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STREULICHT - RAUCHMELDER
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Die Erfindung betrifft einen Streulicht-Rauchmelder der im Oberbegriff
des Anspruchs 1 genannten Art.
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Bei Streulicht-Rauchmeldern wird innerhalb einer gegen Außenlicht
abgedunkelten Meßkammer das von einer Leuchtdiode ausgesandte gebündelte Licht bei
Vorhandensein von Rauchaerosolen an diesen gestreut. Ein lichtempfindliches Element
oder ein Lichtfühler ist so angeordnet, daß er von dem Meßlichtstrahl selbst nicht
direkt beaufschlagt wird, wohl aber das Streulicht empfängt, das von den Rauchaerosolen
reflektiert wird. Es ist deshalb eine wichtige Aufgabe bei der Konstruktion von
Streulicht-Rauchmeldern, unerwünschtes Streulicht zu vermeiden, das nicht von den
Rauchaerosolen herrührt, um ein möglichst großesitzsignal zu erhalten.
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Aus der DE-AS 2828190 ist ein Streulicht-Rauchmelder der eingangs
genannten Art bekannt, bei dem die Meßkammer innerhalb eines kegelstumpfförmigen,
mit Raucheintrittsöffnungen versehenen Gehäuses angeordnet ist. Die oben genannte
Aufgabe versuchte man bei dem bekannten Rauchfühler dadurch zu lösen, daß die Seitenwand
aus identischen Lamellen besteht, die zwischen zwei reflektierenden Lamellenflächen
eine Kante bilden und mit gleichen gegenseitigen Abständen so angeordnet sind, daß
diese Kanten in das Innere der Meßkammer weisen und die Lamellenflächen von der
Lichtquelle ausgehendes Licht in die Durchlässe reflektieren. Zwischen den einzelnen
Lamellen sind die Durch-Itiu:;c lnbyrlnLliart artig ausqt'bildct , um den Eintritt
von Rauch nicht jedoch den Eintritt von Außenlicht in die Meßkammer
zu
erlauben.
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Wie man insbesondere aus der Fig. 2 der DE-AS 2828190 erkennen kann,
wird bei dieser Konstruktion die gestellte Aufgabe nicht befriedigend gelöst. Nur
bei einem Teil der Lamellen werden die einfallenden Strahlen in die Durchlässe zwischen
zwei Lamellen reflektiert. Bei einem erheblichen Teil der von der Lichtquelle direkt
beaufschlagten Lamellen dagegen werden die einfallenden Strahlen in das Innere der
Meßkammer reflektriert, wie man durch das Einzeichnen des Strahlenganges bei der
Anordnung gemäß Fig. 2 der DE-AS 2828190 rasch feststellen kann. Bei zunehmender
Verschmutzung nimmt die Intensität des unerwünschten Streulichtes durch Reflexionen
des Meßlichtstrahles an den Lamellen zu. Der verschmutzte Melder reagiert sehr sensibel
auf dieses Streulicht, was zu einer Fehlalarmierung führen kann. Darüber hinaus
hat diese Konstruktion den Nachteil, daß sie den Rauchzutritt zum Zentrum des Melders
stark behindert, wobei die schräggestellten geraden Lamellen den Rauch nicht ins
Zentrum, sondern tangential in den Außenbereich der Meßkammer leiten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Streulicht-Rauchmelder
der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem eine Reflexion des von der Lichtquelle
direkt auf die Lamellen oder Blenden auftreffenden Lichtes in die Meßkammer hinein
zuverlässig vermieden wird.
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Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen
Merkmale gelöst. Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf der Erkenntnis, daß gerade
die identische Ausbildung und Ausrichtung der Blenden der Grund dafür ist, daß ein
erheblicher Teil des direkt auf die Blenden auffallenden Lichtes in die Meßkammer
zurückreflektiert
wird. Bei der erfindungsgemäßen Lösung dagegen
ist jede Blende im Bereich ihrer von der Lichtquelle direkt bestrahlten Innenfläche
so bemessen und ausgerichtet, daß ein von einem beliebigen Punkt der bestrahlten
Innenfläche jeder Blende ausgehender reflektierter Strahl den Bereich zwischen zwei
Blenden nicht mehr verlassen kann. Das bedeutet, daß sämtliche Blenden unterschiedlich
gestaltet sind.
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Dabei kann das gewünschte Reflexionsverhalten an den Innenflächen
der Blenden dadurch erreicht werden, daß mindestens die von den Strahlen der Lichtquellen
direkt beaufschlagten Abschnitte der Blendeninnenflächen aus einer Vielzahl schmaler
Teilflächen unterschiedlichen Neigungswinkels relativ zur Kammerseitenwand bestehen.
