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Dokumentenidentifikation DE102005046577B4 16.05.2007
Titel Windrichtungssensor einer Gebäudeentrauchungsanlage
Anmelder Grasl, Andreas, Heiligeneich, AT
Erfinder Grasl, Andreas, Heiligeneich, AT
Vertreter Dannenberg, Schubert, Gudel, 60313 Frankfurt
DE-Anmeldedatum 28.09.2005
DE-Aktenzeichen 102005046577
Offenlegungstag 29.03.2007
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.05.2007
IPC-Hauptklasse G01P 13/02(2006.01)A, F, I, 20050928, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01W 1/00(2006.01)A, L, I, 20050928, B, H, DE   G01P 5/00(2006.01)A, L, I, 20050928, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Windrichtungssensor einer Gebäudeentrauchungsanlage.

Mit der Gebäudeentrauchungsanlage sollen Öffnungen in einer Gebäudewand nur auf einer windabgewandten Gebäudeseite mit Öffnungsgeräten selbsttätig geöffnet werden, während Öffnungen in einer Gebäudewand auf einer windzugewandten Gebäudeseite geschlossen gehalten werden sollen, damit eine Entrauchung funktioniert. Zu einer solchen windrichtungsabhängigen Steuerung der Öffnungsgeräte werden nach dem aus der Praxis bekannten Stand der Technik Windrichtungssignale von einem Windrichtungssensor zu einer Steuereinheit übertragen, welche die Windrichtungssignale auswertet und entsprechende Steuerbefehle an die Öffnungsgeräte abgibt. – Nach dem aus der Praxis bekannten Stand der Technik werden zur Erzeugung der Windrichtungssignale Windrichtungssensoren einer Bauweise verwendet, welche die aktuelle Windrichtung bezogen auf die vier Haupthimmelsrichtungen erfasst, um entsprechende elektrische Signale über ein zumindest fünfadriges Kabel an die Steuereinheit zu übertragen.

Um in derartigen Rauch- und Wärmeabzugsanlagen eine zuverlässige Funktion zu gewährleisten, werden üblicherweise die elektrischen Leitungen auf Erdschluß, Drahtbruch und Kurzschluß überwacht. Diese Überwachung ist bei einem vieladrigen Kabel technisch aufwendig und verursacht entsprechend hohe Kosten. – Aber auch die Verarbeitung bzw. Auswertung solcher Windrichtungssignale bzw. Daten, die sich auf die vier Haupthimmelsrichtungen beziehen, erfordert eine technisch aufwendige Steuereinheit, insbesondere Logikeinheit.

Aus der DE 197 50 268 C2 ist ein Strömungssensor mit einer Richtungsfahne und einer Sensoreinrichtung bekannt, die ein Abweichen der Richtungsfahne von einer Nullposition erkennt und einen Probenehmer nachführt. Die Sensoreinrichtung zur Erfassung der Stellung der Richtungsfahne besteht aus Hall-Sensoren, die mit einem Magneten zusammenwirken. Wegen des Nachführens gibt es keine räumlich feste Nullposition und insofern festen Bezug zu einer bestimmten Richtung. Der aufwendige Strömungssensor ist somit als Windrichtungssensor einer Gebäudeentrauchungsanlage nicht ohne weiteres geeignet.

Bei bekannten Windrichtungssensoren für unterschiedliche Anwendungen erfolgt die Übertragung der Stellung des Windflügels zu deren Verarbeitung bzw. Auswertung technisch aufwendig, beispielsweise berührungslos (DE 197 50 268 C2, DE 102 07 423 A1, DE 34 34 437 A1, EP 0 750 198 A1, EP 0 592 088 A1, WO 01/77 622 A1), durch eine Kontaktplatte (CH 187 277), ein Drehpotentiometer (US 3 893 337 und US 3 665 760) oder durch Erfassung der Änderung optischer Eigenschaften (Patent Abstracts of Japan 2001-153 879 A, Patent Abstracts of Japan 2001-091 531 A).

