Die Erfindung betrifft einen Rauchmelder mit einem Gehäuse, in dem ein Raucheinlass und -auslass vorgesehen ist, und mit einer Lichtabgabeeinrichtung sowie einer Lichtaufnahmeeinrichtung, wobei von der Lichtabgabeeinrichtung ausgehende Lichtstrahlen auf Rauch innerhalb des Gehäuses projiziert werden und das Streulicht von der Lichtaufnahmeeinrichtung aufgenommen wird.
Es ist bereits ein Rauchmelder bekannt, der an der Decke eines Raumes angebracht wird. Im Gehäuse des Rauchmelders sind zwei Kammern vorgesehen, von denen die eine teilchenfreie Luft enthält, während die andere von turbulenter Luft durchströmt wird, die Rauch aus dem Raum mitführen kann, da dieser Luftstrom aus zwei im Gehäuse aufeinandertreffenden Luftströmen gebildet wird, die als freie Konvektionsströme durch Schlitze und Düsen in das Gehäuseinnere geführt werden. In der von Raumluft durchströmten Kammer sowie in der Vergleichskammer ist jeweils eine Photozelle angeordnet, auf die von ein und derselben Lichtquelle stammendes Licht auftrifft, das durch die Kammern hindurchgegangen ist. Die Photozellen sind so aufeinander abgestimmt, dass ab einem bestimmten Unterschied der auftreffenden Lichtenergie auf die Zellen das Alarmsignal ausgelöst wird.
Diese Differenz tritt dann ein, wenn die Raumluft, welche turbulent die eine Kammer durchströmt, eine bestimmte Menge Rauch enthält (DT-AS 1 038 454).
Dieser Rauchmelder spricht jedoch sehr langsam an, da der Rauch nur durch relativ langsame Konvektionsströme dem Rauchmelder zuströmt und in dessen Innenraum geführt werden muss. Ausserdem wird das Ansprechvermögen des Rauchmelders durch von aussen in das Gehäuseinnere eindringendes Umgebungslicht beeinträchtigt.
Ein anderer lichtelektrischer Rauchmelder besteht aus einer Rauchkammer mit einem Ein- und einem Auslass, einer auslassseitig angeordneten Lichtquelle und einer einlassseitig angeordneten Lichtaufnahmeeinrichtung, die bei Vorhandensein von Rauch die Auslösung des Alarms veranlasst. Die Rauchkammer selbst besteht aus konzentrisch umeinander angeordneten, in der Höhe gestapelten, trichterförmigen Rohren. Die Achse dieser Anordnung fluchtet mit der Achse des Lichtstrahlenbündels von der Lichtquelle zur Aufnahmeeinrichtung. Primär infolge freier Konvektion in einem Raum strömt die Luft durch die Trichterringräume einfijessend nach oben und wird durch die Kegelstumpftrichter konzentrisch zur Achse des Lichtbündels zusammengeführt.
Durch die Staffelung in der Höhe der Trichter wird dafür gesorgt, dass die maximale Bündelung des nach oben gerichteten, im wesentlichen laminaren Luftstromes gegenüber der Lichtquelle erfolgt. Geringe Rauchspuren, die durch die Umgebungsluft zugeführt werden, werden deshalb in dem im Lichtbündel strömenden Luftstrom angehäuft, so dass der Rauchmelder durch diese Kumulationswirkung bereits bei geringen Rauchspuren in der Umgebungsatmosphäre ansprechen kann (DT-AS 1078 017).
Durch die Ausnutzung des Schornsteinzuges kann zwar eine parallele Bündelung der in den Luftströmen mitgeführten Rauchteilchen in dem Lichtbündelweg erreicht werden, das Ansprechvermögen wird jedoch wiederum von in den Strahlengang eintretendem Licht der Umgebung beeinträchtigt.
Schliesslich ist noch ein Rauchmelder bekannt, bei welchem der den Rauch mitführende Luftstrom über eine Laby rintbanordnung in das Innere eines mit der Messeinrichtung versehenen Gehäuses ein- und daraus abgeführt wird. Die im Inneren des Gehäuses angeordnete Messeinrichtung besteht aus einer Lampen-Linsen-Anordnung, von der parallele Lichtstrahlenbündel ausgehen, die auf den Rauch gerichtet sind, wobei das von den Rauchteilchen erzeugte Streulicht von einem lichtempfindlichen Element aufgenommen wird.
Dieser Rauchmelder hat die Eigenschaft, dass das Eindringen des Rauches durch das Labyrinth in das Gehäuse mit der Messstrecke nur sehr langsam durch Diffusion vor sich geht, so dass der Rauchmelder sehr spät anspricht. Da ausserdem das Streulicht nur schwach ist und innerhalb des Messgehäuses in unerwünschter Weise gestreut wird, ist es schwierig, einen Rauchmelder mit hohem Ansprechvermögen zu erhalten, das auf dem Verhältnis von Arbeitssignal zu NulF signal beruht, was auch als Verhältnis des Signals zum Untergrund S/N betrachtet werden kann.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen Rauchmelder der eingangs genannten Art zu schaffen, der schnell und sicher anspricht.
