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Selbstprüfende Einrichtung mit einem Zustandsfühler Die Erfindung
betrifft eine selbstprüfende Einrichtung mit einem Zustandsfühler, der abwechselnd
dem zu überwachenden Zustand und einem ähnlichen, jedoch simulierten Zustand ausgesetzt
wird, wobei eine Ausfallanzeige gegeben wird, wenn während der Prüfzeit der simulierte
Zustand durch den Zustandsfühler nicht festgestellt wird.
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Als Zustandsfühler kommt insbesondere ein Strahlungsdetektor in Betracht.
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In einer bekannten Einrichtung dieser Art (deutsche Auslegeschrift
1 130 633) wird das periodische Abwechseln von Meßphase und Prüfphase durch einen
periodisch erregten Elektromagneten verursacht, dessen Anker damit eine periodische
Umschaltung vornimmt. Diese mechanische Umschaltung mittels eines hin- und hergehenden
Magnetankers verursacht einen erheblichen Verschluß, Ungenauigkeit und insbesondere
Langsamkeit der Prüfung. Eine Ausnutzung des Periodenwechsels einer leicht zu erzeugenden
und vielfach auch schon vorhandenen Wechselspannungsquelle ist durch die bekannte
Einrichtung nicht möglich und auch nicht vorgesehen. Die Erfindung zielt auf eine
Einrichtung der bekannten Art, die jedoch deren Nachteile nicht hat, die also insbesondere
bei geringem Aufwand und hoher Betriebssicherheit ohne hin- und hergehende Teile
eine schnelle Umschaltung zwischen den beiden Phasen mit der Geschwindigkeit der
Netzfrequenz gestattet, so daß das einwandfreie Arbeiten der Einrichtung in sehr
kurzen Zeitabständen geprüft wird.
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Es soll vermieden werden, daß ein Ausfall des Zustandsfühlers vor
Beginn der nächsten Prüfphase zu einem Schaden durch den überwachten Zustand führen
kann.
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Die erfundene selbstprüfende Einrichtung mit einem Zustandsfühler,
der abwechselnd dem zu überwachenden Zustand und einem ähnlichen, jedoch simulierten
Zustand, ausgesetzt wird, wobei eine Ausfall anzeige gegeben wird, wenn während
der Prüfzeit der simulierte Zustand durch den Zustandsfühler nicht festgestellt
wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Zustandsfühler im Gleichstromzweig, ein
Ausgangsrelais in dem einen und ein Prüfrelais in dem anderen Wechselstromzweig
eines von einer Wechselstromquelle gespeisten Zweiweggleichrichters angeordnet sind,
so daß der simulierte Zustand nur in den Halbwellen solcher Polarität der Wechselstromquelle
auftritt, in der der das Prüfrelais enthaltende Wechselstromzweig leitend ist.
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Die Häufigkeit, mit der je Zeiteinheit eine Prüfung vorgenommen wird,
hängt also von der Frequenz der Stromquelle ab und kann demnach im Vergleich
mit
der Prüffrequenz bekannter Einrichtungen sehr groß gewählt sein. Es ist möglich,
unter gänzlicher Vermeidung mechanisch bewegter Teile den simulierten Zustand als
Prüfbestrahlung mittels einer künstlichen Strahlungsquelle zu erzeugen, die aus
der Wechselstromquelle über einen Einweg-Gleichrichter erregt wird, und dabei das
Nichtansprechen des Prüfrelais als Fehler der Einrichtung zu werten.
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Der simulierte Zustand kann aber auch von der zu überwachenden Strahlungsquelle
durch periodisches Abdecken der Strahlen dieser Quelle abgeleitet werden, und zwar
synchron zu den Perioden der Wechselstromquelle, wobei das Ansprechen des Prüfrelais
bei gesperrter Strahlung als Fehler der Einrichtung gewertet wird. Für dieses Abdecken
eignet sich besonders eine Sektorenblende, die von einem aus der Wechselstromquelle
gespeisten Synchronmotor angetrieben wird.
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Der Zustandsfühler kann ein Geigerrohr sein, das beispielsweise auf
die ultraviolette Strahlung einer Flamme anspricht. Es können aber auch andere Strahlungsdetektoren
benutzt werden. Die Einrichtung eignet sich besonders als Flammenwächter in einem
Verbrennungssystem oder als Brandalarmdetektor, gegebenenfalls auch mit einer Fotozelle
als Zustandsfühler.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand zweier Ausführungsbeispiele
und der Schaltbilder erläutert.
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Es zeigt F i g. 1 ein Feueralarmsystem und F i g. 2 einen Flammenwächter.
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In Fig. 1 bezeichnen die BezugszeichenlO und 11 Klemmen, in die Wechselstrom
eingespeist wird.
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Ein erster Stromkreis ist zwischen die Klemmen 10 und 11 geschaltet
und enthält eine Diode 12, ein Geigerrohr 13, ein erstes Relais 14 mit einer Wicklung
15 und Kontakten 16, und eine Diode 17. Ein zweiter Stromkreis ist zwischen die
Klemmen 10 und 11 geschaltet und enthält eine Diode 18, ein Geigerrohr 13, ein zweites
Ausgangsrelais 19 mit einer Relaiswicklung 20 und Kontakten 21 sowie eine Diode
22.