Aus der DE 199 37 530 A1 ist eine selbststellende Abströmöffnung einer Gebäudeentrauchungsanlage bekannt, die aus einer Abströmöffnung und einer Stellvorrichtung besteht. Die Stellvorrichtung ist so eingerichtet, dass sie bei Ausfall eines Signals den Strömungswiderstand der Abströmöffnung verringert. Das Signal ist ein insbesondere durch Rauchsensoren erzeugtes Feuersignal und kein Windrichtungssignal.

Um den oben erwähnten Nachteilen bekannter windrichtungsabhängiger Steuerungen abzuhelfen, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Windrichtungssensor einer Gebäudeentrauchungsanlage zu schaffen, der zuverlässig und mit unkomplizierten Mitteln Windrichtungssignale und nicht redundante Daten der gebäudebezogenen Windrichtung generiert. Der Windrichtungssensor soll damit eine technisch wenig aufwendige Übertragung der Windrichtungssignale über ein Kabel bzw. Leitungen sowie Auswertung der Windrichtungssignale bzw. -Daten ermöglichen.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist der Windrichtungssensor der eingangs genannten Gattung die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf. Zu den Merkmalen gehört nach Anspruch 1, dass der Windrichtungssensor eine auf einer Grundplatte um eine vertikale Drehachse drehbar gelagerte Nockenscheibe sowie einen auf der Grundplatte gegenüber der Nockenscheibe ortsfest angebrachten Schalter mit einem nockengesteuerten Betätigungselement umfaßt, dass die Nockenscheibe eine sich über ca. 180° erstreckende Nocke aufweist, dass die Grundplatte mit Ausrichtmitteln versehen ist, mit denen sie zu der Gebäudewand mit den Öffnungen ausgerichtet montierbar ist, und dass ein Windflügel mit der Nockenscheibe in fester Verbindung steht.

Dieser Windrichtungssensor zeichnet sich durch einen unkomplizierten, robusten Aufbau aus, der einen zuverlässigen Betrieb erwarten läßt. Nach einfacher Montage des Windrichtungssensors werden von diesem Windrichtungssignale erzeugt, die nur das Minimum der tatsächlich benötigten Information beinhalten, nämlich, ob eine Gebäudewand mit zu öffnenden Öffnungen aktuell windabgewandt ist oder nicht. Die Windrichtungssignale eines einzigen Windrichtungssensors können zur Steuerung der Öffnungsgeräte mehrerer paralleler Gebäudewände, auch einander gegen-überliegender Gebäudewände, verwendet werden, indem die Windrichtungssignale bzw. Daten bezogen auf die Gebäudeseiten ausgewertet werden.

Ein wesentliches Element des Windrichtungssensors ist die Nockenscheibe mit der sich über ca. 180° erstreckenden Nocke, die also einen größeren Radius als die restlichen 180° einer sich über 360° erstreckenden Nockenscheibe aufweist, die somit aus zwei Bereichen mit jeweils konstantem Radius bestehend definiert ist. Übergangsstellen zwischen diesen beiden Bereichen der Nockenscheibe können abgeschrägt bzw. abgerundet sein, um ein störungsfreies, reibungsarmes Gleiten des nockengesteuerten Betätigungselements des Schalters zu ermöglichen. Die Übergangsstellen können sich über wenige Winkelgrad erstrecken und eine entsprechende Abweichung von den 180° bedeuten, über die sich die Nocke erstrecken soll.

Zur Bildung signifikanter Windrichtungssignale, die einfach auszuwerten sind, um anzugeben, ob eine Gebäudeseite windabgewandt ist oder nicht, ist der Windrichtungssensor zu dieser Gebäudeseite bei der Montage des Windrichtungssensors einfach auszurichten. Hierzu umfaßt die Grundplatte Ausrichtmittel, insbesondere gemäß Anspruch 2 eine horizontale Ausrichtlinie, mit der die Grundplatte parallel zu der Gebäudewand ausgerichtet montiert werden kann. Die Ausrichtlinie kann in vielfältiger Weise einfach realisiert sein, beispielsweise durch eine gerade Kante der Grundplatte des Windrichtungssensors oder aber gemäß Anspruch 4 zwei im Abstand zueinander angeordnete Markierungen auf der Grundplatte, die zur Deckung mit der Kante der überwachten Gebäudewand gebracht werden können. Zwischen beiden Markierungen befindet sich die in diesem Fall virtuelle Ausrichtlinie.

