DE2415889A1

DE2415889A1 - Fruehwarnfeuermelder

Info

Publication number: DE2415889A1
Application number: DE2415889A
Authority: DE
Inventors: Laurence Gibson Barr; Raymond Lu-Po Chuan; James Frederik Harkee
Original assignee: Celesco Industries Inc
Current assignee: Celesco Industries Inc
Priority date: 1973-04-11
Filing date: 1974-04-02
Publication date: 1974-10-24
Also published as: IT1007859B; DE2415889B2; FR2225797A1; JPS49131696A; DE2415889C3; CA1063208A; US3953844A; GB1446397A; FR2225797B1

Description

Patentanwälte _ . . , _. ,.„ _.«„»

- SI Aether., den 29« März 1974

DIPL-ING. BRUNO SCHMETZ Augustastraße 14-16 · Tel! (0241) 508051

DlPL-ING. WERNER KÖNIG

"■-.; ClLlBGQ INDUSTRIES ING_ep Costa M®ga_p Kalif., USA ■■:.■.-■ .Beschreibung- zu Patentanmeldung

Die-Erfindung "betrifft einen Feuermelder, insbesondere einen Prütossrnfeuerm©ld@r," der eine Überwachungsvorrichtung für Makr©t©ilch®n aufweist ₀

Ks sind "bereits viele Feusrmeldesysteme und -geräte erhält-'IiCh₉; deren Wirkungsweise auf ©iner Vielzahl von Verfahren beruhtο Di® meisten dieser System© erfordern das Vorhandensein --©iasr. Flaum© ₉ von Flugasche ("RaucH^y die Erreichung ©ines bestimmten Temperatur-Niveaus oder dgl. und damit, daß dae Feuer tatsächlich besteht„ bevpr es entdeckt wird. Es ist klar s, daß viel© dieser Systeme sehr kompliziert sind und V©rschmutzung@n unterliegen₉ FaLschalarme abgeben und unter

1© imrd© festgestelltρ daß ©in Büdürfnis nach Feuermeldegeräten besteilt j,- weleh© ©in Feuer bereits in seinem Entstehen :ffiBg©ig®a köjsn©2isi d_oh_e die das Vorliegen einer gefährlichen Situation oder Bedingung anteigen und davor warnen, daß diese Situations, xsrenn-sie nicht beachtet wird, zu ©inem Feuer führen !„wobei diese Anzeige mit einer beträchtlichen Herab= iP ja Eog©r mit äer Möglichkeit einer völligen Aus-

ι F®la©Sial©rmen möglich ist_o Ein derartiger Feuer- ®llg@aein aa^endbaz³ sein_p aber insbesondere in Bereichen, Flugzeugen, Raumfahrzeugen, Untersee-■boot@"a-"uad dort, wo eine hohe Konzentration an elektronischen

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Auerüstuxigen vorliegt _s wie S₀B₀ bei

um nur einig© Beispiele sn n©na©n_o Zur Befriedigung dieses

um @in lelbenprodukt eines im Entstehen begriffenes Feuer aufzufinden* das zuver-

Es wurde da-Materialien als .Makroteilchen

wodurch die Konüb©r die normalerweise dann festgest.ellt, daß von Teilchen von xf@nig©2° als einem Mikron während d©s Entstehens eines Feuers

einig®, Teil© verdampfen «ad in
von weniger els1 Mikron wieder
zentration von kleinen Makroteilchen

vorhandene hinaus erhöht wird₀

Materialien durchgeführt So liegt "beispielsweise

von weniger als

Verbrennung V@ra«eh©n mit verschisdaen

bestätigen, in der

itOffen mit ©inen allmählichen Tem-

irorka®®mo sehr tmter-

war®n_e""-w©sm <aJ itsündungspunkt ansi

das Signal konstant irorpyrolitisch® Zer-

iiang auftrage Ia di©sea Z von

ein©m Miferon statt uad

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Der ungewöhnliche tostieg d©r-Emission von Teil©h@n von weniger als einem Mikron könnt© nur harrühren aus einem ■ungewöhnlichen Energieanstieg» B©r ©rf indungsgaiiäße Frühwarnfeuermelder stellt das Vorhandensein dieser erhöhten Eaiüsior fest und verarbeitet das Signal um @smsg@ig©a₉ daB ein raagewohnlicher Energieasstieg an der Stelle d©e Frfflwamfewer·= meiders vorliegt und daß dieser tostieg sofortig© Beadsfcung erfordert, ma ein©, gefährliche Situation od©r Bedingung ab=..

Die Aufgab© der vorliegenden Erfindung !©steht non darin» einen zuverlässig arbeitenden Frtihwimfeueraialder zu schaffen₉ der das Yorliegen einer feuergefährlichen Bedingung anzeigt bevor eine Entzündung erfolgt ist»

Diese, Aufgabe wird erfindungegemäß durch ©inen Feuermelder gelöst, welcher aufweist

. a) einen Kollektor zum selektiven Aufnehmen von Makroteilchen eines an dem Kollektor vorbeiströmenden Strömungsmittels, wobei der Kollektor eine entgegen der Richtung der Strömung dieses Strömungsmittels ■ . ■ ■ . . geschlossene äußere Stirnfläche und dieser Fläche gegenüberliegend ein® Öffnung aufweist und so bemessen, ist, daß in seine öffnung nur Teilchen von einer Größe von weniger als 5 Mikron eintreten und : im wesentlichen alle größeren Teilchen abgewiesen werden,

b) Tasteinrichtungen zum Feststellen der von dem Kollektor aufgenommenen Teilchen,

-C-) Führungsmittel zum Richten der aufgenommenen Teilchen aus dem Kollektor auf die Tasteinrichtungen und

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ά) auf den Ausgang der Tasteinrichtungen ansprechend® Yerarbeitungseinrichtungenj, welche einen von den Tasteinriehtungen festgestellten iastieg der Masse der getasteten Teilchen ale Mzslg© für das ¥©r° liegen einer feuergefährlichen Bedingun

Weiter® Merkmale der Erfindung₉ di© Gegenstand der sprüche.sind, ©rieben sich aus d©m nachfolgenden Toil der Beschreibung» in d©m die Erfindung beispielsweise anhand von Zeichnungen erläutert ist_G Is stigtg

Figo 1 ein© sehematische tosioht eines erfind

bevorzugten Ausführungsform eines EinlaßStückes oder °gehäus©Sp welches in Yerbindung mit dem Frühwarnfeuermelder benutzt ifird_D

©inen Teilachnitt nach d©r Linie 3-5 in Figo2 mit naoh oben gerichteter Blickrichtung in dem

Figo 4 ©ine Draufsicht nach der Linie 4=4 in Fi mit Blickrichtung in der tsxlalen d@s Kollektorrohrs ρ

Figo § ©ine teilweise im Sehnitt dmrgeetellte Seiten»

des in -de® Einlaßetüek v@rwemieten Kollektor= rohrs und

Figo 6 g

führungsform der elektronischen Spaltun an weleh© das Ausgangssigaml der schaltung gelegt id

_Ei wird nun''anhand der "beigefügten Zeichnungen eine bevorzugt© Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes im einzelnen beschrieben«, ■ .. " .