Diese Aufgabe wird mit dem Rauchmelder der eingangs beschriebenen Art durch eine gehäuseaussenseitige Leitfläche und einen durch das Gehäuse gehenden Strömungskanal, wobei der Strömungsweg längs der Leitfläche länger ist als der Strömungskanal, und durch in dem Gehäuse angeordnete Öffnungen gelöst, die einen Durchgang für Rauch enthaltende Luft vom Strömungskanal zur Leitfläche bilden, wobei dieser Durchgang die lichtelektrische Überprüfstrecke für das Vorhandensein von Rauch bildet.
Vorteilhafterweise sind mindestens ein Lichtabschirmteil oder Blenden so vorgesehen, dass sie die Lichtaufnahmeeinrichtung umgeben und mit einer Öffnung versehen sind, durch die Streulicht auf die Lichtaufnahmeeinrichtung fällt, wobei die Öffnung abseits der Hauptlichtstrahlen von der Lichtabgabeeinrichtung vorgesehen ist.
Damit der Rauchmelder bereits bei geringen Rauchspuren in dem Luftstrom anspricht, ist zweckmässigerweise ein Reflektor mit beliebiger Anzahl reflektierender Oberflächen zur mehrfachen Reflexion von von der Lichtabgabeeinrichtung aus gesandten Lichtstrahlen vorgesehen, wobei die reflektierten Lichtstrahlen wiederholt durch einen vorherbestimmten Raum im Rauchdurchlass geleitet werden und das vom Rauch erzeugte Streulicht von der Lichtaufnahmeeinrichtung aufgenommen wird.
Die Ansprechempfindlichkeit lässt sich noch dadurch verbessern, dass die Lichtaufnahmeeinrichtung gegen alle Lichtstrahlen mit Ausnahme des Streulichts, das vom Rauch im Rauchdurchgang reflektiert wird, abgeschirmt ist.
Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Schnitt durch den Rauchmelder.
Fig. 2 zeigt eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf den Rauchmelder.
Fig. 3 zeigt in einem Diagramm das zeitabhängige Ansprechen auf Rauch eines erfindungsgemässen und eines bekannten Rauchmelders.
Fig. 4 zeigt schematisch einen Querschnitt ähnlich Fig. 2 einer weiteren Ausführungsform eines Rauchmelders.
Fig. 5 zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit des Widerstandswertes der Lichtaufnahmeeinrichtung von deren Lage bezüglich der von der Lichtquelle ausgehenden parallelen Lichtstrahlen.
Fig. 6 zeigt schematisch die Anordnung von ebenen Spiegeln als Reflexionsflächen in einem Rauchmelder.
Fig. 7 zeigt schematisch die Anordnung einer zylindrischen Spiegelfläche für die Reflexion im Rauchmelder.
Fig. 8 zeigt die Anordnungvon Fig. 7, geschnitten in einer Seitenansicht.
Fig. 9 und 10 zeigen schematisch wie Fig. 7 die Anordnung von weiteren Reflektoren.
Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Rauchmelders.
Fig. 12 zeigt in einem Diagramm das Verhältnis von Arbeitssignal zu Null-Signal.
Der in Fig. 1 und 2 gezeigte Rauchmelder besteht aus einem Gehäuse 1, das auf einer Grundplatte 3 durch Schrauben 2 an der Decke H befestigbar ist. Das Gehäuse 1 hat ein Innengehäuse 6, dessen deckenseitige Platte 6' über Stützen 5 mit der Grundplatte 3 verbunden ist. Die deckenseitige Platte 6' des Innengehäuses 6 geht über ein sich konisch verjüngendes Mantelstück in ein ebenes, im wesentlichen zur deckenseitigen Platte 6' paralleles Abdeckteil 6" über. Im Abstand zu dem Innengehäuse 6 ist auf der Platte 6' ein das Gehäuse 6 umgebender schalenförmiger Deckel 4 angeordnet.
In der deckenseitigen Platte 6' des rotationssymmetrischen Innengehäuses 6 ist mittig eine Öffnung 9 vorgesehen, die mit einer Öffnung 10 in dem ebenen Abdeckteil 6" fluchtet, über der auf Stützen 12 sitzend in dem freien Raum zwischen dem Deckel 4 und dem Innengehäuse 6 eine Lichtabschirmplatte 11 sitzt. Über der Lichtabschirmplatte 11 hat der Deckel 4 eine von einem Sieb abgedeckte Öffnung 8.
