DE2727643A1 - Einbruchsicherung - Google Patents

Description

DR. INQ. HANS LICHlI DIPL.-INQ. HEINEl

PATENTANWÄLTE

D-7SOO KARLSRUHE 41 (GRÖTZINGEN) DURLACHER STR. 31 (HOCHHAUS)

TELEFON (0721) 41511

4027/77

20. Juni 1977

Multlsafe AG, FL-9W Schaan Elnbruchs1ehe rung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einbruchsicherung, die aus einem flexiblen elastischen Element besteht, dessen durch äusseren Eingriff ausgelöste Volumenänderung Über einen Sensor nachgewiesen wird.

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Es sind verschiedene Warnsysteme bekannt, bei denen ein ordnungswidriges Ereignis oder ein Ereignis in ordnungswidrigem Zeitpunkt auf einem bestimmten Geländeteil ein Warn- oder Anzeigesignal auslöst.

Diese Systeme weisen herkömmlicherweise lokal positionierte Druckdetektoren auf, so dass ihre Effizienz massgeblich von der vorgesehenen Anzahl Druckdetektoren abhängt. Die Detektoren wirken auf elektrische, mechanische, elektronische oder pneumatische Weise einzeln auf Signalverwertungseinrichtungen, welche die gewünschte Weiterverarbeitung ordnungswidriger Signale vornehmen. Derartige Systeme werden vor allem zum Schutz von Räumen, Gebäuden, abgezäunten GelandeparzeIlen und Zäunen oder Toren verwendet. Wegen der beschränkten Detektlonsradien der erwähnten Detektoren ist bei deren Verlegung ein elnghendes Studium der wahrscheinlichster und gefährlichsten Möglichkelten zu erwartender ordnungswidriger Ereignisse vorzunehmen, wobei in Kauf genommen werden muss, dass solche Warnsysteme lediglich mit einer voraussagbaren Erfolgswahrscheinlichkeit erstellt werden können und sie dann relativ leicht umgangen werden können, wenn ihr Dispositiv bekannt 1st.

Ein wirkungsvolles und betriebsicheres Sicherungssystem muss so beschaffen sein , dass es 1. praktisch nicht umgangen werden kann, dass es 2. unter allen Witterungsbedingungen

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eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Belastungsänderungen besitzt, dass es 3. nur auf kurzzeitig wirksame Belastungsänderungen anspricht, und nicht nur einmalig, sondern reversibel, und 4., dass allmähliche Veränderungen von Umweltfaktoren, z. B. örtliche Belastungsänderungen durch Gewichtsveränderung des darüber liegenden Erdreichs oder Temperaturänderungen ohne Wirkung bleiben.

Es handelt sich hler um sich zum Teil widersprechende Forderungen. So führt eine Vergrösserung der Ausdehnung der empfindlichen Zone zwangsläufig auch zu einer Vergrösserung des Volumens des Sensors. Die relative Voluraenänderung und die ihr entsprechende Druckänderung, auf die die Signalverwertungseinrichtung anspricht, wird somit umso kleiner, je grosser die sensitive Zone eines Sensors ist, d. h. die Nachweisempfindlichkeit wird geringer.

Eine der bisher fortschrittlichsten Lösungen wurde in der DT-OS 2040762 bzw. der US-PS 37199)9 vorgeschlagen. Hierbei werden zwei im Abstand voneinander angeordnete, mit einem nicht konpressiblem Medium gefüllte flexible Rohre verwendet. An Jedem dieser mediumgefüllten Rohre ist ein Wandler angeschlossen, der die auf das jeweilige Rohr einwirkenden Störungen erfasst.

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Bei dem Zwelrohr-Systera beeinflusst eine weit entfernte Störung oder eine Aenderung der Uragebunsverhältnlsse Jedes Rohr in gleicher Weise, und über eine elektrische Ausgleichsschaltung am Ausgang des Wandlers erzeugt dann ein die beiden Rohre in gleicher Grosse beaufschlagender Druck ein resultierendes Signal der Grosse Null. Wenn eine örtliche Störung auftritt, die nur in einem der beiden Rohre zu einer Druckveränderung führt, so gibt die Ausgleichsschaltung ein elektrisches Ausgangssignal ab, das eine Punktion der zwischen den beiden Rohren herrschenden Druckdifferenz ist. Dieses Signal steht zur Auslösung eines Alarms zur Verfügung, der damit ein unbefugtes Eindringen in den abgegrenzten Raum anzeigt.

Dieses System erfüllt nur wenige der oben aufgestellten Forderungen und hat den wesentlichen Nachteil, dass nur bei hoher Belegungsdichte des Geländes mit derartigen Sensoren eine Umgehung sicher verhindert wird, denn die, z. B. durch einen Eindringling verursachten Belastungsänderungen haben wegen der Ueberbrückung der eingegrabenen Rohre durch das Erdreich keine grosse Reichweite und werden vollends unwirksam, wenn das Erdreich gefroren ist.

Weiterhin führen örtlich variable langsame Belastungsänderungen oder Temperaturschwankungen zu bleibenden Auslenkungen des Nachweissystems, obwohl es differentiell über einen Differenzdruckwandler wirkt. Das Signal kann wohl elektrisch, aber nicht mechanisch auf die Ausgangslage zurückgeführt werden, und dies kann zur Ueberlastung des

und dies kann zu ι 709881/0807

Detektors, zumindest zu einer Verringerung der Empfindlichkeit führen. Auf jeden Fall muss der Detektor für relativ hohe Differenzdrucke ausgelegt werden, wodurch von vornherein eine Einbusse an Empfindlichkeit inkauf genommen werden muss.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung einer Einbruchssicherung, welche, wenn für Alarmanlagen in der Erde vergraben, ungeachtet der Umweltbedingungen eine praktisch narrensichere und dabei hochempfindliche Anzeige für die vorgesehenen Alarmfälle sicherstellt und die auch praktisch nicht umgangen werden kann. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass sie alle eingang aufgestellten wichtigen Forderungen, die an eine solche Einbruchssicherung gestellt werden, gleichzeitig erfüllt.

