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Rauchdetektor
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Die Erfindung betrifft einen Rauchdetektor mit einer Strahiüngsquelle,
welche Strahlung in einen bestimmten Raumbereich aussendet und einem Strahlungsempfänger,
der ausserhalb des direkten Strahlungsbereiches angeordnet ist und dem die an Partikeln
im Strahlungsweg gestreute Strahlung zugeführt wird, wobei die Strahlungsquelle
eine kegelringförmige Strahlungscharakteristik besitzt und der Strahlungsempfänger
in der Kegelachse angeordnet ist, nach Patent Nr. 26 19 082.
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Ein wichtiges Problem bei solchen Rauchdetektoren besteht darin, die
Bestrahlung des Strahlungsempfängers ohne knwesenheit von Rauch im Strahlungsbereich
möglichst klein zu halten, so dass bereits die geringste, durch Rauchpartikel im
Streustrahlungsbere};ch hervorgerufene Streustrahlung ein Signal am Ausgang des
Strahlungsempfängers hervorruft.
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Ein solcher Rauchdetektor würde bereits auf geringste Rauchkonzentrationen
ansprechen und die Anwesenheit von Rauch mit erhöhter Empfindlichkeit signalisieren.
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In der Praxis ist jedoch stets ein gewisses Störstrahlungsniveau vorhanden,
durch welches die Erreichung dieses Zieles verhindert wird. Es ist daher bekannt
geworden, die von aussen in einem Rauchdetektor durch die Gehäuseöffnungen eindringende
Störstrahlung durch Schikanen an den Lufteintrittsöffnungen fernzuhalten und somit
das Störstrahlungsniveau
herabzusetzen. Eine weitere bekannte Massnahme
besteht darin, die Strahlungsguelle zu modulieren und den Strahlungsempfänger darauf
abzustimmen, so dass dieser vorzugsweise nur für Strahlung empfindlich ist, deren
Modulation derjenigen der Strahlungsquelle gleicht.
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Auf die genannte Weise kann jedoch nicht verhindert werden, dass von
der Strahlungsquelle ausgehende, an der Gehäuseinnenwand gestreute Strahlung ebenfalls
als Störstrahlung auf den Strahlungsempfänger trifft. Eine solche Störstrahlung
wird vom Empfänger in gleicher Weise wie echte, an Rauchpartikeln im Strahlungsbereich
gestreute Strahlung verarbeitet, da sie genau die gleiche Modulation aufweist.
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Zur Verminderung dieser Art von Störstrahlung ist es bekannt geworden,
die Gehäuseinnenseite des Rauchdetektors weitgehend, jedoch zumindest an den Auftreffstellen
der.
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direkten Strahlung im Strahlungsbereich strahlungsabsorbierend auszubilden,
beispielsweise matt-schwarz auszuführen, mit Rippen zu versehen oder als Strahlungsfalle
auszubilden.
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Nachteilig hierbei ist es, dass von den strahlungsabsorbierenden Elementen,
z.B. den matt-schwarzen Flächen oder den Kanten der aufgesetzten Rippen, immer noch
eine Störstrahlung ausgeht und ausserdem sich im Laufe der Zeit Staub niederschlägt,
welcher das Reflexionsvermögen erhöht und die Störstrahlung weiter vergrössert.
Solche vorbekannte Rauchdetektoren werden also im Laufe der Zeit mit zunehmender
Verstaubung der Gehäuseinnenseite störanfällig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der erwähnten
Nachteile vorbekannter Rauchdetektoren einen solchen zu schaffen, der eine geringere
Störstrahlungsempfindlichkeit besitzt und der eine erhöhte Empfindlichkeit aufweist,
welche auch über längere Zeiträume und bei zunehmender
Verstaubung
erhalten bleibt und welcher demgemäss über längere Zeiträume betriebssicher ohne
die Notwendigkeit einer Reinigung arbeitet.
