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Die Erfindung betrifft einen Signalgeber, insbesondere Alarmgeber zur Erfassung von Bela- stungsänderungen auf Geländeteilen, bestehend aus einem Sensor aus einem flexiblen, mattenförmi- gen Körper, dessen röhrenförmige, miteinander in Verbindung stehende Hohlräume mit einem flüs- sigen oder gasförmigen Medium gefüllt sind und dessen durch äussere Einwirkung auslösbare Volu- menänderung über einen Detektor feststellbar ist, und aus einer mindestens die Oberseite des Sen- sors bedeckenden, flächenmässig gleich grossen, tragfähigen, elastischen Platte.
Solche Signalgeberanlagen werden dazu vorgesehen, bei einem ordnungswidrigen Ereignis bzw. bei einem in einem ordnungswidrigen Zeitpunkt stattfindenden Ereignis ein Warn- oder An- zeigesignal auszulösen. Aus der Praxis kennt man in verschiedensten Ausführungsformen Signal- geberanlagen, die eine mehr oder minder grosse Anzahl von lokalpositionierten Druckdetektoren aufweisen und deren Wirksamkeit folglich massgeblich von der vorgesehenen Anzahl der Druck- detektoren abhängt. Die Detektoren wirken elektrisch, mechanisch, elektronisch oder pneumatisch einzeln auf Signalauswertungseinrichtungen, in denen die Weiterverarbeitung ordnungswidriger
Signale erfolgt. Solche Systeme werden vor allem zum Schutz von Räumen, Gebäuden, abgezäunten
Geländeparzellen, Zäunen oder Toren eingesetzt.
Wegen des beschränkten Nachweisradius der einzel- nen Detektoren ist bei der Verlegung ein eingehendes Studium der wahrscheinlichsten und gefähr- lichsten Möglichkeiten zu erwartender ordnungswidriger Ereignisse notwendig. Dennoch muss dabei in Kauf genommen werden, dass solche Warnsysteme nur mit einer begrenzten Erfolgswahrscheinlichkeit erstellt werden können und, sobald ihre Disposition bekannt ist, relativ leicht umgangen wer- den können.
Diese Nachteile werden bei gattungsgemässen Signalgeberanlagen durch eine grossflächige Ausbildung der Signalgeber vermieden. Bei einer bekannten Signalgeberanlage der eingangs beschriebenen Gattung (vgl. US-PS Nr. 2, 858, 394), die zur selbsttätigen Öffnung eines Tores bei Gewichtsbelastung des Signalgebers dient, besteht der Signalgeber aus einer an der Erdoberfläche angeordneten druckempfindlichen Matte des erläuterten Aufbaus. Innerhalb einer nach aussen abgedichteten Umhüllung aus einem gummielastischen Werkstoff, z. B. Neopren, ist ein Gummischlauch mäanderförmig angeordnet, wobei mehrere äquidistante parallele Schlauchabschnitte gleichmässig über die ganze Ausdehnung der Matte verteilt sind. Ein Ende des Schlauches ist verschlossen, das andere Ende ist aus der Umhüllung abdichtend herausgeführt und an die Kontrolleinrichtung angeschlossen.
Um eine gleichmässige Druckverteilung zu erreichen, ist der Schlauch innerhalb der Umhüllung mit einer flexiblen Metallplatte abgedeckt.
Mit diesen Massnahmen wird zwar erreicht, dass der Signalgeber grossflächig ausgebildet werden kann und die Empfindlichkeit durch die Metallplatte, die den Druck auf einen grösseren Bereich verteilt, höher ist als bei den eingangs beschriebenen Signalgeberanlagen anderer Gattung.
Probleme ergeben sich jedoch, wenn die Matte im Erdreich verlegt wird, was bei Anwendung zur Einbruchssicherung in aller Regel notwendig ist. Bei unterirdischer Anordnung des mattenförmigen Signalgebers wird die Gewichtsbelastung nicht mehr von den Schläuchen, sondern überwiegend von der hermetisch dichten Umhüllung aufgenommen, so dass bei einer ein ordnungswidriges Ereignis signalisierenden Zusatzbelastung im Schlauch nur sehr geringe Druckänderungen auftreten. Infolgedessen besteht die Gefahr, dass ordnungswidrige Ereignisse entweder nicht signalisiert werden oder-bei gesteigerter Nachweisempfindlichkeit - häufig Fehlalarm ausgelöst wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Signalgeberanlage der eingangs beschriebenen Gattung, insbesondere bei unterirdischer Verlegung des bzw. der Signalgeber, eine erhöhte Alarmsicherheit zu erreichen. Zur Lösung dieser Aufgabe strebt die Erfindung nach einer Ausgestaltung, bei der nur kurzzeitig wirksame Belastungsänderungen registriert werden und langsam verlaufende Änderungen der Umwelteinflüsse keine nachteiligen Wirkungen auf die Nachweisempfindlichkeit des Detektors haben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einer Signalgeberanlage der eingangs beschriebenen Gattung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der mattenförmige Körper aus flexiblen Folien aus praktisch nicht dehnbarem Material gefertigt ist und mittels Dichtungsnähten die röhrenförmigen, aufblähbaren Hohlräume in Form von Kanälen bildet, welche die aktiven Teile des mattenförmigen Körpers bilden, und dass diese aktiven Teile des mattenförmigen Körpers von mindestens einem inaktiven Teil desselben durch die Dichtungsnähte getrennt sind.
