DE102014220581A1

DE102014220581A1 - Brandmeldevorrichtung

Info

Publication number: DE102014220581A1
Application number: DE102014220581.6A
Authority: DE
Inventors: Philipp Nolte; Patrick Sonstroem
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2014-10-10
Publication date: 2016-04-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brandmeldevorrichtung 1 mit mindestens einem Brandgasdetektor 5 zur Detektion von Brandgasen, wobei der mindestens eine Brandgasdetektor 5 einen Lichtemitter 5a zur Lichtemission einer Lichtstrahlung und einen die Lichtstrahlung empfangenen Lichtempfänger 5b umfasst, mit einer Absorptionsmessstrecke A, die entlang der Lichtstrahlung von dem Lichtemitter 5a zum Lichtempfänger 5b verläuft, wobei die Brandgase durch den Lichtempfänger 5b in Abhängigkeit der vom Lichtempfänger 5b empfangenen Lichtintensität der Lichtstrahlung detektierbar sind, mit einer Mehrzahl an in der Absorptionsmessstrecke A angeordneten Umlenkabschnitten 9 zur Umlenkung der Lichtstrahlung, wobei die Absorptionsmessstrecke A spiralförmig und/oder wendelförmig verläuft.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Brandmeldevorrichtung mit mindestens einem Brandgasdetektor zur Detektion von Brandgasen, wobei der mindestens eine Brandgasdetektor einen Lichtemitter zur Lichtemission einer Lichtstrahlung und einen die Lichtstrahlung empfangenen Lichtempfänger umfasst, mit einer Absorptionsmessstrecke, die entlang der Lichtstrahlung von dem Lichtemitter zum Lichtempfänger verläuft, wobei die Brandgase durch den Lichtempfänger in Abhängigkeit der vom Lichtempfänger empfangenen Lichtintensität der Lichtstrahlung detektierbar sind, mit einer Mehrzahl an in der Absorptionsmessstrecke angeordneten Umlenkabschnitten zur Umlenkung der Lichtstrahlung.
Zur Früherkennung von Bränden in öffentlichen oder privaten Räumlichkeiten werden üblicherweise automatische Brandmeldeeinrichtungen eingesetzt. Derartige Brandmeldeeinrichtungen umfassen typischerweise mindestens einen Brandsensor, welcher auf Basis von brandspezifischen Größen, wie zum Beispiel Rauch, Rußpartikeln, Temperatur oder Gaskonzentrationen einen Brand in seiner Umgebung frühzeitig detektieren und Alarm auslösen kann.
Die Druckschrift DE 25 04 300 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik darstellt, offenbart einen Transmissions-Detektor mit wenigstens einer elektromagnetischen Strahlungsquelle, deren Strahlung durch das untersuchte Medium hindurch auf wenigstens einen photoelektrischen Empfänger trifft und einer elektrischen Schaltung zur Signalabgabe bei Änderung der Empfängerbestrahlung, gekennzeichnet durch mehrere Reflexionsstellen und wenigstens zwei verschiedene Strahlengänge vom Sender zum Empfänger, welche über die gleichen Reflexionsstellen in verschiedener Aufeinanderfolge mit der gleichen Zahl von Reflexionen, jedoch mit unterschiedlicher Gesamtweglänge verlaufen sowie durch eine Einrichtung zur Auswertung der unterschiedlichen Strahlungsschwächung durch Schwebeteilchen und/oder Gaskomponenten im Medium in den einzelnen Strahlengängen.
Offenbarung der Erfindung
Im Rahmen der Erfindung wird eine Brandmeldevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 offenbart. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Die Erfindung betrifft somit eine Brandmeldevorrichtung, welche z. B. an eine Wand oder Decke anbringbar ist, um einen Brand in Gebäuden, beispielsweise in Gängen oder Räumen des Gebäudes ermitteln zu können. Die Brandmeldevorrichtung ist bevorzugt ein Deckenmelder, insbesondere Überputzmelder, oder ein Wandmelder. Optional kann die Brandmeldevorrichtung auch in eine Deckenlampe integriert werden und/oder umfasst diese. Besonders bevorzugt ist ein maximaler Durchmesser der Brandmeldevorrichtung kleiner als 20 Zentimeter, insbesondere kleiner als zehn Zentimeter, im Speziellen kleiner als fünf Zentimeter. Insbesondere ist die Brandmeldevorrichtung ein Bestandteil eines Alarmmeldesystems und mit einem oder mehreren Brandmeldevorrichtungen und/oder mit einer Brandmeldezentrale signaltechnisch verbindbar. Alternativ hierzu ist die Brandmeldervorrichtung als ein Standalone-Brandmelder, besonders bevorzugt mit integrierter und/oder autarker Spannungsversorgung ausgebildet. Optional umfasst die Brandmeldevorrichtung eine Sirene zur Ausgabe einer akustischen Brandwarnung.
