in a single mechanical assembly.
  • the coupling may have a wrap spring or be designed as a planetary gear; in the latter case a motorized movement of the flap in both directions is possible.
  • Motor and flap are connected in this case, when the planet carrier (the outer gear of the planetary gear) is blocked, and released from each other when the planet carrier can rotate.
  • a pawl blocks or releases the planetary carrier when the flap is to be closed by the return spring; in other words, the pawl controls the clutch.
  • a method for operating a fire damper actuator that can be returned from a closed position to an open position by a drive motor and from a return position to a closed position by a return spring element, the drive motor for starting (or due to the starting operation ) is coupled with the fire damper and this then brings in the open position, then the fire damper simultaneously or first locked in the open position by another lock and simultaneously or decoupled from the drive motor, such that the fire damper held by the lock and independent of the drive motor in the open position is and can close freely after unlocking by the return spring element.
  • an actuator for a fire damper (7) for carrying out this method, with an electric motor (1) for opening the fire damper (7), a transmission (2) and a clutch, wherein the transmission (2) and the coupling between the electric motor (1 ) and fire damper (7) are arranged, and with a return spring element for closing the fire damper (7), which acts directly on them, wherein a lock is provided which locks the fire damper (7) after reaching the open position in this, such that the fire damper remains in the open position even when the clutch is released, until the lock is released.
  • an actuator according to item two, wherein the latch has a pawl which operatively cooperates with an element of the fire damper (7) for locking them, and wherein the pawl by a current-carrying element, preferably an electromagnet, can be held in the locked position.
  • an actuator according to point two wherein the coupling between the transmission (2) and the fire damper (7), preferably directly on the fire damper (7) is arranged.
  • an actuator for a fire damper (7) for carrying out the above method or according to one of claims two to four, with a pivot axis (6), with an electric motor (1), a transmission (2) for reducing the electric motor ( 1), a directly connected to the fire damper (7) spring element for closing the fire damper (7), wherein coupling means are provided to the fire damper (7) only during the opening process with the transmission (2) and the electric motor (1) to couple and to release this coupling immediately after completion of the opening process, and that further means are provided to keep the decoupled fire damper (7) in the open position or to trigger the closing operation of the fire damper (7) bypassing the gearbox (2) and electric motor (1) and to accomplish.
  • the arrangement according to the invention thus ensures that damage can not occur in the opening drive, especially as a result of a test run or else by a repeated or cyclical opening and closing of the fire damper.
  • the construction of the actuator is much easier and space-saving, it can be a standard commercial, low-cost standard gear can be used.
  • the coupling is directly on the fire damper, i. arranged according to the transmission, with the advantage that the fire damper, regardless of the condition of any element of the opening drive can close reliably.
  • the slowest running wheel of the transmission the drive wheel for the pivot axis of the actuator (ie the fire protection flap), henceforth called output gear carries a tubular axially extending extension.
  • the drive wheel for the pivot axis of the actuator ie the fire protection flap
  • output gear carries a tubular axially extending extension.
  • the lowest part of this wrap spring lies frictionally inside the barrel.
  • the wrap spring narrows in its middle part and thus puts in the KraftSchluss outside on a sleeve into which the pivot axis of the fire damper is inserted positively.
  • the said sleeve rotates and thus the fire damper opens; In the same corridor, the closing spring acting directly on the fire damper is tensioned.
  • Fig. 1 shows a section through an assembled actuator
  • Fig. 2 is a plan view of a portion of the actuator.
  • FIG. 3 shows a variant for the representation of FIG. 2.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the assembled actuator.
  • An electric motor 1 drives a reduction gear gearbox 2 with a strong reduction in the range of 500: 1 to 10 * 000: 1, as they are common and known in comparable actuators.
  • the gears of the transmission 2 are therefore not shown.
  • a frame 11 for the transmission 2 is here a plate. With this frame 11 a barrel 3 is firmly connected.
  • the barrel 3 has a central cylindrical bore 12, in which a wrap spring 4 rests with its lowermost turns 13.
  • the terms “below” and “above” refer exclusively to the illustration of Fig. 1.
  • they can of course both replaced as well as by right / left or be replaced left / right.
  • the slowest running gear of the transmission 2 is rotatably mounted and is designated by output gear 9. It has a tubular extension 10 in the axial direction. In this, the uppermost part 14 of the wrap 4 is frictionally mounted. Through the tubular extension 10 runs, rotatably mounted against it, a sleeve 5, which can receive a positive locking in its lowermost part a pivot axis 6 of a fire damper 7. Between the lowermost turns 13 of the wrap spring 4, which frictionally with the barrel 3 and its uppermost part 14 which is non-positively connected to the tubular extension 10 of the output gear 9, it runs freely over the sleeve 5. It points from the sleeve 5 a small distance in the range of 0.05 to 0.5 mm.
