DE2701256C3

DE2701256C3 - Strömungsdetektor in einer Beregnungsanlage

Info

Publication number: DE2701256C3
Application number: DE2701256A
Authority: DE
Inventors: Aaron Abraham Lexington Mass. Galvin
Original assignee: American District Telegraph Co Jersey City Nj Us
Current assignee: American District Telegraph Co Jersey City Nj Us
Priority date: 1976-02-05
Filing date: 1977-01-13
Publication date: 1981-04-23
Also published as: DE2701256B2; FR2340109A1; FR2340109B1; SE430851B; JPS5549360B2; US4051467A; AU499201B2; IT1083203B; SE7700316L; AU2066476A; JPS5295198A; CA1069602A; BR7700721A; GB1510085A; DE2701256A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Strömungsdetektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zum Schutz von Gebäuden vor Feuer wird seit vielen Jahren eine Anordnung von automatisch ausgelösten Sprinklern verwendet, die so miteinander verbunden sind, daß sie ein Sprinklersystem bzw. eine Beregnungsanlage bilden. In den letzten Jahren ist ein zunehmend größerer Prozentsatz von neuen Fabrikgebäuden mit dieser Art Schutzeinrichtungen ausgestattet worden. Wie z. B. aus der US-PS 28 91 625 bekannt, weist eine Beregnungsanlage mit Sprinklern ein Leitungsnetz mit Rohren auf, auf deren einer Seite ein unter Druck stehendes Fluid von einer Fluidversorgungsquelle aus eingespeist wird und die mit einer Reihe von Verzweigungsleitungen verbunden sind, welche die Sprinkler tragen. Im allgemeinen ist ein Rückschlagventil zwischen der Fluidversorgung und dem Einlaß des Rohrleitungssystems der Beregnungsanlage vorgesehen, welches verhindert, daß das möglicherweise verschmutzte Fluid in das Versorgungssystem unter Bedingungen bzw Umständen zurückfließt, bei welchen der Versorgungsdruck (zu) niedrig ist. Mittels dieses Rückschlagventils wird auch der Spitzendruck in der Fluidversorgung »abgefangen« und in der Beregnungsanlage aufgehoben. Jeder Sprinkler weist ein Element auf, das bei einer bestimmten höheren Temperatur schmilzt oder bricht, wodurch dann schnell Fluid in gesteuerter Form ausgelöst wird, um das Feuer zu löschen, das ursprünglich die höhere Temperatur hervorgerufen hat. Meistens ist das verwendete Fluid Wasser.

Es ist wichtig, daü die Feuerwehr gerufen und herbeigeholt wird, wenn der Sprinkler ausgelöst hat, da
1. ein Sprinkler bzw. eine Beregnungsanlage nicht hundertprozentig wirksam ist, um ein Feuer zu löschen und es möglich ist, daß, selbst wenn der Sprinkler nochmal arbeitet, das Feuer unkontrolliert zunehmen kann, und da

Z ein beträchtlicher Sekundärschaden durch das weiter aus den offenen Sprinklern ausströmende Wasser verursacht werden kann, wenn die Wasserzufuhr nicht abgestellt wird. Die Beregnungsanlage mit Sprinklern muß infolgedessen Einrichtungen aufweisen, die einen Feueralarm auslösen, nachdem Wasser von einem oder mehreren Sprinklern abgegeben wird.

Bei einer Sprinkleranlage von der aus der US-PS 28 91625 bekannten Art wird der Druck arf der Eingangrseite eines Rückschlagventils auf einen Wert gehalten, der über dem Druck in der Versorgungsquelle für das fluide Medium liegt Die nicht zu vermeidende Leckage bei einem solchen System führt jedoch dazu, daß dieser Oberdruck sinkt; deshalb wird in Bereichen eines vorgegebenen Druckwertes eine in der Sprinkleranlage vorgesehene Pumpe in Betrieb gesetzt, um den Druck wieder auf den Ausgangswert zu erhöhen. Da bei einer Druckverringerung, die auf das Austreten des fluiden Mediums aus den Sprinklerköpffc.i zurückzuführen ist, Alarmsignale erzeugt werden, wird die Erzeugung eines solchen Alarmsignals unterbunden, wenn die Pumpe in Betrieb ist und den Druck wieder auf den Ausgangswert bringt.

Um die Zeitspanne möglichst kurz zu halten, in welcher der Druck wieder auf den Ausgangswert gebracht wird, ist bei der bekannten Sprinkleranlage nach der US-PS 28 91 625 eine Turbinenpumpe mit einer Pumpleistung vorgesehen, die sich umgekehrt zu dem Druck auf der Auslaßseite ändert. Wenn also der Druck des Systems gering ist, hat die Pumpe eine hohe Kapazität und Pumpleistung, um den gewünschten Überdruck rasch wieder zu erreichen. Wenn sich jedoch das System nahe bei dem gewünschten Oberdruck befindet, hat die Pumpe nur eine geringe Kapazität. Dadurch ergibt sich insgesamt eine sehr große Empfindlichkeit für Abweichungen vom Normalverhalten des Systems.

