DE1038454B

DE1038454B - Photoelectric signaling device for contaminated air, especially smoke alarm device

Info

Publication number: DE1038454B
Application number: DEL18047A
Authority: DE
Inventors: Fritz Link
Original assignee: FRITZ LINK ELEKTROGERAETEBAU
Current assignee: FRITZ LINK ELEKTROGERAETEBAU
Priority date: 1954-02-20
Filing date: 1954-02-20
Publication date: 1958-09-04

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung, die Trübungen der Raumluft meldet, wenn sich an dem an der Decke des Raumes aufgehängten Melder Rauch, Staub oder Dampf in einem Dichtegrad angesammelt hat, der auf die Entstehung eines Brandherdes, auf mögliche Staubexplosionen, auf undicht gewordene Dampfleitungen usw. schließen läßt.The invention relates to a device that reports cloudiness in the room air when it is on smoke, dust or steam accumulated in one degree of density by the detector suspended from the ceiling of the room who has to the origin of a fire, to possible dust explosions, to leaks Steam lines etc. can be closed.

Ihre wichtigste Bedeutung haben Trübungsmelder als Rauchmelder zum Feststellen eines Brandherdes in seinem Anfangsstadium. Nach bekannten Vorschlägen sind die Rauchmelder auf die einzelnen zu überwachenden Räume verteilt und sind mit einer zentralen Überwachungsstelle verbunden. Die Melder selbst bestehen im wesentlichen aus einer Kammer, in die raucherfüllte Raumluft eindringen kann, aus einer am einen Ende der Kammer angeordneten Beleuchtungseinrichtung, die einen Lichtstrahl durch die Kammer schickt, und aus einer lichtempfindlichen Einrichtung, z. B. Fotozelle, am anderen Ende der Kammer. Die Unterschiede in der Beleuchtungsstärke, die bei reiner Raumluft bzw. raucherfüllter Raumluft an der Fotozelle auftreten, werden zur Signalisierung ausgewertet.Turbidity alarms are most important as smoke alarms to detect the source of a fire in its early stages. According to known proposals, the smoke alarms are aimed at the individual monitored rooms and are connected to a central monitoring point. The detectors themselves essentially consist of a chamber into which smoke-filled room air can penetrate at one end of the chamber arranged lighting device, which a light beam through the Chamber sends, and from a photosensitive device, e.g. B. photocell, at the other end of the Chamber. The differences in illuminance between clean room air and smoke-filled room air occur on the photocell are evaluated for signaling.

Eine bekannte Rauchmeldeeinrichtung enthält als Kammer im wesentlichen einen zylindrischen Körper aus Maschendraht, in den die Raumluft und damit auch eventuell vorhandener Rauch eindringen kann. In der Praxis hat sich erwiesen, daß der Zutritt von Rauch allein noch nicht wirksam genug ist, sondern daß eine Strömung erforderlich ist. Es sind daher schon Heizquellen eingesetzt worden, um die erforderliche Luftströmung zu erzielen. Bei rohrförmig ausgebildeten Kammern hat man auch schon die raucherfüllte Raumluft mittels eines Gebläses durch die Kammer hindurchgeleitet.A known smoke alarm device contains essentially a cylindrical body as a chamber Made of wire mesh, into which the room air and thus any smoke that may be present can penetrate. In practice it has been found that the admission of smoke alone is not effective enough, but that a flow is required. There are therefore already sources of heat have been used to achieve the required To achieve air flow. With tubular chambers you already have the smoke-filled room air passed through the chamber by means of a fan.

Da eine Rauchmeldeeinrichtung ihrem Wesen nach eine stete Betriebsbereitschaft erfordert, darf sie auch nicht als Stromverbraucher wesentlich in Erscheinung treten. Mit diesen Anforderungen verträgt sich aber die Anwendung einer Heizung und eines Gebläses nicht. Insbesondere muß ein Rauchmelder sehr empfindlich und von Stromschwankungen unabhängig sein. Er muß schon auf Spuren von Rauch und darauf ohne Verzögerung ansprechen.Since a smoke alarm device by its nature requires constant operational readiness, it is also allowed do not appear significantly as electricity consumers. But it is compatible with these requirements the use of a heater and a fan does not. In particular, a smoke alarm must be very sensitive and be independent of current fluctuations. He must be looking for traces of smoke and on it respond without delay.