  • FIG. 2 shows a plan view of the inventive actuator from above.
  • FIG. 2 Fixedly connected to the sleeve 5 is in a first embodiment, an arm 16, which is moved in the "open" position to a holding magnet 17.
  • the holding magnet 17 may either be an electromagnet, which holds the arm 16 in the current flowing state against the moment of a directly connected to the fire damper 7 coil spring or otherwise suitably designed spring element (not shown), or it has a permanent magnet whose magnetic flux through the current flow in the coil of the magnet can be compensated for a short time.
  • Fig. 3 shows a coupled with the fire damper 7 or the sleeve 5 ratchet wheel 18 with a detent 19.
  • a pawl 20 by the spring tension of a spring arm 21 carrying them engage.
  • the spring arm 21 is attached directly or indirectly to the frame 11.
  • the catch 19 is arranged so that the latching of the pawl 20 can take place only when the fire damper 7 is open.
  • the fire damper 7 is ready to close and the actuator ready to open the closed fire damper 7 again.
  • the pawl 20 can be lifted either manually or by an electromagnet 23 from the catch 19, which is also directly or indirectly attached to the frame 11.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
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Abstract

Der erfindungsgemässe Stellantrieb für eine Brandschutz klappe mit einem Elektromotor (1) treibt ein Untersetzungsgetriebe (2) an mit einem letzten, langsamst laufenden Abtriebsrad (9) mit einer axialen rohrförmigen Verlängerung (10). Dieses liegt drehbar auf einem mit einem Gestell (11) fest verbundenen Federhaus (3) auf. Das Federhaus (3) weist eine zentrale zylindrische Bohrung (12) auf, in welche eine Schlingfeder (4) mit ihren untersten Windungen (13) anliegt. Der oberste Teil (14) der Schlingfeder (4) sitzt kraftschlüssig auf der Verlängerung (10). Durch die Verlängerung (10) läuft, gegen sie drehbar gelagert, eine Hülse 5, welche in ihrem untersten Teil eine Schwenkachse (6) der Brandschutzklappe (7) formschlüssig aufnehmen kann. Zwischen den untersten Windungen (13) der Schlingfeder (4), welche kraft schlüssig mit dem Federhaus (3) und ihrem obersten Teil (14), welcher kraftschlüssig mit der Verlängerung (10) des Abtriebsrades (9) verbunden ist, verläuft sie frei über die Hülse (5). Sie weist dabei von der Hülse (5) einen kleinen Abstand auf im Bereich von 0,05 bis 0,5 mm.

Description

Stellantrieb für eine Brandschutzklappe
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Stellantrieb für ein Stellglied wie vorzugsweise eine Brandschutz- klappe in Lüftungskanälen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Brandschutzklappen mit Stellantrieb und Federrücklauf werden als Sicherheitsstellglieder in LüftungsSystemen eingesetzt und sind an sich bekannt.
Die Stellglieder werden im Normalbetrieb durch den integrierten Stellantrieb in Offenstellung gebracht und in dieser Position gehalten. Im Störfall oder zwecks Überprüfung soll das Stellglied seine Sicherheitsstellung einnehmen und in dieser Stellung gegenüber kanalseitigen Einwirkungen verriegelt werden. Das Einnehmen der Sicherheitsstellung erfolgt bei Unterbruch der Stromversorgung, sei es durch einen Stromausfall oder durch einen gezielten, via Steuerelektronik oder/und Sensoren ausgelösten Stromunterbruch. Ein solches Sicherheitsstellglied kann beispielsweise dazu benutzt werden, die Ausbreitung von Feuer und Rauch in Lüftungssystemen zu verhindern und Durchbrüche für Lüftungskanäle in Brandschutzmauern im Brandfall feuerfest abzudichten.
Stellantriebe mit Federrücklauf für Brandschutzklappen sind in der Klima-, Lüftungs- und Regeltechnik hinlänglich bekannt. Z.B. kann das Patent EP 1 519 120 Bl (Dl) herangezogen werden. Dl offenbart einen Stellantrieb, bei welchem der Elektromotor, welcher die Brandschutzklappe öffnet, gleichzeitig ein Federelement spannt. Der Elektromotor wirkt auf die Brandschutzklappe über ein stark untersetzendes Getriebe; das Federelement hat die Aufgabe, die Brandschutzklappe bei Stromausfall oder einer über Sensoren festgestellte Brand- alarmlage zu schliessen. Seine gespeicherte Federenergie wirkt - im nun umgekehrten Drehsinn - über das gleiche Getriebe und schliesst die Brandschutzklappe. Der Nachteil einer solchen Lösung liegt im Umstand, dass das Getriebe sowohl zum Öffnen als auch zum Schliessen der Brandschutzklappe im Einsatz steht, und beim Abschluss des Schliessvorganges grosse Trägheitskräfte auftreten, bedingt durch die grosse Untersetzung der schnell laufenden ersten Zahnräder. Dadurch können sich Getriebeausfälle ergeben, welche direkt sicherheitsrelevant sind.