Ausgehend von einem Strömungsdetektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Strömungsdetektor zu schaffen, bei dem das Alarmsignal mit großer Zuverlässigkeit nur bei Vorliegen eines Alarmzustandes ausgelöst wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des neuen Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß nicht bei jedem, kurzfristigen Auftreten eints vom Normalen abweicherden Zustandes, wie er beispielsweise auf eine momentane, kurzfristige Einwirkung zurückzuführen ist, ein Alarm ausgelöst wird, sondern daß durch die angegebene Verarbeitung des Signals nur dann ein Alarmsignal erzeugt wird, wenn die Störung auch nach einer vorgegebenen Zeitspanne nicht beseitigt ist Auf diese Weise wird also sichergestellt, daß es praktisch nicht zu Fehlalarmen kommen kann, sondern jeder angezeigte »Alarmzustand« nochmals überprüft wird und erst dann zu einem Alarmsignal fuhrt, wenn der Alarmzustand auch nach einer kurzen, noch ungefährlichen Zeitspanne nochmals bestätigt wird.

Der erfindungsgemäR- ^'W.-nungsdektor für eine Beregnungsanlage weist eine hohe Fühlzuverlässigkeit und -sicherheit und eine hohe Ansprechgeschwindigkeit im Vergleich zu den bisher verwendeten Strömungsdetektoren auf und kann daher vorteilhaft besonders in Systemen eingesetzt werden, wo schnelle, automatisch in ihre Ausgangslage zurückkehrende Sprinkler verwendet werden.

Zweckmäßig kann die signalverarbeitende Schaltung mit einer Signalformerschaltung mit einem Bandpaßversiärker versehen sein, um ein weiteres Ausgangssignal, das wirksam ist, um elektrische Ausgangssignale an dem Wandler zu verhindern und zu sperren, die kürzer als eine erste vorbestimmte Zeitdauer sind, und um Signale mit einer Änderungsgeschwindigkeit zu schaffen, die kleiner ist als ein vorbestimmtes zweites Kriterium im Hinblick auf das Auslösen von Alarmsignalen. Der Bandpaßverstärker hat vorzugsweise eine untere Grenzfrequenz von etwa 0,025 Hz und eine obere Grenzfrequenz von etwa 1 Hz.

Die signalverarbeitende Schaltung kann ferner

a) redundante Elemente, so daß der Ausfall oder das Versagen eines redundanten Elements nicht den normalen Betrieb eines alarmanzeigenden Teils der signalverarbeitenden Schaltung verhindern kann, und

b) eine Schaltungsanordnung zum Abgeben von Störungsalarmen aufweisen, wenn der von dem Druckwandler gefühlte Fluiddruck entweder einen oberen Schwellenwert überschreitet oder unter einen unteren Schwellenwert abnimmt. Die Schaltungsanordnung kann auch dazu ausgebildet sein, das Erzeugen und Abgeben eines Alarmsignals zu verhindern, solange ein Störungssignal nur infolge von Schwierigkeiten bei der Energieversorgung abgegeben wird.

Weitere zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer üblichen Beregnungsanlage mit Sprinklern gemäß der Erfindung;

F i g. 2 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 ein vereinfachtes Blockschaltbild der Erfindung mit mehreren hochzuverlässigen Einrichtungen; und

F i g. 4A und 4B schematisch ein elektrisches Schaltbild der signalverarbeitenden Schaltung gemäß der Erfindung.

In F i g. 1 liefert ein Hauptversorgungsnetz 10 einen Fluidstrom, in der Ausführungsform Wasser, über einen Einlaß, beispielsweise ein Rückschlagventil 12, zur Systemsteigleitung 14, weiche ein Rohr ist, über welches das Wasser für die Sprinkler in vertikaler Richtung auf die verschiedenen Ebenen bzw. Stockwerke eines Gebäudes gebracht wird, wo die Auslaßöffnungen, im vorliegenden Fall Sprinkler 16, angeordnet sind. Speiseleitungen 18 nehmen das Fluid am Ausgang der Steigleitung auf und verteilen es auf verschiedene Verzweigungsleitungen 20, weiche Rohre sind, an welchen die Sprinklei angebracht sind. Die Steigleitung 14, die Speiseleitungen 18, die Verzweigungsleitungen 20 und die Sprinkler 16 sowie die Verbindungsteile auf der strömungsabwärts liegenden Seite des Rückschlagventils 12 stellen die Systemseite der Beregnungsanlage mit Sprinklern dar, um das unter hohem Druck stehende Fluid aufzunehmen.

Der Fluiddruck in dem System kann an irgendeinem Teil auf der Systemseite (die das Gegenteil zu der Versorgungsleitungsseite ist) des Alarmrückschlagventils abgenommen werden. Ein Hochdruckschlauch 22 ist meistens mit dem Rückschlagventil verbunden, wo im

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allgemeinen eine Verbindung bzw. ein Anschluß vorgesehen ist, an welcher der Druck auf der Systemseite zur Verfügung steht. Ein Druckwandler 24, der über den Hochdruckschlauch mit der Systemseite in Verbindung steht, und eine elektrische Signale verarbeitende Schaltung 26, die auf einen elektrischen Ausgang 32 des Druckwandlers anspricht, liefern Ausgangssignale 28 und 30 an einer Überwachungsstelle.