Die Montage nach Maßgabe der Ausrichtlinie der Grundplatte ist unkritisch, solange die Grundplatte parallel zu der überwachten Gebäudeseite ausgerichtet ist, jedoch kommt es auf einen seitlichen Versatz nicht an.

Die Anordnung der Elemente des Windrichtungssensors kann unter Bezugnahme auf die Ausrichtlinie nach Anspruch 3 definiert werden. Dabei können die Nocke und der von ihr über das nockengesteuerte Betätigungselement gesteuerte Schalter in ihrer Gesamtheit beliebig gedreht zu der Ausrichtlinie montiert sein, wenn die Nocke symmetrisch zu dem Betätigungselement angeordnet ist bei einer Drehstellung des Windflügels rechtwinklig quer zu der horizontalen Ausrichtlinie.

Zur Auswertung der mit dem Windrichtungssensor erzeugten Windrichtungssignale kann eine einfache Logikeinheit in der Steuereinheit dienen, die mit dem Schalter des Windrichtungssensors in Verbindung steht und die berücksichtigt, an welcher Stelle des Gebäudes sich eine überwachte Gebäudeseite befindet, die je nach ihrer Lage für einen herrschenden Wind eine windzugewandte Seite oder eine windabgewandte Seite sein kann.

Dementsprechend kann eine bevorzugte Logikeinheit in der Steuereinheit, die mit dem nockengesteuerten Schalter in Verbindung steht, nach Anspruch 6 die Windrichtungssignale eines einzigen Windrichtungssensors unkompliziert für mehrere unterschiedliche Gebäudeseiten, die zueinander parallel verlaufen, auswerten, so daß bei betätigtem Schalter des Windrichtungssensors die Öffnungsgeräte an einer ersten Gebäudeseite öffnen, die windabgewandt ist, und bei unbetätigtem Schalter Öffnungsgeräte an einer zweiten Gebäudeseite, die der ersten Gebäudeseite gegenüberliegt, öffnen, wenn jene windabgewandt ist.

Gemäß Anspruch 5 umfaßt der nockenbetätigte Schalter des Windrichtungssensors nur ein schaltbares Kontaktpaar, das geschlossen oder geöffnet ist, je nachdem, ob das nockengesteuerte Betätigungselement des Schalters an der sich über 180° erstreckenden Nocke anliegt oder nicht. Dementsprechend beinhalten die Windrichtungssignale nur den Schaltzustand des einzigen Kontaktpaars. Sie können einfach über ein zweiadriges Kabel zu der Steuereinheit übertragen werden.

Besonders vorteilhaft, da mit einfachen Mitteln zuverlässig zu überwachen, ist das zweiadrige Kabel gemäß Anspruch 7 mit einer Überwachungseinrichtung auf Erdschluß, Drahtbruch und Kurzschluß verbunden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung mit drei Figuren erläutert. Es zeigt:

1 eine Seitenansicht eines Gebäudes mit Brandschutzeinrichtung und geöffneter Öffnung auf einer windabgewandten Seite,

2 das Gebäude gemäß 1 in einer Draufsicht mit schematisch dargestelltem Windrichtungssensor, jedoch ohne Öffnung in der Gebäudewand, und

3 eine detailliertere Draufsicht auf den Windrichtungssensor gemäß 2.

In 1 ist mit 1 ein Gebäude bezeichnet, auf dessen windabgewandter Seite 2 mit einem Öffnungsgerät 3 eine Öffnung in einer Gebäudewand geöffnet ist. Die Windrichtung ist mit einem Pfeil angedeutet.

