DE102004050192A1 - Thermal damage monitoring system for plastics, in particular cable insulation, involves measuring amounts or concentrations of pyrolysis products with sensors - Google Patents

Abstract

One or more sensors (50) detect a pyrolysis product of the plastic. The measured amount or concentration of the pyrolysis product indicates the existence of thermal damage to the plastic (44). The sensor (50) can be a gas sensor or gas chromatography equipment. A ventilation component (52) in the sensor guides a predetermined flow rate of gas over a detector component (54) of the gas sensor. Thermal damage (46) is considered present when a threshold value of quantity or concentration of the pyrolysis product is exceeded or when the measured quantity or concentration exists for a period longer than a preset range. Pyrolysis product are hydrocarbons or a chemical group of hydrocarbons. Several sensors may be connected to the analysing equipment (60), each monitoring a different pyrolysis product. Plastic (44) to be monitored is applied onto a component (42) to be monitored by coating, bonding or mechanically fastening. Sensors can be exposed to open atmosphere or are within closed spaces. An independent claim is included for: a) a system for detecting thermal damage to electrical components which incorporates the claimed system for monitoring thermal damage of plastics in which the plastic on the component or points of the component to be monitored is applied, e.g. as an insulating material or as a paint; and b) a fire protection system incorporating the thermal damage monitoring system connected to a fire reporting system.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Erkennung von thermischen Belastungen eines Kunststoffes nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 beziehungsweise ein System zum Erkennen von thermischen Überlastungen von elektrischen Bauteilen nach dem Oberbegriff des Anspruches 11.The The invention relates to a system for detecting thermal loads a plastic according to the preamble of claim 1 respectively a system for detecting thermal overloads of electrical Components according to the preamble of claim 11.

Es besteht ein allgemeines Bedürfnis brennbare Stoffe, insbesondere auch Kunststoffe, auf thermische Be- und Überlastung hin zu überwachen. Unkontrollierte beziehungsweise unerkannte Überlastungen können nämlich leicht zu Schwel- oder offenen Bränden führen, die dann erheblichen Schaden verursachen.It There is a general need combustible substances, in particular plastics, for thermal purposes Loading and overloading to monitor. Namely uncontrolled or unrecognized overloads can easily to smoldering or open fires to lead, which then cause considerable damage.

Allgemein bekannt ist es, dass eine Möglichkeit des Erkennens von thermischen Überbeanspruchungen durch Brandmeldesysteme erfolgt, deren Sensoren insbesondere auf die Überwachung von Partikeln in der Luft, insbesondere von Rauchpartikeln abgestimmt sind.Generally it is known that one way the detection of thermal overloads is carried out by fire alarm systems whose sensors in particular The supervision of particles in the air, especially tuned by smoke particles are.

Ein weiteres, allgemein bekanntes System sieht vor, dass besonders brandgefährdete Bauteile mit einem Temperatursensor überwacht werden, so dass eventuell auftretende Übertemperaturen, in der Elektrotechnik, insbesondere verursacht durch Überlastung aufgrund entsprechend hoher Stromstärken des betreffenden Bauteiles, durch eine entsprechende Temperaturenmessung erkannt werden.One Another, well-known system provides that particularly fire-prone components with monitored by a temperature sensor so that any overtemperatures occurring in electrical engineering, especially caused by overload due to correspondingly high current intensities of the relevant component, be detected by a corresponding temperature measurement.

Nachteilig bei den vorgenannten Systemen ist es jedoch, dass entweder die thermische Überbeanspruchung bereits einen Brand verursacht hat, so dass sich bereits Partikel von Verbrennungsprodukten in der Luft befinden, die dann detektiert werden können, oder dass ein vergleichsweise hoher technischer Aufwand betrieben werden muss, nämlich das Verteilen einer Vielzahl von Temperatursensoren an denjenigen Stellen innerhalb des zu überwachenden Bereiches, an denen Übertemperaturen, also thermische Überbeanspruchungen, auftreten können. Zudem wird dann das Überwachungssystem entsprechend komplex.adversely in the aforementioned systems, however, it is that either the thermal overload already caused a fire, so that already has particles of combustion products in the air, which are then detected can be or that operated a comparatively high technical effort must be, namely distributing a plurality of temperature sensors to those Positions within the area to be monitored, where overtemperatures, so thermal overloads, may occur. In addition, then the monitoring system correspondingly complex.

Ausgehend von diesem Stand der Technik, ist es Aufgabe der Erfindung ein System zum Erkennen von thermischen Belastungen eines Kunststoffes beziehungsweise von elektrischen Bauteilen anzugeben, das einen einfachen Aufbau aufweist und zudem eine möglichst frühzeitige Erkennung ermöglicht.outgoing From this prior art, the object of the invention is a system for detecting thermal loads of a plastic or specify of electrical components, which has a simple structure has and also a possible early Detection allows.

Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes System zum Erkennen von thermischen Belastungen eines Kunststoffes mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.These The object is achieved by an inventive system for detecting thermal loads of a plastic with the mentioned in claim 1 Characteristics solved.

