EP1056062B1 - Brandmelder und Verfahren zur Branddetektion - Google Patents

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EP1056062B1
EP1056062B1 EP00110782A EP00110782A EP1056062B1 EP 1056062 B1 EP1056062 B1 EP 1056062B1 EP 00110782 A EP00110782 A EP 00110782A EP 00110782 A EP00110782 A EP 00110782A EP 1056062 B1 EP1056062 B1 EP 1056062B1
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EP
European Patent Office
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drive motor
measuring
volumetric flow
gas
power consumption
Prior art date
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EP00110782A
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English (en)
French (fr)
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EP1056062A2 (de
EP1056062A3 (de
Inventor
Friedrich Klenk
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Securiton AG
Original Assignee
Securiton AG
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Publication date
Application filed by Securiton AG filed Critical Securiton AG
Publication of EP1056062A2 publication Critical patent/EP1056062A2/de
Publication of EP1056062A3 publication Critical patent/EP1056062A3/de
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Publication of EP1056062B1 publication Critical patent/EP1056062B1/de
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B29/00—Checking or monitoring of signalling or alarm systems; Prevention or correction of operating errors, e.g. preventing unauthorised operation
    • G08B29/18—Prevention or correction of operating errors
    • G08B29/20—Calibration, including self-calibrating arrangements
    • G08B29/24—Self-calibration, e.g. compensating for environmental drift or ageing of components
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR 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

Definitions

  • the invention relates to a method for fire detection, in which take a gas sample from at least one monitoring point and by means of a fan having an electric drive motor via at least one flow channel of a measuring chamber with at least a fire detector is supplied, the volume flow of the Fire detector supplied gas measured and the volumetric flow signal with at least one predetermined volume flow limit is compared.
  • the invention also relates to a Fire detector with at least one fire detector Measuring chamber and with a flow channel that the measuring chamber with connects at least one monitoring point, the flow channel at the monitoring point (s) for taking gas samples has at least one gas inlet opening, being used for transport the gas samples from the monitoring point (s) to the fire detector a fan with an electric drive motor is provided, and wherein for measuring the volume flow of the fire detector a volumetric flow measuring device is provided, that with a comparison device for comparing the volume flow measurement signal with at least one predetermined volume flow limit connected is.
  • a detector is placed under a fire detector understood to recognize at least one physical quantity, those in the environment of an emerging fire of change subject, such as a smoke or fire gas detector Detector for the detection of a solid or liquid component the ambient air and / or a temperature sensor.
  • a fire detector understood to recognize at least one physical quantity, those in the environment of an emerging fire of change subject, such as a smoke or fire gas detector Detector for the detection of a solid or liquid component the ambient air and / or a temperature sensor.
  • the previously known Fire detector the volume flow of the gas supplied to the fire detector measured and with one by an upper and a lower Volume flow limit defined volume flow window compared. If the volume flow measurement signal lies outside this window, an optical display and an electrical output, e.g. on Relay or an open collector output, after one Delay time activated.
  • the one located in the flow channel of the fire detector increases Pressure sensor the flow resistance in the flow channel.
  • Pressure sensor can also cause turbulence in the gas samples conveyed to the detector cause that can have that smoke particles contained in the gas on the wall of the flow channel and / or the pressure sensor. This Smoke particles then do not get to the fire detector, causing the detection sensitivity of the fire detector is reduced. It is also unfavorable that the pressure sensor before each Cleaning the gas inlet openings of the flow channel by means of Compressed air must be removed from the flow channel in order to Avoid damaging the pressure sensor due to overpressure.
  • the solution to this problem with regard to the method is that the electrical power consumption and the speed of the fan drive motor be measured and that the volume flow measurement signal indirectly by forming quotients from the measurement signals for the Power consumption and the speed is determined.
  • the invention is based on the knowledge that both electrical power consumption as well as the speed of the fan drive motor each approximately proportional to the density of the gas, in usually air, is in the vicinity of the monitoring points.
  • the by forming quotients from the measurement signals for the power consumption and the speed of the fan drive motor is formed Volume flow measurement signal is therefore largely independent of the Density of the gas.
  • This can advantageously be a complex Gas pressure measurement as used in conventional methods of compensation changes in density of the gas is not required.
  • determining the volume flow measurement signal by forming quotients can be the measurement signal for electrical power consumption either in the numerator and the speed measurement signal in the denominator or there is the speed measurement signal in the counter and the measurement signal for Power consumption in the denominator. In the former case results then, for example, with a radial fan to the volume flow of the gas conveyed through the flow channel is approximately proportional and in the other case roughly vice versa to the volume flow proportional volume flow measurement signal.
  • the extensive independence of the volume flow measurement signal formed by the quotient of the power consumption and speed of the drive motor can be derived by assuming a constant volume flow V by forming the ratio of the fluidic and mechanical performance of the fan.
  • the method according to the invention can be continuous in time as well Discrete-time, for example at periodically recurring times be applied.
  • changes in the measurement signals for the electrical Power consumption and the speed of the drive motor determined be that with a change in the same direction of these measurement signals a representing a change in density of the ambient gas Trend value changed and the volume drum signal with the trend value compensated and / or the volume flow limit corresponding to the Trend value is adjusted.
  • a representing a change in density of the ambient gas Trend value changed and the volume drum signal with the trend value compensated and / or the volume flow limit corresponding to the Trend value is adjusted.
  • the above task can also be done with regard to the method be solved in that the electrical power consumption and the inverse speed of the fan drive motor that is inversely proportional to the speed be measured and that the volume flow measurement signal indirectly through product formation from the measurement signals for the Power consumption and the reciprocal speed is determined.
  • This solution can also be complex and cumbersome Gas pressure measurement to compensate for the influence of density on the gas, which is usually air, is eliminated.
  • a temperature measurement signal is determined and if for temperature compensation the volume flow measurement signal and / or the volume flow limit value is changed.
  • the temperature measurement signal can, for example, the influence of one of the temperature-dependent mechanical and / or electrical efficiency of the fan are compensated for the monitoring result, which is particularly advantageous after switching on the fan, if it has not yet reached its full operating temperature.
  • a possible temperature coefficient can also be advantageous one used for power and / or speed measurement Measuring device can be compensated.
  • the drive motor with a constant rms value having electrical voltage, in particular a DC voltage is operated and that the electrical power consumption of the Drive motor determined indirectly by measuring the motor current becomes.
  • the electrical power consumption of the drive motor can then, for example, in series with the drive motor switched shunts and filtering out the commutation ripple can be measured easily.
  • the drive motor with a constant RMS motor current, in particular a direct current operated and the electrical power consumption of the drive motor is measured indirectly by measuring the motor voltage and filtering out the Commutation ripple determined. That way too is one simple measurement of electrical power consumption possible.
  • the volume flow measuring device Power measuring device for measuring the electrical power consumption of the drive motor and a speed sensor for measuring the Has speed of the drive motor, and that the power meter and the speed sensor for indirectly determining the Volume flow measurement signals with the inputs of a quotient are connected.