Die Brandmeldevorrichtung umfasst mindestens einen Brandgasdetektor zur Detektion von Brandgasen, besonders bevorzugt von NO und/oder NO₂. Brandgase entstehen in Folge von Bränden, sodass durch die Detektion von Brandgasen ein Rückschluss auf einen Brand möglich ist. Vorzugsweise ist der Brandgasdetektor in einem Gehäuse der Brandmeldevorrichtung angeordnet.
Der mindestens eine Brandgasdetektor umfasst einen Lichtemitter zur Lichtemission einer Lichtstrahlung und einen die Lichtstrahlung empfangenen Lichtempfänger. Jedes Brandgas weist mindestens eine spezifische Absorptionsbande auf, wobei Stickoxide wie NO und NO₂ als das Brandgas zum Beispiel eine Absorptionsbande im Wellenlängenbereich der UV-Strahlung oder eine Absorptionsbande im sichtbaren Bereich aufweisen. Vor diesem Hintergrund ist es besonders bevorzugt, dass der Lichtemitter eine UV-LED ist. Jedoch ist je nach zu detektierenden Brandgasen ebenfalls eine Infrarot-LED oder eine blaue LED, mit der auch NO₂ detektiert werden kann, möglich. Insbesondere ist der Lichtempfänger ein Sensor, besonders bevorzugt eine Fotodiode zur Messung der Lichtstrahlung, im Speziellen zur ausschließlichen Messung eines Wellenlängenbereichs der vom Lichtempfänger emittierten Lichtstrahlung. Auf diese Weise ist die Messung von Störstrahlung ausgeschlossen oder zumindest reduziert. Vorzugsweise umfasst die Brandmeldevorrichtung eine Schaltung zur Erzeugung eines Sensorsignals auf Basis der gemessenen Lichtstrahlung des Lichtempfängers.
Die Brandmeldevorrichtung umfasst eine Absorptionsmessstrecke, die entlang der Lichtstrahlung von dem Lichtemitter zum Lichtempfänger verläuft. Die Detektion von Brandgasen steht in Abhängigkeit der vom Lichtempfänger empfangenen Lichtintensität der Lichtstrahlung. Eine Abnahme der Lichtintensität erfolgt bei einer Absorption der Lichtstrahlung durch Brandgase. Sollte der Lichtempfänger eine Lichtintensität empfangen, die kleiner als eine Referenzlichtintensität ist, weist dies auf ein in der Luft in der Absorptionsmessstrecke vorhandenes Brandgas hin. Insbesondere erfolgt die Messung der Lichtintensität gemäß dem Lambert-Beerschen Gesetz, welches die Schwächung der Lichtintensität mit der Weglänge beim Durchgang durch eine absorbierende Substanz beschreibt.
Vorzugsweise umfasst die Brandmeldevorrichtung eine Auswerteeinrichtung zur Detektion des Brands auf Basis des Sensorsignals. So wird der Brand beispielsweise detektiert, wenn bei der Absorptionsmessung die gemessene Lichtintensität unter einen vorgebbaren Grenzwert fällt. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer zusätzlichen Lichtquelle zur Referenzierung, welche elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereiches emittiert, bei der die zu messenden Brandgase keine bzw. nur eine geringe Absorption zeigen.
Der Bauraum einer Brandmeldevorrichtung ist begrenzt, sodass bei einer direkten Lichtemission von dem Lichtemitter zum -empfänger keine beliebig lange Absorptionsmessstrecke wählbar ist. Aus diesem Grund umfasst die Brandmeldevorrichtung eine Mehrzahl an in der Absorptionsmessstrecke angeordneten Umlenkabschnitten zur Umlenkung der emittierten Lichtstrahlung zum Lichtempfänger. Insbesondere trifft die Lichtstrahlung auf den Umlenkabschnitt auf und wird zu einem weiteren Umlenkabschnitt bzw. zum Lichtempfänger abgelenkt. Unter der Mehrzahl an Umlenkabschnitten sind z. B. mindestens drei, insbesondere mindestens fünf, im Speziellen mindestens zehn Umlenkabschnitte zu verstehen. Insbesondere ermöglichen die mehreren Umlenkabschnitte die Verlängerung der Absorptionsmessstrecke bei gleichem Bauraum. Auf diese Weise ist die Empfindlichkeit der zu messenden Lichtstrahlung steigerbar, sodass auch kleinste Konzentrationsstufen wie beispielsweise ppb (parts per billion) unterschieden werden können. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Umlenkabschnitte lichtundurchlässig sind. Besonders bevorzugt sind die Umlenkabschnitte Umlenkspiegel oder Teilabschnitte hiervon.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Absorptionsmessstrecke spiralförmig verläuft. Somit wird der Lichtstrahl vom Lichtemitter zum Lichtempfänger insbesondere spiralförmig und/oder wendelförmig umgelenkt. Unter dem Begriff spiralförmig ist insbesondere ein schneckenförmiger Verlauf der Absorptionsmessstrecke mit zunehmender oder abnehmender Entfernung zu einem Mittelpunkt oder einer Achse zu verstehen. Unter dem Begriff wendelförmig ist insbesondere ein schraubenförmiger Verlauf mit einer konstanten oder einer variierenden Steigung und einem konstanten oder variierenden Durchmesser, insbesondere um einen beliebigen, gedachten Tragkörper, wie z.B. um einen geraden Zylinder, einen Konus oder einen Kegel zu verstehen.
