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Warnanlage für Temperaturerhöhungen, insbesondere für Brände in Luftfahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine Warnanlage für Temperaturerhöhungen, insbesondere für Brände in Luft- fahrzeugen, bei welcher Meldungen an Mess- bzw. Signaleinrichtungen durch temperaturabhängige Ele- mente ausgelöst werden.
Es sind automatische Feuermeldeanlagen bekannt, bei denen an den zu überwachenden Stellen
Thermoelemente verwendet werden, die bei Erreichen einer bestimmten Temperatur im Falle einer
Brandgefahr wirksam werden und die Aussendung einer entsprechenden Meldung an die Mess- bzw. Si- gnaleinrichtung einer zentralen Empfangsstation veranlassen.
In einer andern bekannten Anordnung ist an der auf Temperaturanstieg zu überwachenden Stelle ein mit der Temperatur seinen ohm'sehen Widerstand änderndes Element (Thermistor) angeordnet. In Reihe mit diesem temperaturabhängigen Element liegt ein in der Empfangsstation befindliches Relais, das bei der kritischen Temperatur anspricht. Sind mehrere Temperaturmessstellen vorhanden, so ist für jede eine besondere Meldeleitung zur Empfangsstation und dort ein besonderes Relais erforderlich. Bei Anlagen dieser Art wird durch das Ansprechen des Relais lediglich gemeldet, dass eine unzulässig hohe Temperatur vorhanden ist, die unter Umständen durch einen Brand hervorgerufen wurde.
Es ist ferner eine Anordnung bekannt, welche nicht nur die eigentliche Feuermeldung registriert, sondern darüber hinaus noch eine Temperaturanzeige ermöglicht. Dieses wird dadurch erreicht, dass an jeder Messstelle ein temperaturabhängiges Element, nämlich ein Thermistor, mit einem Schaltmittel in Reihe geschaltet ist, welches bei einer kritischen Temperatur anspricht, sich selbst abschaltet und bei dieser Temperatur mit einer bestimmten Frequenz, die durch eine Kapazität und den Widerstand des Thermistors bestimmt ist, schwingt. Bei steigender Temperatur erhöht sich die Frequenz entsprechend der durch den Temperaturanstieg verursachten ohm'sehen Widerstandsverringerung des Thermistors. Diese Frequenz wird über eine Leitung an die Empfangsstation übermittelt, wo sie einen Alarm veranlasst und zur Temperaturanzeige auswertbar ist.
Die gesamte Anlage wird durch eine Gleichstromquelle gespeist. Die Funktion der Anlage ist im wesentlichen abhängig von der Arbeit der Relais, von denen zwei unmittelbar an der Messstelle, also dort, wo die Temperatur zu überwachen ist, angeordnet sind. Anlagen dieser Art sind demnach nur dort anwendbar, wo genügend Platz an der Messstelle vorhanden ist und ausserdem eine Überwachung und Austauschbarkeit ausgefallener Relais ohne grossen Aufwand möglich ist.
Ferner ist es bekannt, Ferromagnetika für die Brandwarnung zu verwenden. Es wird dabei ein ferromagnetisches Material verwendet, das einen nahezu linearen Abfall der Permeabilität bei Temperaturanstieg hat. Durch eine geeignete Messeinrichtung wird die Temperatur zahlenmässig an einem Instrument erfasst. Der Vorteil dieser Einrichtungen liegt in der genauen Kenntnis der Temperatur des den Messwertgeber umgebenden Mediums. Bei dieser Art der Melder ist es dann aber nicht möglich, eine grössere Anzahl von Messwertgebern parallel zu schalten, da in diesem Fall eine Summenwirkung nicht zu vermeiden ist. Es kann an jede Linie nur ein Melder angeschlossen werden.
Zur Überwachung einer Vielzahl gefährdeter Räume, Anlagen und Einrichtungen eines Luftfahrzeu-
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ges, einer Produktionsanlage für brennbare Stoffe oder stationäre Kraftstofftanks u. dgl. ist aber der Auf- wand an Relais und andern Schaltmitteln, wie z. B. des Verteilers mit einem Stufenschalter, der von
Hand auf diejenige Meldeleitung geschaltet wird, über die eine Meldung einläuft, viel zu hoch, um den Forderungen nach geringem Gewicht, kleinen Abmessungen der Temperaturfühler, hoher Ansprech- empfindlichkeit und vor allem nach Vermeidung von Lichtbögen, wie sie bei Relais und auch bei be- kannten Bimetall-Messeinrichtungen entstehen, zu entsprechen. Es ist ausserdem nachteilig, wenn sich die Temperaturfühler in Metallkapseln u. dgl. befinden, weil dadurch die Ansprechzeit der Warnanlage vergrössert wird.
