DE4324439C2 - Rauchmelder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rauchmelder mit einem für gasförmige Stoffe und für Aerosole durchlässigen Gehäuse.

Die Erfindung betrifft insbesondere einen Rauchmelder mit wenigstens einer Quelle für elektromagnetische Strahlung und wenigstens einem entsprechenden Empfänger.

Die Erfindung betrifft außerdem einen Rauchmelder mit wenigstens einer Quelle für ionisierende Strahlung.

Die Erfindung betrifft speziell einen Rauchmelder mit wenigstens einer Quelle für elektromagnetische Strahlung und wenigstens einem entsprechendem Empfänger sowie wenigstens einer Quelle für ionisierende Strahlung.

Rauchmelder dienen dazu, die in das Gehäuse im Brandfall eintretenden Rauchpartikel bzw. Aerosole zu detektieren und in Verbindung mit einer Auswerteeinheit angepaßt an den detektierten Brandfall einen geeigneten Löschvorgang bzw. Alarm auszulösen. Als Rauchmelder werden insbesondere Strahlungsrauchmelder unter Verwendung von Quellen für elektromagnetische Strahlung, insbesondere sichtbares Licht, Infrarot- oder Ultraviolettstrahlung verwendet. Ionisationsrauchmelder dienen vor allen Dingen der Detektion von kleinen Aerosolen.

Ein Strahlungsrauchmelder ist z. B. aus DE 32 33 368 A1 bekannt. Dort wird die Verwendung eines Lichtleiters beschrieben, aus dem Strahlung nur innerhalb eines maximalen Austrittswinkels zur Rotationsachse des Strahlungsleiters austritt. Es wird also die Verwendung von Strahlungsleitern empfohlen, die mindestens im Bereich der Austrittsfläche eine zylindrische Form aufweist. Der Lichtleiter ist in Verbindung mit Linsen, die Form des Lichtleiters fixierenden Halteblöcken sowie weiteren Befestigungseinrichtungen auf einer Halterung angeordnet. Eine derartige Anordnung wird als aufwendig bei der Montage und bei dem praktischen Einsatz angesehen.

Aus US 4,044,262 ist ein Rauchmelder mit einem für gasförmige Stoffe und Aerosole durchlässigen Gehäuse bekannt, wobei eine lichtundurchlässige erste Abdeckung und eine nicht lichtundurchlässige als zweite Abdeckung etwa konzentrisch angeordnet sind, wodurch der Gehäuseinnenraum in eine innere Kammer und eine äußere Kammer unterteilt werden. Dies dient dem Aufbau eines reinen Ionisationsrauchmelders.

Aufgabe der Erfindung war es, den Aufbau von Rauchmeldern zu vereinfachen.

Es war insbesondere Aufgabe der Erfindung, einen vereinfachten Aufbau für einen kombinierten Strahlungs- und Ionisationsrauchmelder anzugeben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.

Die Ansprüche 5 bis 7 geben eine spezielle Lösung für Strahlungsrauchmelder an.

Anspruch 8 gibt eine spezielle Lösung für Ionisationsrauchmelder an.

Anspruch 6 gibt eine spezielle Lösung für einen kombinierten Strahlungs- und Ionisationsrauchmelder an.

Die Unteransprüche 2 und 3 sowie 9 bis 13 geben weitere Ausbildungen der Erfindung an.

Im Gehäuse des Rauchmelders sind eine lichtundurchlässige erste Abdeckung und eine lichtundurchlässige zweite Abdeckung etwa konzentrisch angeordnet.

Durch diese konzentrische Anordnung wird der Innenraum des Gehäuses in eine innere Kammer, einen darüberliegenden Zwischenraum der Abdeckungen und eine noch darüber liegende äußere Kammer unterteilt. Der Begriff konzentrisch ist nur zur Veranschaulichung eingeführt. Es kommt allein auf die Unterteilung in die drei genannten Raumbereich innere Kammer, Zwischenraum und äußere Kammer an. Für den Aufbau eines reinen Strahlungsmelders übernimmt der Zwischenraum die Funktion eines Lichtleiters (z. B. durch verspiegelte Oberflächen oder einen lichtleitenden Körper). Für den Aufbau eines Ionisationsrauchmelders wirkt der Zwischenraum als Isolator für eine verbesserte Elektrodenanordnung. Schließlich wird der Zwischenraum bei einem kombinierten Strahlungs- und Ionisationsrauchmelder zugleich als Lichtleiter und als Isolator für eine verbesserte Elektrodenanordnung genutzt.

