DE1814202C3 - Gerät zum Nachweis von in einem Gas schwebenden Rauch- oder Staubteilchen - Google Patents

Description

3 Gera« nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Porenzahl des Material, (/>) auf einer Strecke von 1 cm zwischen etwa 16 und etwa 40 liegt. *5

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Fäden des Materials (P) werkten* in manchen Bereichen der

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Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Nachweis von in einem Gas schwebenden Rauch- oder Staubteilchen mit einer Lichtquelle für einen gebündelten Lichtstrahl durch einen optisch dunklen Raum und mit einem lichtempfindlichen Element am Rand des optisch dunklen Raumes außerhalb des Auftreffpunktes des gebündelten Lichtstrahles auf der Wand des optisch dunklen Raumes, wobei die Wand so ausgebildet ist, daß sie den Durchtritt der von dem Gas mitgeführten, schwebenden Rauch- oder Staubteilchen zuläßt, einen Lichtdurchtritt jedoch verhin-

Die Anwesenheit von Rauch- oder Staubteilchen in einem gebündelten Lichtstrahl in einem optisch dunklen Raum bewirkt eine Zerstreuung und Ablenkung des Lichtes, so daß ein Teil dieses abgelenkten Lichtes auf das sonst unbeleuchtete lichtempfindliche Element trifft. Das durch diese Beleuchtung von dem lichtempfindlichen Element erzeugte Signal dient als Zeichen für die Anwesenheit von Rauch- oder Staubteilchen, die in dem Gas schweben, das in den optisch dunklen Raum gelangt ist, und damit als Nachweis von schwebenden Rauch- oder Staubteilchen in der zu überwachenden Atmosphäre, die mit dem Inneren des optisch dunklen Raumes in Verbindung steht. Bei derartigen Geräten muß jedoch zur Vermeidung von Fehlanzeigen ein Auftreffen von Fremdlicht auf das lichtempfindliche Element vermiedcn werden

Ein derartiges Gerät, das ohne gesonderte Rohrleitungen zur Zu- und Abfuhr des zu untersuchenden Gases arbeitet und damit an jeder beliebigen Stelle eines zu überwachenden Raumes ohne zusätzlichen Installationsaufwand verwendbar ist, ist aus der USA.-Patentschrift 3 316410 bekannt. Bei diesem Gerät ist die Wand des optisch dunklen Raumes aus f.ndl.che Elemen wird
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, ^ein ^^e™ Nachweis von in einem ^^{as s}J°*^e^ oder Staubtejchen der ^ξ^ dessen Wand fur_ der,opt. sch s chw vollständiger Lichtundu^assigkeit und

gern leichten ^Durch'«^din^f™S Rauch- oder Staubu^J ^ _stell_t werden kann und bei der keine KucKpg gen auf die Fläche des lichtempfindlichen Elements möglich sind.

Erfindungsgemaß besteh de Losung dieser Aut gäbe dann, daß d.e WandI aus einem fadenart.gen dreidimensional vernetzten MatenaJ bes eht

Weiterbildungen der Erfindung sind in den unter

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Im Vergleich zu dem^^"^^g^^ in einem Gas schwebende Rauch- oder Staubteilchen hat das er indungsgemaße Gerat den Vorteil daß eine vergleichbare Rauch- odler Staubmenge durch viele/ 'eine öffnungen die über «'^ne g°«^{e Flac}^ verteilt sind, statt durch mehrere große Ö nungen in einer ansonsten undurchlässigen »»ung ^nUe- ^n können. Diese Eigenschat bietet den mde^mOas schwebenden Rauch- oder Staubteilchen einen praktisch ungehinderten Zutritt durch jeden Bereich des skelettartigen Materials, aus dem der überwiegende Teil der Wand des optisch ^^^tlh^n so daß d.e nachzuweisenden Tedchen aus sehtfielen Richtungen in d.e Nachweiskammer eintreten konnen. Ein weiterer Vorteil des unregelmäßigen skelettartigen Aufbaues ist dann zu sehen, daß in dem zu überwachenden Raum vornandene Insekten an

dem Eindringen in den optisch dunklen Raum gehindert sind, wodurch sonst mögliche Fehlanzeigen verhindert werden.

Nachstehend folgt eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser tind

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf ein Gerät zum Nachweis von in einem Gas schwebenden Raucii- oder Staubteilchen,

F i g. 2 eine Seitenansicht des Gerätes der F i g. 1.

F i g. 3 eine stark vergrößerte Ansicht des porösen Materials, aus dem ein Teil der Wand des Gerätes d.T F i g. 1 besteht und

F i g. 4 eine schematische Ansicht, ähnlich der Fig. 1. eines abgewandelten Gerätes zum Nachweis von in einem Gas schwebenden Rauch- oder Staubteilchen.