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Vorzugsweise ist jedoch die Blendeninnenfläche der jeweiligen Blende
stetig zur Meßkammerachse hin gekrümmt, wobei der Krümmungsradius - in Richtung
der Neigung der Blenden relativ zur Kammerseitenwand fortschreitend von Blende zu
Blende zunimmt. Neben dem gewünschten Reflexionsverhalten ergibt sich durch diese
Gestaltung der Blendeninnenflächen noch der zusätzliche Vorteil, daß der eintretende
Rauch in Richtung auf die Meßkammerachse hin abgelenkt wird, so daß eine Konzentration
von Rauchaerosolen in dem von der Lichtquelle ausgesandten Licht kegel oder Lichtbündel
stattfindet und auch bereits bei einer geringen Konzentration von Rauchaerosolen
ein Nutzsignal erzeugt werden kann.
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Aufgrund der erfindungsgemäßen individuellen Gestaltung der Blenden
brauchen diese nicht so eng nebeneinander trliegen, wie dies bei den Lamellen der
oben genannten bekannten Ausführungsform der Fall ist. Auch dadurch ergibt sich
ein verbessertes Rauchejntrittsverhalten.
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Die Außen- oder Rückfläche jeder Blende umfaßt zweckmäßigerweis-e
einen unmittelbar an der Kammerseitenwand ansetzenden ersten Abschnitt und einen
im stumpfen Winkel von diesem zur Kammerachse hin geneigten zweiten Abschnitt. Dabei
können die beiden Abschnitte der Blendenaußenfläche durch eine zur benachbarten
Blende hinweisende keilförmiqe Rippe voneinander getrennt sein. Zusammen mit der
gekrümmten Innenfläche der benachbarten Blende ergibt sich dadurch ein gekrümmter,
sich radial nach außen verengender Durchlaß für den Rauch, der einen direkten Lichteinfall
von außen verhindert, andererseits dafür sorgt, daß von der Lichtquelle kommendes
Licht nach außen reflektiert wird. Zusätzlich kann vorgesehen sein, daß jede Blende
unmittelbar anschließend an die Raucheintrittsöffnung einen keilförmigen Ansatz
aufweist, der sich von der jeweiligen Blendeninnenfläche schräg zur Kammerseitenwand
in Richtung auf die benachbarte Blende annähernd über die Breite der Raucheintrittsöffnung
erstreckt. Der keilförmige Ansatz verdeckt somit die Raucheintrittsöffnung und führt
zu einem labyrinthartigen Weg für den eintretenden Rauch, der bei dieser Gestaltung
relativ breit sein kann, ohne daß die Gefahr eines Eindringens von Außenlicht in
die Meßkammer besteht.
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Die Blenden können einzeln an der einstückig ausgebildeten und mit
den Raucheintrittsöffnungen versehenen Kammerseiter wand angesetzt sein. Gemäß einer
anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Blenden jeweils einstückig mit einem
Abschnitt der Kammerseitenwand ausgebildet sind und daß die Meßkammer aus den so
gebildeten Segmenten zusammengesetzt ist. Die Anordnung der Lichtquelle und des
Lichtfühlers kann dabei im wesentlichen so getroffen werden, wie dies in der DE-AS
2828190 beschrieben ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus
der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Figuren die
Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen teilweise
schematischen achsnormalen Schnitt durch die Meßkammer eines Rauchmelders gemäß
einer ersten Ausführungsform der Erfindung und Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden
Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Erfindung.
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In der Fig. 1 erkennt man einen Teil einer zylindrischen Meßkammer
10 eines im übrigen nicht näher dargestellten Streulicht-Rauchmelders. Die Meßkammer
10 umfaßt eine zylindrische Wand 12, die aus mehreren in Umfangsrichtung aneinander
gereihten Segmenten 14 besteht und an ihren axialen Enden durch zwei Stirnflächen
abgeschlossen ist.
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An der einen Stirnfläche, beispielsweise dem Boden der Meßkammer 10,ist
außerhalb der Achse eine Lichtquelle 16 angeordnet, die beispielsweise von einer
Leuchtdiode gebildet ist und in Richtung der Meßkammerachse ein kegelförmiges Strahlenbündel
aussendet. Diametral der Lichtquelle 16 gegenüber ist ein nur punktiert angedeutetes
lichtempfindliches Element 18 angeordnet. Die Lichtquelle 16 und das lichtempfindliche
Element 18 sind ähnlich wie bei dem Rauchmelder gemäß der DE-AS 2828190 an dem Boden
der Meßkammer 10 derart angeordnet, daß ihre optischen Achsen einen stumpfen Winkel
miteinander bilden und das lichtempfindliche Element 18 somit keine direkte Strahlung
von der Lichtquelle 16 empfangen kann. Zusätzlich oder auch alternativ dazu kann
zwischen der Lichtquelle 16 und dem lichtempfindlichen Element 18 eine strichpunktiert
angedeutete Wand 20 vorgesehen sein, die ebenfalls eine direkte Bestrahlung des
lichtempfindlichen Elementes durch
die Lichtquelle 16 verhindert.
