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Verfahren zur Überwachung der Trübung, Absorption oder Reflexion von
Medien, insbesondere zur Rauchdichtemessung Es sind bereits Einrichtungen bekannt,
bei denen die Feststellung des Trübungsgehaltes eines gasförmigen oder flüssigen
Mediums mit Hilfe des an den Trübungsteilchen reflektierenden Lichtes bewirkt wird
(Tyndall-Effekt). Es sind andererseits auch Einrichtungen bekannt, bei denen diese!
Trübung auf dem Wege über die Strahlungsabsorption festgestellt wurde. Als Anzeigemittel
dienen bei diesen bekannten Einrichtungen Bolometer oder lichtempfindliche Zellen
irgendwelcher Art, wobei sich jedoch praktisch verschiedene Nachteile ergeben, wie
z. B. die Beeinflussung der Anzeige durch Alterung der Selenzelle, Änderung des
Isolationswertes der Photozelle u. a. m. Diese Fehler lassen sich auch durch die
schon vorgeschlagene Verwendung von Wechselstrom zur Speisung der Zellen und von
intermittierendem oderpulsierendem Licht nicht vollständig und zufriedenstellend
beheben.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen dieser Art
und gibt ein Verfahren an, mit dem es möglich ist, solche Anlagen gänzlich störungsfrei
zu betreiben. Das Verfahren wird im folgenden an zwei Beispielen erläutert, die
gemeinsam an Hand der Fig. r bis 3 besprochen werden sollen.
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Fig. r zeigt schematisch einen Schnitt durch die Anordnung im Grundriß,
und zwar zeigt die linke Hälfte der Zeichnung eine Ausführungsform des Verfahrens
bei Verwendung des Tyndall-Effektes, die rechte Hälfte der Zeichnung die Ausbildung
einer Apparatur zur Ausübung des Verfahrens bei Verwendung des Absorptionseffektes.
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Fig. z zeigt eine -Ansicht des Apparates von vorn.
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Fig. 3 gibt die Kurvenform des bei einer Rauchanzeige gelieferten
Stromes an.
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Der Motor a, der in der Zeichnung als Elektromotor dargestellt ist
und von dem Netz l aus gespeist wird, trägt auf seiner Achse einen-unter q.5° befestigten
Spiegel b. An Stelle des Elektromotors könnte ebenso ein beliebiger Motor anderer
Art treten, z. B. könnte man statt dessen in bekannter Weise vorteilhaft einen Windmotor,
der durch die Luftströmung, die weiter unten näher beschrieben wird, betrieben wird,
verwenden oder auch den Spiegel b nicht unmittelbar auf der Achse des Motors anbringen,
sondern über ein Getriebe antreiben. Eine Lampe d, deren Strahlung durch den Kondensor
e gesammelt wird, wirft ihr Licht auf den Spiegel b, von dem es auf den kegelförmigen
Spiegelring c reflektiert wird. Es ist selbstverständlich, daß an Stelle dieses
Spiegelringes auch einzelne ebene Spiegel treten können, so daß ein Spiegelpolygon
entsteht, oder daß man totalreflektierende Prismen für diesen Zweck verwenden kann.
Vom Spiegel c aus wird der Lichtstrahl von, der im übrigen durch die Abschirmung
f völlig abgeblendeten
Lampe je nach der Stellung des Spiegels b
durch eine der sektorförmigen Kammern g1, gz, g. geworfen, die ringförmig um die
Drehachse des Spiegels angeordnet sind. jede dieser Kammern ist mit einem Eintrittstutzen
hl, h2, h3 usw. versehen, die Austrittstutzen il, i2, i3 usw. können gegebenenfalls
in einen gemeinsamen Hauptraum münden,. an den in üblicher Weise eine Saugeinrichtung,
die in der Zeichnung nicht- mit dargestellt ist, angeschlossen wird. jede der Lufteintrittsöffnungen
hl, h2, h, usw. wird. mit einer der Stellen verbunden, an denen der-Trübungsgrad
eines Mediums, beispielsweisealso der Rauchgehalt von Luft, -festgestellt werden
soll, so daß von diesen Stellen aus durch die nicht mit dargestellte Saugeinrichtung
fortdauernd das zu untersuchende Medium durch die Prüfkammern 91, 92, 9g usw. hindurchgesogen
wird. Die Prüfkammern g haben außer dem Fenster u, durch das der Lichtstrahl eintritt,
noch durchsichtige Wände vl und x, während die dem Fenster u gegenüberliegende
Wandung t so ausgebildet ist, daß an ihr der Lichtstrahl vollständig ohne Reflexion
absorbiert wird. Diese Wand ist also z. B. mit Samt beklebt oder besitzt öffnungen,
durch die der Lichtstrahl in lichtdichte Kammern austreten kann. oder durch die
er so nach außen fallen kann, daß eine Reflexion unmöglich ist. Die Gesamtheit der
innen durchsichtigen Wände w bildet ein Rohr, in dessen Innern sich eine zylinderförmige
Selenzelle oder # Photozelle k beliebiger Art befindet. Die Selenz.elle ist in an
sich bekannter Weise an die Spannungsquelle l oder eine besondere Spannungsquelle,
z. B. eine Anodenbatterie, angeschlossen, ihr Strom durchfließt die Primärwicklung
eines Übertragers oder Transformators nt, dessen Sekundärwicklung an einen Verstärkern
angeschlossen ist. Der Verstärker speist den angeschlossenen Lautsprecher o. Art
und Schaltung der Verstärkereinrichtungen sind an sich gänzlich beliebig, und ihre
Anordnung so, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, ist für die Erfindung nicht
wesentlich. Es kann jede beliebige Anordnung dafür gewählt werden., die Zeichnung
soll nur zur Erläuterung der Wirkungsweise-dienen. Ist der Trübungsgrad aller Prüfkammern
genau der gleiche, so empfängt die lichtempfindliche Zelle unabhängig von der Strahlung
des Spiegels b, d. h. unabhängig davon, welche Kammer im Augenblick von dem Lichtstrahl
getroffen wird, stets den gleichen Lichtstrom. Der von der Photozelle gelieferte
Strom ist also je nach der Höhe dieser Beleuchtung verschieden, aber zeitlich konstant.
