DE2040762A1

DE2040762A1 - Sicherheitsgeraet

Info

Publication number: DE2040762A1
Application number: DE19702040762
Authority: DE
Inventors: Nichols Edward W
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1969-09-15
Filing date: 1970-08-17
Publication date: 1971-04-15
Also published as: GB1272908A; IL35287A; BE756000A; US3631439A; FR2061431A5; JPS4939021B1; IL35287A0

Description

DlPL-ING. KLAUS NEU BECKER 2040762 "

Patentanwalt

4 Düsseldorf ,1 -Schadowplatz 9

Düsseldorf, 14.August 1970

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A.

Sicherheitsgerät

Die vorliegende Erfindung betrifft auf Druck ansprechende Sicherheitsgeräte, insbesondere zur Überwachung eines, abgegrenzten Raumes auf unbefugtes Eindringen. Wesentlicher Bestandteil eines solchen Sicherheitsgerätes ist ein mit einem geeigneten Flud gefülltes und in einen Druckwandler ausmündendes Druckrohr. Bei Druckbeaufschlagung erzeugt der Wandler ein elektrisches Signal, das eine Funktion der Größe des angreifenden Druckes ist.

Bei auf Druck ansprechenden Sicherheitsgeräten werden zwei im Abstand voneinander angeordnete, mit dem Flud gefüllte Rohre verwendet, um das Sicherheitsgerät gegen weiter entfernte Schallquellen oder andere Störungen unempfindlich, bezüglich nahen Schaltwellen und Störungen dagegentempfindlich zu machen. An jedes der beiden fludgefüllten Rohre ist ein Wandler angeschlossen, der die auf das jeweilige Rohr einwirkenden Störungen erfaßt.

Bei dem Zweirohr-System beeinflußt eine weit entfernte Störung oder eine Änderung der ümgebungsverhältnisse jedes Rohr in gleicher Weise, und über eine elektrische Ausgleichsschaltung am Ausgang des Wandlers erzeugt dann ein die beiden Rohre in gleicher Größe beaufschlagender Druck ein resultierendes Signal der Größe Null. Wenn eine örtliche Störung auftritt, die nur in einem der beiden

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Telefon (O211) 32 O8 5B Telegramme Custopat

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Rohre zu einer Druckveränderung führt, so gibt die Ausgleichsschaltung ein elektrisches Ausgangssignal ab, das eine Funktion der zwischen den beiden Rohren herrschenden Druckdifferenz ist. Dieses Signal steht zur Auslösung eines Alarms zur Verfügung, der damit ein unbefugtes Eindringen in den abgegrenzten Raum anzeigt.

Ein einem solchen System eigentümlicher Nachteil besteht darin, daß eine gertaue elektrische Abstimmung zwischen den jeweiligen Wandlern sich nur schwer aufrechterhalten läßt, da die Elemente jeder Überwachungseinrichtung jeweils eine besondere Empfindlichkeit gegenüber mechanischer Beanspruchung, Temperaturänderungen und Alterung aufweisen.

Weiter ist das auslenkende Element dem statischen Leitungsdruck des fludgefüllten Rohres ausgesetzt, während auf die entgegengesetzte Seite dieses Elementes ein Umgebungsdruck einwirkt. Wenn sich die Rohre nicht in horizontaler Lage befinden, kann der durch das Flud selbst hervorgerufene statische Leitungsdruck ausreichen, um das auslenkende Element zu zerstören oder den die Auslenkung erfassenden Wandler zu überlasten bzw. diesem einen bleibenden Schaden zuzufügen.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, ein Sicherheitsgerät zu schaffen, mit dessen Hilfe das Eindringen in bestimmte abgegrenzte Bereiche erfaßt werden kann, das einfacher im Aufbau ist und zuverlässiger arbeitet als die bisher bekannten Geräte.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Sicherheitsgerät zur Erfassung des Eindringens in bestimmte abgegrenzte Bereiche mit entlang der Begrenzungslinie dieses Bereiches eingegrabenen fludgefUllten nachgiebigen Rohren, die einen genügend großen Abstand haben, um sie auf bei ihrer Überquerung durch ein Objekt erzeugte Druckwellen unterschiedlich ansprechen zu lassen, sowie mit einem mit den Rohren in Verbindung stehenden, auf die von dem Flud in den Rohren aufgefangenen Impulse ansprechenden Wandlerelement erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Wandlerelement einen Druckfühler mit einer ersten Tastfläche, die von dem Druck des Fluds des ersten fludgefüllten Rohres beaufschlagt wird, sowie einer zweiten Tastfläche

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aufweist, die von dem Druck des Fluds des zweiten fludgefüllten Rohres In zu dem Drück des Fludes des ersten Rohres entgegengesetzter Richtung beaufschlagt wird, und daß der Druckfühler mit dem Wandlerelement verbünden ist und somit ein von der Differenz der Fluddrücke der beiden Rohre abhängiges elektrisches Signal abgibt.