Diesen Forderungen steht eine Einrichtung entgegen, die ein in axialer Richtung zu durchströmendes Rohr notwendig macht, das eine langgestreckte Form besitzt, um mit der Durchstrahlung einer entsprechend langen Luftsäule einen für einen ausreichenden Meldestrom genügenden Anteil an Trübstoffen erfassen zu können. Denn mit zunehmender Rohrlänge geht nicht nur viel Licht verloren, sondern es vergrößert sich auch der Einziehweg für die zu prüfende Luft. Auch setzt ein langes Rohr der Strö-These requirements are opposed by a device that has a flow through in the axial direction Requires a tube that has an elongated shape in order to cope with the irradiation of a corresponding long air column a sufficient proportion of turbid substances for a sufficient signal flow to be able to capture. Because with increasing tube length, not only is a lot of light lost, but also the retraction path for the air to be tested also increases. A long pipe of the currents

Lichtelektrische MeldeeinrichtungPhotoelectric signaling device

für trübstoffangereicherte Raumluft,for room air enriched with turbidity,

insbesondere Rauchmeldeeinrichtungin particular smoke alarm device

Anmelder:Applicant:

Fritz Link Elektrogerätebau,
Eningen bei Reutlingen, Jahnstr. 24Fritz Link electrical appliance construction,
Eningen near Reutlingen, Jahnstr. 24

Fritz Link, Eningen bei Reutlingen,
ist als Erfinder genannt wordenFritz Link, Eningen near Reutlingen,
has been named as the inventor

mung einen großen Widerstand entgegen, so daß ihr eine erhebliche Beschleunigung erteilt werden muß, die zu einem Auflichten der Trübstoffe schon dadurch führt, daß beim Einsaugen des Rauches trübstoffarme Raumluft mitgerissen wird.a great resistance, so that a considerable acceleration must be given to it, which leads to a lightening of the turbid substances by the fact that when the smoke is sucked in, there are few turbid substances Room air is carried away.

In einer anderen bekannten Rauchmeldeeinrichtung wird neben der vom Rauch durchströmten Prüfkammer eine Vergleichskammer verwendet. Die Verwendung von Vergleichsstrecken, bei denen eine Differenzspannung oder ein Differenzstrom zur Messung ausgewertet wird, bringt an sich eine wesentliche Erhöhung der Empfindlichkeit mit sich gegenüber der Messung der absoluten Spannungen bzw. Ströme aus den Fotozellen. Außerdem ist es möglich, auf diese Weise die Anlage dauernd auf ihre Betriebsfähigkeit zu überwachen. Diese bekannte Anordnung, bei der der Rauch in beide Lichtstrecken eintritt, ist aber nachteilig, da hierdurch die Differenz der unterschiedlichen Beleuchtung der beiden Fotozellen wieder vermindert wird. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß die Fotozellen in unterschiedlicher Entfernung von der Lampe angeordnet sind und daß zum Abgleich Blenden erforderlich sind. Außerdem machen sich Temperatureinflüsse erheblich bemerkbar, und es kann dadurch keine genügende Kompensation der beiden Zellen erreicht werden. Der Vorschlag, die Prüfkammer innen zu verspiegeln, schafft keine wesentliche Abhilfe. Auch Schwankungen der Beleuchtungsstärke machen sich bemerkbar und beeinflussen stark die Meldeempfindlichkeit. Ein weiterer Nachteil dieser Anordnungen besteht darin, daß ein einwandfreies Abgleichen von Prüf- und Vergleichsstrecke notwendig ist. Dies ist aber insofern nicht durchführbar, als die axial durchströmte Prüf-In another known smoke alarm device, in addition to the test chamber through which the smoke flows a comparison chamber is used. The use of comparison sections where there is a differential voltage or a differential current is evaluated for the measurement, brings about a substantial increase in itself the sensitivity to the measurement of the absolute voltages or currents the photocells. It is also possible in this way to permanently check the system's operational capability to monitor. However, this known arrangement, in which the smoke enters both light paths, is disadvantageous, since this reduces the difference in the different lighting of the two photocells again will. Another disadvantage of this known arrangement is that the photocells in different Distance from the lamp are arranged and that apertures are required for adjustment. In addition, temperature influences make themselves significantly noticeable, and therefore cannot be sufficient Compensation of the two cells can be achieved. The suggestion to mirror the inside of the test chamber, does not provide any significant remedy. Fluctuations in illuminance are also noticeable and strongly influence the reporting sensitivity. A Another disadvantage of these arrangements is that the test and comparison sections can be adjusted correctly necessary is. However, this is not feasible as the axial flow through the test