Nach einer bevorzugten Ausführung ist im Zwischenraum der Abdeckungen ein Körper angeordnet. Dieser Körper verbessert die Funktion des Zwischenraums als Lichtleiter und/oder Isolator.

Soweit die erfindungsgemäße Gestaltung bei einem reinen Strahlungsrauchmelder angeordnet ist, weist dieser wenigstens eine Quelle für elektromagnetische Strahlung und wenigstens einen entsprechenden Empfänger auf. Der Zwischenraum der Abdeckungen bzw. der darin angeordnete Körper ist in diesem Fall als Lichtleiter für elektromagnetische Strahlung ausgebildet, wobei die elektromagnetische Strahlung bis in den Empfangsbereich eines entsprechenden Empfängers geführt wird. Insbesondere ist der Lichtleiter als kompaktes Formteil ausgeführt.

Er ist daher selbsttragend, wodurch keine weiteren Einrichtungen benötigt werden, um Lichteintritts- und Lichtaustrittsflächen in einer bestimmten geometrischen Anordnung zu halten. Die erfinderische Ausbildung ist außerdem leichter zu handhaben und insbesondere auch leichter an dem Rauchmeldergehäuse, insbesondere in der Gehäusegrundplatte oder dem Gehäusedeckel, zu befestigen. Dies ergibt sich insbesondere dann, wenn das kompakte Formteil nicht nur auf den Bereich des Strahlungsweges der Strahlungsquelle begrenzt ist, sondern über den Strahlungsweg hinausgreift und damit zusätzliche Justierungs- und Befestigungsflächen bietet, die mit Befestigungsebenen der Lichtquellen mechanisch in Eingriff gebracht werden können, so daß bei Beachtung geringer Fertigungstoleranzen sich die Justierung zwischen Strahlungsquellen und Strahlungsempfänger bereits aus dem Einbau des als kompaktes Formteil ausgebildeten Lichtleiters ergibt. Das kompakte Formteil weist also einerseits der Strahlungsquelle zugewandte Lichteintrittsflächen und dem bestrahlten Raum zugewandte Lichtaustrittsflächen auf, andererseits dienen unmittelbar an dem Formteil befindliche Flächen der Justierung zu den Strahlungsquellen, beziehungsweise zu dem Strahlungsempfänger, insbesondere auch zur mechanischen Verbindung mit Strahlungsempfänger beziehungsweise Strahlungsquelle. Der als kompaktes Formteil ausgebildete Lichtleiter weist insbesondere eine zylindersymmetrische Form auf, wobei eine der Oberflächen des Formteils wenigstens teilweise zur Verbindung mit einem Teil des Rauchmeldergehäuses, insbesondere bestehend aus einer Grundplatte und einem Gehäusedeckel ausgebildet ist. Als zylindersymmetrische Form wird bevorzugt ein etwa scheibenförmiger oder etwa rohrförmiger Grundkörper angesehen, wobei je nach Anordnung die Oberflächen dieses Grundkörpers unmittelbar als Strahlungseintritts- und Strahlungsaustrittsflächen dienen können. Es können aber zusätzlich bei Strahlungsumlenkung in dem Lichtleiter speziell an den gewünschten Strahlungsweg angepaßte, den Strahlungsweg definierende Formstücke angebracht sein. Es ist insbesondere immer daran gedacht, daß Grundkörper und den Strahlungsweg definierende Formstücke einheitlich als kompaktes Teil ausgebildet sind. Eine zusammengesetzte Ausführung, zum Beispiel auch mit geeigneten Übergangsstücken für Brechungsindexanpassungen bei verschiedenen Materialien, ist aber ebenfalls denkbar.

In einer speziellen Ausführung bei einem insbesondere rohrförmigen kompakten Formteil ist die Lichteintrittsfläche etwa senkrecht zur Lichtaustrittsfläche angeordnet. Insbesondere tritt hier das Licht über eine der den Grundkörper begrenzenden Ringflächen ein, und der Grundkörper weist an der gegenüberliegenden Ringfläche ins Rohrinnere abgewinkelte Formstücke auf, wobei durch die der Rohrachse zugewandten Oberflächen das Licht etwa senkrecht zur Rohrachse austritt.

Die Lichteintrittsfläche ist bevorzugt etwa parallel zur Grundplatte angeordnet. Die Lichtquelle ist dann bevorzugt ebenfalls in der Grundplatte oder in der der Grundplatte zugewandten Ringfläche des Grundkörpers Lichtleiters befestigt.

