DE2415889C3

DE2415889C3 - Verfahren zur Verarbeitung des Anstiegs des Anteils von in einem gasförmigen Strömungsmittel, insbesondere Luft, enthaltenden Teilchen von weniger als fünf Mikron als Signal für das Vorliegen von Feuergefahr, sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2415889C3
Application number: DE2415889A
Authority: DE
Inventors: Raymond Lu-Po Altadena Calif. Chuan
Original assignee: CELESCO INDUSTRIES Inc COSTA MESA CALIF US
Current assignee: CELESCO INDUSTRIES Inc COSTA MESA CALIF US
Priority date: 1973-04-11
Filing date: 1974-04-02
Publication date: 1982-02-11
Also published as: IT1007859B; FR2225797B1; JPS49131696A; FR2225797A1; DE2415889A1; CA1063208A; GB1446397A; DE2415889B2; US3953844A

Description

18 μ

bemessen ist, wobei r der Rohrradius, V die Geschwindigkeit einer Strömungsmktelprobe, Dp die obere Größengrenze der in das Rohr aufzunehmenden Teilchen, Pp die Dichte der Teilchen und μ die Viskosität des Strömungsmediums ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, 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.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Kanal (20) zur Führung des Strömungsmittels aufweist, in dem die öffnung des Kollektors (24) liegt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (28) schräg zur Längsachse des rohrförmigen Kollektors (24) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (26a) durch eine Nut in dem rohrförmigen Kollektor (24) auf der in Strömungsrichtung weisenden Seite desselben gebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Kollektor (24) in bezug auf Strömungsrichtung des Strömungsmittels geneigt in den Kanal (20) hinein- b5 ragt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung des Anstiegs des Anteils von in einem gasförmigen Strömungsmittel, insbesondere Luft, enthaltenen Teilchen von weniger als fünf Mikron als Signal für das Vorliegen von Feuergefahr, bei dem diese Teilchen aus dem Strömungsmittel ausgesondert werden und der jeweilige Anteil ermittelt sowie mit einem Sollwert verglichen wird.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens mit einem Kollektor, Tasteinrichtungen zum Feststellen der von dem Kollektor aufgenommenen Teilchen, Führungsmitteln zum Richten der aufgenommenen Teilchen auf die Tasteinrichtungen und auf den Ausgang der Tasteinrichtungen ansprechenden Verarbeitungseinrichtungen, die einen von den Tasteinrichtungen festgestellten Anstieg der Masse der getasteten Teilchen verarbeiten. Es sind bereits viele Feuermeldesysteme und -geräte erhältlich, deren Wirkungsweise auf einer Vielzahl von Verfahren beruht Die meisten dieser Systeme erfordern das Vorhandensein einer Flamme, von Flugasche (»Rauch«), die Erreichung eines bestimmten Temperaturniveaus od. dgl. i;nd damit, daß das Feuer tatsächlich besteht bevor es entdeckt wird. Es ist weiter bereits bekannt (DE-PS 19 36 590), mittels Detektoren, die als Thermofühler oder lichtempfindliche Fühler ausgebildet sind, das Fortschreiten einer Flammenfront zu ermitteln.

Zur Ermittlung von in der Luft enthaltenen Teilchen der hier betroffenen Größenordnung sind bereits Verfahren und Vorrichtungen bekannt So kann diese Ermittlung der Teilchen beispielsweise dadurch erfolgen, daß sie auf einen in einem Schwingkreis eines Oszillators liegenden Kristall aufgebracht werden, dessen sich aufgrund der Teilchen ändernde Frequenz dann verglichen wird mit der Frequenz eines frequenzstabilen Oszillators (US-PS 37 15 911). Die Frequenzabweichungen ergeben dabei ein Maß für die von dem Kristall aufgenommenen Teilchen. Dabei kann auch ein Spektrum der verschiedenen Größen der Teilchen ermittelt werden (US-PS 36 53 253), wobei die Kraft mit der die Teilchen auf eine Kollektorfläche aufgebracht werden, verändert wird, und damit die Größe der von dieser Fläche aufgenommenen Teilchen variiert wird.

Schließlich ist ein Feuermelder bekannt (DE-AS 1171310), bei dem aus einem zu überwachenden Strömungsmedium Teilchen mit einer Größe von mehr als 5 Mikron ausgefiltert und die vom Filter durchgelassenen Teilchen ständig ermittelt werden. Ein Anstieg des Anteils dieser Teilchen wird dann als Signal für das Vorliegen von Feuergefahr verarbeitet.

