DEP0046989DA

DEP0046989DA - Electric fire alarm device

Info

Publication number: DEP0046989DA
Authority: DE
Inventors: Sidney Fraser Lancashire Barclay
Original assignee: Mather & Platt Limited, Lancashire
Publication date: 1951-02-08

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an elektrischen Feueranzeigevorrichtungen, mit welchen insbesondere ein sogenanntes Ueberflutungssystem für Feuerlöschzwecke in Tätigkeit gesetzt werden kann, und hat die Schaffung einer einfachen und zuverlässigen Einrichtung zum Gegenstand, welche beim Ausbruch eines Feuers unmittelbar anspricht und geeignet ist, einen weiten Raum ohne Schwierigkeiten zu schützen.The invention relates to an improvement in electrical fire indicator devices, with which in particular a so-called flooding system for fire extinguishing purposes can be put into action, and has the creation of a simple and reliable device which responds immediately when a fire breaks out and is suitable, a wide space without Difficulties to protect.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Feueranzeigevorrichtung mit einem auf Wärme ansprechenden Element von einfacher und dauerhafter Ausführung ohne elektrische Kontakte oder irgendwelche beweglichen Teile, bei welchem es nicht erforderlich ist, verwickelte hitzeempfindliche Vorrichtungen unter den Gehäusedächern einzubauen, wo dieselben meistens unzugänglich sind un in grosser Zahn angebracht werden müssen.Another purpose of the invention is to provide a fire alarm device with a thermally responsive element of simple and permanent design, with no electrical contacts or any moving parts, which does not require the incorporation of intricate heat-sensitive devices under the roofs of the housings, where they are mostly inaccessible must be attached in a large tooth.

Die Ausführung gemäss der Erfindung besteht aus zwei elektrischen Leitern, von welchen der eine mit einem hitzeisolierenden Stoff und der andere blank oder mit einem hitzeabsorbierenden Stoff bekleidet ist und welche an einer Stelle eingebaut werden, an welcher dieselben gleichmässig der Hitze eines ausbrechenden Feuers ausgesetzt sind. Beide Leiter sind einerseits an eine elektrische Kraftquelle und andererseits an Mittel angeschlossen, welche bei einem vorher bestimmten Anwachsen des Widerstandes in dem blanken Leiter relativ zu dem umhüllten Leiter ansprechen und ein Feuerlöschsystem oder einen Alarm in Uebereinstimmung mit einem solchen relativen Anwachsen des Widerstandes in Tätigkeit setzen.The embodiment according to the invention consists of two electrical conductors, one of which is covered with a heat-insulating material and the other bare or with a heat-absorbing material and which are installed at a point where they are evenly exposed to the heat of an outbreak of fire. Both conductors are connected on the one hand to an electrical power source and on the other hand to means which respond to a predetermined increase in resistance in the bare conductor relative to the sheathed conductor and activate a fire extinguishing system or an alarm in accordance with such a relative increase in resistance .

Die Leiter, welche zweckmässig die Form von biegsamen Drahtlitzen haben, werden aus demselben Stoff mit den gleichen Temperaturkoeffizienten hinsichtlich des elektrischen Widerstandes hergestellt, welcher vorzugsweise einen hohen Wert hat. Die Drähte haben zweckmässig den gleichen Querschnitt und die gleiche Länge.The conductors, which expediently have the form of flexible wire strands, are made of the same material with the same temperature coefficient with regard to the electrical resistance, which preferably has a high value. The wires expediently have the same cross-section and the same length.

Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bilden die Drähte zwei Arme einer Wheatston'schen Brücke, welche bei einer Störung des Gleichgewichtes, resultierend aus demAccording to a further embodiment of the invention, the wires form two arms of a Wheatston bridge, which in the event of a disturbance of the equilibrium resulting from the

Anwachsen des Widerstandes in dem blanken Leiter relativ zu dem umhüllten Leiter, ein Alarm- oder Löschsystem in Tätigkeit setzen, sobald der das Gleichgewicht störende Strom eine vorher bestimmte Spannung erreicht.An increase in the resistance in the bare conductor relative to the sheathed conductor, activates an alarm or extinguishing system as soon as the current disturbing the equilibrium reaches a predetermined voltage.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert und zwar zeigt:The object of the invention is explained in more detail with reference to the drawing, namely shows:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches den Einbau der Vorrichtung in einem Gebäude erkennen lässt.1 shows a circuit diagram of an exemplary embodiment of the invention, which shows the installation of the device in a building.