  • the task can also be solved in that the volume flow measuring device has a measuring signal output having power measuring device for measuring the electrical Power consumption of the drive motor and a rotation angle sensor with a measurement signal output for the speed of the drive motor has inversely proportional speed return signal, and that the measuring signal outputs of the power measuring device and the Angle of rotation sensor for indirect determination of the volume flow measurement signal are connected to the inputs of a multiplier.
  • the fire detector therefore points a simple structure and is inexpensive to manufacture. There the full cross section of the flow channel for conveying the gas samples can be used, the fire detector can be a relatively large Have flow channel length, so that also from the fire detector distant places a detection of an emerging fire is possible is.
  • the fire detector can be used, for example, to monitor EDP rooms, High-bay storage, cavities that are difficult to access or Freezers are used. Because a sensitive one Pressure sensor for monitoring the conveyed to the fire detector Volume flow is not required, this results in a more robust Fire detector, which makes cleaning the gas inlet openings easy of the flow channel by blowing out the flow channel with compressed air allows.
  • a fire detector designated as a whole by 1, has a measuring chamber 3, delimited by a housing 2, in which fire detectors 4 are arranged.
  • the fire detectors 4 can comprise, for example, at least one scattered light sensor, a transmitted light sensor and / or a gas sensor, such as a CO or CO 2 sensor.
  • the measuring chamber 3 is connected to a flow channel 5 which is only partially shown in FIG. 1 and which is arranged in a room to be monitored for an incipient fire.
  • the flow channel 5 has a plurality of air or gas inlet openings 6, which are each arranged at a monitoring point in the room.
  • a fan 7 with an electric drive motor 8 having a load-dependent speed is arranged in the housing 2 of the fire detector 1 for sucking in room air at the inlet openings 6 of the flow channel 5.
  • the fan 7 promotes a sufficient, representative amount of air or gas in the monitoring space from the different inlet openings 6 of the flow channel 5 to the fire detectors 4 and from these to an outlet opening 9 of the housing 2.
  • the fire detector 1 To monitor the volume flow of the fire detectors 4 supplied gas, the fire detector 1 has a monitoring device on which a volume flow measuring device for the Air supplied to fire detectors 4 or that to fire detectors 4 has supplied gas.
  • a volume flow measuring device for the Air supplied to fire detectors 4 or that to fire detectors 4 has supplied gas By means of the monitoring device Disturbances in the flow channel 5 can be seen, such as a Overgrowth of the gas inlet openings 6 or an interruption of the Flow channel 5.
  • the monitoring device can, for example with an optical fault indicator (Fig. 5) and / or Master computer of a fire alarm control center.
  • the volume flow measuring device (Fig. 4) has a power measuring device 10 for measuring the electrical power consumption of the Drive motor 8 and a speed sensor 11 for measuring the Speed of the drive motor 8 on.
  • the power measuring device 10 and the speed sensor 11 are for indirectly determining the Volume flow measurement signals 12 with the inputs one by one Microprocessor 13 formed quotient. through the quotient is the measurement signal for the speed of the Drive motor 8 by the measurement signal for the electrical power consumption of the drive motor 8 divided, whereby a the volume flow representing the gas delivered to the fire detectors 4 Volume flow measurement signal 12 is formed, which is largely independent on the density of the gas.
  • a to the volume flow of the conveyed gas is inversely proportional to volumetric flow measuring signal is then obtained 12.
  • the centrifugal force F Z and on the other hand at right angles thereto arranged Coriolis force F C.
  • the Coriolis force exerts a braking effect on the fan wheel 14 and the drive shaft of the drive motor 8, which results in a corresponding load torque.
  • a large volume flow which can occur, for example, when the flow channel 5 is interrupted, many gas particles flow through the fan wheel 14 per unit of time, ie the sum of all Coriolis forces is large and thus also the load torque acting on the drive motor 8.
  • the volume flow measurement signal behaves 12 approximately inversely proportional to the volume flow of the gas conveyed by the fan 7, ie when the volume flow decreases, for example as a result of the increase in the inlet openings 6 of the flow channel 5, the volume flow measurement signal 12 increases and with an increase in the volume flow, for example as a result of an interruption of the flow channel 5, the volume flow measurement signal 12 decreases.
  • the flow resistance R of the flow channel 5 causes a pressure loss ⁇ p dependent on the volume flow V of the gas at the gas conveyed therein.
  • ⁇ means the density of the extracted gas.
  • the fan 7 must generate the above pressure loss in order to produce a uniform volume flow in the flow channel 5, ie the suppression generation of the fan 7 is approximately proportional to the density of the gas.
  • P St fluidic power
  • P mech ⁇ ⁇ R ⁇ V 3 M ⁇ 4 ⁇ ⁇ ⁇ n . ie n ⁇ ⁇ , where M is the torque of the drive motor 8.
  • the Fan 7 thus behaves like the speed roughly proportional to the density of the gas.
  • the quotient from the measurement signals for speed and power consumption of the Drive motor 8 is achieved that changes in density of the gas, usually air, at least partially compensated.
  • volume flow measuring device To monitor the volume flow from the fan 7 to the Fire detectors 4 pumped gas samples is the volume flow measuring device with a trained as a window comparator the comparison device formed the microprocessor 13 connected. This compares the volume flow measurement signal 12 with one by one lower volume flow limit 15a and an upper volume flow limit 15b limited window (Fig.3). Falls below that Volume flow measurement signal 12 at least for a predetermined period of time the lower volume flow limit 15a, a display as well an output of a relay or an open collector for one Interruption of the flow channel 5 activated. 3 is the Delay time by the double arrow 16a and the duration while an interruption of the flow channel 5 is recognized by marked the double arrow 17a.
  • volume flow measurement signal generated for power consumption and speed 12 are changes in the measurement signals for the electrical Power consumption and the speed of the drive motor 8 determined.
  • Change in these measurement signals a change in density Ambient air or the ambient gas representing trend value changed and the volume flow limit values 15a, 15b moved accordingly.
  • the determination of the density trend value takes place with the aid of a microprocessor 13 connected data storage filed table that a variety of combinations of values, each consisting of values for the Pressure change, the speed difference and the density trend consist. The based on the table from the pressure and speed change The density trend value determined becomes the Meter reading of a density trend counter 18 added.
  • the density trend counter 18 is activated when the fire detector 1 initialized and reset to a defined value. In certain time intervals, for example a few hours the counter reading of the density trend counter 18 is read out and the volume flow limit values 15a, 15b are corresponding to the Counter reading adjusted.
  • Fig. 2 it can be seen that the operating point 19 of the fan 7 with a change in the same direction of the measurement signals for the electrical power consumption and the speed of the drive motor 8 moves on the characteristic curve 20 of the flow channel 5.
  • Fig. 2 are two further characteristic curves 20 ', 20' 'for clarification of the flow channel 5 entered, of which the characteristic 20 'at a blockage of the gas inlet openings 6 and the characteristic 20 '' was measured when the flow channel 5 was interrupted.
  • the operating point 19 marks the intersection of the fan and flow channel characteristic when commissioning the fire detector 1.
  • Fig. 1 is for detecting the engine temperature a temperature sensor 22 with the electric drive motor 8 thermally connected.