Gemä°> F i g. I und 2 hat ein Gerät zum Nachweis von in einem Gas schwebenden Rauch- oder Staubteilchen einen dreieckigen Block 1 aus lichtundurcht.iissigem, massivem Material mit einer Oberfläche 2. Aus diesem Material ist eine Wand der optisch dunklen Kammer 3 gebildet, die von einem halbkreisförmigen C.ehäuse4 umgeben ist. Dieses Gehäuse4 hat eine halbkreisförmige Wand 6, eine obere ebene Vr and 7 und eine untere ebene Wand 8. Der dreiekkige B'i'ick 1 besitzt einen ersten kugelförmigen Sitz 9. η dem eine kugelförmige Linst 11 durch einen Ring 12 gehalten ist. Eine am Block 1 befestigte Lampenhalterung 13 hält eine Lampe 14 in Richtung der Achse 15 des kugelförmigen Sitzes 9 und der Linse 11. Ein zweiter kugelförmiger Sitz 16 enthält -ine ähnliche kugelförmige Linse 17 auf einer Achse 20. Hinter der Linse 17 ist eine Fotozelle 18 in dem kugelförmigen Sitz 16 mittels einer lichtundurchliissigen, isolierenden, am Block 1 befestigten Platte 19 gehalten.

Von dc.i kugelförmigen Sitzen9 und 16 erstrecken sich röhrenförmige Lichtdurchführungen 21 und 22 durch den Block 1 zur Oberfläche 2. Diese Lichtdurchiührungen 21 und 22 sind durch Innenwände in dem Block 1 bestimmt, und ihre Achsen schneiden sich unter einem Winkel. Licht aus der Lampe 14 wird durch die Linse 11 gebündelt und entlang eines ersten Weges 23 längs der Achse 15 durch die Durchführung 21 in die optisch dunkle Kammer 3 gestrahlt. Die Fotozelle 18 blickt entlang eines zweiten Weges 24 in Richtung der Achse 20 durch die Linse 17, die Lichtdurchführung 22 und einen Bereich 26, in dem sich die beiden Lichtwege 23 und 24 kreuzen. Die Lampe 14 ist'vorzugsweise so dicht wie möglich an der Linse 11 angeordnet, wodurch sich drei Vorteile ergeben. Erstens werden die Abmessungen des Nachweisgerätes verkleinert. Zweitens vergrößert sich der Raumwinkel der Strahlung von der Lampe zur Linsenöffnung, wodurch eine größtmögliche Ausnutzung des Lichtes erreicht wird, und drittens wird durch die Verwendung einer Linse mit kleiner Brennweite ein Bild hoher Intensität des Glühdrahtes an einer Stelle 25 im Kreuzungsbereich 26 abgebildet. Dadurch wird erreicht, daß die höchste Lichtintensität an di;r Stelle zur Verfügung steht, wo das Licht zur Fotozelle 18 gestreut werden kann, und daß das Licht in. dem Lichtweg 23 auf der Fläche 6 α der Wand 6 am schwächsten ist, von wo es dann nicht mehr zur Fotozelle reflektiert werden kann.

In der Luft schwebende Rauch- oder Staubteilchen haben zur optisch dunklen Kammer 3 durch die Wände 6,7 und 8 des Gehäuses 4 Zutritt. Diese Wände bestehen aus einem porösen Material, das im nachfolgenden noch genauer beschrieben ist. Rauch-5 oder Staubteilchen, die in den Kreuzungsbereich 26 der beiden Lichtwege 23 und 24 gelangen, werden durch die Lampe 14 angestrahlt, und sie zerstreuen und reflektieren das Licht, wobei ein gewisser Anteil des zerstreuten Lichtes entlang des Weges 24 zur Fotozelle 18 gelangt, die dieses Licht und damit die Anwesenheit von Rauch- oder Staubteilchen registriert. Der überwiegende Teil des die optisch dunkle Kammer 3 unischließenden Gehäuses 4 besteht aus einem porösen Material /\ welches für in einem Gas

oder in der Luft schwebende Teilchen durchlässig, aber für Licht undurchlässig ist. Gemäß F i g. 2 bestehen die Gehausewände 7 und 8 mit den entgegengesetzten flachen Stirnflächen und die verbindende, im allgemeinen halbkreisförmige Wand 6 aus diesem porösen Material P. Die drei Wandteile sind zusammengeklebt, und sie berühren sicn über den Eckbereichen des Blockes 1, an dem sie in beliebiger Weise, z. B. durch Anklammern, befestigt i.:nd.