Die Forderung nach einem grossflächigen Sensor mit gleichzeitig hocher Empfindlichkeit bei Belastungsänderung wird dadurch erfüllt, dass eine aus flexiblem Material mit möglichst kleiner elastischer Dehnung hergestellte Matte verwendet wird, die kommunizierende aufblasbare und relativ formbeständige Kanäle enthält, zwischen denen inaktive Flächen liegen und dass die aufgeblasenen Kanäle mindestens auf ihrer Oberseite auf den tragenden Flächen mit einer tragfähigen, jedoch elastischen Platte überbrückt sind.

Fig. 1 zeigt eine mit Luft angefüllte Matte in perspektivischer Darstellung, mit weggebrochenen Teilen,

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Pig. 2 einen Schnitt durch die Matte nach Fig. 1 mit unter sich wirkflächenvermindernd verbundenen Flächengebilden des aufblasbaren Teils.

Wo immer innerhalb der von der Matte bedeckten Fläche eine Belastungsänderung eintritt, auch wenn die belastete Fläche noch so klein ist, wird diese Kraft durch die überbrückende Platte 10 auf alle überdeckten Kanäle 6 übertragen. Es kann also nicht, wie bei einem einzelnen Schlauch, eine örtliche Einschnürung entstehen, die eine weitere Druckerhöhung im Schlauch verhindert. Wegen des relativ geringen Querschnitts dieser Kanäle, deren tragende Oberfläche weniger als 10 % der Gesamtfläche ausmacht, und wegen ihres geringen Volumens wird trotz dieser Kraftverteilung eine grosse Druckänderung hervorgerufen. Wichtig ist, dass das Material, aus dem die Matten hergestellt sind, keine nennenswerte elastische Dehnung besitzt, sodass, wenn die Kanäle mit Ueberdruck beaufschlagt sind, die Kreisform auch bei Belastung weltgehend erhalten bleibt. Die Kennlinie der pneumatischen Durchfederung wird dadurch progressiv, das heisst die Tragkraft der Kanäle steigt mit der Belastung steil an. Die elastische Durchbiegung der Abdeckplatte an der Belastungsstelle bleibt dadurch klein und in den zulässigen Grenzen.

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Wären die Abdeckplatten nicht vorhanden, so wären die inaktiven Bereiche der Matte völlig im Erdreich eingebettet und es würden sich Über den einzelnen Kanälen Brücken bilden. Eine Belastungsänderung könnte sich dann, wie bei einzeln verlegten Schläuchen, nicht voll auswirken, schon gar nicht, wenn das Erdreich gefroren ist.

Die Abdeckplatten bilden hingegen Brücken mit grossem Abstand der Auflage, die eine elastische Durchbiegung des darüber liegenden Erdreichs bei Belastung zulassen, selbst dann, wenn es stark verdichtet oder gefroren ist« Diese Belastung wird auf diese Weise trotzdem zur Matte weitergeleitet.

In Fig. 1 ist eine Matte 1 dargestellt, wie sie in dieser Ausführung für die Praxis Verwendung finden kann. Als Kern sind zwei flexible Flächengebilde 3 und 4, die beispielsweise als Kunststoffolien (nylon- oder glasfasergewebeverstärkt) ausgebildet sind, vorgesehen, welche Flächengebilde 3, 4 so miteinander verbunden sind, dass sich kommunizierende aufblasbare Kanäle 6 bilden, zwischen welchen inaktive Flächen 8 liegen. Beidseits der verbunden Flächengebilde 3, 4,welche den aufblasbaren Teil der Matte 1 festlegen, sind stabile Platten Io und 11, welche ebenfalls aus Kunststoff bestehen können, angeordnet, welche die Flächengebilde 3, 4 sandwichartig umgeben. Eine

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Al

Hülle 13, ζ. B. aus Kunststoff mit Glasfasern 14 armiert, umhüllt das Ganze. Die Hülle 13 wird rundum verschlossen. Derartige Matten sind selbst bei extremen Temperaturen (-jX) bis + 50⁰C) voll wirksam.

In Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Matte nach Fig. 1 ersichtlich, die im Erdreich 18 vergraben ist. Es geht daraus hervor, dass die beiden Flächengebilde 5 und 4 durch Verbindungsnähte 16 zusammengehalten sind, wobei die aufblasbaren Kanäle 6 durch die Lage der Verbindungsnähte 16 festgelegt werden. Zwischen den Verbindungsnähten 16 liegen andererseits die inaktiven Flächen 8. Die Kanäle 6 sind beispielsweise mittels Pressluft aufgeblasen, wobei in Bereitschaftslage diese Kanäle 6 durch das belastende Erdreich l8 auf der Platte 10 soweit zusammengepresst werden, bU die Summe aller F . P gleich dem Gewicht des Erdreichs l8 und der Platte 10 ist. Je weiter mithin die Kanäle 6 auseinanderliegen, das heisst, je grosser ¹¹L" ist, und Je höher das zwischen zwei Kanälen 6 liegende Erdreich 18 diesen Teil der Platte 10 belastet, umso höher muss der Druck P in den Kanälen 6 gewählt werden. Die Kanäle 6 müssen die Last tragen!

Wenn nun die Platte 10 zusätzlich belastet wird, indem beispielsweise jemand das Erdreich 18 betritt, so wird sich der Druck P in den Kanälen 6 entsprechend erhöhen, wobei

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auch die Flächen ^MPⁿ etwas grosser werden. Dieser Vorgang geschieht Impulsartig und dauert nur solange, bis das statische Gleichgewicht wiederum hergestellt ist.

