EP0130558B1

EP0130558B1 - Probenkammer herkömmlicher Grösse zum Einbau eines Ionisations-Rauchmelder-Einsatzes

Info

Publication number: EP0130558B1
Application number: EP19840107448
Authority: EP
Inventors: Paul Borovka
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-06-30
Filing date: 1984-06-27
Publication date: 1987-09-16
Also published as: AT378431B; ATA241183A; DE3466304D1; EP0130558A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Probenkammer herkömmlicher Grösse zum Einbau eines lonisations-Rauchmelder-Einsatzes, dessen Messkammer in einem permanenten Luftstrom Luftproben zugeführt werden, die über ein Staurohr einem zu überwachenden Lüftungskanal entnommen und über ein Austrittsrohr diesem wieder zugeführt werden, wobei Ansaugrohr, Austrittsrohr und Rauchmelder-Einsatz mit gleicher Achsenrichtung angeordnet sind.
Die Anwendung einer Probenkammer der beschriebenen Art gestattet den Einsatz von lonisations-Rauchmelder-Einsätzen und optischen Rauchmelder-Einsätzen zur Überwachung von staubfreien Zu-, Ab- und Umluftkanälen in Klima-und Ventilationsanlagen.
Die Probenkammer soll gut zugänglich, möglichst nahe der letzten luftzuführenden Stelle und im Bereich einer turbulenzfreien Zone am Lüftungskanal angeordnet werden und zur Kanalmitte konzentriert werden. Bei Kanälen mit rechteckigem Querschnitt soll die Probenkammer so in der Mitte der kurzen Seite angeordnet werden, dass das Staurohr bzw. Lufteintrittsrohr parallel zur langen Seite verläuft, bei Kanälen mit kreisförmigem Querschnitt soll das Staurohr einen Durchmesser darstellen. Die Probenkammer weist in der gebräuchlichen Ausführungsform prismatische Form mit gegebenen Abmessungen auf.
Mit dem vorzugsweise eingesetzten lonisations-Rauchmelder kann ein Brandausbruch festgestellt werden, lange bevor Flammenbildung oder Temperaturerhöhung auftreten. Diese Früherkennung ermöglicht eine Frühwarnung, so dass der Brand im Anfangsstadium mit einfachen Mitteln bekämpft werden kann und damit grössere Brand- und Wasserschäden vermieden werden können. Auch ist es sehr wesentlich, dass in den Lüftungskanälen angeordnete Absperrvorrichtungen raschest bestätigt werden, um die Übertragung kalten Rauches durch die Luftleitungsstränge zu unterbinden.
Der lonisations-Rauchmelder reagiert auf sichtbaren und unsichtbaren, Brandgase oder sogenannte Brandaerosole enthaltenden Rauch, wie er bei allen Bränden entsteht. Das Eindringen der Brandaerosole in den Rauchmelder-Einsatz verändert den Gleichgewichtszustand eines aus zwei lonisationskammern bestehenden Spannungsteilers. Es handelt sich um eine offene, d.h. für die Aussenluft zugängliche Messkammer und eine im Sättigungsbereich arbeitende einen von der Kammerspannung unabhängigen Kammerstrom aufweisende geschlossene Referenzkammer. Die Luft in beiden Kammern wird durch zwei schwache radioaktive Quellen ionisiert. Die Messkammer weist zwei an Gleichspannung liegende Elektroden auf, zu denen die Ionen mit einer durch die Grösse der Moleküle sowie die Feldstärke gegebenen Geschwindigkeit wandern. Es ergibt sich dadurch eine gewisse Strom-Spannungs-Kennlinie. Das physikalische Grundprinzip sowie mögliche Ausführungsformen von lonisationskammern sind in der GB-PS 1 148440 gezeigt und erläutert. Eine Grundausführung eines lonisationsfeuermelders mit den zwei genannten Kammern zeigt die CH-PS 486 082.
