DE2519267A1 - Brandmelder - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

Dr.-lng. Wolff
H. Bartels

Dipl.-Chem. Dr. Brandes Dr.-lng. Held
Dipl.-Phys. Wolff

2513267

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außer samstags

24.4.1975/3322 imn

Nohmi Bosai Kogyo Co. Ltd., Noi. 7-3, Kudan Minami 4-chome Chiyoda-ku, Tokyo (Japan)

Brandmelder

Zusatz zu Patent ... (Patentanmeldung P 24 52 839.0)

Telefonische Auskünfte und Aufträge sind nur nach schriftlicher 609810/0557 Bestätigung verbindlich

Die Erfindung betrifft einen Brandmelder mit wenigstens zwei auf verschiene Brandphänomene reagierenden Fühlern und einer gemeinsamen Auswerteschaltung zur Auswertung der Eigenschaftsänderungen der Fühler und zur Alarmgabe, welche bei einer Beeinflussung des einen Fühlers durch ein Brandphänomen die Ansprechwelle des anderen Fühlers für die Alarmsignalgabe im Sinne einer Empfindlichkeitserhöhung ändert, nach Patent ... (Patentanmeldung P 24 52 839.0).

Derartige Brandmelder nützen die Tatsache aus, daß bei einem Brand praktisch immer mehrere Brandphänomene gleichzeitig auftreten, z.B. Rauch, Flammenstrahlung, Verbrennungsgase oder Temperaturerhöhung. Solche Brandmelder sind daher in der Lage, besser als bisher einen echten Brand von Störgrößen zu unterscheiden, v/eiche zufällig eine ähnliche Wirkung haben wie eines der Brandphänomene .

Andererseits wird durch die automatische Empfindlichkeitserhöhung eines Fühlers bei Beeinflussung eines anderen Fühlers durch ein Brandphänomen erreicht, daß ein solcher Brandmelder bei fast allen Brandtypen anspricht, auch wenn eines der ausgewerteten Brandphänomene nur sehr schwach in Erscheinung tritt und den für ein einzelnes Brandphänomen vorgesehenen Schwellenwert nicht übersteigt. Damit wird eine verbesserte Sicherheit der Alarmsignalgabe gewährleistet.

Bei einer Ausführungsform des Hauptpatentes ist die Auswerteschaltung so eingerichtet, daß sie nur dann ein Alarmsignal abgibt, wenn die Summe der Ausgangssignale beider Fühler einen vorgegebenen Wert übersteigt, wobei die Alarmschwelle jedoch höher gewählt ist als jedes mögliche Einzelsignal der einzelnen Fühler. Hierbei hat es sich als nachteilig erwiesen, daß ein solcher Brandmelder nur dann anspricht, wenn auch das zweite Brandphänomen eine gewisse, wenn auch niedrigere Schwelle übersteigt. Es ist daher möglich, daß bei gewissen außergewöhnlichen Typen eines Feuers, z.B. bei vollkommen rauchlosen Flüssigkeitsbränden, keine Alarmsignalgabe erfolgt.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brandmelder gemäß dem Hauptpatent dahingehend zu verbessern, daß die beschriebenen Nachteile vermieden werden, also auch bei solchen Brandtypen, bei denen eines der ausgewerteten Brandphänomene nur außerordentlich schwach in Erscheinungtritt, mit Sicherheit eine Alarmsignalgäbe erfolgt.

Gelöst ist diese Aufgabe dadurch, daß die Auswerteschaltung eingerichtet ist, ein Alarmsignal auszulösen, wenn das Produkt der Ausgangssignale der Fühler einen vorgegebenen Wert übersteigt.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltschema eines ersten Ausführungsbeispieles ;

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispieles;

Fig. 3 die Schaltung eines zweiten Ausführungsbeispieles.

Der Brandmelder nach Fig. 1 weist einen Rauchfühler A auf, welcher nach dem Streulichtprinzip arbeitet, sowie einen Temperaturfühler B für die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit, eine Multiplikationsschaltung C, welche das Produkt der Ausgangssignale der Fühler A und B bildet, und einen Schaltkreis S.

Im Rauchfühler A ist eine Lichtquelle L, welche parallel mit einer Zenerdiode ZDl über einen Widerstand Rl zwischen Anschlüsse a und b geschaltet ist, welche wiederum an die beiden Pole einer Spannungsquelle E in einer Signalzentrale Re angeschlossen sind, sowie ein Verstärker AmI zur Verstärkung des Ausgangssignales einer Selen-Photozelle Ce vorgesehen, welche von der Lichtquelle L das an Rauchpartikeln gestreute Licht aufnimmt. An den Verstärkerausgang ist ein regelbarer Widerstand VR_A angeschlossen, an welchem die Ausgangsspannung VA abgenommen und der Multipli-

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kationsschaltung C direkt zugeführt wird.