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Diese Aufgabe wird bei einem erfindungsgemässen Rauchdetektor dadurch
gelöst, dass der kegelringförmige Strahlungsbereich durch Elemente begrenzt wird,
welche ausserhalb des direkten Empfangsbereiches des Strahlungsempfängers angeordnet
sind. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich dann, wenn die direkt
bestrahlten Elemente hinter der strahlungsempfindlichen Oberseite des Strahlungsempfängers
angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, dass die von diesen ausgehende Streustrahlung
erst nach mehrfacher Umlenkung und entsprechender Schwächung auf den Strahlungsempfänger
auftreffen kann.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, den Strahlungsbereich durch äussere
und innere Blenden zu begrenzen, welche so angeordnet sind, dass deren bestrahlte
Kanten durch eine weitere Blende vom zentralen Strahlungsempfänger abgeschirmt sind.
Damit wird erreicht, dass die Streustrahlung von diesen Kanten nicht direkt auf
den Strahlungsempfänger gelanger kann.
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Die Erfindung wird anhand des in der Figur wiedergegebenen Ausführungsbeispieles
beschrieben.
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Diese Figur zeigt im Schnitt den Aufbau eines Beispieles eines erfindungsgemässen
Rauchdetektors.
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Der dargestellte, rotationssymmetrische Rauchdetektor wird von einem
Gehäuse 1 umschlossen, welches Oeffnungen O zum
Eintritt von Luft
in das Detektorinnere aufweist. Im Inneren des Gehäuses 1 ist ein Trägerteil 2 vorgesehen,
dessen über das Gehäuse 1 hinausragender Oberteil zur mechanischen Befestigung und
zum elektrischen Anschluss des Rauchdetektors an einen nicht dargestellten Sockel
ausgebildet ist.
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In einer zentralen Bohrung dieses Trägerteiles 2 ist ein Halterungsteil
3 eingesetzt, in welches die Strahlungsquelle eingesetzt ist.
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Diese Strahlungsquelle besteht aus einem Basisteil 4, welches zentral
eine Licht- oder Infrarotstrahlung emittierende Diode 5 trägt. In Strahlungsrichtung,
d.h. unterhalb dieser Diode 5 ist eine Optik 6 angesetzt, deren optisch wirksame
Flächen so ausgebildet sind, dass die von der Diode 5 emittierte Strahlung eine
kegelringförmige Charakteristik erhält, so dass im wesentlichen nur Strahlung in
einem kegelringförmigen Strahlungsbereich C vorhanden ist, dagegen nahezu keine
Strahlung in Richtung der Kegelachse A.
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Die in Achsenrichtung verbleibende Reststrahlung wird zusätzlich durch
ein Blendenteil 7 mit strahlungsabsorbierender Oberfläche abgeschirmt. Unterhalb
der Strahlungsquelle und des Blendenteiles ist in der Kegelachse A der Strahlungsempfänger
R so angeordnet, dass seine strahlungsempfangende Oberfläche nach oben, d.h. in
Richtung zur Strahlungsquelle gerichtet ist, so dass vorwärts gestreute Streustrahlung,
welche durch Rauchpartikel im kegelringförmigen Strahlungsbereich C verursacht wird,
auf diesen Strahlungsempfänger R trifft. Der Strahlungsempfänger wird durch die
Teile 8 und 10 in der richtigen Position und in richtigem Abstand zur Strahlungsquelle
gehalten.
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In Strahlungsrichtung ist der Strahlungsbereich C durch ein strahlungsauffangendes
Teil 10 abgeschlossen. Dieses Teil weist eine Anzahl von konzentrischen Stegen S
auf, welche kreisringförmige Querschnitte aufweisen, und welche rotationssymmetrisch
um die Kegelachse A angeordnet sind und den Strahlungsempfänger A umschliessen.