Demgemäss ist das erfindungsgemäße System dadurch gekennzeichnet, dass durch den wenigstens einen Sensor ein Pyrolyseprodukt des Kunststoffes messbar ist, und dass die gemessene Menge oder die gemessene Konzentration des Pyrolyseproduktes ein Kriterium für das Vorhandensein einer thermischen Belastung ist.Accordingly, that is inventive system characterized in that by the at least one sensor Pyrolysis product of the plastic is measurable, and that the measured amount or the measured concentration of the pyrolysis product is a criterion for the Presence of a thermal load is.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen System ist es, dass bereits ein einziger Sensor ausreicht, um ein vergleichsweise großen Überwachungsbereich, beispielsweise, eine elektrische Schaltanlage, überwachen zu können. Der Vorteil liegt insbesondere darin, dass der wenigstens eine Sensor, von dem Ort des Entstehens der thermischen Belastung weitestgehend unabhängig ist. Der Sensor detektiert nämlich ein pyrolytisches Produkt unabhängig davon, an welchem Ort das Pyrolyseprodukt entstanden ist.One An essential advantage of the system according to the invention is that already a single sensor is sufficient to provide a comparatively large surveillance area, For example, an electrical switchgear to monitor. Of the Advantage is in particular that the at least one sensor, from the place of occurrence of thermal stress as much as possible independently is. Namely, the sensor detects pyrolytic product independently from where the pyrolysis product originated.

Das Pyrolyseprodukt muss lediglich durch allgemein bekannte Vorgänge, zum Beispiel durch Konvektion, zum Sensor gelangen. Auf diese Weise ist der Aufbau eines Systems zum Erkennen von thermischer Belastung besonders einfach möglich.The Pyrolysis product need only by well-known processes, for Example by convection, get to the sensor. That way is the construction of a system for detecting thermal stress especially easy.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, dass bereits thermische Belastungen und nicht Überlastungen erkannt werden können. Eine thermische Belastung eines Kunststoffes ist bereits darin zu sehen, dass dieser unter Temperatureinfluss ein Pyrolyseprodukt erzeugt. Die Ursache für eine derartige Temperaturenbelastung kann bei einem elektrischen Bauteil darin bestehen, dass eine kurzzeitige Strombelastung eine entsprechende kurzzeitige Temperaturbelastung nach sich zieht die von herkömmlichen Meldesystemen nicht detektiert wird. Herkömmliche Meldesysteme detektieren erst wenn bereits eine sogenannte Überbelastung eingetreten, also bestimmte Materialgrenzen längere Zeit oder in größerem räumlichen Umfang überschritten werden. Für die Detektion einer Belastung reicht es aus, wenn bereits einige Moleküle von einem Pyrolyseprodukt entstehen. Mit den seither bekannten Meldesystemen sind solche geringen Mengen nicht oder nur schwer erfassbar. In der Regel können diese auch nicht optisch erkannt werden und bleiben daher unentdeckt.One Another advantage of the system according to the invention is that already thermal loads and not overloads can be detected. A Thermal load of a plastic is already seen in it that this produces a pyrolysis product under the influence of temperature. The cause of Such a temperature load can be at an electrical Component consist in that a short-term current load a corresponding short-term temperature load leads to the from conventional Notification systems is not detected. Detect conventional reporting systems only when already a so-called overload occurred, ie certain material limits longer Time or in larger spatial Scope exceeded become. For the detection of a load is enough, if already some molecules arise from a pyrolysis product. With the since then known reporting systems such small amounts are not or hardly detectable. In usually can These are not visually recognized and therefore remain undetected.

Eine Überlastung unterscheidet sich von der Belastung dadurch, dass diese üblicherweise zeitlich länger andauern oder durch eine besonders hohe Belastung bestimmte Materialgrenzwerte so deutlich überschreiten, dass die Folgen dieser Überlastung entweder bereits zu sichtbaren und damit mit den seither üblichen Mitteln detektierbaren Schäden führen, beispielsweise Schwelbrand oder Brand, oder zumindest einen nachhaltigen Temperaturenanstieg bewirken, so dass eine gegebenenfalls vorhandene Temperaturmessstelle einen lokalen Temperaturenanstieg messen kann. Zudem sind Temperaturmessstellen ortsabhängig in ihrem Messverhalten, also darauf angewiesen, dass das temperaturerhöhende Ereignis auch im Nahbereich der Messstelle liegt, weil ansonsten entsprechende, verspätete Reaktionszeiten in Kauf genommen werden müssen.An overload differs from the load in that they usually last longer in time or exceed by a particularly high load certain material limits so clearly that the consequences of this overload either already visible and thus detectable with the usual means since damage ren, such as smoldering fire or fire, or at least cause a sustained increase in temperature, so that an optionally existing temperature measuring point can measure a local temperature increase. In addition, temperature measuring points are location-dependent in their measurement behavior, so rely on the fact that the temperature-increasing event is also in the vicinity of the measuring point, because otherwise corresponding, delayed reaction times must be accepted.

Das erfindungsgemäße System ist von dieser Problematik unabhängig. Der vorgeschlagene Sensor reagiert nämlich bereits auf ein oder wenige Moleküle des Pyrolyseproduktes und detektiert dieses, so dass sogar so geringe Belastungen des Kunststoffes detektiert werden können, die nach außen überhaupt nicht sichtbar sind.The inventive system is independent of this problem. The proposed sensor reacts already on or few molecules of the pyrolysis product and detects this, so even so low Strains of the plastic can be detected, the outward at all are not visible.