Fig. 2 die schematische Anordnung in dem Dach eines Gebäudes2 shows the schematic arrangement in the roof of a building

undand

Fig. 3 und 4 ähnliche Schemen für eine andere Ausführungsform der Erfindung.Figures 3 and 4 are similar schemes for another embodiment of the invention.

Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind mit a und b zwei Drahtlitzen aus Kupfer bezeichnet von gleicher Länge und von gleichem Querschnitt. Der Leiter a ist mit einer für elektrische Zwecke gebräuchlichen Isolation bekleidet, während der Leiter b blank ist. Diese beiden Leiter werden in dem zu schützenden Gebäude, beispielsweise Flugzeughalle, eingebaut und erstrecken sich durch das ganze Gebäude an der höchsten Stelle der Mittellinie des Daches.In the embodiment of the invention shown in FIGS. 1 and 2, a and b denote two wire strands made of copper, of the same length and of the same cross section. The conductor a is clad with an insulation common for electrical purposes, while the conductor b is bare. These two conductors are installed in the building to be protected, for example the aircraft hangar, and extend through the entire building at the highest point of the center line of the roof.

Im Falle eines weiten Schuppens mit mehreren Abteilen kann eine getrennte Einrichtung für jedes Abteil getroffen werden. Im Falle von sehr langen Verschlägen können die Einrichtungen längsweise in Abschnitte unterteilt werden, und zwar für jeden Abschnitt eine besondere Einrichtung.In the case of a large shed with several compartments, a separate arrangement can be made for each compartment. In the case of very long crates, the facilities can be divided lengthwise into sections, with a specific facility for each section.

Die enden der Leiter a, b stehen mit zwei Armen einer Wheatston'schen Brücke in Verbindung. Zwei gleichbemessene Widerstände c, d bilden die Brückenzweige. Eine Gleichstromkraftquelle ist unmittelbar quer zur Brücke angeschlossen und ein kleiner veränderlicher Widerstand e ist in die Brücke eingeschlossen, um eine genaue Nulleinstellung zu ermöglichen.The ends of the conductors a, b are connected to two arms of a Wheatston bridge. Two equally dimensioned resistors c, d form the bridge branches. A DC power source is connected directly across the bridge and a small variable resistor e is included in the bridge to allow an accurate zero setting.

Sollte in einem Gebäude ein Feuer ausbrechen, werden die Drähte in einem unterschiedlichen Masse infolge der Isolierung des Drahtes a erhitzt. Der Widerstand des blanken Drahtes b wächst relativ zu dem umhüllten Draht a, wodurch das Gleichgewicht der Brücke gestört wird. Wenn dies eintritt, fliesst ein Strom durch einen Magnetverstärker f, welcher quer zur Brücke angeschlossen ist; wenn der Strom eine vorherbestimmte Stärke erreicht, wird durch ein Relais g ein Schaltmagnet erregt, durch den das Hauptventil eines Ueberflutungssystems geöffnet wird. Der Verstärker ist polarisiert, sodass er nur in Tätigkeit tritt, wenn sich die Brücke unter den beschriebenen Umständen nicht im Gleichgewicht befindet und nicht, wenn die Brücke dadurch ausser Gleichgewicht ist, dass der blanke Draht eine geringere Temperatur als der umhüllte Draht hat.Should a fire break out in a building, the wires will be heated to a different degree due to the insulation of the wire a. The resistance of the bare wire b increases relative to the covered wire a, whereby the balance of the bridge is disturbed. When this occurs, a current flows through a magnetic amplifier f, which is connected across the bridge; when the current reaches a predetermined strength, a relay g energizes a switching magnet, by means of which the main valve of a flooding system is opened. The amplifier is polarized, so that it only comes into operation if the bridge is not in equilibrium under the circumstances described and not if the bridge is out of equilibrium due to the fact that the bare wire has a lower temperature than the sheathed wire.