Die Anfälligkeit der Relais gegenüber mechanischen Erschütterungen schränkt ihre Verwendung in
Flugzeugen erheblich ein. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, zum Zwecke der Warnung vor einer normalerweise ungewöhnlichen Temperaturerhöhung an der zu überwachenden Stelle und der nachfol- genden Gefahrmeldung als Zeichen eines Brandausbruches ein wesentlich empfindlicheres, an sich be- kanntes temperaturabhängiges Element zu verwenden, mit dem es möglich ist, Warn- bzw. Gefahrmel- dungen über entsprechende elektrische Stromkreise schneller als mit den bekannten Einrichtungen zu übermitteln und somit entsprechende Massnahmen einzuleiten ohne Verwendung empfindlicher Relais, ausser dem einen Relais, das normalerweise für die Betätigung der Signaleinrichtungen, wie Hörner, Sirenen, Klingeln oder Löschmittelanlagen notwendig ist.
Die Aufgabe besteht weiter darin, Gefahrmeldungen als Zeichen eines Brandes durch entsprechende elektrische Einrichtungen von der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit abhängig zu machen, um Fehlmeldungen durch unbedeutende langsame Erwärmung infolge zeitweiliger Überlastung von Geräten bzw.
Maschinen, z. B. Strahltriebwerken an Luftfahrzeugen im Steilflug usw., auszuschliessen.
Erfindungsgemäss wird das bisher bekannte temperaturabhängige Element, eine Messspule mit ferromagnetischem Kern als Bestandteile vorzugsweise mittel-bzw. hochfrequent erregter elektrischer Stromkreise verwendet.
Der ferromagnetische Kern, mit wenigen Windungen wärmefest isolierten Drahtes bestehenden Messspule, ist aus Stoffen, wie z. B. Eisen-Nickel-Legierungen oder Ferriten, hergestellt, deren Anfangspermeabilität. und/oder Curiepunkt das Massfür Warn-bzw. Gefahrmeldungen darstellen.
Unter einer Gefahrmeldung ist im Sinne der Erfindung eine Meldung zu verstehen, die anzeigt, dass an der zu überwachenden Stelle eine ungewöhnlich hohe Temperaturanstiegsgeschwindigkeit vorhanden ist. Eine Gefahrmeldung gibt an, dass bereits ein Brand ausgebrochen ist und entsprechende Massnahmen eingeleitet werden müssen, um die Gefahr zu beseitigen.
Nach der Erfindung ist es möglich, zwei oder mehrere ferromagnetische Kerne mit verschiedenen Curiepunkten in einer Messspule oder mehrere Messspulen mit Kernen unterschiedlichen Curiepunktes für mehrere Meldungen bei verschiedenen Temperaturgradienten des zu überwachenden Mediums an der zu überwachenden Stelle anzuordnen.
Es ist möglich, eine oder mehrere Messspulen an einen Schwingkreis derart zu schalten, dass sie infolge der sich analog der Temperatur verändernden Permeabilität der Kerne die Resonanzlage gegenüber der konstanten Frequenz des H-F-Generators verschieben und eine messbare Strom- bzw. Spannungsänderung bewirken. Dem Schwingkreis ist eine Differenzierstufe nachgeschaltet, die eine in ihrer Grösse von der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit des die Messspule umgebenden Mediums abhängige, auswertbare Spannung abgibt. Zur Auslösung einer Gefahrmeldung als Zeichen eines Brandausbruches ist ein auf die höchste von der Differenzierstufe abgegebene Spannung ansprechendes Relais od. dgl. vorgesehen.
Die Messspulen können entweder in Reihe mit einer konstanten Induktivität Bestandteile einer Brückenschaltung sein oder in Reihe mit einer die Stromänderung messenden Einrichtung einen einfachen elektrischen Stromkreis bilden.
Messspulen und Mess- bzw. Signalstation sind in an sich bekannter Weise örtlich voneinander getrennt angeordnet und durch entsprechende Leitungen miteinander verbunden. Es empfiehlt sich, die Messspulen an den zu überwachenden Stellen einzeln oder in Gruppen frei im Raum aufzuhängen.