In Figo 1 ist d©r FrtUxwarnf@u@rm@lder 10 schematisch dargestellt» Dieser Feuermelder 10 weist ein Gehäuse 12 mit einem Einlaß 14 sowie ein Gebläse 16 auf, welcheseine mit Makroteilehen versehene StrdmuBgsmittelprobe, z.B. Luft, aus der umgebenden Atmosphäre in den Einlaß 14 einsaugt. Am Einlaß ist ein Einlaßstück oder Gehäuseteil 18 angeordnet, durch welches di© Strömangsmittelprobe hindurchgeführt wird.

Fig.»' Z'zeigt in dter S©itan@nsicht einen, Schnitt durch eine "-bevorzugte- Ausführungsform des Einlaßstücks 18. Das Einlaßstück 18- kann* wie hier gezeigt, hohl ausgeführt sein, kann aber auch, wenn dies gewünscht wird_s massiv sein. Das Einlaßstüok 18-ist auä ©in©m festen Material von geringem Gewicht, hergestellt, wi® ZoBo aus Aluminium oder einem geeigneten ®aö@r©n -.Material, und wird in dem Gehäuse 12 mittels -Gewinde oder auf @a,d©r© Weis© gehalten. Durch das

18 g@ht ©in Kaaal 20 hindurch, der in kommuni- ¥©rbindung mit dem Einlaß 14 steht, um eine Strömungsmittelpro-b© durch dm® Einlaßstück 18 hindurchzuführesio -_B@r_ K^giaL 20 ist ©1s Ixmearau® eines Rohrs 22 ausgebildet, welche® in das -Einlaßstüek-18 eingesetzt ist und durch

InIaßstück 18 kann aber auch massiv dar Kanal 20 durch Bohren im dem fiuroti am Einlaßstück hiadurchgeführt wird. ..-.-"■"

■Es- ist @in IColl@ktor 24. vorgesehen, der selektiv Makroteilchen au© dem ^i ihm vorbeiströaienden Medium entnimmt. Der Kollektor

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24 hat ©ine Außanflä©he₈ die in dem Abschnitt, der entgegen der StrSmimgsriehtuag d@s Mediums weist, geschlossen ist. Ein© Öffnung 28 sum Aufnehmen dsr Mükroteilchen aus dem Medium ist in dem Abschnitt der Außenfläche des Kollektors 24 angeordnet, welcher in entgegengesetzter Richtung, also in Strdmungsrichtunffis weist·

Unter weiterer Bezugnahme auf &e Fig. 3 und 4 ist ersichtlich, daß ά®τ Kollektor 24 eine geschlossene, d@r Strömungsrichtung entgegengesetzte Stirnfläche 26 hat«* Diese Stirnfläch© 26 ist als ©ine gewölbte Fläch© ausgeführt, vm die Ablenkung der Strömung und der darin enthaltenen Makroteilchen am Kollektor- 24 vorbei zu unterstützen ₉ wie das noch beschrieben werden wird_o Der Kollektor 24 ist als Rohr ausgebildet, welches in den Kanal 20 hineinreicht₉ und weist die Öffnung 28 auf , welche dadurch gebildet wird₉ daß das Rohr schräg zur Längsachse abgeschnitten ist« Di© Öffnung 28 hat im wesentlichen elliptisch© Form_? w©mi man due Rohr des Kollektors 24 in der in Fig«, 3 dargestellten Ansicht betrachtet« Die Öffnung 28 weist in der Abströmriehtung der Strömung des Mediums durch den Kanal 2O₉

Es sind Ta@teinriclitung@n zw& Ertmssn der won dem Kollektor 24 aufgenommenen Mateot©ileh©a ¥org@seh©n_G Diese Einrichtungen umfassen einen emgfinCKs!i@s Tastkristall 30 mit einer Stirnfläche s auf welche di© -won ä®m Kollektor 24 aufgenommenen Makroteilchen auf^reff@n_o Auf der. Stirnfläche d@ü Tastkristalls 30 ist ©ine Bssehichtuag 32 ¥orgeseh@n₉ welche das Festhalten der .Teilchen unterstützt _s ιίθώά dies© einmal auf die Fläche auf getroff en sind. Der Ta^tkristall 30 ist so ausgebildet, daß <bt Soherungsschwinpngen ausführt, bei denen die einander gegenüberliegenden Seiten des Kristalls parallele Verlagerungen erfahren. Die Frequenz dieser Schwingungen wird von der Masse auf der Kristallstirnfläche beeinflußt.

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Es sind ferner Führungsmittel vorgesehen_s weiche die eingefangenen Makroteilchen von der Öffnung 28 des Kollektor s 24 auf die Tasteinrichtungen lenken» Die Pührungseinrichtungen umfassen einen Kanal 34 des Kollektors 24, der in Strömungsverb±nd*%ig mit der Öffnung 28 steht _o Das untere lade des rohr= förmigenKollektors 24 endet am Boden des Einlaßstücks 18, welcher der Stirnfläche des Tastkristalls 30 eng "benachbart ".ist« So ist ΖοΒ_Θ ein Abstand von etwa 0₉1 mm (o_s004 in_o) als g^Lgnet herausgefunden worden um sicherzustellen, daß wirklich alle von dem Kollektor 24 aufgefangenen Teilchen tatsächlich auf die Stirnfläche des Tastkristalls 30 auftreffen« Um dieses Auftreffen zu unterstützen^ weisen die Pührungseinrichtungen weiter noch eine Düse 36 auf, welche als eine verengte Öffnung im Kanal 34 an dem untersten Ende des Kollektors 24 vorgesehen ist«, Die Düse 36 ist so ausgebildet,, daß sie das eingefangene Medium und die darin enthobenen Makroteilchen beschleunigt, wenn diese den Kanal 34 verlassen j, um damit sicherzustellen, daß die Teilchen gegen die Stirnfläche des dicht benachbarten Tastkristalls 30 gerichtet werden« Auf diese Weise wird die Empfindlichkeit der Reaktion des Tastkristalls 30 optimierte

Ee sind weiterhin nach dem Ausgangssignal der Tasteinrichtungen arbeitende Yerarbeitungseinrichtungen vorgesehen, um ein Ansteigen der Masse der Makroteilchen als Anzeige für eine beginnende Feuergefahr oder eine Feuerbedingung zu verarbeiten» Diese Einrichtungen umfassen einen Bezugskristall 38, der mit Abstand von dem Tastkristall 30 angeordnet ist. Der Bezugskristall 38 ist. dem Tastkristall 30 angepaßt und in dem Gehäuse 12 angeordnete In der dargestellten Ausführungsform weisen die Einrichtungen zur Verarbeitung dee Signals des