Die Aussonderung der für das Vorliegen von Feuergefahr wesentlichen Teilchen erfolgt bei diesem bekannten Feuermelder also mittels eines Filters. Dieser Filter bedarf einer besonderen Aufmerksamkeit, wenn ein ordnungsgemäßes Arbeiten des Feuermelders sichergestellt werden soll. Im Laufe des Betriebes stellt sich nämlich eine Filterverschmutzung ein, welche trotz der vorgesehenen wechselnden Durchströmungsrichtung des Filters die Filterwirkung beeinflußt und zu einer Verfälschung in der Teilchenüberwachung führt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit dem bzw. mit der es möglich ist, Verfälschungen in der Überwachung der Teilchen auszuschließen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß das Strömungsmittel in Abhängigkeit von dessen Geschwindigkeit und Viskosität sowie von der Dichte der

Teilchen derart abgelenkt wird, daß die Teilchen von weniger als fünf Mikron gesammelt werden.

Dieses Verfahren führt dazu, daß zur Aussonderung der betroffenen Teilchen solche Mittel eingesetzt werden können, deren Wirkung unabhängig ist von der jeweiligen Einsatzdauer. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in sehr weiten Bereichen anwendbar, empfiehlt sich aber insbesondere für Flugzeuge, Raumfahrzeuge, Unterseeboote und für solche Anwendungsfälle, in denen eine hohe Konzentration an elektronischen Ausrüstungen vorliegt, wie z. B. bei Computereinrichtungen.

Die zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß der Kollektor eine entgegen der Richtung der Strömung des Strömungsmittels geschlossene äußere Stirnfläche und dieser Fläche gegenüberliegend eine öffnung aufweist, die zur Anzeige einer feuergefährlichen Situation nur Teilchen von einer Größe von weniger als 5 Mikron aufnimmt und im wesentlichen alle größeren Teilchen abweist

Diese Vorrichtung zeichnet sich vor allem durch einen einfachen Aufbau aus, der Störungen sehr weitgehend ausschaltet

Weiterbildungen der Erfindung, die Gegenstand der Unteransprüche sind, ergeben sich aus dem nachfolgenden Teil der Beschreibung, in dem die Erfindung beispielsweise anhand von Zeichnungen erläutert ist Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung,

F i g. 2 eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Einlaßstückes oder -gehäuses, welches in Verbindung mit der Vorrichtung benutzt wird,

F i g. 3 einen Teilschnitt nach der Linie 3-3 in F i g. 2 mit nach oben gerichteter Blickrichtung in einem Kanal des Einlaßstückes,

F i g. 4 eine Draufsicht nach der Linie 4-4 in F i g. 3 mit Blickrichtung in der axialen Längsrichtung eines rohrförmigen Kollektors und

F i g. 5 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer abweichenden Ausführungsform eines in dem Einlaßstück verwendeten rohrförmigen Kollektors.

In F i g. 1 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die nachfolgend als Frühwarnfeuermelder bezeichnet wird, schematisch dargestellt Dieser Feuermelder 10 weist ein Gehäuse 12 mit einem Einlaß 14 sowie ein Gebläse 16 auf, welches eine mit Makroteilchen versehene Strömungsmittelprobe, z. B. Luft, aus der umgebenden Atmosphäre in den Einlaß 14 einsaugt. Am Einlaß 14 ist ein Einlaßstück oder Gehäuseteil 18 angeordnet, durch welches die Strömungsmittelprobe hindurchgeführt wird.

F i g. 2 zeigt in der Seitenansicht einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des Einlaßstückes 18. Das Einlaßstück 18 kann, wie hier gezeigt, hohl ausgeführt sein, kann aber auch, wenn dies gewünscht wird, massiv sein. Das Einlaßstück 18 ist aus einem festen Material von geringem Gewicht hergestellt wie z. B. aus Aluminium oder einem geeigneten anderen Material, und wird in dem Gehäuse 12 mittels Gewinde oder auf andere Weise gehalten. Durch das Einlaßstück 18 geht ein Kanal 20 hindurch, der in kommunizierender Verbindung mit dem Einlaß 14 steht, um eine Strömungsmittelprobe durch das Einlaßstück 18 hindurchzuführen. Der Kanal 20 ist als Innenraum eines Rohres 22 ausgebildet, welches in das Einlaßstück 18 eingesetzt ist und durch dieses hindurchführt Das Einlaßstück 18 kann aber auch massiv ausgeführt sein, wobei dann der Kanal 20 durch Bohren in dem gewünschten Durchmesser durch das Einlaßstück hindurchgeführt wird.