Ein Widerstand h ist mit dem blanken Draht b in Serie geschaltet und gewöhnlich kurz geschlossen durch einen Kontakt i. Wenn der Kontakt i geöffnet ist, wird das Gleichgewicht der Brücke gestört und zwar in demselben Ausmasse, als wenn der blanke Draht unter bei einen Feuerbedingung erhitzt wird. Hierdurch kann die Vorrichtung leicht durch Oeffnen des Kontaktes l überprüft werden.A resistor h is connected in series with the bare wire b and is usually short-circuited by a contact i. When contact i is open, the balance of the bridge is disturbed to the same extent as when the bare wire is heated under a fire condition. In this way, the device can easily be checked by opening the contact l.

Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführung zeigen zusätzliche blanke und isolierte Drähte m und n, welche in die Brücke anstelle der Widerstände c, d eingeschlossen sind.The embodiment shown in Fig. 3 and 4 show additional bare and insulated wires m and n, which are included in the bridge in place of the resistors c, d.

Die Brücke kann auch anstelle von Gleichstrom mit Wechselstrom gespeist werden. In diesem Falle ist ein Gleichrichter für den das Gleichgewicht störenden Strom erforderlich. Der Gleichrichter wird so angeschlossen, dass er nur Strom durchlässt, wenn das Gleichgewicht durch einen Strom gestört wird, der entsteht, sobald der blanke Draht höher erhitzt wird als der isolierte Draht.The bridge can also be fed with alternating current instead of direct current. In this case a rectifier is required for the current disturbing the equilibrium. The rectifier is connected in such a way that it only allows current to pass if the equilibrium is disturbed by a current that arises as soon as the bare wire is heated higher than the insulated wire.

Eine geeignete Stärke für den Brückenstrom ist drei Ampere, wobei auf jeden der Drähte a, b bzw. m, n falls vorhanden, 1,5 Ampere fallen.A suitable level for the bridge current is three amps, with 1.5 amps falling on each of the wires a, b and m, n, if any.

Wenn ein Gebäude in eine Anzahl Abteilungen unterteilt ist, von welchen wie oben erwähnt, jede mit einer eigenen Einrichtung versehen ist, kann ein einziger Magnetverstärker verwendet werden, der ebenso viele Signalanschlüsse hat als Abteilungen vorhanden sind. Der Vorteil dieser Anordnung ist ein Gewinn an Empfindlichkeit im Brandfalle.If a building is divided into a number of compartments, each of which, as mentioned above, is provided with its own facility, a single magnetic amplifier can be used which has as many signal connections as there are compartments. The advantage of this arrangement is a gain in sensitivity in the event of a fire.

Es ist einleuchtend, dass bei nur geringen Temperaturschwankungen aus natürlichen Ursachen die Temperaturdifferenz zwischen den Leitern nicht ausreicht, das Gleichgewicht der Brücke in dem Masse zu stören, das notwendig wäre, um die Relaiskontakte zu schliessen, vielmehr ist die Einrichtung in gleicher Weise zur Verwendung in heissem und kaltem Klima geeignet.It is obvious that with only slight temperature fluctuations due to natural causes, the temperature difference between the conductors is not sufficient to disturb the balance of the bridge to the extent that would be necessary to close the relay contacts; rather, the device can be used in the same way in suitable for hot and cold climates.

Im Falle eines Brandes jedoch steigt die Temperatur und der Widerstand des blanken Leiters viel schneller als bei dem isolierten Leiter, sodass sich ein beträchtlicher relativer Unterschied in den Leitern ergibt.In the event of a fire, however, the temperature and resistance of the bare conductor will rise much faster than the insulated conductor, so that there will be a significant relative difference in the conductors.