  • the temperature sensor 22 is part of a Device for temperature compensation (Fig. 5) of the volume flow measurement signal 12, whose measurement signal input with the volume flow measuring device is connected and its output at the Comparison device is connected.
  • Fig. 4 it can be seen that the power measuring device 10 a Motor current measuring device 23 with a with the drive motor 8 in Series connected shunt 24 and a motor voltage measuring device 25 has. These are each with an analog input connected to an analog-digital converter, its digital output to form the product corresponding to the engine power from the Measured values for motor voltage and motor current on the microprocessor 13 is connected.
  • the Microprocessor 13 with the control input of a motor start control 27 is connected.
  • the motor start control 27 serves for limitation dee current consumption when the fire detector is switched on 1.
  • the measurement signal outputs of the motor current measuring device 23, the Motor voltage measuring device 25, the speed sensor 11 and the Temperature sensors 22 are each for filtering their measurement signals connected to the input of a low pass filter. This will result in the interference signals contained interference, for example, by the commutation of the motor windings of the drive motor 8 and / or by the blower arranged adjacent to the fire detector 1 Ventilation device caused periodic fluctuations in air pressure can be caused, filtered out of the measurement signals.
  • the fire detection method therefore involves at least one Monitoring point of a room is taken an air sample and by means of a fan 7 having an electric drive motor 8 via a flow channel 5 of a measuring chamber 3 with at least one Fire detector 4 supplied.
  • the volume flow of the fire detector 4 supplied air is measured indirectly by measuring values for the electrical power consumption and the speed of the fan drive motor 8 can be determined. From these measured values is by at least one volume flow measured value is formed by forming the quotient and to monitor the volume flow with at least one predetermined volume flow limit value 15a, 15b compared.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Branddetektion, bei dem an mindestens einer Überwachungsstelle eine Gasprobe entnommen und mittels eines einen elektrischen Antriebsmotor aufweisenden Lüfters über zumindest einen Strömungskanal einer Meßkammer mit wenigstens einem Branddetektor zugeführt wird, wobei der Volumenstrom des dem Branddetektor zugeführten Gases gemessen und das Volumenstromirießsignal mit zumindest einem vorgegebenen Volumenstromgrenzwert verglichen wird. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf einen Brandmelder mit einer wenigstens einen Branddetektor aufweisenden Meßkammer und mit einem Strömungskanal, der die Meßkammer mit mindestens einer Überwachungsstelle verbindet, wobei der Strömungskanal an der (den) Überwachungsstelle(n) zur Entnahme von Gasproben zumindest eine Gas-Eintrittsöffnung aufweist, wobei für den Transport der Gasproben von der (den) Überwachungsstellen zu dem Branddetektor ein Lüfter mit einem elektrischen Antriebsmotor vorgesehen ist, und wobei zum Messen des Volumenstroms des dem Branddetektor zugeführten Gases eine Volumenstrommeßeinrichtung vorgesehen ist, die mit einer Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des Volumenstrommeßsignales mit zumindest einem vorgegebenen Volumenstromgrenzwert verbunden ist. Dabei wird unter einem Branddetektor ein Detektor zur Erkennung wenigstens einer physikalischen Größe verstanden, die in der Umgebung eines Entstehungsbrandes einer Veränderung unterliegt, wie zum Beispiel ein Rauch- oder Brandgasdetektor, ein Detektor zur Erkennung eines Feststoff- oder Flüssigkeitsanteils der Umgebungsluft und/oder ein Temperatursensor.
Bei einem solchen, aus DE 44 28 694 C2 bereits bekannten Brandmelder ist eine wichtige Voraussetzung für die rechtzeitige Erkennung eines Entstehungsbrandes, das stets eine repräsentative Menge der in dem zur Branddetektion vorgesehenen Raum oder Bereich befindlichen Umgebungsluft durch den Strömungskanal dem Branddetektor zugeführt wird. Verstopfungen an Eintrittsöffnungen des Strömungskanals, die beispielsweise durch in den dem Branddetektor zugeführten Gasproben enthaltene Staubpartikel verursacht sein können, können deshalb ebenso zu einer Fehlfunktion des Brandmelders führen, wie eine Unterbrechung des Strömungskanals. Eine Unterbrechung des Strömungskanals kann beispielsweise auftreten, wenn der Strömungskanal mechanisch beschädigt oder bei Montagearbeiten an benachbart zu dem Strömungskanal befindlichen Einrichtungen versehentlich demontiert wird.
Um derartige Fehler erkennen zu können, wird bei dem vorbekannten Brandmelder der Volumenstrom des dem Branddetektor zugeführten Gases gemessen und mit einem durch einen oberen und einen unteren Volumenstromgrenzwert definierten Volumenstrom-Fenster verglichen. Liegt das Volumenstrommeßsignal außerhalb dieses Fensters, wird eine optische Anzeige sowie ein elektrischer Ausgang, wie z.B. ein Relais oder ein Open-Collector-Ausgang, nach Ablauf einer Verzögerungszeit aktiviert.
Da der Volumenstrom der dem Branddetektor zugeführten Luft von dem Massenstrom und der Dichte der Luft abhängig ist, und diese wiederum eine Funktion des Luftdrucks und der Temperatur ist, weist der vorbekannte Brandmelder einen Luftstrom-, einen Luftdruck- und einen Temperatursensor auf. Dadurch ergibt sich jedoch ein vergleichsweise komplizierter Aufbau. Ungünstig ist vor allem, daß ein Luftdrucksensor mit der zum Erkennen von Verstopfungen oder Querschnittsveränderungen der Eintrittsöffnungen des Strömungskanals erforderlichen Meßgenauigkeit relativ teuer ist und ein einfache Adaptierung am Strömungskanal nicht möglich ist. Die Folge sind entsprechend hohe Herstellungskosten für den Brandmelder.
Außerdem erhöht der im Strömungskanal des Brandmelders angeordnete Drucksensor den Strömungswiderstand in dem Strömungskanal. Da mit dem Lüfter nur vergleichsweise geringe Drück erzeugt werden können, ermöglicht der durch Adaption eines Luftdrucksensors erhöhte Strömungswiderstand des Strömungskanals nur für relativ kleine Strömungskanallängen. Auch kann der Drucksensor Turbulenzen in den zu dem Detektor geförderten Gasproben verursachen, die zur Folge haben können, daß in dem Gas enthaltene Rauchpartikel an der Wandung des Strömungskanals und/oder dem Drucksensor anhaften. Diese Rauchpartikel gelangen dann nicht zu dem Branddetektor, wodurch die Detektionsempfindlichkeit des Brandmelders herabgesetzt wird. Ungünstig ist außerdem, daß der Drucksensor jeweils vor einer Reinigung der Gaseintrittsöffnungen des Strömungskanals mittels Druckluft aus dem Strömungskanal entfernt werden muß, um eine Beschädigung des Drucksensors durch Überdruck zu vermeiden.
Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das auf einfache Weise eine Überwachung der Strömungseigenschaften des Strömungskanals ermöglicht. Außerdem besteht die Aufgabe, einen nach dem Verfahren arbeitenden Brandmelder zu schaffen, der einen einfachen und kostengünstigen Aufbau ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht bezüglich des Verfahrens darin, daß die elektrische Leistungsaufnahme und die Drehzahl des Lüfter-Antriebsmotors gemessen werden und daß das Volumenstrommeßsignal indirekt durch Quotientenbildung aus den Meßsignalen für die Leistungsaufnahme und die Drehzahl ermittelt wird.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sowohl die elektrische Leistungsaufnahme als auch die Drehzahl des Lüfter-Antriebsmotors jeweils etwa proportional zur Dichte des Gases, in der Regel Luft, in der Umgebung der Überwachungsstellen ist. Das durch Quotientenbildung aus den Meßsignalen für die Leistungsaufnahme und die Drehzahl des Lüfter-Antriebsmotors gebildete Volumenstrommeßsignal ist deshalb weitgehend unabhängig von der Dichte des Gases. In vorteilhafter Weise kann dadurch eine aufwendige Gasdruckmessung, wie sie bei herkömmlichen Verfahren zur Kompensation von Dichteveränderungen des Gases durchgeführt wird, entfallen. Bei der Ermittlung des Volumenstrommeßsignales durch Quotientenbildung kann das Meßsignal für die elektrische Leistungsaufnahme entweder im Zähler und das Drehzahl-Meßsignal im Nenner stehen oder es steht das Drehzahlmeßsignal im Zähler und das Meßsignal für die Leistungsaufnahme im Nenner. In dem zuerst genannten Fall ergibt sich dann beispielsweise bei einem Radiallüfter ein zum Volumenstrom des durch den Strömungskanal geförderten Gases in etwa proportionales und in dem anderen Fall ein zum Volumenstrom in etwa umgekehrt proportionales Volumenstrom-Meßsignal.
Die weitgehende Unabhängigkeit des durch den Quotienten aus Leistungsaufnahme und Drehzahl des Antriebsmotors gebildeten Volumenstrom-Meßsignales läßt sich bei Annahme eines konstanten Volumenstromes V durch Bildung des Verhältnisses aus der strömungstechnischen und der mechanischen Leistung des Lüfters ableiten. Die strömungstechnische Leistung Pst berechnet sich aus der vom Lüfter erzeugten Gasdruckdifferenz Δp und dem Volumenstrom V im Strömungskanal zu Pst = Δp · V
Die Gasdruckdifferenz kann vereinfacht als Parabelfunktion Δp = ρ2 · R · V 2 beschrieben werden, wobei ρ die Dichte, R der Strömungswiderstand des Strömungskanals und V der Volumenstrom bedeuten. Daraus ergibt sich Pst = 12 · ρ · R · V 3
Die mechanische Leistung des Lüfters berechnet sich aus dem Drehmoment M und der Drehzahl n des Lüfterrades zu PMech = M · 2 · π · n
Daraus folgt η1 = PSt Pmech = ρ · R · V 3 M · 4 · π · n , d.h. n ≈ ρ
Entsprechend ergibt sich durch Bildung des Quotienten aus der strömungstechnischen Leistung Pst und der elektrischen Leistungsaufnahme Pel des Lüfter-Antriebsmotors η2 = PSt P el = Δp ·V 3 P el = ρ · R · V 3 2 · P el , d.h. P el ≈ ρ
Das durch Quotientenbildung der Meßsignale für die elektrische Leistungsaufnahme sowie die Drehzahl des Lüftermotors abgeleitete Luftstromsignal ist bezüglich Dichteänderungen des Ansaugmediums unabhängiger, da sich Zähler und Nenner des Quotienten bei Dichteänderungen des Ansaugmediums gleichsinnig verändern. Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl zeitkontinuierlich als auch zeitdiskret, beispielsweise zu periodisch wiederkehrenden Zeitpunkten angewandt werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, daß Veränderungen der Meßsignale für die elektrische Leistungsaufnahme und die Drehzahl des Antriebsmotors ermittelt werden, daß bei einer gleichsinnigen Veränderung dieser Meßsignale ein eine Dichteveränderung des Umgebungsgases repräsentierender Trendwert verändert und das Volumens trommeßsignal mit dem Trendwert kompensiert und/oder der Volumenstromgrenzwert entsprechend dem Trendwert angepaßt wird. Auf diese Weise kann ein eventuell noch verbleibender Resteinfluß der Dichte des Gases auf das Volumenstrommeßsignal kompensiert werden ohne daß zusätzliche Meßgrößen ermittelt werden müssen. Durch die Berücksichtigung des Dichteeinflusses des Gases kann eine noch größere Meßgenauigkeit erreicht werden, wodurch insbesondere bei einem langen Strömungskanal eine Veränderung des freien Querschnitts von Gaseintrittsöffnungen, die weit entfernt von dem Lüfter angeordnet sind, genauer detektiert werden kann.
Die vorstehend genannte Aufgabe kann bezüglich des Verfahrens auch dadurch gelöst werden, daß die elektrische Leistungsaufnahme und der zur Drehzahl umgekehrt proportionale Drehzahlkehrwert des Lüfter-Antriebsmotors gemessen werden und daß das Volumenstrommeßsignal indirekt durch Produktbildung aus den Meßsignalen für die Leistungsaufnahme und den Drehzahlkehrwert ermittelt wird.
Auch bei dieser Lösung kann eine aufwendige und umständliche Gasdruckmessung zur Kompensation des Dichteeinflusses des Gases, das in der Regel Luft ist, entfallen.
Um dennoch einen eventuell verbleibenden Resteinfluß der Dichte des Gases auf das Volumenstrom-Meßsginal berücksichtigen zu können, ist es vorteilhaft, wenn Veränderungen der Meßsignale für die elektrische Leistungsaufnahme und den Drehzahlkehrwert des Antriebsmotors ermittelt werden, wenn bei einer gegensinnigen Veränderung dieser Meßsignale ein eine Dichteveränderung des Umgebungsgases repräsentierender Trendwert verändert und das Volumenstrom-Meßsignal mit dem Trendwert kompensiert und/oder der Volumenstrom-Grenzwert entsprechend dem Trendwert angepaßt wird. Dabei wird eine Anpassung des Volumenstrom-Grenzwertes bevorzugt, da diese in der Praxis einfacher durchzuführen ist als eine Kompensation des Volumenstrom-Meßsignales mittels Trendwert. Da sich die Dichte des Gases, das in der Regel Luft ist, aufgrund klimatischer Veränderungen im allgemeinen nur langsam verändert, ist es ausreichend, wenn der Volumenstrom-Grenzwert im Abstand von einigen Stunden an den ermittelten Dichte-Trendwert angepasst wird. Dabei erfolgt die Anpassung des Volumenstrom-Grenzwertes so, daß der Einfluß einer Dichteveränderung des Gases beim Vergleich des Volumenstrom-Meßsginals mit dem Volumenstrom-Grenzwert abgeschwächt oder sogar vollständig kompensiert wird.
