CH621640A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Bimetallelement vorgesehen ist, welches so ausgebildet und angeordnet ist, dass es sich bei einer Temperaturerhöhung all-

Die Erfindung betrifft einen Rauchdetektor mit einer Strah- mählich in einen Bruchteil des Strahlungsbereiches hineinbe-lungsquelle, welche Strahlung in einen Strahlungsbereich, der 45 wegt und dabei durch Strahlungsreflexion und/oder -Streuung einen ausgedehnten Raumwinkelbereich umfasst, aussendet an seiner Oberfläche die Bestrahlung des Strahlungsempfän-und wenigstens einem Strahlungsempfänger, der ausserhalb gers in Abhängigkeit von der Temperatur graduell erhöht des direkten Strahlungsbereiches der Strahlungsquelle Statt einer Änderung der elektrischen Schaltung mit den angeordnet ist, und der an Rauchpartikeln im Strahlungsbe- erwähnten Nachteilen wird also hier die Vorbestrahlung des reich gestreute Strahlung aufnimmt, sowie mit einer mit dem 50 Strahlungsempfängers in Abhängigkeit von der Temperaturer-Strahlungsempfänger verbundenen Auswerteschaltung zur höhung erhöht, d. h. dass bei erhöhter Temperatur eine gerin-Signalgabe, wenn die vom Strahlungsempfänger aufgenom- gere Rauchdichte oder Streustrahlungs-Intensität ausreicht, ein mene Strahlung einen bestimmten Wert überschreitet Alarmsignal auszulösen. Dabei kann die Abhängigkeit der Vor-

Bei solchen Rauchdetektoren, wie sie beispielsweise in der bestrahlung von der Temperatur durch geeignete Wahl und Brandmeldetechnik Verwendung finden, kann die Strahlung je « Anordnung des Bimetallelementes beispielsweise so gesteuert nach Art der nachzuweisenden Rauchpartikel im sichtbaren, werden, dass die Rauchempfindlichkeit des gesamten Rauchde-infraroten oder ultravioletten Wellenlängenbereich gewählt tektors etwa bis zu einer kritischen Temperatur, die beispiels-werden. Der Raumwinkelbereich der ausgesandten Strahlung weise in der Umgebung von 70 °C gewählt werden kann, und die Anordnung des Strahlungsempfängers werden zweck- nahezu konstant bleibt und bei Überschreitung dieser kriti-mässigerweise so gewählt, dass sich ein möglichst guter Wir- sehen Temperatur sofort ein Alarmsignal ausgelöst wird kungsgrad ergibt d. h. dass der Empfänger bereits bei geringer (Kurve B in Fig. 2). Stattdessen kann es jedoch auch zweckmäs-Rauchdichte eine möglichst grosse Streustrahlungsmenge auf- sig sein, die Vorbestrahlung des Strahlungsempfängers so zu zunehmen vermag. Eine geeignete Konstruktion ist beispiels- steuern, dass die Empfindlichkeit bei steigender Temperatur weise im Schweizerpatent Nr. 592 932 angegeben. graduell zunimmt. Ein solcher Rauchdetektor spricht also bei

Solche Rauchdetektoren haben jedoch den Nachteil, dass m höherer Temperatur schneller an, als bei niedrigerer Tempera-ihre Empfindlichkeit mit steigender Temperatur nachlässt. tur. Hierdurch wird eine möglichst frühzeitige Alarmgabe bei

Diese Erscheinung ist hauptsächlich durch Eigenschaftsände- einem Gefahrenzustand gewährleistet.

rungen der verwendeten Komponenten bei einer Tempera- Die Erfindung wird anhand der in den Figuren wiedergege-

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benen Ausführungsbeispiele erläutert.

Fig. 1 zeigt ein erstes Beispiel eines erfindungsgemässen Rauchdetektors.