Weiter zeigt US-PS 4,334,570 eine Anordnung, in welcher ein Antriebsmotor eine Seilrolle antreibt, die über ein aufgewundenes Seil die Klappe gegen ihr Eigengewicht oder gegen eine durch den Öffnungsvorgang vorgespannte Rückstellfeder öffnet. Dabei steht der Antriebsmotor auch nach dem ÖffnungsVorgang, d.h. solange die Klappe offen steht (also im Normalbetrieb) , stets unter Spannung, hält somit sein Drehmoment weiterhin konstant und damit die Klappe gegen den Druck der Rückstellfeder offen. Fällt der Strom aus, entspannt sich eine Schlingfederkupplung aufgrund des weggefallenen Drehmoments von selbst durch die gespeicherte Federenergie und unter- bricht die Verbindung zum Motor, mit der Folge, dass die Seilrolle frei im Leerlauf drehen kann, so dass die Klappe schliesst. Die offenbarte Lösung bedingt eine zweite, mit dem Gehäuse fest verankerte Schlingfeder, die über eine Zwischenhülse mit der ersten Schlingfeder verbunden ist. Diese Anord- nung besitzt den Nachteil, dass der Antriebsmotor stets Drehmoment liefern, also unter Strom stehen muss, wenn die Klappe offen bleiben soll. Zudem ist nachteilig, dass der Aufbau der Kupplung mit zwei zusammenwirkenden Schlingfedern kompliziert ist.
US-PS 4,723,481 zeigt eine Anordnung, in welcher ebenfalls ein Antriebsmotor die Klappe gegen den Druck einer Rückstellfeder öffnet und, solange der Antriebsmotor unter Strom steht, in Offenstellung hält. Fällt der Antriebsstrom aus, löst sich eine Schlingfeder aufgrund der gespeicherten Federkraft und bewirkt so die Abkoppelung des Antriebsmotors, so dass sich die Klappe durch die Rückstellfeder betätigt, schliessen kann. Auch hier muss der Antriebsmotor ständig un- ter Strom stehen; zugleich ist ein Kabelzug zur Untersetzung des Motorantriebs notwendig, der der Kupplung nachgeschaltet ist.
EP 0 697 571 zeigt eine weiter fortgeschrittene Anordnung, in welcher der Antriebsmotor für die hohen Drehzahlen heutiger Antriebsmotore ausgelegt und über ein Reduktionsgetriebe mit dem Klappenantrieb verbunden ist. Die Klappe ist durch den ständig unter Strom stehenden Motor gegen die Kraft einer Rückstellfeder in Offenstellung gehalten. Durch die Rückstellbewegung werden hohe Drehzahlen im Reduktionsgetriebe erzeugt und durch eine Fliehkraftbremse reduziert. Im Fall des Federrücklaufs (Schliessen der Klappe) wird durch eine Kupplung der Motor vom Reduktionsgetriebe abgekuppelt. Kupp- lung und Motor bilden eine Funktionseinheit und sind in einer einzigen mechanischen Baugruppe realisiert. Die Kupplung kann eine Schlingfeder aufweisen oder als Planetengetriebe ausgebildet sein; in letzterem Fall ist eine motorgetriebene Bewegung der Klappe in beiden Richtungen möglich. Motor und Klappe sind in diesem Fall verbunden, wenn der Planetenträger (das Aussenrad des Planetengetriebes) blockiert ist, und voneinander gelöst, wenn der Planetenträger rotieren kann. Eine Sperrklinke blockiert den Planetenträger bzw. gibt diesen frei, wenn die Klappe durch die Rückstellfeder geschlossen werden soll; die Sperrklinke steuert mit anderen Worten die Kupplung an.
Dieser Anordnung ist nachteilig, dass der Antriebsmotor stets unter Strom stehen muss, um die Klappe offen zu halten; zudem ist die offenbarte Konstruktion aufwendig, da eine Flieh- kraftbremse als Teil des Reduktionsgetriebes vorgesehen ist. Da erhebliche Kräfte auf den Getriebeteil wirken, der zwischen der Klappe und der Fliehkraftbremse liegt, bestehen das Risiko der Beschädigung während des Betriebs, was dazu führen kann, dass der genannte Getriebeteil einen einwandfreien Schliessvorgang verhindert. Entsprechend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines Stellantriebs sowie einen Stellantrieb zu schaffen, der bei vereinfachter Konstruktion Nachteile des Stands der Technik vermeidet.
