EP1012805B1 - Rauchmelder - Google Patents

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EP1012805B1
EP1012805B1 EP98928058A EP98928058A EP1012805B1 EP 1012805 B1 EP1012805 B1 EP 1012805B1 EP 98928058 A EP98928058 A EP 98928058A EP 98928058 A EP98928058 A EP 98928058A EP 1012805 B1 EP1012805 B1 EP 1012805B1
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radiation
smoke
smoke detector
detector according
hollow ellipsoid
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Ulrich Oppelt
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G08B17/103—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device
    • G08B17/107—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device for detecting light-scattering due to smoke
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G08B17/11—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using an ionisation chamber for detecting smoke or gas
    • G08B17/113—Constructional details

Definitions

  • the invention is based on the genus, as in the independent Claim 1 specified.
  • Smoke detectors are generally used for early fire detection used.
  • One method is to detect smoke particles in the measurement of radiation scattered on smoke particles.
  • Such smoke detectors based on the scattered radiation principle usually use the forward scattering method, because it means bigger signals at the radiation receiver can be achieved.
  • Such a smoke detector consists of one Radiation transmitter (usually pulsed), a lens for Bundling the rays and a radiation receiver to Example of a photodiode, possibly with a lens to capture the scattering cone of the scattered radiation.
  • Radiation receivers and radiation transmitters have no direct Line of sight, but are by appropriate mechanical Measures optically separated. Between the Radiation transmission direction and the reception direction lies obtuse angle, and the scattering angle at the detected Smoke particles are also dull.
  • a disadvantage of the known methods is that only a small proportion of the scattered radiation on the radiation receiver falls while the remaining scattered radiation for the measurement is lost. Furthermore, only each one of the preferred measurement effects, forward or backward scattering, exploited.
  • WO-A-8909392 is based on the scattered radiation principle based pollution detector known, the measuring chamber from a inside mirrored tube with an elliptical cross section and where the Radiation transmitter emits along a focal point and the radiation receiver is attached to the second focal point at the end of the tube.
  • the invention allows almost all of the smoke particles Scattered radiation as a radiation receiver Feed measurement signal. This includes both the forward scattered Radiation, the backscattered radiation, as also the scattered radiation from all intermediate areas. In order to the measurement becomes more sensitive overall since there is almost no loss caused by radiation not captured.
  • Smoke detectors continue to take into account that caused by different particle diameters give rise to scattering properties.
  • a light-emitting diode can be used as the radiation transmitter Semiconductor laser or a flash lamp may be provided.
  • Figure 1 shows the basic arrangement with a by Focal points 1 and 2 of a hollow ellipsoid 3 guided Cut.
  • the hollow ellipsoid 3 is mirrored on the inside and with Provided openings 4 which are in relation to the inner surface of the Hollow ellipsoids 3 are small, for example max. 10% make up the inner surface.
  • the first focus 1 and its The immediate vicinity form the measuring field 5, where smoke particles irradiated at the same time by a radiation transmitter 6 and by a radiation receiver 7 can be detected in the focal point 2 can.
  • a radiation collector belongs to the radiation receiver 7, which is attached in the second focus 2. It the radiation receiver can also be used there instead be appropriate.
  • As a radiation collector one hemisphere lens each for the below the drawing plane or half-shell lying above the drawing plane of the hollow ellipsoid 3 serve.
  • the radiation receiver can consist of one or more photodiodes or an equivalent component.
  • the photodiodes can be arranged so that one is preferred Radiation from the backscatter and the other preferred receives the radiation from the forward scatter as in Figure 2 indicated, so the range of backward scattering through the reception angle 8 is designated. This makes it possible the scattered radiation received from the different scattering angles separated from each other in a single evaluation unit to evaluate and draw conclusions about the respective type of fire to draw that is typical of the respective particle size is. Other useful evaluations of angular ranges are possible.
  • the mirror formed by the hollow ellipsoid 3 can, as in Figure 1 shown, provided with a number of openings 4 into the measuring field 5 to penetrate.
  • the openings 4 are in terms of surface consumption small compared to the total surface, so that no significant loss in the proportion of that of the hollow ellipsoid 3 reflected radiation occurs.
  • All of the described embodiments can, as with optical Smoke detectors usual, provided with a labyrinth to prevent the entry of extraneous light into the hollow ellipsoid 3 to prevent.

