DE2023953A1 - Rauchdetektor mit mindestens einer Rauchmesskammer - Google Patents

Rauchdetektor mit mindestens einer Rauchmesskammer

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DE2023953A1 DE19702023953 DE2023953A DE2023953A1 DE 2023953 A1 DE2023953 A1 DE 2023953A1 DE 19702023953 DE19702023953 DE 19702023953 DE 2023953 A DE2023953 A DE 2023953A DE 2023953 A1 DE2023953 A1 DE 2023953A1
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Description

Dlpl.-lng. Dipt. oec. publ. DIETRICHLEWINSKY
PATENTANWALT Mönchen 21 - Gotthardstr. 81 Telefon 56 17 42
CERBERUS AG Männedorf ZH
Rauchdetektor mit mindestens einer Rauchmesskammer
Die Erfindung betrifft einen Rauchdetektor mit mindestens einer Rauchmesskammer, bestehend aus einem Sockelteller zur Montage an der Decke und einem hängend, daran befestigten die Rauchmesskammer umschliessenden Gehäuse, welches Oeffnungen für den Eintritt der umgebenden Luft in die Rauchmesskammer aufweist.
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Die Aufgabe eines Rauchdetektors besteht darin, das Auftreten von Rauch oder Aerosolen, welche z.B. bei einem Brand entstehen, in einem möglichst frühen Stadium nachzuweisen. Dabei spielen Transportprobleme eine wesentliche Rolle. Das Auftreten von Rauch am Brandort genügt nicht zum Ansprechen des Rauchdetektors und zur Auslösung eines Alarmes. Dazu ist ausserdem notwendig, dass eine ausreichende Menge von Rauch in die Messkammer des Rauchdetektors transportiert wird. In der Messkammer können die Rauch- oder Aerosolteilchen dann in bekannter Weise nachgewiesen werden } Z.B. mittels des in einem von einer Lichtquelle ausgehenden Strahlenganges auftretenden Streulichtes (optischer Rauchmelder) oder mittels der Aenderung des Stromes in einer Ionisationskammer (Ionisationsfeuermelder) oder durch andere Methoden, z.B. die Messung der Aenderung der Leitfähigkeit, der Feuchtigkeit oder der Ionendichte der Raumluft.
Für sämtliche Typen von Rauchdetektoren ist es daher ausserordentlich wichtig, die Ausbreitungseigenschaften des Rauches von einem Brandherd zu berücksichtigen, um ein möglichst frühzeitiges Ansprechen der Detektoren und eine Alarmgabe iu einem möglichst frühen Zeitpunkt zu gewährleisten.
009848/1276
Bei der Projektierung von Feuermeldeanlagen ist es daher üblich, durch empirische Versuche, d.h. durch Versuchsfeuör an verschiedenen möglichen Brandstellen die günstigsten Orte für die Anbringung von Rauchdetektoren zu ermitteln.
Bei der Konstruktion von Rauchdetektoren wurde jedoch der Art der Rauchausbreitung in einem Raum bisher wenig Beachtung geschenkt. Man war im wesentlichen bestrebt, die Messkammer weitgehend gegen die umgebende Atmosphäre offen zu gestalten. Beispielsweise wird bei einer Anzahl bekannter Konstruktionen die Messkammer lediglich durch eine gitterartige Haube oder eine Haube mit relativ grossen gitterartigen Oeffnungen von der Aussenatmosphäre getrennt. Solche Konstruktionen besitzen jedoch den Nachteil, dass sie der natürlichen Verstaubung in starkem Masse ausgesetzt sind.
Bei optischen Rauchmeldern ist die Verwendung einer weitgehend offenen Messkammer nicht möglich, da verhindert werden muss, dass Licht von aussen eindringt. Zu diesem Zweck sind die Eintrittsöffnungen so gestaltet, dass kein gerader Weg von aussen in die Messkammer führt, und dass Licht erst nach mehrfacher Reflexion in die Kammer eindringen kann. Dementsprechend wird auch der Rauchtransport in die Messkammer behindert, was sich nachteilig auf das Ansprechverhalten des Melders auswirkt.
009848/1276
Bei Ionisationsfeuermelder!! ist es bekannt geworden, dass die Empfindlichkeit dann optimal wird, wenn die Feldstärke in der Messkammer weniger als 5 V/cm beträgt. Diese relativ niedrige Feldstärke hat zur Folge, dass die Geschwindigkeit der Ionen in der Messkammer relativ niedrig wird. Bei einer offenen Messkammer genügt daher bereits eine geringe Strömungsgeschwindigkeit der umgebenden Luft, um den Ionisationsstrom in der Messkammer zu beeinflussen. Es ist daher notwendig, Ionisationsfeuermelder mit niedriger Feldstärke durch zusätzliche Windschirme abzuschirmen, die jedoch wiederum den Rauchtransport in die Messkammer behindern und zu einem späteren Ansprechen der Alarmanlage führen.