Die Erfindung gestattet es, mehrere 100 Messspulen in Reihe oder parallel an einen der beschriebenen Stromkreise anzuschliessen und damit sehr grosse Bereiche zu überwachen. Mittels bekannter elektronischer Einrichtungen, wie z. B. Schaltungen mit Kaltkatoden-Gasentladungszählröhren, ist es möglich, in Bruchteilen von Sekunden eine Vielzahl von zueinander parallelgeschalteten Messspulen vom Stromkreis abzuschalten, um durch darauffolgende Messung ihres Scheinwiderstandes direkte Temperaturmessungen vornehmen zu können und gleichzeitig, z. B. bei einer Gefahrmeldung, feststellen zu lassen, wo ein Brand ausgebrochen ist, sofern mehrere voneinander unabhängige Räume in einem Warnkreis liegen.
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Letztgenannter Fall ist bei Luftfahrzeugen denkbar, wo nicht nur die Triebwerke, Kraftstofftanks, sondern auch verschiedene andere, in verschiedenen Orten befindliche Einrichtungen (z. B. elektrische Aggregate) überwacht werden müssen.
Die Figuren veranschaulichen beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung. Es zeigen : Fig. 1 das Schaltbild einer kompletten Warnanlage mit Wecker und einer Messspule und Fig. 2 eine Messspule in starker Vergrösserung mit zwei verschiedenen Kernen.
In Fig. 1 ist die Messspule 1 an die Schwingkreisspule 2 angeschlossen, die in Verbindung mit dem Kondensator 3 einen durch den H-F-Generator 4 erregten Schwingkreis bildet. Im kalten Zustand der Messspule 1 ist die Frequenz des H-F-Generators hoher als die Eigenresonanz des Schwingkreises, bestehend aus den Elementen 1, 2 und 3.
Bei Erwärmung der Messspule 1 erhöht sich die Eigenresonanz des Schwingkreises. Sie durchläuft die eingespeiste Frequenz des H-F-Generators 4. Die Resonanzverschiebung bewirkt eine Spannungserhöhung, die in einem Verstärker 5 verstärkt und einem Gleichrichter 6 zugeführt wird. Über einen parallelgeschalteten Widerstand 7 erscheint eine Gleichspannung, die vom nachfolgenden Differenzierglied, bestehend aus einem Kondensator 8 und einem Widerstand 9, derart auswertbar ist, dass eine in ihrer Grösse von der Temperaturanstiegsgeschwindigkeit des die Messspule 1 umgebenen Mediums abhängige Spannung an das Steuergitter eines Thyratrons 10 gelegt wird. Durch einen Widerstand 11 ist die Gittervorspannung des Thyratrons 10 regelbar.
Bei einer grossen Temperaturanstiegsgeschwindigkeit des Mediums wird vom Differenzierglied ein Gleichspannungsimpuls abgegeben, der grösser als die Gittervorspannung ist. Durch das Zünden des Thyratrons 10 spricht ein im Anodenkreis liegendes Relais 12 an und schaltet durch seinen Kontakt 13 den Stromkreis für den Wecker 14 ein, der als Signalgeber vorgesehen ist.
Bei geringer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit des Mediums wird vom Differenzierglied eine Spannung abgegeben, die nicht ausreicht, um das Thyratron 10 zu zünden. Eine Meldung bzw. ein Signal erfolgt nicht.
Zur Überwachung verschiedener Temperaturintervalle sind an Stelle der Messspule 1 mehrere Messspulen in Parallelschaltung anzuordnen, deren Kerne verschiedene Curiepunkte aufweisen.
Bei geringen Platzverhältnissen empfiehlt es sich, die in Fig. 2 dargestellte Messspule 15 zu ver- wenden, bei der zwei Kerne 16, 17 mit einer gemeinsamen Wicklung versehen sind. Die Kerne 16, 17 besitzen unterschiedliche Curiepunkte, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, mehrere Meldungen, jeweils bei erreichter Curie-Temperatur, zu erhalten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Warnanlage für Temperaturerhöhungen, insbesondere zur Erfassung von Bränden in Luftfahrzeugen, mittels einen ferromagnetischen Kern aufweisender Messspulen in einem Wechselstromkreis unter
EMI3.1
einem H-F-Generator (4) konstanter Frequenz erregten Schwingkreis (1, 2, 3) angeordnet sind, wobei nach einem Ansteigen der Permeabilität des ferromagnetischen Kernes bzw. der ferromagnetischen Kerne von einem Anfangswert in Abhängigkeit von der Temperatur mit dem Absinken grosser Steilheit im Curiebereich eine Resonanzlage des Schwingkreises (1, 2, 3) zur Erfassung der Temperaturerhöhung dient.