Im Temperaturfühler B ist ein Thermistor THl mit kleiner thermischer Zeitkonstante und dazu in Serie zwischen Anschlüssen a und b ein weiterer- Thermistor TH2 mit großer thermischer Zeitkonstante vorgesehen. Ein Transistor T, dessen Basis mit dem Verbindungspunkt beider Thermistoren verbunden ist, ist über einen Widerstand R2 ebenfalls mit den Anschlüssen a und b verbunden. Parallel zu diesem Widerstand R2 liegen in Serie eine Zener-Diode ZD2 und ein regelbarer Widerstand VR_ßS an welchem die Ausgangsspannung VB abgenommen und ebenfalls der Multiplikation schaltung C zugeführt wird.

Im Temperaturfühler B ist ein Thermistor THl mit kleiner thermischer Zeitkonstante und dazu in Serie zwischen den Anschlüssen a und b ein weiterer Thermistor TH2 mit großer thermischer Zeitkonstante vorgesehen. Ein Transistor T₉ dessen Basis mit dem Verbindungspunkt beider Thermistoren verbunden ist, ist über einen Widerstand R2 ebenfalls mit den Anschlüssen a und b verbunden» Parallel zu diesem Widerstand R2 liegen in Ser>ie eine Zener-Diode ZD2 und ein regelbarer Widerstand VRg₉ an welchem die Ausgangsspammng VB abgenommen und ebenfalls der Multiplikationsschaltung C zugeführt wird.

Beide Äusgangsspannungen VA und VB werden einem Analog-Multiplikator Am2 der Multiplikationsschaltung C zugeführt. An einem am Ausgang des Multiplikators / angeschlossenen Widerstand R3 tritt somit eine dem Produkt der beiden Fühlerausgangsspannungen

VA und VB entsprechende Ausgangsspannung VC auf, welche dem-

Schaltkreis S zugeführt wird. Wenn diese Ausgangsspannung VC einen vorgegebenen Wert überschreitet, wird der Schaltkreis betätigt, und ein Signalrelais N in der Signalzentrale spricht an.

In dem in Fig. 2 dargestellten Diagramm wird die Wirkungsweise dieses Brandmelders mit Auswertung des Produktes der Fühlersignale im Vergleich zu einem Brandmelder mit Auswertung der

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Summe der Ausgangssignale erläutert. Die beiden Koordinatenachsen sind den Ausgangsspannungen VA und VB beider Fühler zugeordnet. Auf der Abszisse ist daher die Rauchdichte, auf der Ordinate die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit angegeben.

Das schraffiert eingezeichnete Gebiet 1 zwischen der Ordinate und der Geraden oa durch den Ursprung ο stellt einen Bereich dar, welcher normalerweise keinem wirklichen Feuer entspricht, sondern beispielsweise der Wirkung von Heizgeräten etc. Das ebenfalls schraffiert eingezeichnete Gebiet 2 zwischen der Abszisse und der Geraden ob entspricht ebenfalls einem Bereich, in welchem normalerweise kein Feuer auftritt, sondern beispielsweise Zigarettenrauch. Der Bereich 3 zwischen den Geraden oa und oc entspricht einem Feuer mit größerer Hitzeentwicklung als Rauchbildung, z.B. bei offenen Flammen. Der Bereich 4 zwischen den Geraden ob und od entspricht einem Feuer mit stärkerer Rauchbildung, z.B. einem Schwelbrand.

Der Bereich 5 zwischen den Geraden oc und od entspricht den am häufigsten auftretenden Brandtypen, bei welchen beide Phänomene relativ stark vertreten sind.

Die Arbeitsweise eines Brandmelders mit Auswertung der Summe der Ausgangssignale der Fühler wird durch die Gerade P dargestellt, welche die Punkte Ll auf den beiden Achsen verbindet. Dagegen stellt die Hyperbel Q durch die Punkte Pl und P2, an welchen die Gerade P die Linien oa und ob schneidet, die Arbeitscharakteristik eines erfindungsgemäßen Brandmelders mit Auswertung des Produktes der Fühlerausgangssignale dar. Beim Vergleich der Kennlinien P und Q erkennt man, daß beide Brandmelder für extreme Brandtypen entsprechend den Punkten Pl und P2 die gleiche Empfindlichkeit aufweisen, während der erfindungsgemäße Brandmelder mit Produktauswertung gemäß der Kennlinie Q für den mittleren Bereich der am häufigsten auftretenden Brandtypen in den Bereichen 3 und *l·, besonders jedoch im Bereich 5, eine wesentlich'verbesserte Empfindlichkeit besitzt.

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Bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung wird anstelle eines Rauchfühlers A ein Gasfühler G mit einem Halbleiter ox in Perlenform als Detektionselement mit eingebetteten Heizwicklungen h, welche gleichzeitig als Elektroden dienen, benützt. Eine der Heizwicklungen h ist mit einer Spannungsquelle E in einer Signalzentrale Re über Anschlüsse a und b verbunden. Der Gasfühler G ist mit dieser Spannungsquelle E über den Anschluß a, einen Widerstand Rl, den Anschluß c und ein Signalrelais N verbunden. Der Widerstand Rl ist über ein Diodenpaar Dl und D2 an die Basis eines Transistors Tl angeschlossen, dessen Emitter über einen Spannungsteiler VR. am Anschluß c liegt. Der Abgriff des Spannungsteilers VR. ist mit dem Eingang eines Multiplikators Am verbunden.

