DE19935440A1 - Brandmeldeeinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Brandmeldeeinrichtung (28) enthält mindestens einen in unmittelbarer Nähe eines zu schützenden Kabels angeordneten, als temperaturempfindliches Element dienenden Kunststoff-LWL (6), eine Laserdiode, einen Detektor zur Messung der Intensität der von der Laserdiode über den Lichtwellenleiter (6) zum Detektor geführten Strahlung und eine Auswerteeinheit. Die Auswerteeinheit erzeugt immer dann ein Warnsignal, wenn die Temperatur in der Umgebung des Kabels aufgrund eines Brandes ansteigt, sich dadurch die Dämpfung des Lichtwellenleiters (6) erhöht und die im Detektor gemessene Intensität einen Schwellenwert unterschreitet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brandmeldeeinrichtung zur Früherkennung eines Brandherdes, beispielsweise im Kabel­ schacht eines Gebäudes oder einer Kabelanlage eines Fahrzeu­ ges, Flugzeuges oder Schiffes.

Die in der WO 97/44874 beschriebene Einrichtung zur Bekämp­ fung eines Brandes in einem Kabelschacht soll die Ausbreitung der Flammen wirkungsvoll unterdrücken und die Entstehung grö­ ßerer Mengen giftiger und/oder korrosiver Gase verhindern. Dies wird dadurch erreicht, daß ein mit einem unter Überdruck stehenden Feuerlöschmittel gefülltes Rohr im Kabelschacht durchgehend verlegt ist, wobei die Wand dieses Rohres aus ei­ nem Material besteht, dessen Schmelzpunkt kleiner ist als der Flammpunkt der für die Mäntel der Kabel bzw. Leitungen ver­ wendeten Materialien. Das Rohr wird somit schon kurz nach dem Entstehen eines Brandes durch die Flammen lokal zerstört, so daß das Löschmittel an der heißesten Stelle, d. h. am Brand­ herd austritt.

Lichtwellenleiter-Fasern enthaltende, auf Temperaturänderun­ gen ansprechende Sensorelemente sind beispielsweise aus der DE 195 20 826, der EP 0 421 967 A1, der EP 0 501 323 B1 und der WO 89/02063 bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer zuverlässigen und einfach aufgebauten Einrichtung zur Früher­ kennung eines Brandherdes, beispielsweise im Kabelschacht ei­ nes Gebäudes oder in der Kabelanlage von Fahrzeugen, Flugzeu­ gen oder Schiffen. Diese Aufgabe wird durch eine Brandmelde­ einrichtung mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Aus­ gestaltungen und Weiterbildungen dieser Einrichtung.

Die Brandmeldeeinrichtung enthält insbesondere einen Kunst­ stoff-Lichtwellenleiter (Kunststoff-LWL oder kurz POF: = Pla­ stic Optical Fiber) als temperatursensives Element. Ausge­ nutzt werden der niedrige Schmelzpunkt des üblicherweise als Kernmaterial eingesetzten PMMA und die Temperaturabhängigkeit seiner optischen Eigenschaften. Steigt die Temperatur in der Umgebung des Kunststoff-LWL an, wird die von einer Laserdiode in den Faserkern eingekoppelte Strahlung stärker gedämft, d. h. die Intensität der im LWL geführten Strahlung verrin­ gert. Erreicht die Außentemperatur den Schmelzpunkt des Kern­ materials, wird die Struktur der lichtführenden, aus Kern und Mantel bestehenden Faser ganz oder teilweise zerstört und der Strahlungstransport unterbrochen. Durch Messung der Intensi­ tät der beispielsweise von einer Laserdiode erzeugten und über den Kunststoff-LWL zu einem Fotodetektor geführten Strahlung kann man somit die im Kabelschacht herrschende Tem­ peratur bestimmen und Alarm auslösen, sobald die Temperatur einen Maximalwert erreicht, bzw. die Intensität der transmit­ tierten Strahlung unter einen vorgegebenen Grenzwert absinkt.

Sollte ein Kunststoff-LWL beschädigt werden, kann das defekte oder zerstörte Teilstück durch Einspleißen eines entsprechend langen Kunststoff-LWL in einfacher Weise kostengünstig ausge­ tauscht werden.

Den Kunststoff-LWL kann man auf verschiedene Art und Weise in die der betreffenden Kabelanlage verlegen oder dort einbauen. So besteht die Möglichkeit, den Kunststoff-LWL in eines der zu überwachenden Kabel zu integrieren, wobei der Kunststoff- LWL dann beispielsweise eines der miteinander verseilten Ele­ mente der Kabelseele ersetzt. Alternativ wird der Kunststoff- LWL am Mantel des zu überwachenden Kabels befestigt. Weiter­ hin besteht die Möglichkeit, ihn am Mantel des Kabels anzu­ spritzen, anzukleben oder mittels einer Haltewendel bzw. ei­ nes Haltefadens am Kabelmantel zu fixieren.