In F i g. 2 erhält die elektrische Signale verarbeitende Schaltung 26 ein elektrisches Eingangssignal 32 von ι ο dem Ausgang des Druckwandlers 24, der mit der Systemseite verbunden ist. Der elektrische Ausgang des Wandlers 24 ist eine Spannung, weiche sich proportional zu dem gemessenen Manometerdruck ändert. Dieses sich zeitlich ändernde Signal wird mittels eines Verstärkers 34 verstärkt. Der Ausgang 36 des Verstärkers 34 liegt an zwei Betriebssystemen an, von welchen das eine auf den absoluten Druckwert und das andere auf die Geschwindigkeit und Dauer eines Druckabfalls anspricht. Das mit dem absoluten Druckpegel arbeitende System hat einen Vergleicher 38 für einen unteren und einen oberen Schwellenwert, an welchem, wenn diese überschritten werden, ein Strörungssignal 30 über ein Störungsrelais 40 abgegeben wird.

Das zweite Betriebssystem verarbeitet das verstärkte elektrische Signal 36 mit Hilfe eines Bandpaßverstärkers 42, dessen positive Ausschläge bzw. Auslenkungen (die Druckrückgänge anzeigen) an eine Schwellenwertschaltung 44, einen Integrator 46 und eine zweite Schwellenwertschaltung 48 angelegt werden. Wenn das Ausgangssignal des Verstärkers 42 einen ersten vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, reicht der Druckabfall aus, um einen Zeitsteuerzyklus zu beginnen bzw. auszulösen. Wenn ein zweiter Schwellenwert, welcher eine bestimmte Zeitdauer anzeigt, überschritten wird, hat der Druckabfall ausreichend lang angedauert, und ein Alarmrelais 50 wird erregt, um auf diese Weise einen Alarm auszulösen.

Um eine zuverlässige und betriebssichere Arbeitswei- 4U se über einen großen Bereich von nicht gefilterten Gleichspannungseigangswerten zu gestatten, sind ein Filter 52 und ein Regler bzw. Konstandhalter 54 zwischen dem Gleichspannungseingang und dem übrigen Teil der Signalverarbeitenden Schaltung vorgesehen.

Die in Fig.2 dargestellte Grundausführung ist hochzuverlässig und brauchte nur periodischen Überprüfungen unterzogen werden; wegen der strengen Anforderungen im Hinblick auf eine außergewöhnlich hohe Zuverlässigkeit bei Feueralarmsystemen ist jedoch in der bevorzugten Ausführungsform eine zusätzliche Schaltung vorgesehen, um einen ununterbrochenen Betrieb bei Ausfällen im Grunde genommen aller einzelner Bauteile und eine Entregung des Störungsre-Iais zu ermöglichen, und um einen Störungsalarm in den Fällen zu geben, bei welchen durch einen einzigen Ausfall und die Auslösung eines entsprechenden Alarmes im Falle von Wasserdurchfluß verhindert würde.

hi F i g. 3 ist die zusätzliche, eine hohe Zuverlässigkeit schaffende Schaltung durch mit gestrichelten Linien verbundenen Schaltungsblöcken dargestellt. Ein Großteil dieser hinzugefügten Schaltung bezieht sich auf das Fühlen oder Überwachen des Ausfalls oder Versagens eines Bauteils. Ein Pegelfühler 56 am Ausgang des Verstärkers 34 bewirkt daher eine Überwachung des entsprechenden Betriebs des Druckwandlers 24 sowie des Verstärkers 34. Ausfälle von Bauteilen entweder in Druckwandler oder im Verstärker würden dann dazu führen, daß der Verstärkerausgang einen bestimmten Wert oder Pegel entweder in positiver oder negativer Richtung überschreitet. Der Pegelfühler arbeitet in Verbindung mit dem ohnehin vorhandenen Vergleicher 38, um den Ausgang 36 zu überwachen und einen Störungsalarm im Falle eines Ausfalls auszulösen. In ähnlicher Weise wird die Versorgungsspannung mittels eines entsprechenden Fühlers 58 überwacht, so daß, wenn sie unter einen vorbestimmten Wert abfällt, das Störungsrelais über eine »ODER«-Schaltung 60 entregt wird. Ebenso wird der Durchgang der Alarmrelaisspule ständig durch einen Fühler 62 überwacht, und wenn die Spule geöffnet wird oder auf einen hohen Impedanzzustand geht, wird das Störungsrelais über die »ODER«- Schaltung 60 entregt.

Die Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit des Gleichgewichts in der aus dem Verstärker 42, der Schwellenwertschaltung 44, dem Integrator 46 und der Schwellenwertschaltung 48 bestehenden Schaltung wird dadurch vergrößert, daß alle Teile der Schaltung doppelt vorgesehen sind und dann die Ausgänge der beiden Schaltungen über die »ODER«-Schaltung 64 geleitet und einer entsprechenden Überprüfung unterzogen werden, um das Alarmrelais zu einem entsprechenden Zeitpunkt zu betätigen, solange zumindest eine der Schaltungen richtig arbeitet. Ein in Fig.3 nicht dargestellter Prüfschalter ist in der Schaltung vorgesehen, um gleichzeitig beide Zweige der redundanten Schaltungen überprüfen zu können. Durch Benutzen dieses Schalters erhält die überprüfende Person während der Prüfzeit eine Anzeige, daß die hochzuverlässigen Einrichtungen noch richtig arbeiten, und daß das System auch im Falle eines einzelnen Ausfalls einwandfrei bis zur nächsten Überprüfung arbeitet.