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Tastkristalls (30) ©»©η Sehwingeinriehtiangen odor erreger auf _p iif©lo&© da© Tmstkristall 50 mit i@iner frequenz erregea₉ wobei ferner Sehwingeinriehtungisn od©r aerreger gum Schwingen des Besugskristallü 58 mit

umfassen ®imn Tustossillator 40 _g d©r mit dem Ei ist_s und eia©a Referengoisgillerfeor 42₉ d©r mit

J IUb

30 ©der mit ©iaer gw©it@a Fr

UateracS,©d von d©^ Resoaiazfrsep©^ elei Taitteistrili 30 hat;, zum Sßtoiagen gebracht xf©rd©a_o Di© ICristalloigilliitorsn 40 und 42 sind Tbek®sst<, uad g©©i^i©t© Schaltuage if©iter©s in d©r Fachliteratur g@ftas.den ti©rd©a lator 40 ist s© ©MSgtfiliirtp d®B ©r stabil a^feeittt i weiten Bereich ψοη FrequenEversehielbuaggnj, X"j©leh® der geplanten Ablageruag τοη Makrot©iloh®a auf der Iristall™ fläch© zu erwarten siad_o Zusätzlich zeigt d©r Tüstosgillator 40 Stabilität üföer ©ia©a. VBiten Temperatur= uad Fsuehtigkeits= bereich sowie b©i Yeriaderungea der bei d©r Beautgiuag

Di® V©rarfoeitim.gg©inriohtung©n weisen f©rn©r Mittel ¥©rgl®ich@n d©r beiden Scht7inguagsfr©qu©nzen muf _p welola© ein

· J4» eS (s

e Dies© ¥ergl@ichsmitt®l umfassen ©in© 44p in welche die Ausgänge der Oszillatoren 40 nand 4 legt linde, Ia der Misehachaltuag 44 werden di© b©id©a £r@€p©nzen eiaa®d©r überlagerte; und di© Migchi©h®ltiaag 44 ergibt ©ia Signal auf der Ausgangsleituag 46_p welches r®pr©ienta ti ν ist für die Auggangs£recp©ngen d©r Osgillatorsn 40 naad 42 _β ■

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-'Vorzugswelse .ist das Signal in der Ausgangsleitung 46 die. Differenz- oder Überlagerungsfrequenz. Das Ausgangssignal in der Ausgangsleitung 46 wird auf eine elektronische Schalttang 48 gegeben» die schließlich als Endergebnis ggf. den Hinweis auf das lirliegen von Entzündungs- oder Feuergefahr abgibt. Beispiele derartiger elektronischer Schaltungen können eine Sichtanzeige, ein Registriergerät, ein Steuergerät oder dergle einschließen. Vorzugsweise werden zusätzlich noch Mittel verwendet, die dazu geeignet sind, die Wahrscheinlichkeit von Falschalarmen herabzusetzen.

Kontrollgeräte für das Vorhandensein von Makroteilchen, welche aus der Kombination von Kristallen 30 und 38, Oszillatoren 40 und 42, einer Mischschaltung 44 und einem Gebläse 16 bestehen, sind bekannt und bereits in den US-Patentschriften Hr. 3 561 253 und 3 715 911 beschrieben. Beim Arbeiten der Gerät® dieser Art werden der Tastkristall und der Bezugskristall im Gehäuse durch Schwingkreise zum Schwingen gebracht. Das Gebläse hat die Aufgabe ©ine Strömungsmittelprobe, beispielsweise Luft, aus der das Gehäuse umgebenden Atmosphäre in den Einlaß einzusaugen.

Beim Gegenstand, &®r_ Erfindung strömt die eingehende Strämungsmltt@lpro.be-, welch© Makroteilchen enthält, durch den Kanal 20 la das EinlsBstUpk*18, Bor Kollektor 24 nimmt einen Teil dieser Probe durch die öffnung 28 auf, während der Rest der Strömungsmittelprobe weiterströmt und aus dem Kanal 20 austritt, also den Tastkristall 30 umgeht und das Gehäuse 12 über d©s Gebläse 16 verläßt. Der Anteil der ausgewählte Teilchen enthaltenden Probe, welcher aus der Strömungsmittelprobe herausgenommen worden ist, strömt durch den Kollektor

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24 und tritt aus der Düse 36 aus« Die Teilchen treffen auf den Tastkristall 30 und das Strömungsmittel strömt über den Kristall, um schließlich durch das Gebläse 16 aus dem Gehäuse 12 auszutreten,, Es tritt somit ein-Abfallen der Resonanzfrequenz des Tastkristalls 30 aufgrund der Ansammlung von Teilchen ein. Bisse Frequenzänderung wird durch den Tastoszillator 40 festgestellt und führt zu einer Inderung in dem Ausgangs signal der Mischschaltung 44, in welcher der Ausgang des Tastoszillators 40 mit dem des Referenzoszillators 42 verglichen wird» Diese Änderung des Signals, wird über die Ausgangs*· leitung 46 der elektronischen Schaltung 48 zugeleitet, um die. Ansammlung von Teilchen auf dem Tastkristall 30 anzuzeigen.

Für einen Scherungsschwingungen augführenden Kristall, bei dem die einander gegenüberliegenden Flächen parallele Verlagerungen erfahren, ist bei kleinen Sehwingungsampli.tuden und kleinen Mass@nändermigen die Resonanzfrequenz umgekehrt proportional der Mass®. Ss gilt somit«

At m -Cf²Ai, ( 1 )

die Frequenzänderung baseielmets, walohe durch die Massenänderung^m verarsaeht worden, ist, und C eine Konstante ist, welche den Hennwert 2x10 hat_s wobei f in Hertz und m in Gramm ausgedrückt ist« .

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daB ein An steigen der Masse auf dem Tastkristall 30 angezeigt wird durch ein Ansteigen der Frequenz des Ausgangssignals in

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der Äusgangsleitung 46 der Misehschaltung 44 _s welche die Schwingungsdifferenzen zwischen dem Kristall 30 und dem Bezugskristall 38 darstellte

Der Kristall 30 und. der Bezugskristall 3S sind vorzugsweise aufeinander abgestimmte Kristalle ₉ -die aus Quarz hergestellt "sind₉. ."wenngleich auch andere geeignete piezoelektrische Materialien "benutzt vferden können,, Der Bezugskristall 38 ist abgedichtet, .so daß er nicht den Teilchen ausgesetzt ist_p die in der in das Gehäuse 12 eintretenden Strömungsmittelprobe enthalten sind_e Vorzugsweise ist aber der Basugskristall 38 den gleichen thermischen Bedingungen ausgesetzt wie der .Tastkristall 3O₉ so'daß jegliche änderungen der Temperatur, welche die Schwingungen der Kristalle beeinflussen körnten«, durch die Differenzbildung der Oszillationsfrequenz zwischen . diesen beiden Kristallen in der Mischsehaltung 44 kompensiert •werden₀ Hinsichtlich weiterer Einzelheiten über den Aufbau, und die Funktionsweise des .Geräts zur Erfassung von Teilchen wird Bezug genommen auf die bereits genannten US-Patentschriften, insbmndere die US-Patentschrift Nr« 3 715 911.

