DE19741853A1 - Rauchmelder - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von der Gattung aus, wie im unabhängigen Anspruch 1 angegeben.

Zur Brandfrüherkennung werden im allgemeinen Rauchmelder eingesetzt. Ein Verfahren, Rauchpartikel zu detektieren, be­ steht in der Messung von an Rauchpartikeln gestreuter Strah­ lung. Solche auf dem Streustrahlungsprinzip beruhende Rauch­ melder benutzen üblicherweise das Verfahren der Vorwärts­ streuung, weil damit größere Signale am Strahlungsempfänger zu erzielen sind. Ein solcher Rauchmelder besteht aus einem Strahlungssender (normalerweise gepulst), einer Linse zur Bündelung der Strahlen und einem Strahlungsempfänger, zum Beispiel einer Photodiode, gegebenenfalls mit einer Linse zum Einfangen des Streukegels der gestreuten Strahlung. Strahlungsempfänger und Strahlungssender haben keine direkte Sichtverbindung, sondern sind durch entsprechende mechani­ sche Maßnahmen optisch voneinander getrennt. Zwischen der Strahlungssenderichtung und der Empfangsrichtung liegt ein stumpfer Winkel, und der Streuwinkel an den zu detektieren­ den Rauchpartikeln ist ebenfalls stumpf.

Neben diesen vorwärts streuenden Rauchmeldern gibt es Ausfüh­ rungen mit Rückwärtsstreuung. Hierbei sind Strahlungssender und Strahlungsempfänger nebeneinander angeordnet, der Streu­ winkel, ist spitz (Patentschrift DE 38 31 654 C2).

Nachteilig an den bekannten Verfahren ist jeweils, daß nur ein kleiner Anteil der gestreuten Strahlung auf den Strah­ lungsempfänger fällt, während die verbleibende Streustrah­ lung für die Messung verloren ist. Weiterhin wird nur je­ weils einer der bevorzugten Meßeffekte, Vorwärts- bzw. Rück­ wärtsstreuung, ausgenutzt.

Vorteile der Erfindung

Der Anmeldungsgegenstand mit den Merkmalen des Anspruches 1 hat folgenden Vorteil:
Die Erfindung ermöglicht es, fast die gesamte an den Rauch­ partikeln gestreute Strahlung einem Strahlungsempfänger als Meßsignal zuzuführen. Dies beinhaltet sowohl die vorwärtsge­ streute Strahlung, die rückwärtsgestreute Strahlung, als auch die gestreute Strahlung aller Zwischenbereiche. Damit wird die Messung insgesamt empfindlicher, da fast kein Ver­ lust durch nicht eingefangene Strahlung entsteht. Der erfin­ dungsgemäße Rauchmelder berücksichtigt weiterhin, die durch unterschiedliche Partikeldurchmesser begründeten Streu­ ungseigenschaften.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprü­ chen angegeben, deren Merkmale auch, soweit sinnvoll, mit­ einander kombiniert werden können.

Als Strahlungssender kann eine lichtemittierende Diode, ein Halbleiterlaser oder eine Blitzlampe vorgesehen sein.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung ge­ zeigt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es ist dargestellt in

Fig. 1 bis 3: schematische Längsschnitte durch unter­ schiedliche Rauchmelder nach der Erfindung,

Fig. 4: eine schematische, perspektivische Darstellung ei­ nes weiteren Ausführungsbeispiels nach der Erfindung.

Im wesentlichen gleiche Teile in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt die prinzipielle Anordnung mit einem durch die Brennpunkte 1 und 2 eines Hohlellipsoids 3 geführten Schnitt. Das Hohlellipsoid 3 ist innen verspiegelt und mit Öffnungen 4 versehen, die im Verhältnis zur Innenfläche des Hohlellipsoids 3 klein sind, also beispielsweise max. 10% der Innenfläche ausmachen. Der erste Brennpunkt 1 und seine unmittelbare Umgebung bilden das Meßfeld 5, wo Rauchpartikel zugleich durch einen Strahlungssender 6 bestrahlt und durch einen Strahlungsempfänger 7 im Brennpunkt 2 detektiert wer­ den können. Zu dem Strahlungsempfänger 7 gehört ein Strah­ lungssammler, der im zweiten Brennpunkt 2 angebracht ist. Es kann dort aber auch statt dessen der Strahlungsempfänger selbst angebracht sein. Als Strahlungssammler kann bei­ spielsweise jeweils eine Halbkugellinse für die unterhalb der Zeichenebene bzw. oberhalb der Zeichenebene liegende Halb­ schale des Hohlellipsoids 3 dienen.