Veränderungen dieser Stromstärke, z. B. durch Alterung der Zelle, Änderung ihres
Isolationswertes usw., treten nur als--langsame Veränderungen dieses Gleichstromwertes
auf und übertragen sich infolgedessen durch den Übertrager m nicht auf die Verstärkereinrichtung.
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Handelt es sich beispielsweise um die Verwendung des Verfahrens für
einen Rauchmelder, so gelangt aus klarer Luft überhaupt kein Licht aus der Prüfkammer
g auf die Zelle h. Die Zelle liefert also lediglich einen Strom, der' ihrern,- Dunkelleitwert
entspricht. Sobald jedoch in einem der zu überwachenden Räume Rauch entsteht und
von hier mit der Luftströmung in die Prüfkammern g gelangt, wird durch die im Luftstrom
mitgeführten Teilchen ein gewisser Betrag des Lichtes aus der Prüfkammer g seitlich
abgebeugt (Tyndall-Effekt) und gelangt nun-' mehr auf die Zelle k, sobald der Lichtstrahl
auf seinem Kreislauf die betreffende Kammer passiert.
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Zu dem dauernd gleichmäßig in, der Zelle fließenden Dunkelstrom addiert
sich also j edesmal in dem Augenblick, wo der Lichtstrahl die betreffende Prüfkammer
passiert, nach Fig. 3. ein Zusatzstrom, der der Beleuchtung durch den Tyndall-Effekt
entspricht. Diese Stromstöße werden vom Übertrager dem Verstärker zugeleitet und
erscheinen im Lautsprecher j e nach der Höhe der Frequenz, mit der der Lichtstrahl
umläuft, als rhythmisch knackender, rasselnder oder auch musikalischer Tön.
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Auf der rechten Seite der Fig. z ist die Anwendung des gleichen Verfahrens
für eine andere Apparatur dargestellt. Der Lichtstrahl, der vom Spiegel c reflektiert
wird, gelangt hier durch die Kammer g hindurch nicht auf eine absorbierende Wand,
sondern durch ein zweites Glasfenster v auf einen weiteren Spiegel ring p, von dem:
aus das Licht wiederum auf eine Zelle beliebiger Art, q, reflektiert wird. Sind
alle Kammern des Apparates in dieser Art ausgebildet, so liefert die Zelle fortdauernd
einen Gleichstrom, der dem durchfallenden Lichtstrom entspricht und wiederum im
Verstärker und Lautsprecher nicht wirksam wird. Auch alle Schwankungen in der Beleuchtung,
die sich langsam vollziehen, Altern .der Lampe, Spannungsänderung usw., bewirken
keine Anzeige. Ist dagegen das zu prüfende Medium in einer der Kammern g weniger
durchsichtig, so gelangt in dem Augenblick, wo der Lichtstrahl die zugehörige Kammer
passiert, ein geringerer Lichtstrom auf die Zelle q. Es treten nach Fig. q. Einsattlungen
in dem Gleichstrom der Zelle auf, die in bekannter Weise durch übertrager und Verstärker
dem Lautsprecher zugeführt werden.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das
in der
Figur dargestellte Verfahren, bei dem der rotierende Lichtstrahl durch die Vermittlung
von Spiegeln in die einzelnen Kammern gelenkt wird. Es würde erfindungsgemäß ebenso
möglich sein, beispielsweise die Lampe unmittelbar rotieren zu lassen und den Lichtstrahl
auf diese Weise nacheinander durch sämtliche Prüfkammern zu leiten. Es liegt ebenfalls
im Rahmen der Erfindung, zur Erhöhung der Frequenz, mit der die Stromimpulse entstehen,
die Anordnung beispielsweise so zu treffen, daß an Stelle eines einzelnen Spiegels
b auf der Achse mehrere Winkelspiegel angeordnet sind, so daß bei einem Umlauf der
Antriebsachse mehrere Lichtstrahlen nacheinander die Prüfkammer passieren, so daß
° bei Vorhandensein eines Trübungseffektes in einer Kammer sich eine größere Anzahl
von Stromspitzen im Zellenstrom ergibt, wie das in Fig. 3 gestrichelt für eine Anordnung
mit vier Spiegeln dargestellt ist.
