DE2851660A1 - Rauchdetektor - Google Patents

Description

DIPL. ING. HEINZ BARDEHLE DIPL. CHEM. DR. PETER FÜRNISS

PATENTANWÄLTE

München,

29.11.1978 R/la

Aktenzeichen:

Anmelder: chloride Incorporated

52oo West Kennedy Blvd. Tampa, Florida U.S.A.

Unser Zeichen: P 2795

Rauchdetektor

"9 0 9 8 2 3/074

Kanzlei: Herrnstraße 45, München 2ä

Die Erfindung betrifft einen Rauchdetektor des photoelektrischen Typs mit einer einen Lichtstrahl aussendenden Lichtquelle und lichtempfindlichen Mitteln, deren Sichtrichtung quer zu einem Teil des Lichtstrahls verläuft.

Bei einem derartigen Rauchdetektor durchquert also der Lichtstrahl einen Raum, der Rauch von der Umgebung aufnimmt. Die Sichtrichtung des lichtempfindlichen Elementes dieses Rauchdetektors steht dabei unter einem bestimmten Winkel zur Richtung des Lichtstrahls, so daß durch den Lichtstrahl beleuchtete Rauchteilchen von dem lichtempfindlichen Element erkannt werden können.

909823/0742

Solche Detektoren sind so eingestellt, daß sie einen Alarm auslösen, wenn die Konzentration des Rauchs im Lichtstrahl einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Manche Institutionen die solche Rauchdetektoren prüfen und genehmigen fordern, daß Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe der Benutzer der Detektoren deren Funktionsfähigkeit prüfen kann, indem er diejenige Menge des Rauchs simuliert, auf die der Detektor ansprechen soll.

Es sind schon verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um solche Tests durchzuführen. Es hat sich jedoch als schwierig herausgestellt, ein Verfahren anzugeben, das schlüssige Ergebnisse bei in großer Stückzahl hergestellten Rauchdetektoren liefert, da es dort schwierig ist, die Toleranzen der mechanischen Bestandteile genau einzuhalten. Die bekannten Verfahren dieser Art beruhen auf dem Prinzip der Reflektion oder der Streuung an einem Objekt, beispielsweise an einem Draht, der in den Lichtstrahl eingeführt wird. Die Menge des auf die Photozelle reflektierten Lichts hängt jedoch von der Größenabmessung des Drahtes, seiner Oberflächenbeschaffenheit und seiner Stellung im Lichtstrahl ab. Der Durchmesser eines solchen Drahtes, der erforderlich ist um die benötigte kleine Lichtmenge hervorzurufen ist sehr klein, weswegen ein solcher Draht leicht bei der Handhabung während der Herstellung oder im Gebrauch beschädigt werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Rauchdetektor anzugeben, der eine Funktionsprüfung zuläßt, bei dem jedoch die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten nicht auftreten. Diese Aufgabe wird bei einem Rauchdetektor der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß Prüfmittel zur Simulierung einer vorgegebenen Rauchkonzentration in Form einer im wesentlichen lichtundurchlässägen Platte sowie von Mitteln vorgesehen sind, durch die die Platte vorübergehend zwischen der Lichtquelle und dem lichtempfindlichen Element in den Lichtstrahl gebracht werden kann, so daß sie auf der einen Seite durch den Lichtstrahl beleuchtet wird und mit der anderen

909823/0742

Seite dem Sichtfeld des lichtempfindlichen Elementes gegenübersteht und daß die Platte einen lichtdurchlässigen Bereich aufweist, durch den ein bestimmter Teil des Lichts bei der erwähnten Stellung der Platte hindurchtreten kann.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Teil der Prüfplatte an oder nahe der Vorderkante ausreichend dünn, um durchscheinend zu sein, wobei der durchscheinende Bereich klein in bezug auf die Querschnittsfläche des Lichtstroms ist, in den sie eingebracht wird.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Prüfplatte iein kleines Loch vorgesehen, so daß eine vorgegebene Lichtmenge durch die Platte hindurchtreten kann, wenn diese sich im Lichtstrom befindet.

