DE1242897B

DE1242897B - Temperature monitoring or fire alarm system

Info

Publication number: DE1242897B
Application number: DEL39391A
Authority: DE
Inventors: John Emery Lindberg Jun
Original assignee: JOHN EMERY LINDBERG JUN
Current assignee: JOHN EMERY LINDBERG JUN
Priority date: 1959-05-25
Filing date: 1960-05-24
Publication date: 1967-06-22

Description

DEUTSCHES #W PATENTAMTGERMAN #W PATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

DeutscheKl.: 42 i-5 German class: 42 i- 5

Nummer: 1242897Number: 1242897

Aktenzeichen: L 39391IX b/42 iFile number: L 39391IX b / 42 i

1 242 897 Anmeldetag: 24.Mai 19601 242 897 filing date: May 24, 1960

Auslegetag: 22. Juni 1967Open date: June 22, 1967

Die Erfindung betrifft ein Temperaturiiberwachungs- bzw. Feuermeldesystem mit einem rohrbzw. schlauchartig ausgebildeten Temperaturfühler, enthaltend in seinem abgeschlossenen Innenraum ein bei Temperaturänderung reversibel gasabgebendes, im ganzen Betriebstemperaturbereich im festen Aggregatzustand befindliches Hydrid, wobei der Innenraum des Fühlers mit einem Druckschalter oder einem Druckmesser in Verbindung steht, der bei einem vorherbestimmten Druck im Innenraum im Sinne einer entsprechenden Signalerzeugung anspricht. The invention relates to a temperature monitoring or fire alarm system with a pipe or a fire alarm system. hose-like temperature sensor, containing a closed interior Reversible gas-emitting when the temperature changes, in the entire operating temperature range in the solid State of aggregation located hydride, the interior of the sensor with a pressure switch or a pressure gauge is in communication, which at a predetermined pressure in the interior responds in terms of a corresponding signal generation.

Bei einem bekannten System ist der rohrförmig ausgebildete Fühler mit einem Granulat gefüllt, welches bei Temperaturänderung ein Gas reversibel aufnehmen bzw. abgeben kann. In dem bekannten Vorschlag wird darauf hingewiesen, daß dieses Granulat aus metallischen Halogensalzen, Bikarbonaten oder Hydriden bestehen kann.In a known system, the tubular sensor is filled with a granulate, which can reversibly absorb or release a gas when the temperature changes. In the known It is suggested that this granulate is made from metallic halogen salts, bicarbonates or hydrides.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Temperaturüberwachungssystem der obigen Gattung zu schaffen, welches insbesondere für Flugzeuge geeignet ist. An ein solches System sind eine Reihe von Forderungen zu stellen: Der Fühler soll dünn sein, damit er sich leicht auf geschlungenen Pfaden, beispielsweise in der Motorgondel eines Flugzeuges, verlegen läßt. Der Fühler muß weiterhin möglichst lang sein, damit man mit möglichst wenig Überwachungsgeräten möglichst viele feuergefährdete Stellen überwachen kann. Ein Fühler, der die Bedingung erfüllt, daß er ziemlich lang im Verhältnis zu einem kleinen Innenquerschnitt des rohrförmigen Körpers ist, läßt sich auf die bekannte Weise, d. h. mit einem pulver- oder granulatförmigen Hydrid, nur sehr schwer herstellen. Selbst wenn es gelänge, das Granulat oder das Pulver in das Rohr einzubringen, besteht das Problem, daß auf jedem Längenabschnitt des Fühlers im wesentlichen die gleiche Oberfläche an aktivem Material mit dem umgebenden Gas in Berührung sein muß, damit die Ansprechempfindlichkeit über der Länge des Fühlers konstant ist. Bereits beim Einfüllen von Granulat läßt sich aber nicht vermeiden, daß das Material dabei zerbröckelt und damit über der Länge eine große Anzahl von Stellen entstehen, in denen nicht die gleiche Oberfläche an aktivem Material pro Längeneinheit vorliegt. Durch die Zerbröselung des Materials beim Einfüllen wird auch der freie Rohrquerschnitt immer kleiner, so daß also Engstellen für das zur Signalauslösung aus dem Rohr herauszuleitende Gas entstehen. Das Rohr muß außerdem in einer Vielzahl von Anwendungsfällen leicht zu Temperaturüberwachungs- bzw.
FeuermeldesystemThe invention is based on the object of creating a temperature monitoring system of the above type which is particularly suitable for aircraft. A number of requirements must be placed on such a system: The sensor should be thin so that it can be easily laid on winding paths, for example in the engine nacelle of an aircraft. The sensor must continue to be as long as possible so that as many fire-endangered areas as possible can be monitored with as few monitoring devices as possible. A sensor which fulfills the condition that it is quite long in relation to a small internal cross-section of the tubular body can be produced only with great difficulty in the known manner, that is to say with a powdery or granular hydride. Even if the granules or the powder were successfully introduced into the tube, there is the problem that essentially the same surface of active material must be in contact with the surrounding gas on each length of the probe in order for the sensitivity to be achieved over the length of the probe is constant. Even when filling in granules, however, it cannot be avoided that the material crumbles and thus a large number of places arise over the length in which there is not the same surface of active material per unit of length. As the material crumbles during filling, the free cross-section of the pipe also becomes smaller and smaller, so that there are constrictions for the gas to be led out of the pipe to trigger the signal. The pipe must also be easy to use in a variety of applications.
Fire alarm system