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Bei der erfindungsgemässen Signalgeberanlage ist für die Erfüllung der Forderung nach einem grossflächigen Sensor mit gleichzeitig hoher Empfindlichkeit bei Belastungsänderung vor allem wesentlich, dass das flexible Material, aus dem die Matte hergestellt ist, möglichst geringe elasti- sche Dehnung aufweist. Die in der Matte verlaufenden und miteinander kommunizierenden Kanäle sind aufblasbar und verhältnismässig formbeständig. Dazwischen liegen inaktive Flächen, und zur Überbrückung der aufgeblasenen Kanäle dient die erfindungsgemäss vorgesehene Platte.
Gemäss einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Signalgebers kann vorgesehen sein, dass der neben den den aktiven Teil bildenden, mit Druckmedium als abstützendes Mittel füllbaren Kanä- len angeordnete, inaktive Teil mit einem nachgiebigen Füllstoff, z. B. einem offenporigen Schaumstoff gefüllt ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in den Zeichnungen teilweise schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiele. Es zeigen : Fig. l in Schrägansicht einen Signalgeber, Fig. 2 den Signalgeber aus Fig. l im Schnitt, Fig. 3 im Schnitt eine weitere Ausführungsform, Fig. 4 in Draufsicht eine andere Ausführungsform, Fig. 5 bis 7 eine Ausführungsform des Signalgebers mit zwei Platten, Fig. 8 ein Beispiel für die Anordnung von Signalgebern im Gelände, Fig. 9 eine andere Ausführungsform eines verlegten Signalgebers, Fig. 10 das Biegediagramm eines im Erdreich verlegten Signalgebers und Fig. 11 das Biegediagramm einer andern Ausführungsform des Signalgebers.
In den Fig. l und 2 ist eine Matte-l-dargestellt, wie sie in dieser Ausführung für die Praxis Verwendung finden kann. Als Kern sind zwei aufeinanderliegende flexible Flächengebil- de --3 und 4--, beispielsweise Kunststoffolien (nylon-oder glasfasergewebeverstärkt), vorgesehen, die so miteinander verbunden sind, dass sich kommunizierende aufblasbare Kanäle --6-- bilden, zwischen welchen inaktive Teile --8-- liegen. Beidseits der miteinander verbundenen Flächengebil- de --3 und 4--, die den aufblasbaren Teil der Matte-l-festlegen, sind stabile Platten --10 und 11--, die aus Kunststoff bestehen können, angeordnet und umgeben die Flächengebilde --3, 4-- sandwichartig. Eine Hülle -13--, z. B. aus Kunststoff mit Glasfasern --14-- armiert, umhüllt das Ganze.
Die Hülle --13-- wird rundum verschlossen. Derartige Matten sind selbst bei extremen Temperaturen (-30 bis +50'C) voll wirksam.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Matte-l-nach Fig. l ersichtlich, die im Erdbereich - vergraben ist. Es geht daraus hervor, dass die bei den Flächengebilde --3 und 4-- durch Verbindungsnähte --16-- zusammengehalten sind. wobei die aufblasbaren Kanäle --6-- durch die Lage der Verbindungsnähte --16-- festgelegt werden. Zwischen den Verbindungsnähten --16-- liegen die inaktiven Teile --8-- der Matte --1--. Die Kanäle --6-- sind beispielsweise mittels Pressluft aufgeblasen, wobei in Bereitschaftslage diese Kanäle --6-- durch das belastende Erdreich --18-auf der Platte --10-- soweit zusammengepresst werden, bis die Summe aller F.
P gleich dem Gewicht des Erdreichs --18-- und der Platte --10-- ist, wobei F die Fläche der an der Platte --10-- anliegenden Wandbereiche der Kanäle --6-- und P der Druck in diesen ist (Fig. 2). Je weiter mithin die Kanäle -6-- auseinanderliegen, d. h., je grösser ihr Abstand "L" (Fig.2) ist, und je höher das zwischen zwei Kanälen --6-- liegende Erdreich --18-- diesen Teil der Platte --10-- belastet,
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die Last tragen.
Wenn nun die Platte -10-- zusätzlich belastet wird, indem beispielsweise jemand das Erdreich - betritt, so wird sich der Druck P in den Kanälen --6-- entsprechend erhöhen, wobei auch die Flächen F grösser werden. Dieser Vorgang geschieht impulsartig und dauert nur solange, bis das statische Gleichgewicht wieder hergestellt ist.
Es wirkt mithin die Platte --10-- (mit der Gegenplatte --11-- als Auflager) als Belastungs- übersetzer, da die Auflagefläche für das Erdreich --18--, die Platte --10--, von einer Fläche (Summe aller F) gestützt wird, die wesentlich kleiner ist als die Flächenmasse des Flächengebildes - -3, 4--. Damit wird erreicht, dass der Druck in den Kanälen --6-- hoch ist, d. h. in Bereichen liegt, die gutsichtbare Ausschläge an der Druckmessstelle ergeben. Das plötzliche Erscheinen des Gewichtes eines Menschen oder von Bruchteilen dieses Gewichtes hat dann einen entsprechenden Druckanstieg in den Kanälen --6-- zur Folge.