Im Falle eines Brandes strömt Rauch enthaltende Luft G an der Decke H entlang und teilt sich vor dem Rauchmelder in zwei Luftströme. Der längere Luftstrom geht längs der Leitfläche 15 auf der Aussenseite des Deckels 4 um den Rauchmelder herum, während der kürzere Luftstrom durch den geraden Strömungskanal 7 geht, der zwischen der Platte 6' und der Grundplatte 3 ausgebildet ist. Infolge der unterschiedlich langen Wege und somit der unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten der Luftströme entsteht ein Druckunterschied, durch den Rauch enthaltende Luft aus dem durch den Strömungskanal 7 gehenden Luftstrom durch die Öffnungen 9, 10 und 8 zu dem an der Leitfläche 15 entlangströmenden Luftstrom gesogen wird.
In dem Innengehäuse 6 sind in dem Mantelstück eine Lichtquelle 13 und eine Lichtaufnahmeeinrichtung 14 so angeordnet, dass der von der Lichtquelle 13 ausgehende Lichtstrahl L1 auf die Rauchpartikeln in dem Luftstrom projiziert wird, der von der Öffnung 9 zur Öffnung 10 in dem Innengehäuse 6 strömt.
Der Lichtstrahl L, erzeugt an den Rauchpartikeln Streulicht L2, das von der Aufnahmeeinrichtung 14 empfangen wird.
Die Krümmung des Deckels 4 und die Stärke der Stützen 12 sind so gewählt, dass der Luftstrom längs der Leitfläche 15, im Kanal 7 und durch das Innengehäuse 6 nicht turbulent wird. In der Platte 6' sind gegenüber der Grundplatte 3 Ausnehmungen 16 für die Aufnahme von Verstärkern für die Lichtaufnahmeeinrichtung 14 vorgesehen, die von Deckeln 17 gegen den Strömungskanal 7 abgeschlossen sind. Die Lichtquelle 13 hat eine Glühbirne 18 und eine Linse 19. In der Lichtaufnahmeeinrichtung 14 ist eine Linse 19' angeordnet.
Fig. 3 zeigt die Kennlinie E des erfindungsgemässen Rauchmelders im Vergleich zu einer Kennlinie S eines bekannten Rauchmelders mit Zuführung der Rauch enthaltenden Luft durch ein Labyrinth. Dabei ist bei Bestimmung der Kennlinien die gleiche Lichtquellen-Lichtaufnahmeeinrich- tung-Anordnung verwendet. Bei dem erfindungsgemässen Rauchdetektor ist nach 30 Sekunden nach dem Entstehen des Rauches der als Signalabgabe bezeichnete Ansprechwert zweimal so gross wie der bei dem bekannten Rauchdetektor.
Die für das Erreichen einer Signalabgabe von 90% erforderliche Zeit liegt bei etwa 1/6 des Wertes des bekannten Rauchmelders.
Der in Fig. 1 und 2 in der Mitte des Deckels 4 vorgesehene Auslass 8 für den Luftstrom, der von einem Sieb abgedeckt ist, kann auch durch einen in der Seitenwand des Deckels 4 vorgesehenen Auslass ersetzt werden. Falls der Rauchmelder an einem dunklen Ort angebracht wird, kann der Deckel 4 weggelassen werden, so dass der gehäuseaussenseitige Luftstrom an der Leitfläche 15' des Innengehäuses 6 entlangströmt.
Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungsform eines Rauchmelders lässt sich nun hinsichtlich des Ansprechver mögens bzw. des Rauchabstandes weiter verbessern, was in
Fig. 4 gezeigt ist. Von der Lichtabgabeeinrichtung 13 mit einer Glühbirne 18 und einer Linse 19, die in der Wand des Innengehäuses 6 sitzt, wird ein Bündel paralleler Licht strahlen in Richtung der Achse C ausgesandt, welches auf den senkrecht dazu durch die Öffnung 9 in das Gehäuse innere eingeführten Luft-Rauch-Strom trifft. Die Achse D der Lichtaufnahmeeinrichtung 14, die aus einem Lichtaufnahmeelement 23, beispielsweise einem CdS-Element, und einer Linse 19' besteht, ist zu der Achse C des parallelen
Lichtbündels aus der Lichtquelle 13 um den Winkel e im Umfang des Innengehäuses 6 versetzt.
Die Lichtaufnahme einrichtung 14 ist von einer Blende 20 abgedeckt, die in der Achse D eine Blendenöffnung 22 mit Aussenrändern 21 hat.
Da die Lichtaufnahmeeinrichtung 14 auf das Streulicht L2 ansprechen soll, darf sie selbstverständlich nicht in der
Strahlenbahn des aus der Lichtquelle 13 kommenden Lichtbündels L1 angeordnet sein. Die Abhängigkeit des Ansprechvermögens der Lichtaufnahmeeinrichtung 14 vom Winkel O ist in Fig. 5 gezeigt, wobei als Messgrösse für das Ansprechvermögen der Widerstand R des CdS-Elementes aufgetragen ist. Wenn sich im Innengehäuse 6 eines Rauchmelders gemäss Fig. 1 Rauch mit einer Lichtauslöschung von 20%/m befindet, erhält man die durch die Kurve RS gekennzeichnete Abhängigkeit des Widerstandes des Lichtaufnahmeelementes von dem Winkel O. Die Kurve RN' erhält man, wenn sich in dem Gehäuse kein Rauch befindet.