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kammer an ihren Stirnseiten durch die Anordnung der Ein- und Austrittsstellen für die Prüfluft blockiert ist.chamber on their front sides due to the arrangement of the inlet and outlet points for the test air is blocked.

Eine weitere bekannte Raummeldeeinrichtung weist eine symmetrische Anordnung zweier Kammern auf, von denen die eine als Prüf- und die andere als Vergleichskammer dient. Die beiden den Kammern zugeordneten Fotozellen sind differential geschaltet und werden von einer gemeinsamen Lampe beleuchtet. Die eine Kammer ist für die Raumluft verschlossen, während in die andere Kammer die Raumluft durch öffnungen eintreten kann, die Kammer dann in ihrer Längsrichtung durchströmt und wieder austritt. Die Durchstrahlung der beiden Kammern von der gemeinsamen Lichtquelle aus bedingt in der vorbekannten Anordnung einen verhältnismäßig großen Aufwand, da an beiden Enden der Kammern Linsensysteme angeordnet sind und außerdem ein Prismensystem notwendig ist, um die Strahlenbündel umzulenken.Another known room reporting device has a symmetrical arrangement of two chambers, one of which serves as a test chamber and the other as a comparison chamber. The two assigned to the chambers Photocells are switched differentially and are illuminated by a common lamp. the one chamber is closed to the room air, while the room air through openings in the other chamber can occur, the chamber then flows through in its longitudinal direction and exits again. the Radiation through the two chambers from the common light source conditionally in the previously known Arrangement a relatively large effort, since lens systems are arranged at both ends of the chambers and a prism system is also necessary to deflect the bundle of rays.

Die Nachteile der bekannten Anordnungen werden bei Rauchmeldeeinrichtungen mit zwei von einer gemeinsamen Lichtquelle durchstrahlten Kammern erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die beiden in bekannter Weise zu einer baulichen Einheit zusammengefaßten Kammern übereinander in einem Meldergehäuse angeordnet sind, das sich satt an die Decke des Raumes anschmiegt und als Ein- und Austrittsöffnungen für die Raumluft an seinen Längsseiten Schlitze enthält, an die sich im Innern des Gehäuses Leitflächen anschließen, die die Schlitze zu nach innen sich erweiternden Düsen ergänzen und eine Querdurchströmung der Raumluft in der Prüfkammer hervorrufen, sowie gleichzeitig als Blenden die Kammern gegen das Außenlicht abschirmen. Vorzugsweise wird das von der gemeinsamen Lichtquelle stammende Licht durch ein beiden Kammern gemeinsames, als Bildwerfer wirkendes Linsensystem im Zusammenwirken mit der die beiden Kammern trennenden Wand je zur Hälfte auf die "beiden den Kammern zugeordneten und in der lotrechten Ebene übereinanderliegenden lichtelektrischen ^; Zellen verteilt. Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung bildet das Linsensystem den Glühfaden der Lampe unscharf, gegebenenfalls verschwommen auf den lichtelektrischen Zellen ab. Dadurch entsteht bei der Abbildung kein wesentlicher Lichtverlust, denn jegliche Reflexionen vom Anfang bis zum Ende der Kammer entfallen.The disadvantages of the known arrangements are avoided in smoke alarm devices with two chambers irradiated by a common light source according to the invention in that the two chambers combined in a known manner to form a structural unit are arranged one above the other in a detector housing that nestles snugly against the ceiling of the room and as Inlet and outlet openings for the room air contain slots on its long sides, which are adjoined in the interior of the housing by guide surfaces, which complement the slots to form inwardly expanding nozzles and cause the room air to flow transversely in the test chamber, and at the same time act as screens against the chambers screen the outside light. Preferably, the light originating from the common light source is shared by both chambers, allocated as a projector-acting lens system in conjunction with which the two chambers wall separating each half of the "two chambers and stacked photovoltaic in the vertical ^plane; cells distributed according to. According to a further development of the invention, the lens system images the filament of the lamp in a blurred, possibly blurred manner on the photoelectric cells.