Vorteilhaft ist, wenn für die Betriebstemperatur des elektrischen Antriebsmotors und/oder die Temperatur der entnommenen Gasproben ein Temperatur-Meßsignal ermittelt wird und wenn zur Temperaturkompensation das Volumenstrom-Meßsignal und/oder der Volumenstrom-Grenzwert verändert wird. Durch die Berücksichtigung des Temperatur-Meßsignales kann beispielsweise der Einfluß eines von der temperaturabhängigen mechanischen und/oder elektrischen Wirkungsgrades des Lüfters auf das Überwachungsergebnis kompensiert werden, was insbesondere nach dem Einschalten des Lüfters von Vorteil ist, wenn dieser seine volle Betriebstemperatur noch nicht erreicht hat. In vorteilhafter Weise kann aber auch ein eventueller TemperaturKoeffizient einer zur Leistungs- und/oder Drehzahlmessung verwendeten Meßeinrichtung kompensiert werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Antriebsmotor mit einer einen konstanten Effektivwert aufweisenden elektrischen Spannung, insbesondere einer Gleichspannung betrieben wird und daß die elektrische Leistungsaufnahme des Antriebsmotors indirekt durch Messung des Motorstroms ermittelt wird. Die elektrische Leistungsaufnahme des Antriebsmotors kann dann beispielsweise mittels eines mit dem Antriebsmotor in Reihe geschalteten Shunts und Ausfilterung der Kommutierungswelligkeit auf einfache Weise gemessen werden. Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird der Antriebsmotor mit einem einen konstanten Effektivwert aufweisenden Motorstrom, insbesondere einem Gleichstrom betrieben und die elektrische Leistungsaufnahme des Antriebsmotors wird indirekt durch Messung der Motorspannung und Ausfilterung der Kommutierungswelligkeit ermittelt. Auch auf diese Weise ist eine einfache Messung der elektrischen Leistungsaufnahme möglich.
Bezüglich des Brandmelders besteht die Lösung der vorstehend genannten Aufgabe darin, daß die Volumenstrom-Meßeinrichtung eine Leistungsmeßeinrichtung zur Messung der elektrischen Leistungsautnahme des Antriebsmotors und einen Drehzahlsensor zur Messung der Drehzahl des Antriebsmotors aufweist, und daß die Leistungsmeßeinrichtung und der Drehzahlsensor zum indirekten Ermitteln des Volumenstrommeßsignales mit den Eingängen eines Quotientenbildners verbunden sind. Die Aufgabe kann auch dadurch gelöst werden, daß die Volumenstrommeßeinrichtung eine einen Meßsignalausgang aufweisende Leistungsmeßeinrichtung zur Messung der elektrischen Leistungsaufnahme des Antriebsmotors und einen Drehwinkelsensor mit einem Meßsignalausgang für ein zur Drehzahl des Antriebsmotors umgekehrt proportionales Drehzahlkehrwertsignal aufweist, und daß die Meßsignalausgänge der Leistungsmeßeinrichtung und des Drehwinkelsensors zum indirekten Ermitteln des Volumenstrommeßsignales mit den Eingängen eines Multiplizierglieds verbunden sind.
Wie bei dem Verfahren bereits erläutert wurde, ergibt sich aufgrund der Quotientenbildung aus den mittels der Leistungs-Meßeinrichtung und dem Drehzahlsensor ermittelten Meßsignalen ebenso wie durch die Produktbildung aus den mittels der Leistungs-Meßeinrichtung und dem Drehwinkelsensor ermittelten Meßsignalen jeweils ein von der Dichte des Umgebungsgases weitgehend unabhängiges Volumenstrom-Meßsignal. Dadurch kann ein zur Kompensation von Gasoder Luftdruckveränderungen vorgesehener, in dem Strömungskanal angeordneter Drucksensor entfallen. Der Brandmelder weist deshalb einen einfachen Aufbau auf und ist kostengünstig herstellbar. Da der volle Querschnitt des Strömungskanals zum Fördern der Gasproben genutzt werden kann, kann der Brandmelder eine relativ große Strömungskanallänge aufweisen, so daß auch an von dem Branddetektor entfernten Stellen eine Detektion eines Entstehungsbrandes möglich ist. Der Brandmelder kann beispielsweise zur Überwachung von EDV-Räumen, Hochregallagern, schwer zugänglichen Hohlräumen oder Tiefkühleinrichtungen eingesetzt werden. Da ein empfindlicher Drucksensor für die Überwachung des zu dem Branddetektor geförderten Volumenstroms nicht erforderlich ist, ergibt sich ein robuster Brandmelder, der eine einfache Reinigung der Gas-Eintrittsöffnungen des Strömungskanals durch Ausblasen des Strömungskanals mit Druckluft ermöglicht.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Brandmelders sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine schematische Darstellung eines Brandmelders,
Fig. 2
eine graphische Darstellung der Kennlinienscharen eines Strömungskanals und eines Radiallüfters, wobei auf der Abszisse der Volumenstrom in 10-3 m3/sec. und auf der Ordinate die Druckerzeugung des Lüfters in Pascal aufgetragen ist,
Fig. 3
eine graphische Darstellung eines Volumenstrom-Meßsginales, wobei auf der Abszisse die Zeit in Sekunden und auf der Ordinate das Luftstromsignal in Umdrehungen x min-1 x Watt-1 aufgetragen ist
Fig. 4
ein Blockschaltbild einer Luftstromüberwachungseinrichtung,
Fig. 5
eine graphische Darstellung der Verfahrensschritte bei der Überwachung des Volumenstroms des durch den Strömungskanal zu dem Branddetektor geförderten Gases,
Fig. 6
eine graphische Darstellung der Verfahrensschritte bei der Ermittlung des die Dichteveränderung der Umgebungsluft repräsentierenden Trendwerts und
Fig. 7
eine Aufsicht auf ein Lüfterrad eines Radiallüfters, wobei die auf die von dem Lüfterrad geförderte Luft einwirkende Corioliskraft FC, die Zentrifugalkraft FZ und die Winkelgeschwindigkeit ω des Lüfterrades durch Vektorpfeile angedeutet sind.
Ein im ganzen mit 1 bezeichneter Brandmelder weist eine von einem Gehäuse 2 umgrenzte Meßkammer 3 auf, in der Branddetektoren 4 angeordnet sind. Die Branddetektoren 4 können beispielsweise wenigstens einen Streulichtsensor, einen Durchlichtsensor und/oder einen Gassensor, wie zum Beispiel einen CO- oder CO2-Sensor umfassen. Die Meßkammer 3 ist mit einem in Fig. 1 nur teilweise dargestellten Strömungskanal 5 verbunden, der in einem auf einen Entstehungsbrand zu überwachenden Raum angeordnet ist. Der Strömungskanal 5 weist mehrere Luft- bzw. Gas-Eintrittsöffnungen 6 auf, die jeweils an einer Überwachungsstelle des Raumes angeordnet sind. Zum Ansaugen von Raumluft an den Eintrittsöffnungen 6 des Strömungskanals 5 ist in dem Gehäuse 2 des Brandmelders 1 ein Lüfter 7 mit einem eine lastabhängige Drehzahl aufweisenden elektrischen Antriebsmotor 8 angeordnet. Der Lüfter 7 fördert eine ausreichende, repäsentative Luft- bzw. Gasmenge des Überwachungsraumes von den unterschiedlichen Eintrittsöffnungen 6 des Strömungskanals 5 zu den Branddetektoren 4 und von diesen zu einer Austrittsöffnung 9 des Gehäuses 2.