In der bevorzugten Ausführungsform in den F i g. 4A und 4B erhält die elektrische Signale verarbeitende Schaltung eine ungeregelte Gleichspannung V_1n an Anschlüssen 65 und 66 eines Anschlußblockes 68. Die Eingangsspannung wird an das Filter und eine in Reihe geschaltete Reglerschaltung angelegt, von welcher aus eine Spannung B+ (in der bevorzugten Ausführungsform + 10V) und eine Bezugsspannung REF (in der bevorzugten Ausführungsform +1,5 V) über Leitungen 70 bzw. 72 erhalten werden. Prüfstellen, die in F i g. 4 mit

TP-X. TP-2 bezeichnet sind, sind vorgesehen, um eine

leichte Überprüfung der Schaltung zu ermöglichen.

Ein Teil der geregelten Ausgangsspannung B+, die durch einen Spannungsteiler aus Widerständen 74 und 76 festgelegt ist, gelangten die Basis 78 eines Transistors 80. Die Emitter-Basis-Spannung des Transistors 80 wird durch den Abfall an einer Zenerdiode 82 und durch den Gesamtabfall in Durchlaßrichtung an Dioden 84,86 und 88 festgelegt. (Die Dioden 84 bis 86 dienen dazu, die Temperatureinflüsse an der Zenerdiode 82 und dem Basis-Emitter-Übergang des Transistors 80 auszugleichen.) Nachdem auf diese Weise die Emitter-Basis-Spannung an dem Transistor 80 festgelegt ist, liefert der Transistor 80, der entsprechend der geregelten Spannung arbeitet, den erforderlichen Basisstrom an den in Reihe geschalteten Regler, einem Transistor 90, um den konstanten, geregelten Ausgang aufrechtzuerhalten. Der Basisstrom für einen Transistor 92 wird durch den Spannungsabfall an einem Widerstand 93 geliefert, wodurch sich eine konstante Bezugsspannung REF auf der Leitung 72 ergibt.

Der Spannungsabfall am Transistor 90 wird als

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Emitter-Basis-Spannung für einen Transistor 94 verwendet. Solange die Eingangsspannung V/„ ausreicht, um den Transistor 90 ordnungsgemäß zu steuern, wird der Transistor 94 angeschaltet gehalten und gibt einen Basisstrom ab, um einen Transistor 96 angeschaltet zu halten. Gerade bevor die Eingangsspannung auf den Wert abnimmt, wo der Transistor 90 nicht mehr länger ordnungsgemäß regeln bzw. steuern kann, reicht jedoch der dann geringere Spannungsabfall am Transistor 90 nicht mehr aus, um den Transistor 94 angeschaltet zu halten. Wenn der Transistor 94 abschaltet, fließt kein Basisstrom mehr in den Transistor 96, und der Transistor % schaltet auch ab und löst einen Störungsalarm aus, wie unten noch beschrieben wird.

Wie vorstehend erwähnt, wird der Fluiddruck in dem abgedichteten System mittels eines Druckwandlers gemessen. Ein bevorzugter Wandler ist ein linearer, veränderlicher Differentialwandler, wie beispielsweise die Ausführung Model GS-102, die von der Servonic/Instrumentation Division of Gulton Industries, Inc. in Costa Mesa, Kai. hergestellt wird.

Die Eingangsleistung wird über Anschlüsse 98, 100 des Anschlußblocks 68 angelegt an den Druckwandler. Ein Brückenausgang des Druckwandlers liegt an Anschlüssen 102 und 104 des Anschlußblockes 68 an und wird an einen Gleichspannungs-Differenzverstärker 107 (der ein Teil des Verstärkers 34 ist) angelegt. Die Ausgangsspannung des Wandlers nimmt mit dem Druck zu, ebenso wie die Ausgangsspannung 36 des Verstärkers 106, die auf der Leitung 108 anliegt. Beim Einstellen der Schaltungsanordnung wird ein Potentiometer 110 eingestellt, um eine Gleichspannung von 0 V auf der Leitung 108 bezüglich der Bezugsspannung REF(an der Prüfstelle TP2) für einen Systemüberdruck von 0 kp/cm² (0 PSIG) zu erhalten.

Wie oben in Verbindung mit F i g. 2 ausgeführt, ist der Ausgang 36 des Verstärkers 34 über die Leitung 108 mit zwei Betriebssystemen verbunden. Das Betriebssystem für den absoluten Druckwert ist, etwas genauer als in Verbindung mit F i g. 2 beschrieben, in der unteren Hälfte der F i g. 4A dargestellt Hier sind auch weitere Überwachungsschaltungen vorgesehen, welche zusammen als Störungssignalschaltungen bezeichnet werden können.