Es wirkt mithin die Platte 10 (mit der Gegenplatte 11 als Auflager) als Belastungsübersetzer, da die Auflagefläche für das Erdreich 18, die Platte 10, von einer Fläche (Summe aller F) gestützt wird, die wesentlich kleiner ist als die Flächenmasse des Flächengebildes J>, 4. Damit wird erreicht, dass der Druck in den Kanälen 6 hoch ist, d. h. in Bereichen liegt, die gutsichtbare Ausschläge an der Druckmessteile ergeben. Das plötzliche Erscheinen des Gewichtes eines Menschen oder von Bruchteilen dieses Gewichtes, hat dann den entsprechenden Druckanstieg in den Kanälen 6 zur Folge.

Fig. ^Jj> zeigt eine Darstellung analog derjenigen gemäss Fig. 2, wobei eine Matte 21 mit zwei Flächengebilden 22 und 23 dargestellt ist, welche Flächengebilde 22, 23 durch Verbindungsnähte 25 miteinander verbunden sind. Wie ersichtlich, liegt zwischen zwei Kanälen 26 eine inaktive Zone 27, welche, Im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 2, hier mit einem weichen Füllstoff, z. B. einem offenporigen Schaumstoff, gefüllt ist. Diese Füllung bezweckt ein allfälliges Eindringen von Erde in diesen Bereich zu verhüten. Auch diese unter sich verbundenen Flächengebilde

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und 23 sind sandwichartig zwischen zwei Platten 29 und 30 eingelegt, welche Konstruktion, bedingt durch die Reduktion des FUllvolumens der Matte 21 durch Anbringen einer inaktiven Fläche 27 mit dem Füllstoff, als Belastungs-Ubersetzer dient.

In den Fig. 3 und 4 ist ersichtlich, wie in beliebigen Zonen der Druckmatte 21 inaktive Partien 27 eingelegt werden können. Dies kann beispielsweise dann von grossem Vorteil sein, wie Fig. 4 zeigt, wenn plattenförmige Elemente 29 auf der Bodenoberfläche die Gefahr mit sich bringen, dass bei einer auf dem Element 29 auftretenden Zusatzbelastung, diese Zusatzbelastung auf eine relativ grosse Druckmattenfläche vertreilt wird, so dass der erzeugt Druck die Anlage noch nicht auslösen kann. Sind solche Elemente auf einem GeländestUck vorhanden, so wird darunter ein Teil der aktiven Fläche der Druckmatte 21 durch einen inaktiven, zusammenpressbaren Teil 27 so verkleinert, dass die verbleibende, unter dem Element 29 liegende, aktive Druckmattenfläche, bei der Mehrbelastung des Elementes 29 eine genügende Druckzunahme in der Anlage sicherstellt. Es versteht sich von selbst, dass der inaktive Teil 27 keine "anzeigende" belastung aufnehmen darf. Daher sind diese inaktiven Teile entweder leer zu lassen, wie in Flg. 2 dargestellt, oder mit offenporigem, weichem Schaumstoff zu füllen. Die Druckmatten können unter

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den Parzellen, beispielsweise unter Rasenflächen, ausgelegt werden. Sie werden, z. B. mit einem gasförmigen Medium, prall gefüllt. Dadurch wird sichergestellt, dass auftretende Störbelastungen sich in Druckänderungen der Druckmatten auswirken werden. Die Druckmatten sind in beliebiger Grosse herstellbar und können mehrfach aneinandergekoppelt werden.

Oemäss Flg. 5-7 umfasst eine Druckmatte 21 ein oberes und ein unteres Flächengebilde 22 resp. 23, welche ausser längs der Ränder, an Verbindungsstellen 32 miteinander verbunden sind. Die beiden Gebilde 22, 23 sind aus flexiblem Material gefertigt, beispielsweise aus Kunststoffolie, wie PVC-Polie o. dgl. Die Verbindungsstellen 32 können dabei beispielsweise durch Schweissung realisiert werden. Die Verbindungsstellen 32 bilden vorzugsweise, wie dies insbesondere in der Flg. 7 ersichtlich ist, ein regelmassiges Raster, wobei Jeweils drei benachbarte Verbindungsstellen 32 entsprechend den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind Die Aussenränder des oberen und unteren Gebildes 22, 23 sind dichtend verschweisst, wodurch eine dichte Druckmatte gebildet wird, welche sich durch Druckmittelbeschickung zu einer formstabilen Matte verformt. Dabei wird als Druckmedium ein flüssiges oder gasförmiges Medium verwendet. Es kann mithin die Matte, z. B. als eigentliche Druckmatte eingesetzt werden.

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Für Warnanlagen werden die Druckmatten, wie dies In PIg. 9 gezeigt 1st, In abzusichernden Geländeparzellen ausgelegt. Vorzugswelse werden sie dabei vergraben, wobei sie gegen mechanische Beschädigungen durch elastische Schutzmittel wie Schutzfolien oder Drahtgitter geschützt werden können. Ist der Boden schon in relativ dünnen Schichten tragfähig, was beispielsweise durch Prost bewirkt werden kann, so ist es wichtig, dass die die Druckmatten 21, 24 überdeckenden Bodenpartien trotzdem nicht zu starren Brücken werden, welche eine zusätzliche Belastung ohne Beeinflussung der Druckmatten aufnehmen könnten, da die "Durchbiegung" der Brücke bei zu grosser Starrheit zu gering würde. Dabei ist die Bodenpartie um so unempfindlicher auf Stördrücke, die einen Alarm auslösen sollten, Je weiter weg dieser Stördruck bei den eigentlich als Verankerungen wirkenden Randpartien der Druckmatten auftritt. Deshalb kann es vorteilhaft sein, um auch die Randpartien einer zu schützenden Geländeparzelle optimal zu erfassen, die Druckmatten 1 an ihren Randzonen mit inaktiven federnden Randpartien 8 bzw. 27 (Fig. 2, 3, 10) zu versehen, welche z. B. auf gleiche Dicke wie die aufgepumpten Druckmatten, mit einem federnden Material, beispielsweise mit Schaumstoff, gefüllt sind. Diese Inaktiven Randpartien nehmen an der Druckanzeige der Matte nicht teil. Diese Randpartien dürfen aber nicht so zusammendrückbar sein, dass die beiden Folien der Matte aufeinanderliegen. Anstelle