Bei der. Entwicklung des Erfindungsgegenstandes ergab sich, daß es erforderlich ISt₉ den Kollektor 24 bezüglich der Größe der Teilchen, selektiv auszubilden? indem ©isie obere Grenze für die Größe, der aufzunehmenden und auf die Tasteimichtungen zu leitenden' Makroteilchen gesetzt wird« Die kritische obere Grenz® wurde dabei- bei. etwa 5 Mikron ermittelt, wobei die bevorzugte obere Grenze bei 2 Mikron liegt. Diese kritische Größe beruht auf der Tatsache, daß vor der Verbrennung emittierte Teilchen im allgemeinen kleiner als 5 Mikron_s meistens sogar kleiner als 1 Mikron sind. Im. Ge^nsatz dazuhaben

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Staub ρ Plugasch© und ander® Teilchens, die nieht zu d©n dem Feuer vorangehenden Bedingungen gehören _s eine Größe über der oberen Gr@ag® -wan 5 Mikron₀ Durch di<ai@ Auswahl k©an der Frühwsrnf@ueni@ld@r. einfacher ein Ansteigen in der K©ns@ntra~ tion d©r Teilchen über die normale Verteilung hinaus feitstellen_p tjodureh dme Auffinden der Bedingung für da® Zuitonde·

Ir© "i Hf" *SFAV<5 ϊ^ί^ίΤΙ 'Sif&'fo issTl JgSTT⁵IZYa ι® ¹^ IHi^i "3 WS l^f^iS^V^ /SiViI Ή© Ί fü Ann^PHH^i^Hr*©^ *?5*AVil ^Hhr^ilill^

beim Aufräumen Uodglo tTi'rd niedrig gehalten^ dm der Tast= kristall 30 nicht den dabei auftretenden bemessenen f©ileh©n größerer Abmessungen ©usg©s©tgt ist_o ?fean di© obere GresE© auf die Qr'öß© von 2 Mikron festgesetzt i-iird₉ dann isst

zu tun halbem₉ trobei d©r Feuermelder naoh uie iror in der isto die meistern d@r dabei erzeugten Teilchen festen

Ein anderer Grund für die kritisch® ober© ßrens© hängt iu° suamsn mit dsm Jsrb©it@n unter i®,d@ren al© noraalen SchxfeÄ©™ digungen_o Unter normalen Bedingungen x^erden MÄroteilchens di© viel größer als 10 Mikron im Durchmesser Eind_p sich evtl₀ auf den Boden in ruhender Luft abs@tgen₀ Bei ©iner Schwer© iron Oo vii

aber dies© Teilchen in d©r Schweb© _a Badurcho daß der Früh=

Die Wahl- einer ofeer@n 6r©ng@ ¥osi 5 Mikron ©rai die Benutzung €@r Browasehssi Bewegung "b©ia Ärfceitea

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".Gerätsο." Das. Phänomen d©r. Br©raschen Bewegung-hält kleinere "Teilchen im wesentlichst unbegrenzt in der· Schwebe, so daß man: darauf, zurückgreifen kann hinsichtlich der Diffusion "d©r.vor; der Verbrennung anfallenden Teilchen in den zu über-

- wachenden Bereich des Frühwarnfeuermelders 10, das heißt also, daß diese Teilchen dich genug an den Feuermelder herantreten und durch die Wirkung des Gebläses 16 in das Gehäuse ~ 12'--des'-..Feuermelders hineingezogen werden können. Es ist daher nicht erforderlich, äaß der Feuermelder 10 selbst unmittelbar an dem brennbaren Material aufgestellt wird, um eine zu einer Entzündung führende Bedingung zu erkennen·

Der Kollektor 24 ist so bemessen, daß seine öffnung 28

- Teilchen .tilt einer Größe von weniger als 5 Mikron aufnimmt und im wesentlichen alle Teilchen zurückweist, deren Größe über 5 Mikron liegt. Wie bereits unter Bezugnahme auf die Fig. 2-4 ausgeführt worden ist, ist das Rohr des Kollektors 24 in den Kanal 20 unter einem Winkel zu der Strömungsrichtung der Strömungsmittelprobe durch den Kanal 20 eingesetzt. Der Kanal 34 ist so angeordnet, daß er sich nach vorn entgegen der Strömungsrichtung neigt, so daß die Stirnfläche 26 einen spitzen Winkel mit der Längsachse des Rohrs 22 bildet.

Die Abmessungen des Rohrs 22 des Kollektors 24 werden nach folgender Gleichung bestimmtj

γ η? ρ
^{r β} ^P ^P ( 2 )

18 /t
wobei r der Radius des Rohrs, V die Geschwindigkeit der

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₉ Bp die obere Grause des GröBenbereichs für die aufgenommenen Teilchen in dem Rohr, Pp die Dichte der Teilchen und A die Viskosität der Strömungsmittelprobe ist» fern beispielsweise für Dp die bevorzugte obere Grenze von 2 Mikron (©»0002 cm) benutzt wird und die folgenden Werte angenommen Werdens

V = 1900 cm/s,
P = 1₉4g/cm , und /* 3 0,00018 poise,

dann ergibt sich ein Radius von r= 0.0528 cm.

Es sei nun erneut Bezug genommen auf Fig. 4, und es wird angenommen, daß ein Koiblektorrohr 24 mit einem Außendurchmesser von 0,0657 cm, wie oben ausgerechnet, in die Strömungsbahn einer ersten Probe in den Kanal 20 eingebracht wird. Dabei soll nun die Strömung der Strömungsmittelprobe um das Rohr 24 und das Einfangen der Teilchen in die Öffnung 28 beschrieben werden. Wie durch die Flußlinien 50 in Fig. 4 angedeutet ist, wird die Strömung durch die geschlossene gewölbte Stirnfläche 2$ um das Rohr des Kollektors 24 herum im wesentlichen in der gezeigten Weise abgelenkt. Die großen Teilchen, z.B» die, welche größer als 5 Mikron sind, und auch ein Teil der Teilchen zwischen 2 und 5 Mikron werden durch einen Zentrifugaleffekt nach außen von der Fläche des Rohrs des Kollektors 24 weg abgelenkt, und sie setzen ihre Strömung fort, ohne in die öffnung 28 eingefangen worden zu sein.