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Die im ersten und zweiten Stromkreis liegenden Dioden 12, 17, 18
und 22 stellen die einzelnen Zweige eines Vollweg-Brücken-Gleichrichters dar, an
dessen Ausgangsklemmen das Geigerrohr 13 angeschlossen ist. Die Relais 14 und 19
liegen in nebeneinanderliegenden Zweigen der Brücke.
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Das Geigerrohr 13 ist in der Einrichtung so angeordnet, daß es den
Strahlen irgendeines Feuers, das in der Umgebung entstehen könnte, ausgesetzt ist.
Außerdem liegt das Geigerrohr 13 im Strahlenfeld einer ultravioletten Lichtquelle
23, die das festzustellende Feuer simuliert. Die Quelle 23 wird von der Wechselstromquelle
gespeist, und zwar in der Weise, daß sie bei jeder zweiten Halbwelle erregt wird.
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Wie aus der F i g. 1 hervorgeht, ist die Anode des Geigerrohrs 13
mit der Kathode der Diode 12 verbunden. Das Geigerrohr 13 und die Diode 12 sind
also so angeschlossen, daß sie bei jeder zweiten Halbwelle der Wechselstromquelle,
die an die Klemmen 10 und 12 angeschlossen ist, leitend werden können.
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Wie ebenfalls aus der Fig. 1 hervorgeht, ist die Anode des Geigerrohrs
13 mit der Kathode der Diode 18 verbunden. Auf diese Weise können das Geigerrohrl3
und die Diode 18 während der entgegengesetzten Halbwellen der Wechselstromquelle,
die an die Klemmen 10 und 11 angeschlossen ist, leitend werden.
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Für den Betrieb sei angenommen, daß die UV-Quelle 23 während der
ersten Halbwelle erregt ist.
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In dieser Halbwelle fließt Strom über die Diode 12 zum Geigerrohr
13. Da das Geigerrohr 13 durch die Strahlung der W-Quelle23 aktiviert wird, ist
das Rohr leitend und erregt ein erstes Relais 14, das aus einer Relaiswicklung 15
und einem Kontakt 16 besteht. Der Einfachheit halber wurde der Kontakt 16 als nur
mit Ausgangsleitungen verbunden gezeigt.
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Selbstverständlich ist es möglich, mehrere solcher Kontakte für eine
bestimmte Ausgangsfunktion vorzusehen. Das in der ersten Halbwelle erzeugte Ausgangssignal
dient der Prüfung des Geigerrohrs, sowie der gesamten Einrichtung. Arbeitet die
Einrichtung fehlerfrei, so bleibt der Kontakt 16 geschlossen.
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In der zweiten Halbwelle der Wechselstromquelle wird die Quelle 23
nicht erregt. Über die Diode 18 fließt ein Strom zum Geigerrohr 13. Ist Feuer vorhanden,
so wird das Geigerrohr 13 leitend und betätigt das zugeordnete Relais 19, das aus
einer Wicklung20 und einem Kontakt21 besteht. Auch hier ist nur ein einziger Kontakt
21 gezeigt; es ist jedoch selbstverständlich möglich, eine Mehrzahl von Kontakten
für jede spezielle Ausgangsfunktion vorzusehen.
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Wird die Einrichtung als Flammenwächter eingesetzt, so kann sie,
wie in F i g. 2 gezeigt, aufgebaut sein. Der Aufbau der Einrichtung der F i g. 2
ist der
der F i g. 1 sehr ähnlich, jedoch mit der Ausnahme, daß die künstliche Strahlungsquelle
23 durch eine Modulationseinrichtung 24 für die zu überwachende Flamme ersetzt ist,
das im vorliegenden Beispiel aus einem Synchronmotor und einer Sektorenblende zum
Modulieren der von der Flamme ausgehenden Strahlung besteht.
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Die Modulationseinrichtung 24 ist so ausgebildet, daß sie die UV-empfindliche
Röhre 13 nur während abwechselnder Halbwellen der Wechselstromversorgung den Strahlen
des zu überwachenden Zustandes aussetzt. Während der Halbwelle, in der die Klemme
11 positiv ist, fließt über die Diode 12 ein Strom zum Geigerrohr 13. Gleichzeitig
wird die Modulationseinrichtung 24 so bewegt, daß die Strahlen der zu überwachenden
Flamme zur Aktivierung auf die Röhre 13 fallen können und auf diese Weise das erste
Relais 14 mit dem Kontakt 16 über die Diode 17 erregt wird. Während der anderen
Wechselstromhalbwelle, in der die Klemme 10 positiv ist, wird das zweite Relais
19 erregt und dessen Ausgangskontakt 21 geschlossen, wenn das Geigerrohr 13 defekt
ist, indem es einen Kurzschluß bildet oder ohne Veranlassung ionisiert wird. In
dieser Anordnung wird bei normaler Arbeitsweise das Relais 14 erregt und das Relais
19 entregt. Wenn das Geigerrohr 13 ausfällt und eine Unterbrechung hat oder bildet,
ist keines der beiden Relais 14, 19 erregt.
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Wenn die Röhre 13 dagegen einen Kurzschluß oder einen kurzschluß ähnlichen
Zustand erleidet, werden beide Relais erregt. Somit bildet die Anordnung ein sich
selbst überwachendes, einen Ausfall anzeigendes Flammendetektorgerät.