Für den Aufbau eines Ionisationsrauchmelders mit der erfindungsgemäßen Raumaufteilung im Gehäuseinneren ist eine Quelle für ionisierende Strahlung im Gehäuse angebracht. Die erste und zweite innere Abdeckung sind elektrisch leitend ausgeführt und gegen das Gehäuse isoliert und der im Zwischenraum angeordnete Körper weist ausreichende isolierende Eigenschaften auf. Bei der Verwendung des oben beschriebenen kompakten Formkörpers kann dieser vorteilhafterweise auch die Funktion eines mechanischen Abstandshalters zwischen den beiden Elektroden übernehmen.

Bevorzugt ist die der inneren Kammer zugewandte erste Abdeckung als erste Elektrode und die der äußeren Kammer zugewandte zweite Abdeckung als zweite Elektrode mit einem Differenzverstärker verbunden.

Vorteilhafterweise kann die erste Elektrode als Meßelektrode und die zweite Elektrode als Steuerelektrode mit einstellbarem Potential angeordnet sein.

Als ionisierende Strahlungsquelle können beispielsweise radioaktive Strahler (Alpha-Strahler), hochenergetische elektromagnetische Strahler wie UV-Strahler oder Laser eingesetzt werden.

Eine bevorzugte Ausführung verwendet als ionisierende Strahlungsquelle eine elektrische Funkenstrecke, die beispielsweise zwischen der zweiten Elektrode und einem gegen den Rest des Gehäuses isolierten Gehäuseteil ausgebildet ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführung ist der Rauchmelder mit wenigstens einer Quelle für elektromagnetische Strahlung und wenigstens einem entsprechendem Empfänger sowie einer Quelle für ionisierende Strahlung ausgestattet. Hierbei soll der Raum zwischen den Abdeckungen bzw. der darin angeordnete Körper als Lichtleiter für die elektromagnetische Strahlung ausgebildet sein, wobei die elektromagnetische Strahlung bis in den Empfangsbereich eines entsprechenden Empfängers geführt wird und der Rauchmelder im übrigen wie vorbeschrieben für den Ionisationsrauchmelder aufgebaut ist.

Anhand von Ausführungsbeispielen wird der erfindungsgemäße Rauchmelder erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ionisationsrauchmelders;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Strahlungsrauchmelders;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines kombinierten Ionisations- und Strahlungsrauchmelders.

In Fig. 1 ist ein Rauchmelder 1 dargestellt, der ein Gehäuse aufweist, das aus einer Kappe 2 und einer Grundplatte 3 zusammengesetzt ist. Im Inneren dieses Gehäuse ist eine lichtundurchlässige erste Abdeckung 4 und eine lichtundurchlässige zweite Abdeckung 5 angeordnet. Hierdurch wird der Gehäuseinnenraum in eine innere Kammer 6, einen Zwischenraum 7 und eine äußere Kammer 8 unterteilt. In dem Zwischenraum 7 ist ein kompakter Formkörper 9 als Isolator bzw. Lichtleiter angeordnet. Die Kappe 2, Abdeckung 4 und Abdeckung 5 sowie Ionisationsquelle 10 sind gegeneinander auf der Grundplatte 3 isoliert. Die Abdeckung 5 dient als Meßelektrode, die Abdeckung 4 als Steuerelektrode. Beide Elektroden sind an einen Differenzverstärker 12 angeschlossen, der mit einer Auswerteelektronik (in Fig. 1 nicht dargestellt) verbunden ist.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Strahlungsrauchmelders. Der Strahlungsrauchmelder ist ähnlich aufgebaut wie der in Fig. 1 dargestellte Ionisationsrauchmelder. Hinsichtlich der Numerierung 1 bis 9 wird auf die Beschreibung von Fig. 1 verwiesen. Im Bereich des Lichtleiters 9 sind an der Grundplatte 3 Quellen für elektromagnetische Strahlung 13, 14 angeordnet. Als solche kommen insbesondere strahlungsemittierende Dioden (LED) in Frage, die im Pulsbetrieb betrieben werden können. Die Lichtimpulse können dabei auch moduliert werden. Je nach Anwendungsfall werden eine oder mehrere LED verwendet, wobei bevorzugt solche ausgewählt werden, die im Bereich des sichtbaren Lichts und/oder der Infrarotstrahlung und/oder der Ultraviolettstrahlung emittieren. An der Grundplatte 3 sind den Strahlungsquellen entsprechende Empfänger 15, 16 angeordnet. Als Empfänger können insbesondere Si-Fotoelemente verwendet werden. Durch die Verwendung mehrerer Lichtquellen mit unterschiedlichen spektralen Emissionsbereichen können vorteilhaft verschiedene Partikeltypen detektiert werden. Die von den Strahlungsquellen 13, 14 abgegebene Strahlung wird durch den Körper 9 in den bestrahlten Raum 17 weitergeleitet. Der Raum 17 liegt im Empfangsbereich der Empfänger 15, 16. Der kompakte Lichtleiter 9 besteht aus einem etwa rohrförmigen Grundkörper 9′ und auf das Rohrinnere etwa senkrecht zur Rohrachse weisende Abschnitte 9′′. Diese Abschnitte bilden eine inbesondere ringförmige Lichtaustrittsfläche 18.