Wo immer innerhalb der von der Matte-l-bedeckten Fläche eine Belastungsänderung eintritt,
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auch wenn die belastete Fläche noch so klein ist, wird diese Kraft durch die überbrückende Platte-10-auf alle überdeckten Kanäle --6-- übertragen. Es kann also nicht, wie bei einem einzelnen Schlauch, eine örtliche Einschnürung entstehen, die eine weitere Druckerhöhung im Schlauch verhindert. Wegen des relativ geringen Querschnittes der Kanäle 6--, deren tragende Oberfläche weniger als 10% der Gesamtfläche ausmacht, und wegen ihres geringen Volumens wird trotz dieser Kraftverteilung eine grosse Druckänderung hervorgerufen.
Wichtig ist, dass das Material, aus dem die Matte-l-hergestellt ist, keine nennenswerte elastische Dehnung besitzt, so dass die mit Überdruck beaufschlagten Kanäle -6-- ihren kreisförmigen Querschnitt auch bei Belastung weitgehend beibehalten. Die Kennlinie der pneumatischen Durchfederung wird dadurch progressiv, d. h.
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zen.
Wären die Abdeckplatten nicht vorhanden, so wären die inaktiven Teile --8-- der Matte --1-- völlig im Erdreich-18-eingebettet und es würden sich über den einzelnen Kanälen-6-Brücken bilden. Eine Belastungsänderung könnte sich dann, wie bei einzeln verlegten Schläuchen, nicht
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eine elastische Durchbiegung des darüber liegenden Erdreichs bei Belastung zulassen, selbst dann, wenn es stark verdichtet oder gefroren ist. Diese Belastung wird auf diese Weise trotzdem zur Matte-l-weitergeleitet.
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-21-- mitFlächengebilden-22 und 23-- dargestellt ist, die durch VErbindungsnählte --25-- miteinander verbunden sind. Wie ersichtlich, liegt zwischen zwei Kanälen -26-- ein inaktiver Teil-27-, der mit einem weichen Füllstoff, z.
B. einem offenporigen Schaumstoff, gefüllt ist. Diese Füllung bezweckt, ein allfälliges Eindringen von Erde in diesen Bereich zu verhüten. Auch die miteinander verbundenen Flächengebilde-22 und 23-sind sandwichartig zwischen zwei Platten --29 und 30-eingelegt. Dieser Aufbau dient, bedingt durch die Reduktion des Füllvolumens der Matte-21- durch Anbringen inaktiver Teile-27-mit dem Füllstoff, als Belastungsübersetzer.
Die Fig. 3 und 4 zeigen, wie in beliebigen Zonen der Druckmatte -21- inaktive Teile --27-- angeordnet werden können. Dies kann, wie Fig. 4 zeigt, beispielsweise dann von grossem Vorteil sein, wenn Platten --29-- auf der Bodenoberfläche die Gefahr mit sich bringen, dass bei einer auf den Platten -29- auftretenden Zusatzbelastung diese Zusatzbelastung auf eine relativ grosse Druckmattenfläche verteilt wird, so dass der erzeugte Druck die Anlage noch nicht auslösen kann.
Sind solche Elemente auf einem Geländestück vorhanden, so wird darunter ein Teil der aktiven
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27-- sote-29-eine genügende Druckzunahme in der Anlage sicherstellt. Es versteht sich, dass der inaktive Teil-27-nicht zum Anzeigen einer Belastung herangezogen werden darf. Daher sind diese inaktiven Teile entweder leer (Fig. 2) oder mit offenporigem, weichem Schaumstoff (Fig. 3) gefüllt. Die Druckmatten können unter den zu überwachenden Geländebereichen, beispielsweise unter Rasenflächen, ausgelegt werden. Sie werden, z. B. mit einem gasförmigen Medium, prall gefüllt.
Dadurch wird sichergestellt, dass auftretende Störbelastungen sich in Druckänderungen der Druckmatten auswirken. Die Druckmatten sind in beliebiger Grösse herstellbar und können mehrfach aneinandergekoppelt werden.
Gemäss Fig. 5 bis 7 umfasst eine Druckmatte -21-- ein oberes und ein unteres Flächengebilde-22 bzw. 23-, die sowohl längs der Ränder als auch an Verbindungsstellen --32-- miteinander verbunden sind. Die beiden Gebilde-22 und 23-sind aus flexiblem Material gefertigt, beispielsweise aus Kunststoffolie, wie einer PVC-Folie od. dgl. Die Verbindungsstellen --32-- können beispielsweise durch Schweissung hergestellt werden. Die Verbindungsstellen-32-bilden vorzugsweise, wie dies insbesondere in der Fig. 7 ersichtlich ist, ein regelmässiges Raster, wobei jeweils drei benachbarte Verbindungsstellen --32- in den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind.
Die Aussenränder des oberen und unteren Gebildes-22 bzw. 23-sind dichtend verschweisst, wodurch eine dichte Druckmatte gebildet wird, die sich durch Druckmittelbeschickung zu einer formstabilen
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Matte verformt. Dabei wird als Druckmedium ein flüssiges oder gasförmiges Medium verwendet.
Es kann mithin die Matte z. B. als eigentliche Druckmatte eingesetzt werden.
Für Warnanlagen werden die Druckmatten, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist, in abzusichernden
Geländebereichen ausgelegt. Vorzugsweise werden sie dabei vergraben, wobei sie gegen mechanische
Beschädigungen durch elastische Schutzmittel, wie Schutzfolien oder Drahtgitter, geschützt werden können. Ist der Boden schon in relativ dünnen Schichten tragfähig, was beispielsweise durch Frost bewirkt werden kann, so ist es wichtig, dass die die Druckmatten-21, 24-- überdeckenden Boden- partien trotzdem nicht zu starren Brücken werden, die eine zusätzliche Belastung ohne Beeinflussung der Druckmatten aufnehmen könnten, da die "Durchbiegung" der Brücke bei zu grosser Starrheit zu gering würde.