Da die Empfindlichkeit der Messanordnung des Rauchmelders durch das Verhältnis RS/RN' gegeben ist, möchte man einerseits zur Erreichung eines niedrigen Wertes von RS einen kleinen Winkel O, anderseits soll jedoch das Auftreffen von direktem Licht aus der Lichtquelle ausgeschlossen werden, so dass man bezüglich RN' einen grösseren Wert von 0 anstrebt. Da die Kurven RS und RN' annähernd ähnlich verlaufen, ist abhängig vom Winkel 0 das Verhältnis von RS/RN' kaum verbesserbar.
Man hat deshalb versucht, im Weg des parallelen Strahlenbündels L1 zwischen der Lichtquelle 13 und der Öffnung 9 Blenden anzuordnen, deren Öffnungen fluchtend zur Lichtquelle ausgerichtet sind. Dadurch erhält man zwar eine geringfügige Erhöhung des in die Lichtaufnahmeeinrichtung fallenden Streulichtes, was durch die Kurve RN" in Fig. 5 gezeigt ist, jedoch wird dadurch das Verhältnis des Rauchabstandes und somit die Empfindlichkeit der Messanordnung nicht wesentlich verbessert. Ordnet man jedoch die in Fig. 4 gezeigte Blende 20 an, die die Lichtaufnahmeeinrichtung 14 abschirmt, so erhält man bei rauchlosem Gehäuseinneren die in Fig. 5 mit RN bezeichnete Kurve. Dies zeigt, dass mit der Anordnung von Fig. 4, bei welcher der Winkel 0 30" beträgt, eine wesentliche Steigerung der Empfindlichkeit erreicht wird.
Bei diesem Winkel beträgt das Signal-zu-Rausch-Verhältnis 200 und ist somit 33mal grösser als der Wert sechs dieses Verhältnisses bei einem Winkel von 90". Ohne das Einströmen des Rauches durch die Öffnung 9 zu beeinträchtigen, kann somit mit der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform des Rauchmelders bei einem kleinen Winkel 0 eine ausreichende Aufnahme von Streulicht durch die Lichtaufnahmeeinrichtung festgestellt werden, wodurch ein sehr rasches Ansprechen des Rauchmelders gewährleistet ist.
Die in den Fig. 6 bis 10 gezeigte Ausführungsform dient dazu, ein gutes Ansprechvermögen des Rauchmelders auch dann zu erreichen, wenn nur wenig Rauchpartikeln in dem Luftstrom enthalten sind, d. h. der Rauch sehr dünn ist.
Zu diesem Zweck ordnet man im Inneren des Gehäuses einen Reflektor 31 an, der dafür sorgt, dass die von der Lichtquelle 13 ausgehenden Lichtstrahlen L, öfters so reflektiert werden, dass einige der reflektierten Lichtstrahlen 34, 34' wiederholt durch einen festgelegten Raum 36 im Rauchdurchlass 35 geführt werden.
Der in Fig. 6 schematisch gezeigte Reflektor 31 besteht aus zwei einander gegenüberliegenden ebenen reflektierenden Flächen 31' und 31", die parallel zueinander angeordnet sind. Die gestrichelt gezeichneten Linien zeigen das zur Lichtaufnahmeeinrichtung 14 gehende Streulicht.
Der in Fig. 7 bis 10 gezeigte Reflektor 31 hat eine zylindrische Fläche 31"', wobei bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform der Auftreffwinkel auf die zylindrische Fläche 31"' von der Lichtquelle 13 her klein ist, so dass die reflektierten Lichtstrahlen 34, 34' ein sternförmiges Gebilde erzeugen und so in dem festgelegten Raum 36 konzentriert werden. Die gleiche Wirkung erhält man durch die Anordnung zweier konkaver Reflektorflächen anstelle der ebenen Reflektorflächen 31' und 31"' von Fig. 6.
Bei der in Fig. 9 und 10 gezeigten Reflektoranordnung ist der Auftreffwinkel der aus der Lichtquelle kommenden Lichtstrahlen L1 zunehmend vergrössert. Anstelle der Ausführungsform von Fig. 9 können somit drei ebene Reflektoren, anstelle der Ausführungsform von Fig. 10 vier ebene Reflektoren, verwendet werden. Die Lichtaufnahmeeinrichtung 14 ist so angeordnet, dass sie jeden der Streulichtstrahlen L2 von dem festgelegten Raum 36 her empfängt.