Die Lösung der gestellten Aufgabe ist wiedergegeben im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 sowie des Anspruchs 2 hinsichtlich ihrer wesentlichen Merkmale, in den folgenden Patenansprüchen hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausges- taltungen.
Erfindungsgemäss sind entsprechend folgende Merkmale vorgesehen:
Erstens ein Verfahren zum Betrieb eines Stellantriebs für eine Brandschutzklappe, die durch einen Antriebsmotor von einer Schliesstellung in eine Offenstellung und durch ein Rückstellfederelement von der Offenstellung in die Schliessstel- lung zurück gebracht werden kann, wobei der Antriebsmotor für den Start (oder auf Grund des Startvorgangs) mit der Brandschutzklappe gekoppelt wird und diese danach in Offenstellung bringt, dann die Brandschutzklappe gleichzeitig oder zuerst in Offenstellung durch eine weitere Verriegelung verriegelt und gleichzeitig oder danach vom Antriebsmotor entkoppelt wird, derart, dass die Brandschutzklappe durch die Verriegelung und unabhängig vom Antriebsmotor in Offenstellung gehalten wird und sich nach Entriegelung durch das Rückstellfederelement frei schliessen kann.
Zweitens ein Stellantrieb für eine Brandschutzklappe (7) zur Ausführung dieses Verfahrens, mit einem Elektromotor (1) zum Öffnen der Brandschutzklappe (7) , einem Getriebe (2) sowie einer Kupplung, wobei das Getriebe (2) und die Kupplung zwischen Elektromotor (1) und Brandschutzklappe (7) angeordnet sind, und mit einem Rückstellfederelement zum Schliessen der Brandschutzklappe (7) , das auf diese direkt einwirkt, wobei eine Verriegelung vorgesehen ist, die die Brandschutzklappe (7) nach Erreichen der Offenstellung in dieser verriegelt, derart, dass die Brandschutzklappe auch bei gelöster Kupplung in Offenstellung verbleibt, solange, bis die Verriegelung gelöst wird.
Drittens ein Stellantrieb nach Punkt zwei, wobei die Verriegelung eine Sperrklinke aufweist, die mit einem Element der Brandschutzklappe (7) für deren Verriegelung betriebsfähig zusammenwirkt, und wobei die Sperrklinke durch ein strom- durchflossenes Element, vorzugsweise ein Elektromagnet, in Verriegelungsstellung gehalten werden kann.
Viertens ein Stellantrieb nach Punkt zwei, wobei die Kupplung zwischen dem Getriebe (2) und der Brandschutzklappe (7) , vorzugsweise direkt an der Brandschutzklappe (7), angeordnet ist.
Fünftens ein Stellantrieb für eine Brandschutzklappe (7) zur Ausführung des oben genannten Verfahrens oder nach einem der Ansprüche zwei bis vier, mit einer Schwenkachse (6), mit ei- nem Elektromotor (1), einem Getriebe (2) zum Untersetzen des Elektromotors (1) , einem direkt mit der Brandschutzklappe (7) verbundenen Federelement zum Schliessen der Brandschutzklappe (7), wobei Kopplungsmittel vorhanden sind um die Brandschutzklappe (7) nur während des Öffnungsvorganges mit dem Getriebe (2) und dem Elektromotor (1) zu koppeln und diese Kopplung unmittelbar nach vollendetem Öffnungsvorgang zu lösen, und dass weitere Mittel vorgesehen sind, die entkoppelte Brand- schutzklappe (7) in Offenstellung zu halten oder den Schliessvorgang der Brandschutzklappe (7) unter Umgehung von Getriebe (2) und Elektromotor (1) auszulösen und zu vollziehen.
Schliesslich ein Stellantrieb nach Punkt 5, wobei die Kopplungsmittel eine Schlingfeder aufweisen.
Dadurch, dass die Brandschutzklappe durch eine Verriegelung in Offenstellung gehalten wird, kann ihre Schliessbewegung unabhängig vom Öffnungsantrieb erfolgen, so dass die Rück- stellfeder nur für die genügend schnelle und zuverlässig dichte Schliessung der Brandschutzklappe ausgebildet sein muss. Zudem entfällt die Notwendigkeit, den Motor ständig unter Strom zu halten, was Strom spart und den Einsatz eines konventionellen, einfachen und kostengünstigen Serienmotors erlaubt. Dies trifft auch auf das Getriebe zu, das nur der Beanspruchung durch die an sich weiche und langsame Bewegung während dem Öffnungsvorgang ausgesetzt ist. Es entfällt der Aufwand für z.B. eine Fliehkraftkupplung, wie sie in der EP 0 697 571 vorgesehen ist, oder für die konstruktive Verstärkung des Getriebes in diesem Fall, da sowohl die Bremskräfte als auch Beschleunigungskräfte aufgenommen werden müssen, wie sie auftreten, wenn die Entkopplung zwar durch den Schliessvor- gang, aber dennoch erst nach dessen Beginn erfolgt.