In dem Gebäude mit einem gewölbten Dach sind die heissen Gase bestrebt, sich längs der der Mittellinie des Gebäudes anzusammeln, wo auch immer sich die Brandstelle befindet. Deshalb ist die beste Stelle zum Anbringen der Drähte längs der Mittellinie des Gebäudes oder des Verschlages. Die blanken und isolierten Leiter müssen nahe beieinander verlegt werden. Bei einem flachen Dach ist die Anordnung der Leiter von geringer Wichtigkeit und es ist nicht notwendig, die Leiter nahe beieinander zu verlegen. Bei einem zickzackförmigen Dach können die Leiter in jedem Verschlag verlegt werden oder in einigen der Verschläge je nach ihrer Grösse und zwar nahe nebeneinander. Im Falle eines kleinen Raumes kann es notwendig sein, die Drähte in Form eines offenen Gitters unter der Decke anzuordnen, um die gewünschte Länge zu erhalten. Kurze Drähte können elektrisch sehr wirksam sein, aber es ist nicht nötig, dass sie einen kleinen Durchmesser haben, dass sie dann nicht haltbar sind.In the building with a vaulted roof, the hot gases tend to spread along the the center line of the building, wherever the fire site is. Therefore, the best place to attach the wires is along the center line of the building or shed. The bare and insulated conductors must be laid close together. On a flat roof, the location of the conductors is of little importance and it is not necessary to run the conductors close together. In the case of a zigzag roof, the ladder can be laid in each crate or in some of the crates, depending on their size, and in fact close to one another. In the case of a small room, it may be necessary to arrange the wires in the form of an open grid under the ceiling to get the desired length. Short wires can be very effective electrically, but it doesn't need to be small in diameter for them to be unsustainable.

Einer Einrichtung gemäss der Erfindung kann man jeden gewünschten Grad Empfindlichkeit in betreff des Ansprechens bei einem Feuer durch Veränderung der Stärke des durch die Dachdrähte fliessenden Stromes und/oder durch Veränderung des Signalstromes, der aus der Brücke genommen wird, geben. Eine hochempfindliche Einstellung wird gewöhnlich gewünscht, sodass die Einrichtung ansprechen wird, wenn der Ausbruch des Feuers bewirkt hat, dass die Temperatur des blanken Leiters schon bei wenig Grad Celsius im Vergleich zu dem isolierten Draht ansteigt. Es ist daher einleuchtend, dass, wenn Türen und Fenster des erhitzten Gebäudes offen stehen, ein kalter Luftzug schnell den blanken Leiter abkühlt und zwar in einem solchen Masse, dass ein Signalstrom von der Brücke erzeugt wird von genügender Stärke, um die Einrichtung in Tätigkeit zu setzen beim Fehlen einer gegenteilig wirkenden Vorrichtung. Solch ein Vorgang würde untragbar sein und es ist eine wesentliche Aufgabe der Einrichtung, dass die Einrichtung nur anspricht, wenn der blanke Leiter erhitzt wird und nicht, wenn er relativ kälter ist als der isolierte Leiter. Wie oben ausgeführt, sind die Mittel, welche angewendet werden zum Schutz und zur Nutzbarmachung der Aenderung des Widerstandes, polarisiert, sodass die Relaiskontakte nur schliessen, wenn der blanke Leiter relativ zu dem isolierten Leiter heisser und nicht, wenn er kälter ist.A device according to the invention can be given any desired degree of sensitivity in terms of response to a fire by changing the strength of the current flowing through the roof wires and / or by changing the signal current taken from the bridge. A highly sensitive setting becomes common desired, so that the device will respond when the outbreak of fire has caused the temperature of the bare conductor to rise at just a few degrees Celsius compared to the insulated wire. It is evident, therefore, that with the doors and windows of the heated building open, a draft of cold air rapidly cools the bare conductor to such an extent that a signal current is generated from the bridge of sufficient strength to keep the facility in operation set in the absence of an opposing device. Such an operation would be prohibitive and it is an essential function of the device that the device respond only when the bare conductor is heated and not when it is relatively colder than the insulated conductor. As stated above, the means used to protect and utilize the change in resistance are polarized so that the relay contacts only close when the bare conductor is hotter relative to the insulated conductor and not when it is colder.