Der spiralförmige und/oder wendelförmige Verlauf ermöglicht im Vergleich zu einer gegenüberliegenden Anordnung des Lichtemitters und -empfängers eine Verlängerung der Absorptionsmessstrecke, sodass eine Abstandsvergrößerung zwischen dem Lichtemitter und -empfänger und die hiermit verbundene Umfangsvergrößerung der Brandmeldevorrichtung wegfallen. Auf diese Weise ist eine platzsparende Anordnung der Umlenkabschnitte in der Brandmeldevorrichtung umgesetzt.
Besonders bevorzugt ist, dass die Umlenkabschnitte spiralförmig und/oder wendelförmig zueinander angeordnet sind. Unter der spiralförmigen Anordnung ist insbesondere die Anordnung der Umlenkabschnitte in dem schneckenförmigen Verlauf mit zunehmender oder abnehmender Entfernung zum Mittelpunkt oder zur Achse zu verstehen. Unter der wendelförmigen Anordnung ist insbesondere die Anordnung der Umlenkabschnitte in dem schraubenförmigen Verlauf zu verstehen. Auf diese Weise ist der spiralförmige und/oder wendelförmige Verlauf der Absorptionsmessstrecke umgesetzt.
Bei einer ersten besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Absorptionsmessstrecke in einer Ebene angeordnet. Somit weist die Absorptionsmessstrecke insbesondere einen Mittelpunkt auf. Vorteilhafterweise ermöglicht der zweidimensionale, spiralförmige Verlauf durch die zunehmende bzw. abnehmende Entfernung zum Mittelpunkt durch die Ausnutzung des in dieser Ebene zur Verfügung stehenden Platzes eine besonders kompakte Bauweise.
Bei einer zweiten besonders bevorzugten Ausführungsform verläuft die Absorptionsmessstrecke in einer dreidimensionalen Bahn, wobei die dreidimensionale Bahn wendelförmig und optional ergänzend spiralförmig ausgebildet ist. Vorzugsweise verläuft die dreidimensionale Bahn schraubenförmig, insbesondere helixförmig. Somit weist die Absorptionsmessstrecke insbesondere eine Achse auf. Vorzugsweise sind die Umlenkabschnitte entlang der Achse höhenversetzt zueinander angeordnet. Der dreidimensionale wendelförmige Verlauf ermöglicht im Vergleich zum zweidimensionalen Verlauf mehrere Umlenkabschnitte einzusetzen, sodass bei Bedarf eine größere Absorptionsmessstrecke erzielbar ist. Beispielsweise weist der wendelförmige Verlauf der Absorptionsmessstrecke eine konstante Steigung auf. Beispielsweise ist die Achse der Absorptionsmessstrecke einer Hauptlängsachse der Brandmeldevorrichtung gleichgerichtet, parallel verlaufend oder als die Hauptlängsachse ausgebildet.
Die Absorptionsmessstrecke kann bei bevorzugten Ausführungsbeispielen in einer Ebene liegen und eine spiralförmige Bahn, insbesondere ausgebildet als eine archimedische Spirale, als eine logarithmische Spirale, als eine hyperbolische Spirale oder sogar als eine Fermatsche Spirale, bilden.
Alternativ hierzu kann die Absorptionsmessstrecke als die dreidimensionale, wendelförmige Bahn bilden, wobei die Windungssteigung der wendelförmigen Bahn variierend oder konstant ausgebildet sein kann.
In dieser Ausgestaltung ist die Absorptionsmessstrecke, z.B. als ein Helix und/oder als eine gerade Schraube, mit konstanter oder mit variierender Steigung ausgebildet.