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Die Erfindung bezieht sich fernerhin noch auf eine Einrichtung, durch
die es möglich ist, gleichzeitig mit der akustischen Anzeige über das Vorhandensein.
der Trübung, an deren Stelle auch ein Relais treten kann, wo das wünschenswert ist,
auch noch eine optische Anzeige zu bewirken>, die sofort erkennen läßt, in welchem
der zu überwachenden Räume sich Rauch bzw. überhaupt eine Trübung befindet. Zu diesem
Zweck ist um die äußeren Wände x der Prüfkammern g ein dritter Spiegelmantel y gelegt,
den man durch die sektorförmigen Kanäle s1, s2, s3 von außen sehen kann. Solange
keine Trübung in einem der Räume vorhanden ist, erscheinen alle diese Räume gleichmäßig
dunkel, da ja die Lichtstrahlen vom Kegelspiegel c an der Wand t vollkommen absorbiert
werden. Nur wenn im Raume g ein Tyndall-Effekt auftritt, erscheint der entsprechende
Sektor s erleuchtet. Es wird also, sobald die Trübung eintritt, in dem betreffenden
Fenster ein flimmerndes Licht auftreten, das ein sehr gutes optisches Signal abgibt.
Die Öffnungen s können in bekannter Weise mit Nummern versehen werden, die durch
das Licht beleuchtet erscheinen, sie können auch mit Mattglasscheiben verschlossen
-sein, auf denen die Nummern als Schattenbilder erscheinen oder in sonst bekannter
Weise ausgebildet werden.
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In entsprechender Weise würde sich auch bei der Verwendung einer Apparatur,
wie sie in der rechten Hälfte der Fig. i dargestellt ist, eine solche Anzeige mit
Hilfe des Tyndall-Effekts bewirken lassen. Sie kann jedoch auch in jedem Fall mit
durchfallendem Licht arbeiten. Es erscheinen dann alle überwachungsfenster gleichmäßig
flimmernd, nur diejenige Kammer; in der eine Trübung vorhanden ist, erscheint dunkler
und hebt sich dadurch für das Auge sichtbar heraus.
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Es soll nochmals hervorgehoben werden, daß die dargestellte Form der
Erfindung zwar die bevorzugte Anordnung ist, daß sich jedoch die Erfindung nicht
auf diese Ausführungsforni beschränken soll, sondern daß als Haupterfindungsgedanke
die Belichtung einer lichtelektrischen Zelle beliebiger Art durch von Trübungsbestandteilen
absorhierte und reflektierte Strahlung angesehen werden soll, die von einer Prüfstrahlung
herrührt, die zyklisch nacheinander mehrere zu untersuchende Kammern durchläuft.
Die Erfindung kann auch angewendet werden, wenn es sich nicht um eine Vielzahl von
Räumen handelt, sondern nur ein :einzelner Raum mit einem Vergleichsmedium verglichen
werden soll, indem man dann die einzelnen Kammern wechselweise vom Vergleichsmedium
und vom Prüfmedium durchfließen läßt oder überhaupt nur zwei halbkreisförmige Kammern
verwendet. Die Erfindung kann fernerhin Anwendung finden zur Feststellung des Reflexionsvermögens
fester Stoffe oder der Durchsichtigkeit von Gläsern, Papierbahnen, Stoffbahnen usw.,
die dann in beliebiger Form so in die Prüfkammern bzw. den Weg des rotierenden Prüfstoffes:
eingeführt werden, däß das Licht des Prüfstrahles von den zu prüfenden Stoffen absorbiert
oder reflektiert wird, während sich in den anderen Kammern Vexgleichsstoffe in gleicher
Anordnung befinden. Das Verfahren kann sogar angewendet werden zur Prüfung der gleichmäßigen
Dicke von Drähten o. dgl., indem man den Draht über einen :entsprechend geformten
Schlitz laufen läßt, der in der Prüfkammer angeordnet ist, 1 so daß eine mehr oder
weniger große Absorption je nach der Stärke des zu überwachenden Teiles entsteht.
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Es ist schon oben darauf hingewiesen worden, daß es selbstverständlich
möglich ist, an Stelle des dargestellten Lautsprechers an den Verstärker ein Relais
anzuschließen, von dem aus andere Signale oder sonstige Maßnahmen eingeleitet werden;
nötigenfalls kann der Anschluß dieses Relais über eine Einrichtung erfolgen, durch
die der vom Übertrager herkommende Wechselstrom gleichgerichtet wird.