Der Strahlungsempfänger kann aus einer oder mehreren Photo­ dioden oder einem äquivalenten Bauelement bestehen. Die Pho­ todioden können so angeordnet sein, daß eine bevorzugt die Strahlung aus der Rückwärtsstreuung und die andere bevorzugt die Strahlung aus der Vorwärtsstreuung empfängt, wie in Fig. 2 angedeutet, so der Bereich der Rückwärtsstreuung durch den Empfangswinkel 8 bezeichnet ist. Damit wird es möglich, die aus den verschiedenen Streuwinkeln empfangene Streu­ strahlung in einer einzigen Auswerteeinheit getrennt vonein­ ander zu bewerten und Rückschlüsse auf die jeweilige Brand­ art zu ziehen, die typisch für die jeweilige Partikelgröße ist. Andere sinnvolle Bewertungen von Winkelbereichen sind möglich.

Der durch das Hohlellipsoid 3 gebildete Spiegel kann, wie in Fig. 1 gezeigt, mit einer Anzahl von Öffnungen 4 versehen sein, die es den Rauchpartikeln ermöglichen, in das Meßfeld 5 vorzudringen. Die Öffnungen 4 sind bezüglich des Oberflä­ chenverbrauches klein gegenüber der Gesamtoberfläche, so daß kein nennenswerter Verlust an dem Anteil der vom Hohlellip­ soid 3 reflektierten Strahlung auftritt.

Wie Fig. 3 zeigt, ist es auch möglich, eine Kuppe oder bei­ de Kuppen an den Enden der Längsachse des Hohlellipsoids 3 anzuschneiden, um einen Raucheintritt durch eine Öffnung 4a zu ermöglichen.

Schließlich ist es gemäß Fig. 4 möglich, nur eine Teilschale 9 eines Hohlellipsoids zu verwenden, um freien Zugang der Rauchpartikel zum Messen zu ermöglichen. Diese Lösung zeich­ net sich durch einen einfachen konstruktiven Aufbau aus. Hier ist ersichtlich, daß - wie auch in den anderen Figuren- in der Verlängerung der Strecke vom Strahlungssender 6 zum Meßfeld 5 eine Lichtfalle 10 angeordnet ist. Halteelemente 11 für den Strahlungsempfänger 7 sind schematisch darge­ stellt.

Alle beschriebenen Ausführungsbeispiele können, wie bei op­ tischen Rauchmeldern üblich, mit einem Labyrinth versehen sein, um den Eintritt von Fremdlicht in das Hohlellipsoid 3 zu verhindern.

Claims (8)

1. Rauchmelder nach dem Streustrahlungsprinzip mit einem für Rauchpartikel zugänglichen Meßfeld (5) in einer Meßkammer, auf das die Strahlungsrichtung eines Strahlungssenders (6) gerichtet ist, wobei im Meßfeld (5) auftretende Streustrah­ lung durch einen Strahlungsempfänger (7) empfangbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Meßkammer einen Teil eines innen verspiegelten Hohlel­ lipsoids (3) umfaßt,
• - das Meßfeld (5) am ersten Brennpunkt (1) des Hohlellip­ soids (3) angeordnet ist,
• - der Strahlungsempfänger (7) am zweiten Brennpunkt (2) des Hohlellipsoids (3) angeordnet ist.

2. Rauchmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlellipsoid (3) nahezu vollständig geschlossen und mit kleinen, für den Raucheintritt aber ausreichend großen Öff­ nungen (4) versehen ist.

3. Rauchmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kuppen um die Längsachse des Hohlellipsoids (3) herum jeweils eine Öffnung (4a) für den Raucheintritt in die Meß­ kammer vorgesehen ist.

4. Rauchmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Teilschale (9) des Hohlellipsoids als Reflektor verwendet ist und die verbleibende Öffnung für den Rauchein­ tritt in die Meßkammer dient.

5. Rauchmelder nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Rückwärtsstreu­ ung ein erster Strahlungsempfänger (7a) und zur Erfassung der Vorwärtsstreuung ein zweiter Strahlungsempfänger (7b) vorgesehen ist.

6. Rauchmelder nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß als Strahlungssender (6) eine lichtemittierende Diode vorgesehen ist.

7. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Strahlungssender (6) ein Halbleiterla­ ser vorgesehen ist.

8. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Strahlungssender (6) eine Blitzlampe vorgesehen ist.