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von der Gattung aus, wie im unabhängigen Anspruch 1 angegeben.
Zur Brandfrüherkennung werden im allgemeinen Rauchmelder eingesetzt. Ein Verfahren, Rauchpartikel zu detektieren, besteht in der Messung von an Rauchpartikeln gestreuter Strahlung. Solche auf dem Streustrahlungsprinzip beruhende Rauchmelder benutzen üblicherweise das Verfahren der Vorwärtsstreuung, weil damit größere Signale am Strahlungsempfänger zu erzielen sind. Ein solcher Rauchmelder besteht aus einem Strahlungssender (normalerweise gepulst), einer Linse zur Bündelung der Strahlen und einem Strahlungsempfänger, zum Beispiel einer Photodiode, gegebenenfalls mit einer Linse zum Einfangen des Streukegels der gestreuten Strahlung. Strahlungsempfänger und Strahlungssender haben keine direkte Sichtverbindung, sondern sind durch entsprechende mechanische Maßnahmen optisch voneinander getrennt. Zwischen der Strahlungssenderichtung und der Empfangsrichtung liegt ein stumpfer Winkel, und der Streuwinkel an den zu detektierenden Rauchpartikeln ist ebenfalls stumpf.
Neben diesen vorwärtsstreuenden Rauchmeldern gibt es Ausführungen mit Rückwärtsstreuung. Hierbei sind Strahlungssender und Strahlungsempfänger nebeneinander angeordnet, der Streuwinkel, ist spitz (Patentschrift DE 38 31 654 C2).
Nachteilig an den bekannten Verfahren ist jeweils, daß nur ein kleiner Anteil der gestreuten Strahlung auf den Strahlungsempfänger fällt, während die verbleibende Streustrahlung für die Messung verloren ist. Weiterhin wird nur jeweils einer der bevorzugten Meßeffekte, Vorwärts- bzw. Rückwärtsstreuung, ausgenutzt.
Aus dem Dokument WO-A-8909392 ist ein auf dem Streustrahlungsprinzip beruhender Verschmutzungsdetektor bekannt, wobei die Meßkammer aus einem innen verspiegelten Rohr mit elliptischem Querschnitt besteht und wobei der Strahlungssender entlang eines Brennpunkts ausstrahlt und der Strahlungsempfänger auf dem zweitem Brennpunkt am Ende des Rohres angebracht ist.
Vorteile der Erfindung
Der Anmeldungsgegenstand mit den Merkmalen des Anspruches 1 hat folgenden Vorteil:
Die Erfindung ermöglicht es, fast die gesamte an den Rauchpartikeln gestreute Strahlung einem Strahlungsempfänger als Meßsignal zuzuführen. Dies beinhaltet sowohl die vorwärtsgestreute Strahlung, die rückwärtsgestreute Strahlung, als auch die gestreute Strahlung aller Zwischenbereiche. Damit wird die Messung insgesamt empfindlicher, da fast kein Verlust durch nicht eingefangene Strahlung entsteht. Der erfindungsgemäße Rauchmelder berücksichtigt weiterhin, die durch unterschiedliche Partikeldurchmesser begründeten Streuungseigenschaften.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, deren Merkmale auch, soweit sinnvoll, miteinander kombiniert werden können.
Als Strahlungssender kann eine lichtemittierende Diode, ein Halbleiterlaser oder eine Blitzlampe vorgesehen sein.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung gezeigt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es ist dargestellt in
  • Figuren 1 bis 3: schematische Längsschnitte durch unterschiedliche Rauchmelder nach der Erfindung,
  • Figur 4: eine schematische, perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels nach der Erfindung.
    • Im wesentlichen gleiche Teile in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
    Figur 1 zeigt die prinzipielle Anordnung mit einem durch die Brennpunkte 1 und 2 eines Hohlellipsoids 3 geführten Schnitt. Das Hohlellipsoid 3 ist innen verspiegelt und mit Öffnungen 4 versehen, die im Verhältnis zur Innenfläche des Hohlellipsoids 3 klein sind, also beispielsweise max. 10% der Innenfläche ausmachen. Der erste Brennpunkt 1 und seine unmittelbare Umgebung bilden das Meßfeld 5, wo Rauchpartikel zugleich durch einen Strahlungssender 6 bestrahlt und durch einen Strahlungsempfänger 7 im Brennpunkt 2 detektiert werden können. Zu dem Strahlungsempfänger 7 gehört ein Strahlungssammler, der im zweiten Brennpunkt 2 angebracht ist. Es kann dort aber auch stattdessen der Strahlungsempfänger selbst angebracht sein. Als Strahlungssammler kann beispielsweise jeweils eine Halbkugellinse für die unterhalb der Zeichenebe bzw. oberhalb der Zeichenebene liegende Halbschale des Hohlellipsoids 3 dienen.
    Der Strahlungsempfänger kann aus einer oder mehreren Photodioden oder einem äquivalenten Bauelement bestehen. Die Photodioden können so angeordnet sein, daß eine bevorzugt die Strahlung aus der Rückwärtsstreuung und die andere bevorzugt die Strahlung aus der Vorwärtsstreuung empfängt, wie in Figur 2 angedeutet, so der Bereich der Rückwärtsstreuung durch den Empfangswinkel 8 bezeichnet ist. Damit wird es möglich, die aus den verschiedenen Streuwinkeln empfangene Streustrahlung in einer einzigen Auswerteeinheit getrennt voneinander zu bewerten und Rückschlüsse auf die jeweilige Brandart zu ziehen, die typisch für die jeweilige Partikelgröße ist. Andere sinnvolle Bewertungen von Winkelbereichen sind möglich.
    Der durch das Hohlellipsoid 3 gebildete Spiegel kann, wie in Figur 1 gezeigt, mit einer Anzahl von Öffnungen 4 versehen sein, die es den Rauchpartikeln ermöglichen, in das Meßfeld 5 vorzudringen. Die Öffnungen 4 sind bezüglich des Oberflächenverbrauches klein gegenüber der Gesamtoberfläche, so daß kein nennenswerter Verlust an dem Anteil der vom Hohlellipsoid 3 reflektierten Strahlung auftritt.
    Wie Figur 3 zeigt, ist es auch möglich, eine Kuppe oder beide Kuppen an den Enden der Längsachse des Hohlellipsoids 3 anzuschneiden, um einen Raucheintritt durch eine Öffnung 4a zu ermöglichen.
    Schließlich ist es gemäß Fig. 4 möglich, nur eine Teilschale 9 eines Hohlellipsoids zu verwenden, um freien Zugang der Rauchpartikel zum Messen zu ermöglichen. Diese Lösung zeichnet sich durch einen einfachen konstruktiven Aufbau aus. Hier ist ersichtlich, daß - wie auch in den anderen Figuren - in der Verlängerung der Strecke vom Strahlungssender 6 zum Meßfeld 5 eine Lichtfalle 10 angeordnet ist. Halteelemente 11 für den Strahlungsempfänger 7 sind schematisch dargestellt.
    Alle beschriebenen Ausführungsbeispiele können, wie bei optischen Rauchmeldern üblich, mit einem Labyrinth versehen sein, um den Eintritt von Fremdlicht in das Hohlellipsoid 3 zu verhindern.