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von Schaumstoff kann daher grundsätzlich auch eine Pressluft fill lung treten. Dies bewirkt, dass die als Verankerungen wirkenden Partien des über den Matten liegenden Bodens aus dem Bereich des zu überwachenden Flächenbereiches gerückt werden, so dass auch die Randzonen der aktiven Druckmatten empfindlich bleiben. Wie aus Flg. 10, wo die am Rande angeordnete, inaktive Partie 27 ersichtlich ist, hervorgeht, kann die Druckmatte dem Untergrund vollständig angepasst verlegt werden. Es ist mithin keinesfalls nötig, die Druoknatte horizontal auszulegen, was besonders bei felsigem oder durchzogenem Untergrund von grossem Vorteil ist, da ansonsten eventuell aufwendige Planierungen vorgenommen werden müssen. Solange keine effektiven Randveränderungen durch Knickbildungen auftreten, kann die Druckmatte ohne weiteres, d. h. ohne vorherige Planierung des Geländes ausgelegt werden. Um zu verhindern, dass durch scharfe Oeländeunstetigkelten, wie spitze Steine, eine zu starke Biegebeanspruchung der Abdeckplatten entsteht, kann es vorteilhaft sein (nicht dargestellt), das Mattenbett beispielsweise mit Kunststoffgranulat auszulegen, Insbesondere bei gesteppter Matte. Es ist auch nützlich, die Abdeckplatten so zu unterteilen, dass eine zwanglose Anpassung an den Gelandeverlauf möglich ist.

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Was die Brückenbildung des über den Sensoren bzw. Matten gelagerten Erdreichs betrifft, insbesondere bei hartem, z. B. gefrorenem Boden, wie dies im Zusammenhang mit den Fig. J5, 4, 9 und 10 erwähnt wird, zeigen dazu in rein schematischen und stilisierten Darstellungen die Figuren 16 und 17 folgendes:

In Fig. 16 ist der Querschnitt einer Matte 126 dargestellt, welche im Erdreich 127 vergraben ist. Zeichnerisch unmittelbar darunter ist das als Balken 129 stilisierte Erdreich über der Matte ersichtlich, das in normalem Zustand auf Auflagern IjX) und IjJl ruhen möge. Dabei ist unter "normalem Zustand" des Bodens eine Bodenbeschaffenheit zu verstehen, welche weder durch ihren Aufbau, noch durch Gefrieren oder extremes Austrocknen zu einer Brücke geworden ist. Es 1st ferner angenommen, dass dieser Balken 129 in der Mitte durch eine Belastung P beansprucht werde, so dass eine Biegelinie 132 entsteht. Diese gibt eine mögliche Form der Belastung der Matte 126 durch das Erdreich unter den vorgegebenen Voraussetzungen. Es entsteht unter diesen Umständen eine Durchbiegung oder Pfeilhöhe I38.

Wenn Jedoch der Boden hart gefroren oder derart ausgetrocknet ist, dass es zur Brückenbildung kommt, so ist das als Balken 129 stiliesierte Erdreich derart zusammenhängend, dass nicht ein Aufliegen des Balkens anzunehmen 1st, sondern, dass der Balken 129 zwischen zwei Stellen 133 ^unt* 13^ eingespannt ist.

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Bei der gleichen Belastung P entsteht dann eine Biegelinie I36, deren Durchbiegung oder Pfeilhöhe 1)9 wesentlich geringer als die Durchbiegung 1)8 ist, theoretisch für elastische Träger (was natürlich hier nicht vorliegen kann) viermal kleiner als die Durchbiegung 1)8. Das wesentliche ist aber, dass die Biegelinie im Bereich der Einspannstellen I)) und 1)4 horizontale Tangenten aufweist, d. h. an den Rändern überhaupt nicht durchgebogen wird, so dass eine Belastung der Matte in diesen Randbereichen praktisch keine Wirkung auf die Matte auszuüben vermag.

Da normalerweise bei einer Matte eine gewisse maximale Breite aus herstellungstechnischen und Sensibilitätsgründen bezüglich Ansprache nicht überschritten werden soll, kann deren Empfindlichkeit und Ansprechsicherheit wie folgt verbessert werden:

In Fig. 17 ist wiederum eine Matte 142 dargestellt, welche einen aktiven Mittelteil 14) aufweist sowie zwei inaktive Ränder 145 und 146. Während der aktive Teil 14) mit einem Druckmedium versehen ist, um das darüber lagernde Erdreich zu tragen, sind die beiden inaktiven Ränder 145 und 146 nicht tragfähig und nur mit einem Füllstoff, beispielsweise einem welchem Schaumstoff, ausgefüllt, um zu verhüten, dass das Erdreich u. dgl. in diesen Randbereich der Matte 142 zu liegen kommt und damit diese Ränder bzw. deren Wirkung

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Illusorisch werden lässt. Die Matte 142 befindet sich im Erdreich 148 vergraben. Analog der Flg. 16 wird auch hier ein als Balken 150 dargestelltes, stilisiertes Erdreich angenommen, welches bei normaler Bodenbeschaffenheit, wie vorstehend erläutert, auf zwei Auflagern I51 und 152 ruht. Bei einer mittigen Belastung durch eine Kraft P entsteht wledrura eine Biegelinie I53 mit einer grössten Pfeilhöhe

Ist dagegen der Boden gefroren oder backt er infolge grosser Trockenheit zusammen, so ist der Balken I50 zwischen den Einspannstellen 155 und I56 eingespannt und es entsteht bei Belastung durch die mittige Kraft P eine Biegelinie 158. Diese weist in der Mitte eine Pfeilhöhe I60 auf.