Treten nun als Aerosole bezeichnete Brandschwebeteilchen in die Messkammer ein, dann werden die sich mit ihren verbindenden Ionen zehn- bis tausendmal schwerer, wodurch deren Wandergeschwindigkeit und somit auch der lonenstrom verändert wird. Die Aerosolteilchen erhöhen auch die Rekombinationsrate, so dass der Stromfluss noch weiter abnimmt. Der Stromfluss bzw. jede von diesem abhängige elektrische Grösse, insbesondere der Anstieg der an der Messkammer bei normalen Umweltbedingungen eingestellten Ruhespannung, können als Indikator für das Auftreten von Brandaerosolen in den dem Rauchmelder zugeführten Luftproben verwendet werden. Eine elektronische Auswerteschaltung signalisiert bei Überschreiten eines eingestellten Schwellwertes für die an der Messkammer auftretende Spannung Alarm an die Brandmeldezentrale.
Die Ruhespannung ist von vielen Umwelteinflüssen abhängig, insbesondere von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Lufströmungen. In die Messkammer eindringende Luft verändert die lonisationsbedingungen und reduziert die Rauchempfindlichkeit des Rauchmelders.
Der Einfluss einer Luftströmung auf die Ruhespannung ist dadurch bedingt, dass der «Wind» den Ionenstrom in der Messkammer beeinflusst, wobei diese Beeinflussung von der Strömungsgeschwindigkeit abhängt und allgemein bei senkrecht zur Achse des Rauchmelder-Einsatzes auftretender Luftströmung am grössten ist.
Zur Erzielung einer guten Melderempfindlichkeit sucht man die Alarmschwelle möglichst niedrig über der bei Normalbedingungen auftretenden Ruhespannung festzulegen, wobei ein durch normale tolerierbare Schwankungen der Luftverunreinigung, insbesondere hinsichtlich Zigarettenrauches, bedingter Mindestabstand erforderlich ist. Hier ist es nun sehr nachteilig, wenn durch einen der aufgezeigten Umwelteinflüsse sehr starke Schwankungen der Ruhespannung verursacht werden. Ein sehr einflussreicher Faktor sind hier die grossen Unterschiede in der Strömungsgeschwindigkeit, die aus regelungs- bzw. klimatechnischen Ursachen in den Lüftungskanälen erforderlich sein können und damit auch in den im «Bypass» angeordneten Probekammern auftreten.
Es sind daher Rauchmelder geschaffen worden, bei denen versucht wird, den Einfluss der senkrecht zur Achse des Rauchmelders auftretenden Querströmungen auf den Ionenstrom durch aerodynamische Massnahmen in der Messkammer selbst, wie Stau- und Wirbelzonen gering und relativ unabhängig von den Strömungsgeschwindigkeiten zu halten. Dies ist etwa aus der AT-PS 332762 ersichtlich. Diese aerodynamischen Massnahmen scheinen aber für sich allein nicht hinreichend zu sein, da zusätzlich «vor dem Wind» angeordnete Strahlungsquellen vorgesehen werden, so dass die Abnahme des lonenstromes durch aus der lonisationskammer hinausgeblasene Ionen durch Einblasen zusätzlicher Ionen kompensiert wird.
Eine andere Möglichkeit, die in der DE-AS 2412557 aufgezeigt wird, besteht darin, den Einfluss einer nicht vermeidbaren Querströmung auf die Intensität des lonenstromes zu beseitigen. Dies wird dadurch erreicht, dass sich die Elektroden in Richtung der möglichen Luftbewegung um ein Vielfaches ihres Abstandes über den lonisierungsbereich hinaus erstrecken, so dass die durch Luftbewegung aus dem lonisierungsbereich hinausgetragenen Ionen von den ausserhalb des normalen lonenstrombereiches liegenden Elektrodenbereich aufgefangen werden.