Mit dem vorstehend Erläuterten ist auch klar, dass mit dem erfindungsgemäßen System auch eine frühzeitige Erkennung von thermischen Belastungen ermöglicht ist. So werden beispielsweise bereits Belastungen im Mikrostrukturbereich des Kunststoffes erkennbar, und nicht erst die wesentlich später entstehenden Schäden im Markrostrukturbereich.With the above It is also clear that with the system according to the invention also an early Detection of thermal loads is possible. For example already loads in the microstructure area of the plastic can be seen, and not until much later resulting damage in the marrow structure area.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems sieht als Sensor einen Gaschromatographen oder einen Gassensor vor.A advantageous embodiment of the system according to the invention provides as a sensor a gas chromatograph or a gas sensor.

Der Gaschromatograph hat den Vorteil, dass er auf beliebige Pyrolyseprodukte besonders einfach einstellbar ist, sogar auf mehreren Arten von Pyrolyseprodukte gleichzeitig. Insofern ist ein Gaschromatograph besonders vorteilhaft einsetzbar bei bestehenden Systemen, die eine Vielzahl unterschiedlicher Kunststoffe verwenden, sodass auch eine entsprechende große Vielzahl von Pyrolyseprodukten im thermischen Belastungsfall zu erwarten ist.Of the Gas chromatograph has the advantage that it can be used on any pyrolysis products is particularly easy to adjust, even on several types of Pyrolysis products simultaneously. In this respect is a gas chromatograph Particularly advantageous for use in existing systems, the one Use a variety of different plastics, so even one corresponding large Variety of pyrolysis products in the thermal load case too is expected.

Ein besonderer Vorteil des Gassensors als Sensor für das erfindungsgemäße System zum Erkennen von thermischen Belastungen von Kunststoffen liegt darin, dass ein Gassensor vergleichsweise günstig in der Anschaffung ist, so dass das erfindungsgemäße System insgesamt besonders preisgünstig aufbaubar ist. Darüber hinaus sind Gassensoren für eine Vielzahl unterschiedlicher Stoffe verfügbar und für quasi beliebige Stoffe designbar, insbesondere für die vorstehend genannten Pyrolyseprodukte, wie beispielsweise Aromaten.One particular advantage of the gas sensor as a sensor for the system according to the invention for detecting thermal loads on plastics in that a gas sensor is relatively inexpensive to purchase, so that the system according to the invention Overall, especially inexpensive is buildable. About that In addition, gas sensors for a variety of different fabrics available and designable for virtually any material, especially for the aforementioned pyrolysis products, such as aromatics.

Gassensoren sind prinzipiell auf jeden Stoff der zur Detektion gewünscht wird, anpassbar. Bei der bereits heute existierenden Vielzahl von Gassensoren ist es auch kein Problem einen passenden Gassensor für ein entstehendes Pyrolyseprodukt auszuwählen. Zum Beispiel kann der Gassensor GG S3000 der Firma Umwelt Sensor Technik (UST) GmbH, Geschwenda für das Pyrolyseprodukt Kohlenwasserstoff, welches aus der Pyrolyse durch thermische Belastungen z.B. des Kunststoffes Polyamid entsteht, eingesetzt werden.gas sensors are in principle on any substance that is desired for detection, customizable. In the already existing variety of gas sensors It is also no problem a suitable gas sensor for an emerging To select pyrolysis product. For example, the gas sensor GG S3000 of the company Umwelt Sensor Technik (UST) GmbH, Geschwenda for the pyrolysis product hydrocarbon, which from the pyrolysis due to thermal stresses, e.g. of the plastic polyamide arises, be used.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des findungsgemäßen Systems weist der Sensor ein Lüfterbauteil auf, dass einen bestimmten Gasvolumenstrom über einen Detektorelement des Gassesensors leitet.In an advantageous embodiment of the inventive system the sensor has a fan component on that a certain volume of gas flow through a detector element of Gas sensor leads.

Damit ist erreicht, dass ein bestimmter vorgebbarer Volumenstrom des den Sensor umgebenen Gases über das Detektorelement geleitet wird. Diese Zwangskonvektion verkürzt die Detektionszeit einer zu erfassenden thermischen Beanspruchung. Zudem wird dem Sensor ein gleichmäßiger Gasstrom zugeführt, sodass die Genauigkeit des Sensors auf diese Weise erhöht ist.In order to is reached that a certain predetermined volume flow of the Sensor surrounded gas over the detector element is passed. This forced convection shortens the Detection time of a thermal stress to be detected. In addition, will the sensor a uniform gas flow supplied so that the accuracy of the sensor is increased in this way.

Die Genauigkeit beziehungsweise die Empfindlichkeit des erfindungsgemäßen Systems ist dadurch einstellbar, dass eine thermische Belastung erst dann erreicht ist, wenn ein vorgebbarer Schwellenwert an gemessener Menge beziehungsweise angemessener Konzentration des Pyrolyseproduktes überschritten ist.The Accuracy or the sensitivity of the system according to the invention is adjustable by a thermal load only then is reached, if a specifiable threshold of measured quantity or appropriate concentration of the pyrolysis exceeded is.