Nicht zuletzt stellt die erfindungsgemässe Anordnung damit sicher, dass gerade durch einen Probelauf oder auch durch be- stimmungsgemäss wiederholtes bzw. zyklisches Öffnen und Schliessen der Brandschutzklappe ein Schaden im Öffnungsan- trieb nicht entstehen kann.
Zudem ist erfindungsgemäss die Konstruktion des Stellantriebs wesentlich vereinfacht und platzsparend, es kann ein handelsübliches, günstiges Standardgetriebe verwendet werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kupplung direkt an der Brandschutzklappe, d.h. nach dem Getriebe angeordnet, mit dem Vorteil, dass die Brandschutzklappe unabhängig vom Zustand irgend eines Elementes des Öffnungsantriebs zuverläs- sig schliessen kann.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform trägt das am langsamsten laufende Rad des Getriebes, das Antriebsrad für die Schwenkachse des Stellgliedes (also der Brandschutzklap- pe), fortan Abtriebsrad genannt, eine rohrförmige sich axial erstreckende Verlängerung. Auf dieser sitzt der oberste Teil einer Schlingfeder fest. Der unterste Teil dieser Schlingfeder liegt innen im Federhaus kraftschlüssig an. Dreht sich das Abtriebsrad in Öffnungsrichtung, so verengt sich die Schlingfeder in ihrem mittleren Teil und legt sich damit im KraftSchluss aussen auf eine Hülse, in welche die Schwenkachse der Brandschutzklappe formschlüssig eingesetzt ist. Sobald dieser Kraftschluss zu Stande kommt, dreht sich die genannte Hülse und damit öffnet sich die Brandschutzklappe; im gleichen Gang wird die direkt auf die Brandschutzklappe wirkende Schliessfeder gespannt. Mit dem Erreichen des Kraftschlusses der Schlingfeder mit der Hülse löst sich deren Kraftschluss mit dem Federhaus. Sobald die Brandschutzklappe offen ist, wofür eine Drehung der Hülse um etwa 90° notwenig ist, klinkt ein Anschlag ein, und der antreibende Elektromotor arbeitet gegen einen viel höheren Widerstand. Dies bewirkt einen steil ansteigenden Stromverlauf. Dieser Stromverlauf wird detek- tiert und schaltet bei einem vorgegebenen Wert den Motor aus. Hat die Brandschutzklappe damit die "offen"-Stellung erreicht, so wird sie durch einen Magneten in dieser Stellung gehalten. Gleichzeitig mit dem Laufen des Motors wird ein Kondensator geladen. Dieser entlädt sich nach Abschalten der Motorspeisung über den Motor und lässt ihn rückwärts laufen. Dadurch wird die Schlingfeder soweit entspannt, dass diese die Hülse freigibt. Die Schlingfeder wird damit entspannt, der Motor ist stromlos und das Getriebe momentenfrei . Beim Auftreten eines Alarmzustandes kann der Magnet gelöst werden, und die Brandschutzklappe schliesst, angetrieben durch die Schliessfeder; das Getriebe ist immer noch momentenfrei.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch einen zusammengebauten Stellantrieb, Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil des Stellantriebes.
