DE4028188A1 - Brandmelder mit einem streulicht- und einem ionisationssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Brandmelder mit einem Streu­ lichtsystem und einem Ionisationssystem sowie einer ge­ meinsamen Auswerteelektronik.

Ein derartiger Brandmelder ist aus dem Prospekt C 3001 6/84 der Firma BRK Electronics bekannt und soll die frühzeitige Erkennbarkeit von Bränden ermöglichen ohne die Häufigkeit von Fehlalarmen zu erhöhen. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, daß Ionisationsmelder bevorzugt auf das Vorhandensein von kleinen Aerosolpartikeln an sprechen, während Streulichtmelder wegen der hohen Streu­ fähigkeit frühzeitig auf das Vorhandensein großer Aero­ solpartikel reagieren. Bei dem bekannten Brandmelder sind jedoch das Streulichtsystem und das Ionisationssystm le­ diglich in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, im übrigen aber völlig voneinander getrennt und haben daher auch unterschiedliche Luftzutrittsöffnungen. Der Melder weist deshalb auch einen vergleichsweise großen Durch­ messer auf und nur eines seiner beiden Systeme hat gleich­ mäßig über seinen Umfang verteilte Luftzutrittsöffnungen und dementsprechend eine von der Anströmungsrichtung weit­ gehend unabhängige Ansprechempfindlichkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brand­ melder der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, der kompakt baut und dessen Detektionssysteme beide eine von der Anströmungsrichtung weitgehend unabhängige Emp­ findlichkeit haben.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der Kern dieses Vorschlages ist darin zu sehen, daß das Streulichtsystem und das Ionisationssystem in der glei­ chen Ebene und in ein und derselben Kammer angeordnet sind sowie eine gemeinsame, umfangssymmetrische Luftein­ trittsöffnung haben. Dieses Konstruktionsprinzip bedeutet zwar, daß keines der beiden Systeme umfangssymmetrisch bzw. auf der Mittel- oder Hochachse des Melders angeord­ net ist, wie dies bei Einzelsystemen und bei dem Brand­ melder der einleitend angegebenen Gattung für zumindest eines von dessen beiden Systemen noch der Fall war. Es hat sich jedoch gezeigt, daß sich durch eine geschickte Gestaltung des Kammerinnenraumes sowohl erreichen läßt, daß die Richtungsabhängigkeit der Ansprechempfindlichkeit trotz der zwangsläufig exzentrischen Lage der betreffen­ den Kammervolumina, innerhalb derer die Aerosolkonzen­ tration bestimmt wird, innerhalb einer für viele Anwen­ dungsfälle akzeptablen Toleranz bleibt als auch der For­ derung genügt werden kann, daß das Meßvolumen des Streu­ lichtsystems bei bestmöglicher Abschirmung gegenüber Fremdlicht möglichst gut (also mit geringem Strömungs­ widerstand) durchströmt sein soll. Der Fremdlichtein­ fluß auf das Streulichtsystem läßt sich durch entspre­ chende Ausbildung des jeweiligen Tubus für die Sende- und die Empfangsdiode sowie des zwischen der Sende- und der Empfangsdiode angeordneten Kunststoffkörpers niedrig halten. Weitere Maßnahmen zur Unterdrückung des Fremdlichtanteils können bei der elektronischen Signalverarbeitung, insbesondere durch Differenz­ signalbildung, getroffen werden.

Durch keine dieser Maßnahmen wird die Durchströmung des Meßvolumens des Streulichtsystems behindert. Eine direkte Durchströmung der Referenzkammer des Ionisationssystems kann hingegen durch geeignete Formgebung des Präparatehalters in Verbindung mit kurzen Strecken zwischen den jeweiligen Elektroden, ggf. auch durch zusätzliche Strömungsblenden, gering gehalten werden.

Der Fremdlichteinfluß läßt sich durch die im Anspruch 2 angegebene Wahl des Kegelwinkels der Wand der gemeinsamen Kammer erreichen.

Eine im Sinne der vorstehend genannten Bedingungen beson­ ders vorteilhafte Ausführungsform des Ionisationssystems ist im Anspruch 3 angegeben.

Besonders hohe Forderungen an die Richtungsunabhängigkeit der Empfindlichkeit der beiden Systeme können mit einem zusätzlichen Strömungsleitring erfüllt werden, dessen Merkmale im Anspruch 4 genannt sind.

Das gewählte Konstruktionsprinzip erlaubt es, als weite­ res Melderkriterium die Temperatur heranzuziehen. Diese Weiterbildung ist Gegenstand des Anspruches 5. Der dort genannte Wärmefühler kann genau in der Mittelachse des Melders, vorzugsweise oberhalb dessen Kammer, positioniert werden und hat daher eine von der Anströmrichtung völlig unabhängige Empfindlichkeit. Die Kontaktierung des Wärme­ fühlers mit der dann allen drei Systemen gemeinsamen Aus­ werteelektronik, die unterhalb der gemeinsamen, kreisför­ migen Grundplatte angeordnet ist, erfolgt auf einfachste Weise durch eine Bohrung in dem Kunststoffkörper hin­ durch.