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Die Teilchen von 2 Mikron und weniger tauchen in die Grenzschicht, ein, welche auf der Oberfläche des Rohrs des Kollektors 24 gebildet wird. Wenn diese Makroteilchen sich um die Fläche des Rohrs des Kollektors 24 herumbewegen w&ü die Öffnung 28 erreichen_s. dann treten sie in diese Öffnung 28 ein» %'jenngleieh ihre tatsächlichen Bewegungsbmhnen sich, aufgrund ihrer Größenabmessungen unterscheiden. So fallen beispielsweise die Teilchen von weniger als 1 Mikron aufgrund ihres geringeren Moments im wesentlichen in die Öffnung 28 _s während die Teilchen von 1 und 2 Mikron beim Erreichen der Kante der Öffnungen 28 in ¥irkliohkeit eine g©"bogene Bahn ■in Richtung auf das Innere des Rohrs ausführen. Da der Kollektor 24 nicht perfekt arbeitet,, werden einige Teilchen im Größenbereich von 2 Mikron bis 5 Mikron aufgefangen» wenngleich die Zahl dieser Teilchen in Richtung auf die obere Grenze sehr schnell abnimmt» Wie bereits erklärt, werden die meisten Makröteilchen, die größer sind als 2 Mikron,, nach außen von dem Rohr des Kollektors 24 fort abgelenkt, und •jedes Teilchen₉ das die obere Grenze von 2 Mikron überschreitet und zufällig in die Grenzschicht eintaucht wird größtenteils an der Öffnung 28 sich vorbeibewegen, ohne eingefangen zu werden.

Das Einfangen der Makroteilchen wird unterstützt durch eine geringe Herabsetzung des Drucks, was an der Öffnung 28 durch die Umströmung des Rohrs entsteht. Auf diese Weise wird in der Tat ein geringer Unterdruck in der Öffnung 28 gebildet, um die Makroteilchen und das Strömungsmittel anzuziehen. Der Anteil der Strömungsmittelprobe und Teilchen in der kritischen Größe passieren nun den Kanal 34 und treten aus der Düse 36 aus. Die eingefangenen Makroteilchen werden, wie bereits

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erläutert _s daau Y©rSnIaBt₅ auf dan TsistkristaLl 50 aufm» treffen,, wo ei© festgestellt werden_o Das Strömungsmittel fließt über diesen Kristall sowie um ihn herum und tritt schließlich aus d@m Gehäuse 12 Über das Gebläse 16 aus_o

Ss- sei hier hinsichtlich der Abmessungen des Rohrs des Kollektors 24 un ö hinsichtlich der Anordnung im Kanal 20 darauf hingewiesen? daß nicht all® Teilchen., welche die 2 Mikron Grenze unterschreiten₉ aufgefangen werden können₀ So werden beispielsweise diejenigen Teilehen_p welch® sich in

j)

nicht in dis Grenzschicht gelangen₉ sondern vielmehr @n dem Rohr des Kollektors 24 vorb@ietr5m@n_o Is ist Jedoch Yon Be= deutungp daß diejenigen Makroteilchen _s welche eingefingen xf erden ρ r^cesentativ sind für die Gesamtkonzentration derartiger Teilchen in der Strömungsmittelprofoe _t xfelche durch d©n Kanal 20 hindurchströmto Es wurde herausgefunden, daß durch die besonder© Ausbildung d@r Öffnung 28 und die Anordnung des Rohrs des Kollaktors 24 im Kanal 20 ©in großer feststehender¹ Prozentsatz der gewünschten Malsroteilehen aus d©r StrSmungsmittelprobe herausgefangen werden _v wobei die Gesamtzahl d©r aufgefangenen Teilchen repräsentativ ist für di@ GesamtEshl und die Verteilung der®rtig@r Teilchen in der Strömungsmittel-=·

beschriebenen Anordnung noch nicht "vollständig gegeben w@r= den kann ₉ so scheint es; doch_p daß durch ©ine naeh ¥orn g©·= neigte Schrägstellung <3l®b Rohrs des Kollektors 24 und duroh ein schräges Abscte^lden d©g Rohrs sur Bildung ö@r öffnumg die Strömungseigenscfeaften um da® Rohr und die Öffnung 28 herum einen wesentlichen Anteil und eine representati¥© Verteilung der Teilchen in der Strömungsmittslprobe unterhalb der gesteckten Grenze in den Kanal 34 ®inleit@n_o

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Kin© sädere wichtige Überlegung bei der Auswahl der Ausbildung. des Kollektors ist darauf gerichtet, daß die eingegangenen Makroteilchsn stets einen festen Prozentsatz der Konzentration dieser Teilchen in der Strömungsmittelprobe darstellen, und zwar auch dann, wenn sich die Zahl in der Strömungsmittelprobe ändert» In einem sdblien Fall folgt der Kollektor wirklich dem in der Probe stattfindenden Ansteigen der Teilchen von kritischer Größe, Wenn beispielsweise sich'der Anteil dieser Teilchen in der Strömungsmittelprobe um 10% erhöht, dann steigt auch die Zahl der aufgefangenen Teilchen um 10$v Dies ist von größter Bedeutung für das Feststellen von Entzündungsbedingungen, da jedes durch die Entzündungsbedigungen "bewirkt® Ansteigen der Zahl dieser Makroteilchen von dem Tastkristall 30 festgestellt werden muß. Es wurde festgestellt, daß der Kollektor 24 diese Eigenschaft aufweist und den änderungen in der Konzentration der Strömungsmittelprobe folgt.

In der oben bereits erwähnten Gleichung (2) wurde die Dichte der Teilchen mit 1,4 g/cnr angesetzt. Diese Dichte ist angenähert, ist aber representativ für die organischen Stoffe, welche die vor Entstehen einer Entzündung erzeugten Makroteilchen von weniger als 1 Mikron abgeben. Im Gegensatz dazu würden anorganisch© Teilehen eine Dichte von etwa 2,3g/cnr habene Bei einer bestimmten Teilchengröße, beispielsweise 1 Mikron, würde also ein anorganisches Teilchen ein größeres Moment haben als ein organisches Teilchen. Wenn daher derartige anorganische Teilchen in der Strömungsmittelprobe im Kanal vorkommen, dann macht es ihr Moment weniger wahrscheinlich, daß sie von dem Kolloktor 24 eingefangen werden, so daß ihr Einfluß auf den Frühwarnfeuermelder minimal ist.

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Pig_e 5 zeigt ein© andere". AugfüJhrungsfora des Kollektors, der auf dem gleiches Prinzip arbeitet wie der Kollektor 24 und in Verbindiang mit d©m Frühwarnfeuemelder verwendet

kaim_s Ber Kollektor 24a ist hier als ein Rohr ausgebildet j das in dem Kanal 20 ©twa unter einem rechten Winkel . in Bezug auf die Längsachse dieses Kanals angeordnet ist. Eine öffnung 28a ist hier dargestellt als eine Nut, welche durch Entfernen eines Abschnitts der rückwärtigen Hälfte des Kollektorrohrs 24 entsteht, so daß die Öffnung 28a in Strömungsrichtung weist. Ss hat sich erwiesen, daß der Kollektor 24a im Betrieb eine Probe einfängt, welche representativ ist für Makroteilchen kritischer Größe, die durch den Kanal 20 hindurshstr5men₉ wenngleich der Prozentsatz der eingefangenen Teilchen nicht so groß ist wie der Prosentsatz der eingefangenen Teilchen bei dem zuvor beschriebenen Kollektor 24. Es wurde jedoch weiter ermittelt, daß der Kollektor 24a einen konstanten .statistischen Anteil einhält, so daß jedes Ansteigen in der Konzentration der Teilchen von kritischer Größe im Kanal 20 gefolgt wird durch den gleichen Prozentanstieg im Kollektor 24a.