Wenn auch der Anschluss der blanken und isolierten Leiter an die beiden Arme der Wheatston'schen Brücke und die Verwendung eines Magnetverstärkers zwecks Verstärkung des Signals aus der Brücke vorzuziehen ist, kann die Wirkung gemäss der Erfindung auch auf andere Weise erzielt werden. Beispielsweise kann ein empfindliches Relais für die direkte Betätigung des Brückensignals ohne Signalverstärkung zur Anwendung kommen, oder das Signal kann auch in bekannter Weise für die Verwendung von wärmegesteuerten Ventilen verstärkt werden. Stattdessen kann auch von der Brücke abgesehen und ein polarisierter Differenzial-Magnetverstärker verwendet werden, bei welchem die entgegengesetzten Wicklungsenden in Serie mit den blanken und isolierten Leitern verbunden sind: gewöhnlich würde der Strom in den beiden Wicklungen der gleiche sein, aber im Falle eines Brandes würde sich derselben infolge des anwachsenden Widerstandes in dem blanken Leiter ändern, wobei ein Spannungsabfall des durch ihn hindurchfliessenden Stromes eintritt. Bei einer anderen Alternative wird, wenn man von der Brücke absieht, ein empfindliches, polarisiertes Differential-Relais verwendet, bei welchem die entgegengesetzten Wicklungsenden in Serie mit den blanken und isolierten Leitern verbunden sind.Even if the connection of the bare and insulated conductors to the two arms of the Wheatston bridge and the use of a magnetic amplifier for the purpose of reinforcement of the signal from the bridge is to be preferred, the effect according to the invention can also be achieved in other ways. For example, a sensitive relay can be used for direct actuation of the bridge signal without signal amplification, or the signal can also be amplified in a known manner for the use of thermally controlled valves. Instead of the bridge, a polarized differential magnetic amplifier can be used, in which the opposite winding ends are connected in series with the bare and insulated conductors: usually the current in the two windings would be the same, but in the event of a fire it would be the same change as a result of the increasing resistance in the bare conductor, whereby a voltage drop occurs in the current flowing through it. Another alternative, apart from the bridge, uses a sensitive, polarized differential relay in which the opposite winding ends are connected in series with the bare and insulated conductors.

In besonders schwierigen Fällen kann ein dünner Lack- oder Emailleueberzug vorgesehen werden an dem Element, das den blanken Leiter darstellt, um dasselbe gegen Korrosion während der Zeit zu schützen, in welcher die Einrich- tung sich in Ruhe befindet. Wie Versuche ergeben haben, wird der Widerstand der Wärmeleitung bei einem dünnen Lack- oder Emailleueberzug weitgehend oder völlig durch die verbesserte Wärmeabsortion wieder ausgeglichen gegenüber einer glänzenden Metalloberfläche, so dass ein Lack oder Emaille überzogener Draht ebenso wirksam für die Zwecke der Erfindung sein kann wie ein blanker Draht.In particularly difficult cases, a thin lacquer or enamel coating can be provided on the element that represents the bare conductor in order to protect it against corrosion during the time in which the device tion is at rest. As tests have shown, the resistance of the heat conduction with a thin lacquer or enamel coating is largely or completely compensated for by the improved heat absorption compared to a shiny metal surface, so that a lacquer or enamel-coated wire can be just as effective for the purposes of the invention as a bare wire.

Der stetige Verbrauch von Elektrizität, welche die Vorrichtung hat, ist gering und ein wichtiger Vorteil besteht darin, dass die Drähte des Daches und der zusätzlichen Einrichtungen ausgezeichnet warm gehalten werden, wodurch die Korrosion verhindert und die elektrische Einrichtung in gutem Zustand gehalten wird.The steady consumption of electricity that the device has is small and an important advantage is that the wires of the roof and the auxiliary equipment are kept extremely warm, thereby preventing corrosion and keeping the electrical equipment in good condition.

Die Erfindung ist in allen Fällen anwendbar, wo es wünschenswert ist, dass der Grad der Empfindlichkeit bei Ausbruch eines Brandes in einem Abhängigkeitsverhältnis steht zu dem Grad des Temperaturanstieges und nicht zur unbedingt vorherrschenden Temperatur.The invention can be used in all cases where it is desirable that the degree of sensitivity at the outbreak of a fire is related to the degree of temperature rise and not to the necessarily prevailing temperature.

In grossen Gebäuden kann die Feueranzeige- und Löschvorrichtung in Abschnitten installiert werden, um einen unnötigen Wasserverbrauch im Falle eines kleinen Brandes zu vermeiden.In large buildings, the fire alarm and extinguishing device can be installed in sections to avoid unnecessary water consumption in the event of a small fire.