Zudem ist die Genauigkeit auch dadurch einstellbar, dass eine thermische Belastung erst dann erreicht ist, wenn die gemessene Menge beziehungsweise gemessene Konzentration des Pyrolyseproduktes eine bestimmte Zeitspanne oberhalb eines vorgebbaren Grenzwertes liegt.moreover the accuracy is also adjustable by a thermal Load is only reached when the measured amount or measured concentration of the pyrolysis product for a certain period of time is above a predefinable limit.

Die beiden vorgenannten Möglichkeiten sind auch in Kombination einsetzbar. Jedenfalls sind durch diese erfindungsgemäßen Merkmale die erfindungsgemäßen Systeme besonders flexibel aufbaubar und einsetzbar.The both aforementioned possibilities can also be used in combination. Anyway, through this inventive features the systems of the invention very flexibly buildable and usable.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems sind den weiteren abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the system according to the invention are the other dependent claims refer to.

Des weiteren wird die Aufgabe gelöst durch das erfindungsgemäße System zum erkennen von thermischen Belastungen von elektrischen Bauteilen mit einem System zum Erkennen von thermischen Belastungen eines Kunststoffs mit den in Patentanspruch 11 genannten Merkmalen.Of further the task is solved by the system according to the invention for detecting thermal loads on electrical components a system for detecting thermal loads on a plastic with the features mentioned in claim 11.

Demgemäss ist ein derartiges System dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff auf den zu überwachenden elektrischen Bauteilen beziehungsweise auf die zu überwachenenden Stellen der elektrischen Bauteile aufgebracht ist, insbesondere als Isoliermaterial aufgeklebt, aufgestrichen oder mechanisch befestigt ist.Accordingly, a Such system characterized in that the plastic on to be monitored electrical components or to be monitored Positions of the electrical components is applied, in particular as Insulated, glued or mechanically fastened insulating material is.

Für ein System zum Erkennen von thermischen Belastungen von elektrischen Bauteilen wird also ganz bewusst ein System zum Erkennen von thermischen Belastungen eines Kunststoffes, wie es vorstehend bereits näher erläutert wurde, eingesetzt, so dass mit dem Erkennen von thermischen Belastungen eines Kunststoffes gleichzeitig eine Aussage über die thermischen Belastungen an den betreffenden elektrischen Bauteilen getroffen werden kann. Bei neuen elektrischen Bauteilen ist es von Vorteil, dass ein entsprechender Kunststoff, der zum Erkennen von thermischen Belastungen dient, bereits beim Entwurf dieser neuen Bauteile berücksichtigt ist.For a system for detecting thermal loads on electrical components So it is quite deliberately a system for detecting thermal loads a plastic, as has already been explained in more detail, used, so that with the recognition of thermal loads of a plastic at the same time a statement about the thermal loads on the relevant electrical components can be taken. For new electrical components it is from Advantage that a corresponding plastic, which is used to detect thermal loads already serves in the design of this new Components considered is.

Es ist aber genauso möglich, beispielsweise durch aufstreichen von Isoliermaterial auf die zu überwachenenden Stellen an den elektrischen Bauteilen mit anschließendem Aushärten des aufgestrichenen Kunststoffes, an bereits vorhandene oder installierte Geräte den Kunststoff aufzutragen. Auf diese Weise ist ein erfindungsgemäßes System zum Erkennen von thermischen Belastungen von elektrischen Bauteilen auch im nachhinein besonders einfach herstellbar.It but it is just as possible for example, by painting on the insulating material to be monitored Make the electrical components with subsequent hardening of the painted plastic, on existing or installed equipment to apply the plastic. In this way is a system according to the invention for detecting thermal loads on electrical components also in retrospect particularly easy to produce.

Ein weiterer Vorteil ist erreichbar, wenn das System zum Erkennen von thermischen Belastungen von elektrischen Bauteilen mit einem Brandmeldesystem verbunden ist.One Another advantage is achievable when the system for detecting Thermal loads on electrical components with a fire alarm system connected is.

Auf diese Weise ist dem erfindungsgemäßen System eingesetzte Sensor als Brandmeldesensor eingesetzt und mit dem Brandmeldesystem entsprechend verbunden.On This is the sensor used in the system according to the invention used as a fire alarm sensor and with the fire alarm system accordingly connected.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems sind den weiteren abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the system according to the invention are the other dependent claims refer to.

Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen sollen die Erfindung, vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung, sowie besondere Vorteile der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.Based the embodiments illustrated in the drawings are intended to Invention, advantageous embodiments and improvements of the invention, as well as particular advantages of the invention will be explained and described in detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1 Eine erste Anordnung zum Erkennen von thermischen Belastungen eines Kunststoffes und 1 A first arrangement for detecting thermal loads of a plastic and

2 eine zweite Anordnung zum Erkennen von thermischen Belastungen von elektrischen Bauteilen. 2 a second arrangement for detecting thermal loads on electrical components.