Eine weitere Ausführungsform ist so ausgebildet, daß den Strahlungsquellen (z. B. 13) direkt gegenüber Empfänger (z. B. Position 14) angeordnet sind, über die man die Höhe der Strahlungsleistung regeln kann und mit deren Hilfe Verschmutzungserscheinungen erkennbar sind.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines kombinierten Ionisationsrauchmelders mit einem Strahlungsrauchmelder. Hinsichtlich der Bezeichnungen der einzelnen Teile wird auf die Figurenbeschreibungen zu Fig. 1 und Fig. 2 verwiesen.

Desweiteren kann direkt gegenüber dem Blendensystem 4, 5 auf der Abdeckung 2 ein piezzoelektrischer Schwinger 20 angebracht wird, der durch Verschmutzung oder Fremdstrahlen erzeugtes Streulicht in den Empfangsbereich der Elemente 15, 16 reflektiert. Wenn der Schwinger mit einer definierten Schwingfrequenz angeregt wird, stellen die dieser Frequenz entsprechenden Lichtschwingungen ein Maß für den Einfluß der Messung durch Fremdlichteinwirkung dar. Dies kann zur Differenzierung zwischen Nutz- und Störsignalen genutzt werden, wobei als Störsignale solche verstanden sein sollen, die durch Fremdquellen und/oder durch auf Verschmutzung zurückzuführende Lichtsignale hervorgerufen werden.

Eine weitere mögliche Anordnung zur Auswertung von Ionenströmen zeigt Fig. 4. Hier wird eine der beiden Elektroden 4 oder 5 auf einen Eingang eines Operationsverstärkers geschaltet, während der andere Eingang mit der als Elektrode wirkenden Quelle 10 verbunden ist.

Claims (13)

1. Rauchmelder zur Detektion von Partikeln und/oder Aerosolen mit mindestens einer Strahlungsquelle und entsprechendem Empfänger und mit einem Gehäuse, in dem eine lichtundurchlässige erste Abdeckung und eine lichtundurchlässige zweite Abdeckung in etwa konzentrisch angeordnet sind, wodurch der Gehäuseinnenraum in eine innere Kammer, einen Zwischenraum der Abdeckungen und eine äußere Kammer unterteilt werden dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum lichtleitend ist.

2. Rauchmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine elektromagnetische Strahlungsquelle vorhanden ist.

3. Rauchmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zwischenraum ein lichtleitender Körper angeordnet ist.

4. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum verspiegelte Oberflächen aufweist.

5. Rauchmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle ionisierend ist und im Zwischenraum ein elektrisch isolierender Körper angeordnet ist.

6. Rauchmelder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zu der mindestens einen elektromagnetischen Strahlungsquelle eine ionisierende Strahlungsquelle vorhanden ist und daß der lichtleitende Körper elektrisch isolierend ist.

7. Rauchmelder nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste sowie zweite innere Abdeckung elektrisch leitend und gegen das Gehäuse isoliert sind.

8. Rauchmelder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die der inneren Kammer zugewandte erste Abdeckung als erste Elektrode und die der äußeren Kammer zugewandte zweite Abdeckung als zweite Elektrode mit einem Differenzverstärker verbunden sind.

9. Rauchmelder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode als Meßelektrode und die zweite Elektrode als Steuerelektrode mit einstellbarem Potential angeordnet ist.

10. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als ionisierende Strahlungsquelle ein radioaktiver Strahler angeordnet ist.

11. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als ionisierende Strahlungsquelle ein hochenergetischer elektromagnetischer Strahler angeordnet ist.

12. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als ionisierende Strahlungsquelle eine elektromagnetische Funkenstrecke angeordnet ist, wobei diese zwischen der zweiten Elektrode und einem gegen den Rest des Gehäuses isolierten Gehäuseteil ausgebildet ist.

13. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber den Empfängern ein piezoelektrischer Schwinger angeordnet ist.