DE2346249B2

DE2346249B2 - Brandmelder

Info

Publication number: DE2346249B2
Application number: DE19732346249
Authority: DE
Inventors: Quinn Shumway Johannesburg Transvaal Anderson (Sudafrika)
Original assignee: Anglo American Corp of South Africa Ltd
Current assignee: Anglo American Corp of South Africa Ltd
Priority date: 1972-09-13
Filing date: 1973-09-13
Publication date: 1977-09-15
Also published as: GB1436405A; CA1015042A; ZA726258B; DK137293B; US3921158A; FR2199150B1; DE2346249A1; DE2346249C3; DK137293C; AU6025073A; FR2199150A1; JPS4969099A

Description

Die Erfindung betrifft einen Brandmelder, bestehend aus einem Gehäuse, aus einer in dem Gehäuse angeordneten Lichtenergiequelle, die Lichtstrahlen durch das Gehäuse hindurch aussendet, aus einer Vorrichtung, um die Stärke der Lichtenergiequelle pulsieren zu lassen, aus einer oder mehreren öffnungen in dem Gehäuse, durch die hindurch Verbrennungsprodukte in das Gehäuse eintreten können, aus einem im Strahlengang der Lichtstrahlen angeordneten Lichtdetektor, aus einem Interferenzfilter, das sich zwischen der Lichtenergiequelle und dem Lichtdetektor befindet und zu diesem nur Lichtstrahlen gelangen läßt, die eine vorbestimmte Wellenlänge haben, sowie aus einer Vorrichtung, die in Abhängigkeit von der Intensität der auf den Lichtdetektor fallenden Lichtstrahlen anspricht, um eine Warnvorrichtung zu betätigen.

Auf vielen Arbeitsgebieten, jedoch insbesondere in Bergwerken, kommt der Möglichkeit, das Ausbrechen eines Brandes so schnell wie möglich zu melden, eine ständig zunehmende Bedeutung zu. Zu diesem Zweck sind bereits verschiedene Bauarten von Brandmeldern entwickelt worden.

Unter anderem sind Ionisationsrauchmelder bekannt Diese haben den Nachteil, daß sie für Staub, Luftgeschwindigkeit und Luftfeuchtigkeit empfindlich sind.

Ein bekannter Brandmelder (DT-OS 2161354) arbeitet nach dem Prinzip der Streuung von Licht an Rauchteilchen, bei dem das bei Anwesenheit von Rauchteilchen auftretende Streulicht auf einen Lichtdetektor trifft und über diesen zur Auslösung einer Warnvorrichtung führt Um die Ansprechempfindlichkeit dieses Brandmelders von Schwankungen der Versorgungsspannung unabhängig zu machen, regelt eine elektrische Schaltung die Leistungsaufnahme der Glühbirne auf einen konstanten Wert dadurch, daß die Versorgungsspannung eines Kreises, in dem die Glühlampe liegt, periodisch unterbrochen wird mit einer Frequenz, die je nach Schaltung bei wenigstens 100 Hz

ίο bzw. 1000 Hz liegt Dabei bleibt die Temperatur des Leuchtkörpers und damit der Lichtstrom nahezu konstant Bei diesem Brandmelder können Partikel, die nichts mit einem Verbrennungsvorgang zu tun haben, zu einer Lichtstreuung und damit zum Ansprechen führen.

Die Möglichkeit eines Fehlansprechens wird etwas vermindert bei einem weiterhin bekannten Brandmelder (DT-OS 2108 707), der ebenfalls nach dem Streulichtprinzip arbeitet Die Leistung der an Rußpartikeln gestreuten Strahlung wird bei zwei verschiedenen

ίο Wellenlängen gemessen, und eine Auswerteschaltung ist so eingestellt, daß sie eine Warnvorrichtung auslöst, wenn die wellenlängenabhängigen Streustrahlleistungcn in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen. Bei diesem Brandmelder ist eine Vorrichtung zum Pulsieren der Strahlungsquelle vorgesehen, um mit nur einem Lichtdetektor zeitlich nacheinander und unter Zwischenschaltung entsprechender selektiver Filter die Strahlungsleistung bei zwei verschiedenen Wellenlängen messen zu können. Ein Nachteil dieses bekannten

Brandmelders liegt in der auch bei ihm bestehenden Gefahr, daß er auf Veränderungen in der Atmosphäre anspricht, die nicht mit einem Verbrennungsvorgang in Zusammenhang stehen, insbesondere aufgrund der Tatsache, daß sich das obengenannte Verhältnis der Streustrahlleistungen auch bei Abwesenheit des zu ermittelnden Rauches einstellen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen und verbesserten Brandmelder der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem dieser Nachteil vermieden wird, der also nur bei Vorhandensein eines bestimmten Verbrennungsproduktes anspricht

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lichtenergiequelle mit einer Frequenz von 17 Hz zum Pulsieren gebracht wird.