Ausgehend von der Überlegung, daß im Raum aufsteigende leichte — als Luft — Teilchen aus eigener lebendiger Kraft nach ihrem Hochsteigen an die Decke an ihr entlang wandern, bedarf eine mit öffnungen in ihrem Mantel quer durchströmte Kammer keines bereitzustellenden Mittels zum Einholen der Luftproben und zu ihrem Hindurchfördern durch die langgezogene Kammer. Es verkürzt sich jetzt der Strömungsweg der Prüf luft auf die Querausdehnung der Kammer, und es werden die Luftproben den Rauchwolken in der Dichte entnommen, in der sie am Melder ankommen. Da ferner Luftein- und -austrittssteilen an den Rohrstirnseiten bei der quer durchströmten Kammer wegfallen, läßt sich der Prüfstrecke jetzt eine Vergleichsstrecke zuordnen, die für einen daraus gewinnbaren Differenzstrom scharf abgleichbar ist. Diese scharfe Abgleichmöglichkeit läßt es nunmehr auch zu, Strahlenquellen und dazugehörige Strahlenmeßgeräte für andere zum Abtasten des Trübstoffgehaltes geeignete Strahlenarten zu verwenden. Based on the idea that light - as air - rising in space particles of their own Living strength to wander along it after climbing up to the ceiling requires one with openings The chamber through which flow transversely flows in its jacket has no means to be provided for collecting the air samples and to convey them through the elongated chamber. It is now shortened The flow path of the test air to the transverse extent of the chamber, and the air samples are the Clouds of smoke taken in the density in which they arrive at the detector. Since also air inlet and outlet parts omitted at the pipe end faces in the cross-flow chamber, the test section can be now assign a comparison path that can be sharply adjusted for a differential current that can be obtained from it is. This sharp adjustment option now also allows radiation sources and their associated Use radiation measuring devices for other types of radiation suitable for scanning the turbid content.

In der Zeichnung ist eine Meldeeinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. .Beim gewählten Ausführungsbeispiel, das sich auf einen Rauchmelder bezieht, dient als Strahlenquelle eine elektrische Glühlampe. Es zeigtIn the drawing, a reporting device according to the invention is shown. In the selected embodiment, which refers to a smoke detector, an electric light bulb serves as the radiation source. It shows

Fig. 1 eine Übersicht über die Anordnung der mit einer Zentralstelle verbundenen Melder,
Fig. 2 den Melder im Längsschnitt,
Fig. 3 ein Querschnittsbild des Melders gemäß Fig. 2.1 shows an overview of the arrangement of the detectors connected to a central point,
Fig. 2 the detector in longitudinal section,
FIG. 3 shows a cross-sectional image of the detector according to FIG. 2.

Die auf die einzelnen Räume verteilten, mit ihremThe ones distributed over the individual rooms, with theirs

ίο Gehäuse 1, 2 jeweils satt an die Decke 3, 4 des Raumes sich anschmiegenden Melder sind an die Zentrale 5 angeschlossen, an der Meldeimpulse in Form akustischer oder optischer Zeichen, oder auch Signale beider Arten, sich äußern. Die von der Prüfstrecke durchzogene Prüfkammer ist mit 6, die Kammer für die Vergleichsstrecke mit 7 bezeichnet.ίο Housing 1, 2 each snugly against the ceiling 3, 4 of the room, detectors are connected to the control center 5, on which message impulses in the form of acoustic or optical signs, or signals of both types, are expressed. The test chamber through which the test section runs is denoted by 6, and the chamber for the comparison section is denoted by 7.