Als weitere Alternative kann die Absorptionsmessstrecke als die dreidimensionale Bahn spiralförmig und zugleich wendelförmig ausgebildet sein, wobei die Windungssteigung der Absorptionsmessstrecke variierend oder konstant ausgebildet ist und die Absorptionsmessstrecke in Draufsicht spiralförmig, insbesondere als eine archimedische Spirale, als eine logarithmische Spirale, als eine hyperbolische Spirale oder sogar als eine Fermatsche Spirale ausgebildet ist.
Bei der weiteren Alternative kann die Absorptionsmessstrecke als eine konusförmige, insbesondere kegelförmige Schraube ausgebildet sein.
Vom konstruktiven Aufbau ist bevorzugt, dass der Lichtemitter zum Mittelpunkt bzw. zur Achse des spiralförmigen und optional ergänzend wendelförmigen Verlaufs der Absorptionsmessstrecke radial außenseitig und der Lichtempfänger radial innenseitig oder vice versa angeordnet ist. Somit ist der spiralförmige und/oder wendelförmige Verlauf des Lichtstrahls von dem Lichtemitter über die Umlenkabschnitte zum Lichtempfänger ermöglicht. Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Lichtempfänger im Zentrum der Absorptionsmessstrecke angeordnet ist.
In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung weist die Absorptionsmessstrecke mindestens eine 360°-Umdrehung, insbesondere mindestens eine 720°-Umdrehung, im Speziellen mindestens eine 1080°-Umdrehung auf. Auf diese Weise wird die Vergrößerung der Absorptionsmessstrecke ohne oder zumindest mit geringem zusätzlichem Platzbedarf im Vergleich zur gegenüberliegenden Anordnung des Lichtemitters und -empfängers erzielt.
Durch den spiralförmigen Verlauf weist die Absorptionsmessstrecke von dem Lichtemitter zum Lichtempfänger einen abnehmenden bzw. zunehmenden Durchmesser in Richtung eines offenen Endes, insbesondere in Richtung des Lichtemitters oder -empfängers auf. Eine bevorzugte konstruktive Umsetzung der Erfindung sieht vor, dass die Brandmeldevorrichtung ausgehend von dem Beginn der Absorptionsmessstrecke, insbesondere ausgehend vom Lichtemitter, mindestens einen ersten, einen zweiten und einen dritten Umlenkabschnitt umfasst, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Umlenkabschnitt ein erster Messabsorptionsabschnitt und zwischen dem zweiten und dem dritten Umlenkabschnitt ein zweiter Messabsorptionsabschnitt gebildet ist. Insbesondere ist der zweite Messabsorptionsabschnitt höchstens zehn Prozent, im Speziellen höchstens fünf Prozent kürzer (bei abnehmenden Durchmesser) bzw. länger bei zunehmenden Durchmesser als der erste Messabsorptionsabschnitt. Optional ergänzend können nachfolgend weitere Umlenkabschnitte vorgesehen sein, zwischen denen sich der Messabsorptionsabschnitt um höchstens zehn Prozent reduziert bzw. verlängert. Umso geringer sich die Messabsorptionsabschnitte sich in ihrer Länge unterscheiden, desto mehr Umlenkabschnitte können angeordnet und folglich desto länger kann die Absorptionsmessstrecke gewählt werden.
In einer weiteren bevorzugten Umsetzung der Erfindung beträgt ein Umlenkwinkel zwischen zwei benachbarten Umlenkabschnitten mindestens 30 °, insbesondere mindestens 50 °, im Speziellen mindestens 100 ° und/oder höchstens 175 °. Besonders bevorzugt ist, dass bei zunehmender Anzahl an Umlenkabschnitten ein zunehmender Umlenkwinkel gewählt wird, sodass die Differenz zwischen den benachbarten Messabsorptionsabschnitten gering gehalten ist. Somit können mit zunehmendem Umlenkwinkel eine zunehmende Anzahl an Umlenkabschnitten angeordnet werden.
Beispielsweise sind die Umlenkabschnitte, insbesondere die Umlenkspiegel mit den Umlenkabschnitten baugleich ausgebildet. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Umlenkabschnitte, insbesondere die Umlenkspiegel unterschiedliche Baugrößen und/oder Reflexionseigenschaften aufweisen. Bei einer möglichen Ausgestaltung umfassen die Umlenkabschnitte gekrümmte Oberflächen, jedoch ist es besonders bevorzugt, dass die Umlenkabschnitte planare Oberflächen umfassen, um eine gezielte Umlenkung des Lichtstrahls zu erhalten. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Umlenkabschnitte fokussierend, alternativ defokussierend sind.