Anmelder:Applicant:

John Emery Lindberg jun., Lafayette, Calif.
(V. St. A.)John Emery Lindberg Jr., Lafayette, Calif.
(V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. Κ. A. Brase, Patentanwalt,
Pullach (Isartal), Wiener Str. 2Dipl.-Ing. Κ. A. Brase, patent attorney,
Pullach (Isar Valley), Wiener Str. 2

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

V. St. v. Amerika vom 25. Mai 1959 (815 406) ■V. St. v. America May 25, 1959 (815 406) ■

biegen sein. Beim Biegen eines solchen Rohres wird weiterhin das körnige aktive Material weiter zerbröselt, so daß hierbei Stellen entstehen, an denen kein aktives Material im Rohrkörper vorliegt. Eine weitere Gefahr ist, daß bei Zerbröselung des körnigen Materials das Rohr an der Biegestelle geknickt und damit undicht wird. Insbesondere bei der Überwachung von Motoren treten durch die unvermeidlichen Vibrationen weitere Schwierigkeiten auf: Durch die ständige Schüttelwirkung wird das körnige Material weiter zerbröckelt, und außerdem wird das Material in Längsrichtung des Rohres durch die Vibrationen transportiert, so daß einmal Stellen entstehen, an denen kein aktives Material ist, und zum anderen Stellen entstehen, an denen so viel Material so geringer Korngröße ist, daß der Durchtrittsquerschnitt für das entstehende Gas zu klein wird, um einen schnellen Druckanstieg zum Druckmesser zu leiten.to bend. When bending such a pipe, the granular active material continues to crumble, so that this creates places where there is no active material in the pipe body. One Another risk is that if the granular material crumbles, the pipe kinks at the bending point and thus leaks. In particular when monitoring motors occur through the unavoidable vibrations cause further difficulties: The constant shaking effect makes this granular material continues to crumble, and furthermore the material becomes longitudinally of the pipe transported by the vibrations, so that there are places where there is no active material, and on the other hand, there are places where so much material is so small in grain size that the passage cross-section for the resulting gas is too small for a rapid pressure increase to the pressure gauge to direct.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden und schlägt zu diesem Zweck vor, daß bei dem eingangs bezeichneten System das Hydrid ein sich in Form eines Drahtes längs des Fühlers erstreckendes metallisches oder salzartiges Hydrid ist.The invention has set itself the task of avoiding these disadvantages and proposes to this The purpose is that in the system described above, the hydride is in the form of a wire metallic or salt-like hydride extending along the probe.

Bei der Herstellung eines solchen Fühlers wird im wesentlichen so vorgegangen, daß man in das Rohr einen Draht aus einem zur Hydridbildung geeigneten Metall einführt, dann evakuiert, darauf WasserstoffIn the manufacture of such a sensor, the procedure is essentially that one goes into the pipe introduces a wire made of a metal suitable for hydride formation, then evacuated, then hydrogen

709 607/233709 607/233

eingibt und dafür sorgt, daß das Drahtmaterial zumindest im Oberflachenbereich in ein Hydrid übergeht. and ensures that the wire material changes into a hydride at least in the surface area.