Ein Störungsrelais ist normalerweise bei störungsfreiem Zustand erregt und fällt ab, um ein Störungssignal auszulösen. Strom, um eine Relaisspule 112 des Störungsrelais erregt zu halten, wird von der ungeregelten Eingangsspannung V_1n über parallelgeschaltete, redundante Transistoren 114 und 116, über die Relaisspule 112 und über Transistoren 118, % und 120 entnommen, die alle in Reihe mit Erde verbunden sind. Wenn einer der Transistoren Ü4 und lib (beide zusammen), 118, 96 und 120 abschaltet, fällt die Relaisspule 112 ab, um das Störungssignal auszulösen. Kontakte 112 des Störungsrelais 122 erzeugen ein Störungssignal über den Anschlußblock 68 und Kontakte 124, wenn die Spule 112 des Störungsrelais entregt wird, wobei dann eine die Störung anzeigende Lampe 126 aufleuchtet

Die parallelgeschalteten Transistoren 114 und 116 überwachen den Durchgang der normalerweise entregten Spule 128 eines Alarmrelais. Solange die Alarmrelaisspule nicht offen (d. h. nicht unterbrochen) ist oder eine hohe Impedanz aufweist, werden die Transistoren 114 und 116 durch einen über einen Widerstand 117 und die Relaisspule 128 entnommennen Basisstrom angeschaltet gehalten. Dieser Basisstrom ist zu niedrig, um die Spule 128 zu erregen. Wenn die Relaisspule 128 offen d. h. unterbrochen sein sollte, hört der Basisstrom an den Transistoren 114 und 116 auf, und die Transistoren schalten ab, wodurch die Spule 112 des Störungsrelais entregt wird.

Der Transistor 118 schaltet ab, wenn der Druck in dem abgedichteten System vorbestimmte obere und untere Grenzwerte überschreitet. Ein einem niedrigen Druck entsprechender Schwellenwert wird mittels eines Spannungsteilers aus Widerständen 130 und 132 eingestellt. Üblicherweise wird, wenn die Spannung auf der Leitung 134 unter diesen Schwellenwert fällt, was eine Folge davon ist, daß der Überdruck in dem System unter 1,05 kg/cm² (15 PSIG) liegt, der Ausgang 136 des Verstärkers 138 wird in negative Übersteuerungen bzw. Sättigung gesteuert, wodurch der Transistor !18 abschaltet. Für Systemdruckwerte in dem annehmbaren bzw. zulässigen Bereich wird der Schwellenwert überschritten, der Komparatorausgang 136 geht in eine positive Übersteuerung bzw. Sättigung über, und der Transistor 118 wird angeschaltet gehalten.

Der Transistor 118 wird auch abgeschaltet, wenn ein oberer Schwellenwert des annehmbaren, zulässigen Druckes überschritten wird. Für einen Systemdruck bei dem höchsten zulässigen Wert oder geringer wird ein Transistor 139 angeschaltet gehalten, wobei eine Diode 140 in Sperr-Richtung arbeitet. Wenn jedoch der Druck den Schwellenwert von beispielsweise 14,1 kg/cm^? (200 PSIG) überschreitet, wird der dem hohen Druck entsprechende Schwellenwert, der mittels eines Spannungsteilers aus Widerständen 141 und 142 eingestellt ist, überschritten, und der Transistor 139 schaltet ab. Wenn der Transistor 139 abgeschaltet wird, ist die Diode 140 in Durchlaßrichtung vorgespannt und die Spannung am Verstärkerausgang 36 wird durch einen Spannungsteiler aus Widerständen 143 und 144 auf einen Wert herabgesetzt, der kleiner als der dem tiefen Druck entsprechende Schwellenwert ist. der, wie vorstehend ausgeführt, durch einen Spannungsteiler aus den Widerständen 130 und 132 festgelegt ist. Folglich befindet sich für Systemdruckwerte über oder unter dem annehmbaren, zulässigen Bereich der Vergleicher 138 in negativer Sättigung, und für Druckwerte in dem annehmbaren, zulässigen Bereich befindet sich der Vergleicher 138 in positiver Sättigung.

Ein normalerweise offener Schalter 146 (tamper switch) ist vorgesehen, so daß, wenn der Verschlußdekkel geöffnet ist, der Schalter 146 schließt, so daß der Eingang des Verstärkers 138 wieder unter den dem niedrigen Druck entsprechenden Schwellenwert herabgesetzt wird, wodurch der Ausgang 136 in negative Sättigung gesteuert und der Transistor 118 abgeschaltet wird.

Wie oben ausgeführt, schaltet wenn die Eingangsspannung V/„ zu niedrig für den Transistor 90 ist um eine entsprechende Regelung bzw. Steuerung aufrechtzuerhalten, der Transistor 94 und dadurch auch der Transistor 96 ab. Eine zweite Spannungsüberprüfung wird bei der Spannung B+ durchgeführt Wenn die Spannung B+ unter einen Schwellenwert abnimmt der durch einen Spannungsteiler aus Widerständen 148 und 150 festgelegt ist, wird der Transistor 120 abgeschaltet und ein Störungsalarm ausgelöst

Das zweite Betriebssystem, die Alarmsignalschaltungen, erhält bzw. erhalten den Ausgang des Verstärkers 34, der durch das Einsetzen eines Verstärkungsüberbrückungsteils 152 (GAIN jumper) gedämpft ist In der mittleren und unteren Stellung ist die Verstärkung um

6 db bzw. 12db gegenüber der vermindert, die in der Stellung hoch erhalten wird. Die verminderte Verstärkung ist zurückzuführen auf den Spannungsteiler aus parallelgeschalteten Widerständen 154 und 156 und einem Widerstand 158 oder 160. Die parallelgeschalteten Widerstände 154 und 156 bewirken aufgrund der Redundanz eine höhere Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit. Wenn einer ausfallen sollte, arbeitet das System weiter, allerdings mit einer Abnahme der Verstärkung auf 6 db. Das sich ergebende Signal wird über eine Leitung 162 an die signalformende Schaltung (F i g. 4B) angelegt.