Es ist ein Kollektor 24 vorgesehen, der selektiv Makroteilchen aus dem an ihm vorbeiströmenden Medium entnimmt Der Kollektor 24 hat eine Außenfläche, die in dem Abschnitt, der entgegen der

ίο Strömungsrichtung des Mediums weist, geschlossen ist Eine öffnung 28 zum Aufnehmen der Makroteilchen aus dem Medium ist in dem Abschnitt der Außenfläche des Kollektors 24 angeordnet, welcher in entgegengesetzter Richtung, also in Strömungsrichtung, weist

Unter weiterer Bezugnahme auf die F i g. 3 und 4 ist ersichtlich, daß der Kollektor 24 eine geschlossene, der Strömungsrichtung entgegengesetzte Stirnfläche 26 hat Diese Stirnfläche 26 ist als eine gewölbte Fläche ausgeführt um die Ablenkung der Strömung und der darin enthaltenen Makroteilchen am Kollektor 24 vorbei zu unterstützen, wie das noch beschrieben werden wird. Der Kollektor 24 ist als Rohr ausgebildet welches in den Kanal 20 hineinreicht und weist die öffnung 28 auf, welche dadurch gebildet wird, daß das Rohr schräg zur Längsachse abgeschnitten ist Die öffnung 28 hat elliptische Form, wenn man das Rohr des Kollektors 24 in der in Fig.3 dargestellten Ansicht betrachtet Die öffnung 28 weist in Abströmrichtung des durch den Kanal 20 strömenden Mediums.

Es sind Tasteinrichtungen zum Erfassen der von dem Kollektor 24 aufgenommenen Makroteilchen vorgesehen (F i g. 1). Diese Einrichtungen umfassen einen empfindlichen Tastkristall 30 mit einer Stirnfläche, auf weiche die von dem Kollektor 24 aufgenommenen Makroteilchen auftreffen. Auf der Stirnfläche des Tastkristalls 30 ist eine Beschichtung 32 vorgesehen, welche das Festhalten der Teilchen unterstützt wenn diese einmal auf die Fläche aufgetroffen sind. Der Tastkristall 30 ist so ausgebildet daß er Scherungs schwingungen ausführt bei denen die einander gegen überliegenden Seiten des Kristalls parallele Verlagerungen erfahren. Die Frequenz dieser Schwingungen wird von der Masse auf der Kristallstirnfläche beeinflußt Es sind ferner Führungsmittel vorgesehen, welche die

eingefangenen Makroteilchen von der öffnung 26 des Kollektors 24 auf die Tasteinrichtungen lenken. Die Führungseinrichtungen umfassen einen Kanal 34 des Kollektors 24, der in Strömungsverbindung mit der öffnung 28 steht Das untere Ende des rohrförmigen Kollektors 24 endet am Boden des Einlaßstückes 18, welcher der Stirnfläche des Tastkristalls 30 eng benachbart ist. So ist z. B. ein Abstand von etwa 0,1 mm (0,004 in.) als geeignet herausgefunden worden, um sicherzustellen, daß wirklich alle von dein Kollektor 24 aufgefangenen Teilchen tatsächlich auf die Stirnfläche des Tastkristalls 30 auftreffen. Um dieses Auftreffen zu unterstützen, weisen die Führungseinrichtungen 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 enthaltenen Makroteilchen beschleunigt, wenn diese den Kanal 34 verlassen, um damit sicherzustellen, daß die Teilchen geeen die Stirnfläche des dicht benachbarten Tastkristalls 30 gerichtet werden. Auf diese Weise wird die Empfindlichkeit der Reaktion des Tastkristalls 30 optimiert.