Anhand der in Fig. 2 wiedergegebenen Empfindlichkeitsänderung verschiedener Rauchdetektoren mit der Temperatur 5 wird die Wirkungsweise eines erfindungsgemässen Rauchdetektors erläutert.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemässen Rauchdetektors.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein io Messvolumen 1 von einem rohrförmigen Gehäuse 2 umschlossen, welches an beiden Enden durch Basisplatten 3 und 4 derart abgeschlossen wird, dass zwischen Gehäuse 2 und diesen Basisplatten 3 und 4 ringförmige Eintrittsöffnungen 5 zum Eintritt der Umgebungsluft in das Messvolumen 1 entstehen. Dabei 15 können hinter den Eintrittsöffnungen Schikanen 6 angeordnet sein, um den Eintritt direkten Lichtes von aussen zu verhindern. Auf der Basisplatte 3 ist ein Trägerelement 7 für die Strahlungsquelle 8 angebracht. Diese kann zwar im Prinzip beliebig ausgeführt sein, z. B. als Glühlampe oder als Entladungslampe, 20 jedoch ist es besonders zweckmässig, Strahlungsquellen mit kleinen Abmessungen zu wählen, deren Strahlung sich leicht bündeln lässt, bzw. solche, welche bereits Strahlung in bevorzugten Richtungen emittieren. Daher haben sich lichtemittierende Halbleiter, z. B. Laser-Dioden, als besonders geeignet 25 erwiesen. Für Rauchdetektoren, die zur Brandmeldung Verwendung finden, können z. B. Galliumarseniddioden benützt werden. Durch optische Mittel 9 wird die ausgesandte Strahlung in den gewünschten Raumwinkelbereich gelenkt. Im dargestellten Beispiel wird durch eine geeignete Optik 9 und durch 30 Abschirmblenden 13 und 14 erreicht, dass der Strahlungsbereich der Strahlungsquelle die Form eines Kegelringes 10 oder Kegelmantels um die Geräteachse erhält.

Auf der entgegengesetzten Basisplatte 4 ist ein weiteres Trägerelement 11 für den Strahlungsempfänger 12 angebracht. 35 Der Empfänger 12 befindet sich in der Geräteachse, so dass er von direkter Strahlung der Strahlungsquelle 8 praktisch nicht getroffen wird, jedoch aus einer kegelförmigen Zone aus an Partikeln in der Messkammer 1 vorwärtsgestreute Strahlung erhält. Hierdurch wird mit einem einzigen Strahlungsempfän- 40 ger ein grösserer Streubereich erfasst, als dies bei anderen Rauchdetektoren möglich war, und zwar gerade derjenige Raumwinkelbereich, in welchem die Streustrahlung eine besonders grosse Intensität besitzt. Ein solcher Rauchdetektor weist also eine erhöhte Empfindlichkeit auf. 45

In einem Hohlraum 15 des Trägerelementes 11 ist die Steuer- und Auswerteschaltung für die Strahlungsquelle 8 und den Strahlungsempfänger 12 angeordnet. Diese kann im Prinzip in beliebiger, bekannter Form ausgeführt sein, ohne dass zur Anwendung der Erfindung Änderungen erforderlich sind. Bei- so spielsweise kann eine bekannte Koinzidenzschaltung von Strahlungsquelle 8 und Strahlungsempfänger 12 vorgesehen sein. Die Schaltung ist weiterhin mit Kontakten 16 an der Aus-senseite der Basisplatte 4 verbunden, an welche zu einer Signalzentrale führende Leitungen angeschlossen werden können, an ■? die ein Signal gegeben werden kann, sobald die Rauchdichte in der Messkammer einen bestimmten Wert überschreitet.

An einem Teil der Gehäusewand 2 ist ausserhalb des Strahlungsbereiches 10 ein Bimetallstreifen 20 vorgesehen, und zwar so, dass er bei normaler Raumtemperatur ganz ausserhalb des Strahlungsbereiches 10 liegt. Bei einer Temperaturerhöhung verbiegt sich der Bimetallstreifen 20 jedoch so, dass sein freies Ende 21 in den Strahlungsbereich 10 gerät. Durch Reflexion und/oder Streuung am Streifenende 21 erhält dabei der Strahlungsempfänger 12 eine zusätzliche Bestrahlung. Durch geeig- m nete Wahl der Strahlungsverteilung im Strahlungsbereich 10 und der Bewegung des Bimetallstreifens 20 bei Temperaturerhöhung wird dabei erreicht, dass diese zusätzliche Bestrahlung

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des Strahlungsempfängers 12 allmählich mit steigender Temperatur zunimmt.