In der Zeichnung ist ein Brandmelder nach der Erfindung in einer beispielhaft gewählten Ausführungsform schema­ tisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seiten­ ansicht

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Meldergrundplatte,

Fig. 3 eine Aufsicht äuf den Strömungsleitring und

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Brandmelder hat eine kreisförmige Grundplatte 1, unterhalb derer die hier nicht interessierende Auswerteelektronik angeordnet ist. Die Grundplatte 1 begrenzt zusammen mit einer umlaufenden Wand 2, die die Form eines Hohlkegelstumpfes hat, eine Kammer, deren obere, dem Lufteintritt dienende Öffnung durch ein engmaschiges Drahtgitter 3 abgedeckt ist. Ober­ halb des Drahtgitters 3 befindet sich ein auf seitlichen Stützen 4a ruhender Strömungsleitring 4, dessen Form im einzelnen aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist. Diese Anordnung wird von einem Gehäuse 5 umschlossen, das im wesentlichen ebenfalls die Form eines Hohlkegelstumpfes hat, dessen kleinere Basis durch eine Deckplatte 5a ver­ schlossen ist. Die Deckplatte 5a ist über schmale Stege 5b mit dem Mantel des Gehäuses 5 verbunden. Die Zwischen­ räume zwischen den Stegen 5b bilden über den Umfang ver­ teilte Luftzutrittsöffnungen 6.

Auf der Grundplatte 1 sind ein Streulichtsystem, ein Ionisationssystem sowie ein Wärmefühler angeordnet.

Das Streulichtsystem umfaßt eine Sendediode 7, die auf einem Sockel 7a in einem Tubus 7b angeordnet ist. Etwa gegenüber der Sendediode 7 befindet sich eine Empfangs­ diode 8, die in entsprechender Weise auf einem Sockel 8a in einem Tubus 8b angeordnet ist. Die Hauptachse 7c der Sendediode 7 und die Hauptachse 8c der Empfangsdiode 8 sind so zueinander orientiert, daß der Schnittpunkt 9 außerhalb der Symmetrie- oder Mittelachse der Kammer bzw. der Grundplatte 1 liegt. Zwischen der Sendediode 7 und der Empfangsdiode 8 ist ein Kunststoffkörper 10 angeord­ net, dessen der Sendediode 7 und der Empfangsdiode 8 zu­ gewandte Flächen so profiliert sind, daß sie in bekannter Weise als Lichtfalle wirken. Des weiteren sind die Grund­ platte 1, die Kammerwand 2, die Teile 7a, 7b, 8a, 8b und der Kunststoffkörper 10 schwarz und matt gehalten. Auch ist der Neigungswinkel der Kammerwand 2 gegenüber der Grundplatte 1 so gewählt, daß ein möglichst geringer An­ teil sowohl des von der Sendediode 7 ausgehenden Lichtes als auch des Fremdlichtes an der Kammerwand 2 in Richtung der Achse 8c der Empfangsdiode 8 reflektiert wird.

Das Ionisationssystem befindet sich auf der von dem Ach­ senschnittpunkt 9 abgewandten Seite des Kunststoffkörpers 10. Das Ionisationssystem umfaßt einen an dem Kunststoff­ körper 10 befestigten Präparatehalter 11 mit einer Aus­ nehmung 11a, in der eine plattenförmige Elektrode 12 an­ geordnet ist, der in geringem Abstand eine drahtförmige Elektrode 13 gegenübersteht. Die plattenförmige Elektrode 12, die auch das nichtdargestellte, ionisierende Präparat trägt, bildet die gemeinsame Elektrode der Meßkammer und der Referenzkammer des Ionisationssystems. Die beiden Kammern sind bei dieser Ausführungsform keine physikalisch getrennten Räume sondern werden durch die (teilweise ge­ meinsamen) Volumina im Bereich der betreffenden Elektro­ den gebildet. Hierbei ist die Elektrode 13 die Bezugs­ elektrode der Referenzkammer. Die Bezugselektrode der Meßkammer ist hingegen eine ausgedehnte Fläche, bestehend aus den der gemeinsamen Elektrode 12 benachbarten Teilen oder Bereichen der Grundplatte 1 und der Kammerwand 2 so­ wie des Drahtgitters 3. Unter anderem aus diesem Grund sind die Grundplatte 1 und die Kammerwand 2 aus einem leitfähigen Kunststoff hergestellt. Die Kontaktierung der genannten Elektroden mit der Auswerteelektronik ist nicht dargestellt.

In der Mittelachse der Kammer ist ein Wärmefühler 14 ober­ halb des Drahtgitters 3 angeordnet. Er ist mit der Aus­ werteelektronik durch eine Bohrung 10a in dem Kunststoff­ körper 10 hindurch verbunden.