Die Signalformerschaltung weist zwei gleiche Verarbeitungskanäle auf, welche das Signal auf einer Leitung 162 über Koppelkondensatoren 164 und 166 erhalten. Da die beiden Kanäle gleich sind, um durch Redundanz eine hohe Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit zu erhalten, wird nur der obere Kanal (Fig.4B) beschrieben. Die entsprechenden Elemente in dem unteren Kanal sind mit den entsprechenden, mit einem zusätzlichen Buchstaben »a« versehenen Bezugszeichen bezeichnet. Das angekoppelte Wechselspannungssignal wird an einen Operationsverstärker 170 mil einer Verstärkung von etwa 40 db angelegt. Durch eine Diode 172 kann der Kondensator 164 sich von großen Spannungsstößen oder vorübergehenden Oberspannungen beim Anschalten erholen. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Verstärker 170 als Bandpaßverstärker ausgebildet, wobei die untere Grenzfrequenz des Bandpasses, die mittels des Kondensators 164 und eines Widerstands 174 eingestellt ist, bei 0,025 Hz liegt, während die obere Grenzfrequenz des Bandpasses, die mittels eines Kondensators 176 und eines Widerstands 178 eingestellt ist, bei etwa 1 Hz liegt. Dioden 180 und 182 in dem Rückkopplungsweg begrenzenden Spannungshub des Operationsverstärkers in negativer Richtung.

Die Ausgangsspannung 184 des Verstärkers 180 ist umgekehrt proportional zu dem Systemdruck (die Signalspannung nimmt ab. wenn der Druck zunimmt). Da der Verstärkerausgang in negativer Richtung (durch Dioden 180 und 182) begrenzt ist, ist eine Erholung von einem großen Druckstoß nicht an dem Verstärker als ein nennenswerter Spannungsabfall zu erkennen, wodurch Fehlalarme infolge von vorübergehenden, kurzzeitigen Druckstößen in dem Versorgungssystem vermieden sind.

Ein Kondensator 186 verhindert die Übertragung der Gleichstromdrift des Operationsverstärkers 150, und ein Ruhegleichstrompegel auf der Ausgangsseite des Kondensators 186 wird durch einen Spannungsteiler aus Widerständen 188 und 190 aufrechterhalten. Ober eine Diode 191 kann sich der Kondensator 186 von den Wirkungen negaiver Spannungsstöße wieder erholen.

Die Emitterspannung eines Transistors 192 ist durch den Spannungsabfall an einer Diode 194 in Durchlaßrichtung festgelegt. Folglich muß die Basisspannung des Transistors 192 zumindest gleich der Bezugsspannung REF sein, bevor der Transistor leitend wird. Dies geschieht bei einem Druckabfall in dem System, das eine Wasserströmung bzw. einen Wasserdurchfluß aufgrund der Betätigung und des Anschaltens eines einzelnen Sprinklerkopfes anzeigt, wenn die Systemverstärkung entsprechend richtig eingestellt worden ist In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Systemverstärkung folgendermaßen eingestellt werden: Wenn ein Voltmeter zwischen die Prüfstelle 7P5 (die höhere Spannung von den zwei gleichen Kanälen wird an der Stelle TP5 (über Dioden 195 und 195a; angezeigt) und die Bezugsspannung REF geschaltet wird, sollte das Verstärkungsüberbrückungsteil (GAIN jumper) in die Miniumstellung gebracht werden, was zu einem Gleichspannungsablesewert von mindestens 0,1 V führt, wenn ein Wasserdurchfluß von einem offenem Sprinkler in dem System stattfindet. Hierdurch ist sichergestellt, daß der Verstärkungsabstand für einen zuverlässigen Betrieb ausreicht, und daß das System nicht zu stark

ίο verstärkt, so daß auf diese Weise die Anfälligkeit gegenüber Fehlalarmen auf ein Minimum herabgesetzt ist. Wenn die Schwellenwertspannung an der Basis des Transistors 192 überschritten wird (was einen Wasserdurchfluß anzeigt), wird der Transistor 192 leitend und die Basisspannung eines Transistors 1% fällt von der Spannung B+ mit einer Geschwindigkeit ab, die durch tJic Zeitkonstante eines Widerstands ISS und eines Kondensators 200 festgelegt ist. In der bevorzugten Ausführungsform nimmt nach etwa 3 sek die Basisspannung des Transistors 196 auf den Schwellenwert ab. wodurch der Transistor 196 abgeschaltet wird. Eine Verzögerung von 3 sek ist vorgesehen, um sicher zu sein, daß der Transistor 192 nur durch ein Signal aufgrund eines ständigen Wasserdurchflusses in dem System und nicht durch einen vorübergehenden Druckanstieg in dem System angeschaltet worden ist. der nicht auf dem Betätigen und Einschalten eines Sprinklers beruht.