Um nur Öffnungsgeräte, z.B. das Öffnungsgerät 3, auf der windabgewandten Gebäudeseite 2 zu öffnen, nicht aber Öffnungsgeräte auf der windzugewandten Gebäudeseite 4, die eine zur Gebäudeseite 2 gegenüberliegende Gebäudeseite ist, befindet sich auf dem Gebäude ein allgemein mit 5 bezeichneter Windrichtungssensor, siehe 2.

Wie im einzelnen aus 3 ersichtlich, umfaßt der Windrichtungssensor eine Grundplatte 6, auf der eine Nockenscheibe 7 drehbar gelagert ist. In montiertem Zustand des Windrichtungssensors ist die ideelle Drehachse 8 der Nockenscheibe 7 vertikal ausgerichtet. Die Nockenscheibe 7 weist eine sich über 180° erstreckende Nocke 9 auf, deren Radius größer als der nockenfreie Bereich 10 der Nockenscheibe ist, der sich ebenfalls über ca. 180° erstreckt. Nicht bezeichnete kurze Übergangsbereiche zwischen der Nocke 9 und dem nockenfreien Bereich 10 sind abgeschrägt.

Auf der Grundplatte 6 ist weiterhin ein Schalter 11 mit einem nockengesteuerten Betätigungselement 12 so montiert, daß das Betätigungselement 12 durch die Nocke 9 gesteuert, d.h. eingedrückt wird, wogegen das Betätigungselement 12 in dem nockenfreien Bereich 10 nicht betätigt ist.

In dem Schalter befindet sich ein durch das Betätigungselement 12 betätigtes Kontaktpaar, welches über ein zweiadriges Kabel 13 an eine in der Zeichnung nicht dargestellte Steuereinheit mit einer Logikeinheit angeschlossen wird, die Steuerbefehle an die Öffnungsgeräte abgeben kann.

Zur Ausrichtung des Windrichtungssensors 5 gegenüber einer Gebäudeseite, hier der windabgewandten Gebäudeseite 2, die in 3 mit der Gebäudekante 2a angedeutet ist, weist die Grundplatte 6 an einander gegenüber liegenden Seiten zwei Markierungen 14, 15 auf, zwischen denen sich eine virtuelle Ausrichtlinie erstreckend gedacht werden kann. Bei der Montage des Windrichtungssensors wird die Ausrichtlinie parallel zu der Gebäudekante 2a ausgerichtet. In 3 ist die Gebäudekante 2a zur Deckung mit den Markierungen 14, 15 gebracht.

Zur Abgabe geeigneter Windrichtungssignale von dem wie beschrieben ausgerichtet zu montierenden Windrichtungssensor 5 wird der Windflügel 16, wie in 3 angedeutet, so mit der Nockenscheibe 7 in Verbindung gebracht, daß sich die Nocke 9 hälftig auf beiden Seiten des nockengesteuerten Betätigungselements 12 des Schalters 11 befindet, wenn die Richtung des Windflügels 16 rechtwinklig quer zu der horizontalen Ausrichtlinie verläuft. Dabei kann eine ideelle horizontale Verbindungslinie zwischen der vertikalen Drehachse 8 und dem nockengesteuerten Betätigungselement 12 wie in 3 dargestellt rechtwinklig zu der Ausrichtlinie orientiert sein, sie kann aber auch andere Winkelstellungen zu der Ausrichtlinie einnehmen, wenn die Nocke 9 so montiert ist, daß sie quasi durch die Verbindungslinie hälftig geteilt ist.