Dieses Teil 10 ist so im Detektor angebracht und positioniert, dass die Oberkanten
der Stege S unter der Ebene E der strahlungsempfangenden Fläche des Strahlungsempfängers
R angeordnet sind, also dieser Fläche abgewandt. Mit dieser Massnahme wird erreicht,
dass die auf die Oberkanten der Stege S auftreffende Direktstrahlung zwar in gewissem
Masse dort gestreut wird. Diese Streustrahlung ersten Grades kann jedoch bei der
angegebenen Lage der einzelnen Teile zueinander nicht direkt auf die strahlungsempfangende
Fläche des Strahlungsempfängers R auftreffen, sondern erst die mehrfach gestreute
Strahlung, welche dann eine wesentlich schwächere Intensität aufweist.
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Auf der Innenseite des Kegelringes C wird der Strahlungsbereich durch
ein Blendensystem 7 begrenzt, welches aus mehreren kreisförmigen Slendenscheiben
B, B' ... besteht.
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Um das Blendensystem 7 gegenüber der Strahlungsquelle 5 in die richtige
Position bringen zu können, ist an der Optik 6 ein Vorsprung vorgesehen, auf welchen
das Blendensystem 7 aufgesetzt werden kann. Der Durchmesser und die gegenseitige
Lage der einzelnen Blendenscheiben B, -B' zueinander ist nun so gewählt, dass eine
der vorderen, also der Strahlungsquelle zugewandten Blenden, im dargestellten Beispiel
B,als innere Begrenzung des Strahlungsbereiches C wirkt, d.h. am weitesten in den
Strahlungsbereich hineinragt. Um zu verhindern, dass die an der Kante dieser Blendenscheibe
B gestreute Störstrahlung auf den Strahlungsempfänger R auftrifft, ist eine weitere,
-dem Strahlungsempfänger
zugewandte Blende B' so gestaltet, dass
die von der Kante der Blende B ausgehende direkte Störstrahlung vollständig vom
Strahlungsempfänger R abgeschirmt ist.
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An der Aussenseite wird der Strahlungsbereich C durch eine Blende
R begrenzt. Diese ist ebenfalls in ihrem Durchmesser so gewählt und gegenüber der
weiteren Abschirmblende B' so angeordnet, dass auch die von der Innenkante dieser
Blende K ausgehende direkte Störstrahlung vollständig durch die Blende B' vom Strahlungsempfänger
R abgeschirmt ist.
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Durch die beschriebenen Massnahmen wird zunächst erreicht, dass sämtliche
Teile, welche den Strahlungsbereich C begrenzen, auf welche also direkte Strahlung
auftrifft, keine durch Drohung der direkten Strahlung hervorgerufene Streustrahlung
ersten Grades auf den Strahlungsempfänger R richten können. Sämtliche Elemente,
welche den Strahlungsbereich C begrenzen, im dargestellten Beispiel also die Teile
K, B und S, liegen also ausserhalb des direkten Empfangsbereiches des Strahlungsempfängers
R.
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Um das Störstrahlungsniveau weiter zu vermindern, ist es zweckmässig,
diejenigen Teile des Rauchdetektors, welche den Strahlungsbereich C umschliessen
und welche im direkten Empfangsbereich des Strahlungsempfängers R liegen, strahlungsabsorbierend
auszubilden. Beispielsweise können entsprechende Teile mit Rippen X versehen sein,
an welchen eine mehrfache Reflexion auftreffender Störstrahlung erfolgt und daher
nur eine sehr schwache sekundäre Störstrahlung hervorgerufen wird, welche den Strahlungsempfänger
R beeinflussen könnte. Diese Rippen können mit Vorteil mit spitzwinkligen Kanten
mit einem Neigungswinkel zwischen 200 und 700, z.B. 450 versehen sein, wodurch
eine
hinreichende Strahlungsabsorbtion bewirkt wird.
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Auf diese Weise kann das Störstrahlungsniveau noch weiter herabgesetzt
und die Empfindlichkeit des Rauchdetektors noch mehr vergrössert werden Speziell
bei der Verwendung als Brandmelder ist dadurch eine frühzeitige Alarmgabe schon
bei geringster Rauchdichte und eine Betriebssicherheit über längere Zeiträume gewährleistet1
auch wenn diese Rauchdetektoren unter ungünstigen Umgebungsbedingungen verwendet
und einer langsamen Verstaubung ausgesetzt sind
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