Das Prüfelement hat, wie erwähnt, die Form einer Platte, die in einem Schlitz des Gehäuses des Detektors angeordnet ist, das die Lichtquelle und die Photozelle enthält. Es ist in diesem Zusammenhang ein äußerer Hebel vorgesehen, mit dessen Hilfe die Prüfplatte aus dem Schlitz derart herausbewegt werden kann, daß ihre Vorderkante in den Lichtstrom eintritt. Der lichtdurchlässige Teil der Prüfplatte ist so angeordnet, daß er, wenn diese in die Prüfstellung bewegt worden ist, sich sowohl im Zentrum des Lichtstrahls als auch des Sichtfeldes der Photzelle befindet.

Hiermit ist erreicht, daß dann,wenn das Prüfelement in den Lichtstrom ragt, die Lichtmenge, die durch es hindurchgelangt und von der Photozelle aufgenommen wird, von Detektor zu Detektor gleich bleibt, so lange der lichtdurchlässige Teil _sich ungefähr zu einem Viertel innerhalb des Lichtstrahls befindet. Die Größentoleranzen der mechanischen Teile, die erforderlich sind, das Prüfelement in die Prüfstellung zu bringen, stellen daher keine Einschränkung dar. Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die

909823/0742

Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Draufsieht,bei der Teile weggebrochen sind, aus der ein Gehäuse für die optischen Bestandteile eines erfindungsgemäßen Rauchdetektors bei abgenommener Abdeckung zu sehen sind;

Fig. 2 eine Vorderansicht des Gehäuses gemäß Fig. 1 bei aufgesetzter Abdeckung;

Fig. 3 einen Schnitt entsprechend der Linie 3-3 in Fig. 2, wobei sich das Prüfelement in der normalen zurückgezogenen Stellung befindet;

Fig. 4 zeigt eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3, wobei sich jedoch das Prüfelement in der vorderen bzw. der Prüfstellung befindet;

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht der Darstellung gemäß Fig. 4;

Fig. 6 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Prüfelementes gemäß Fig. 4;

Fig. 7 zeigt einen Schnitt entsprechend der Linie 7-7 in Fig. 6;

Fig. 8 zeigt eine Ansicht, die derjenigen gemäß Fig. 6 ähnlich ist und die eine modifizierte Ausfuhrungsform des Prüfelementes darstellt;

Fig. 9 zeigt einen Schnitt entsprechend der Linie 9-9 in Fig» 8;

Fig. io zeigt eine Ansicht ähnlich derjenigen gemäß Fig. 6, die noch eine andere Ausführungsform des Prüfelementes veranschaulicht;

Fig. 11 zeigt einen Schnitt entsprechend der Linie 11-11 in Fig. 1o.

In den Figuren ist ein Gehäuse 1o für einen Rauchdetektor des photoelektrischen Typs dargestellt. Dieses Gehäuse ist vorzugsweise ein Spritzgußkunststoffteil und weist einen Gehäusekörper 12, einen Unterteil 14, eine Rückwand 16, Seitenwände 18, Vorderwandteile 2o sowie ein Paar senkrecht stehender Elemente, die in der Mitte zwischen den Seitenwänden der Vorderwandteile angeordnet sind und öffnungen 24 und 26, bilden. Die senkrecht stehenden Elemente sind ihrerseits von-einander .beabstandet,und bilden einen Schlitz 28.

909823/07U

Das Gehäuse weist außerdem weitere nach oben stehende Teile auf, die Schächte 3o, 32 bilden, die eine Lichtquelle 34, eine lichtempfindliche Einrichtung 36 sowie zugehörige Fokusierungslinsen 38 und 4o aufnehmen.