Zum überwachen des Volumenstroms des den Branddetektoren 4 zugeführten Gases weist der Brandmelder 1 eine Überwachungseinrichtung auf, die eine Volumenstrom-Meßeinrichtung für die den Branddetektoren 4 zugeführte Luft oder das den Branddetektoren 4 zugeführte Gas aufweist. Mittels der Überwachungseinrichtung sind Störungen im dem Strömungskanal 5 erkennbar, wie zum Beispiel ein Zuwachsen der Gas-Eintrittsöffnungen 6 oder eine Unterbrechung des Strömungskanals 5. Die Überwachungseinrichtung kann beispielsweise mit einer optischen Störungsanzeige (Fig. 5) und/oder dem Leitrechner einer Brandmeldezentrale verbunden sein.
Die Volumenstrom-Meßeinrichtung (Fig. 4) weist eine Leistungsmeßeinrichtung 10 zur Messung der elektrischen Leistungsaufnahme des Antriebsmotors 8 und einen Drehzahlsensor 11 zur Messung der Drehzahl des Antriebsmotors 8 auf. Die Leistungsmeßeinrichtung 10 und der Drehzahlsensor 11 sind zum indirekten Ermitteln des Volumenstrom-Meßsignales 12 mit den Eingängen eines durch einen Mikroprozessor 13 gebildeten Quotientenbildners verbunden. Mittels des Quotientenbildners wird das Meßsignal für die Drehzahl des Antriebsmotors 8 durch das Meßsignal für die elektrische Leistungsaufnahme des Antriebsmotors 8 dividiert, wodurch ein den Volumenstrom des zu den Branddetektoren 4 geförderten Gases repräsentierendes Volumenstrom-Meßsignal 12 gebildet wird, das weitgehend unabhängig von der Dichte des Gases ist.
Bei einem Radiallüfter ergibt sich dann ein zum Volumenstrom des geförderten Gases umgekehrt proportionales Volumenstrom-Meßsignal 12. Wie in Fig. 7 erkennbar ist, wirken auf die von dem Lüfterrad 14 beschleunigten Gas- bzw. Luftteilchen einerseits die Zentrifugalkraft FZ und andererseits die dazu rechtwinklig angeordnete Corioliskraft FC ein. Die Corioliskraft übt eine Bremswirkung auf das Lüfterrad 14 und die Antriebswelle des Antriebsmotors 8 aus, wodurch sich ein entsprechendes Lastmoment ergibt. Bei einem großen Volumenstrom, der beispielsweise bei einer Unterbrechung des Strömungskanals 5 auftreten kann, durchströmen viele Gasteilchen pro Zeiteinheit das Lüfterrad 14, d.h. die Summe aller Coriolisdkräfte ist groß und damit auch das auf den Antriebsmotor 8 wirkende Lastmoment. Bei einem kleinen Volumenstrom, wie er beispielsweise beim Verstopfen der Eintrittsöffnungen 6 des Strömungskanals 5 mit Staub auftreten kann, durchströmen wenige Gasteilchen pro Zeiteinheit das Lüfterrad 14, d.h. das Lastmoment für den Antriebsmotor 8 ist klein. Daraus läßt sich ableiten, daß das Lastmoment des von dem Lüfter 7 geförderten Volumenstrom bei konstanter Dichte des Fördermediums etwa proportional ist. Da die elektrische Leistungs-aufnahme des Antriebsmotors 8 bei konstantem Wirkungsgrad des Lüfters 7 proportional zum Lastmoment ist und das Meßsignal für die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors 8 bei der Ermittlung des Volumenstrom-Meßsignales 12 durch das Drehzahl-Meßsignal dividiert wird, verhält sich das Volumenstrom-Meßsignal 12 etwa umgekehrt proportional zu dem Volumenstrom des von dem Lüfter 7 geförderten Gases, d.h. bei Abnahme des Volumenstroms, z.B. infolge des Zuwachsens der Eintrittsöffnungen 6 des Strömungskanals 5, vergrößert sich das Volumenstrom-Meßsignal 12 und bei einer Zunahme des Volumenstroms, z.B. infolge einer Unterbrechung des Strömungskanals 5, verkleinert sich das Volumenstrom-Meßsignal 12. Der Strömungswiderstand R des Strömungskanals 5 bewirkt an dem darin geförderten Gas einen von dem Volumenstrom V des Gases abhängigen Druckverlust Δp. Dieser Druckverlust kann vereinfacht als Parabelfunktion beschrieben werden: Δp = ρ2 · R · V 2, wobei ρ die Dichte des geförderten Gases bedeutet. Der Lüfter 7 muß obigen Druckverlust erzeugen, um einen gleichmäßigen Volumenstrom im Strömungskanal 5 hervorzurufen, d.h. die Unterdrückerzeügung des Lüfters 7 ist etwa proportional zur Dichte des Gases. Bei Betrachtung der strömungstechnischen Leistung PSt in Bezug zur mechanischen Leistung Pmech kann der Einfluß der Dichte ρ des Gases auf das durch Quotientenbildung ermittelte Volumenstrom-Meßsignal 12 verifiziert werden. Es gilt η1 = PSt P mech = ρ ·R · V 3 M · 4 · π · n , d.h. n ≈ ρ, wobei M das Drehmoment des Antriebsmotors 8 bedeutet.
Bei Zunahme der Dichte des Gases steigt die Druckerzeugung des Lüfters 7. Ebenso steigt die Druckerzeugung des Lüfters 7 mit zunehmender Drehzahl des Lüfterrades 14. Demgegenüber verringert sich die Drehzahl des Lüfterrades 14 bei der Dichteabnahme des Gases. Die Drehzahl verhält sich somit etwa proportional zu Dichteänderungen des Gases. η2 = PSt P el = Δp ·V P el = ρ · R · V 3 2 · P el , d.h. P el ≈ ρ
Bei Zunahme der Dichte des Gases steigt die elektrische Leis-Leistungsaufnahme des Lüfters 7 verhält sich somit wie die Drehzahl etwa proportional zur Dichte des Gases. Durch die Quotientenbildung aus den Meßsignalen für Drehzahl und Leistungsaufnahme des Antriebsmotors 8 wird erreicht, daß Dichteänderungen des Gases, in der Regel Luft, zumindest teilweise kompensiert werden.