Die erstere Kammer wird gemäß Fig. 3 von der Prüfluft quer durchströmt. Damit ist es möglich, die beiden Strahlenstrecken mit ihren optischen und elekirischen Elementen symmetrisch zueinander anzuordnen, sie damit größenmäßig und in ihren Eigenschaften einander anzugleichen und sie im übrigen durch in kleinen Grenzen erfolgendes örtliches Verlagern des einen oder andern Elementes vollends völlig abzugleichen. Die andere, die Vergleichskammer 7, ist in sich, gegen die Außenluft, abgeschlossen und mit trübstoffreiner Luft angefüllt. Die beide Kammern räumlich trennende Wand ist mit 8 bezeichnet. Sie bildet zugleich die Symmetrieebene der beiden Strahlenstrecken.The test air flows transversely through the first chamber as shown in FIG. This makes it possible to use the to arrange both beam paths with their optical and electrical elements symmetrically to one another, to assimilate them in terms of size and properties, and the rest of them by local displacement of one or the other element within small limits completely match. The other, the comparison chamber 7, is closed off from the outside air and filled with cloudy air. The wall that physically separates the two chambers is denoted by 8. At the same time, it forms the plane of symmetry of the two ray paths.

Die Kammern sind liegend angeordnet. Sie sind zu einer vom Meldergehäuse 1 umschlossenen Doppelkammer zusammengeschlossen, in der die Einzelkammern so übereinander und parallel zueinander zu liegen kommen, daß die Prüfkammer der Decke zunächst liegt, an die sich das Meldergehäuse satt anschmiegt. Zu ihr spiegelbildlich liegt die Zelle 10 der Vergleichsstrecke. Auf jeder Zelle bildet sich die Hälfte des Glühfadens 11 ab, dem das als Bildwerfer ausgebildete Linsensystem 12 beigegeben ist. Zur gleichmäßigen Beleuchtung von Zellen mit ebenen lichtempfindlichen Schichten ist darauf Bedacht genommen, daß sich der Faden unscharf bis weitgehend verschwommen auf den Zellen 9, 10 abzeichnet.The chambers are arranged horizontally. They become a double chamber enclosed by the detector housing 1 combined, in which the individual chambers are so superimposed and parallel to each other come to rest that the test chamber of the ceiling is initially, to which the detector housing nestles snugly. Cell 10 of the comparison section is a mirror image of it. The is formed on every cell Half of the filament 11 to which the lens system 12 designed as a projector is added. To the uniform illumination of cells with flat light-sensitive layers is taken to ensure that that the thread is indistinct to largely blurred on the cells 9, 10.

Im Raum hochsteigender Rauch 13 breitet sich an der Decke 3 nach allen Richtungen aus. Er pflanzt sich wellenartig fort und schiebt sich in Schichten 14, 15 übereinander. Die der Decke und der Grenzschicht an ihr zunächst gelegenen Rauchschichten größter Dichte ergießen sich durch die ihnen eigene Bewegungsenergie in die Prüfkammern 6. Der Rauch tritt durch die an ihrem Mantel vorgesehenen Spalten 16, 17 ein, an die sich gegen das Innere der Kammer hin gerichtete Leitflächen anschließen, die nach innen erweiternde Düsen 18, 19 bilden, die die Eintrittsströmung mithin verlangsamen und die Trübstoffe zusammenballen, die dabei bei geeigneter Anordnung der Austrittsspalte 20, 21 eine zirkulierende Bewegung annehmen.Smoke 13 rising up in the room spreads on the ceiling 3 in all directions. He plants moves on like waves and shifts in layers 14, 15 one above the other. Those of the ceiling and the boundary layer Smoke layers of the greatest density, which are located next to them, pour out due to their own kinetic energy into the test chambers 6. The smoke passes through the gaps 16 provided on its jacket, 17, which are connected to the guide surfaces directed towards the interior of the chamber, the inwardly widening Nozzles 18, 19 form, which therefore slow down the inlet flow and agglomerate the turbid matter, with a suitable arrangement of the outlet gaps 20, 21 a circulating movement accept.