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Mit jedem der Wandsegmente 14 der Kammerseitenwand ist eine Lamelle
oder Blende 22 verbunden, die sich achsparallel zwischen den Stirnwänden der Meßkammer
10 erstreckt und unter einem spitzen Winkel i zur Kammerseitenwand 12 schräg in
den Innenraum der Meßkammer 10 hineinragt. Die einzelnen Blenden 22 überlappen sich
dabei derart, daß ein labyrinthartiger Durchlaß für den durch die Raucheintrittsöffnungen
24 in der Kammerseitenwand 12 eintretenden Rauch gebildet wird. Gleichzeitig wird
der Eintritt von Außenlicht in den Meßkammerinnenraum durch die Rauchcintrittsöffnungen
24 verhindert. Hierzu dient zunächst ein keilförmiger Ansatz 26, der sich von der
jeweiligen Verbindungsstelle einer Blende 22 mit dem zugehörigen Wandsegment 14
ausgehend schräg nach innen erstreckt und dabei im wesentlichen die Raucheintrittsöffnung
24 verdeckt.
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Die dem keilförmigen Ansatz 26 einer benachbarten Blende 22 zugewandte
Rückseite einer Blende 22 ist in zwei einen stumpfen Winkel miteinander bildende
Flächen 28, 30 unterteilt, die durch eine keilförmige Rippe 32 voneinander getrennt
sind.
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Die jeweilige Innenfläche 34 zumindest der im Lichtkegel der Lichtquelle
16 liegenden Blenden 22 ist ausgehend von dem keilförmigen Ansatz 26 zur Meßkammerachse
36 hin stetig gekrümmt, wobei der Krümmungsradius nicht konstant ist, sondern ausgehend
von dem keilförmigen Ansatz 26 zur schneidenförmigen radial inneren Kante 38 der
Blende 22 hin abnimmt. Zudem sind die Krümmungsradien der einzelnen Blenden 22 voneinander
verschieden, wobei der Krümmungsradius der Blendeninnenfläche 34 - im Gegenuhrzeigersinn
fortschreitend - von Blende zu Blende zunimmt. Die stärkste Krümmung weist also
die Blende auf, die in Fig. 1 am unteren Rand des Lichtkegels der Lichtquelle 16
angeordnet
ist.
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Wie man leicht anhand der durch dünne durchgehende,mit Pfeilen versehene
Linien wiedergegebenen Strahlengänge sehen kann, wird aufgrund dieser unterschiedlichen
Gestaltung der Innenflächen 34 der Blenden 22 erreicht, daß jeder von der Lichtquelle
16 ausgehende auf die Innenfläche 34 einer Blende fallende Strahl in den Zwischenraum
zwischen zwei benachbarten Blenden 22 reflektiert wird, so daß der reflektierte
Strahl eine durch die Kanten 38 zweier benachbarter Blenden 22 verlaufendEh achsparallele
Ebene nicht schneidet, das heißt aus dem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten
Blenden 22 nicht nach radial innen austreten kann. Vielmehr wird der Strahl durch
mehrfache Reflexion an den einen Durchlaß zwischen zwei benachbarten Blenden 22
hegrenzenden Flächen 34 bzw 28, 30 in den sich nach radial außen verengenden Durchlaß
hinein reflektiert, wobei auch die keilförmige Rippe 32 und der keilförmige Ansatz
26 mit ihren dem-Durchlaß zugewandten Flächen zusammen als Lichtfalle wirken.
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Die Krümmung der Innenfläche 34 der Blenden 22 hat neben dem beschriebenen
optischen Effekt auch die zusätzlich Wirkung, daß der eintretende Rauch zur Meßkammerachse
h1 das heißt in das von der Lichtquelle 16 ausgesandte Lichtbündel hineingelenkt
wird. Dadurch erhält man auch beie ringer Rauchentwicklung bereits eine ausreichende
Konzehtration von Rauchaerosolen indem Lichtkegel der Lichtgue//e 16, um ein zur
Alarmgabe verwertbares Nutzsignal zu erzEiS gen.
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Sofern im Rücken der Lichtquelle 16 ebenfalls Raucheintrittsöffnungen
24 in der Meßkammerwand 12 vorgesehen sind, sind auch hier zweckmäRigerweise die
Blenden 22 so gekrümmt, daß der Rauch ziir Mcßkammermitte hin abgelenkt wird. Im
übrigen kann cite Gestaltung der Blenden
jedoch beliebig sein,
solange sie den Eintritt von Licht in die Meßkammer 10 verhindern.
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Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform
gemäß Fig. 1 lediglich dadurch, daß die MeEkammerseitenend 12 einstückig ausgebildet
und mit den Raucheintrittsöffnungen 24 versehen ist und daß die Blenden 22 an der
Innenseite der Meßkammerwand 12 anliegen, wobei sie zwischen den beiden Stirnwänden
oder Stirnflächen der Meßkammer 10 gehalten sind.
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Versuche haben gezeigt, daß aufgrund der vorstehend beschriebenen
erfindungsgemäßen Gestaltung der Blenden auch bei einer gewissen Verschmutzung der
Meßkammerteile das Fehlerstreulicht sehr gering gehalten werden kann. In Verbindung
mit dem ebenfalls aufgrund der Blendengestaltung verbesserten Raucheindringverhalten
weist der erfindungsgemäße Rauchmelder daher gegenüber herkömmlichen Rauchmeldern
eine höhere Empfindlichkeit und eine höhere Zuverlässigkeit auch bei längerer Betriebsdauer
auf.