Die Transistoren 196 und 202 bilden zusammen mit der ihr zugeordneten Schaltung einen monostabilen Multivibrator mti einem positiven Impuls in der bevorzugten Ausführungsform von mindestens 15 sek Dauer, der am Kollektor des Transistors 196 erhalten wird. Eine minimale Impulsdauer wird durch die Zeitkonstante eines Kondensators 204 und eines Widerstands 206 festgelegt. Eine Diode 210 erlaubt ein schnelles Erholen des Kondensators 204 in Erwartung des nächsten Anlasses für einen Alarm. Während der Zeit, während welcher der Transistor 202 angeschaltet gehalten ist (bis sich der Kondensator 204 entlädt), liegt sein Kollektor im wesentlichen auf Erdpotential. Mit Hilfe des Spannungsteilers aus Widerständen 198, 212 und 214 bieibt dann der Transistor i96 für die Dauer des Impulses unabhängig von dem Zustand des Transistors 192 angeschaltet.

Obwohl mindestens ein derartiger Alarmimpuls gewährleistet ist, wenn eine Wasserströmung bzw. ein -durchfluß, der einen betätigten Sprinklerkopf anzeigt, vorhanden ist, können zusätzliche Alarmimpulse in Abhängigkeit davon erzeugt werden, wie lange es dauert, bis sich der Systemdruck auf den neuen verringerten Pegel stabilisiert. Wenn weitere Sprinklerköpfe anschalten, wfjrden mehr Alarmimpulse zu erwarten sein.

Der positive Impuls von dem Kollektor des Transistors 1% wird über einen Widerstand 216 an die Basis eines weiteren Transistors 218 angelegt, der für eine Impulsdauer von 15 sek angeschaltet wird. Während dieser Zeit wird mit dem über den Kollektor des Transistors 218 fließenden Strom die Alarmlampe 220 betätigt und leuchtet auf, und die hohe Impedanz des Widerstands 117 (siehe Fig.4A) wird durch den Kollektor des Transistors 218 mit Erde kurz geschlossen, wodurch der Spulenstrom auf einen Wert ansteigt, der ausreicht, um die Relaisspule 128 (Fig.4A) zu erregen. Das Alarmrelais wird erregt, wenn einer oder beide Transistoren 218 angeschaltet werden, wenn ein Kurzschluß mit Erde von einem oder beiden Transisto-

ren aus über die »ODER«-Schaltung aus Dioden 230, 230a in der Leitung 232 mit der Verbindung zwischen der Alarmrelaisspule 128 und dem Widerstand 117 hergestellt wird. Die Kontakte 221 des Alarmrelais (siehe Fig.4A) werden in den Alarmzustand umgeschaltet, um dann über den Anschlußblock 68 eine Anzeige des Alarmzustandes an einer Kontrollstelle zu schaffen.

Die Schaltung ist auch dazu ausgebildet, das Erzeugen eines Alarmsignals zu verhindern, während ein Störungssignal nur infolge von Schwierigkeiten im Versorgungssystem erzeugt wird. Wie oben ausgeführt, wird der Transistor 120 abgeschaltet, wenn die geregelte Spannung B+ ausfällt und der Transistor 96 wird angeschaltet, wenn die nichtgeregelte Spannung Vi_n auf einen unzulässig tiefen Wert abfällt. In jedem Fall liegt ein hoher Gieichspannungspegei fV,_n) am Kollektor des Transistors 96 (an der Leitung 234) und an dem Spannungsteiler aus den Widerständen 217 und 219 an, wodurch der Transistor 222 angeschaltet wird. Wenn der Transistor 222 angeschaltet ist, wird die Basis des Transistors 218 durch den Transistor 222 auf Erdpotential gehalten, und infolgedessen ist ein Betrieb des Transistors 218 auch bei Anliegen von Alarmimpulsen an dem Kollektor des Transistors 196 gesperrt. Das Alarmsignal wird nicht gesperrt solange ein Störungssignal erzeugt wird, wenn das Störungssignal durch einen Systemdruck, der außerhalb der Grenzwerte liegt, oder durch öffnen der Verschlußkappe bzw. des Deckels hervorgerufen wird.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist auch mehrere Prüfeinrichtungen auf. Wenn ein Prüfschalter 224 (siehe F i g. 4A) betätigt, d. h. gedruckt wird, wird ein Widerstand 126 unmittelbar mit Erde verbunden und nicht über einen Widerstand 228 mit der Spannung B+. Hierdurch wird die Eingangsspannung am Verstärker 106 in der negativen Richtung um einen Wert verschoben, der ausreicht, um den Druckabfall im System nachzuahmen, der durch den Ausfluß aus mindestens einem Sprinklerkopf hervorgerufen sein würde. Für eine Systemüberprüfung sollte der Schalter 224 für etwa 5 sek gedrückt gehalten werden; dies ist lang genug, um sicher zu sein, daß die Verzögerungszeit von 3 sek überschritten ist. Jede der Alarmlampen 220 und 220a sollte dann aufleuchten und für etwa 15 sek nach dem Loslassen des Schalters angeschaltet bleiben UTid äuficuchien. Ein Ausfall einer der Lampen bei der Betriebsweise, wie sie beschrieben ist, zeigt einen Fehler in dem zugeordneten Alarmsignal-Verarbeitungskanal an.