Beim Durchstrahlen der trübstoffangereicherten Luftsäule in der Prüfkammer 6 einerseits und der trübstofffreien Vergleichsluft in der Vergleichskammer 7 andererseits ergibt sich aus der unterschiedlich starken Beleuchtung der Zellen ein bei kritischem Trübstoffgehalt entstehender, mit zunehmender Trübstoffdichte wachsender Differenzstrom als Meldestrom. Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß bei einer Querdurchströmung der Kammer wesentlich kürzere Längenabmessungen für die Kammern erzielt werden. Bei einer Längsdurchströmung stehenWhen irradiating through the air column enriched with turbidity in the test chamber 6 on the one hand and the On the other hand, the comparison air in the comparison chamber 7, which is free of turbidity, results from the different strong illumination of the cells, one that arises at a critical cloud content and with increasing cloud density increasing differential current as signal current. The advantage of the invention is that at a transverse flow through the chamber achieved significantly shorter length dimensions for the chambers will. Stand with a longitudinal flow

jeweils nur verhältnismäßig enge öffnungen für das Eintreten der Raumluft zur Verfugung, so daß Gebläse- oder besondere Heizeinrichtungen erforderlich sind. Das Einsaugen und die damit verbundenen Nachteile entfallen bei einer quer durchströmten Kammer. Insbesondere wird nicht, wie beim Einsaugen, auch noch trübstoffarme Raumluft mitgerissen. Da, wie erwähnt, eine Verkleinerung der Abmessungen erreicht wird, ist es möglich, ohne großen Aufwand zwei gleich große Kammern zu Vergleichszwecken zu verwenden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der einfachen Ausbildung des Beleuchtungssystems, denn es ist nur ein einziges als Bildwerfer wirkendes Linsensystem vorgesehen, das irn Zusammenwirken mit der die beiden Kammern trennenden Wand das Licht der gemeinsamen Lichtquelle je zur Hälfte durch die beiden Kammern leitet.only relatively narrow openings for the entry of room air are available, so that Blower or special heating devices are required. Sucking in and those associated with it There are no disadvantages with a cross-flow chamber. In particular, room air that is low in turbidity is not entrained, as is the case when it is sucked in. There, As mentioned, a reduction in dimensions is achieved, it is possible without much effort to use two chambers of the same size for comparison purposes. Another advantage of the invention is in the simple design of the lighting system, because there is only one that acts as a projector Lens system is provided, which interacts with the wall separating the two chambers Half of the light from the common light source passes through the two chambers.

Claims

Patent claims:

1. Photoelectric signaling device for turbid-enriched Room air, in particular smoke alarm device, with two symmetrically arranged in their dimensions and of one A common light source shone through chambers, one of which the room air flowed through as a test chamber and the other, closed off from the room air, as a comparison chamber serves, characterized in that the two combined in a known manner to form a structural unit Chambers are arranged one above the other in a detector housing that nestles snugly against the ceiling of the room and serves as a and outlet openings for the room air contains slots on its long sides, which are connected to the inside of the housing connect baffles that connect the slots to inwardly widening nozzles supplement and cause a cross flow of the room air in the test chamber, as well as at the same time as screens shield the chambers from the outside light.

2. Reporting device according to claim 1, characterized in that the test chamber above the Comparison chamber is arranged.

3. Signaling device according to claim 1 and 2, characterized in that the light of the common light source through a two chambers common, acting as projector lens system in cooperation with the separating the two chambers W ^T and half on the two chambers assigned and in the vertical plane superimposed photoelectric cells is distributed.

4. reporting device according to claim 1 to 3, characterized in that a lamp with a mainly used in both perpendicular directions expanding helix and this depending on the Half is projected onto a bleak other cell.

5. Reporting device according to claim 1 to 4, characterized in that the lens system is the The filament of the lamp is out of focus, possibly blurred on the photoelectric cells maps.

Considered publications:
German Patent No. 658 811;
U.S. Patent No. 2,468,740;
French patent specification No. 788 111.

1 sheet of drawings