In einer ganz besonders zweckmäßigen Weiterentwicklung der Erfindung enthält die Atmosphäre im Innenraum des Fühlers, d. h. zwischen dem Draht und der Innenwand des Rohres, ein Edelgas, insbesondere Argon. Es gibt bekanntlich nahezu kein Material, welches Wasserstoff absolut dicht abschließen kann, es sei denn, man nimmt sehr starke Wanddicken, beispielsweise einige Millimeter bei Verwendung von Stahl, in Kauf. Wenn man nun etwas Edelgas in dieser Atmosphäre hat, dann scheint das Edelgas die Durchlässe in der Wandung des Fühlerelementes zu verstopfen, durch welche sonst Wasserstoff entweichen könnte. Das Vorhandensein eines Gases im Innenraum des Fühlers auch unterhalb einer Temperatur, bei welcher das Hydrid eine starke Gasabgabe beginnt, hat einen weiteren wichtigen Vorteil: Wenn an nur einem ao Punkt des ziemlich langen Fühlers eine durch Flammenberührung bedingte Erwärmung auftritt, dann spricht der Fühler wegen der relativ hohen Temperatur durch plötzliche und starke Abgabe von Wasserstoff an, so daß der nachgeschaltete Schalter betätigt werden kann. Wenn sich aber andererseits innerhalb eines großen Bereiches des Fühlers eine starke Temperaturerhöhung ergibt, bei der der Fühler noch nicht mit Flammen in Berührung kommt, aber eine durchaus gefährliche Temperaturerhöhung vorliegt, dann dehnt sich das ohnedies unterhalb des Schwellwertes vorhandene Gas aus und kann auf diese Weise einen Alarm auslösen. Im zweiten Falle wirkt der Fühler also wie ein Thermometer. In a particularly useful further development of the invention, the atmosphere in the interior of the sensor, ie between the wire and the inner wall of the tube, contains a noble gas, in particular argon. As is well known, there is almost no material that can completely seal off hydrogen, unless you accept very thick walls, for example a few millimeters when using steel. If you now have some noble gas in this atmosphere, then the noble gas seems to block the passages in the wall of the sensor element, through which hydrogen could otherwise escape. The presence of a gas inside the sensor and below a temperature at which the hydride begins a strong gas discharge, has another important advantage: If a due flame impingement heating occurs only in extraordinary point of fairly long sensor, the sensor responds because the relatively high temperature due to the sudden and strong release of hydrogen, so that the downstream switch can be operated. If, on the other hand, there is a strong temperature increase within a large area of the sensor, at which the sensor does not yet come into contact with flames, but there is a dangerous increase in temperature, then the gas that is already below the threshold value expands and can in this way trigger an alarm. In the second case, the sensor acts like a thermometer.

In einer anderen zweckmäßigen praktischen Ausgestaltung der Erfindung ist der Draht ohne Berührung mit der Wandung des Innenraumes in dem Fühler gehaltert. Zu diesem Zweck ist der Draht beispielsweise schraubenförmig von einem Band aus keinen Wasserstoff aufnehmendem Material mit hohem Schmelzpunkt, insbesondere Molybdän, umwickelt. Auf diese Weise wird verhindert, daß das Hydrid mit dem Rohr in Verbindung kommt und gegebenenfalls mit dem Rohrmaterial Legierungen bildet, welche die physikalischen Eigenschaften des ganzen Systems verändern könnten. Das um den Draht schraubenförmig gewickelte Band hat weiter den Vorteil, daß im Falle eines Brechens des gegebenenfalls relativ spröden Drahtes der Fühler weiterhin voll funktionsfähig bleibt. Man kann also auch sehr kleine Krümmungsradien biegen, ohne daß das Rohr geknickt wird, wobei man ohne Veränderung der Eigenschaften des Fühlers in Kauf nehmen kann, daß der Draht im Inneren gegebenenfalls bricht. Das Metallhydrid kann dabei ein Hydrid folgender Elemente sein: Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cäsium, Frankium, Calcium, Strontium, Barium, Radium, Scandium, Ytterbium, seltene Erdmetalle, Aktinidmetalle, Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Palladium. Es kann auch eine Legierung aus zweien oder mehreren dieser Metalle zur Herstellung des Metallhydrids verwendet werden. Das Rohr kann z. B. aus rostfreiem Stahl bestehen. Wenn der Fühler nicht nach Herstellung 6$ gebogen werden muß, kann man ein gasdichtes Keramikmaterial für das Rohr verwenden. Wenn das Rohr nicht aus Metall bestehen soll und trotzdemIn another expedient practical embodiment of the invention, the wire is held in the sensor without touching the wall of the interior space. For this purpose, the wire is wrapped, for example in a helical manner, by a band made of a material that does not absorb hydrogen and has a high melting point, in particular molybdenum. This prevents the hydride from coming into contact with the pipe and possibly forming alloys with the pipe material which could change the physical properties of the entire system. The band helically wound around the wire has the further advantage that the sensor remains fully functional in the event that the wire, which may be relatively brittle, breaks. You can also bend very small radii of curvature without kinking the tube, and without changing the properties of the sensor you can accept that the wire may break inside. The metal hydride can be a hydride of the following elements: lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, frankium, calcium, strontium, barium, radium, scandium, ytterbium, rare earth metals, actinide metals, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum , Palladium. An alloy of two or more of these metals can also be used to produce the metal hydride. The tube can e.g. B. consist of stainless steel. If the sensor does not have to be bent according to Preparation 6 $, one may use a gas-tight ceramic material for the pipe. If the pipe shouldn't be made of metal and anyway