Der Strömungsleitring 4 teilt den Luftzutrittsquerschnitt gemäß Fig. 1 in eine untere und eine obere Hälfte. Gemäß den Fig. 3 und 4 hat der Strömungsleitring 4 näherungs­ weise die Form eines Kugelkalottenringes (oder auch die­ jenige des Mantels eines Kegels mit sehr großem Kegelwin­ kel). An seinem äußeren Umfangsrand 4a hat der Strömungs­ leitring zwei Ausnehmungen 4b. Diese dienen zur Aufnahme von Lichtleitprofilstücken (nicht dargestellt), die längs der Kammerwand 2 angeordnet werden können und den Be­ triebszustand des Melders kennzeichnende Lichtsignale von auf der Grundplatte 1 angebrachten Leuchtdioden entspre­ chenden, in der Deckplatte 5 des Gehäuses vorgesehenen Öffnungen zuleiten (ebenfalls nicht dargestellt). Die in­ nere Öffnung des Strömungsleitringes 4 ist nicht kreis- sondern etwa kissenförmig gestaltet, wobei die einsprin­ genden Ränder 4c schmale Kreissegmente 4d begrenzen. Im eingebauten Zustand des Strömungsleitringes 4 befinden sich diese Kreissegmente 4d über der Sendediode 7 bzw. der Empfangsdiode 8. Es hat sich gezeigt, daß mit dieser Form des Strömungsleitrings die Empfindlichkeit sowohl des Streulichtsystems als auch des Ionisationssystems (der achssymmetrisch angebrachte Wärmefühler ist ohnehin nicht richtungsempfindlich) unabhängig von der Anströ­ mungsrichtung praktisch konstant bleibt. Es wird ange­ nommen, daß dies auf den in Fig. 4 durch die Strömungs­ fäden 15 angedeuteten Effekt der Teilung der (über die Öffnungen 6 eintretenden) Luftströmung zurückzuführen ist. Infolge dieser Teilung und der Profilwirkung des Strö­ mungsleitringes werden offenbar die jeweiligen Meßvolumi­ na, obwohl sie voneinander beabstandet und für bestimmte Anströmrichtungen durch den Kunststoffkörper 10 sowie den Einbau der Sendediode 7 und der Empfangsdiode 8 verdeckt sind, gleichmäßig gefüllt.

Claims (5)

1. Brandmelder mit einem Streulichtsystem und einem Ionisationssystem sowie einer gemeinsamen Auswerte­ elektronik, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Systeme in einer gemeinsamen Kammer angeordnet sind, die von einer kreisförmigen Grundplatte (1), einer Wand (2) in der Form eines Hohlkegelstumpfes und einer Lufteintrittsöffnung begrenzt wird, daß die Luftein­ trittsöffnung von einem Drahtgitter (3) abgedeckt ist, daß, von dem Drahtgitter beabstandet, eine Deckplatte (5a) angeordnet ist und zwischen dieser und der die Luft­ eintrittsöffnung enthaltenden Durchmesserebene über den Umfang verteilte Luftzutrittsöffnungen (6) vorge­ sehen sind, daß die Sendediode (7) und die Empfangs­ diode (8) des Streulichtsystems, sich etwa auf einer Durchmesserlinie gegenüberliegend, in je einem Tubus (7b, 8b) so angeordnet sind, daß sich die Achsen (7c, 8c) ihrer maximalen Intensität bzw. Empfindlichkeit außerhalb der geo­ metrischen Mittelachse der Kammer kreuzen, daß im Be­ reich der Mittelachse der Kammer zwischen der Sende- und der Empfangsdiode ein als Lichtfalle wirkender Kunststoffkörper (10) angeordnet ist, und daß auf der dem Kreuzungspunkt (9) der Achsen der Sende- und der Empfangsdiode abgewandten Seite des Kunststoffkörpers (10) der Präparathalter (11) für das ionisierende Präparat des Ionisationssystems angebracht ist.

2. Brandmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelwinkel der Kammerwand (2) so gewählt ist, daß ein möglichst geringer Teil des an der Wand (2) reflektierten Lichts in Richtung der Empfangsdiode (8) reflektiert wird.

3. Brandmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Präparathalter (11) die gemeinsame Elektrode (12) des Ionisationssystems, eine von dieser in geringem Abstand angeordnete Elektrode (13) die Be­ zugselektrode der Referenzkammer, und die dem Präpa­ rathalter benachbarten Bereiche der jeweils aus lei­ tendem Kunststoff bestehenden Grundplatte (1) und der Kammerwand (2) sowie des Drahtgitters (3) die Bezugs­ elektrode der Meßkammer bilden.

4. Brandmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Drahtgitter (3) und der Deckplatte (5a) ein Strömungsleitring (4), der näherungsweise die Form eines Kugelkalottenringes hat, angeordnet ist, dessen innere Öffnung einen etwa kis­ senförmigen Querschnitt hat, wobei die beiden gegen­ überliegenden, einspringenden Ränder (4c) oberhalb der Sende- bzw. der Empfangsdiode (7; 8) liegen.

5. Brandmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mittelachse der Kammer oberhalb des die Lichtfalle bildenden Kunststoffkör­ pers (10) ein Wärmefühler (14) angeordnet ist.