Wird der Kunststoff-LWL nicht an einem der Kabel oder Leitun­ gen fixiert, ist es von Vorteil, ihn wellenlinien- oder mäan­ derförmig auf den zu Kabeln verlegen, so daß bei einer Repa­ ratur die erforderliche Ersatz- oder Überlänge durch Auszie­ hen an beiden Enden bereits greifbar ist.

Der aus einem PMMA-, PC- oder PS-Kern und einem aus Fluorpo­ lymer gefertigten Mantel bestehende Kunststoff-LWL ist insbe­ sondere noch von einem PUR- PE- oder PA-Mantel umhüllt.

Der Kunststoff-LWL kann darüber hinaus mit einem Schutzprofil versehen sein, wobei das Schutzprofil Schlitze aufweist oder aus einem bei Temperaturen T < 150°C erweichenden Thermopla­ sten bestehen kann. Beide Maßnahmen stellen sicher, daß das Schutzprofil nicht wärmeisolierend, also meßwertverfälschend wirkt. Darüber hinaus kann das Schutzprofil mit einer Klebe­ fläche versehen sein, deren Kontur derjenigen des zu überwa­ chenden Kabels entspricht oder dieser zumindest angepaßt ist. Im Schutzprofil vorhandene Reißkerben erleichtern das Abtren­ nen des LWL vom Kabelmantel.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Querschnitt eines Kabels, in dessen Seele eines der Verseilelemente durch einen als Temperatursen­ sor dienenden Kunststoff-LWL ersetzt ist;

Fig. 2 den Querschnitt eines Kabels, an dessen Mantel ein als Temperatursensor dienender Kunststoff-LWL ange­ spritzt ist;

Fig. 3 ein mittels einer Haltewendel an einem Kabel befe­ stigter Kunststoff-LWL;

Fig. 4 ein in einem Kabelkanal mäanderförmig verlegter Kunststoff-LWL;

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel eines Kunststoff-LWL im Querschnitt;

Fig. 6 ein auf einer Unterlage fixierter Kunststoff-LWL;

Fig. 7 ein auf ein stabförmiges Trägerelement aufgewickel­ ter Kunststoff-LWL;

Fig. 8 den Aufbau einer Brandmeldeeinrichtung in schemati­ scher Darstellung;

Fig. 9 ein mit einem Schutzprofil versehener Kunststoff- LWL und

Fig. 10 eine vergrößerte Darstellung des LWL-Schutzprofils mit Trennkerbe.

Die Fig. 1 zeigt den Querschnitt eines elektrischen oder op­ tischen Kabels mit einverseiltem Kunststoff-LWL 6. Der Kabel­ mantel 2 umgibt dabei die Adern 4 des zu überwachenden Ka­ bels, wobei eine der die Kabelseele bildenden Adern durch ein als temperatursensitives Element dienenden Kunststoff-LWL 6 ersetzt ist.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Kabel ist der Kunststoff-LWL 6 durch Umspritzen mit einem auf dem Kabelmantel 2 gut haften­ den Material 8 (beispielsweise PE) am Kabel befestigt.

Die Fig. 3 zeigt wiederum den Querschnitt eines Kabels, wobei in diesem Falle der Kunststoff-LWL 6 durch Haltewendel 10 auf dem Kabelmantel 2 fixiert ist.

Die Fig. 4 zeigt einen Kabelkanal 12 in teilperspektivischer Darstellung, in dem Adern 2 oder Kabel verlegt sind. Wie zu erkennen ist, ist bei dieser Ausführungsform der Kunststoff- LWL 6 frei auf den zu überwachenden Adern 4/Kabeln mäander­ förmig verlegt.

Die Fig. 5 zeigt den Querschnitt eines anstelle eines Kunst­ stoff-LWL ebenfalls verwendbaren LWL, dessen Kern und Mantel jeweils aus Glas bestehen. Die Kern und Mantel umfassende Glasfaser 14 ist hierbei durch eine Gleitschicht 16 von dem beispielsweise aus Polyamid (z. B. Grillamid TR55) bestehenden Außenmantel 18 getrennt. Die Abmessungen betragen vorzugs­ weise: Durchmesser der Glasfaser 250 µm, Dicke der Gleit­ schicht ca. 100 µm; Dicke des Polyamidmantels ca. 200- 400 µm.

Die Fig. 6 zeigt einen Lichtwellenleiter, der z. B. mit einem Haftkleber oder durch Umspritzen mit einem harten Thermoplast (z. B. PA 12) in Mäanderform auf einem Trägermaterial 19 fi­ xiert ist. Das Trägermaterial kann z. B. ein Papierband sein, das in der gezeigten Ausführung eine Breite von ca. 50 bis 100 mm aufweist. Im Brandfall wird das Trägermaterial 19 zer­ stört bzw. der zähharte Thermoplast geschmolzen (nicht brenn­ bares Trägermaterial) und der unter Vorspannung stehende LWL dadurch zerstört. Der Biegeradius des Lichtwellenleiters liegt dabei vorzugsweise zwischen r = 15-20 mm.