Nach Anschluß des Windrichtungssensors an die nicht dargestellte Steuereinheit mit Logikeinheit kann mit der Logikeinheit eindeutig ermittelt werden, ob entsprechend dem Schaltzustand des Schalters 11 die Gebäudeseite 2 windabgewandt ist und dementsprechend die Seite 4 des Gebäudes windzugewandt ist, weil der Schalter durch die Nocke 9 betätigt ist, oder aber umgekehrt die Gebäudeseite 2 windzugewandt ist und die Gebäudeseite 4 windabgewandt ist, wenn der Windflügel gegenüber der Darstellung in 3 so weit gedreht ist, daß sich das Betätigungselement 12 des Schalters 11 in dem nockenfreien Bereich 10 der Nockenscheibe 7 befindet.

Außerdem kann durch eine an das Kabel 13 angeschlossene Überwachungseinrichtung fortlaufend überwacht werden, ob für jede der beiden Adern des Kabels Erdschluß oder Drahtbruch oder für beide Adern Kurzschluß vorliegt, so daß ein Warnsignal abgegeben wird, weil keine signifikanten Windrichtungssignale zu der Steuereinheit übertragen und in dieser ausgewertet werden können.

1
Gebäude
2
windabgewandte Gebäudeseite
2a
Gebäudekante
3
Öffnungsgerät
4
windzugewandte Gebäudeseite
5
Windrichtungssensor
6
Grundplatte
7
Nockenscheibe
8
Drehachse
9
Nocke
10
nockenfreier Bereich
11
Schalter
12
Betätigungselement
13
zweiadriges Kabel
14
Markierung
15
Markierung
16
Windflügel


Anspruch[de]
Windrichtungssensor einer Gebäudeentrauchungsanlage, mit der Öffnungen in einer Gebäudewand auf einer windabgewandten Gebäudeseite (2) in Abhängigkeit von elektrischen, von dem Windrichtungssensor (5) generierten Windrichtungssignalen, die zu einer Steuereinheit von Öffnungsgeräten (3) übertragen werden, geöffnet werden, wobei

der Windrichtungssensor (5) eine auf einer Grundplatte (6) um eine vertikale Drehachse (8) drehbar gelagerte Nockenscheibe (7) sowie einen auf der Grundplatte (6) gegenüber der Nockenscheibe (7) ortsfest angebrachten Schalter (11) mit einem nockengesteuerten Betätigungselement (12) umfaßt,

die Nockenscheibe (7) eine sich über 180° erstreckende Nocke (9) aufweist,

die Grundplatte (6) mit Ausrichtmitteln versehen ist, mit denen sie zu der Gebäudewand ausgerichtet montierbar ist und

ein Windflügel (16) mit der Nockenscheibe (7) in fester Verbindung steht.
Windrichtungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtmittel eine horizontale Ausrichtlinie umfassen, mit der die Grundplatte (6) parallel zu der Gebäudewand ausgerichtet montierbar ist. Windrichtungssensor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheibe (7), der Schalter (11) mit dem nockengesteuerten Betätigungselement (12) und der Windflügel (16) derart angeordnet sind, daß die Nocke (9) symmetrisch zu dem Betätigungselement (12) des Schalters (11) ist, wenn die Windflügelrichtung rechtwinklig quer zu der horizontalen Ausrichtlinie steht. Windrichtungssensor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtlinie durch zwei Markierungen (14, 15) auf der Grundplatte (6) markiert ist. Windrichtungssensor nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (11) ein Kontaktpaar umfaßt, das über ein zweiadriges Kabel (13) an der Steuereinheit anschließbar ist. Windrichtungssensor nach einem der Ansprüche 1–5, gekennzeichnet durch eine derartige Logikeinheit in der Steuereinheit, die mit dem Schalter (11) in Verbindung steht, daß bei betätigtem Schalter (11) die Öffnungsgeräte (3) an einer ersten Gebäudeseite (2) öffnen, die windabgewandt ist, und bei unbetätigtem Schalter Öffnungsgeräte an einer zweiten Gebäudeseite (4) öffnen, die der ersten Gebäudeseite gegenüberliegt. Windrichtungssensor nach einem der Ansprüche 4–6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (13) mit einer Überwachungseinrichtung auf Erdschluß, Drahtbruch und Kurzschluß verbunden ist.






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