Ziel der Erfindung ist daher ein Rauchdetektor, in dessen Messkammer Rauch schneller und leichter eindringen kann, und der daher eine Alarmgabe in einem früheren Stadium der Brandentwicklung erlaubt.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnungen des die Rauchmesskammer umschliessenden Gehäuses in zwei verschiedenen Zonen angeordnet sind, wobei die Oeffnung oder die Oeffnungen einer oberen Zone höchstens einen Abstand von 20 mm von der Raumdecke haben und die Oeffnung oder die Oeffnungen in einer unteren Zone an der Unterseite des Gehäuses angebracht sind.
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Die Erfindung beruht auf der Tatsache, dass bei einem Brand infolge der Wärmeentwicklung die am Brandherd entstandenen Rauch- oder Aerosolpartikel zunächst senkrecht nach oben steigen und durch Hindernisse, z.B. die Raumdecke nach der Seite abgelenkt werden und an den Seitenwänden wieder nach unten strömen. In der weitaus überwiegenden Zahl der Anwendungsfälle werden Feuermeldeanlagen in Räumen montiert, die eine ebene Decke und senkrechte Wände besitzen. In diesen Fällen entsteht direkt über dem Brandherd eine senkrecht nadi oben gerichtete Luftströmung, jedoch an der Decke, ausgenommen die Stelle über dem Brandherd eine horizontale Luftströmung.
Brandversuche in verschiedenen Räumen haben nun zu der Erkenntnis geführt, dass im Frühstadium eines Brandes der Rauch vorzugsweise nur in einer dünnen Schicht von etwa 2-3 cm Dicke entlang der Decke abtransportiert wird. Um einen.möglichst guten Rauchtransport in die Messkammer des Rauchdetektors zu gewährleisten, ist es daher zweckmässig, einerseits in einem möglichst geringen Abstand von der Raumdecke Oeffnungen anzubringen, durch die Rauch in die Messkammer eindringen kann, wenn der Detektor nicht unmittelbar über dem Brandherd angeordnet ist, und andererseits Oeffnungen an der Unterseite des Detektorgehäuses vorzusehen, so dass ein möglichst frühzeitiges Ansprechen erreicht wird, wenn der Detektor unmittelbar -über dem Brandherd angeordnet ist. Ausserdem wird bei Anströmung von unten ein Stau verhindert, wenn die Luft durch möglichst weit oben gelegene Oeffnungen die Messkammer wieder vetiatsen kann.
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Es reicht aus, nur Oeffmangen in einer oberen, knapp unter der Raumdecke liegenden Zone, und einer unteren Zone an der Unterseite des Gehäuses anzubringen, während die anderen Gehäuseflächen geschlossen sind. Damit ist sichergestellt, dass sowohl der Rauchtransport in die Messkammer sehr schnell geschieht, andererseits aber durch die seitliche Abschirmung eine Beeinflussung durch Wind und Luftströmungen oder bei einem optischen Detektor durch Streulicht vermieden wird.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ' einen optischen Rauchdetektor
Fig. 2 eine erste Ausführung eines Ionisationsfeuermelders Fig. 3 eine zweite Ausführung eines Ionisationsfeuermelders
Der in Fig. 1 dargestellte optische Feuermelder besteht aus einem Sockel 1, welcher zur Montage an einer horizontalen Fläche, z.B. der Raumdecke 2, dient. An dem Sockel 1 ist ein Gehäuse 3 hängend befestigt, welches eine Messkammer 4 umschliesst. Die Messkammer 4 enthält eine Lichtquelle 5, beispielsweise eine Glühlampe oder eine besonders für Impulsbetrieb geeignete Entladungslampe, z.B. eine Glimmlampe und , eine Photozelle 6. Unter Photozelle sind dabei bekannte
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lichtelektrische Elemente zu verstehen, z.B. luftleere oder gasgefüllte Photozellen, aktive Halbleiter — Photoelemente oder Photowiderstände, usw. Durch einen Schirm 7 wird verhindert, dass direktes Licht von der Lampe 5 auf die Photozelle 6 trifft. Die Photozelle 6 kann nur Licht erhalten, wenn das von der Lampe 5 in die Messkammer 4 ausgestrahlte Licht durch Partikel in der Messkammer, z.B. Rauch oder Brandaerosole, gestreut wird. Falls dieses Streulicht einen bestimmten Betrag überschreitet, löst die Photozelle ein Alarmsignal aus. Die dazu notwendige Schaltung kann beispielsweise in Zwischenräumen 8 im Sockel untergebracht sein und so gestaltet sein, dass sowohl eine Alarmanzeigelampe 9 am Melder, als auch über Leitungen eine Alarmeinrichtung in einer Signalzentrale ausgelöst wird.