Dabei ist die Bodenpartie um so unempfindlicher auf Stördrücke, die einen Alarm auslösen sollten, je weiter weg dieser Stördruck bei den eigentlich als Verankerungen wirkenden
Randpartien der Druckmatten auftritt. Damit auch die Randpartien eines zu schützenden Geländeab- schnittes optimal erfasst werden können, ist es vorteilhaft, die Druckmatten-l-an ihren Randzonen mit inaktiven federnden Teilen --8 oder 27-- (Fig. 2, 3,9) zu versehen, die z. B. auf gleiche Dicke wie die aufgepumpten Druckmatten mit einem federnden Material, beispielsweise mit Schaumstoff, gefüllt sind. Diese inaktiven Teile --8 oder 27-- nehmen an der Druckanzeige der Matte nicht teil. Diese Randpartien dürfen aber nicht so stark zusammendrückbar sein, dass die beiden Folien der Matte aufeinanderliegen.
An Stelle von Schaumstoff kann daher grundsätzlich auch eine Pressluftfüllung treten. Dies bewirkt, dass die als Verankerungen wirkenden Partien des über den Matten liegenden Bodens aus dem Bereich des zu überwachenden Flächenbereiches gerückt werden, so dass auch die Randzonen der aktiven Druckmatten empfindlich bleiben. Wie Fig. 9 zeigt, kann die Druckmatte mit einem am Rand angeordneten inaktiven Teil --27-- dem Untergrund vollständig angepasst verlegt werden. Es ist mithin keinesfalls nötig, die Druckmatte horizontal auszulegen, was besonders bei felsigem oder durchzogenem Untergrund von grossem Vorteil ist, da sonst aufwendige Planierungen vorgenommen werden müssten. Solange keine effektiven Randveränderungen durch Knickbildungen auftreten, kann die Druckmatte ohne weiteres, d. h. ohne vorherige Planierung des Geländes ausgelegt werden.
Um zu verhindern, dass durch scharfe Geländeunstetigkeiten, wie spitze Steine, eine zu starke Biegebeanspruchung der Abdeckplatten entsteht, kann es vorteilhaft sein (nicht dargestellt), die Matten beispielsweise in Kunststoffgranulat zu verlegen, insbesondere bei gesteppter Matte. Es ist auch nützlich, die Abdeckplatten so zu unterteilen, dass eine zwangslose Anpassung an den Geländeverlauf möglich ist.
Die Verhältnisse einer Brückenbildung des über den Signalgebern gelagerten Erdreichs, insbesondere bei hartem, z. B. gefrorenem Boden, wie dies im Zusammenhang mit den Fig. 3, 4,8 und 9 erwähnt wurde, zeigen die Fig. 10 und 11.
In Fig. 10 ist der Querschnitt einer Matte --126-- dargestellt, die im Erdreich --127-- vergraben ist. Unmittelbar darunter ist das als Balken-129-stilisierte Erdreich über der Matte - gezeichnet, das in normalem Zustand auf Auflagern --130 und 131-- ruhen möge. Dabei ist unter "normalem Zustand" des Erdreiches --127-- eine Bodenbeschaffenheit zu verstehen, die weder durch ihren Aufbau, noch durch Gefrieren oder extremes Austrocknen zu einer Brücke gewor-
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-132-- entsteht.- zwischen zwei Stellen --133 und 134-- eingespannt ist.
Bei der gleichen Belastung P entsteht dann eine Biegelinie --136--, deren Durchbiegung --139- wesentlich geringer als die Durch-
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Bereich der Einspannstellen-133 und 134-- horizontale Tangenten aufweist, d. h. an den Rändern überhaupt nicht durchgebogen wird, so dass eine Belastung der Matte -126-- in diesen Randbereichen praktisch keine Wirkung auf die Matte auszuüben vermag.
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Da normalerweise bei einer Matte aus herstellungstechnischen Gründen und aus Gründen der Sensibilität eine bestimmte Breite nicht überschritten werden soll, kann deren Empfindlichkeit und Ansprechsicherheit wie folgt verbessert werden :
In Fig. 11 ist eine Matte -142-- dargestellt, die einen aktiven Mittelteil-143-und am Rand zwei inaktive Teile-145 und 146-aufweist. Während der aktive Teil-143-mit einem Druckmedium versehen ist, um das darüber lagernde Erdreich zu tragen, sind die beiden inaktiven Teile-145 und 146-nicht tragfähig und nur mit einem Füllstoff, beispielsweise einem weichen
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illusorisch werden lässt. Die Matte -142-- befindet sich im Erdreich --148-- vergraben.
Analog der Fig. 10 wird auch hier ein als Balken-150-dargestelltes, stilisiertes Erdreich -148-- ange- nommen, welches bei normaler Bodenbeschaffenheit, wie vorstehend erläutert, auf zwei Auflagern - 151 und 152-- ruht. Bei einer mittigen Belastung durch eine Kraft P entsteht eine Biegelinie - mit einer grössten Durchbiegung --154--.