biegbar sein muß, dann kann man ein Glasrohr verwenden, das zum Biegen zu erhitzen ist.must be bendable, then you can use a glass tube, which is to be heated for bending.

In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung kann dabei vorgesehen sein, daß das Rohr des Fühlers auf seiner Länge aus Abschnitten mit verschiedenen Innenquerschnitten besteht. Man kann damit willkürlich z. B. die Ansprechschwellen auf verschiedenen Längenabschnitten des Rohres verändern.In a further advantageous embodiment it can be provided that the tube of the sensor consists of sections with different internal cross-sections along its length. You can do it arbitrarily z. B. change the response thresholds on different lengths of the pipe.

Im folgenden wird die Erfindung im einzelnen erläutert. The invention is explained in detail below.

Zunächst wird auf die Zeichnung hingewiesen, deren einzige Figur einen Teil der Länge eines Fühlers für das System nach der Erfindung im Teillängsschnitt darstellt. Mit 10 ist ein Rohr aus Metall, beispielsweise rostfreiem Stahl, dargestellt, welches einen Außendurchmesser von etwa 0,75 bis 1,5 mm und eine Wandstärke von etwa 0,15 bis 0,4 mm hat. Der ganze Fühler kann dabei mit dem dargestellten Querschnitt eine Länge bis zu 12 m haben. Das Rohr 10 nimmt einen Draht 11 aus einem salzartigen oder metallischen Hydrid auf. Der Draht 11 ist mit einem Band 12 aus Molybdän schraubenförmig umwickelt. Der Draht besteht bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel aus Zirkon-Hydrid und hat einen Durchmesser von 0,125 bis 0,5 mm, und das Band hat eine Breite von 0,5 mm und eine Dicke von 0,05 mm.Reference is first made to the drawing, the single figure of which shows part of the length of a sensor for the system according to the invention in partial longitudinal section. With 10 a tube made of metal, for example stainless steel, is shown, which has an outer diameter of about 0.75 to 1.5 mm and a wall thickness of about 0.15 to 0.4 mm. With the cross-section shown, the entire sensor can have a length of up to 12 m. The tube 10 receives a wire 11 made of a salt-like or metallic hydride. The wire 11 is helically wrapped with a band 12 made of molybdenum. In a preferred embodiment, the wire is made of zirconium hydride and has a diameter of 0.125 to 0.5 mm, and the ribbon has a width of 0.5 mm and a thickness of 0.05 mm.

Bei der Herstellung geht man dabei wie folgt von Der Draht 11 wird zunächst in Form eines duktilen Metalls mit dem Molybdänband umwickelt, und der umwickelte Draht wird in das RohrlO eingeführt. Das Rohr 10 wird dann evakuiert und im evakuierten Zustand erhitzt. In das erhitzte Rohr wird dann Wasserstoff eingespeist, und dieser Wasserstoff wird während der Abkühlung vom Zirkondraht 11 absorbiert, und es bildet sich Zirkon-Hydrid. The production process proceeds as follows: The wire 11 is first wrapped in the form of a ductile metal with the molybdenum tape, and the wrapped wire is inserted into the tube 10. The tube 10 is then evacuated and heated in the evacuated state. Hydrogen is then fed into the heated tube, and this hydrogen is absorbed by the zirconium wire 11 during cooling, and zirconium hydride is formed.

In der eingangs beschriebenen Weise kann man auch noch ein Edelgas, vorzugsweise Argon, in das RohrlO einbringen, um die beschriebene Wirkung zu erhalten, nämlich die Abdichtung des relativ dünnwandigen Rohres 10 gegen Wasserstoffverluste.In the manner described at the outset, a noble gas, preferably argon, can also be introduced into the tube 10 in order to obtain the effect described, namely the sealing of the relatively thin-walled tube 10 against loss of hydrogen.