Eine bevorzugte konstruktive Umsetzung sieht vor, dass die Umlenkabschnitte jeweils eine Metallschicht umfassen. Die Metallschicht ermöglicht bevorzugt die Umlenkung von Licht im sichtbaren Wellenlängenbereich von insbesondere 390 nm bis 790 nm und erweist sich somit bei ausgesandten Lichtstrahlen des Lichtemitters in diesem Wellenlängenbereich von Vorteil. Alternativ oder optional ergänzend kann vorgesehen sein, dass die Umlenkabschnitte jeweils eine dielektrische Schicht umfassen. Die dielektrische Schicht ermöglicht bevorzugt die Umlenkung von Licht im ultravioletten Wellenlängenbereich von insbesondere 150 nm bis 390 nm und kann sich somit bei ausgesandten Lichtstrahlen des Lichtemitters in diesem Wellenlängenbereich gegenüber metallischen Schichten von Vorteil erweisen. Alternativ kann, insbesondere bei Wellenlängen kleiner als 250 nm, eine metallische Schicht, wie z.B. Aluminium oder Aluminiumlegierung eingesetzt werden. Die metallischen Schichten sind in der Regel nicht oder nur wenig wellenlängenselektiv, so dass diese auch bei verschiedenen Wellenlängen einsetzbar sind. In einer weiteren möglichen konstruktiven Ausgestaltung umfassen die Umlenkabschnitte jeweils eine Multilayerschicht, die die Umlenkung von Licht im EUV-(extreme ultra violet)-Wellenlängenbereich von insbesondere 10 nm bis 121 nm ermöglicht und sich somit bei ausgesandten Lichtstrahlen des Lichtemitters in diesem Wellenlängenbereich von Vorteil erweist.
Wie bereits beschrieben, hat die Mehrzahl an Umlenkabschnitten zum Ziel, durch die Abstandsvergrößerung zwischen Lichtemitter und -empfänger die Unterscheidbarkeit zwischen Konzentrationsstufen zu verbessern. Jedoch führt eine zu hohe Anzahl an Umlenkabschnitten zu einer Reduzierung einer Grundintensität des ausgesandten Lichtstrahls. Vor diesem Hintergrund ist es bevorzugt, dass die Brandmeldevorrichtung maximal 50, insbesondere maximal 30, im Speziellen maximal 20 Umlenkabschnitte aufweist. Diese Anzahl an Umlenkabschnitten gemeinsam mit dem spiralförmigen und/oder wendelförmigen Verlauf der Absorptionsmessstrecke erzielt ein optimales Verhältnis der Bauraumausnutzung und Messgenauigkeit.
Besonders bevorzugt sind der Lichtemitter, -empfänger sowie die Umlenkspiegel in einem Messraum angeordnet, sodass eine optische Abschirmung aus der Umgebung der Brandmeldevorrichtung und somit die Messung von Umgebungslicht ausgeschlossen wird.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
1 in einer schematischen Darstellung eine Brandmeldevorrichtung mit einem Brandgasdetektor;
2 in einer Draufsicht eine Absorptionsmessstrecke eines Brandgasdetektors als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 in der Draufsicht die Absorptionsmessstrecke des Brandgasdetektors als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 in der Draufsicht die Absorptionsmessstrecke des Brandgasdetektors als ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5 in der Draufsicht die Absorptionsmessstrecke des Brandgasdetektors als ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
6 einen spiralförmigen Verlauf der Absorptionsmessstrecke in einer Ebene verlaufend;
7 den spiralförmigen Verlauf der Absorptionsmessstrecke in einem schraubenförmigen Verlauf.
Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine Brandmeldevorrichtung 1, welche beispielsweise an eine Wand oder eine Decke anbringbar ist, um einen Brand in Gebäuden, z. B. in Gängen oder Räumen des Gebäudes ermitteln zu können. Z. B. ist die Brandmeldevorrichtung 1 ein Deckenmelder wie in Überputzmelder oder ein Wandmelder. Beispielsweise umfasst die Brandmeldevorrichtung 1 mindestens eine Alarmeinrichtung zur Ausgabe eines Alarmsignals bei der Detektion eines Brands. Alternativ oder optional ergänzend umfasst die Brandmeldevorrichtung 1 eine Schnittstelle, über die ein Alarmsignal zur Detektion des Brands z. B. an eine Brandmeldezentrale ausgebbar ist.