Zweckmässigerweise wird sie unmittelbar oberhalb des Raumes 36 angeordnet, was aus der in Fig. 6 und 8 gezeigten Ansicht erkennbar ist. Bei den in den Fig. 6 bis 10 gezeigten Anordnungen wird gegenüber den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen bei gleicher Rauchdichte mehr Streulicht auf die Lichtaufnahmeeinrichtung gerichtet, so dass der Rauchmelder auch bei geringen Rauchspuren im Luftstrom bereits anspricht. Da das Steulicht ausserdem keine bevorzugte Richtung hat, da es sich aus den reflektierten Lichtstrahlen mit verschiedenen Richtungen herleitet, wird die Empfindlichkeit der Anordnung durch eine Neigung der Lichtaufnahmeeinrichtung kaum beeinträchtigt. Da ausserdem kaum von aussen kommendes Licht in das Gehäuse eintritt und gestreut wird, ist ein die Messung nachteilig beeinflussendes Nebengeräusch durch solches Licht nicht feststellbar.
Bei der in Fig. 11 in der Draufsicht im Schnitt gezeigten Ausführungsform des Rauchmelders wird Streulicht nur aus dem Bereich der Öffnung 9 aufgenommen. Die Lichtaufnahmeeinrichtung 14 ist von einer Blende 20' abgeschirmt, die eine Öffnung 22' hat. Bei dieser Anordnung wird das von der Innenseite des Gehäuses 6 in den Bereichen 49 gestreute Licht dadurch abgeschwächt, dass diese Bereiche so ausgebildet sind, dass das auftreffende Licht ganz oder grösstenteils absorbiert wird. Dies führt ebenfalls zu einer Steigerung der Ansprechempfindlichkeit des Rauchmelders.
Das in Fig. 12 gezeigte Diagramm vergleicht die Ansprechempfindlichkeit der Ausführungsform eines Rauchmelders gemäss Fig. 4 mit der der Ausführungsform gemäss Fig. 11. Die Kurve A für den Rauchmelder gemäss Fig. 4 steigt hinter dem Bereich mit dem steilen Anstieg durch das unmittelbare Eintreten von Rauch langsam weiter an, da die von der Photozelle empfangene Lichtmenge langsam durch das vom Rauch gestreute Licht zunimmt, während der Rauch weiterhin langsam aus dem zwischen den Öffnungen 9 und 10 im Gehäuse 6 ausgebildeten Strömungsweg in den Innenraum des Gehäuses 6 herausdiffundiert.
Die Kurve A' kennzeichnet einen Null-Zustand. Man sieht, dass das Verhältnis zwischen Arbeitssignal und Null Signal, also V,/V2, abnimmt, wenn V2 grösser wird. Es soll jedoch ein hohes Verhältnis von V1/V2 erzielt werden, was man dadurch erreicht, dass das Streulicht nicht aus dem ganzen Gehäuse, sondern nur aus dem Bereich 9, also aus dem Bereich des Strömungsweges, aufgenommen wird, was durch die Anordnung gemäss Fig. 11 erreicht wird. Dabei wird von der Photozelle nur das Streulicht aufgenommen, welches von dem dicht und sofort durch die Öffnung 9 eingeleiteten Rauch gestreut wird. Bereits wenige Zehntel Sekunden nach dem Beginn des Einströmens von Rauch in den Rauchmelder erhält man das Arbeitssignal V1, das bei der Kurve B entsprechend der Ausführungsform von Fig. 11 nur wenig geringer ist als das der Kurve A entsprechend der Ausführungsform von Fig. 4.
Anderseits ist der Wert für das Null-Signal V2 (B) gegenüber dem Wert V2 (A) verhältnismässig klein.
Der Unterschied trägt also zu einem Anstieg des Verhältnisses von V1/V2 bei, denn aus Fig. 12 ist deutlich zu erkennen, dassV1 (A) > Vt (B),V2(A) > V2(B).DaV1(A) minus V1 (B) kleiner ist als V2 (A) minus V2 (B), ergibt sich, dass das Verhältnis V, (A)/V2 (A) kleiner ist als V, (B)/B2 (B). Das Verhältnis von Arbeitssignal zu Null
Signal, welches dem Signal-zu-Rauch-Verhältnis S/N (Fig. 5) entspricht, ist somit bei der Ausführungsform von Fig. 11 gegenüber der Ausführungsform gemäss Fig. 4 weiter gesteigert.
The invention relates to a smoke detector with a housing in which a smoke inlet and outlet is provided, and with a light emitting device and a light receiving device, with light beams emanating from the light emitting device being projected onto smoke within the housing and the scattered light being received by the light receiving device.
There is already a known smoke alarm that is attached to the ceiling of a room. Two chambers are provided in the housing of the smoke detector, one of which contains particle-free air, while the other is flowed through by turbulent air that can carry smoke out of the room, as this air flow is formed from two air flows that meet in the housing, which act as free convection flows be guided through slots and nozzles into the interior of the housing. In the chamber through which room air flows, and in the comparison chamber, there is a photocell, which is incident on the light coming from the same light source and which has passed through the chambers. The photocells are coordinated in such a way that the alarm signal is triggered if there is a certain difference in the incident light energy on the cells.