Fig. 3 eine Variante zur Darstellung von Fig. 2.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des zusammengebauten Stellantriebes. Ein Elektromotor 1 treibt ein Untersetzungs- getriebe 2 an mit einer starken Untersetzung im Bereich von 500:1 bis 10*000:1, wie sie in vergleichbaren Stellantrieben üblich und bekannt sind. Die Zahnräder des Getriebes 2 sind daher nicht dargestellt. Als Gestell 11 für das Getriebe 2 dient hier eine Platte. Mit diesem Gestell 11 ist ein Federhaus 3 fest verbunden. Das Federhaus 3 weist eine zentrale zylindrische Bohrung 12 auf, in welche eine Schlingfeder 4 mit ihren untersten Windungen 13 anliegt. Die Begriffe "unten" und "oben" beziehen sich ausschliesslich auf die Dar- Stellung von Fig. 1. Je nach Lage und Richtung des Einbaus des Stellantriebes und der von ihm zu öffnenden Brandschutzklappe können sie selbstverständlich sowohl ausgetauscht als auch durch rechts/links oder links/rechts ersetzt werden. Auf dem feststehenden Federhaus 3 liegt das langsamst laufen- de Zahnrad des Getriebes 2 drehbar auf und ist mit Abtriebsrad 9 bezeichnet. Es weist in axialer Richtung eine rohrför- mige Verlängerung 10 auf. Auf diese ist der oberste Teil 14 der Schlingfeder 4 kraftschlüssig aufgesetzt. Durch die rohr- förmige Verlängerung 10 läuft, gegen sie drehbar gelagert, eine Hülse 5, welche in ihrem untersten Teil eine Schwenkachse 6 einer Brandschutzklappe 7 formschlüssig aufnehmen kann. Zwischen den untersten Windungen 13 der Schlingfeder 4, welche kraftschlüssig mit dem Federhaus 3 und ihrem obersten Teil 14, welcher kraftschlüssig mit der rohrförmigen Verlän- gerung 10 des Abtriebsrades 9 verbunden ist, verläuft sie frei über die Hülse 5. Sie weist dabei von der Hülse 5 einen kleinen Abstand auf im Bereich von 0,05 bis 0,5 mm. Soll nun die Brandschutzklappe 7 von der Stellung "geschlossen" in die Stellung "offen" geschwenkt werden, so treibt der Elektromotor 1 über das Getriebe 2 das Abtriebsrad 9 an. Die Schlingfeder ist so gewunden, dass sie bei diesem Vorgang ihren Durchmesser verengt, da sie mit ihren untersten Windungen 13 mit dem Federhaus kraftschlüssig verbunden ist. Durch dieses Verengen ihres Durchmessers liegt sie mit einem mittleren Teil 15 nun kraftschlüssig an der Hülse 5 an. Ebenso löst sich nun der Kraftschluss ihrer untersten Windungen 13 mit dem Federhaus 3. Die Brandschutzklappe 7 wird nun in die Stellung "offen" verschwenkt. Erfindungswesentlich ist das Zustandekommen des Kraftschlusses zwischen der Schlingfeder 4 und dem untersten Teil der Bohrung 12 im entspannten Zustande der Schlingfeder 4. Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den erfindungsgemässen Stel- lantrieb von oben. Zur Entlastung der Figur sind die übrigen Elemente des Stellantriebs, s. Figur 1, weggelassen; der Fachmann kann die in der Figur 2 dargestellten Elemente ohne weiteres derart konzipieren, dass sie an einem erfindungsge- mässen Stellantrieb betriebsfähig angeordnet werden können. Fest mit der Hülse 5 verbunden ist in einem ersten Ausführungsbeispiel ein Arm 16, welcher in der "offen" Stellung an einen Haltemagneten 17 herangefahren wird. Der Haltemagnet 17 kann entweder ein Elektromagnet sein, welcher den Arm 16 im Strom durchflossenen Zustand gegen das Moment einer direkt mit der Brandschutzklappe 7 verbundenen Spiralfeder oder einem sonst geeignet ausgebildeten Federelement (nicht dargestellt) hält, oder er weist einen Dauermagneten auf, dessen Magnetfluss durch den Stromfluss in der Spule des Magneten kurzzeitig kompensiert werden kann. Zum Auslösen der Brandschutzklappe 7 im Alarmfall wird der Haltemagnet 17 nun kurzzeitig stromlos gemacht, oder der HaI- tefluss des Dauermagneten wird durch einen kurzen Stromstoss kompensiert, worauf die Brandschutzklappe 7 durch das Moment der Spiralfeder in den Zustand "geschlossen" gefahren wird. In einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 3 ein mit der Brandschutzklappe 7 oder der Hülse 5 gekoppeltes Klinkenrad 18 mit einer Raste 19. In diese Raste 19 kann eine Klinke 20 durch die Federspannung eines sie tragenden Federarmes 21 einrasten. Befestigt ist der Federarm 21 direkt oder mittel- bar am Gestell 11. Die Raste 19 ist so angeordnet, dass das Einrasten der Klinke 20 nur dann erfolgen kann, wenn die Brandschutzklappe 7 offen ist.
In beiden Ausführungsbeispielen, dem ersten gemäss Fig. 2, dem zweiten gemäss Fig.3, steigt der Strom im Elektromotor 1 bei Erreichen der „offen" Stellung steil an. Die Grosse dieses Stromes wird von einer elektronischen Schaltung 22 (in Fig. 1 dargestellt) detektiert, welche daraufhin den Elektromotor 1 ausschaltet. Während der Elektromotor 1 die Brand- schutzklappe 7 öffnet, lädt die Schaltung 22 einen Kondensator. Sobald die Klinke 20 in die Raste 19 einrastet, der Antriebsstrom aus Elektromotor 1 deshalb ansteigt und er daraufhin ausgeschaltet wird, wird der Kondensator über den Elektromotor 1 entladen. Dadurch läuft dieser in die gegenüber der normalen Drehrichtung umgekehrten Drehrichtung, also rückwärts. Dies entspannt die Schlingfeder 4, welche dadurch ihren entspannten Durchmesser in ihrem mittleren Teil 15 wieder annimmt und in jenem der untersten Windungen 13 wieder am Federhaus 3 anliegt. Sie gibt dadurch einerseits die Hülse 5 frei, andererseits kommt der KraftSchluss mit dem Federhaus 3 wieder zustande .