Die Schächte 3o und 32 sind so ausgebildet und bemessen, daß sie die Lichtquelle und die lichtempfindliche Einrichtung in einer Stellung und Ausrichtung halten, in der der Lichtstrahl der Lichtquelle aus der Öffnung 26 unter einem Winkel von ungefähr 22 1/2 zur Längsachse des Gehäuses austritt und daß die Sichtachse der lichtempfindlichen Einrichtung ebenfalls unter einem Winkel von 22 1/2° zur Gehäuseachse durch die Öffnung 24 tritt, so daß Lichtstrahl und Sichtachse sich vor dem Mittelteil des Gehäuses beim Punkt A (Fig. 5) unter einem Winkel von ungefähr 135° schneiden, wodurch der Vorteil des bekannten "Vorwärtsstreueffekts" zum Tragen kommt. Der Schnitt des Sichtkegels der Photozelle und des Lichtkegels des Lichtstrahls ist durch die gestrichelte Fläche V veranschaulicht .

Die Lichtquelle und die lichtempfindliche Einrichtung sind mit einem geeigneten, nicht dargestellten Schaltkreis verbunden, durch den die Lichtquelle einen geeigneten Versorgungsstrom erhält ^so daß auf die lichtempfindliche Einrichtung von den Rauchteilchen reflektiertesLicht des Lichtstrahls ein Signal dieser lichtempfindlichen Einrichtung verursacht, das einen Alarm auslöst. Beispiele für einen solchen elektrischen Schaltkreis sind in den US-Patenten 3 946 241 und 4 125 779 beschrieben.

Der Sichtbereich der Photozelle kann von einer geeigneten Einfassung 41 umgeben sein, die innen lichtabsorbierende Leitflächen 43 aufweist und mit geeigneten, nicht dargestellten, öffnungen versehen ist, die einen freien Zutritt der Umgebungsluft gestatte_n.

Für das Gehäuse ist eine Abdeckplatte 42 vorgesehen, die eine

909823/0742

Öffnung 44 im mittleren Teil der Vorderkante sowie ein Paar von Stützarmen aufweist, die sich an den gegenüberliegenden Seiten der Öffnung befinden und jeweils mit einem nach innen ragenden Stift 48 nahe ihrem oberen Ende versehen sind.

Der Abdeckplatte ist ein Prüfhebel 5o zugeordnet, dessen Mittelteil ein Paar von Ausnehmungen 52 aufweist, die einander gegenüberliegend angeordnet sind und die Stifte 48 aufnehmen, so daß dieser Hebel um die Stifte als Achse herum beweglich ist. Vom Mittelteil des Prüfhebeis aus hängt eine Prüfplatte 54 nach unten, die sich im Schlitz 28 des Gehäuses befindet und von hier aus nach oben und nach hinten verlaufend ist ein Betätigungselement 56 angeordnet. Vom Hebel 5o aus sich nach hinten erstreckend ist eine einstückig mit ihm verbundene Kunststoffblattfeder angeordnet, die, wenn Hebel und Abdeckung im Gehäuse montiert sind, auf einer Federauflage 6o am Hinterteil des Gehäuses aufliegt, so daß sie, wie Fig. 3 zeigt, im Uhrzeigersinn unter Vorspannung steht und damit die Prüfplatte 54 in den Schlitz 28 zurückgezogen hält.

Die Prüfplatte 54 wird in die Prüfstellung gebracht, in dem man das Betätigungselement 56 nach unten drückt, wobei der Hebel 5o im Gegenuhrzeigersinn (Fig. 4) bewegt und die Feder 58 gespannt wird.

Um die Drehbewegung des Hebels zu begrenzen, so daß dann wenn das Betätigungselement heruntergedrückt ist, ein bestimmter Teil der Prüfplatte im wesentlich im Zentrum des Lichtstrahls zum Stehen kommt, ist an der Abdeckplatte ein Anschlag 61 angebracht, der so angeordnet ist, daß er mit dem Betätigungselement 56 in Berührung kommt und dadurch dessen Abwärtsbewegung begrenzt.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6 und 7 hat der vordere Teil der Testplatte einen Bereich 62, der dünn gegenüber dem übrigen