Die Fig. 7 zeigt die Seitenansicht einer alternativen Ausfüh­ rungsform des Lichtwellenleiters nach Fig. 5. Dabei ist die Lichtwellenleiterader 20 wendelförmig auf einem zylindrischen Trägerkörper 22 angeordnet, welcher vorzugsweise aus einem niedrigschmelzenden und möglichst nicht brennbaren Thermo­ plast besteht. Die Lichtwellenleiterader 20 ist in der darge­ stellten Ausführungsform dabei vorzugsweise mit einem Schmelzkleber auf dem Trägerkörper 22 fixiert.

Die Fig. 8 zeigt eine mit einer Brandmeldeeinrichtung ausge­ stattete Kabelanlage. Dargestellt sind zwei Kabelkanäle 24 und 26 sowie die darin eingebrachten, wellen- oder mäander­ förmig auf den zu überwachenden Adern oder Kabeln lose ange­ ordneten Kunststoff- oder Glas-LWL 6 (vergl. Fig. 4). Wie zu erkennen ist, sind die LWL 6 mit einer optischen Brandmelde­ einrichtung 28 verbunden. Die Brandmeldeeinrichtung 28 ent­ hält insbesondere eine Laserdiode als optischen Sender, eine als Intensitätsmesser dienende Photodiode und einer Aus­ werte/Bewerterschaltung, welche die gemessene Strahlungsin­ tensität mit einem Schwellenwert vergleicht. Erhöht sich die Temperatur in der Umgebung eines LWL 6, z. B. durch einen Brandherd 30, so steigt die Dämpfung im jeweiligen LWL 6 an. Bei weiter ansteigender Temperatur wird kein Licht mehr durch den jeweiligen LWL 6 transportiert, so daß die gemessene In­ tensität unter den Schwellenwert absinkt und die Brandmelde­ einrichtung 28 Alarm auslöst.

Die Fig. 9 zeigt eine schematisch perspektivische Ansicht ei­ nes mit einem Schutzprofil 32 ausgestatteten Glas- oder Kunststoff-LWL, wobei das Schutzprofil 32 ein sich beidseitig des LWL 6 erstreckendes Kontaktelement 34 aufweist. Die Kon­ tur der auf der Unterseite des Kontaktelements 34 vorhandenen Klebefläche 36 entspricht derjenigen des Kabels, an dem der LWL 6 befestigt werden soll. Das Schutzprofil 32 kann mit Schlitzen versehen oder aus einem bei Temperaturen T < 150°C erweichenden Thermoplasten gefertigt sein. Hierdurch ist si­ chergestellt, daß das Schutzprofil 32 die Wärme nicht vom LWL 6 abhält.

Die Fig. 10 zeigt die vergrößerte Ansicht des LWL gemäß Fig. 9. Deutlich zu erkennen sind die parallel zur Längsachse des LWL 6 verlaufenden Reißkerben 38 des Schutzprofils 32, die das Heraustrennen des LWL 6 erleichtern.

Natürlich ist es auch möglich, Merkmale der einzelnen gezeig­ ten Ausführungsformen miteinander zu kombinieren.

Claims (9)

1. Brandmeldeeinrichtung mit mindestens einem, an einem, in einem oder in unmittelbarer Nähe eines zu schützenden Ob­ jektes angeordneten, als temperatursensitives Element die­ nenden Lichtwellenleiter (6), einer Strahlungsquelle, einem Detektor zur Messung der von der Strahlungsquelle über den Lichtwellenleiter (6) zum Detektor geführten Strahlung und einer Auswerteeinheit, welche ein Warnsignal erzeugt, sobald die im Detektor gemessene Intensität einen Schwellenwert un­ terschreitet.

2. Brandmeldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lichtwellenleiter (6) in ein zu überwachen­ des Kabel integriert ist.

3. Brandmeldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lichtwellenleiter (6) am Mantel (2) eines zu überwachenden Kabels befestigt ist.

4. Brandmeldeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter (6) am Kabelmantel (2) angespritzt, angeklebt oder mittels eines Halteelements befestigt ist.

5. Brandmeldeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter (6) wellenlinien­ förmig auf mehreren zu überwachenden Kabeln (4) verlegt ist.

6. Brandmeldeeinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch einen Kunststoff-Lichtwellen­ leiter (6).

7. Brandmeldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lichtwellenleiter (6) mit einem Schutzpro­ fil (34) versehen ist.

8. Brandmeldeeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schutzprofil (34) mit einer Klebefläche (36) versehen ist, deren Kontur an den Umfang des zu überwa­ chenden Kabels angepaßt ist.

9. Brandmeldeeinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schutzprofil (34) mit Reißkerben (38) versehen ist, die ein Heraustrennen des Lichtwellenleiters (6) erleichtern.