Damit ist die Brandschutzklappe 7 schliessbereit und der Stellantrieb bereit, um die geschlossene Brandschutzklappe 7 wieder zu öffnen.
Die Klinke 20 kann entweder manuell oder durch einen Elektromagneten 23 aus der Raste 19 gehoben werden, welcher ebenfalls direkt oder mittelbar am Gestellt 11 befestigt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines Stellantriebs für eine Brandschutzklappe, die durch einen Antriebsmotor von einer Schliesstellung in eine Offenstellung und durch ein Rückstellfederelement von der Offenstellung in die Schliessstel- lung zurück gebracht werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor für den Start mit der Brandschutzklappe gekoppelt wird und diese danach in Offenstellung bringt, dann die Brandschutzklappe in Offenstellung durch eine Verriegelung verriegelt und vom Antriebsmotor entkoppelt wird, derart, dass die Brandschutzklappe durch die Verriegelung und unabhängig vom Antriebsmotor in Offenstellung gehalten wird und sich nach Entriegelung durch das Rückstellfederelement frei schliessen kann.
2. Stellantrieb für eine Brandschutzklappe (7) zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Elektromotor (1) zum Öffnen der Brandschutzklappe (7), einem Getriebe (2) sowie einer Kupplung, wobei das Getriebe (2) und die Kupplung zwischen Elektromotor (1) und Brandschutzklappe (7) angeordnet sind, und mit einem Rückstellfederelement zum Schliessen der Brandschutzklappe (7), das auf diese direkt einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verriegelung vorgesehen ist, die die Brandschutzklappe (7) nach Erreichen der Offenstellung in dieser verriegelt, derart, dass die Brandschutzklappe auch bei gelöster Kupplung in Offenstellung verbleibt, solange, bis die Verriegelung gelöst wird.
3. Stellantrieb nach Anspruch 2, wobei die Verriegelung eine Sperrklinke aufweist, die mit einem Element der Brand- schutzklappe (7) für deren Verriegelung betriebsfähig zusammenwirkt, und wobei die Sperrklinke durch ein stromdurchflos- senes Element, vorzugsweise ein Elektromagnet, in Verriege- lungsstellung gehalten werden kann.
4. Stellantrieb nach Anspruch 1, wobei die Kupplung zwischen dem Getriebe (2) und der Brandschutzklappe (7) , vor- zugsweise direkt an der Brandschutzklappe (7) , angeordnet ist.
5. Stellantrieb für eine Brandschutzklappe (7) zur Ausfüh- rung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder nach einem der Ansprüche 2 bis 4, mit einer Schwenkachse (6), mit einem Elektromotor (1) , einem Getriebe (2) zum Untersetzen des Elektromotors (1), einem direkt mit der Brandschutzklappe (7) verbundenen Federelement zum Schliessen der Brandschutzklappe (7), wobei Kopplungsmittel vorhanden sind um die Brandschutzklappe (7) nur während des Öffnungsvorganges mit dem Getriebe (2) und dem Elektromotor (1) zu koppeln und diese Kopplung unmittelbar nach vollendetem Öffnungsvorgang zu lösen, und dass weitere Mittel vorgesehen sind, die entkoppelte Brand- schutzklappe (7) in Offenstellung zu halten oder den Schliessvorgang der Brandschutzklappe (7) unter Umgehung von Getriebe (2) und Elektromotor (1) auszulösen und zu vollziehen.