Das Gehäuse 3 des Rauchdetektors weist eine Anzahl Oeffnungen in zwei verschiedenen Zonen auf. Die in dem Ausführungsbeispiel ovalen, fast kreisförmigen Oeffnungen 10 in einer oberen Zone,sind, möglichst nahe am oberen Rand des Gehäuses 3 angebracht, so dass der Abstand des Randes der Oeffnungen 10 von der Montagefläche, z.B. der Raumdecke 2, weniger als 20 mm beträgt. Die Oeffnungen 10 sind ringsum im Gehäuse 3 angebracht, so dass bei Anströmen des Rauches in einer verhältnismässig dünnen Schicht aus beliebiger Richtung genügend Rauch in die Messkammer eintritt, um einen Alarm auszulösen. Aus diesem Grunde ist ein zylindersymmetrischer Aufbau sehr zweckmässig, jedoch sind auch Ausführungsbeispiele mit quadratischer oder '
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vieleckiger Grundfläche denkbar, solange sich Oeffnungen auf jeder Seitenfläche befinden. Die Form der Oeffnungen 10 ist ebenfalls beliebig.,Auf der Unterseite des Gehäuses 3 befinden sich Oeffnungen 11, welche dafür sorgen, dass bei einer vertikalen Luftströmung ebenfalls genügend rauchhaltige Luft in die Messkammer eintreten kann. Diese Oeffnungen 11 können beispielsweise auch als Drahtgitter ausgebildet sein, welches die ganze Unterseite des Gehäuses 3 einnimmt. Die Unterseite des Gehäuses muss darüber hinaus nicht wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, eben sein, sondern kann die Form eines Kugelabschnittes,eines stumpfen Kegels oder eine andere geeignete geometrische Form haben.
Bei optischen Rauchdetektoren ist es erforderlich zu verhindern, dass Licht von aussen in die Messkammer 4 eindringen kann. Auch wenn zur Verhinderung dieses Aussenlichteinflusses die Lampe im Impulsbetrieb arbeitet, mit einer entsprechend abgestimmten Empfängerschaltung, können Störungen und Fehlalarm auftreten, wenn zufällig eine äussere Lichtquelle die gleiche Frequenz aufweist. Die Messkammer 4 muss.daher zusätzlich gegen den Eintritt von Licht abgeschirmt sein, diese Abschirmung darf jedoch den Luftzutritt so wenig wie möglich behindern. In dem gezeigten Beispiel besteht diese zusätzliche Abschirmung aus vertikalen Lamellenil?, welche zum Teil abgeknickt und ineinander verschachtelt sind, und zwar derart, dass kein gerader Weg von aussen in das Mesekammerinnere führt. Andererseits jedoch alle Wege in das Messkammerinnere keine spitzwinkligen Abknickungen aufweisen, welche eine
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Luftzirkulation stark behindern würden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass kein direktes Licht in die Messkammer 4 eintreten kann, jedoch die Luftzirkulation ao wenig wie möglich behindert wird. Ein weiterer Vorteil der gezeigten Lamellenanordnung besteht darin, dass die Photozelle kein Licht erhält, welches von der Lichtquelle ausgesandt und nur einmal von einer Wandfläche reflektiert wurde.