Wie bereits beschrieben ist der Ausgang der Mischschaltung eine Überlagermigsfrequenz, welche proportional ist der auf dem Tastkristall 30 angesammelten Masse. Selbst bei Niohtvorhandensein der einerEntzüadung vorangehenden Bedingungen ist eine beträchtliche unter dem ausgewählten Niveau liegende Anzahl von Makroteilchen in der Atmosphäre, welche von dem Kollektor 24 eingefangen werden und schließlich auf den Tastkristall 30 auftreffen. Somit ist unter normalen Bedingungen zu erwarten, daß die in der Ausgangsleitung 46 auftretende Überlagerungsfrequenz mit einer im wesentlichen gleichbleibenden Zusatzrate ansteigt in Abhängigkeit von dem im wesentlichen gleichbleibenden Anwachsen der Masse auf dem Tastkristall

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Die bereits- "beschriebenen Verarbeitungseinrichtimgen umfassen auch Mittel zum Faststellen einer Inderungsrate im Ausgang der Tasteinriehtongen, welch© über die bestimmte Inderungsrate in Abhängigkeit von einem itoachsen der Massenveränderung der Teilehen, welche erfaßt werden_p hinausgeht₀ Diese Mittel sind von der Änderungsrate der Uberlagerungsfrecpenz oder der ■Frequenzdifferenz in der Ausgangsleitung 46 abhängig und sprechen an, wenn diese Inderungsrate einen dafür bestimmten Wert überschreitetο

Unter besonderer Bezugnahme auf das Blockschaltbild in Figo werden nun diese Mittel beschrieben, weiche einen Auf-Ab-Zähler 52 aufweisen, der die Perioden der über dl© Ausgangsleitung 46 auf seinen Zeiteingang gegebenen Überlagerungsfrequenz zählt«, Wenn dies gewünscht wird_p dann kann dieses Wechselstromeingangssignal vor Eintreffen in dem Zähler 52 in -geeigneter'Weise umgeformt werden, beispielsweise in eine Rechteckforniö Vorzugsweise zählt. der Zähler 52 eine Sekunde lang abwärts und dann eine Sekunde lang aufwärts. Wenn die Frequenz beim Abwärtszählen höher ist als beim Aufwärtsählen, dann liegt am Side ^eder aus Ab- und Aufwärtszählen bestehenden Zählperiode eine positive Zählung vor. Dies© positive Zählung wird während einer bestimmten Zeitdauer, z.B. 2 s summiert und ist somit eine Anzeige für den Anstieg der Frequenz des Tastkristalls 30. Eine Zeitgeberschaltung 54 steuert die Richtung des Zählers 52 in bekannter Weise und gibt am Ende jeder Zählperiode einen Löschimpuls an den Zähler 52.

Ein Schwellenvergleicher 56 ist an ausgewählte Ausgangsatufen des Zählers 52 angeschlossen, und eine Halteschaltung 58 steht mit dem Ausgang des Schwellenvergle ichers 56 in Verbindung. Vorzugsweise ist der Schwellenvergleicher 56 ein .

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UND-Gatter s, welches hier mit zwei Eingängen dargestellt ist₉ von aenen jeder mit einem Zählerausgang in Verbindung stehto Die ausgewählten Ausgangsstufen des Zählers 52 repr©sentieren eine Sehwellenzählung₉ welche, wenn sie erreicht wird, hin= weist auf eine Frequenzänderungsrate, die den Bedingungen vor der Entzündung eines Feuers entspricht₀ Der als UND~Gatt@r ausgebildete Schwellenvergleicher 56 wird wirksam und die Halteschaltung 58 wird betätigt, wenn diese Zählung erreicht oder überschritten wirdo Sin Beispiel für eine solche Schwellenzählung ist 10 Hz»

Es ist vorzugsweise ein zweiter Schwellenvergleicher 60 vorgesehen«, der hier ebenfalls als UOT-Geitter dargestellt und so geschaltet ist» daß er von einer Zählung unterhalb der, welche das UND-Gatter 56 anspricht, wirksam wirdo Auch der Schwellenvergleicher 60 ist hier an zwei Ausgänge des Zählers 52 angeschlossen, die von geringerem Wert sind als di©, welche mit dem als UND-Gatter ausgebildeten Sehwellenvergleicher 56 in Verbindung stehen,, Der Ausgang des Schwellenvergleichers wiederum ist an den Eingang einer zweiten Halteschaltung 62 angeschlossen. Ein Beispiel für diese niedrigere Sehwellenzählung ist 5 Hz,

Die als UND-Gatter ausgebildeten beiden Sehwellenvergleicher 56 und 60 sind so ausgelegt, daß sie Zählungen im Zähler 52 feststellen, die über die normalerweise von diesem Zähler beim Fehlen einer einer Entzündung vorangehenden Bedingung er= räohte Zählung hinausgehen*, Geht man nun davon aus, daß an dem Ort des Frühwarnfeuermelders 10 ein.Feuer im Intitehen begriffen ist, dann werden, wie bereits beschrieben, Seilchen in der Größenordnung von weniger als 1 Mikron ©rzsugt, und ein representativer Anteil dieser Makroteilchen wird aufge=

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fangen sowie auf den Tastkristall 30 gegeben. Die aus der Mischschaltung 44 herauskommende Überlagerungsfrequenz steigt genügend an, so daß die in dem Zähler 52 erreichte Aufwärtszählung die Zählung erreicht oder überschreitet, auf welche der als UND~Gatter ausgebildete Sehwellenvergleicher 60 anspricht«, Das UND-Gatter wiederum betätigt die Halteschaltung 62« Dadurch wird angezeigt, daß ein wesentliches Ansteigen in der Konzentration der ausgewählten Makroteilchen stattgefunden hat, so daß die Aufeinanderfolge der auf den Tastkristall 30 auftreffenden Teilchen ein Ansteigen der Änderungsrate der Überlagerungsfrequenz wesentlich über die normale Anstiegsrate betriirkt, welche dem Schwellenwert des UND-Gatters 60 entspricht oder diesen überschreitet* Dieses dient dann als Warnsignal dafür, daß ein wesentlicher Anstieg in der Konzentration der Makroteilchen von kritischer Größe festgestellt wurde und daß daher ein Feuer im Entstehen begriffen sein kann. Sollte die Konzentration weiterhin so schnell anir steigen, daß die Aufwärtszählung des Zählers 52 auch die Schwellenzählung des UND-Gatters 56 erreicht oder diese überschreitet, dann wird die Halteschaltung 58 betätigt. Dies dient als Alarmsignal zur Anzeige der Tatsache, daß an dem von dem Frühwarnfeuermelder 10 überwachten Ort ein Feuer tatsächlich im Entstehen begriffen ist«,

Aufgrund der Forderung, daß der hier vorliegende Frühwarnfeuermelder nur auf Makroteilchen in dem Größenbereich der Teilchen anspricht, welche unmittelbar vor Entstehen eines Feuers erzeugt werden, und daß der Konzentrationszuwachs der Teilchen einen Schwellenwert überschreiten muß bevor ein Alarmsignal gegeben wird, wird die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung von Falschalarm beträchtlich herabgesetzt.