Die Brandmeldevorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 3 mit einer Messkammer 4. Z. B. weist das Gehäuse 3 einen Maximalumfang von höchstens 100 cm auf. In der Messkammer 4 ist ein Brandgasdetektor 5 angeordnet. Der Brandgasdetektor 5 dient zur Detektion von Brandgasen und weist einen Lichtemitter 5a zur Lichtemission einer Lichtstrahlung und einen die Lichtstrahlung empfangenen Lichtempfänger 5b auf. Die Brandmeldevorrichtung 1 umfasst eine Absorptionsmessstrecke A, die entlang der Lichtstrahlung von dem Lichtemitter 5a zum Lichtempfänger 5b verläuft.
Die Brandgase sind durch den Lichtempfänger 5b in Abhängigkeit der vom Lichtempfänger 5b empfangenen Lichtintensität der Lichtstrahlung detektierbar. Jedes Brandgas weist eine spezifische Absorptionsbande auf, wobei Stickoxide wie NO und NO₂ als das Brandgas zum Beispiel eine Absorptionsbande im Wellenlängenbereich der UV-Strahlung aufweisen. Die Lichtintensität der auf den Lichtempfänger 5b auftreffenden UV-Strahlung steht somit in Abhängigkeit der entlang der Absorptionsmessstrecke A vorliegenden Stickoxide, da diese zumindest einen Teilbereich des Wellenlängenbereichs der UV-Strahlung absorbieren. Somit sind der Lichtemitter 5a beispielsweise eine UV-LED und der Lichtempfänger 5b eine Fotodiode. Die Erfassung einer abnehmenden Lichtintensität liefert einen frühzeitigen Hinweis auf Stickoxide, welche wiederum auf einen Brand zurückschließen lassen.
Der Lichtempfänger 5b erzeugt auf Basis der empfangenen Lichtstrahlung ein Sensorsignal. Die Brandmeldevorrichtung 1 umfasst eine Auswerteeinrichtung 6 (siehe 2), die auf Basis des Sensorsignals des Lichtempfängers 5b den Brand detektiert. Optional kann die Branddetektion unter Berücksichtigung eines, auf Basis der vom Lichtempfänger 5b oder eines weiteren Lichtempfängers empfangenen Lichtstrahlung einer Referenzlichtquelle, erzeugten zusätzlichen Sensorsignals erfolgen.
Optional kann die Brandmeldevorrichtung 1 weitere Sensoren aufweisen, die brandspezifische Brandmerkmale detektieren. Hier sind beispielhaft ein CO-Sensor 7 sowie ein Temperatursensor 8 dargestellt.
Die Brandmeldevorrichtung 1 umfasst eine Mehrzahl, insbesondere mindestens fünf an in der Absorptionsmessstrecke A angeordnete Umlenkabschnitte 9 zur Umlenkung der emittierten Lichtstrahlung des Lichtemitters 5a zum Lichtempfänger 5b. Die Mehrzahl an Umlenkabschnitten 9 ermöglichen eine Verlängerung der Absorptionsmessstrecke A im Vergleich zu einer gegenüberliegenden Anordnung des Lichtemitters 5a und -empfängers 5b. Beispielsweise sind die Umlenkabschnitte 9 Umlenkspiegel oder Teilabschnitte hiervon.
Beispielsweise sind die Umlenkabschnitte 9 baugleich und/oder weisen die gleichen Reflexionseigenschaften auf. Z. B. umfassen die Umlenkabschnitte 9 gekrümmte und/oder planare Oberflächen mit defokussierenden oder fokussierenden Eigenschaften. Die Umlenkabschnitte 9 weisen beispielsweise jeweils eine metallische und/oder dielektrische Schicht auf, die ausgebildet ist, Lichtstrahlen im UV-Bereich umzulenken. Auf diese Weise ist die Ermittlung der Stickoxide, die unter anderem elektromagnetische Strahlung im UV-Wellenlängenbereich absorbieren, ermöglicht.
Die 2 zeigt in einer Draufsicht die Absorptionsmessstrecke A mit den Umlenkabschnitten 9. Die Absorptionsmessstrecke A verläuft spiralförmig. Die Absorptionsmessstrecke A verläuft als genau eine ununterbrochene Spirale. Die Spirale kann eine prototypische Spirale, archimedische Spirale, logarithmische Spirale oder eine hyperbolische Spirale sein. Beispielsweise umfasst der spiralförmige Verlauf der Absorptionsmessstrecke A mindestens eine vollständige Umdrehung, insbesondere mindestens eine vollständige Windung. Der spiralförmige Verlauf ist insbesondere ein schneckenförmiger Verlauf der Absorptionsmessstrecke A mit zunehmender Entfernung zu einem Mittelpunkt M oder einer Achse L. Der spiralförmige Verlauf erzielt einerseits die Verlängerung der Absorptionsmessstrecke A und somit eine verbesserte Unterscheidbarkeit zwischen Konzentrationsstufen. Andererseits erfolgt eine optimale Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraums, sodass ein erhöhter Platzbedarf und eine hiermit verbundene Vergrößerung des Gehäuses 3 zumindest weitestgehend vermieden werden.