In Fig. 2 ist ein Ionisationsfeuermelder dargestellt, welcher aus einem Sockel 13 besteht, welcher zur Montage an einer horizontalen Fläche 14, z.B. der Raumdecke dient. Das am Sockel 13 hängend befestigte Gehäuse 15 umschliesst eine Messkammer 16, die eine Mittelelektrode 17 enthält, welche ein radioaktives Präparat 18 trägt. Durch diese Strahlenquelle wird die Luft in der Messkammer 16 ionisiert und zwischen der Mittelelektrode 17 und dem Gehäuse 15, welches die andere Elektrode der Ionisationskammer bildet, fliesst ein Ionenstrom. Treten Rauch- oder Brandaerosole in die Messkammer 16 ein, so ändert sich dieser Ionenstrom. Um diese Stromänderung auswerten zu können, liegt die Messkammer 16 in Serie mit einem Widerstandselement, welches hier als Referenz-Ionisationskammer 19, welche für Rauchpartikeln nahezu nicht zugänglich ist, ausgebildet ist. Die gemeinsame Mittelelektrode 17, welche in der Referenz-Ionisationskammer ein weiteres radioaktives Präparat 20 trägt, ist mit einer elektrischen Schaltung verbunden, welche über Speiseleitungen eine Alarmanlage auslöst und eine individuelle Anzeigeeinrichtung 21 am Detektor betätigt. Diese elektrische Schaltung ist vorteilhaft als gedruckte Schaltung 22, z.B. auf einer der Sockelflächen
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angebracht. Durch diese flache Anordnung wird ein ungehindertes Durchströmen der Messkammer möglich. Aus dem gleichen Grunde ist die Referenz-Ionisationskammer oberhalb des Sockeltellers in die Montagefläche eingelassen.
Das Gehäuse 15 ist im zylindrischen Oberteil rundum mit Oeffnungen 23 versehen, welche hier als vertikale Schlitze ausgebildet sind. Der Abstand dieser Schlitze 23 von der Montagefläche 14 beträgt wiederum weniger als 20 mm, so dass der in einer dünnen Schicht aus beliebiger Richtung anströmende Rauch ohne wesentliche Behinderung die Messkammer durchqueren kann. An der Unterseite des Gehäuses 15 befinden sich weitere feine Oeffnungen 24, welche gewährleisten, dass bei Anströmen von unten die rauchhaltige Luft ebenfalls ohne wesentliche Behinderung in die Messkammer 16 eindringt. In diesem Fall sorgen die Oeffnungen 23 dafür, dass kein Stau in der Messkammer auftritt und wirklich eine Durchströmung stattfindet. Die Form der unteren Oeffnungen 24 ist wiederum beliebig, beispielsweise können sie als Raster oder als Gitter ausgebildet sein, oder aus radialen Schlitzen bestehen.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Ionisationsfeuermelders, welcher sich vorzugsweise für Anv/endungen eignet, bei denen eine Beschädigung der Montagefläche vermieden werden muss, oder wo ein technischer Eindruck stören würde, z.B. in repräsentativen Räumen, Museen, Wohnhäusern, usw. Trotzdem sind die technischen Vorteile beinahe die gleichen, wie
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bei den beiden vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Der an der Raumdecke 25 befestigte Sockel 26 1st hler stumpfkegelförmig gestaltet, so dass die anströmende rauchhaltige Luft zum unteren Rand des Gehäuses 27 geleitet wird. Das zylindrische oder leicht konische Gehäuse 27 umschliesst wiederum die eine Mittelelektrode 28 mit einem radioaktiven Präparat 29 versehene Messkammer 30. Im Sockel ist wiederum als Widerstandselement eine Referenz-Ionisationskammer 31 mit einer weiteren Mittelelektrode 32 und einem radioaktiven Präparat 33 eingelassen. Die Referenz-Ionisationskammer ist so flach gebaut, dass eine Aufputzmontage an der Montagefläche .25 möglich ist, ohne dass die Mittelelektrode 28 zu weit nach unten hervorragt. Die elektrische Schaltung 34 des Ionisationsfeuermelders befindet sich in Form von integrierten Schaltkreisen vergossen zwischen den beiden Mittelelektroden 28 und 32.
Die Oeffnungen der oberen Zone bestehen in diesem Fall aus einem durchgehenden ringförmigen Schlitz 35 zwischen Sockel und Gehäuse, in einem Abstand von weniger als 20 mm von der Montagefläche 25. Das Gehäuse 27 wird durch unsichtbare oder durch den Schlitz- 35 noch sichtbare Haltestege oder Rippen am Sockel 26 gehalten. Durch diese Anordnung kann erreicht werden, dass die vom stumpfkegelförmigen Sockel 26 leicht abgelenkte anströmende rauchhaltige Luft ohne wesentliche Behinderung in die Kammer einströmen kann und daher ein
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Alarm zu einem frühest möglichen Zeitpunkt ausgelöst werden kann. Die Oeffnungen der unteren Zone sind hier als durchgehender kreisringförmiger Schlitz 36 ausgebildet. Der Boden 37 des Gehäuses wird wiederum durch fast unsichtbare Haltestege oder -rippen gehalten. Vorteilhaft ist noch, dass Staub, weleher durch die Oeffnungen 35 in das Messkammerinnere eindringt, durch die Oeffnungen 36 wieder herausfallen kann. Es wird bemerkt, dass durch die Beschränkung der Oeffnungen auf ein Minimum und durch die Ausbildung als Schlitze, welche bei günstigen Ausführungsformen lediglich als Einschnitte erscheinen können, sich äusserlich sehr dekorative Modelle herstellen lassen, die auch in Räumen Verwendung finden können, in denen technische Geräte nicht erwünscht sind. Trotz der an sich nachteiligen geringen Fläche der Oeffnungen, ist durch die Anordnung der Oeffnungen an der günstigsten Stelle im Zusammenhang mit der Konstruktion des Sockels und einem speziellen Aufbau der Messkammer sichergestellt, dass der Rauchtransport in die Messkammer so wenig behindert wird, dass dieser Ionisationsfeuermelder trotzdem bereits zu einem frühest möglichen Zeitpunkt der Brandentwicklung anspricht und einen Alarm auslöst.