Der in jedem der beiden fludgefüllten Leitungen herrschende statische Leitungsdruck wird auf die entgegengesetzten Flächen des Druckfühlers übertragen, so daß Störungen des Gerätes infolge zu großen statischen Leitungsdruckes eliminiert werden.

Da nur ein einziges Wandlerelement erforderlich ist, entfallen alle Schwierigkeiten, die sich bisher bei der Abstimmung oder Symmetrierung elektrischer und mechanischer Kennwerte eines mit zwei Wandlern bzw» Wandlerelementen arbeitenden Systems ergaben.

Die Erfindung wird nachstehend zusammen mit weiteren Merkmalen anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. Darin zeigen; '

Fig, 1 schematisch eine Darstellung des Sicherheitsgerätes nach der Erfdindung; und

Fig. 2 einen Schnitt durch die Anschlußstelle der fludgefüllten Rohre der Fig. 1 an den Differenzdruckwandler,

Im einzelnen ist in Fig, 1 ein druckabhängig arbeitendes, zur Überwachung des Eintritts in einen abgegrenzten Bereich dienendes Sicherheitsgerät IO zu erkennen, das unterhalb der Erdoberfläche versteckt angeordnet ist, Das Sicherheitsgerät 10 weist im wesentlichen zwei mit Flud gefüllte Rohre 12 und 14 sowie eine auf den Differenzdruck ansprechende Vorrichtung 16 auf. Die Rohre 12 und 14 bestehen aus nachgiebigem Material wie z. B. Gummi, Zur Füllung der beiden Rohre dient ein inkompressibles Gas oder eine Flüssigkeit.

Om. einen beliebigen kritischen Bereich gegen unbefugtes Eindringen zu schützen, ist eine Mehrzahl Sicherheitsgeräte 10 einschließlich

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jeweils eines Vorverstärkers 18 längs der Grenzlinie dieses Bereiches angeordnet. Beim praktischen Einsatz der Erfindung ist das Sicherheitsgerät 10 an eine auf das Sicherheitsgerät ansprechende Überwachungseinheit 22 angeschlossen, während zur Betätigung des Sicherheitsgerätes 10 ein Signalgenerator 36 mit dem Sicherheitsgerät verbunden ist.

Um die richtige Einstellung und Arbeitsweise der auf den Differenzdruck ansprechenden Vorrichtung 16 zu überprüfen, wird von dem Signalgenerator 36 ein Prüf- oder Abfragesignal auf zwei in einem Gehäuse 34 angeordnete Prüfwandler 30 und 32 gegeben. Das Prüfsignal kann ein Wechselspannungssignal mit einer Frequenz von 60 Hz sein, wie es von einer üblichen Spannungsquelle abgenommen werden kann. Das Prüfsignal wird gemeinsam auf die fludgefüllten Rohre 12 und 14 gegeben, um den Nullabgleich der auf den Differenzdruck ansprechenden Vorrichtung 16 zu überprüfen. Das Prüfsignal kann aber auch nacheinander auf die Rohre 12 und 14 gegeben werden, um die Eichung der Vorrichtung 16 in positiver undnegativer Richtung zu überprüfen.

Eine typische Ausführungsform der auf den Differenzdruck ansprechenden Vorrichtung 16 ist in Fig. 2 im Schnitt dargestellt. Im wesentlichen weist diese Ausführungsform eine fludgefüllte Vergleichskammer 50 und einen Differenzdruckdetektor 60 auf, der dicht in eine Wand der Vergleichskammer 50 eingesetzt ist. Der Druckdetektor 60 kann als bidirektionaler Differenzdruckwandler bezeichnet werden.

Der Detektor 60 weist ein elektrisches Wandlerelement 62 auf, das mit einem Druckfühler 64 zusammenwirkt. Das Wandlerelement 62 gibt bei mechanischer Auslenkung des bidirektionalen Druckfühlers 64 über den Vorverstärker 18 ein von der Auslenkung abhängiges Signal ab. Die Auslenkung des Fühlers 64 kann auf ein Anwachsen des Fluddruckes in dem Rohr 14, das dann ein elektrisches Signal einer bestimmten Polarität auslösen würde, oder auf das Anwachsen des Fluddruckes in dem fludgefüllten Hohlraum 52 der Vergleichskammer 50 zurückzuführen sein, was die Erzeugung eines elektrischen Signals von entgegengesetzter Polarität zur Folge hrtte.

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Das elektrische Wandlere leiftent 62 kann als keramische Scheibe aus piezoelektrischem Material ausgebildet sein, die in der Mitte des Druckfühlers 64 befestigt ist. Eine durch eine positive oder negative Auslenkung des Druckfühlers 64 hervorgerufene Zug- bzw, Druckbeanspruchung der Scheibe hat die Abgabe eines elektrischen Signals von entsprechender Polarität zur Folge, Der Druckfühler 64 kann von einer flexiblen Membran, einer Aüsdehnungsmanschette o. dgl, gebildet sein. Zur Übertragung des elektrischen Signals von dem Wandlerelernent 62 an den Vorverstärker 18 dienen elektrische Leitungen 66 und eine hermetisch dicht eingesetzte Zwischenverbindung 68.