Pas poröse Material P besteht aus einem skelettar-

■2-1 tigen, dreidimensionalen Netzwerk aus lichtabhaltendem Material, welches durch das Zusammenwirken in einer Wand bestimmter Dicke äußeres Licht wirksam von der Kammer fernhält, aber untereinander verbundene Poren aufweist, welche den in der Luft schwebenden Rauch- oder Staubteilchen den Durchgang gemeinsam mit der Luft gestatten. Derartiges Material wird auf dem Markt in verschiedenen Wandstärken und Porendichten angeboten. Ein bevorzugtes Material für den vorgenannten Zweck ist ein esterartiger Polyurethanschaum. Die Durchlässigkeit dieses Materials für Luftströme hängt von der Anzahl der Poren längs einer Längeneinheit, beispielsweise eines cm, ab. Die Durchlässigkeit für Gas- bzw. Luftströme ist umgekehrt proportional der Dicke des Materials, während die Fähigkeit zur Lichtabweisung direkt mit der Dicke des Materials bis zu dem Punkt zunimmt, von wo aus im wesentlichen völlige Dunkelheit im Inneren des von diesem Material umschlossenen Raumes erreicht ist.

Wie aus der schematischen, stark vergrößerten Ansicht der F i g. 3 hervorgeht, ist das poröse Material ein dreidimensionales, fadenartiges Netzwerk, und es hat Poren, die statistisch verteilt sind, aber untereinander in Verbindung stehen, so daß sie den Gas- bzw. LuftduThtritt durch das Material gewähri.'isten. In der äußerst dünnen, in Fig. 3 dargestellten Schicht erscheint das Material lichtdurchlässig. Mit zunehmender Dicke jedoch nimmt die lichtabweisende, durch das Zusammenwirken vielei stalistisch verteilter fadenartiger Bereiche bedingte Wirkung zu, so daß bei genügender Dicke im Inneren der umschlossenen Kammer 3 eine völlige Dunkelheit erzielt wird. Es ist natürlich unmöglich, in dieser Darstellungsart die Tatsache zu verdeutlichen, daß

Luftdurchlässigkeit bestehenbleibt, obwohl fast völlige Lichtabschirmung gegeben ist.

Wenn dieses Material 6 mm dick ist und durchschnittlich ungefähr 36 Poren längs eines cm besitzt, gewährt es eine ausreichende Durchlässigkeit für Luftströme, und es schirmt gleichzeitig Licht, welches senkrecht auf die Oberfläche fällt, völlig ab. Licht, welches unter einem schiefen Winkel auf die Oberfläche einfällt, wird ebenfalls völlig abge-

ichirmt, da es einen längeren Weg zur Durchquerung des Materials zurücklegen muß. Wenn das Material 32 Poren pro cm besitzt, wird es am besten in Verbindung mit einer lichtundurchlässigcn Abdeckung oder Maske 6 b auf der inneren oder äußeren Oberfläche in dem Bereich verwendet, der der zur Fotozelle führenden öffnung direkt gegenüberliegt. Anstatt diesen Wandbereich der Kammer abzudecken, kann man an dieser Stelle auch eine zusätzliche Schicht des porösen Materials aufbringen, was zur Folge hat, daß an dieser Stelle Licht von außen völlig abgeschirmt wird.

Wenn das Material eine Dicke von etwa 4,7 mm und durchschnittlich etwa 16 Poren längs eines cm hat, ist der Zutritt der rauch- oder staubhaltigen Luflströmc in zufriedenstellender Weise gewährleistet, während Licht von außen abgehalten wird. Ebenso zufriedenstellend läßt sich Material mit etwa 4,7 mm Dicke und etwa 32 Poren längs eines cm verwenden. Wenn das Gerät in Röhren oder Kanälen ao von bekanntem Durchsatz wesentlicher Größe eingebaut ist, kann 6 mm dickes Material mit durchschnittlich ungefähr 40 Poren längs eines cm verwendet werden.

Andere Stoffe, wie z.B. Glasfasern, deren Fähigkeil. Licht abzuweisen, jedoch Rauch enthaltende Luftströme durchzulassen, auf dem gleichen Prinzip beruht, können ebenfalls verwendet werden. Dem zuvor erwähnten Materia! aus psterartigem Polyurethanschaum wird aber deshalb der Vorzug gegeben, weil seine fadenartigen Arme Teile eines zusammenhängenden Ganzen sind, die alle zur Festigkeit des Materials beitragen und nicht dazu neigen, sich gegeneinander zu verschieben oder eine unregelmäßige Dichte aufzuweisen. Wie zuvor erwähnt wurde, sollte die innere Oberfläche der Kammer optisch schwarz oder fast optisch schwarz sein, um zu verhindern, daß Licht aus dem Strahl der Glühlampe reflektiert wird. Die innere Oberfläche 2 des Blockes 1 die eine Wand der Kammer bildet, kann ebenso wie die Wände der Durchführungen 21 und 22 optisch schwarz gestrichen werden, und die innere Oberfläche des Gehäuses kann durch Besprühen oder geeignetes Färben optisch schwarz oder beinahe optisch schwarz gemacht werden. Dieses Schwärzen der inneren Flächen und der Fasern in der Wand des Gehäuses 6 ist vor allem ^;m Bereich der Fläche 6 a, die durch den Lichtstrahl aus der Lampe 14 getroffen wird, sehr wichtig. Die Fläche 6 α wird deshalb nicht nur in der Mitte dieses Bereiches, sondern auch über diese Mitte hinaus geschwärzt.