In Fig. 2 ist die Abhängigkeit der für die Signalgabe erforderlichen Rauchdichte d von der Temperatur T für verschiedene Rauchdetektoren dargestellt. Kurve A entspricht einem vorbekannten Rauchdetektor ohne zusätzliches Bimetallelement. Man erkennt, dass die für die Signalgabe erforderliche Rauchdichte d bereits knapp oberhalb der Raumtemperatur stark ansteigt, d. h. dass die Rauchempfindlichkeit entsprechend stark abnimmt. Durch geeignete Wahl und Anbringung des Bimetallstreifens 20 im Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 1 kann jedoch erreicht werden, dass der Rauchdetektor eine Charakteristik entsprechend Kurve B annimmt, bei welcher die Rauchempfindlichkeit zwischen der Raumtemperatur und einer erhöhten kritischen Temperatur, z. B. 70 °C, nahezu konstant bleibt und bei Überschreitung dieser kritischen Temperatur auf Null absinkt, d. h. dass in diesem Fall sofort auch ohne Vorhandensein von Rauch ein Alarmsignal gegeben wird. Auf diese Weise wird die Empfindlichkeitsabnahme eines solchen Rauchdetektors mit steigender Temperatur nahezu vollständig kompensiert, und zwar bis zu einer kritischen Temperaturgrenze, bei welcher ohnehin ein Alarmsignal gegeben werden muss. Es ist auch möglich, durch geeignete Wahl und Anordnung des Bimetallstreifens 20 eine Überkompensation zu erzielen, wie sie in Kurve C dargestellt ist. Dabei steigt die Empfindlichkeit bei steigender Temperatur an, so dass bei erhöhter Temperatur bereits einer geringerer Rauchdichte ein Alarmsignal ausgelöst wird.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, welches sich durch besonders einfache Konstruktion und entsprechend leichte und wenig aufwendige Montierbarkeit auszeichnet. Dabei dient Sockelteil 30, an dessen Oberseite Kontakte 32, die beispielsweise als Bajonettverriegelungen ausgebildet sein können, vorgesehen sind zum Anschluss des Rauchdetektors an Signalleitungen, welche zu einer Signalzentrale führen. In Hohlräumen 31 sind Komponenten einer elektrischen Steuer-und Auswerteschaltung bekannter Art vergossen eingebettet. In eine zentrale Bohrung des Sockelteiles 30 ist ein in der Mitte topfförmiges am Rand scheibenförmiges Teil 33 eingesetzt, welches im Zentrum die Strahlungsquelle 8 mit der zugehörigen Optik, d. h. beispielsweise einem Reflektor 34 und einer Linsenfläche 35 enthält. Diese Optik kann beispielsweise so ausgeführt sein, dass eine kegelringförmige oder kegelmantelförmige Strahlungscharakteristik entsteht.

Auf dem scheibenförmigen Rand dieses topfförmigen Teiles 33 ist ein haubenförmiges Teil 36 aufgesetzt. Das topfför-mige Teil 33 und das haubenförmige Teil 36 umschliessen das Messvolumen 1. Zum Eintritt der Umgebungsluft in das Messvolumen 1 sind im haubenförmigen Teil 36 einige Öffnungen 38 vorgesehen. Auf der Innenseite im Zentrum ist auf diesem Teil 36 ein transparenter Körper 37 angebracht, welcher den Strahlungsempfänger 12 derart umschliesst, dass aus dem ganzen Halbraum Streustrahlung auf den Strahlungsempfänger 12 auftreffen kann. Im Zentrum des Kunststoffteiles 37 ist ein stiftför-miges Gebilde 41 eingelassen, welches mehrere Blenden 42 zur Abschirmung der direkten Strahlung vom Strahlungsempfänger trägt. Das freie Ende dieses Stiftes 41 drückt in die Vertiefung der Rotationsfläche 35 der Strahlungsquelle und fixiert somit die einzelnen Teile gegeneinander.