Die Umlenkabschnitte 9 sind spiralförmig zueinander angeordnet, sodass der spiralförmige Verlauf der Absorptionsmessstrecke A ermöglicht ist. Der Lichtemitter 5a ist zum Mittelpunkt M bzw. zur Achse L des spiralförmigen Verlaufs der Absorptionsmessstrecke A radial außenseitig und der Lichtempfänger 5b radial innenseitig angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Auswerteeinrichtung 6 im Zentrum der Absorptionsmessstrecke A angeordnet. Zur weiteren Verlängerung der Absorptionsmessstrecke A kann alternativ der Lichtempfänger 5b im Zentrum der Absorptionsmessstrecke A angeordnet sein.
Der spiralförmige Verlauf der Absorptionsmessstrecke A führt zu einem insbesondere stetig abnehmenden Durchmesser in Richtung eines offenen Endes, d. h. in Richtung des Lichtemitters oder -empfängers 5a, 5b. Der abnehmende Durchmesser kann hierbei für jede einzelne Windung, alternativ bereits innerhalb jeder einzelnen Windung vorliegen. Bei diesem Ausführungsbeispiel nimmt der Durchmesser ausgehend von dem Lichtemitter 5a in Richtung Lichtempfänger 5b ab.
Die Brandmeldevorrichtung 1 umfasst einen ersten, einen zweiten, einen dritten und weitere Umlenkabschnitte 9a, 9b, 9c. Zwischen dem ersten und dem zweiten Umlenkabschnitt 9a, 9b ist ein erster Messabsorptionsabschnitt A1 und zwischen dem zweiten und dem dritten Umlenkabschnitt 9b, 9c ein zweiter Messabsorptionsabschnitt A2 gebildet. Der zweite Messabsorptionsabschnitt A2 ist kürzer als der erste Messabsorptionsabschnitt A1, sodass der abnehmende Durchmesser in Richtung des offenen Endes, hier in Richtung des Lichtempfängers 5b, umgesetzt ist. Z. B. ist der zweite Messabsorptionsabschnitt A2 höchstens zehn Prozent kürzer als der erste Messabsorptionsabschnitt A1. Je geringer die Differenz zwischen den Messabsorptionsabschnitten A(n) und A (n + 1), gewählt wird, umso mehr verlangsamt sich die Abnahme des Durchmessers des spiralförmigen Verlaufs. Auf diese Weise können umso mehr Umlenkabschnitte 9 angeordnet werden.
Beispielsweise beträgt ein Umlenkwinkel Alpha zwischen zwei benachbarten Umlenkabschnitten mindestens 30 ° und/oder höchstens 175 °. Mit zunehmender Anzahl an Umlenkabschnitten 9 ist ein zunehmender Umlenkwinkel Alpha zu wählen, um die Differenz zwischen den benachbarten Messabsorptionsabschnitten A1, A2, etc bzw. A(n), A(n + 1). gering zu halten. Folglich können mit zunehmendem Umlenkwinkel Alpha eine zunehmende Anzahl an Umlenkabschnitten 9 angeordnet werden.
Die 3 bis 5 zeigen schematisch weitere Ausführungsbeispiele der Absorptionsmessstrecke A in der Draufsicht. Wie aus den 3 bis 5 erkennbar, steigt die Größe des Umlenkwinkels Alpha mit zunehmender Anzahl der Umlenkabschnitte 9. Weiterhin sinkt die Differenz zwischen den benachbarten Messabsorptionsabschnitten A1, A2 mit zunehmender Anzahl der Umlenkabschnitte 9. Die Absorptionsmessstrecke A in der Draufsicht zeigt einen symmetrischen, spiralförmigen Verlauf, wobei ein asymmetrischer Verlauf ebenso möglich ist.
6 zeigt ein erstes vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Absorptionsmessstrecke A in einer Seitenansicht. Die Absorptionsmessstrecke A ist in einer Ebene E angeordnet. Somit verläuft die Spirale der Absorptionsmessstrecke A insbesondere als eine zweidimensionale Spirale. Die Absorptionsmessstrecke A weist durch die Anordnung in der Ebene E den Mittelpunkt M auf. Die Umlenkabschnitte 9 sind für den zweidimensionalen, spiralförmigen Verlauf der Absorptionsmessstrecke A beispielsweise in der gleichen Ebene angeordnet. Der zweidimensionale, spiralförmige Verlauf der Absorptionsmessstrecke A erzielt einerseits eine kompakte Bauweise des Brandgasdetektors 5, andererseits eine gute Raumausnutzung in der Ebene E.