Die gelbe Störungslampe 126 sollte aufleuchten, wenn die Abdeckkappe, mit der das System verschlossen ist, geöffnet wird, und sollte abschalten, wenn der Schieber oder Kolben des Schalters 146 in eine »Annullier«-Stellung herausgezogen wird, um dadurch den Schalter in seinen offenen Schältungszustand zurückzubringen. Wenn diese Lampe bei der beschriebenen Arbeitsweise ausfällt, sollten entsprechende Gleichspannungen und Druckmesser überwacht werden, um die Störung zu bestimmen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Strömungsdetektor zur Erzeugung eines Alarmsignals beim Auftreten eines vorgegebenen Strömungszustandes in einer Sprinkleranlage mit einer ein unter Druck stehendes fiuides Medium enthaltenden Systemseite mit wenigstens einem Auslaß und mit wenigstens einem Einlaß für das fluide Medium, weiterhin mit einem mit der Systemseite in Verbindung stehenden Druckwandler zur Umwandlung des Drucks des fluiden Mediums in dem System in ein erstes elektrisches Signal und mit einer Signalverarbeitungsschaltung, der das erste elektrische Signal von dem Druckwandler zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeiiungssehaltung (26) einen Bandpaßverstärker (42) zur Erzeugung eines zweiten elektrischen Ausgangssignals, das eine Komponente des ersten Ausgangssignals in einem vorgegebenen Frequenzbereich darstellt, weiterhin einen Schwellenwert-Detektor (44) zur Erzeugung eines dritten elektriichen Ausgangssignals, wenn das zweite Ausgangs- »ignal eine vorgegebene Polarität relativ zu dem vorgegebenen Schwellenwert hat, und eine auf das dritte Ausgangssignal ansprechende Einrichtung zur Erzeugung des Alarmsignals aufweist, wenn das dritte Ausgangssignal während einer vorgegebenen Zeilspanne erzeugt worden ist.

2. Strömungsdetektor für eine Sprinkleranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungsschaltung (26) nicht auf positive Druckabweichungen auf der Systemseite anspricht.

3. Strömungsdetektor für eine Springleranlage mach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandpaßverstärker (42) eine untere Grenzfrequenz von etwa 0,025 Hz und eine obere Grenzfrequenz von etwa 1 Hz hat.

4. Strömungsdetektor für eine Sprinkleranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ausgangssignal über ίο ein Widerstands/Kapazitäts-Netzv>erk (204, 206) lugeführt wird.

5. Strömungsdetektor für eine Sprinkleranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Signalverarbeitungsschaltung (26) einen Vergleicher (38) für einen oberen und einen unteren Schwellenwert zur Erzeugung eines Störsignals, wenn der Druck in dem System einen vorbestimmten oberen Druck-Schwellenwert übersteigt, und zur Erzeugung eines Störungssignals, wenn der Druck unter einen vorbestimmten unteren Druck-Schwellenwert abfällt.

6. Strömungsdetektor für eine Sprinkleranlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Signalverarbeitungsschaltung (26) eine Schaltungsanordnung zar Überwachung der impedanz einer Alarm-Relaisspule (128) und zur Erzeugung eines Störungssignals aufweist, wenn die Impedanz der Spule eine Größe übersteigt, welche die Auslösung eines Alarmsignals bei Alarmbedingungen verhindert.

7. Strömungsdetektor für eine Sprinkleranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine parallel zu dem Bandpaßverstärker (42) liegende Diodenanordnung (180, 182), die so polarisiert ist, daß sie die Erzeugung des Alarmsignals durch den Schwellenwertdetektor in Abhängigkeit von einer Erhöhung des Fluiddrucks in dem System verhindert

8. Strömungsdetektor für eine Sprinkleranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Alarmsignals eine Anordnung zur Erzeugung eines vierten elektrischen Signals, das proportional zu dem Zeitintegral des dritten Ausgangssignals ist, sowie einen zweiten Schwellenwertdetektor (48) zur Erzeugung des Alarmsignals aufweist, wenn das vierte Ausgangssignal einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt.

9. Strömungsdetektor nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen auf das erste Ausgangssignal ansprechenden Niederdruck-Schwellenwertdetektor (130,132, 138) zur Erzeugung eines fünften elektrischen Ausgangssignals, wenn der Druck des fluiden Mediums in dem System unter einen vorgegebenen Niederdruck-Schwellenwert fällt, und durch einen auf das erste Ausgangssignal ansprechenden Hochdruck-Schwellenwertdetektor (141, 142, 139) zur Erzeugung eines sechsten elektrischen Ausgangssignals, wenn der Druck des fluiden Mediums in dem System einen vorgegebenen Hochdruck-Schwellenwert übersteigt, wobei das Störungssignal in Abhängigkeit von dem fünften oder sechsten Ausgangssignal gebildet wird.