Noch besser ist es, die ganze innere Oberfläche des porösen Materials zu schwärzen. Darüber hinaus hat die skelettartige Struktur die Wirkung, dadurch Licht zu absorbieren, daß ein Teil des Lichtes zu verschiedenen Tiefen durchgelassen wird, wo das von den tieferen Stellen reflektierte Licht durch die Scitenwände absorbiert und durch die Rückwände des skclcttartigcn Materials verschluckt wird. In der Praxis können alle inneren und äußeren Oberflächen der Fasern des Gehäuses 6 geschwärzt werden, um sie lichtabsorbicrend und üchtundurchlässig zu machen. Weiter kann die von der Fotozelle 18 aus zu sehende Fläche 6 h durch einen lichtundurchlässigen Schirm 6/j auf der inneren Oberfläche des Gehäuses 6 oder innerhalb der Zwischenräume des Gehäuses oder auf seiner äußeren Oberfläche völlig von äußerem Licht abgeschirmt werden.

Fascrartiger Staub wird von dem feinporigen Material abgehalten, und er kann sich deshalb nicht auf der anfangs optisch schwarzen inneren Oberfläche der Kammer absetzen.

Voraussichtlich wird sich etwas Staub auf der äußeren Oberfläche der porösen Wand absetzen, aber man kann annehmen, daß dies vorzugsweise an einer bestimmten Stelle auf der Oberfläche geschieht, so daß, wenn man diese Oberfläche relativ groß macht, relativ freie Flächen zum Durchtritt der Luftströnic in υ :d aus der Kammer übrigbleiben.

Gemäß F i g. 1 sind die inneren Wände des Blokkcsl. welche die Lichtdurchführungen festlegen, zueinander im rechten Winkel und zur Oberfläche 2 des Blockes 1 unter 45 ' geneigt. Die Oberflä' !ic 2 liegt also in einer Ebene, die beide Lichtdurciiinhrungen schneidet. Die Wände, welche die Durchlührungen begrenzen, sind voneinander durch ein 7wi schcnstück des Blockes 1 getrennt, welches in einem Teil la der Schnittfläche2 endet. Deshalb k.mn Licht, welches von den Wänden der Lichtdurchfiihrung 21 reflektiert wird, nicht direkt auf die Wände der Lichtdurchführung 22 zur Fotozelle fallen. Weiter sind die Kanten 2 ft, die von der Verbindungsstelle der Teiloberfläche 2 a und deh Durchführungen 21 und 22 gebildet werden, räumlich durch die Teiloberfläche la getrennt, so daß Licht, welches um die Kante Ib gebeugt wird, nicht in die Lich'-durchführung 22 gelangen kann, welche an die ardere Kante Ib grenzt, und Staub, der sich an einer der beiden Kanten ansammelt, kann kein Licht in die Durchführung 22 zur Fotozelle streuen.

Eine ähnliche Abschirmung gegen das \icht erhält man auf die in F i g. 4 gezeigte Weise, in der Röhren 21' und 22' in ein kreisförmiges poröses Gehäuse 4' führen und eine Durchführung zur Beleuchtung bzw. eine Durchführung zur Fotozelle umschließen. Die inneren Enden der Röhren werden durch eine gemeinsame Ebene analog den Durchführungen 21 und 22 der F i g. 1 abgeschnitten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

α „Protzten Wandteilen ausgebildet, gegeneinander versetzten vv Zwischenräume zum

1. Gerät zum Nachweis von in einem Gas schwebenden Rauch- oder Staubteilchen mit 5 einer Lichtquelle für einen gebündelten Lichtstrahl durch einen optisch dunklen Raum und mit einem lichtempfindlichen Element am Rand des optisch dunklen Raumes außerhalb des Auftreffpunktes des gebündeten Lichtstrahles auf der io Wand des optisch dunklen Raumes, wobei die Wand so ausgebildet ist, daß sie den Durchtritt der von dem Gas mitgeführten schwebenden Rauch- oder Staubteilchen zuläßt, einen Lichtdurchtritt jedoch verhindert, dadurch g e - t₅ k e η η ζ e i c h η e t, daß die Wand (6) aus einem fadenartigen dreidimensional vernetzten Materia.

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^{1 ein esterartiger 2o} teilchen ^mltfuhr.^" _he'_{n sind}. In einer alterna-Fremdl'cht eintaiit,vo g _{en Gerätes sind V}or

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