Wenn der Gasfühler G in Kontakt mit ferbrennungsgasen kommt, so nimmt sein Widerstand ab, wodurch der Spannungsabfall Va am Widerstand Rl ansteigt. Die Dioden Di und D2 sind so gewählt, daß die Ausgangs spannung VA am Spannungsteiler VR_& normalerweise , also wenn kein Feuer vorliegt} Mull ist.

Schaltkreis S enthält einen Transistoz» T3_S. welcher über einen Widerstand R5 und einen durch einen Kondensator C überbrückten Widerstand R6 zwischen den Anschlüssen a und.e liegt und dessen Emitter zusätzlich über einen Widerstand RH mit dem Anschluß a verbunden ist. Weiter ist ein Transistor= T^₉ welcher vom Spannungsabfall am Widerstand R7 gesteuert wird, über den Widerstand R6 zwischen die Anschlüsse a und c geschaltet= Ein Widerstand R3 am Ausgang des Multiplikators Am ist zwischen der Basis des Transistors T3 und dem Anschluß c angeordnet.

Wenn die Ausgangsspannung Vc am Widerstand R3 einen vorgegebenen Wert überschreitet, wird der Transistor T3 leitend, und durch den Spannungsabfall am Widerstand R6 fließt ein Strom zwischen Basis und Emitter des Transistors T4 durch den Transistor T3, wodurch der Transistor TU leitend wird. Durch den Spannungsabfall im Widerstand R7 wird der Transistor T5 ebenfalls leitend, und die

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Transistoren Tt und T5 bleiben in ihrem Zustand und betätigen das Signalrelais N in der Signalzentrale Re.

Die Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispieles ist die gleiche wie bei dem in Fig.1. dargestellten Beispiel, abgesehen davon, daß anstelle eines Rauchfühlers ein Gasfühler verwendet wird, welcher die Konzentration von Verbrennungsgasen nachzuweisen gestattet. Dieser Brandmelder spricht also beispielsweise nicht auf Farbnebel an, wie das etwa vom Brandmelder gemäß Fig.l zu erwarten ist.

Man erkennt, daß der erfindungsgemäße Brandmelder einen einfachen Aufbau hat und normale Brandtypen erheblich schneller und ohne Zeitverzögerung anzeigt. Eine fehlerhafte Alarmgabe, hervorgerufen durch andere Ursachen als ein echtes Feuer, z.B. Hitzeentwicklung in Zwischenräumen, Zigarettenrauch oder Farbdämpfe, kann dagegen kaum noch erfolgen.

Es sei bemerkt, daß anstelle der beschriebenen Brandfühler auch andere Fühlertypen verwendet werden können, z.B. Ionisationskammern, Flammendetektoren usw., welche auf andere ebenfalls bei einem Brand auftretende Phänomene oder andere Verbrennungsprodukte reagieren.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   Brandmelder mit wenigstens zwei auf verschiedene Brandphänomene reagierenden Fühlern und einer gemeinsamen Auswerteschaltung zur Auswertung der Eigenschaftsänderungen der Fühler und zur Alarmsignalgabe, welche bei einer Beeinflussung des einen Fühlers durch ein Brandphänomen die Ansprechschwelle des anderen Fühlers für die Alarmsignalgabe im Sinne einer Empfindlichkeitserhöhung ändert, nach Patent ... (Patentanmeldung P 24 52 839.0), dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (C,S) eingerichtet ist, ein Alarmsignal auszulösen, wenn das Produkt der Ausgangssignale (V. , Vg) der Fühler (A,B;G;B) einen vorgegebenen Wert übersteigt.
2. 2. Brandmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung einen Analog-Multiplikator (Am;Am2) aufweist, an dessen Eingängen die Fühler (A,B;G,B) angeschlossen sind und dessen Ausgang mit einer Schaltvorrichtung (S) verbunden ist, welche ein Alarmsignal auszulösen vermag, wenn das Eingangssignal eine vorbestimmte Schwelle überschreitet.
3. 3. Brandmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Fühler als Rauchfühler (A) ausgebildet ist und eine Lichtquelle (L)sowie einen lichtelektrischen Wandler (Ce) enthält.
4. U. Brandmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß einer der Fühler als ein auf die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit ansprechender Temperaturfühler (B) ausgebildet ist und zwei Thermistoren (THl,TH2) mit unterschiedlicher thermischer Isolierung aufweist.
5. 5. Brandmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Fühler als ein für gasförmige Ver-

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   ORIGINAL !SUSPECTED,

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   Λ.

   brennungsprodukte empfindlicher Halbleiter-Gasfühler (G) ausgebildet ist.
6. 6. Brandmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Fühler eine Ionisationskammer aufweist.

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