1 zeigt eine erste Anordnung 40 zum Erkennen von thermischen Belastungen, die einen Ausschnitt eines stromdurchflossenen Leiters 42 mit einer auf dessen Oberfläche angebrachten Isolierschicht 44 aus Kunststoff zeigt. In dem gezeigten Beispiel soll ungefähr mittig in der Längserstreckung des Leiters 42 eine Schadstelle 46 an der Oberfläche des Leiters 42 aufgetreten sein, die durch einen schwarzen Balken dargestellt ist. Die Schadstelle 46 hat zur Folge, dass der wirksame Leiterquerschnitt an dieser Stelle des Leiters 42 geringfügig kleiner ist und somit die Stromstärke lokal steigt. 1 shows a first arrangement 40 for detecting thermal loads, which is a section of a conductor through which current flows 42 with an insulating layer attached to the surface thereof 44 made of plastic. In the example shown should be approximately in the middle of the longitudinal extent of the conductor 42 a damaged area 46 on the surface of the conductor 42 occurred, which is represented by a black bar. The damaged area 46 As a result, the effective conductor cross-section at this point of the conductor 42 is slightly smaller and thus the current increases locally.

Im gewählten Beispiel führt die hierdurch verursachte leicht höhere Temperatur an der Schadstelle 46 dazu, dass in deren Nahbereich die Isolierschicht 44 geringfügig thermisch belastet wird, und zwar derart, dass die Belastung von außen betrachtet, optisch nicht sichtbar ist, sich jedoch Pyrolyseprodukte, also Moleküle, die aus einer Pyrolyse in dem beschriebenen Nahbereich entstanden sind, bilden, die sich um den Leiter 42 verteilen. Dies ist angedeutet durch übertrieben groß dargestellte Moleküle 48.In the example chosen, the resulting slightly higher temperature leads to the damaged area 46 to that in their close range the insulating layer 44 is slightly thermally loaded, in such a way that the load from the outside, optically not visible, but pyrolysis, ie molecules that have arisen from a pyrolysis in the described short-range form, which surrounds the conductor 42 to distribute. This is indicated by exaggerated large molecules 48 ,

Ein Teil der Moleküle 48 wird in Richtung eines ersten Gassensors 50 gelangen, beispielsweise durch Naturkonvektion. Dieser Vorgang wird unterstützt durch den Lüfter 52, der als Teil des ersten Gassensors 50 die Zuleitung eines definierten Luftstromes auf das Sensorelement 54 des ersten Gassensors 50 sicherstellt. Der erste Gassensor 50 ist als Halbleiter-Gassensor ausgeführt.Part of the molecules 48 goes in the direction of a first gas sensor 50 arrive, for example by natural convection. This process is supported by the fan 52 as part of the first gas sensor 50 the supply of a defined air flow to the sensor element 54 of the first gas sensor 50 ensures. The first gas sensor 50 is designed as a semiconductor gas sensor.

Im gewählten Beispiel ist die Isolierschicht 44 aus dem Kunststoff Polyamid hergestellt, von dem bekannt ist, dass als eines der Pyrolyseprodukte, Kohlenwasserstoffe entstehen, welches mit dem ersten Gassensor 50 detektierbar ist, der unter anderem genau dieses Pyrolyseprodukt detektiert. Beispielsweise ist hierfür der Gassensor vom Typ GGS 3000 der Firma Umwelt Sensor Technik (UST) GmbH geeignet.In the example chosen is the insulating layer 44 made of the plastic polyamide, of which it is known that arise as one of the pyrolysis, hydrocarbons, which with the first gas sensor 50 detectable, among other things, detects exactly this pyrolysis product. For example, the gas sensor of the type GGS 3000 of the company Umwelt Sensor Technik (UST) GmbH is suitable for this purpose.

Ein Trägerbauteil 56, welches das Lüfterelement 42 sowie das Sensorelement 54 trägt und derart den ersten Gassensor 50 bildet, ist mittels einer Messleitung 58 mit einem Auswertegerät 60 verbunden. Das Auswertegerät 60 ist hier als Messcomputer dargestellt, so dass die vom zweiten Sensor 50 empfangenen Messdaten im Messcomputer aufbereitet, weiterverarbeitet und gegebenenfalls das Ergebnis dargestellt werden kann. Genauso gut ist es aber möglich, dass das Auswertegerät 60 lediglich die Komformität der Messdaten sicherstellt und diese dann an ein hier in diesem Beispiel nicht dargestelltes Messsystem oder Prozessleitsystem einer vorhandenen Anlage weitergibt.A carrier component 56 which is the fan element 42 as well as the sensor element 54 carries and so the first gas sensor 50 is, is by means of a measuring line 58 with an evaluation unit 60 connected. The evaluation device 60 is shown here as a measuring computer, so that from the second sensor 50 received measurement data processed in the measuring computer, further processed and, where appropriate, the result can be displayed. But it is just as possible that the evaluation device 60 merely ensures the conformity of the measured data and then passes this on to a measuring system or process control system, not shown here in this example, of an existing system.

2 zeigt eine zweite Anordnung 10 zum Erkennen von thermischen Belastungen eines Kunststoffes eines ersten 12, eines zweiten 14 sowie eines dritten Schaltgerätes 16, die in einem Schaltschrank 18 angeordnet sind. Die zweite Anordnung 10 zeigt lediglich eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung, ohne dass es dabei auf die Größenverhältnisse oder eine detaillierte Darstellung ankäme. 2 shows a second arrangement 10 for detecting thermal loads of a plastic of a first 12 , a second one 14 and a third switching device 16 in a control cabinet 18 are arranged. The second arrangement 10 shows only a schematic representation of an inventions Arrangement according to the invention, without it being necessary to the size ratios or a detailed representation.