Bei einer Ausführungsform des Sicherheitsgerätes 10, bei der die Rohre 12 und 14 mit einem elektrisch leitenden oder korrodierenden Flud wie Wasser oder auch einem Wasser-ZFrostschutzgemisch gefüllt sind, muß das elektrische Wandlerelement 62 von dem in den Rohren 12 und 14 enthaltenen Flud isoliert werden. Dazu kann in die Wand der Kammer 50 ein Bezugs-Auslenkungselement in Form einer stark nachgiebigen Membran 70 dicht eingesetzt werden, wobei die Membran mit ihrer einen Seite dem Flud in dem Rohr 12 und mit ihrer gegenüberliegenden Seite dem Flud in dem Hohlraum 52 zugewandt ist.

Wenn ein geeignetes, elektrisch nicht leitendes, inkompressibles Flud wie etwa ein Isolieröl durch eine Leitung 54 in den Hohlraum 52 eingefüllt wird, so wird der im Rohr 12 herrschende Fluddruck von der Membran 70 über das in dem Hohlraum 52 befindliche Flud auf den Druckdetektor 60 übertragen. Zur Füllung des Hohlraumes mit Flud kommt grundsätzlich jede der zahlreichen, elektrisch nicht leitenden Flüssigkeiten (bzw, jedes entsprechende inkompressible Gas) infrage. Da das in dem Hohlraum 52 befindliche Flud praktisch inkompressibel ist, wird der Druck des in dem Rohr 12 befindlichen Fludes ohne nennenswerten Verlust an Druckempfindlichkeit auf den Druckdetektor 60 übertragen. Da der in den Rohren 12 und 14 herrschende statische Leitungsdruck auf die gegenüberliegenden Seiten des Druckdetektörs einwirkt, werden Störungen des Druckdetektors 60 infolge zu großen statischen Leitungsdruckes im wesentlichen ausgeschaltet.

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Wenn das in den Rohren 12 und 14 befindliche Flud nicht elektrisch leitend ist, kann die sonst zur Isolierung erforderliche Membran 70 fehlen und das Flud des Rohres 12 den Druckdetektor 60 unmittelbar beaufschlagen.

In beiden vorstehend angeführten Fällen ist jedoch nur ein einziger Druckdetektor 60 erforderlich, so daß eine besondere Abstimmung oder Symmetrierung elektrischer oder mechanischer Kennwerte mehrerer Detektoren entbehrlich ist.

Patentansprüche:

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Claims

Pat en tan s ρ r ü c h e

ljSicherheitsgerät zur Erfassung des Eindringens in bestimmte abgegrenzte Bereiche, mit entlang der Begrenzungslinie dieses Bereiches eingegrabenen fludgefüllten nachgiebigen Rohren, die einen genügend großen Abstand voneinander haben, um sie auf bei ihrer Überquerung durch ein Objekt erzeugte Druckwellen unterschiedlich ansprechen zu lassen, sowie mit einem mit den Rohren in Verbindung stehenden, auf die von dem Flud in den Rohren aufgefangenen Impulse ansprechenden Wandlerelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Wanfllerelement (62) einen Druckfühler (64) mit einer ersten Tastfläche, die von dem Druck des FIudes des ersten fludgefüllten Rohres (12) beaufschlagt wird, sowie mit einer zweiten Tastfläche aufweist, die von dem Druck des Fludes des zweiten fludgefüllten Rohres (14) in zu dem Druck des Fludes des ersten Rohres (12) entgegengesetzter Richtung beaufschlagt wird, und daß der Druckfühler (64) mit dem Wandlerelement (62) verbunden ist und somit ein von der Differenz des Fluddruckes der beiden Rohre (12, 14) abhängiges elektrisches Signal abgibt.
2. Sicherheitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfühler (64) flexibel ausgebildet und so befestigt ist, daß er entsprechend Differenzen zwischen dem Druck des ersten und des zweiten fludgefüllten Rohres ausgelenkt wird, und daß das Wandlerelement (62) an dem flexibel ausgebildeten Druckfühler (64) befestigt ist.
3. Sicherheitsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wandlerelement (62) ein die an ihm angreifende Spannung erfassendes Element ist, das auf einer Seite des Druckfühlers (64) befestigt ist und elektrisch auf die durch die Auslenkung des Druckfühlers (64) hervorgerufene mechanische Spannung anspricht«
4. Sicherheitsgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (12, 14) mit einer Vergleichskammer (50) in Verbindung stehen, die mit einem inerten inkompressiblen Flud

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gefüllt ist, und dnß der Druckfühler (64) in eine Wand eingesetzt ist, die die Kammer (50) in einen dem Druck in einem der Rohre (12, 14) ausgesetzten ersten und einen dem Druck in dem anderen der beiden Rohre (12, 14) ausgesetzten zweiten Bereich unterteilt.

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ORIGINAL INSPECTED