    Claims (8)

    1. Rauchmelder nach dem Streustrahlungsprinzip mit einem für Rauchpartikel zugänglichen Meßfeld (5) in einer Meßkammer, auf das die Strahlungsrichtung eines Strahlungssenders (6) gerichtet ist, wobei im Meßfeld (5) auftretende Steustrahlung durch einen Strahlungsempfänger (7) empfangbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß
      die Meßkammer einen Teil eines innen verspiegelten Hohlellipsoids (3) umfaßt,
      das Meßfeld (5) am ersten Brennpunkt (1) des Hohlellipsoids (3) angeordnet ist,
      der Strahlungsempfänger (7) am zweiten Brennpunkt (2) des Hohlellipsoids (3) angeordnet ist.
    2. Rauchmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlellipsoid (3) nahezu vollständig geschlossen und mit kleinen, für den Raucheintritt aber ausreichend großen Öffnungen (4) versehen ist.
    3. Rauchmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kuppen um die Längsachse des Hohlellipsoids (3) herum jeweils eine Öffnung (4a) für den Raucheintritt in die Meßkammer vorgesehen ist.
    4. Rauchmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine Teilschale (9) des Hohlellipsoids als Reflektor verwendet ist und die verbleibende Öffnung für den Raucheintritt in die Meßkammer dient.
    5. Rauchmelder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der Rückwärtsstreuung ein erster Strahlungsempfänger (7a) und zur Erfassung der Vorwärtsstreuung ein zweiter Strahlungsempfänger (7b) vorgesehen ist.
    6. Rauchmelder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungssender (6) eine lichtemittierende Diode vorgesehen ist.
    7. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungssender (6) ein Halbleiterlaser vorgesehen ist.
    8. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungssender (6) eine Blitzlampe vorgesehen ist.
    EP98928058A 1997-09-23 1998-03-24 Rauchmelder Expired - Lifetime EP1012805B1 (de)

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    AU (1) AU8007498A (de)
    DE (2) DE19741853A1 (de)
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