This difference occurs when the room air, which flows turbulently through one chamber, contains a certain amount of smoke (DT-AS 1 038 454).
However, this smoke alarm responds very slowly, as the smoke only flows into the smoke alarm through relatively slow convection currents and has to be guided into its interior. In addition, the response of the smoke detector is impaired by ambient light penetrating into the interior of the housing from the outside.
Another photoelectric smoke alarm consists of a smoke chamber with an inlet and an outlet, a light source arranged on the outlet side and a light receiving device arranged on the inlet side, which triggers the alarm when smoke is present. The smoke chamber itself consists of funnel-shaped tubes arranged concentrically around one another and stacked at a height. The axis of this arrangement is aligned with the axis of the light beam from the light source to the receiving device. Primarily as a result of free convection in a room, the air flows up through the funnel ring spaces and is brought together concentrically to the axis of the light beam by the truncated cone funnel.
The staggered height of the funnels ensures that the maximum concentration of the upwardly directed, essentially laminar air flow relative to the light source takes place. Small traces of smoke that are supplied by the ambient air are therefore accumulated in the air stream flowing in the light beam, so that the smoke detector can respond even with small traces of smoke in the ambient atmosphere due to this accumulation effect (DT-AS 1078 017).
By using the chimney draft, a parallel bundling of the smoke particles carried along in the air streams can be achieved in the light beam path, but the responsiveness is in turn impaired by ambient light entering the beam path.
Finally, a smoke alarm is also known in which the air flow carrying the smoke is introduced into and removed from the interior of a housing provided with the measuring device via a labyrinth arrangement. The measuring device arranged inside the housing consists of a lamp-lens arrangement from which parallel light beams emanate which are directed onto the smoke, the scattered light generated by the smoke particles being picked up by a light-sensitive element.
This smoke detector has the property that the smoke penetrates through the labyrinth into the housing with the measuring section only very slowly by diffusion, so that the smoke detector responds very late. In addition, since the scattered light is only weak and is scattered in an undesirable manner within the measuring housing, it is difficult to obtain a smoke detector with a high response capability that is based on the ratio of the work signal to the zero signal, which is also the ratio of the signal to the background S / N can be considered.
The object on which the invention is based is therefore to create a smoke alarm of the type mentioned at the beginning which responds quickly and reliably.
This object is achieved with the smoke detector of the type described at the outset by a guide surface on the outside of the housing and a flow channel extending through the housing, the flow path along the guide surface being longer than the flow channel, and through openings arranged in the housing which provide a passage for air containing smoke Form from the flow channel to the guide surface, this passage forming the photoelectric test path for the presence of smoke.
At least one light shielding part or screens are advantageously provided so that they surround the light receiving device and are provided with an opening through which scattered light falls on the light receiving device, the opening being provided away from the main light rays from the light emitting device.
So that the smoke detector responds even to small traces of smoke in the air flow, a reflector with any number of reflective surfaces is expediently provided for multiple reflection of light beams sent by the light emitting device, the reflected light beams being repeatedly passed through a predetermined space in the smoke outlet and that from the smoke generated scattered light is received by the light receiving device.
The response sensitivity can be further improved in that the light receiving device is shielded from all light rays with the exception of the scattered light which is reflected by the smoke in the smoke passage.
The invention is explained in more detail, for example, with the aid of the accompanying drawings.
Fig. 1 is a section through the smoke alarm.
Fig. 2 shows a partially broken away plan view of the smoke alarm.
3 shows in a diagram the time-dependent response to smoke of a smoke alarm according to the invention and a known smoke alarm.
FIG. 4 schematically shows a cross section similar to FIG. 2 of a further embodiment of a smoke alarm.
5 shows in a diagram the dependence of the resistance value of the light receiving device on its position with respect to the parallel light rays emanating from the light source.
Fig. 6 shows schematically the arrangement of flat mirrors as reflection surfaces in a smoke alarm.
Fig. 7 shows schematically the arrangement of a cylindrical mirror surface for reflection in the smoke detector.
Fig. 8 shows the arrangement of Fig. 7, sectioned in a side view.
FIGS. 9 and 10 show, like FIG. 7, the arrangement of further reflectors.
11 shows a further embodiment of a smoke alarm.
12 shows a diagram of the ratio of the working signal to the zero signal.
The smoke detector shown in FIGS. 1 and 2 consists of a housing 1 which can be fastened to the ceiling H on a base plate 3 by screws 2. The housing 1 has an inner housing 6, the top-side plate 6 'of which is connected to the base plate 3 via supports 5. The top-side plate 6 'of the inner housing 6 merges via a conically tapering jacket piece into a flat cover part 6 "which is essentially parallel to the top-side plate 6'. At a distance from the inner housing 6, a shell-shaped cover part surrounding the housing 6 is on the plate 6 ' Cover 4 arranged.