Da aus Platzgründen die herkömmliche Anordnung des Rauchmeldereinsatzes in der Probenkammer so vorgesehen ist, dass seine Messkammer einer senkrecht zur Achse des Rauchmelder- Einsatzes verlaufenden Luftströmung ausgesetzt ist, konnten bisher sehr hohe Schwankungen der Geschwindigkeit der Querströmung auftreten, so dass auch bei Anwendung der beschriebenen verbesserten Rauchmelder-Einsätze noch Schwankungen von deren Ruhespannung in den dort genannten Grenzen entstehen konnten.
Aufgabe der Erfindung ist es, für lonisations-Rauchmelder-Einsätze jeglicher Bauart, die in Lüftungskanälen und dazu in einer Probenkammer eingebaut werden müssen, die aufgezeigte Problematik dadurch zu umgehen, dass durch neuartige Ausbildung der Probenkammern dem Luftstrom insgesamt im Umgebungsbereich des Rauchmelder-Einsatzes eine zu dessen Achsrichtung parallele Strömungseinrichtung erteilt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss bei einer eingangs beschriebenen Probenkammer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Eine derartige Anordnung, die einen sehr geringen Luftwiderstandsbeiwert aufweist und daher den durch die Probenkammer fliessenden Nebenluftstrom nur sehr wenig behindert, weist im Inneren der Probenkammer Luftkammern auf, die so angeordnet sind, dass das Staurohr in eine erste Vorkammer einmündet, an die sich eine erste obere Längskammer anschliesst. Unterhalb dieser ersten Längskammer ist eine zweite Längskammer angeordnet, die den Rauchmelder- Einsatz enthält und mit einer zweiten Vorkammer in Verbindung steht, aus der das Austrittsrohr ausmündet. Die erste und zweite Längskammer sind durch eine vorzugsweise kreisförmige Öffnung mit einem sich in Richtung zur zweiten Längskammer erstreckenden Kragen verbunden. Dabei umgibt der Kragen den zylindrischen Messkammerteil des Rauchmelder-Einsatzes, so dass ein Kanal mit kreisringförmigem Querschnitt gebildet ist. Die Luftkammern weisen die gleiche Breite wie die Probenkammern auf.
Dadurch ist es möglich, unabhängig von der Bauart des verwendeten Rauchgasmelders, den Einfluss einer an sich nicht eliminierbaren Störgrösse auf die Anzeigeempfindlichkeit zu reduzieren und damit die Anzeigeempfindlichkeit zu vergleichmässigen. Damit gelingt es, die Früherkennung von Entstehungsbränden wesentlich zu verbessern und rechtzeitige Massnahmen gegen die, gerade in grossen, mit Klimaanlagen ausgerüsteten Gebäuden meist mit katastrophalen Folgen auftretenden Brände, zu ermöglichen.
Eine vorteilhafte Massnahme, die durch ihre Auswirkung auf Teilströmungen den Gesamteffekt zumindest in Teilbereichen der Strömungsgeschwindigkeit verbessert, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von der ersten Vorkammer zur ersten Längskammer mit dem vollen Querschnitt der ersten Längskammer, der Übergang von der zweiten Längskammer zur zweiten Vorkammer jedoch mit gegenüber dem Querschnitt der zweiten Längskammer niedrigerem Querschnitt vorgesehen ist und dass an dem der ersten Vorkammer abgewandten Ende er ersten Längskammer und hinter der kreisförmigen Öffnung ein Stauraum angeordnet ist.