Auf dem gesamten Aufbau ist ein Gehäuse 39 aufgesetzt, in welchem Öffnungen 5 zum Eintritt der Luft in das Innere vorgesehen sind. Diese Öffnungen 5 im Gehäuse 39 sind gegenüber den Öffnungen 38 im haubenförmigen Teil 36 soweit versetzt, dass von aussen kein direktes Licht in das Messvolumen 1 eindringen kann, dass jedoch die Aussenluft nach Durchströmung des Zwischenraumes zwischen Gehäuse 39 und haubenförmi-gem Teil 36 durch die Öffnungen 38 in das Messvolumen 1 eintreten kann. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Bime-

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tallstreifen 22 vorgesehen, welcher am scheibenförmigen Teil 33 so befestigt ist, dass er bei Normaltemperatur ausserhalb des Strahlungsbereichs der Strahlungsquelle 8 liegt. Bei einer Temperaturerhöhung verbiegt sich jedoch der Bimetallstreifen 22 und dessen freies Ende 23 gerät in den Strahlungsbereich, so 5 dass an diesem Ende reflektierte oder gestreute Strahlung zusätzlich auf den Strahlungsempfänger 12 gelangt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Bimetallstreifen 22 so ausgebildet und angeordnet, dass bei steigender Temperatur eine allmählich steigende zusätzliche Bestrahlung des Strah- i o lungsempfängers 12 eintritt und eine Charakteristik beispielsweise entsprechend Kurve B oder C von Fig. 2 erreicht werden kann.

Um eine möglichst gute Einstellbarkeit der Zusatzbestrah- 15 lung durch das Bimetall zu erreichen, ist es zweckmässig, die Zusatzstrahlung in der gleichen Grössenordnung zu wählen wie die Streustrahlung bei der zur Signalauslösung erforderlichen Rauchdichte. Da jedoch die Intensität der am Bimetall reflektierten oder gestreuten Strahlung um ein Vielfaches grösser ist als die Streustrahlung an Rauchpartikeln, ist es zweckmässig, das Bimetallelement so zu wählen, dass es nur einen kleinen Teil des Strahlungsbereiches der Strahlungsquelle erfasst, beispielsweise weniger als ein Zehntel des Strahlungsbereiches. Andererseits ist es von Vorteil, den Strahlungsbereich der Strahlungsquelle so auszubilden, dass dieser einen ausgedehnten Raumwinkelbereich umfasst. Es hat sich erwiesen, dass bei einem solchen Rauchdetektor mit einem ausgedehnten Strahlungsbereich, z. B. mit einer kegelring- oder kegelmantelförmigen Strahlungscharakteristik und einem zusätzlichen Bimetallelement, das nur einen sehr geringen Teil dieses Strahlungsbereiches beeinflusst, sich eine Kompensation des Temperaturganges der Rauchempfindlichkeit besonders zuverlässig und einfach erreichen lässt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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   PATENTANSPRÜCHE turerhöhung bedingt, insbesondere durch die Abnahme der

   1. Rauchdetektor mit einer Strahlungsquelle, welche Strah- Empfindlichkeit üblicher Strahlungsempfänger oberhalb einer lung in einem Strahlungsbereich, der einen ausgedehnten bestimmten zulässigen Höchsttemperatur und durch die Raumwinkelbereich umfasst, aussendet, und mit wenigstens Abnahme der Strahlungsleistung üblicher Halbleiter-Lichtquel-einem Strahlungsempfänger, der ausserhalb des direkten Strah- 5 len mit steigender Temperatur. In Fig. 2 ist anhand von Kurve lungsbereiches der Strahlungsquelle angeordnet ist, und der an A diese Abnahme der Rauchempfindlichkeit eines vorbekann-Rauchpartikeln im Strahlungsbereich gestreute Strahlung auf- ten Rauchdetektors mit der Temperatur T dargestellt. Die nimmt, sowie mit einer mit dem Strahlungsempfänger verbun- Ordinate d stellt dabei diejenige Rauchkonzentration dar, bei denen Auswerteschaltung zur Signalgabe, wenn die vom Strah- welcher dieser Rauchdetektor ein Signal abgibt Man erkennt, lungsempfänger aufgenommene Strahlung einen bestimmten io dass die zur Signalgabe erforderliche Rauchdichte d bereits Wert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bimetall- knapp oberhalb von 30 °C ansteigt, d. h. der Rauchdetektor element (20,22) vorgesehen ist, welches so ausgebildet und unempfindlicher wird.