Ein Teil des Schaltschrankes 18 ist als Kabelkanal vom restlichen Teil des Schaltschranks 18 abgeteilt und über ein oder mehrere Kabel 20 mit hier nicht dargestellten Motoren verbunden. Im gewählten Beispiel soll der Schaltschrank 18 nebst dessen Einbauten eine Schaltanlage darstellen.Part of the control cabinet 18 is as a cable duct from the rest of the cabinet 18 separated and over one or more cables 20 connected to motors not shown here. In the example chosen, the control cabinet 18 along with its installations represent a switchgear.

Ein Datensammler 22, der mit jedem der Schaltgeräte 12, 14, 16 verbunden ist, soll lediglich zeigen, dass die Schaltgeräte Signale beziehungsweise Daten verarbeiten und mit anderen Geräten austauschen können.A data collector 22 that with each of the switching devices 12 . 14 . 16 is merely intended to show that the switching devices can process signals or data and exchange with other devices.

Ein zweiter Gassensor 24 ist innerhalb des Schaltschranks 18 an einer der Schaltschrankwände angeordnet, und mittels einer ersten Signalleitung 26 mit einer Auswertungselektronik 28, die außerhalb des Schaltschranks 18 angeordnet ist, verbunden. Die Auswertungselektronik 28 kann aber ohne weiteres auch innerhalb des Schaltschrankes 18 angeordnet sein. Die Auswertungselektronik 28 ist so ausgestattet, dass die vom Gassensor 24 erhaltenen Signale erfasst und aufbereitet werden. Darüber hinaus kann die Auswertungselektronik 28 auch so ausgestaltet sein, dass diese im Falle einer Überschreitung von vorgegebenen Grenzwerten Alarmsignale über eine zweite Signalleitung 30 an eine Alarmzentrale, die in dieser Figur nicht dargestellt ist, übermittelt oder die aufbereiteten Signale und Werte in ein Prozessleitsystem gibt, so dass dort eventuelle Alarmierungen oder Überschreitungen von Grenzwerten festgestellt werden können.A second gas sensor 24 is inside the cabinet 18 arranged on one of the control cabinet walls, and by means of a first signal line 26 with an evaluation electronics 28 outside the control cabinet 18 is arranged, connected. The evaluation electronics 28 but can also be within the control cabinet 18 be arranged. The evaluation electronics 28 is equipped so that the gas sensor 24 received signals are received and processed. In addition, the evaluation electronics 28 be configured so that these alarm signals over a second signal line in case of exceeding of predetermined limits 30 sent to an alarm center, which is not shown in this figure, transmitted or the processed signals and values in a process control system, so that there any alarms or exceeding of limits can be determined.

Der Gassensor 24 kann in vorteilhafter Weise auch an den Datensammler 22 angeschlossen werden. Dann werden die Gassensordaten über den Datensammler in ein Datennetzwerk geleitet, so dass die Auswertungselektronik 28 an einer anderen Stelle des Datennetzwerkes anschließbar ist. Es ist aber auch möglich die Auswertungselektronik 28 im Nahbereich des Gassensors 27 anzuordnen und als dessen Ausgangssignal ein Fehlersignal zu definieren, dass dem angeschlossene Datensammler 22 übermittelt wird.The gas sensor 24 can advantageously also to the data collector 22 be connected. Then the gas sensor data are routed via the data collector in a data network, so that the evaluation electronics 28 can be connected to another location of the data network. But it is also possible the electronic evaluation 28 in the vicinity of the gas sensor 27 to arrange and define as its output an error signal that the connected data collector 22 is transmitted.

Der Sensor 24 selbst weist ein Sensorelement 32 auf, welches auf einem Basiselement 34 angeordnet ist. Dabei hat das Sensorelement 32 direkten Kontakt zu der im Schaltschrank 18 vorhandenen Umgebungsluft, während das Basiselement 34 eine leichte Montage des Sensors 24 sicherstellt, sowie einen leichten elektrischen Anschluss des Sensorelements 32 ermöglicht.The sensor 24 itself has a sensor element 32 on which is on a base element 34 is arranged. In this case, the sensor element has 32 direct contact to the in the control cabinet 18 existing ambient air while the base element 34 a slight mounting of the sensor 24 ensures, as well as a slight electrical connection of the sensor element 32 allows.

In den gezeigten Schaltgeräten 12, 14, 16 dieses Beispiels sind noch verschiedene Stellen 36 optisch hervorgehoben, die den Kunststoff zeigen, der überwacht werden soll. In diesem Fall ist der Kunststoff auf verschiedenen Stellen der jeweiligen Schaltgeräte 12, 14, 16 als Isolationsstoffe vorhanden, so dass insgesamt die zweite Anordnung 10 in einem System zum Erkennen von thermischen Belastungen von elektrischen Bauteilen, hier nämlich der Schaltgeräte 12, 14, 16, eingesetzt ist.In the switching devices shown 12 . 14 . 16 this example are still different places 36 visually highlighted, showing the plastic to be monitored. In this case, the plastic is on different locations of the respective switching devices 12 . 14 . 16 as insulation materials present, so that in total the second arrangement 10 in a system for detecting thermal loads on electrical components, in this case the switching devices 12 . 14 . 16 , is used.