909823/0742

Teil ist. Diese Fläche ist wesentlich kleiner als diejenige des Lichtstrahls an der Schnittstelle zwischen Lichtstrahl und Sichtfeld der Photozelle. Wenn die Prüfplatte nach vorne in den Lichtstrahl hineinbewegt wird, wird ihre eine Seite durch den Lichtstrahl beleuchtet, die andere wird von der lichtempfindlichen Einrichtung erfaßt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind das Gehäuse 1o und der Prüfhebel 5o aus schwarzem Kunststoff hergestellt, so daß Streustrahlung absorbiert wird und der Lichtdurchtritt durch die Prüfplatte 54 zu einem Minimum gemacht wird.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß dann, wenn der Bereich 62 der Prüfplatte dünn genug ist, dort ausreichend viel Licht hindurchtritt und durch die lichtempfindliche Einrichtung empfangen wird, so daß die erforderliche Menge von Rauch simuliert und ein Alarm ausgelöst wird.

Die Menge des Lichts, das durch den dünnen Bereich 62 der Prüfplatte bei einer vorgegebenen Kunststoffzusammensetzung hindurchtritt, ist eine Funktion der Dicke und der Fläche dieses Bereiches. Für ein bestimmtes Dektektorgehäuse gegebener Größe und eine bekannte Menge von Rauch, der simuliert werden soll, lassen sich Fläche und Dicke, die zu einer solchen Rauchsimulierung führen, leicht durch Versuch ermitteln.

In der Zeichnung ist die Dicke des Bereichs 62, wie er in der Fig. 7 dargestellt ist, nicht als Angabe über die tatsächlich erforderliche Dicke zur Erzielung des erwünschten Ergebnisses zu verstehen.

Wenn auch beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6 und 7 der lichtdurchlässige Teil nahe der Vorderkante der Prüfplatte angeordnet ist, versteht es sich, daß dieser Teil auch im Mittelbereich der Prüfplatte angeordnet und daß Mittel vorgesehen sein können, die dazu führen, daß die Prüfplatte weiter oder vollständig in den

909823/0742

Lichtstrahl hineinragt, so daß der dünne durchscheinende Teil . im Lichtstrahl zentriert ist.

In den Fig. 8 und 9 ist eine modifizierte Ausführungsform der Prüfplatte 54a dargestellt, die der Prüfplatte 54 sehr ähnlich ist, mit der Ausnahme, daß der Teil 62a nicht so dünn zu sein braucht um durchscheinend zu sein, und daß in ihm eine kleine öffnung 64 vorgesehen ist, durch die eine vorgegebene Menge Licht hindurchtreten kann. Die Öffnung 64 ist im Bereich 62a so angeordnet, daß sie sich im wesentlichen im Zentrum des Lichtstrahls befindet, wenn die Prüfplatte die Prüfstellung einnimmt.' Im Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 8 und 9 befindet sich die öffnung 64 in einem dünnen Teil 62a, die Platte kann aber auch von gleichförmiger Dicke sein wenn sich die öffnung an der geeigneten Stelle befindet. Die Erzeugung eines solchen kleinen Loches in einer Platte beliebiger Dicke würde jedoch zu größeren Schwierigkeiten bei der Spritzgußherstellung führen, Ttfeswegen vorgezogen wird, eine Platte ausreichender Dicke im Hinblick auf ihre Widerstandsfähigkeit beim Komprimieren nach dem Schmelzen zu erzeugen und dabei einen dünnen Teil vorzusehen, in dem die Öffnung geformt wird und der von den Kanten der Platte weit genug beabstandet ist, so daß er durch die ihn umgebenden dickeren Teile der Platte gegen Beschädigung geschützt ist.

In den Fig. 1o und 11 ist eine andere Ausführungsform der Prüfplatte 54b dargestellt, die eine gleichförmige Dicke aufweist mit Ausnahme der Vorderkante, die abgeschrägt ist, wodurch Flächen 66 und 68 entstehen, die unter einem vorgegebenen spitzen Winkel zueinander geneigt sind und damit die äußerste Vorderkante 7o bilden. Wenn die Platte 54b nach vorne bewegt wird, so daß die Kante 7o in etwa den Lichtstrahl schneidet, tritt genügend Licht durch den dünnen äußersten vorderen Teil der Kante 7o hindurch und trifft auf die lichtempfindliche Einrichtung, um die erforderliche Rauchmenge zu simulieren und damit den Alarm auszulösen.