In der DE-B-2 846 310 ist eine Brandmeldeeinrichtung für einen Raum grosser Höhe und vorzugsweise grossen Volumens, insbesondere eine Lager- oder Fabrikhalle, beschrieben. Die Brandmeldeeinrichtung weist eine Vielzahl von Meldereinheiten M auf, die an der Decke sehr hoher, d.h. mindestens vier Meter, insbesondere zehn Meter hohen Räumen angeordnet sind. Jede Meldereinheit M weist ein senkrecht nach unten ragendes Ansaugrohr 19 auf, durch das mittels eines Ventilators V Luft in die Meldereinheit M gesaugt wird. Die Meldereinheit besteht aus einem Gehäuse 37 mit einem im Inneren angeordneten, besonders ausgebildeten Melder D, der auf seiner Oberseite Lufteintritts- und Luftaustrittsöffnungen aufweist. Ein mittig in der Meldereinheit M über dem Melder D angeordnete Klappe 67 unterteilt zusammen mit dem Melder D den Innenraum des Gehäuses 37 in zwei Kammern 71 und 72. Die Klappe 67 steht quer zur Förderrichtung der vom Ventilator V gelieferten Luft. Der Ventilator V ist in der einen Kammer (71) angeordnet, so dass die geförderte Luft gezwungen wird, in die Eintrittsöffnungen des Melders einzutreten, diesen zu durchströmen und durch die Austrittsöffnungen in die zweite Kammer 72 zu gelangen. Für den Fall, dass trotz des eigens zugeordneten Ventilators V eine erhöhte Luftgeschwindigkeit die Empfindlichkeit des Brandmelder herabsetzen würde, ist ein Beipassventil in Gestalt der elastischen Klappe 67 vorgesehen. Die bekannte Brandmeldeeinrichtung ist damit jedoch aufwendig konstruiert.
Anhand der einzigen Zeichnung soll im folgenden ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Einrichtung näher erläutert werden. Die Figut zeigt in einer senkrechten Schnittansicht eine Probenkammer herkömmlicher Grösse mit den erfindungsgemässen Merkmalen.
Diese Probenkammer 1 wird zweckmässig möglichst nahe der letzten luftzuführenden Stelle eines Lüftungskanales 2 im Bereich einer möglichst turbulenzfreien Zone angebracht und soll zur Kanalmitte zentriert sein. Bei rechteckigen Kanälen 2 ist die Probenkammer 1 so in die Mitte der kurzen Seite zu setzen, dass das Lufteintrittsrohr 3 bzw. das dazu achsparallele Luftaustrittsrohr 4 parallel zur langen Seite verläuft. Bei Lüftungskanälen 2 mit kreisförmigem Querschnitt soll die Probenkammer 1 so montiert werden, dass das Lufteintrittsrohr 3 bzw. das Luftaustrittsrohr 4 einen Durchmesser darstellen.
Aus dem Lüftungskanal 2 wird permanent mittels des als Staurohr ausgebildeten Lufteintrittsrohres 3 ein Nebenluftstrom entnommen, der durch das allseits geschlossene Gehäuse 5 der Probenkammer 1 strömt und durch das Luftaustrittsrohr 4 in den Lüftungskanal 2 zurückgeführt wird. Da die herkömmlichen Probenkammern aus diversen Gründen möglichst geringe Abmessungen aufweisen sollen, ist der Einbau des Rauchmelder-Einsatzes 6 nur in der gezeigten Lage möglich, in der die Richtung seiner Achse mit den Achsrichtungen von Lufteintrittsrohr 3 und Luftaustrittsrohr 4 übereinstimmt.