Es sind weiterhin nach dem Ausgangssignal eier

Tasteinrichtungen arbeitende Verarbeitungseinrichtungen 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 angeordnet. Zu den Verarbeitungseinrichtungen gehören ferner Schwingungserreger 40,42 für den Tastkristall 30 und den Bezugskristall 38. Der Bezugskristall 38 kann entweder mit der Frequenz des Tastkristalls 30 oder mit einer zweiten Frequenz, welche einen bestimmten Unterschied von der Resonanzfrequenz des Tastkristalls 30 hat, zum Schwingen gebracht werden. Der Schwingungserreger 40 für den Tastkristall ist so ausgeführt, daß er stabil arbeitet in einem weiten Bereich von Frequenzverschiebungen, welche aufgrund der geplanten Ablagerung von Makroteilchen auf der Kristallfläche zu erwarten sind. Zusätzlich zeigt dieser Schwingungserreger 40 die Stabilität über einen weiten Temperatur- und Feuchtigkeitsbereich sowie bei Veränderungen der bei der Benutzung auftretenden Umgebungsbedingungen.

Die Verarbeitungseinrichtungen weisen ferner eine Mischschaltung 44 auf, an welche die Ausgänge der Schwingungserreger 40 und 42 angelegt sind. Die Mischschaltung 44 ergibt ein Signal auf der Ausgangsleitung 46, welches repräsentativ ist für die Ausgangsfrequenzen der Schwingungserreger 40 und 42

Das Ausgangssignal in der Ausgangsleitung 46 wird auf eine elektronische Schaltung 48 gegeben, die schließlich als Endergebnis gegebenenfalls den Hinweis auf das Vorliegen von Entzündungs- oder Feuergefahr abgibt

Beim Gegenstand der Erfindung strömt die eingehende Strömungsmittelprobe, welche Makroteilchen enthält, durch den Kanal 20 in das Einlaßstück 18. Der 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 das Gebläse 16 verläßt Der Anteil der ausgewählten Teilchen, welcher aus der Strömungsmittelprobe herausgenommen worden ist, strömi durch den Kollektor 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. Diese Frequenzänderung wird durch den Schwingungserreger 40 festgestellt und führt zu einer Änderung in dem Ausgangssignai der Mischschaltung 44, in welcher die Ausgänge der Schwingungserreger 40, 42 des Tastkristalls 30 sowie des Bezugskristalls verglichen werden. Diese Änderung des Signals wird über die Ausgangsleitung 46 der elektronischen Schaltung 48 zugeleitet

Für einen Scherungsschwingungen ausfuhrenden Kristall, bei dem die einander gegenüberliegenden Flächen parallele Verlagerungen erfahren, ist bei kleinen Schwingungsamplituden und kleinen Massenänderungen die Resonanzfrequenz umgekehrt proportional der Masse. Es gilt somit:

Af = -Cf-Am,

wobei Af die Frequenzänderung bezeichnet, welche durch die Massenänderung Am verursacht worden ist und Ceine Konstante ist, welche den Nennwert 2 χ 10-^b hat, wobei fm Hertz und m in Gramm ausgedrückt ist.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß ein Ansteigen der Masse auf dem Tastkristall 30 ■-, angezeigt wird durch ein Ansteigen der Frequenz des Ausgangssignals in der Ausgangsleitung 46 der Mischschaltung 44, welche die Schwingungsdifferenz zwischen dem Tastkristall 30 und dem Bezugskristall 38 darstellt.

ίο Bei der Entwicklung des Erfindungsgegenstandes ergab sich, daß es erforderlich ist, den Kollektor 24 bezüglich der Größe der Teilchen selektiv auszubilden, indem eine obere Grenze für die Größe der aufzunehmenden und auf die Tasteinrichtungen zu leitenden Makroteilchen gesetzt wird. Die kritische obere Grenze 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, meistens sogar kleiner als 1 Mikron sind. Im Gegensatz dazu haben Staub, Flugasche und andere Teilchen, die nicht zu den dem Feuer vorangehenden Bedingungen gehören, eine Größe über der oberen Grenze von 5 Mikron. Durch diese Auswahl kann der Frühwarnfeuermelder einfacher ein Ansteigen in der Konzentration der Teilchen über die normale Verteilung hinaus feststellen, wodurch das Auffinden der Bedingung für das Zustandekommen einer Entzündung gesichert ist. Die Wahrscheinlichkeit von Falsch- alarmen beim Kochen, beim Auftreten von Staub, beim Aufräumen u.dgl. wird niedrig gehalten, da der Tastkristall 30 nicht den dabei auftretenden bemessenen Teilchen größerer Abmessungen ausgesetzt ist Wenn die obere Grenze auf die Größe von 2 Mikron festgesetzt wird, dann ist der Feuermelder noch weniger empfindlich hinsichtlich von Teilchen, die nichts mit den Bedingungen vor dem Entstehen eines Feuers zu tun haben, wobei der Feuermelder nach wie vor in der Lage ist, die meisten der dabei erzeugten Teilchen festzustel len.