Es ist aber auch genauso gut möglich, dass Kunststoffelemente an die betreffenden Stellen aufgeklebt oder sonstwie mechanisch befestigt werden. Dies kann bei der Neu fertigung von elektrischen Bauteilen bereits in der Konstruktionsphase berücksichtigt werden.It but it is also just as possible that plastic elements glued to the relevant points or otherwise mechanically fastened. This can at the new production considered by electrical components already in the design phase become.

Dabei wirken die einzelnen Elemente der erfindungsgemäßen Anordnungen wie folgt zusammen. Der Kunststoff bzw. Isolierstoff an den Stellen 36 ist so ausgewählt, dass dessen Pyrolyseprodukt, welches aufgrund von thermischen Belastungen aus diesem Kunststoff entsteht, bzw. freigesetzt wird, von dem Sensorelement 32 wahrgenommen wird. Die Auswahl des Sensorelements 32 erfolgt also in Abstimmung mit dem gewählten oder vorhandenen Kunststoff und der Erkenntnis, welche Pyrolyseprodukte aus dem gewählten oder vorhandenen Kunststoff entstehen. Werden nun aufgrund einer bestimmten thermischen Belastung entsprechend Pyrolyseprodukte in die Umgebung freigesetzt, erreichen diese nach einer gewissen Zeit auch den Gassensor 24 und damit auch das Sensorelement 32. Nach der gewissen Zeit wird sich auch eine bestimmte Konzentration an Pyrolysestoffen in der Umgebungsluft einstellen. Diese Konzentration wird vom Gassensor 24 nebst dessen Auswirkungselektronik 28 ermittelt. Dabei sind die heute verfügbaren Gassensoren so empfindlich, dass teilweise bereits ein Molekühl des zu detektierenden Stoffes ausreicht, um von einem Gassensor wahrgenommen werden zu können.In this case, the individual elements of the arrangements according to the invention interact as follows. The plastic or insulating material in the places 36 is selected so that its pyrolysis product, which arises due to thermal stresses from this plastic, or is released from the sensor element 32 is perceived. The selection of the sensor element 32 So in coordination with the chosen or existing plastic and the knowledge of what pyrolysis products from the selected or existing plastic arise. If pyrolysis products are released into the environment due to a certain thermal load, they also reach the gas sensor after a certain time 24 and thus also the sensor element 32 , After a certain period of time, a certain concentration of pyrolysis substances in the ambient air will also set in. This concentration is from the gas sensor 24 together with its impact electronics 28 determined. The gas sensors available today are so sensitive that sometimes already a molecule of the substance to be detected is sufficient to be perceived by a gas sensor can.

Die Konzentration des Pyrolysestoffes in der sie umgebenen Luft ist abhängig und vom Umfang des Pyrolyseprozesses. Selbst kurzzeitige thermische Belastungen des Kunststoffs, erzeugen solche Pyrolyseprodukte, die vom Gassensor 24 dann detektierbar sind. Steigt der zeitliche Umfang der thermischen Belastung oder die thermische Belastung als solche, beispielsweise durch einen entsprechenden Stromstärkenanstieg, steigt damit auch der Umfang an Emissionen von Pyrolysenprodukten. Dementsprechend schneller werden sich die Pyrolyseprodukte in der sie umgebenden Luft verbreiten und führen zu einer entsprechend schnelleren Detektionszeit.The concentration of the pyrolysis substance in the air surrounding it depends on the extent of the pyrolysis process. Even short-term thermal loads on the plastic produce such pyrolysis products as the gas sensor 24 are then detectable. If the temporal extent of the thermal load or the thermal load as such increases, for example due to a corresponding increase in the current level, the amount of emissions of pyrolysis products also increases. Accordingly faster, the pyrolysis products will spread in the surrounding air and lead to a correspondingly faster detection time.

Auslöser für einen solchen Temperaturanstieg kann insbesondere eine Strombelastung oder Stromüberlastung sein, mit der Folge eines Temperaturanstiegs in demjenigen Bauteil, auf dem sich der Kunststoff befindet. Im Gassensor 24 oder in der Auswertungselektronik 28 ist derart beispielsweise ein Schwellenwert vorgebbar, der mit einer maximal zulässigen Temperatur am Bauteil korrespondiert, und der bei seinem Überschreiten einen Alarm auslöst.Trigger for such a temperature increase may be in particular a current load or current overload, with the result of a temperature rise in that component on which the Plastic is located. In the gas sensor 24 or in the evaluation electronics 28 If so, for example, a threshold value can be predetermined which corresponds to a maximum permissible temperature at the component and which triggers an alarm when it is exceeded.

