DE19741853A1 - Rauchmelder - Google Patents
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Description
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.
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.
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.
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.
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.
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8141 | Disposal/no request for examination |