Zum Überwachen des Volumenstroms der von dem Lüfter 7 zu den Branddetektoren 4 geförderten Gasproben ist die Volumenstrom-Meßeinrichtung mit einer als Fensterkomparator ausgebildeten, durch den Mikroprozessor 13 gebildeten Vergleichseinrichtung verbunden. Diese vergleicht das Volumenstrom-Meßsignal 12 mit einem durch einen unteren Volumenstrom-Grenzwert 15a und einen oberen Volumenstromgrenzwert 15b begrenzten Fenster (Fig.3). Unterschreitet das Volumenstrom-Meßsignal 12 zumindest für eine vorgegebene Zeitdauer den unteren Volumenstrom-Grenzwert 15a, wird eine Anzeige sowie ein ausgang eines Relais oder eines Open Collectors für eine Unterbrechung des Strömungskanals 5 aktiviert. In Fig. 3 ist die Verzögerungszeit durch den Doppelpfeil 16a und die Dauer, während der eine Unterbrechung des Strömungskanals 5 erkannt wird, durch den Doppelpfeil 17a markiert. Überschreitet das Volumenstrom-Meßsignal 12 für eine vorgegebene Zeitdauer den oberen Volumenstrom-Grenzwert 15b, wird eine Anzeige für eine Verstopfung einer Eintrittsöffnung 6 des Strömungskanals 5 aktiviert. In Fig. 3 ist die Verzögerungszeit durch den Doppelpfeil 16b und die Dauer, während der die Verstopfung erkannt wird, durch den Doppelpfeil 17b markiert. Somit können sowohl eine Unterbrechung den Strömungskanals 5, als auch eine Verstopfung einer Eintrittsöffnung 6 auf einfache Weise detektiert werden.
Zur Kompensation eines eventuell noch verbleibenden Resteinflusses der Dichte des Gases auf das durch den Quotienten aus den Meßsignalen für Leistungsaufnahme und Drehzahl gebildete Volumenstrom-Meßsignal 12 werden Veränderungen der Meßsignale für die elektrische Leistungsaufnahme und die Drehzahl des Antriebsmotors 8 ermittelt. Wie aus Fig. 6 erkennbar ist, wird bei einer gleichsinnigen Veränderung dieser Meßsignale ein eine Dichteveränderung der Umgebungsluft bzw. des Umgebungsgases repräsentierender Trendwert verändert und die Volumenstrom-Grenzwerte 15a, 15b werden entsprechend verschoben. Die Ermittlung des Dichte-Trendwertes erfolgt mit Hilfe einer in einen mit dem Mikroprozessor 13 verbundenen Datenspeicher abgelegten Tabelle, die eine Vielzahl von Wertekombinationen aufweist, die jeweils aus Werten für die Druckveränderung, den Drehzahlunterschied und den Dichtetrend bestehen. Der anhand der Tabelle aus der Druck- und der Drehzahlveränderung ermittelte Dichte-Trendwert wird jeweils zu dem Zählerstand eines Dichte-Trendzählers 18 hinzuaddiert. Der Dichte-Trendzähler 18 wird bei der Inbetriebnahme des Brandmelders 1 initialisiert und auf einen definierten Wert zurückgesetzt. In bestimmten Zeitabständen, die zum Beispiel einige Stunden betragen können, wird der Zählerstand des Dichte-Trendzählers 18 ausgelesen und die Volumenstrom-Grenzwerte 15a, 15b werden entsprechend dem Zählerstand angepaßt.
In Fig. 2 ist erkennbar, daß sich der Arbeitspunkt 19 des Lüfters 7 bei einer gleichsinnigen Veränderung der Meßsignale für die elektrische Leistungsaufnahme und die Drehzahl des Antriebsmotors 8 auf der Kennlinie 20 des Strömungskanals 5 verschiebt. In Fig. 2 sind zur Verdeutlichung noch zwei weitere Kennlinien 20', 20'' des Strömungskanals 5 eingetragen, von denen die Kennlinie 20' bei einer Verstopfung der Gas-Eintrittsöffnungen 6 und die Kennlinie 20'' bei einer Unterbrechung des Strömungskanals 5 gemessen wurde.
Bei einer gegensinnigen Änderung der Meßsignale für die elektrische Leistungsaufnahme und die Drehzahl des Antriebsmotors 8 verschiebt sich der Arbeitspunkt 19 auf der der jeweiligen Dichte der Luft zugeordneten Kennlinie 21, 21', 21'' des Lüfters 7. Der Arbeitspunkt 19 markiert den Schnittpunkt von Lüfter- und Strömungskanal-Kennlinie bei Inbetriebnahme des Brandmelders 1.
Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, ist zur Erfassung der Motortemperatur ein Temperatursensor 22 mit dem elektrischen Antriebsmotor 8 wärmeleitend verbunden. Der Temperatursensor 22 ist Teil einer Einrichtung zur Temperaturkompensation (Fig. 5) des Volumenstrom-Meßsignales 12, deren Meßsignaleingang mit der Volumenstrom-Meßeinrichtung verbunden ist und deren Ausgang an der Vergleichseinrichtung angeschlossen ist. Mittels der Einrichtung zur Temperaturkompensation kann beispielsweise der Einfluß eines von der Betriebstemperatur des Antriebsmotors 8 abhängiger elektrischer und/oder mechanischer Wirkungsgrad des Antriebsmotors 8 und/oder der Temperaturkoeffizient elektronischer Bauelemente des Brand-melders 1 ausgeglichen werden.
In Fig. 4 ist erkennbar, daß die Leistungsmeßeinrichtung 10 eine Motorstrom-Meßeinrichtung 23 mit einem mit dem Antriebsmotor 8 in Reihe geschalteten Shunt 24 und eine Motorspannungs-Meßeinrichtung 25 aufweist. Diese sind jeweils mit einem Analog-Eingang eines Analog-Digital-Konverters verbunden, dessen Digitalausgang zur Bildung des der Motorleistung entsprechenden Produkts aus den Meßwerten für Motorspannung und Motorstrom an dem Mikroprozessor 13 angeschlossen ist. In Fig. 4 ist außerdem erkennbar, daß der Mikroprozessor 13 mit dem Steuereingang einer Motoranlaufsteuerung 27 verbunden ist. Die Motoranlaufsteuerung 27 dient zur Begrenzung dee Stromaufnahme im Einschaltzeitpunkt des Brandmelders 1.
Zur Messung des zur Drehzahl des Antriebsmotors 8 umgekehrt proportionalen zeitabstands aufeinanderfolgender Impulse eines Drehwinkelsensors ist dem Mikroprozessor 13 ein Timer 28 zugeordnet, der mit dem Meßsignalausgang eines einem am Antriebsmotor 8 befindlichen Drehwinkelsensors verbunden ist.
Die Meßsignalausgänge der Motorstrom-Meßeinrichtung 23, der Motorspannungs-Meßeinrichtung 25, des Drehzahlsensors 11 und des Temperatursensors 22 sind jeweils zur Filterung ihrer Meßsignale mit dem Eingang eines Tiefpaßfilters verbunden. Dadurch werden in den Meßsignalen enthaltene Störanteile, die beispielsweise durch die Kommutierung der Motorwicklungen des Antriebsmotors 8 und/oder durch das Gebläse einer benachbart zu dem Brandmelder 1 angeordneten Belüftungseinrichtung verursachten periodischen Luftdruckschwankungen hervorgerufen sein können, aus den Meßsignalen herausgefiltert.