Der erfindungsgemäße Brandmelder arbeitet nach dem Prinzip der Absorption, bei dem eine pulsierende Lichtenergiequelle benötigt wird. Die Pulsierfrequenz von 17 Hz ergibt sich als bester Kompromiß zwischen einer niedrigen Frequenz, mit der ein großes Temperaturverhältnis trotz der thermischen Trägheit des

Glühfadens erzielt wird, und einer höheren Frequenz,

bei der der Lichtdetektor ein günstigeres Signal/

Rausch-Verhältnis liefert. Durch Vorschaltung eines Interferenzfilters empfängt

der Lichtdetektor nur Lichtstrahlen der durch das Filter bestimmten Wellenlänge, und die Intensität dieser Strahlung kann sich nur durch Absorption in einem Verbrennungsprodukt vermindern, dessen charakteristische Wellenlänge der durch das Filter bestimmten

te Wellenlänge entspricht. Damit ist sichergestellt, daß sonstige Veränderungen in der Atmosphäre (Feuchtigkeit, Temperatur, Partikel) keinen Einfluß auf die Intensität der Strahlung zum Lichtdetektor haben und somit kein Ansprechen der Warnvorrichtung auslösen.

Weiterhin ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Interferenzfilteranordnung so ausgebildet, daß sie zu dem Lichtdetektor nur Lichtstrahlen gelangen läßt, deren Wellenlänge der charakteristischen

Wellenlänge des 4,27-Mikron-Absorptionsbandes von Kohlendioxid entspricht

Schließlich besteht gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Glühdraht der als Lichtenergiequelle dienenden Glühbirne aus einem dünnen Band aus einer s oxidierten Nickel-Chrom-Legierufig. Dieser Glühdraht erfüllt die an ihn gestellten Anforderungen, d. h. er hat ein hohes Emissionsvermögen innerhalb eines breiten Spektralbereichs und führt bei der Pulsierfrequenz von 17 Hz und entsprechender Dimensionierung zu einem guten Signal/Rausch-Verhältnis. Er hat ferner einen hohen elektrischen Widerstand und große Festigkeit und ist chemisch neutral.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungstorm eines erfindungsgemäßen Brandmelders in einem verkürzten Längsschnitt

Gemäß der Zeichnung gehört zu dem dargestellten Brandmelder ein zylindrisches Gehäuse 10, in dessen einem Ende ein erster konkaver Reflektor 12 angeordnet ist an dessen Mittelpunkt sich eine Lampe 14 befindet In dem Gehäuse ist in einem kleinen Abstand von dem ersten Reflektor 12 ein diesem zugewandter zweiter konkaver Reflektor 16 angeordnet Die dem Mittelpunkt des ersten Reflektors 12 zugeordnete Lampe 14 befindet sich im Brennpunkt des zweiten Reflektors 16.

Da sich alternierende Signale leichter verarbeiten lassen als nicht alternierende, ist die Lampe 14 vorzugsweise mit einem Glühfaden versehen, dem der Strom in Form von Impulsen mit einer Frequenz in der Größenordnung von 17 Hz zugeführt wird. Der Glühfaden ist vorzugsweise als dünnes Band aus einer oxidierten N'ckel-Chrom-Legierung ausgebildet, da sich eine solche Legierung in vieler Hinsicht als für den erfindungsgemäßen Zweck geeignet erwiesen hat. Der elektrische Widerstand dieser Legierung ist hoch, im oxidierten Zustand hat ihr Emissionsvermögen innerhalb eines breiten Spektralbereichs einen Wert von 0,80 bis 030, sie verhält sich chemisch neutral, und sie weist eine hohe Festigkeit auf.

Gemäß der Zeichnung ist ein Fenster 18, das z. B. aus Saphir od. dgl. besteht am Mittelpunkt des zweiten Reflektors 13 angeordnet, um die durch die beiden Reflektoren und das Gehäuse 10 abgegrenzte Kammer an dieser Stelle dicht zu verschließen.

Die von der Lampe 14 ausgesandten Lichtstrahlen 20 werden somit durch den zweiten Reflektor 16 in so Richtung auf den ersten Reflektor 12 zurückgeworfen, der die Lichtstrahlen seinerseits so reflektiert, daß sie schließlich durch das Fenster 18 fallen.