   angeordnet ist, dass es sich bei einer Temperaturerhöhung all- in der Praxis führt dies dazu, dass bei einem Brand mit mählich in einen Bruchteil des Strahlungsbereiches (10) hinein- schnellem Temperaturanstieg ein solcher Rauchdetektor erst bewegt und dabei durch Strahlungsreflexion und/oder -streu- 15 verspätet oder überhaupt nicht anspricht. Um trotzdem eine ung an seiner Oberfläche (21,23) die Bestrahlung des Strah- Alarmsignalgabe sicherzustellen, ist es bekannt, im Rauchde-lungsempfängers (12) in Abhängigkeit von der Temperatur gra- tektor einen zusätzlichen Temperaturkontakt vorzusehen. Es duell erhöht. ist auch bereits bekannt geworden, bei einem Rauchdetektor
2. 2. Rauchdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- zur Signalgabe bei Überschreitung einer bestimmten Maximalnet, dass das Bimetallelement (20,22) so ausgebildet und 20 temperatur einen Bimetallstreifen zu verwenden. Auf diese angeordnet ist, dass die zusätzliche Bestrahlung des Strahlungs- Weise kann zwar erreicht werden, dass bei einer vorgegebenen empfängers (12) bei einer Temperaturerhöhung derart erfolgt, kritischen Temperatur, z. B. bei 70 °C ein Signal gegeben wird, dass die Empfindlichkeitsänderung des Detektors bis zu einer jedoch wird die langsame Empfindlichkeitsabnahme solcher vorbestimmten kritischen Temperatur wenigstens angenähert Rauchdetektoren, welche bereits knapp oberhalb der Raumkompensiert wird (Fig. 2, Kurve B). 25 temperatur, also schon weit unterhalb der kritischen Maximal-
3. 3. Rauchdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- temperatur beginnt, keineswegs beseitigt.

   net, dass das Bimetallelement (20,22) derart ausgebildet und Es ist auch bereits bekannt geworden, die elektrische Schal angeordnet ist, dass die zusätzliche Bestrahlung des Strahlungs- tung durch Verwendung temperaturempfindlicher Elemente, empfängers (12) derart erfolgt, dass diejenige Rauchdichte, bei z. B. von Thermistoren, so auszubilden, dass der Schwellenwert der der Rauchdetektor ein Signal auslöst mit steigender Tem- 30 für die Ausgangsspannung des Strahlungsempfängers, bei wel-peratur herabgesetzt wird (Fig. 2, Kurve C). chem ein Signal ausgelöst wird, mit steigender Temperatur her-
4. 4. Rauchdetektor nach einem der Ansprüche 1 -3, dadurch abgesetzt wird. Eine solche Auswerteschaltung erfordert gekennzeichnet, dass das Bimetallelement (20,22) so ausgebil- jedoch eine erhöhte Zahl von Komponenten und ist entspre-det und angeordnet ist, dass es bei einer Temperaturerhöhung chend aufwendig und störanfällig.

   weniger als ein Zehntel des Strahlungsbereichs beeinflusst. J5 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten
5. 5. Rauchdetektor nach einem der Ansprüche 1 -4, dadurch Nachteile vorbekannter Rauchdetektoren zu vermeiden und gekennzeichnet, dass der Strahlungsbereich (10) der Strah- insbesondere einen Rauchdetektor zu schaffen, bei welchem lungsquelle (8) die Form eines Kegelmantels aufweist die Empfindlichkeitsabnahme bei Temperaturanstieg auf einfache und sichere Weise und ohne die Notwendigkeit einer

   40 Komplizierung der Auswerteschaltung vermieden wird.