In the top-side plate 6 'of the rotationally symmetrical inner housing 6, an opening 9 is provided in the middle, which is aligned with an opening 10 in the flat cover part 6 ", over which a light shielding plate is seated on supports 12 in the free space between the cover 4 and the inner housing 6 11. Above the light shielding plate 11, the cover 4 has an opening 8 covered by a sieve.
In the event of a fire, air G containing smoke flows along the ceiling H and splits into two air flows in front of the smoke detector. The longer air flow goes along the guide surface 15 on the outside of the cover 4 around the smoke detector, while the shorter air flow goes through the straight flow channel 7 which is formed between the plate 6 ′ and the base plate 3. As a result of the different lengths of the paths and thus the different flow speeds of the air flows, a pressure difference arises through which smoke-containing air is sucked from the air flow passing through the flow channel 7 through the openings 9, 10 and 8 to the air flow flowing along the guide surface 15.
In the inner housing 6, a light source 13 and a light receiving device 14 are arranged in the jacket piece in such a way that the light beam L1 emanating from the light source 13 is projected onto the smoke particles in the air flow that flows from the opening 9 to the opening 10 in the inner housing 6.
The light beam L generates scattered light L2 on the smoke particles, which is received by the receiving device 14.
The curvature of the cover 4 and the strength of the supports 12 are selected so that the air flow along the guide surface 15, in the channel 7 and through the inner housing 6 does not become turbulent. In the plate 6 ′, opposite the base plate 3, recesses 16 for receiving amplifiers for the light receiving device 14 are provided, which are closed off from the flow channel 7 by covers 17. The light source 13 has a light bulb 18 and a lens 19. A lens 19 'is arranged in the light receiving device 14.
3 shows the characteristic curve E of the smoke alarm according to the invention in comparison with a characteristic curve S of a known smoke alarm with the air containing smoke being fed through a labyrinth. The same light source / light receiving device arrangement is used when determining the characteristic curves. In the smoke detector according to the invention, after 30 seconds after the smoke has arisen, the response value referred to as the signal output is twice as large as that in the known smoke detector.
The time required to achieve a signal output of 90% is about 1/6 of the value of the known smoke detector.
The outlet 8, provided in the middle of the cover 4 in FIGS. 1 and 2, for the air flow, which is covered by a sieve, can also be replaced by an outlet provided in the side wall of the cover 4. If the smoke alarm is installed in a dark place, the cover 4 can be omitted, so that the airflow on the outside of the housing flows along the guide surface 15 ′ of the inner housing 6.
The embodiment of a smoke alarm shown in FIGS. 1 and 2 can now be further improved in terms of the response capability or the smoke distance, which is shown in FIG
Fig. 4 is shown. From the light emitting device 13 with a light bulb 18 and a lens 19, which sits in the wall of the inner housing 6, a bundle of parallel light is emitted in the direction of the axis C, which is directed to the air introduced perpendicular to the opening 9 in the housing inside - Smoke stream meets. The axis D of the light receiving device 14, which consists of a light receiving element 23, for example a CdS element, and a lens 19 ', is parallel to the axis C of the
The light beam from the light source 13 is offset by the angle e in the circumference of the inner housing 6.
The light receiving device 14 is covered by a diaphragm 20 which has a diaphragm opening 22 with outer edges 21 in the axis D.
Since the light receiving device 14 should respond to the scattered light L2, it must of course not be in the
The beam path of the light beam L1 coming from the light source 13 can be arranged. The dependence of the responsiveness of the light receiving device 14 on the angle O is shown in FIG. 5, the resistance R of the CdS element being plotted as the measured variable for the responsiveness. If there is smoke with a light extinction of 20% / m in the inner housing 6 of a smoke detector according to FIG. 1, the dependence of the resistance of the light receiving element on the angle O, characterized by the curve RS, is obtained. The curve RN 'is obtained when in there is no smoke in the housing.
Since the sensitivity of the measuring arrangement of the smoke detector is given by the ratio RS / RN ', on the one hand one would like a small angle O to achieve a low value of RS, on the other hand, however, the impingement of direct light from the light source should be excluded, so that with regard to RN 'aims for a larger value of 0. Since the curves RS and RN 'are approximately similar, the ratio of RS / RN' can hardly be improved depending on the angle 0.
Attempts have therefore been made to arrange diaphragms in the path of the parallel beam L1 between the light source 13 and the opening 9, the openings of which are aligned with the light source. This results in a slight increase in the scattered light falling into the light receiving device, which is shown by the curve RN ″ in FIG. 5, but this does not significantly improve the ratio of the smoke distance and thus the sensitivity of the measuring arrangement 4, which shields the light receiving device 14, the curve denoted by RN in FIG. 5 is obtained when the interior of the housing is smokeless. This shows that with the arrangement of FIG. 4, in which the angle is 0.30 ", a substantial increase in sensitivity is achieved.