Wenn nun eine Belastung in den inaktiven Rändern 145 bzw. auftritt, so soll im Sinne der Ausführung der Aktive Teil l4jj nicht reagieren. Bei normaler Bodenbeschaffenheit zeigt der aktive Teil 14) jede Belastung, die auf ihn einwirkt, durch eine entsprechende Druckänderung des sich in ihm befindenden Druckmediums an. PUr normalen Boden ist das Anbringen inaktiver Ränder 145 und 146 keine Erfordernis.

Anders ist es aber, wenn der Boden gefroren ist oder derart hart getrocknet, dass das Erdreich über der Matte. 142 eine Brücke bildet. Das Anbringen der inaktiven Ränder 145 und

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146 ändert dann die Spannweite der "Brücke¹¹, so dass a priori grössere Durchbiegungen entstehen. Nun wird aber bei dieser Konstruktion, da die Biegelinie im Bereich der Einspannstellen 155 und 156 horizontale Tangenten aufweist, der aktive Teil lk~} auch bei einer Belastung am Rande des aktiven Teiles 143 sofort einen Ausschlag geben, wie dies die Biegelinie 158 deutlich zeigt. Auf diese Weise wird erreicht, dass selbst bei Einhaltung der maximal möglichen Breite der Matte bei hartem, z. B. gefrorenem Boden, eine Belastung des aktiven Teiles der Matte, auch in ihren Randteilen, sofort angezeigt wird, was praktisch zu einer sicheren Anzeige verhilft und dies ungeachtet der Bodenbeschaffenheit des Erdreiches über der Matte.

Dadurch wird es z. B. möglich, Alarmanlagen zu schaffen, die unempfindlich auf Umwelteinflüsse sind und zu schützende Landparzellen optimal unabhängig vom betriebenen Aufwand schützen. Die Unempfindlichkeit auf Umwelteinflüsse wird durch die Kompensationsschaltung von Mattenpaaren erreicht.

Ein weiterer Vorteil dieser Druckmatte 1st, dass sie praktisch sehr gross hergestellt werden kann, beispielsweise durch Rollen einfach lagerfähig ist, und dass sie bei ihrer Auslegung an Ort und Stelle, den Anforderungen entsprechend, zu ihrer endgültigen Form verschweisst werden kann. Es kann in gewissen

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Anwendungen auch vorteilhaft sein, mehrere Druclcmatten untereinander anzuordnen, und so verschiedene Anlagen mit verschiedenen Sensibilitäten einzustellen, beispielsweise damit eine Anlage bei Nacht auf Fussgänger reagiert, während eine zweite am Tag auf Fahrzeuge reagiert. Je nachdem wird dann die eine oder andere Anlage abgeschaltet.

Im vorhergehenden wurde gezeigt, wie die erfindungsgemässen Sensoren die beiden ersten der vier aufgestellten Forderungen erfüllen. Die beiden letzteren beziehen sich auf die Art des Ansprechens des Detektors auf Belastungsänderungen. Es wird verlangt, dass nur kurzzeitig wirksame Belastungsänderungen registriert werden, und langsam verlaufende Aenderungen der Umwelteinflüsse keine nachteiligen Wirkungen auf die Nachweisempfindlichkeit des Detektors haben.

Ein wichtiger Beitrag zur Lösung dieses Problems besteht in dem eingangs erwähnten und bereits vorbekannten Vergleich mit einem zweiten, nicht beeinflussten, unter ähnlichen Umweltsbedingungen befindlichen Volumen mittels Differenzdruckmessung. Dieser Vorschlag genügt Jedoch noch nicht, denn, wie früher erwähnt, können bleibende Belastungsänderungen und Temperaturänderungen bei einem der beiden Vergleichsvoluraen zu bleibenden Nullpunktsverschiebungen des Drucksensors führen. Sie erlauben auch nicht die Verwendung eines hochempfindlichen Druckfühlers.

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Erfindungsgemäss wird diese Schwierigkeit dadurch beseitigt, dass das nichtsensitive Zweitsystem, das mit dem ersten sensitiven über einen Differenzdruckdetektor wirkverbunden ist, parallel zum Detektor über eine Drosselstelle direkt verbunden ist, so dass ein langsamer Druckausgleich zwischen den miteinander gekoppelten Systemen möglich ist.

Auf diese Weise werden nur noch schnell verlaufende Druckfinderungen erfasst. Jede allmähliche oder dauernde Abweichung in den Umgebungsbedingungen der Sensoren wird ausgeglichen, d. h. eine automatische NullpunktsrUckfUhrung des Differenzdruckdetektors bewirkt.

Fig. 8 zeigt beispielsweise einen Differenzdruckschalter 28, der ein Gehäuse l6l und eine Membran 162 besitzt, die zwei Druckräume 16} und 164 voneinander trennt. Diese Druckräume sind über Leitungen 165 und I66 mit der sensitiven Matte I67 und dem nicht beeinflussten Vergleichsvolumen 168 verbunden. Eine Leitung 169 mit Drosselstelle I70 verbindet die beiden Druckräume miteinander. Plötzlich auftretende Belastungsänderungen über der Matte I67 bewirken einen Druckanstieg oder -abfall im Raum 163 und eine Auslenkung der Membran I62, die über einen symbolisch dargestellten Fühler 171 über eine Steuereinrichtung 172 einen Alarm auslöst.