Ist dagegen das Erdreich-148-gefroren oder backt es infolge grosser Trockenheit zusam-
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eine Durchbiegung-160-auf.
Wenn nun eine Belastung in den inaktiven Teilen-145 bzw. 146-- auftritt, so soll im Sinne der Ausführung der aktive Teil-143-reagieren. Bei normaler Bodenbeschaffenheit zeigt der aktive Teil-143-jede Belastung, die auf ihn einwirkt, durch eine entsprechende Druckänderung des sich in ihm befindenden Druckmediums an. Für normalen Boden sind also inaktiver Teil-145 und
146-- nicht nötig.
Anders ist es aber, wenn der Boden gefroren ist oder derart hart getrocknet, dass das Erdreich über der Matte -142-- eine Brücke bildet. Das Anbringen der inaktiven Teile --145 und
146-- ändert dann die Spannweite der "Brücke", so dass von vornherein grössere Durchbiegungen entstehen. Nun wird aber bei dieser Konstruktion, da die Biegelinie im Bereich der Einspannstellen-155 und 156-horizontale Tangenten aufweist, der aktive Teil -143-- auch bei einer Belastung am Rande des aktiven Teiles -143-- sofort einen Ausschlag geben, wie dies die Biegelinie - deutlich zeigt. Auf diese Weise wird erreicht, dass selbst bei Einhaltung der grösstmöglichen Breite der Matte-142-und bei hartem, z.
B. gefrorenem Boden eine Belastung des aktiven Teiles der Matte, auch in ihren Randteilen, sofort angezeigt wird, was ungeachtet der Bodenbeschaffenheit des Erdreiches über der Matte zu einer sicheren Anzeige verhilft.
Dadurch sind Signalgeber geschaffen, die unempfindlich auf Umwelteinflüsse sind und zu schützende Bereiche zuverlässig und vom betriebenen Aufwand unabhängig schützen. Die Unempfindlichkeit auf Umwelteinflüsse wird durch die Kompensationsschaltung von Mattenpaaren erreicht.
Ein weiterer Vorteil dieser Druckmatte ist, dass sie praktisch sehr gross hergestellt werden kann, beispielsweise durch Rollen einfach lagerfähig ist, und dass sie bei ihrer Auslegung an Ort und Stelle, den Anforderungen entsprechend, zu ihrer endgültigen Form verschweisst werden kann. Es kann bei bestimmten Anwendungsfällen auch vorteilhaft sein, mehrere Druckmatten übereinander anzuordnen und so verschiedene Anlagen mit verschiedenen Sensibilitäten einzustellen, beispielsweise damit eine Anlage bei Nacht auf Fussgänger reagiert, während eine zweite am Tag auf Fahrzeuge reagiert. Je nachdem wird dann die eine oder andere Anlage an-bzw. abgeschaltet.
Die beschriebenen Signalgeber eignen sich nicht nur zur Einbruchssicherung, sondern auch für viele andere Anwendungen : So können sie z. B. für Türöffnungsanlagen, zur Detektion von Geländeschiebungen, Rutschungen und zur Registrierung von Änderungen des spezifischen Gewichtes von Bodenpartien verwendet werden. Auch ist es möglich, durch Untergrundsetzungen bedingte Senkungen von Gebäuden usw. zu erfassen.
Es können auch fremde Sensorarten, beispielsweise über Magnetventile, angeschlossen werden.
Ein wichtiges Anwendungsgebiet der Signalgeber ist die Verwendung zum Feueralarm. Dazu können abschmelzende Öffnungsverschlüsse oder auch selbstschmelzende oder brennbare Alarmleitungen, z. B. bei Pipelines u. dgl. verwendet werden.
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Auf ähnlich einfache Art können auflösende Wasseralarm-Verschlüsse, z. B. mittels Zucker, Salz od. dgl. erstellt werden.
Ferner ist es möglich, autonome, batteriegespeiste, elektrische oder elektronische Sensoren über Elektroventile anzuschliessen.
Eine solche Kombination bietet den Vorteil, dass magnetisch höchstens einzelne Sensoren, aber nicht die Alarmleitung selber, geortet werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Signalgeber, insbesondere Alarmgeber zur Erfassung von Belastungsänderungen auf Geländeteilen, bestehend aus einem Sensor aus einem flexiblen, mattenförmigen Körper, dessen röhrenförmige, miteinander in Verbindung stehende Hohlräume mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium gefüllt sind und dessen durch äussere Einwirkung auslösbare Volumenänderung über einen Detektor feststellbar ist, und aus einer mindestens die Oberseite des Sensors bedeckenden, flächenmässig gleich grossen, tragfähigen, elastischen Platte, dadurch gekennzeichnet, dass der mattenförmige Körper aus flexiblen Folien (3,4) aus praktisch nicht dehnbarem Material gefertig ist und mittels Dichtungsnähten die röhrenförmigen, aufblähbaren Hohlräume in Form von Kanälen bildet,
welche die aktiven Teile des mattenförmigen Körpers bilden, und dass diese aktiven Teile (6) des mattenförmigen Körpers von mindestens einem inaktiven Teil (8) desselben durch die Dichtungsnähte (16) getrennt sind.
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The invention relates to a signal transmitter, in particular alarm transmitter for detecting changes in load on terrain parts, consisting of a sensor made of a flexible, mat-shaped body, the tubular, interconnecting cavities of which are filled with a liquid or gaseous medium, and the latter volume change which can be triggered by external action can be determined by means of a detector, and from a resilient plate of equal area, which covers at least the top of the sensor, has the same surface area.