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Es ist denkbar j, daß zufällig Bedingungen auftreten können, bei denen die Konzentration der Makroteilchen unter dem Grenzwert einen foeträohtlionen Anstieg durchmacht und dann auf das Ursprungsniveau zurückkehrt. Wenn ein solcher Anstieg die Zuwachsrate über schreitet _p auf welche die UND-gatter 56 und 60 ansprechen, dann könnte eine Warnung oder sowohl eine Warnung und ein Alarmsignal ausgelöst werden, was also zu einem Falschalarm führen würde«

Um tatsächlich das Vorkommen von lalschalarm auszuschließen, weisen die Verarbeitungsainrichtungen Mittel auf, mit denen bestimmt werden kann, ob eine festgesetzte Rate in einer vorgegebenen Zeit überschritten wird« Es sind ferner Einrichtungen vorgesehen, die auf diese Mittel zur Anzeige einer feuergefährlichen Bedingung ansprechen,, Diese Mittel weisen ein Schieberegister 64 auf, das an den Ausgang der Halteschaltung 58 angeschlossen ist. Der Zeiteingang des Schieberegisters 64 ist an den Ausgang der Zeitgeberschaltung 54 angeschlossen, welcher den Zähler 52 löscht„ Ein Zeitdauervergleicher ist an den Ausgang des Schieberegisters 64 angelegt. Vorzugsweise ist dieser Vergleicher ein UND-Gatter 66, das dann eingeschaltet ist, wenn alle seiner Eingänge einen tatsächlichen Wert einnehmeno Der Ausgang des UND-Gatters 66 ist an eine Halteschaltung 68 angelegt. Ss ist eine Alarmvorrichtung vorgesehen die an den Ausgang der Halteschaltung 68 angeschlossen ist.

Im Betrieb zählt der Zähler 52 vorzugsweise eine Sekunde lang ab und zählt dann gesteuert von der Zeitgeberschaltung 54 eine Sekunde lang zu. Am Ende der Aufwärtszählung wird der

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Zähler 52 gelöscht durch einen Löschimpuls von der Zeitgeberschaltung 54. Wenn bei der Aufwärtszählung die Zählung erreicht oder überschritten wird (z.B.10), auf die der als UND-Gatter ausgebildete Schwellenvergleicher 56 eingestellt ist, dann wird dieses Gatter wirksam und die Halteschaltung 58 wird betätigt, wie dass bereits toe schrieben wurde, Eine logische 1 wird auf den Eingang des Schieberegisters 64 gegeben. Zu gleicher Zeit wird der Zähler 52 gelöscht, und ein Zeitimpuls wird auf das Schieberegister 64 gegeben, um dielin dem Register einzuspeichern« Die Halteschaltung 58 wird dann selbsttätig in üblicher Weise zurückgestellt. Nimmt man nun an_s daß bei dem nächsten Auf-Ab-Zyklus die voreingestellte Zählung von 10 wieder überschritten wird, dann wird die Halteschaltung 58 erneut eingestellt und der Zeitimpuls von der Zeitgeberschaltung 54 speichert eine weitere logische 1 in das Schieberegister 64 und rückt dabei die zuvor eingespeieherte logische 1 vor. Auf diese Weise werden logische 1 durch fias Schieberegister 64 geschoben, solange die Halteschaltung 58 bei Ankommen des Zeitgeberimpulses eine 1 abgibt. Nimmt man an, daß es sich hier um ein Dreistufenschieberegister handelt, dann wird das Schieberegister 64 immer dann voll geladen und das UND-Gatter 66 wirksam, wenn die Zählung des Zählers 52 die Schaltzählung des UND-Gatters 56 in drei aufeinanderfolgenden Zählzyklen überschreitet. Die Halteschaltung 68 wird dann betätigt und löst die Alarmvorrichtung 70 aus.

Selbstverständlich können auch Zeitperioden von mehr oder weniger als 6s (5 Zählzyklen) gewählt werden. Die Zeitdauer sollte aber ausreichen, um die Wahrscheinlichkeit von Falsch-

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alarmen au%*und von zufälligen oder irgendwelchen Bedingungen auszuschließen, die nichts mit einem im Entstehen begriffenen Feuer zu tun haben. Dabei sollte allerdings eine zur Entzündung führende Bedingung rechtzeitig erkannt werden. Wein also eine zufällig vorliegende Bedingung ein Überschreiten der Alarmrate und damit ©ine teilweise Ladung des Schieberegisters 64 bewirken sollte, dass wird dennoch kein Alarm ausgelöst₉ da die von dem Feuermelder ermittelte Teilchenrate unter das kritische Niveau fallen wird, bevor die vorgewählte Zeitperiode endet₀ Während des folgenden Zählzyklus überschreitet die Aufwärtszählung den Schwellenwert des UHD-Gatters 56 nicht_o Die Halteschaltung wird nicht betätigt und eine logische 0 wird in das Schieberegister 64 gegeben» An den Eingängen des UND-Gatters 66 liegt keine Koinzidenz vor und die Alarmvorrichtung 70 wird nicht durch eine zufällig gegebene Bedingung ausgelöst»

Das Erfordernis einer bestimmten Zeitdauer kann auch verbunden werden mit dem Warn- oder Achtung-Kanal, wobei das System in seiner Ausbildung und Wirkungsweise identisch mit dem gerade beschriebenen für den Alarmkanal ist₀ Ein zweites Schieberegister 72 ist so geschaltet ₉ amß es Ringangsimpulse yon der Halteschaltung 62 und Zeitgeberimpulse von der Zeitgeberschaltung 54 empfängt. Die drei Ausgänge des zweiten Schieberegisters 72 sind mit einem UND-Gatter 74 verbunden. Der Ausgang des UID-Gatters 74 ist an den-Eingang einer Halteschaltung 76 angeschlossen9 d@ren Ausgang wi©d.®rum ©n den Eingang eines Anzeigegerätes z_eB_o eines Achtuag=Aazeig©rs 78 angelegt ist„ Im Betrieb ist es erforderlichp daß die Aufwärtszählung jedes Zählzyklus den Schwellenwert der Zählung des UND= Gatters 60 in drei aufeinanderfolgenden Zyklen überschreitet₉

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bevor das zweite Schieberegister 72 ireimal mit der logischen 1 versehen ist und das UND-Gatter 74 wirksam wird. Wenn dies geschiehts, dam wird die Halteschaltung 76 betätigt, um eine ■Achtung-Anzeige abzugeben«, Wie bereits erwähnt erfordert diese Anordnung weiterhin, daß die Emissionsrate der Teilchen während einer Ehtzündungsbedingung den Warn-Schwellenwert für eine bestimmte Zeitdauer überschreitet und somit die Wahrscheinlichkeit herabsetzt, daß eine zufällige Bedingung eine falsche Warnoder Achtung-Anzeige auslöst.