8 4 8.M 2 7T

Claims (8)

  1. Patentanspruch e
    ( 1 ./Rauchdetektor mit mindestens einer Rauchmesskammer, bestehend aus einem Sockelteller zur Montage an der Raumdecke und einem hängend daran befestigten, die Rauchmesskammer umschliessenden Gehäuse, welches Oeffnungen für den Eintritt der umgebenden Luft in die Rauchmesskammer aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnungen in zwei verschiedenen Zonen angeordnet sind, wobei die Oeffnung oder die Oeffnungen in einer oberen Zone höchstens einen Abstand von 20 mm von der Raumdecke haben und die Oeffnung oder die Oeffnungen in einer unteren Zone an der Unterseite des Gehäuses angebracht sind.
  2. 2. Rauchdetektor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rauchdetektor als Ionisationsfeuermelder mit einer Messionisationskammer als Rauchmesskammer ausgebildet ist, welche Messionisationskammer in Serie mit einem Widerstandselement, vorzugsweise einer Referenzionisationskammer, geschaltet und mit einer elektrischen Verstärker- und Schwellwertdetektor-Schaltung verbunden ist. ■
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  3. 3. Rauchdetektor nach Anspruch 2 , ■ dadurch gekennzeichnet, dass der vom Widerstandselement und der elektrischen Schaltung eingenommene Raum innerhalb des Gehäuses sich anschließend an den Sockel in der Mitte des Gehäuses befindet und innerhalb einer Zone von 30 mm Abstand von der Raumdecke liegt.
  4. 4. Rauchdetektor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rauchdetektor als optischer Feuermelder mit einer mindestens eine Lichtquelle und mindestens eine Photozelle enthaltenden Rauchmesskammer ausgebildet ist, welche so angeordnet sind, dass kein direktes Licht won der Lichtquelle auf die Photozelle trifft.
  5. 5. Rauchdetektor nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer innerhalb des Gehäuses von vertikalen Lamellen umgeben ist, welche so gestaltet und angeordnet sind, dass einerseits keine gerade Linie von einer Oeffnung des Gehäuses in das Innere der Messkammer führt und dass andererseits von jeder Oeffnung des Gehäuses mindestens ein Weg in das Innere der Messkammer führt, welcher Weg aus geraden Strecken zusammengesetzt ist, die an den Knickstellen überall einen stumpfen Winkel miteinander bilden.
    009848/1276
  6. 6. Rauchdetektor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Oeffnung oder die Oeffnungen der oberen Zone als durchgehender oder von Haltestegen oder -rippen unterbrochener ringförmiger Schlitz von höchstens β mm Breite und einem Abstand vom Sockel von 0 - 10 mm ausgebildet sind.
  7. 7. Rauchdetektor nach Anspruch 1 , dadurch gekenn-, zeichnet, dass die Oeffnung oder die Oeffnungen der unteren Zone als durchgehender oder durch Haltestege oder -rippen unterbrochener kreisringförmiger Schlitz mit einer Breite von höchstens 5 nun ausgebildet sind.
  8. 8. Rauchdetektor nach Anspruch 6 und 7 , dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus einem zylindrischen oder leicht konischen Mantel, dessen FIackennormale überall höchstens 10° von der Horizontalen abweicht, sowie einem ebenen oder stumpf-kegelförmigen Boden, dessen Flächennormale überall höchstens 10° von der Vertikalen abweicht, besteht.
    0 0 9 H h B / 1 2 7 ti
DE2023953A 1969-05-19 1970-05-15 Rauchdetektor mit mindestens einer als Ionisationskammer ausgebildeten Rauchmeßkammer Expired DE2023953C2 (de)

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