6. Stellantrieb nach Anspruch 5, wobei die Kopplungsmittel eine Schlingfeder aufweisen.
7. Stellantrieb gemäss Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet dass die Mittel darin bestehen, dass - ein mit einem Gestell (11) für das Getriebe (2) verbundenes Federhaus (3) mit einer zentralen Bohrung (12) vorhanden ist,
- eine Hülse (5) vorhanden und in der Bohrung (12) eingesetzt und drehbar gelagert ist, welche Hülse (5) die Schwenkachse (6) der Brandschutzklappe (7) formschlüssig aufnimmt, wobei zwischen der Bohrung (12) und der Hülse (5) ein genügender Abstand ist,
- das langsamst laufende Zahnrad des Getriebes (2) - ein Abtriebsrad (9) - drehbar gelagert auf das Fe- derhaus (3) aufgesetzt ist und eine axial verlaufende rohrförmige Verlängerung (10) aufweist, - eine Schlingfeder (4) vorhanden und mit Spiel in dem genügenden Abstand zwischen Bohrung (12) und Hülse (5) eingesetzt ist,
- die Schlingfeder (4) mit ihrem obersten Teil (14) so auf die röhrförmige Verlängerung (10) des Abtriebsrades (9) aufgesetzt ist, dass ein Kraft- schluss mit dieser entsteht,
- die Schlingfeder (4) so ausgestaltet ist, dass ihre untersten Windungen (13) mit der Innenwand der Boh- rung (12) einen Kraftschluss aufweisen, wobei der normale Drehsinn des Abtriebsrades (9) so verläuft, dass die Schlingfeder (4) zugedreht wird, wodurch in ihrem mittleren Teil (15) einerseits ein Kraftschluss mit der Hülse
(5) entsteht, anderseits der Kraftschluss der untersten Win- düngen (13) mit der Innenwand der aufgehoben wird, wodurch die Hülse (5) die Brandschutzklappe (7) in ihre geöffnete Stellung dreht und das Federelement zum Schliessen der Brandschutzklappe (7) gespannt wird.
8. Stellantrieb gemäss Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arm (16) vorhanden und mit der Hülse (5) so verbunden ist, dass er im Wesentlichen in radialer Richtung nach aussen weist, - ein Haltemagnet (17) vorhanden und so eingerichtet ist, dass er den Arm (16) in der geöffneten Stellung der Brandschutzklappe (7) magnetisch halten kann, wobei der Arm (16) bei geöffneter Brandschutzklappe am Haltemagneten (17) anstösst .
9. Stellantrieb gemäss Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltemagnet (17) einen Dauermagneten aufweist, dergestalt, dass der Arm (16) stromlos gehalten wird, und für das Auslösen des Armes (16) die Spule des Haltemagne- ten (17) durch einen Stromstoss gespeist wird, welcher den magnetischen Fluss des Dauermagneten kompensiert.
10. Stellantrieb gemäss Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltemagnet (17) ein Elektromagnet ist, welcher zum Halten des Armes (16) von einem Dauerström durchflössen wird, und dass die Stromlosigkeit des Haltemagneten (17) den Arm (16) auslöst.
11. Stellantrieb gemäss Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Brandschutzklappe (7) oder die Hülse (5) mit einem Klinkenrad (18) direkt verbunden ist, welches eine Raste (19) aufweist, ein Federarm (21) mit einer Klinke (20) vorhanden und am Gestell (11) so befestigt ist, dass die Klinke (21) in der geöffneten Stellung der Brandschutzklappe (7) in die Raste (19) eingreift und den Elektromotor (1) über das Getriebe (2) am Weiterdrehen- hindert .
12. Stellantrieb gemäss Patentanspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (1) eine elektronische Schaltung (22) aufweist.
13. Stellantrieb gemäss Patentanspruch 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass
- die elektronische Schaltung (22) einen Detektor auf- weist, welcher den Strom des Elektromotors (1) überwacht und den durch das Einrasten der Klinke (20) in eine Raste (19) oder das Anstossen des Armes (16) am Haltemagneten (17) entstehenden Anstieg des den Elektromotor (1) speisenden Stromes feststellt, - die elektronische Schaltung (22) ferner einen Kondensator enthält, welcher während des Betriebes des Elektromotors (1) aufgeladen wird,
- die elektronische Schaltung den Elektromotor (1) beim Feststellen des genannte Stromanstieges ausschaltet und an- schliessend den Kondensator über den Elektromotor (1) entlädt, wodurch dieser nach Massgabe der gespeicherten Ladung rückwärts läuft, die Schlingfeder (4) entlastet und dadurch der KraftSchluss mit der Hülse (5) gelöst wird, und gleich- zeitig der Kraftschluss der untersten Windungen (13) mit der Wandung der Bohrung (12) wieder hergestellt wird.
14. Stellantrieb gemäss Patentanspruch 11, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Klinke (20) für Prüfzwecke manuell ausgefahren werden kann.
15. Stellantrieb gemäss Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektromagnet (23) vorhanden ist, mit des- sen Betätigung die Klinke (20) ausgefahren werden kann.
PCT/CH2008/000151 2007-04-04 2008-04-04 Stellantrieb für eine brandschutzklappe WO2008122140A1 (de)

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WO2023165713A1 (de) 2022-03-04 2023-09-07 Pierburg Gmbh Verfahren zur steuerung eines elektromechanischen stellantriebs in einem dynamischen haltebetrieb

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