Der so hergestellte Fühler wird dann an einen hier nicht näher interessierenden Druckschalter oder Druckmesser angeschlossen.The sensor produced in this way is then connected to a pressure switch or pressure switch which is of no further interest here Pressure gauge connected.

Als Material für den Draht 11 kann jedes Metall verwendet werden, welches salzartige oder metallische Hydride bildet. Salzartige Hydride binden Wasserstoff in einem stöchiometrischen Verhältnis, während dies bei den metallischen Hydriden nicht der Fall ist.Any metal which forms salt-like or metallic hydrides can be used as the material for the wire 11. Salt-like hydrides bind hydrogen in a stoichiometric ratio, while this is not the case with the metallic hydrides.

Beim Herstellen des Fühlers in der oben beschriebenen Weise sorgt man zweckmäßig dafür, daß bei Normaltemperatur das Gas im Inneren des Rohres unter einem bestimmten Druck steht. Durch Wahl dieses Druckes und durch Wahl des Verhältnisses von Wasserstoff zu Edelgas bei einer bestimmten Temperatur kann man auf die Schaltschwellen Einfluß nehmen, ebenso wie dies dadurch möglich ist, daß man den mit dem beschriebene» Fühler verbundenen Schalter entsprechend einstelltWhen manufacturing the sensor in the manner described above, it is expedient to ensure that that at normal temperature the gas inside the pipe is under a certain pressure. By Choosing this pressure and choosing the ratio of hydrogen to noble gas at a given one Temperature can be influenced on the switching thresholds, as can this it is possible to set the switch connected to the »sensor described accordingly

In bestimmten Anwendungsfällen kann das Rohr 10 auch aus einem gasundurchlässigen Keramikmaterial bestehen, wenn man aus irgendwelchen Gründen keinen elektrischen Leiter für das Rohr verwenden will. Ein solcher keramischer Körper läßt sich natürlich nachher nicht mehr biegen. Wenn man das Rohr 10 nichtleitend machen will und es außer-In certain applications, the tube 10 can also consist of a gas-impermeable ceramic material if, for whatever reason, one does not want to use an electrical conductor for the tube. Such a ceramic body can of course no longer be bent afterwards. If you want to make the pipe 10 non-conductive and

Claims

who still wants to bend afterwards, then you can choose a tube made of glass, which can be bent after appropriate heating. In an embodiment of the invention that is not shown, the material from which the hydride is produced in the manner described above can also be introduced into the tube 10 in a tubular shape, the gas passage then being formed by the axial opening. Patent claims:

1. Temperature monitoring or fire alarm system with a tubular or hose-like temperature sensor, containing in its closed interior a hydride which releases gas reversibly when the temperature changes and is in the solid state in the entire operating temperature range, the interior of the sensor with a pressure switch or a pressure gauge in A connection which responds at a predetermined pressure in the interior in the sense of a corresponding signal generation, characterized in that the hydride is a metallic or salt-like hydride extending in the form of a wire (11) along the sensor.

2. System according to claim I _r, characterized in that the atmosphere in the interior of the sensor contains a noble gas, in particular argon.

3. System according to claim 1 or 2, characterized in that the wire without contact is supported with the wall of the interior in this.

4. System according to claim 3, characterized in that the wire helically from a band (12) from no hydrogen

taking metal with a high melting point, especially molybdenum, is wrapped.

5. System according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the Metal hydride is a hydride of one of the following metals or an alloy of these: Lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, frankium, calcium, strontium, barium, radium, Scandium, ytterbium, rare earth metals, the actinide metals, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, Niobium, tantalum, palladium.

6. System according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the tube (IO) of the sensor is made of metal, in particular stainless steel.

7. System according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the tube (10) of the sensor consists of gas-tight ceramic material or of glass.

8. System according to the preceding claims, characterized in that the tube (IO) of the Sensor consists of sections with different internal cross-sections along its length.

9. System according to the preceding claims, characterized in that the cavity in the Sensor is filled with hydrogen.

10. System according to the preceding claims, characterized in that the hydride is a that is, which is only from a certain temperature above normal temperature noticeably releases hydrogen.

11. System according to claim 1, characterized in that the wire has a through hole having.

Considered publications:
U.S. Patent No. 1159,893.

1 sheet of drawings