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Das Verhalten der Signalgeberanlage ist von der Art dej verwendeten Füllmediums abhängig. Ein kompressibles Gas verhält sich anders als eine nicht kompressible Flüssigkeit, insbesondere, wenn ein Werkstoff mit geringer Dehnung für den Sensor verwendet wird.

Bei Verwendung einer Flüssigkeit führt die Verschiebung der Membran des Differenzdruckdetektors schon bei kleiner Auslenkung zu einer entsprechenden Druckerhöhung im Vergleichsvolumen. Wenn eine Flüssigkeit als Druckmedium verwendet wird, ist es deshalb zweckmässig, im Vergleichsvolumen einen Gaspuffer anzuordnen. Die Auslenkung, d. h. die Empfindlichkeit der Signalgeberanlage wird dadurch wesentlich erhöht.

Vielfach besteht der Wunsch, die Verlegung elektrischer Leitungen und die Verwendung elektrischer Wandler bei den mit den Sensoren verbundenen Detektoren zu umgehen, d. h. das Alarmsystem, soweit es ausserhalb der Ueberwachungszentrale liegt, völlig pneumatisch zu betreiben. Im folgenden wird gezeigt, wie sich auch dieses Problem lösen lässt:'

Fig. 11 zeigt eine Alarmdruckleitung 41, die von einer Pumpe oder einem Druckspeicher 42 gespeist wird. Die Leitung 4l ist mit offen- und schllessbaren Verschlüssen 4}, 44, 45

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und 46 (ζ. B. Ventilen) versehen, deren Lage (offen bzv. geschlossen) sich auf einen Druck- oder Druckdifferenzschalter 47 auswirkt. Dieser Schalter 47 weist ein Gehäuse 48 und eine Membran 49 auf, welche zwei Druckräume 50 und 51 voneinander trennt. Diese Druckräume 50, 51 sind über eine Leitung 52 und eine Drosselstelle 53 miteinander verbunden. Als Drosselstelle 53 kann auch eine entsprechende Ausgleichsöffnung in der Membran vorgesehen sein.

Als Sensoren, welche bei Belastungsänderungen, insbesondere bei Beiastungssteigerungen den ihnen zugeteilten Verschluss 4^, 44 oder 45 öffnen, sind z. B. Matten 58 vorgesehen, deren Aufbau vorstehend eingehender erläutert wurde. Die Matten 58, mit einem Druckmedium gefüllt, sind mit Steuerleitungen 59 mit den Verschlüssen wirkverbunden, z. B. derart, dass bei plötzlicher Belastungsänderung der Matte 58 deren zugehöriger Verschluss 43 - 45 geöffnet wird. Dann spricht wegen des ebenso plötzlichen Druckabfalles in der Alarmdruckleitung 41 der Schalter 47 an und der Alarm wird ausgelöst.

Die Matten 58 stehen über Drosselstellen 57 b und eine Versorgerleitung 57 a mit einem Druckspeicher 57 in Verbindung, welcher dafür sorgt, dass der Druck in den Matten dem Sollwert entspricht.

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In der Leitung 4l herrscht ein vorbestimmten konstanter Mediumsdruck. Eventuelle Leckverluste werden durch Speisung mittels eines Druckspeichers 42 kompensiert. In den DrucK> räumen 50 und 51 des Schalters 47 herrscht der gleiche Mediumsdruck. Wenn mindestens einer der Verschlüsse 43 - 46 geöffnet wird, fällt der Mediumsdruck in der Leitung 41 und im Raum sprungartig, da ein schnelles Nachfüllen der Leitung 4l mit Luft durch eine Drosselstelle 54 verhindert wird. Da im Raum 51 momentan noch der ursprüngliche, höhere Druck herrscht, bewegt sich die Membran 49 in Richtung des niedrigeren Druckes, worauf ein als Beispiel symbolisch dargestellter Induktivfühler 55 über eine Steuereinrichtung 56 einen Alarm auslöst. Als Verschluss kann auch ein Quetschverschluss dienen.

Anstatt einen Induktivfühler 55 zu betätigen, kann die Membranbewegung auch ein Verschlusselement in einer Luftleitung vom Raum 51 zu einer Sirene öffnen, wobei die Nachspeisung der Luft vom Speicher 42 aus erfolgt. Ein derartiges System ist frei von elektrischen Bestandteilen.

Fig. 12 zeigt schematisch ein Mehrkreis-Alarmsystem, bei welchem ein gemeinsamer Druckspeicher 60 über einstellbare Drosselstellen 6l, 62, öjj Alarmgruppen inform von. Leitungen 64, 65 und 66 unter konstantem Druck hält. Ein Druckabfall in

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den einzelnen Leitungen durch Oeffnen eines oder mehrerer der Ventile 64a, 65a oder 66a wird über den Jeweiligen Druckschalter oder Druckdifferenzschalter 67, 68, 69 beispielsweise in ein elektrisches Signal umgewandelt. Es ist ebenfalls möglich, mit dem Druckabfall in einer der Alarmgruppen eine Oeffnung an einer Alarm-Sammelleitung (nicht dargestellt) zu betätigen.

Die Ventile 64a, 65a und 66a werden durch entsprechende Sensoren (nicht dargestellt), welche analog den Matten 58, inklusive dem zugehörenden Element gemäss Fig. 11, angeschlossen sind, betätigt.