7 zeigt ein zweites vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Absorptionsmessstrecke A in der Seitenansicht. Die Absorptionsmessstrecke A verläuft wendelförmig und zugleich spiralförmig als kegelförmige Schraube. Unter der kegelförmigen Schraube ist insbesondere ein spiralförmiger Verlauf entlang einer Mantelfläche eines Kegels zu verstehen. Somit verläuft die Spirale der Absorptionsmessstrecke A insbesondere als eine dreidimensionale, gewendelte Spirale. Durch die dreidimensionale Ausbildung weist die Absorptionsmessstrecke A die Achse L auf. Zur Erzielung des schraubenförmigen Verlaufs sind die Umlenkabschnitte 9 z. B. entlang der Achse L höhenversetzt zueinander angeordnet. Beispielsweise umfasst der spiralförmige, gewendelte Verlauf der Absorptionsmessstrecke A eine konstante Steigung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2504300 A1 [0003]

Claims

Brandmeldevorrichtung (1) mit mindestens einem Brandgasdetektor (5) zur Detektion von Brandgasen, wobei der mindestens eine Brandgasdetektor (5) einen Lichtemitter (5a) zur Lichtemission einer Lichtstrahlung und einen die Lichtstrahlung empfangenden Lichtempfänger (5b) umfasst, mit einer Absorptionsmessstrecke (A), die von dem Lichtemitter (5a) zum Lichtempfänger (5b) verläuft, wobei die Brandgase durch den Lichtempfänger (5b) in Abhängigkeit der vom Lichtempfänger (5b) empfangenen Lichtintensität der Lichtstrahlung detektierbar sind, mit einer Mehrzahl von Umlenkabschnitten (9) zur Umlenkung der Lichtstrahlung entlang der Absorptionsmessstrecke, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsmessstrecke (A) spiralförmig und/oder wendelförmig verläuft.
Brandmeldevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkabschnitte (9) spiralförmig zueinander angeordnet sind.
Brandmeldevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsmessstrecke (A) in einer Ebene (E) angeordnet ist.
Brandmeldevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsmessstrecke (A) in einer dreidimensionalen Bahn verläuft.
Brandmeldevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtemitter (5a) zu einem Mittelpunkt (M) und/oder zu einer Achse (L) des spiralförmigen Verlaufs der Absorptionsmessstrecke (A) radial außenseitig und der Lichtempfänger (5b) radial innenseitig angeordnet ist.
Brandmeldevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsmessstrecke (A) mindestens eine 360°-Umdrehung aufweist.
Brandmeldevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandmeldevorrichtung (1) mindestens einen ersten, einen zweiten und einen dritten Umlenkabschnitt (9a, 9b, 9c) umfasst, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Umlenkabschnitt (9a, 9b) ein erster Messabsorptionsabschnitt (A1) und zwischen dem zweiten und dem dritten Umlenkabschnitt (9b, 9c) ein zweiter Messabsorptionsabschnitt (A2) gebildet ist, wobei der zweite Messabsorptionsabschnitt (A2) bei einem zunehmenden Durchmesser der spiralförmigen Absorptionsmessstrecke (A) höchstens zehn Prozent kürzer oder bei einem abnehmenden Durchmesser der spiralförmigen Absorptionsmessstrecke (A) höchstens zehn Prozent. länger als der erste Messabsorptionsabschnitt (A1) ist.
Brandmeldevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umlenkwinkel (Alpha) zwischen zwei benachbarten Umlenkabschnitten (9a/9b, 9b/9c) mindestens 30 °, insbesondere mindestens 50 °, im Speziellen mindestens 100 ° und/oder höchstens 175 ° beträgt.
Brandmeldevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkabschnitte (9) planare Oberflächen aufweisen.
Brandmeldevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkabschnitte (9) fokussierend sind.
Brandmeldevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkabschnitte (9) eine Metall-, eine dielektrische Schicht und/oder eine Multilayerschicht umfassen.
Brandmeldervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einem Schnittstellenabschnitt zur Befestigung an einer Tragstruktur und mit einem Sensorabschnitt, wobei die Umlenkabschnitte (9), der Lichtemitter (5a) und/oder Lichtempfänger (5b) in dem Sensorabschnitt angeordnet sind.
Brandmeldervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandmeldervorrichtung (1) als ein Wandmelder oder als ein Deckenmelder ausgebildet ist.