At this angle, the signal-to-noise ratio is 200 and is therefore 33 times greater than the value six of this ratio at an angle of 90 ". Without affecting the inflow of smoke through the opening 9, the system shown in FIG. 4 shown embodiment of the smoke alarm at a small angle 0 a sufficient intake of scattered light by the light receiving device can be determined, whereby a very rapid response of the smoke alarm is guaranteed.
The embodiment shown in FIGS. 6 to 10 is used to achieve a good response of the smoke detector even when only a few smoke particles are contained in the air flow, i. H. the smoke is very thin.
For this purpose, a reflector 31 is arranged inside the housing, which ensures that the light rays L, emanating from the light source 13 are often reflected in such a way that some of the reflected light rays 34, 34 'repeatedly pass through a defined space 36 in the smoke passage 35 are performed.
The reflector 31 shown schematically in FIG. 6 consists of two flat reflective surfaces 31 ′ and 31 ″ lying opposite one another, which are arranged parallel to one another. The dashed lines show the scattered light going to the light receiving device 14.
The reflector 31 shown in FIGS. 7 to 10 has a cylindrical surface 31 "', wherein in the embodiment shown in FIG. 7 the angle of incidence on the cylindrical surface 31"' from the light source 13 is small, so that the reflected light rays 34 '34' generate a star-shaped structure and are thus concentrated in the defined space 36. The same effect is obtained by arranging two concave reflector surfaces instead of the flat reflector surfaces 31 'and 31 "' of FIG. 6.
In the reflector arrangement shown in FIGS. 9 and 10, the angle of incidence of the light beams L1 coming from the light source is increasingly enlarged. Instead of the embodiment of FIG. 9, three planar reflectors can thus be used, instead of the embodiment of FIG. 10, four planar reflectors can be used. The light receiving device 14 is arranged to receive each of the scattered light beams L2 from the specified space 36.
It is expediently arranged directly above the space 36, which can be seen from the view shown in FIGS. 6 and 8. In the arrangements shown in FIGS. 6 to 10, compared to the embodiments described above, with the same smoke density, more scattered light is directed onto the light receiving device, so that the smoke alarm already responds to small traces of smoke in the air flow. Since the scattered light also has no preferred direction, since it is derived from the reflected light beams with different directions, the sensitivity of the arrangement is hardly impaired by an inclination of the light receiving device. In addition, since hardly any light coming from the outside enters the housing and is scattered, background noise that adversely affects the measurement cannot be detected by such light.
In the embodiment of the smoke detector shown in section in plan view in FIG. 11, scattered light is only picked up from the area of the opening 9. The light receiving device 14 is shielded by a diaphragm 20 'which has an opening 22'. With this arrangement, the light scattered from the inside of the housing 6 in the areas 49 is weakened in that these areas are designed in such a way that the incident light is completely or largely absorbed. This also leads to an increase in the response sensitivity of the smoke detector.
The diagram shown in FIG. 12 compares the response sensitivity of the embodiment of a smoke alarm according to FIG. 4 with that of the embodiment according to FIG. 11. Curve A for the smoke alarm according to FIG. 4 rises behind the area with the steep rise due to the immediate occurrence of Smoke slowly continues to rise, as the amount of light received by the photocell slowly increases due to the light scattered by the smoke, while the smoke continues to slowly diffuse out of the flow path formed between the openings 9 and 10 in the housing 6 into the interior of the housing 6.
The curve A 'indicates a zero state. You can see that the ratio between the working signal and the zero signal, i.e. V, / V2, decreases when V2 increases. However, a high ratio of V1 / V2 should be achieved, which is achieved in that the scattered light is not picked up from the entire housing, but only from area 9, i.e. from the area of the flow path, which is achieved by the arrangement according to FIG 11 is achieved. Only the scattered light is picked up by the photocell, which is scattered by the smoke introduced tightly and immediately through the opening 9. Just a few tenths of a second after smoke began to flow into the smoke detector, the work signal V1 is obtained, which in curve B according to the embodiment of FIG. 11 is only slightly lower than that of curve A according to the embodiment of FIG. 4.
On the other hand, the value for the zero signal V2 (B) is relatively small compared to the value V2 (A).
The difference thus contributes to an increase in the ratio of V1 / V2, because it can be clearly seen from FIG. 12 that V1 (A)> Vt (B), V2 (A)> V2 (B) .DaV1 (A) minus V1 (B) is less than V2 (A) minus V2 (B), the result is that the ratio V, (A) / V2 (A) is less than V, (B) / B2 (B). The ratio of work signal to zero
The signal which corresponds to the signal-to-smoke ratio S / N (FIG. 5) is thus further increased in the embodiment of FIG. 11 compared to the embodiment according to FIG.