909 823/0742

Die Lichtmenge, die durch die vordere Kante des abgeschrägten Teils der Prüfplatte bei einer bestimmten Zusammensetzung des verwendeten Kunststoffs hindurchtritt, ist eine Funktion des durch die beiden Oberflächen eingeschlossenen Winkelsund der Länge des Bereichs, der dem Licht ausgesetzt ist, wobei der Lichtdurchtritt bei kleiner werdendem Winkel größer wird. Bei einem Detektorgehäuse gegebener Größe und gegebenen Aufbaus läßt sich der Winkel zwischen den beiden Oberflächen, die zur Simulierung der erforderlichen Rauchmenge führen, leicht durch Versuch ermitteln.

Bei den vorstehenden Ausführungsformen handelte es sich um Ausführungsbeispiele, die variiert werden können, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

909823/07A2

Claims (1)

1. Patentansprüche

   .'Rauchdetektor des photoelektrischen Typs mit einer einen "Lichtstrahl aussendenden Lichtquelle und lichtempfindlichen Mitteln, deren Sichtrichtung quer zu einem Teil des Lichtstrahls verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß Prüfmittel zur Simulierung einer vorgegebenen Rauchkonzentration in Form einer im wesentlichen lichtundurchlässigen Platte (54, 54a, 54b), sowie von Mitteln (48,5o56) vorgesehen sind , durch die die Platte vorübergehend zwischen der Lichtquelle (34) und dem lichtempfindlichen Element (36) in den Strahlengang gebracht werden kann, so daß sie auf der einen Seite durch den Lichtstrahl beleuchtet wird und mit der anderen Seite dem Sichtfeld des lichtempfindlichen Elements gegenübersteht, und daß die Platte einen lichtdurchlässigen Bereich (62, 62a, 62b) aufweist, durch den ein bestimmter Teil des Lichts bei der erwähnten Stellung der Platte hindurchtreten kann.

   2, Rauchdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß₀ der lichtdurchlässige Teil (62, 62a, 62b) in seiner Fläche wesentlich kleiner als die Fläche ist, mit der sich der Lichtstrahl und das Sichtfeld der lichtempfindlichen Einrichtung (36) schneiden und daß Mittel (48,5o,56,58,6o,61) vorgesehen sind durch die der lichtdurchlässige Teil der Platte in den erwähnten Schnittbereich (V) von Lichtstrahl und Sichtfeld der lichtempfindlichen Einrichtung gebracht wird.

   3. Rauchdetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtdurchlässige Teil (62) keine Öffnungen aber eine

   909823/0742

   _eRi@!NÄL

   Kanzlei: Herrnstraße 15, München 32

   derartige Dicke aufweist, daß er ausreichend durchscheinend ist, um eine ausreichende Lichtmenge durchtreten zu lassen, die von der lichtempfindlichen Einrichtung empfangen wird.

   4. Rauchdetektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtdurchlässige Teil (62) von Plattenteilen umgeben ist, die wesentlich dicker sind als sr selbst.

   5. Rauchdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtdurchlässige Teil (62a) eine Öffnung (64) aufweist.

   6. Rauchdetektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (64) sich in einem Teil der Platte (54a) befindet, der wesentlich dünner ist als die umgebenden Teile der Platte.

   7. Rauchdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtdurchlässige Teil an der Vorderkante einen durchscheinenden Bereich (66, 68, 7o) aufweist.

   8. Rauchdetektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderkante (7o) der Platte (54b) unter einem spitzen Winkel abgeschrägt ist, so daß an der äußersten Kante dieser Abschrägung ein durchscheinender Bereich entsteht.

   8O9823/Q742