Erfindungsgemäss sind nun durch Zwischenwände gebildete Luftkammern angeordnet, deren Breite gleich der Breite der Probenkammer 1 ist, die senkrecht zur Zeichnungsebene anzunehmen ist. Eine erste Vorkammer 7, in die das Lufteintrittsrohr 3 mündet, ist durch eine bis etwa zu ²/₃ der Höhe der Probenkammer 1 reichende erste vertikale Zwischenwand 8 gebildet. Die Länge der ersten Vorkammer 7 beträgt vorteilhaft ein Viertel der Länge L der Probenkammer 1. Durch eine an die erste Zwischenwand 8 anschliessend horizontale Zwischenwand 9 wird eine erste obere Längskammer 10 geschaffen. Darunterliegend ist eine zweite Längskammer 11 angeordnet. Die Länge der beiden Längskammern 10, 11 beträgt vorteilhaft etwa die Hälfte der Länge L der Probenkammer 1. Durch eine zweite vertikale Zwischenwand 12, die sich jedoch nur im oberen halben Bereich der Probenkammerhöhe H erstreckt, wird die erste Längskammer 10 vollständig, die zweite Längskammer 11 teilweise abgeschlossen. Zugleich wird durch diese Zwischenwand 12 eine zweite Vorkammer 13 abgegrenzt, der Länge etwa ein Viertel der Länge L der Probenkammer 1 beträgt und die mit der zweiten Längskammer 11 in Verbindung steht. Aus dieser zweiten Vorkammer 13 mündet nach unten das Luftaustrittsrohr 4 aus. Die horizontale Zwischenwand 9 weist ein mittig angeordnetes, vorteilhaft kreisrundes Loch 14 auf, an dessen Umrandung ein nach unten weisender Kragen 15 befestigt ist. In der zweiten unteren Längskammer 11 ist der Rauchmelder-Einsatz 6 in der bezeichneten Lage eingebaut, wobei seine Achse durch den Mittelpunkt des kreisförmigen Loches 14 geht. Es ergibt sich somit zwischen dem Kragen 15 und dem Messkammerteil 16 des Rauchmelder-Einsatzes 6 ein zylindrischer Spalt 17 mit kreisringförmigem Querschnitt. In dem der ersten Vorkammer 7 abgewandten Endbereich der ersten oberen Längskammer 10 ist der Stauraum 18 ausgebildet. Um den Ein- und Ausbau des Rauchmelder-Einsatzes 6 sowie andere Manipulationen zu ermöglichen, ist ein Deckel 19 vorgesehen, der durch Schrauben 20 festklemmbar ist. Die horizontale Zwischenwand 9 mit dem Kragen 15 ist durch Lösen von Schrauben 21 abhebbar.

Claims

1. Probenkammer herkömmlicher Grösse zum Einbau eines lonisations-Rauchmelder-Einsatzes mit seitlich angeordneten, ringsum verlaufenden Öffnungen für den Luftaustausch, dessen Messkammer in einem permanenten Luftstrom Luftproben zugeführt werden, die über ein Staurohr einem zu überwachenden Lüftungskanal entnommen und über ein Austrittsrohr diesem wieder zugeführt werden, wobei Ansaugrohr, Austrittsrohr und Rauchmelder-Einsatz mit gleicher Achsenrichtung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung eines im Umgebungsbereich der Messkammer (16) parallel zur Achsenrichtung des Rauchmelder-Einsatzes (6) verlaufenden Luftstromes im Innern der Probenkammer (1) Luftkammern derart angeordnet sind, dass das Staurohr (3) in eine erste Vorkammer (7) einmündet, an die sich eine erste obere Längskammer (10) anschliesst, dass unterhalb dieser ersten Längskammer (10) eine zweite Längskammer (11) angeordnet ist, die den Rauchmeider-Einsatz (6) enthält und mit einer zweiten Vorkammer (13) in Verbindung steht, aus der das Austrittsrohr (4) ausmündet, und dass erste und zweite Längskammer (10, 11) durch eine vorzugsweise kreisförmige Öffnung (14) mit einem sich in Richtung zur zweiten Längskammer (11) erstreckenden Kragen (15) verbunden sind, wobei der Kragen (15) den zylindrischen Messkammerteil (16) des Rauchmelder-Einsatzes (6) umgibt, so dass ein Kanal (17) mit kreisringförmigem Querschnitt gebildet ist, und dass die Luftkammern die gleiche Breite wie die Probenkammern (1) aufweisen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von der ersten Vorkammer (7) zur ersten Längskammer (10) mit dem vollen Querschnitt der ersten Längskammer (10), der Übergang von der zweiten Längskammer (11) zur zweiten Vorkammer (13) jedoch mit gegenüber dem Querschnitt der zweiten Längskammer (11) niedrigerem Querschnitt vorgesehen ist und dass an dem der ersten Vorkammer (7) abgewandten Ende der ersten Längskammer (10) und hinter der kreisförmigen Öffnung (14) ein Stauraum (18) angeordnet ist.