Such signaling systems are intended to trigger a warning or display signal in the event of an irregular event or an event taking place at an irregular time. A wide variety of embodiments are known from practice in signaling systems which have a more or less large number of locally positioned pressure detectors and whose effectiveness consequently depends to a large extent on the intended number of pressure detectors. The detectors act electrically, mechanically, electronically or pneumatically individually on signal evaluation devices in which the further processing is improper
Signals. Such systems are primarily fenced off to protect rooms, buildings
Terrain parcels, fences or gates used.
Because of the limited detection radius of the individual detectors, an in-depth study of the most probable and dangerous possibilities of expected improper events is necessary during the installation. Nevertheless, it has to be accepted that such warning systems can only be created with a limited probability of success and, once their disposition is known, can be circumvented relatively easily.
In the case of generic signaling systems, these disadvantages are avoided by designing the signaling devices over a large area. In a known signal transmitter system of the type described at the beginning (see US Pat. No. 2, 858, 394), which is used for the automatic opening of a gate when the signal transmitter is loaded by weight, the signal transmitter consists of a pressure-sensitive mat of the construction described arranged on the earth's surface. Within an externally sealed envelope made of a rubber-elastic material, for. B. neoprene, a rubber tube is arranged in a meandering shape, with several equidistant parallel tube sections are evenly distributed over the entire extent of the mat. One end of the hose is closed, the other end is sealingly led out of the casing and connected to the control device.
In order to achieve a uniform pressure distribution, the hose inside the cover is covered with a flexible metal plate.
With these measures it is achieved that the signal transmitter can be formed over a large area and the sensitivity due to the metal plate, which distributes the pressure over a larger area, is higher than in the signal transmitter systems of another type described at the beginning.
However, problems arise when the mat is laid in the ground, which is generally necessary when used to protect against burglary. When the mat-shaped signal transmitter is arranged underground, the weight load is no longer absorbed by the hoses, but mainly by the hermetically sealed sheathing, so that in the event of an additional load in the hose signaling an irregular event, only very slight pressure changes occur. As a result, there is a risk that improper events are either not signaled or - with increased sensitivity to detection - false alarms are often triggered.
The object of the invention is to achieve increased alarm security in a signal transmitter system of the type described in the introduction, in particular when the signal transmitter (s) are laid underground. To achieve this object, the invention strives for an embodiment in which only effective changes in load are registered for a short time and slow changes in environmental influences have no adverse effects on the detection sensitivity of the detector.
This object is achieved according to the invention with a signal transmitter system of the type described at the outset, which is characterized in that the mat-shaped body is made from flexible films made of practically non-stretchable material and by means of sealing seams forms the tubular, inflatable cavities in the form of channels which form the active parts form the mat-shaped body, and that these active parts of the mat-shaped body are separated from at least one inactive part thereof by the sealing seams.
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In the signaling system according to the invention, in order to meet the requirement for a large-area sensor with high sensitivity when the load changes, it is particularly important that the flexible material from which the mat is made has the least possible elastic stretch. The channels running in the mat and communicating with each other are inflatable and relatively dimensionally stable. In between there are inactive areas, and the plate provided according to the invention serves to bridge the inflated channels.
According to one embodiment of the signal generator according to the invention, it can be provided that the inactive part, which is arranged next to the channels forming the active part and can be filled with pressure medium as a supporting means, contains a flexible filler, for. B. an open-cell foam is filled.
Further details of the invention emerge from the following description of the exemplary embodiments which are shown schematically in the drawings. 1 shows an oblique view of a signal transmitter, FIG. 2 shows the signal transmitter from FIG. 1 in section, FIG. 3 shows a further embodiment in section, FIG. 4 shows another embodiment in plan view, and FIGS. 5 to 7 show an embodiment of the signal transmitter with two plates, Fig. 8 shows an example of the arrangement of signal transmitters in the field, Fig. 9 shows another embodiment of a signal transmitter installed, Fig. 10 shows the bending diagram of a signal transmitter installed in the ground and Fig. 11 shows the bending diagram of another embodiment of the signal transmitter.
1 and 2, a mat-1-is shown, as can be used in practice in this embodiment. At the core are two superimposed flexible fabrics --3 and 4--, for example plastic films (nylon or glass fiber reinforced), which are connected to each other in such a way that communicating inflatable channels --6-- form, between which inactive parts --8-- lie. On both sides of the interconnected fabrics --3 and 4--, which define the inflatable part of the mat-l-, stable panels --10 and 11--, which can be made of plastic, are arranged and surround the fabrics - 3, 4-- sandwich-like. An envelope -13--, e.g. B. made of plastic with glass fibers --14-- armored, envelops the whole.
The envelope --13-- is closed all around. Such mats are fully effective even at extreme temperatures (-30 to + 50'C).
2 shows a section through a mat 1 according to FIG. 1 which is buried in the earth region. It follows that the flat structures --3 and 4-- are held together by connecting seams --16--. the inflatable channels --6-- are determined by the position of the connecting seams --16--. Between the connecting seams --16-- are the inactive parts --8-- of the mat --1--. The channels --6-- are inflated using compressed air, for example, whereby in the ready position these channels --6-- are pressed together by the stressful soil --18-on the plate --10-- until the sum of all F.