Fig. 15 zeigt eine Alarmdruckleitung 80, welche durch einen Druckspeicher 8l über eine Drosselstelle 82 gespeist wird. Die Drucküberwachung übernimmt ein Druckschalter 83. Verschlüsse in Form von Druckdifferenzwandlern 84, 85 und 86, können bei Alarmursache von pneumatischen Drucksensoren 86a, 87, 88, 89 geöffnet werden, worauf in der Leitung 80 ein plötzlicher Druckabfall erfolgt.

Diese Darstellung zeigt die Möglichkeit, solche pneumatischen Sensoren 86a - 89 direkt über das Alarmsystem zu speisen. Zu diesem Zweck dienen die einzelnen Drosselstellen 91, 92, 95, 94, welche einen Ausgleich der eventuellen Leckverluste

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in den Sensoren ermöglichen, ohne Jedoch das Alarmsystem zu beeinflussen, da dadurch in diesem kein plötzlicher Druckabfall, d. h. kein Drucksprung, entsteht.

Fig. 14 zeigt eine Ausführung eines Druckdifferenzwandlers, ζ. B. des Wandlers 85 (Fig. 13)· Die gleich grossen Mediumsdrückej die von den Sensoren 87 und 88 her über die Leitung 80 und Membranen 90, 90a auf einen schwebenden Kolbenteil 71 wirken, halten diesen in der Hubmitte. Ein Flansch 72 dient dem Anschliessen einer Verbindungsleitung 98 zur Alarm-Druckleitung 80. Ein mittiger Steg des Flansches 72 ist mit einer mittigen Bohrung sowie einer Büchse versehen, deren Enden als Ventilsitze 73» 7^ ausgebildet sind. Auf ihnen liegen federnde Ventilklappen 95» 96, welche die Durchgänge geschlossen halten. Bei Auftreten eines Ueberdruckes an der Membran 90 wird der Kolbenteil in Richtung des Pfeiles 97 ausgelenkt und die Ventilklappen 96 gegen deren Vorspannung angehoben. Dadurch kann beim Ventilsitz 74 Druckmedium austreten, wodurch ein plötzlicher Druckabfall in der angeschlossenen Alarm-Druckleitung 80 verursacht wird. Dieselbe Wirkung erreicht ein Ueberdruck auf die Membran 90a bezüglich des Ventilsitzes 73.

Fig. 15 zeigt einen z. B. in einem Alarmsystem gemäss Fig. oder 13 eingebauten Druckdifferenzwandler im Sinne der Fig. 14. Der Druckdifferenzwandler in Fig. 15 ist mit

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strichpunktierten Umrisslinien dargestellt. Die wichtigsten Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen, wie in der Fig. 14. Als erste Möglichkeit ist die Anlage gemäss Fig. berücksichtigt, mit den beiden Sensoren 58» welche durch ihren eigenen Druckspeicher 57 mit Druckmedium versorgt werden, während die Alarmdruckleitung 41 durch einen zweiten Druckspeicher 42 mit einem eigenen Druckmedium gespeist wird. Die beiden Sensoren 58 wirken bei Belastung, wie zur Fig. 14 beschrieben, auf die Ventilklappen 95 und 96, wodurch das Druckmedium durch die Ventilsitze 'J5 bzw. 74 entweichen kann.

Es ist aber möglich, den Druckdifferenzwandler gemäss Fig. 14 in ein System im Sinne von Fig. 1) einzubauen. Es ist dann nur noch ein einziger gemeinsamer Druckspeicher 8l für das Sensor- und das sensitive System nötig. In der Darstellung sind die entsprechenden Verbindungsleitungen mit den Drosselstellen 92 und 93, welche zu den Sensoren 87 und führen, gestrichelt dargestellt.

An Stelle der pneumatischen SignalÜbermittlung vom Druckdi ff er en ζ wandler unter Zuhilfenahme einer pneumatischen Verstärkung können natürlich auch die bekannten hochempfindlichen elektrischen Wandler aus piezoelektrischem oder Halbleitermaterial mit elektrischen Verstärkern oder Rheed-Relais für die Druckdetektoren verwendet werden.

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Solche Lösungen sind vor allem dann nicht zu umgehen, wenn die Alarmanlage in grosser Entfernung von der Ueberwachungszentrale auf einem Aussenposten installiert werden muss. Es ist dann ein autonomes System erforderlich, das einen Sender enthält, der mit einer Batterie betrieben wird. Auch hierfür ist das erfindungsgemässe System hervorragend geeignet. Zur Erhöhung der Lebensdauer der Batterie ist es zecktnässig, die Aktivierung der Anlage durch das Sensorsignal selbst auszulösen.

Die beschriebenen Ueberwachungssysteme, insbesondere Systeme mit pneumatischer Signalübermittlung, eignen sich nicht nur zur Einbruchssicherung, sondern auch für viele andere Anwendungen:

Die beschlrebene Anlage kann z. B. für Türöffnungsanlagen, weiter zur Detektion von Geländeschiebungen, Rutschungen, allgemein zur Registrierung von Aenderungen des spezifischen Gewichtes von Bodenpartien verwendet werden. Auch ist es möglich, Senkungen von Gebäuden etc. bedingt durch Untergrundsetzungen zu erfassen.

Es können auch fremde Sensorarten, beispielsweise über Magnetventile angeschlossen werden.

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Ein wichtiges Anwendungsgebiet eines derartigen Alarmsystems ist die Verwendung zum Feueralarm. Dazu können abschmelzende Oeffnungsverschliisse oder auch selbstschmelzende oder brennbare Alarmleitungen z. B. bei Pipelines u. dgl. verwendet werden.

Auf ähnlich einfache Art können auflösende Wasseralartn-Verschlüsse, z. B. mittels Zucker, Salz o. dgl. erstellt werden.