1010

zweite Anordnungsecond arrangement

1212

erstes Schaltgerätfirst switchgear

1414

zweites Schaltgerätsecond switchgear

1616

drittes Schaltgerätthird switchgear

1818

Schaltschrankswitch cabinet

2020

Kabelelectric wire

2222

Datensammlerdata collector

2424

Gassensorgas sensor

2626

erste Signalleitungfirst signal line

2828

Auswertungselektronikevaluation electronics

3030

zweite Signalleitungsecond signal line

3232

Sensorelementsensor element

3434

Basiselementbase element

3636

StellenPut

4040

erste Anordnungfirst arrangement

4242

Leiterladder

4444

Isolierschichtinsulating

4646

Schadstelledamaged area

4848

Molekülemolecules

5050

zweiter Gassensorsecond gas sensor

5252

Lüfterelementfan element

5454

Sensorelementsensor element

5656

Trägerbauteilsupport component

5858

MessleitungMeasurement line

6060

Auswertegerätevaluation

Claims (13)

System zum Erkennen von thermischen Belastungen eines Kunststoffes, insbesondere eins Isolierstoffes von stromdurchflossenen Leitern, mit wenigstens einem Sensor und einem mit diesem verbundenen Auswertesystem, dadurch gekennzeichnet, dass durch den wenigstens einen Sensor ein Pyrolyseprodukt des Kunststoffes messbar ist, und dass die gemessene Menge oder die gemessene Konzentration des Pyrolyseproduktes ein Kriterium für das Vorhandensein einer thermischen Belastung ist.System for detecting thermal loads of a plastic, in particular an insulating material of current-carrying conductors, with at least one sensor and an evaluation system connected thereto, characterized in that a pyrolysis product of the plastic can be measured by the at least one sensor, and that the measured amount or measured concentration of the pyrolysis product is a criterion for the presence of a thermal load. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor ein Gaschromatograph oder ein Gassensor ist.System according to claim 1, characterized in that the at least one sensor is a gas chromatograph or a gas sensor is. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassensor ein Lüfterbauteil aufweist, das einen bestimmten Gasvolumenstrom über ein Detektorelement des Gassensors leitet.System according to claim 1 or 2, characterized that the gas sensor has a fan component, a certain volume of gas flow over a detector element of the Gas sensor leads. System nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine thermische Belastung erst dann erreicht ist, wenn ein vorgebbarer Schwellenwert an gemessener Menge beziehungsweise gemessener Konzentration des Pyrolyseproduktes überschritten ist.System according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a thermal load is reached only then is when a specifiable threshold of measured quantity or measured concentration of the pyrolysis product is exceeded. System nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine thermische Belastung erst dann erreicht ist, wenn die gemessene Menge beziehungsweise gemessene Konzentration des Pyrolyseproduktes eine bestimmte Zeitspanne oberhalb eines vorgebbaren Grenzwertes liegt.System according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a thermal load is reached only then is when the measured amount or measured concentration the pyrolysis product a certain period of time above a predetermined Limit value is. System nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Totzeit, als diejenige Zeitspanne zwischen Auftreten und Erkennen einer thermischen Belastung, von der Entfernung zwischen der Stelle, bei der die thermische Belastung aufgetreten ist, und dem wenigstens einen Sensor abhängig ist.System according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a dead time, as the time span between Occurrence and detection of a thermal load, from the distance between the point where the thermal load occurred is, and the at least one sensor is dependent. System nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pyrolyseprodukt ein Kohlenwasserstoff oder eine bestimmte chemische Gruppe von Kohlenwasserstoffen ist.System according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the pyrolysis product is a hydrocarbon or is a specific chemical group of hydrocarbons. System nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensoren mit dem Auswertesystem verbunden sind, und dass durch jeden Sensor ein anderes Pyrolyseprodukt überwachbar ist.System according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a plurality of sensors connected to the evaluation system are, and that monitored by each sensor another pyrolysis product is. System nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff, dessen thermische Belastung zu überwachen ist, auf die zu überwachenden Bauteile aufgebracht ist, insbesondere aufgestrichen, aufgeklebt oder mechanisch befestigt ist.System according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the plastic whose thermal load to monitor is to be monitored Components is applied, in particular brushed, glued or mechanically fastened. System nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor im Freien oder in geschlossenen Räumen anordenbar ist.System according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the at least one sensor outdoors or in enclosed spaces can be arranged. System zum Erkennen von thermischen Belastungen von elektrischen Bauteilen mit einem System zum Erkennen von thermischen Belastungen eines Kunststoffes, nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff auf den zu überwachenden elektrischen Bauteilen beziehungsweise auf die zu überwachenden Stellen der elektrischen Bauteile aufgebracht ist, insbesondere als Isoliermaterial oder als Anstrich.System for detecting thermal loads of electrical components with a system for detecting thermal Loads of a plastic, according to one of claims 1 to 10, characterized in that the plastic to be monitored electrical components or to be monitored Positions of the electrical components is applied, in particular as Insulating material or as a paint. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Bauteile solche einer Schaltanlage sind, insbesondere Schaltgeräte, elektrische Leiter, Kontakte oder Steckverbindungen.System according to claim 11, characterized in that that the electrical components are those of a switchgear, in particular Switchgear, electrical conductors, contacts or connectors. Brandschutzsystem mit einem System nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das System mit einem Brandmeldesystem verbunden ist.Fire protection system with a system according to claim 11 or 12, characterized in that the system verbun with a fire alarm system that is.