P is the weight of the soil --18-- and the plate --10--, where F is the area of the wall areas of the channels --6-- and the pressure in these channels (Fig. 2). The farther apart the channels -6-- are, i.e. that is, the greater their distance "L" (Fig. 2), and the higher the soil --18-- lying between two channels --6-- loads this part of the plate --10--,
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to bear the burden.
If the plate -10-- is additionally loaded, for example by someone entering the ground -, then the pressure P in the channels --6-- will increase accordingly, the areas F also becoming larger. This process takes place in an impulsive manner and only lasts until the static balance is restored.
The plate --10-- (with the counter plate --11-- as a support) therefore acts as a load translator, since the contact surface for the soil --18--, the plate --10--, from one surface (Sum of all F) is supported, which is significantly smaller than the mass per unit area of the fabric - -3, 4--. This ensures that the pressure in the channels is --6-- high, i. H. is in areas that produce visible rashes at the pressure measuring point. The sudden appearance of a person's weight or a fraction of this weight then leads to a corresponding increase in pressure in the channels --6--.
Wherever there is a change in load within the area covered by the mat-1,
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Even if the area under load is so small, this force is transmitted through the bridging plate-10-to all covered channels --6--. As with a single hose, there cannot be a local constriction that prevents a further pressure increase in the hose. Because of the relatively small cross-section of channels 6--, whose load-bearing surface accounts for less than 10% of the total area, and because of their small volume, a large change in pressure is caused despite this force distribution.
It is important that the material from which the mat-l-is made does not have any significant elastic expansion, so that the channels -6-- subjected to overpressure largely retain their circular cross-section even when loaded. The characteristic of the pneumatic suspension becomes progressive, i. H.
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Zen.
If the cover plates were not present, the inactive parts --8-- of the mat --1-- would be completely embedded in the soil-18-and 6-bridges would form over the individual channels. As with individually laid hoses, there could be no change in load
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allow elastic deflection of the overlying soil under load, even if it is heavily compacted or frozen. In this way, this load is nevertheless forwarded to the mat-1.
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-21-- is represented by sheets-22 and 23--, which are connected by connection numbers --25--. As can be seen, between two channels -26-- there is an inactive part -27- which is coated with a soft filler, e.g.
B. an open-cell foam is filled. The purpose of this filling is to prevent any earth from entering this area. The interconnected sheets-22 and 23-are sandwiched between two plates -29 and 30-. Due to the reduction in the filling volume of the mat-21 - by attaching inactive parts-27-with the filler, this structure serves as a load translator.
3 and 4 show how inactive parts --27 - can be arranged in arbitrary zones of the printing mat. As can be seen in FIG. 4, this can be of great advantage, for example, if plates --29-- on the floor surface entail the risk that, if an additional load occurs on the plates -29-, this additional load will affect a relatively large area of the printing mat is distributed so that the pressure generated cannot yet trigger the system.
If such elements are present on a piece of land, some of the active elements will be underneath
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27-- sote-29-ensures a sufficient pressure increase in the system. It goes without saying that the inactive part 27 may not be used to indicate a load. Therefore, these inactive parts are either empty (Fig. 2) or filled with open-cell, soft foam (Fig. 3). The pressure mats can be laid out under the areas to be monitored, for example under lawns. You will, e.g. B. filled with a gaseous medium.
This ensures that occurring interference loads have an impact on pressure changes in the printing mats. The printing mats can be made in any size and can be coupled together several times.
According to FIGS. 5 to 7, a pressure mat -21-- comprises an upper and a lower flat structure -22 or 23-, which are connected to one another both along the edges and at connection points --32--. The two structures - 22 and 23 - are made of flexible material, for example plastic film, such as a PVC film or the like. The connection points --32-- can be produced, for example, by welding. The connection points 32 preferably form, as can be seen in particular in FIG. 7, a regular grid, with three adjacent connection points 32 each being arranged in the corners of an equilateral triangle.
The outer edges of the upper and lower structures-22 and 23-are welded in a sealing manner, as a result of which a dense pressure mat is formed, which becomes a dimensionally stable due to pressure medium charging
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Deformed mat. A liquid or gaseous medium is used as the pressure medium.
It can therefore the mat z. B. can be used as the actual printing mat.
For warning systems, the pressure mats, as shown in FIG. 8, are to be secured
Terrain areas designed. They are preferably buried, being mechanical
Damage can be protected by elastic protective agents such as protective films or wire mesh. If the floor is already stable in relatively thin layers, which can be caused by frost, for example, it is important that the parts of the floor covering the pressure mats 21, 24 do not become rigid bridges, which create an additional load without being influenced of the printing mats, since the "deflection" of the bridge would be too low if the rigidity were too great.
The floor area is less sensitive to interference pressures that should trigger an alarm, the further away this interference pressure is for those that actually act as anchorages
Edge areas of the printing mats occurs. So that the edge parts of a section of the terrain to be protected can also be optimally detected, it is advantageous to provide the pressure mats-1-on their edge zones with inactive resilient parts --8 or 27-- (FIGS. 2, 3.9), the z. B. are filled to the same thickness as the inflated printing mats with a resilient material, for example with foam. These inactive parts --8 or 27-- do not take part in the pressure display of the mat. However, these edge areas must not be able to be compressed so much that the two films of the mat lie on top of one another.