Wenn eine Anzahl von Frühwarnfeuermeldern 10 verwendet wird, um das Vorliegen von Feuerbedingungen oder -Voraussetzungen zu überwachen, dann kann es vorteilhaft sein, eine zentrale Überwachungsstelle zu haben, in dir die Ausgänge der einzelnen Frühwarnfeuermelder beobachtet werden können. In diesem Falle können die Ausgänge der Halteschaltungen 68 und 76 in jedem Frühwarnfeuermelder an eine gemeinsame, nicht gezeigte Leitung angeschlossen werden, die dann in üblicher Weise abgetastet oder in anderer Weise gelesen werden kann, um den Ort und den Stand jedes einzelnen Frühwarnfeuermelders anzuzeigen. Es wird bevorzugt* wenngleich dies nicht wesentlich ist, daß die Halteschaltungen 68 und 76 eine handbetätigte Rückstellung aufweisen, um sicherzustellen, daß das Personal, welches die Frühwarnfeuermelder himlehtlich eines Alarms oder Warnbedingungen beobachtet, von diesen Bedingungen Kenntnis nimmt, wenn die vorliegen.

Es sei hier nochmals darauf hingewiesen, daß der erfindungsgemäße Kollektor in seiner Verwendbarkeit nicht allein auf ein Teil eines Frühwarnfeuermelders beschränkt ist. Vielmehr ist er in den Fällen brauchbar, in denen das Bedürfnis besteht, selektiv Makroteilchen aus einer Strömungsmittelprobe herauszusammeln. Diese Auswahl basiert auf der Bemessung des KoI-

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j der Teilchen,, die kleiner sind als die bestimmte

Größe, einsammelt und im wesentlichen alle Teilchen oberhalb der bestimmten G-rößengrenze abweist» Die Bemessung des Rohrs des Kollektors· 24 wird bestimmt durch die vorerwähnte Gleichung (2)_o

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Claims

Ansprüche:

1.) Frühwarnfeuermelder, gekennzeichnet ^- d u r c h

a) einen Kollektor (24) zum selektiven Aufnehmen von Makroteilchen eines an dem Kollektor (24) vorbeiströmenden Strömungsmittels, wobei der Kollektor (24) eine entgegen der Richtung der Strömung dieses Strömungsmittels geschlossene äußere Stirnfläche (26) und dieser Fläche gegenüberliegend eine Öffnung (28) aufweist und so bemessen ist, daß in seine Öffnung nur Teilchen von einer Größe von weniger als 5 Mikron eintreten und im wesentlichen alle größeren Teilchen abgewiesen werden,

b) Tasteinrichtungen (30,32) zum Feststellen der von dem Kollektor (24) aufgenommenen Teilchen,

c) Führungsmittel (34,36) zum Richten der aufgenommenen Teilchen aus dem Kollektor (24) auf die Tasteinrichtungen (30,32) und

d) auf den Ausgang der Tasteinrichtungen ansprechende Verarbeitungseinrichtungen, welche einen von den Tasteinrichtungen (30,32) festgestellten Anstieg der Masse der getasteten Teilchen als Anzeige für das Vorliegen einer feuergefährlichen Bedingung verarbeiten.

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Frühwarnf euermelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor (24) ein Rohr ist, welches nach der Gleichung

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"bemessen ist, wobei r der RohrradiuSs, V die Geschwindig keit einer Strömungsmittelprobe, Dp die obere Größengrenze der in das Rohr aufzunehmenden Teilchen, Pp die Dichte der Teilchen und^ die Viskosität des Strömungsmediums ist.

ο Frühwamfeuermelder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet«, daß Dp zwei Mikron beträgt und dass der Kollektor (24) somit zum Aufnehmen von Teilchen mit einer Größe von weniger als zwei Mikron bemessen ist,

4. Frühwamfeuermelder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet_p daß er ein Gehäuse (12) mit einem durch dieies hindurchführenden Kanal (20) zur Führung des Strömungsmittels aufweist und daß das Rohr des Kollektors (24) zum Teil in dem Kanal (20) angeordnet ist.

5. Frühwamfeuermelder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (28) schräg zur Längsachse des Rohrs des Kollektors (24) angeordnet ist.

6. Frühwamfeuermelder nach einem der Ansprüche 1-4₉ durch gekennzeichnet, daß die Öffnung (28a) durch eine Nut in dem Rohr des Kollektors (24) auf der in Strömung! richtung v/eisenden Seite desselben gebildet ist»

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7. Frühwamfeuermelder nach einem der vorhergehenden Ansprüche ρ dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr des Kollektors (24) in Bezug auf die Strömungsrichtung des StrömungsmitieLs geneigt in den Kanal (20) hineinragt.

8. Frühwarnfeuermelder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel für die aufgenommenen Teilchen am Ende des Rohrs des Kollektors (24) eine Düse (36) zum Beschleunigen der aufgenommenen Teilchen in Richtung auf die Tasteinrichtungen (30) aufweisen.

9. Frühwamfeuermelder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Tasteinrichtungen ein Tastkristall (30) aufweisen, das nahe der Düse (36) angeordnet ist und eine die auf die auftreffenden beschleunigten Teilchen sammelnde Tastfläche aufweist.

10. Frühwarnfeuermelder nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein mit Abstand von dem Tastkristall (30) angeordnetes Bezugskristall (38),. Schwingungserreger zum Schwingen des Tastkristalls (30) mit seiner Resonanzfrequenz, Schwingungserreger zum Schwingen des Bezugskristalls (38) mit einer vorbestimmten Frequenz und Vergleicher zum Vergleichen der beiden Frequenzen sowie zur Erstellung eines für die Änderung der Differenz zwischen den beiden Frequenzen representativen Ausgangssignals als Anzeige für eine feuergefährliche Bedingung.

11. Frühwamfeuermelder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel zum Feststellen

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einer über einem bestimmten Wert liegenden Inderungsrate im Ausgang der Tasteinrichtungen (30) in Abhängigkeit von der festgestellten steigenden Massenzuwachsrate der Teilchen.

12. Frühwarnfeuermelder nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er auf den Ausgang der Vergleicher ansprechende Einrichtungen aufweist, welche die Änderungsrate der Frequenzdifferenz oberhalb der bestimmten late feststellen.

13. Frühwarnfeuermelder nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtungen Mittel zur Bestimmung der Überschreitung der vorbestimmten Änderungsrate im Ausgang der Tasteinrichtungen (30) in einer vorbestimmten Zeitdauer aufweist und ferner mit auf diese Mittel ansprechenden Alarmeinrichtungen (70,78) zur Anzeige einer feuergefährlichen Bedingung versehen ist.

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