Ferner ist es möglich, autonome, batteriegespeiste, elektrische oder elektronische Sensoren über Elektroventile anzuschliessen.

Eine solche Kombination bietet den Vorteil, dass magnetisch höchstens einzelne Sensoren, aber nicht die Alarmleitung selber, geortet werden können.

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Claims (21)

1. Patentansprüche

   Signalgeberanlage, insbesondere Alarmanlage zur Erfassung von Belastungsänderungen auf Geländeteilen, deren Sensor aus einem flexiblen Hohlkörper besteht, welcher mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium gefüllt ist und dessen durch äussere Einwirkung ausgelöste Volumenänderung über einen Detektor nachgewiesen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der als flexibler Hohlkörper ausgebildete Sensor aus einer Matte (1) besteht, die röhrenförmige, miteinander in Verbindung stehende, aufblähbare Kammern, z.B. Kanäle (6) enthält, welche mindestens auf ihrer Oberseite durch eine tragfähige, stabile Platte (10), die sich bei Belastung elastisch durchbiegt, über die ganze Ausdehnung der Matte überbrückt sind.
2. 2. Signalgeberanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Matte (l) aus zwei flexiblen Folien (3, 4 ) aus einem Material mit möglichst kleiner elastischer Dehnung innerhalb der Folienebene hergestellt ist, und daß die aktiven Flächenteile von den inaktiven Flächenteilen durch Dichtungsnähte Cl6) getrennt sind.
3. 3. Signalgeberanlage nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmedium unter Überdruck steht.
4. 4. Signalgeberanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihr eine Überwachungszentrale zugeordnet ist, von der aus der Überdruck einstellbar und kontrollierbar ist.

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   INSPECTED
5. 5. Signalgeberanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte (1) neben den aktiven mit Druckmedium als abstützendes Mittel füllbaren Kammern (6) mindestens einen, geringere Belastungen aufnehmenden, inaktiven Bereich (27) aufweist, der so angeordnet ist, daß die Empfindlichkeit des Sensors weitgehend unabhängig von der Beschaffenheit des Bodens ist.
6. 6. Signalgeberanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Messung der relativen Volumenänderung durch Vergleich mit einem zweiten konstanten oder nahezu konstanten Volumen.
7. 7. Signalgeberanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das unter gleichem Mediumdruck stehende Vergleichsvolumen mit der Matte über einen Differenzdruckschalter (28) in Wirkverbindung steht.
8. 8. Signalgeberanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Flüssigkeit im Vergleichsvolumen ein Gaspuffer angeordnet ist.
9. 9. Signalgeberanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

   daß in den miteinander gekoppelten Systemen (21,24 bzw. 167,168) eine Verbindungsleitung (169) mit Drosselstelle (170) zum allmählichen Ausgleich langsamer oder dauernder Druckänderungen vorgesehen ist, so daß nur kurzzeitig auftretende .Druckstösse erfasst werden und eine automatische Rückführung des Differenzdruckschalters (28) in die neutrale Stellung erfolgt.

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10. 10. Signalgeberanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Einstellmittel zur Einstellung des Anspruchdrucks eines Differenzdruckschalters vorgesehen sind.
11. 11. Signalgeberanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens ein unter Flüssigkeits- oder Gasdruck setzbares, sensitives Zweitsystem, (41, 64, 65, 66, 80), welches mit dem aus Matten hergestelltes Sensorsystem derart wirkverbunden ist, daß bei Belastungsänderungen der Matten das unter Druck stehende Zweitsystem geöffnet und darin ein plötzlicher Druckabfall erzeugt wird.
12. 12. Anlage nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch ein mindestens eine Leitung aufweisendes leitungsförmiges Drucksystem, das mit mindestens einer Druckmedium-Ausströmstelle ( 43, 44 45, 46, 64a, 65a, 66a, 84, 85, 86) versehen, sowie mit einem Druck- oder Differenzdruckschalter (47, 67, 68, 69, 83) verbunden ist, der seinerseits mit einem Alarmgeber (56) in Wirkverbindung steht.
13. 13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksystem über einen einstellbaren Durchflusswiderstand (54, 61, 62, 63, 82) mit einer Nachspeiseeinrichtung z.B. einem Druckbehälter oder einer Pumpe ( 42, 60 81) verbunden ist.
14. 14. · Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß

    die Ausströmstellen mit durch das Druckmittel gesteuerten oder mechanisch direkt betätigten Verschlüssen, z.B. Ventilen ( 73, 74) versehen sind.

    Jy/

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15. 15. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflussquerschnitt des einstellbaren Durchflusswiderstandes derart mit dem Durchflussquerschnitt der Verschlüsse, z.B. der Ventile, abstimmbar ist, daß beim Öffnen eines Verschlusses ein Druckabfall vorgegebener Minimalgrösse erfolgt.
16. 16. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksystem mit mindestens einer Matte (l) wirkverbunden ist (Fig. 3).
17. 17. Anlage nach den Ansprüchen 14 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte zwecks Steuerung einerseits über eine Drosselstelle mit dem Drucksystem, andererseits direkt mit einem Verschluss, z.B. einem Ventil, verbunden ist.
18. 18. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucksystem und die Matte in Druckmittelverbindung stehen und vorzugsweise aus derselben Nachspeiseeinrichtung speisbar sind.
19. 19. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck- oder Differenzdruckwandler (85) mindestens einen membrangesteuerten Kolben (71) aufweist, welcher durch seine Bewegung mindestens einen Ventilkörper (73, 74), z.B. über eine federnde Zunge (95, 96) von seinem Sitz abhebt.
20. 20. Anlage nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein Mehrkreis-Alarmsystem.
21. 21. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmedium-Ausströmstellen mit steuerbaren Verschlüssen, z.B. Ventilen, versehen sind.

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