Instead of foam, a compressed air filling can therefore always be used. This has the effect that the parts of the floor lying above the mats acting as anchors are moved out of the area of the surface area to be monitored, so that the edge zones of the active pressure mats also remain sensitive. As shown in Fig. 9, the pressure mat can be installed with an inactive part --27-- arranged on the edge, completely adapted to the surface. It is therefore absolutely not necessary to lay out the printing mat horizontally, which is of great advantage especially on rocky or solid ground, since otherwise complex leveling would have to be carried out. As long as there are no effective edge changes due to kinking, the printing mat can easily, i. H. can be laid out without leveling the site beforehand.
In order to prevent the cover plates from being subjected to excessive bending stress due to sharp ground irregularities, such as pointed stones, it can be advantageous (not shown) to lay the mats, for example, in plastic granulate, in particular in the case of a quilted mat. It is also useful to subdivide the cover plates so that they can be easily adapted to the terrain.
The conditions of bridging of the soil stored above the signal transmitters, especially in hard, e.g. B. frozen ground, as mentioned in connection with FIGS. 3, 4, 8 and 9, show FIGS. 10 and 11.
10 shows the cross section of a mat --126-- buried in the ground --127--. Immediately below is the soil above the mat - stylized as a 129 bar, which in normal condition may rest on supports - 130 and 131 -. The "normal condition" of the soil --127-- is to be understood as a condition of the soil that has not become a bridge through its structure, nor through freezing or extreme drying out.
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-132-- arises - is clamped between two places --133 and 134--.
At the same load P, a bending line --136-- is created, the deflection --139- of which is significantly less than the
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Area of the clamping points-133 and 134-- has horizontal tangents, d. H. is not bent at all at the edges, so that loading the mat -126-- in these edge areas has practically no effect on the mat.
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Since a certain width should normally not be exceeded for a mat for manufacturing reasons and for reasons of sensitivity, its sensitivity and responsiveness can be improved as follows:
FIG. 11 shows a mat -142-- which has an active middle part-143- and two inactive parts-145 and 146- on the edge. While the active part-143-is provided with a pressure medium in order to carry the soil above it, the two inactive parts-145 and 146-are not load-bearing and only with a filler, for example a soft one
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can become illusory. Mat -142-- is buried in the ground --148--.
Analogously to FIG. 10, a stylized soil -148-- shown as bar 150 is also assumed here, which rests on two supports - 151 and 152-- with normal ground conditions, as explained above. With a central load by a force P, a bending line is created - with the greatest deflection --154--.
On the other hand, is the earth 148 frozen or does it bake due to extreme drought?
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a deflection-160-on.
If a load now occurs in the inactive parts-145 or 146--, the active part-143-should react in the sense of execution. With normal ground conditions, the active part-143-indicates any load that acts on it by a corresponding change in pressure of the pressure medium in it. For normal soil there are inactive parts-145 and
146-- not necessary.
It is different, however, if the floor is frozen or dried so hard that the soil over the mat -142-- forms a bridge. Attaching the inactive parts --145 and
146-- then changes the span of the "bridge" so that larger deflections occur from the outset. Now, however, with this construction, since the bending line in the area of the clamping points 155 and 156 has horizontal tangents, the active part -143-- immediately with a load on the edge of the active part -143-- give a deflection like this the bend line - clearly shows. In this way it is achieved that even if the largest possible width of the mat 142 and hard, z.
B. frozen ground, a load on the active part of the mat, even in its peripheral parts, is displayed immediately, which helps regardless of the nature of the soil above the mat to a safe display.
This creates signal transmitters that are insensitive to environmental influences and reliably protect areas to be protected and independently of the effort involved. Insensitivity to environmental influences is achieved through the compensation circuit of mat pairs.
Another advantage of this printing mat is that it can be made practically very large, for example easily stored by rolling, and that it can be welded to its final shape on site, depending on the requirements. In certain applications, it can also be advantageous to arrange several printing mats one above the other and thus set different systems with different sensitivities, for example so that one system reacts to pedestrians at night, while a second reacts to vehicles during the day. Depending on the one or the other system is then on or. switched off.
The signaling devices described are not only suitable for burglar protection, but also for many other applications. B. for door opening systems, for the detection of offsets, landslides and for the registration of changes in the specific weight of parts of the floor. It is also possible to record subsidence of buildings, etc. caused by the subsurface.
Other types of sensors can also be connected, for example via solenoid valves.
An important area of application for the signaling device is its use as a fire alarm. For this purpose, melting opening closures or self-melting or flammable alarm lines, e.g. B. pipelines u. Like. Be used.
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In a similarly simple manner, resolving water alarm closures, e.g. B. by means of sugar, salt or the like.
It is also possible to connect autonomous, battery-powered, electrical or electronic sensors via solenoid valves.
Such a combination offers the advantage that at most individual sensors can be located magnetically, but not the alarm line itself.
PATENT CLAIMS:
1. Signal transmitter, in particular alarm transmitter for detecting changes in load on terrain parts, consisting of a sensor made of a flexible, mat-shaped body, the tubular, interconnecting cavities of which are filled with a liquid or gaseous medium and whose volume change can be triggered by external influences via a detector can be ascertained, and from a load-bearing, elastic plate that covers at least the top of the sensor and has the same surface area, characterized in that the mat-shaped body is made of flexible foils (3, 4) from practically non-stretchable material and the tubular, forms inflatable cavities in the form of channels,
which form the active parts of the mat-shaped body, and that these active parts (6) of the mat-shaped body are separated from at least one inactive part (8) thereof by the sealing seams (16).