Ein anderer Grund für die kritische obere Grenze hängt zusammen mit dem Arbeiten unter anderen als normalen Schwerebedingungen. Unter normalen Bedingungen werden Makroteilchen, die viel größer als 10 Mikron im Durchmesser sind, sich eventuell auf den Boden in ruhender Luft absetzen. Bei einer Schwere von 0, wie dies beispielsweise im Raum auftreten kann, bleiben aber diese Teilchen in der Schwebe. Dadurch, daß der Frühwarnfeuermelder eine Auswahl zugunsten

so der kleinen Makroteilchen vornimmt und größere zurückweist, wird somit die große Zahl der größeren Teilchen ausgeschaltet, welche bei der Schwere 0 auftreten, so daß das Gerät unter allen Schwerebedingungen arbeiten kann.

Die Wahl einer oberen Grenze von 5 Mikron ermöglicht auch die Benutzung der Brownschen Bewegung beim Arbeiten des Gerätes. Das Phänomen der Brownschen Bewegung hält kleinere Teilchen im wesentlichen unbegrenzt in der Schwebe, so daß man darauf zurückgreifen kann hinsichtlich der Diffusion der vor der Verbrennung anfallenden Teilchen in den zu fiberwachenden Bereich des Frühwarnfeuermelders 10, d.h. also, daß diese Teilchen dicht genug an den Feuermelder herantreten und durch die Wirkung des

es Gebläses 16 in das Gehäuse 12 des Feuermelders hineingezogen werden können. Es ist daher nicht erforderlich, daß 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 mit 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 F i g. 2 bis 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 Rohres 22 bildet.

Die Abmessungen des rohrförmigen Kollektors 24 werden nach folgender Gleichung bestimmt:

(2)

wobei rder Radius des Rohres, V die Geschwindigkeit der Strömungsmittelprobe, Dp die obere Grenze des Größenbereiches für die aufgenommenen Teilchen in dem Rohr, Pp die Dichte der Teilchen und μ die Viskosität der Strömungsmittelprobe ist Wenn beispielsweise für Dp die bevorzugte obere Grenze von 2 Mikron (0,0002 cm) benutzt wird und die folgenden Werte angenommen werden:

V = 1900 cm/s,
Pp = 1,4 g/cm³ und
μ = 0,00018 poise,

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dann ergibt sich ein Radius von r= 0,0328 cm.

Es sei nun erneut Bezug genommen auf F i g. 4. Es wird angenommen, daß ein rohrförmiger Kollektor 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 den rohrförmigen Kollektor 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 26 um den rohrförmigen Kollektor 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 dem Kollektor 24 weg abgelenkt, und sie setzen ihre Strömung fort, ohne in die öffnung 28 eingefangen worden zu sein.

Die Teilchen von 2 Mikron und weniger tauchen in die Grenzschicht ein, welche auf der Oberfläche des rohrförmigen Kollektors 24 gebildet wird. Wenn diese Makroteiichen sich um den Koüektor 24 herumbewegen und die öffnung 28 erreichen, dann treten sie in diese Öffnung 28 ein, wenngleich ihre tatsächlichen Bewegungsbahnen 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, während die Teilchen von 1 und 2 Mikron beim Erreichen der Kante der öffnungen 28 in Wirklichkeit eine gebogene Bahn in Richtung auf das Innere des rohrförmigen Kollektors ausfuhren. 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

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65 meisten Makroteilchen, die größer sind als 2 Mikron, nach außen von dem Kollektor 24 fort abgelenkt, und die Teilchen, weiche die obere Grenze von 2 Mikron überschreiten und zufällig in die Grenzschicht eintauchen, werden 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 Kollektors 24 entsteht. Auf diese Weise wird in der Tat ein geringer Unterdruck in der öffnung 28 gebildet, um die Makroteilchen und das Strömungsmittel anzuziehen. Die 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 erläutert, dazu veranlaßt, auf den Tastkristall 30 aufzutreffen, wo sie festgestellt werden. Das Strömungsmittel fließt über diesen Kristall sowie um ihn herum und tritt schließlich aus dem Gehäuse 12 über das Gebläse 16 aus.