Die von dem Fenster 18 durchgelassenen Lichtstrahlen treffen auf einen Lichtdetektor 22, z. B. einen photoelektrischen Indiumantimoniddetektor. Unmittelbar vor dem Detektor 22 ist ein Interferenzfilter 24 angeordnet das nur Lichtstrahlen durchläßt deren Wellenlänge einer der charakteristischen Wellenlängen eines gewählten gasförmigen Verbrennungsproduktes entspricht

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Interferenzfilter 24 so ausgebildet daß es nur Lichtstrahlen durchläßt deren Wellenlänge einer der charakteristischen Wellenlängen von Kohlendioxid, z. B. dem 4,27-Mikron-Grundabsorptionsband

Das Ausgangssignal des Detektors 22 wird einer elektronischen Einrichtung zugeführt die bei jeder größeren Änderung der Stärke des von dem Detektor abgegebenen Stroms eine Warneinrichtung betätigt

Zum Gebrauch wird der erfindungsgemäße Brandmelder z.B. in einem Bergwerk angeordnet Treten keine Verbrennungsprodukte auf, haben die von dem Filter 24 durchgelassenen Lichtstrahlen eine bestimmte Intensität bei der die Warneinrichtung unbetätigt bleibt Findet eine Verbrennung statt, entsteht Kohlendioxid, das durch öffnungen 26 in die Kammer des Gehäuses 10 eintritt Die Lichtstrahlen der Lampe 14 geben in der Kammer einen Teil ihrer Energie an das Kohlendioxid ab, so daß sich die Intensität der auf den Detektor 22 fallenden Lichtstrahlen verringert Diese Verringerung wird durch die elektronische Einrichtung festgestellt, die daraufhin die Warneinrichtung betätigt

Gewöhnlich würde man das Ausgangssignal des Detektors verstärken, bevor man es der elektronischen Einrichtung zuführt Um die Schwierigkeiten zu vermeiden, die sich bei einer Dämpfung des Signals ergeben, welche auf eine Verschmutzung der Reflektoren, das Vorhandensein von Staub od. dgl. zurückzuführen sein könnte, wäre es möglich, von den Lichtstrahlen eine Probe zu nehmen, die eine andere Wellenlänge hat als die durch das Filter 24 fallenden Lichtstrahlen, und diese Probe könnte benutzt werden, um den Verstärkungsgrad des Verstärkers zum Ausgleich der Dämpfung einzustellen.

Die elektronische Einrichtung, der das Ausgangssignal des Detektors 22 zugeführt wird, kann so ausgebildet sein, daß sie mit einer gesonderten Spektralfilterwirkung arbeitet und auf Änderungen des Signals so anspricht daß sie kein Ausgangssignal erzeugt wenn die Luft in der Kammer nur die normalerweise vorhandene Menge von Kohlendioxid enthält Beim Auftreten eines Brandes bewirkt jedoch das Entstehen einer größeren Kohlendioxidmenge, daß am Ausgang der elektronischen Einrichtung eine Spannung erscheint

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

. Patentansprüche:

1. Brandmelder, bestehend aus einem Gehäuse, aus einer in dem Gehäuse angeordneten Lichtenergiequelle, die Lichtstrahlen durch das Gehäuse hindurch aussendet, aus einer Vorrichtung, um dir; Stärke der Lichtenergiequelle pulsieren zu lassen, aus einer oder mehreren öffnungen in dem Gehäuse, durch die hindurch Verbrennungsprodukte in das Gehäuse eintreten können, aus einem im Strahlengang der Lichtstrahlen angeordneten Lichtdetektor, aus einem Interferenzfilter, das sich zwischen der Lichtenergiequelle und dem Lichtdetektor befindet und zu diesem nur Lichtstrahlen gelangen läßt, die eine vtorbestimmte Wellenlänge haben, sowie aus einer Verrichtung, die in Abhängigkeit von der Intensität der auf den Lichtdetektor fallenden Lichtstrahlen anspricht, um eine Warnvorrichtung zu betätigen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtenergiequelle mit einer Frequenz von 17 Hz-.cum Pulsieren gebracht wird.

2. Brandmelder nach Anspruch 1, bei dem das Interferenzfilter zum Lichtdetektor nur Lichtstrahlen mit einer Wellenlänge gelangen läßt, die einer der charakteristischen Wellenlängen eines ausgewählten gasförmigen Verbrennungsproduktes entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgewählte gasförmige Verbrennungsprodukt Kohlendioxid ist und die gewählte Wellenlänge 4,27 Mikron ist

3. Birandmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtenergiequelle eine Glühbirne dient, deren Glühdraht aus einem dünnen Band aus einer oxidierten Nickel-Chrom-Legierung besteht.