Bei dem Verfahren zur Branddetektion wird also an mindestens einer Überwachungsstelle eines Raumes eine Luftprobe entnommen und mittels eines einen elektrischen Antriebsmotor 8 aufweisenden Lüfters 7 über einen Strömungskanal 5 einer Meßkammer 3 mit wenigstens einem Branddetektor 4 zugeführt. Der Volumenstrom der dem Branddetektor 4 zugeführten Luft wird indirekt gemessen, indem Messwerte für die elektrische Leistungsaufnahme und die Drehzahl des Lüfter-Antriebsmotors 8 ermittelt werden. Aus diesen Meßwerten wird durch durch Quotientenbildung wenigstens ein Volumenstrommeßwert gebildet und zum Überwachen des Volumenstroms mit mindestens einem vorgegebenen Volumenstromgrenzwert 15a, 15b verglichen.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Branddetektion, wobei an mindestens einer Überwachungsstelle eine Gasprobe entnommen und mittels eines einen elektrischen Antriebsmotor (8) aufweisenden Lüfters (7) über zumindest einen Strömungskanal (5) einer Meßkammer (3) mit wenigstens einem Branddetektor (4) zugeführt wird, wobei der Volumenstrom des dem Branddetektor (4) zugeführten Gases gemessen und das Volumenstrommeßsignal (12) mit zumindest einem vorgegebenen Volumenstromgrenzwert (15a, 15b) verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leistungsaufnahme und die Drehzahl des Lüfter-Antriebsmotors (8) gemessen werden und daß das Volumenstrommeßsignal (12) indirekt durch Quotientenbildung aus den Meßsignalen für die Leistungsaufnahme und die Drehzahl ermittelt wird.
  2. Verfahren Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Veränderungen der Meßsignale für die elektrische Leistungsaufnahme und die Drehzahl des Antriebsmotors (8) ermittelt werden, daß bei einer gleichsinnigen Veränderung dieser Meßsignale ein eine Dichteveränderung des Umgebungsgases repräsentierender Trendwert verändert und das Volumenstrom-Meßsignal (12) mit dem Trendwert kompensiert und/oder der Volumenstromgrenzwert (15a, 15b) entsprechend dem Trendwert angepaßt wird.
  3. Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leistungsaufnahme und der zur Drehzahl umgekehrt proportionale Drehzahlkehrwert des Lüfter-Antriebsmotors (8) gemessen werden und daß das Volumenstrom-Meßsignal (12) indirekt durch Produktbildung aus den Meßsignalen für die Leistungsaufnahme und den Drehzahlkehrwert ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Veränderungen der Meßsignale für die elektrische Leistungsaufnahme und den Drehzahlkehrwert des Antriebsmotors (8) ermittelt werden, daß bei einer gegensinnigen Veränderung dieser Meßsignale ein eine Dichteveränderung des Umgebungsgases repräsentierender Trendwert verändert und das Volumenstrom-Meßsignal (12) mit dem Trendwert kompensiert und/oder wenigstens ein Volumenstromgrenzwert (15a, 15b) entsprechend dem Trendwert angepaßt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Betriebstemperatur des elektrischen Antriebsmotors und/oder die Temperatur der entnommenen Gasproben ein Temperaturmeßsignal ermittelt wird und zur Temperaturkompensation das Volumenstrom-Meßsignal (12) und/oder wenigstens ein Volumenstromgrenzwert (15a, 15b) verändert wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (8) mit einer einen konstanten Effektivwert aufweisenden elektrischen Spannung, insbesondere einer Gleichspannung betrieben wird und daß die elektrische Leistungsaufnahme des Antriebsmotors indirekt durch Messung des Motorstroms ermittelt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (8) mit einem einen konstanten Effektivwert aufweisenden Motorstrom, insbesondere einem Gleichstrom betrieben wird und daß die elektrische Leistungsaufnahme des Antriebsmotors indirekt durch Messung der Motorspannung ermittelt wird.
  8. Brandmelder (1), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer wenigstens einen Branddetektor (4) aufweisenden Meßkammer (3) und mit einem Strömungskanal (5), der die Meßkammer (3) mit mindestens einer Überwachungsstelle verbindent, wobei der Strömungskanal (5) an der (den) Überwachungsstelle (n) zur Entnahme von Gasproben zumindest eine Gas-Eintrittsöffnung (6) aufweist, wobei für den Transport der Gasproben von der (den) Überwachungsstellen zu dem Branddetektor (4) ein Lüfter (7) mit einem elektrischen Antriebsmotor (8) vorgesehen ist, und wobei zum Messen des Volumenstroms der dem Branddetektor (4) zugeführten Gases eine Volumenstrommeßeinrichtung vorgesehen ist, die mit einer Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des Volumenstrom-Meßsignales (12) mit zumindest einem vorgegebenen Volumenstromgrenzwert (15a, 15b) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenstrommeßeinrichtung eine Leistungsmeßeinrichtung (10) zur Messung der elektrischen Leistungsaufnahme des Antriebsmotors (8) und einen Drehzahlsensor (11) zur Messung der Drehzahl des Antriebsmotors (8) aufweist, und daß die Leistungsmeßeinrichtung (10) und der Drehzahlsensor (11) zum indirekten Ermitteln des Volumenstrom-Meßsignales (12) mit den Eingängen eines Quotientenbildners verbunden sind.
  9. Brandmelder nach dem Oberbegriff von Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Volumenstrommeßeinrichtung eine einen Meßsignalausgang aufweisende Leistungsmeßeinrichtung (10) zur Messung der elektrischen Leistungsaufnahme des Antriebsmotors (8) und einen Drehwinkelsensor mit einem Meßsignalausgang für ein zur Drehzahl des Antriebsmotors umgekehrt proportionales Drehzahlkehrwertsignal aufweist, und daß die Meßsignalausgänge der Leistungsmeßeinrichtung und des Drehwinkelsensors zum indirekten Ermitteln des Volumenstrom-Meßsignales (12) mit den Eingängen eines Multiplizierglieds verbunden sind.
  10. Brandmelder nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Temperatursensor (22) zur Messung der Betriebstemperatur des elektrischen Antriebsmotors (8) und/oder der Temperatur der Gasproben vorgesehen ist, und daß der Temperatursensor (22) Teil einer Einrichtung zur Temperaturkompensation des Volumenstrom-Meßsignales (12) und/oder zur Temperaturanpassung des Volumenstromgrenzwertes (15a, 15b) ist.
  11. Brandmelder nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (8) mit einer einen konstanten Spannungs-Effektivwert aufweisenden elektrischen Betriebsspannungsquelle, insbesondere einer Konstantspannungsquelle verbunden ist, und daß die Leistungsmeßeinrichtung eine elektrische Motorstrom-Meßeinrichtung (23) aufweist.
  12. Brandmelder nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (8) mit einer einen konstanten Strom-Effektivwert aufweisenden elektrischen Stromquelle, insbesondere einer Konstantstromquelle verbunden ist und daß die Leistungsmeßeinrichtung eine elektrische Spannungs-Meßeinrichtung (25) aufweist.
  13. Brandmelder nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsmeßeinrichtung (10), der Temperatursensor (22), der Drehzahlsensor (11) und/oder der Drehwinkelsensor zur Filterung eines dem Antriebsmotor zugeordneten Meßsignales mit einem Tiefpaßfilter verbunden sind.
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