Es sei hier hinsichtlich der Abmessungen des rohrförmigen Kollektors 24 und hinsichtlich der Anordnung im Kanal 20 darauf hingewiesen, daß nicht alle Teilchen, welche die 2-Mikron-Grenze unterschreiten, aufgefangen werden können. So werden beispielsweise diejenigen Teilchen, welche sich in den beiden äußeren Stromlinien 50 befinden, wahrscheinlich nicht in die Grenzschicht gelangen, sondern vielmehr an dem Kollektor 24 vorbeiströmen. Es ist jedoch von Bedeutung, daß diejenigen Makroteilchen, welche eingefangen werden, repräsentativ sind für die Gesamtkonzentration derartiger Teilchen in der Strömungsmit telprobe, welche durch den Kanal 20 hindurchströmt Es wurde herausgefunden, daß durch die besondere Ausbildung der Öffnung 28 und die Anordnung des Kollektors 24 im Kanal 20 ein großer feststehender Prozentsatz der gewünschten Makroteilchen aus der Strömungsmittelprobe herausgefangen wird, wobei die Gesamtzahl der aufgefangenen Teilchen repräsentativ ist für die Gesamtzahl und die Verteilung derartiger Teilchen in der Strömungsmittelprobe.

In der oben bereits erwähnten Gleichung (2) wurde die Dichte der Teilchen mit 1,4 g/cm³ angesetzt Diese Dichte ist angenähert, ist aber repräsentativ für die organischen Stoffe, welche die vor Entstehen einer Entzündung erzeugten Makroteilchen von weniger als 1 Mikron abgeben. Im Gegensatz dazu würden anorganische Teilchen eine Dichte von etwa 23 g/cm³ haben. 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 20 vorkommen, dann macht es ihr Moment weniger wahrscheinlich, daß sie von dem Kollektor 24 eingefangen werden, so daß ihr Einfluß auf den Frühwarnfeuermelder minimal ist.

Fig.5 zeigt eine andere Ausführungsform des Kollektors, der auf dem gleichen Prinzip arbeitet wie der Kollektor 24 und auch in Verbindung mit dem Frühwarnfeuermelder verwendet werden kann. Der Kollektor 24a ist hier als ein Rohr ausgebildet, das in dem Kanal 20 etwa unter einem rechten Winkel in bezug auf die Längsachse dieses Kanals angeordnet ist Eine Öffnung 2Se ist hier dargestellt als eine Nut, welche durch Entfernen eines Abschnittes der rückwärtigen Hälfte des Kollektorrohres 24 entsteht, so daß die öffnung 28a in Strömungsrichtung weist Es hat sich erwiesen, daß der Kollektor 24a im Betrieb eine Probe

einfängt, welche repräsentativ ist für Makroteilchen kritischer Größe, die durch den Kanal 20 hindurchströmen, wenngleich der Prozentsatz der eingefangenen Teilchen nicht so groß ist wie der Prozentsatz 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verarbeitung des Anstiegs des Anteils von in einem gasförmigen Strömungsmittel, insbesondere Luft, enthaltenen Teilchen von weniger als fünf Mikron als Signal für das Vorliegen von Feuergefahr, bei dem diese Teilchen aus dem Strömungsmittel ausgesondert werden und der jeweilige Anteil ermittelt sowie mit einem Sollwert verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmittel in Abhängigkeit von dessen Geschwindigkeit und Viskosität sowie von der Dichte der Teilchen derart abgelenkt wird, daß die Teilchen von weniger als fünf Mikron gesammelt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 mit einem Kollektor, Tasteinrichttngen zum Feststellen der von dem Kollektor aufgenommenen Teilchen, Führungsmitteln zum Richten der aufgenommenen Teilchen auf die Tasteinrichtungen und auf den Ausgang der Tasteinrichtungen ansprechenden Verarbeitungseinrichtungen, die einen von den Tasteinrichtungen festgestellten Anstieg der Masse der getasteten Teilchen verarbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor (24) eine entgegen der Richtung der Strömung des Strömungsmittels geschlossene äußere Stirnfläche (26) und dieser Fläche gegenüberliegend eine öffnung (28) aufweist, die zur Anzeige einer feuergefährlichen Situation nur Teilchen von einer Größe von weniger als 5 Mikron aufnimmt und im wesentlichen alle größeren Teilchen abweist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor (24) ein Rohr ist, welches nach der Gleichung