Viele Gebäude, insbesondere Flugzeugschuppen, sind sehr hoch und ein Feuer am Boden ergibt eine ziemlich weite Ausbreitung des Temperaturanstieges unter dem Dach oder an der Decke, ohne dass ein besonders grosser Temperaturanstieg an irgend einer Stelle verzeichnet werden kann.Many buildings, especially aircraft sheds, are very high and a fire on the floor results in a fairly wide spread of the temperature rise under the roof or on the ceiling without a particularly large temperature rise being recorded anywhere.

Ein Vorteil der Feueranzeigevorrichtung gemäss der Erfindung besteht auch darin, dass die Drähte über einen weiten Raum verteilt werden können und bei einem allgemeinen, wenn auch kleinen Temperaturanstieg, ansprechen im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen, welche nur ansprechen bei einer Konzentration der Hitze. Nichtsdestoweniger sprechen die hier beschriebenen Feueranzeigevorrichtungen leicht und schnell auch dann an, wenn nur kurze Teile der Drähte durch einen konzentrierten Feuerausbruch betroffen werden.An advantage of the fire alarm device according to the invention is that the wires can be distributed over a wide space and respond to a general, albeit small, increase in temperature, in contrast to the known devices which respond only to a concentration of heat. Nevertheless, the fire alarm devices described here respond easily and quickly even if only short parts of the wires are affected by a concentrated outbreak of fire.

Claims

1.) Electrical fire alarm device, characterized in that two electrical conductors (a, b), one of which is covered with a heat protection substance, the other, however, either bare or covered with a heat-absorbing substance, are mounted in a position in which they are evenly the Are exposed to heat from an outbreak of fire, and are connected to a source of electrical power and to means which indicate a predetermined increase in resistance in the bare conductor (b) relative to the insulated conductor (a) and a fire extinguishing system or an alarm device in accordance with to put into action such a relative increase in resistance.

2.) Fire indicator according to claim 1, characterized in that the two electrical conductors (a, b) attached to the space to be protected have the same coefficient of thermal resistance.

3.) Fire indicator according to claim 1 and 2, characterized in that the two electrical conductors (a, b) components of a fire are extinguishing or alarm systems, which are set in action at a predetermined increase in resistance in a dependent circuit.

4.) Fire indicator according to claim 1 and 2, characterized in that the two electrical conductors (a, b) form the branches of a Wheatston bridge, which in the event of a disturbance of equilibrium at a predetermined increase in the resistance of the bare conductor (b) relative activates a fire extinguishing or alarm system to the insulated conductor (a).

5.) Fire indicator according to claim 1, 2 and 4, characterized in that two bare conductors (b, m) and two insulated electrical conductors (a, n) are provided which form four bridge branches.

6.) Fire indicator according to claim 4 and 5, characterized in that the current disturbing the balance of the bridge actuates a polarized magnetic amplifier (f) through which a relay (g) is energized that closes the circuit of a solenoid and thereby a fire extinguishing or activates the alarm system.

7.) Fire indicator according to claim 4 and 5, characterized in that in the event of a fault In order to balance the bridge, an easily responding polarized relay is energized, which closes the solenoid circuit and thereby activates a fire extinguishing or alarm system.

8.) Fire indicator according to claim 4, 5 or 7, characterized in that a test resistor (h) and a contact (i) are provided in a bridge branch, which short-circuits the circuit of the test resistor.

9.) Fire indicator according to claim 4, 5 and 8, characterized in that two or more alarm wires or bridge systems are provided, which are all connected to a single polarized amplifier (f).

10.) Fire indicator according to claim 3, characterized in that the bare and insulated conductors (b, m or a, n) are connected to the windings of a differential polarization magnetic amplifier (f), through which a relay is energized, which actuates a solenoid and thereby activates the fire extinguishing and alarm system.

11.) Fire indicator according to claim 3, characterized in that the bare and insulated wires (b, m, a, n) are connected in series to the windings of a differential polarization relay which closes the solenoid circuit to activate a fire extinguishing or alarm system.