WO2001009581A1 - Brandmeldeeinrichtung - Google Patents

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WO2001009581A1
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fire alarm
fire
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Peter Dotzer
Ernst Mayr
Thomas Müller
Edgar Heinz
Original Assignee
Scc Special Communication Cables Gmbh & Co. Kg
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    • 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
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
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    • G—PHYSICS
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    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
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    • 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 relates to a fire alarm device for early detection of a fire source, for example in the cable duct of a building or a cable system of a vehicle, aircraft or ship.
  • the device described in WO 97/44874 for fighting a fire in a cable duct is intended to effectively suppress the spread of the flames and prevent the generation of large amounts of toxic and / or corrosive gases.
  • This is achieved in that a pipe filled with a pressurized fire extinguishing agent is laid continuously in the cable duct, the wall of this pipe being made of a material whose melting point is less than the flash point of the materials used for the sheaths of the cables or lines.
  • the pipe is thus destroyed by the flames shortly after a fire has started, so that the extinguishing agent is at the hottest point, i.e. emerges at the source of the fire.
  • Sensor elements containing optical waveguide fibers and responding to temperature changes are known, for example, from DE 195 20 826, EP 0 421 967 AI, EP 0 501 323 B1 and WO 89/02063.
  • the object of the present invention is to create a reliable and simply constructed device for early detection of a fire source, for example in the cable duct of a building or in the cable system of vehicles, aircraft or ships.
  • This object is achieved by a fire alarm device with the features specified in claim 1.
  • the dependent claims relate to advantageous refinements and developments of this device.
  • the low melting point of the PMMA usually used as core material and the temperature dependence of its optical properties are used.
  • the radiation coupled into the fiber core by a laser diode is more strongly attenuated, ie the intensity of the radiation guided in the fiber optic cable is reduced. If the outside temperature reaches the melting point of the core material, the structure of the light-guiding fiber consisting of core and cladding is completely or partially destroyed and the radiation transport is interrupted. By measuring the intensity of those generated, for example, by a laser diode and guided to a photodetector via the plastic optical fiber
  • Radiation can thus determine the temperature prevailing in the cable duct and trigger an alarm as soon as the temperature reaches a maximum value or the intensity of the transmitted radiation falls below a predetermined limit value.
  • the plastic fiber-optic cable can be laid or installed in the cable system concerned in various ways. It is thus possible to integrate the plastic optical fiber into one of the cables to be monitored, the plastic optical fiber then replacing, for example, one of the elements of the cable core stranded together. Alternatively, the plastic fiber optic cable is attached to the jacket of the cable to be monitored. Furthermore, there is the possibility of spraying it on, gluing it onto the jacket of the cable or fixing it to the cable jacket by means of a holding helix or a holding thread. If the plastic fiber-optic cable is not fixed to one of the cables or lines, it is advantageous to lay it in a wavy or meandering shape on the cables, so that the required replacement or excess length can already be reached by pulling out at both ends during repairs is.
  • the plastic fiber-optic cable consisting of a PMMA, PC or PS core and a jacket made of fluoropolymer is in particular still encased in a PUR-PE or PA jacket.
  • the plastic optical fiber can also be provided with a protective profile, the protective profile having slots or consisting of a thermoplastic which softens at temperatures T> 150 ° C. Both measures ensure that the protective profile is not heat-insulating, that is to say it falsifies the measured values.
  • the protective profile can be provided with an adhesive surface, the contour of which corresponds to that of the cable to be monitored or is at least adapted. Tear notches in the protective profile make it easier to separate the FO from the cable jacket.
  • FIG. 1 shows the cross section of a cable, in the core of which one of the stranding elements is replaced by a plastic optical fiber serving as a temperature sensor;
  • FIG. 2 shows the cross section of a cable, onto the jacket of which a plastic optical fiber serving as a temperature sensor is injection molded;
  • FIG. 3 shows a plastic optical fiber attached to a cable by means of a holding spiral
  • Fig. 4 shows a plastic fiber-optic cable laid in a meandering manner in a cable duct;
  • Fig. 5 shows an embodiment of a plastic optical fiber in cross section;
  • FIG. 8 shows the structure of a fire alarm device in a schematic representation
  • Fig. 10 is an enlarged view of the fiber optic protection profile with a notch.
  • the cable sheath 2 surrounds the wires 4 of the cable to be monitored, one of the wires forming the core being replaced by a plastic fiber-optic cable 6 serving as a temperature-sensitive element is.
  • the plastic fiber-optic cable 6 is attached to the cable by extrusion coating with a material 8 (for example PE) that adheres well to the cable sheath 2.
  • a material 8 for example PE
  • Fig. 4 shows a cable duct 12 in a partially perspective view in which wires 2 or cables are laid. As can be seen, in this embodiment the plastic LWL 6 freely meandered on the wires 4 / cables to be monitored.
  • FIG. 5 shows the cross section of an optical fiber which can also be used instead of a plastic optical fiber and whose core and jacket each consist of glass.
  • the core and cladding glass fiber 14 is separated by a sliding layer 16 from the outer sheath 18, which is made, for example, of polyamide (e.g. Grillamid TR55).
  • the dimensions are preferably: diameter of the glass fiber 250 ⁇ m, thickness of the sliding layer approx. 100 ⁇ m; Polyamide sheath thickness approx. 200 - 400 ⁇ m.
  • Fig. 6 shows an optical fiber which e.g. with a pressure sensitive adhesive or by overmolding with a hard thermoplastic (e.g. PA 12) in a meandering shape on a carrier material 19.
  • the carrier material can e.g. be a paper tape that has a width of approximately 50 to 100 mm in the embodiment shown.
  • the carrier material 19 is destroyed or the tough, hard thermoplastic is melted (non-combustible carrier material) and the fiber-optic cable, which is under tension, is thereby destroyed.
  • FIG. 7 shows the side view of an alternative embodiment of the optical waveguide according to FIG. 5.
  • the optical waveguide wire 20 is arranged helically on a cylindrical carrier body 22, which preferably consists of a low-melting and, if possible, non-combustible thermoplastic.
  • the optical waveguide wire 20 is preferably fixed on the carrier body 22 with a hot melt adhesive.
  • the fire alarm device 28 contains in particular a laser diode as an optical transmitter, a photodiode serving as an intensity meter and an evaluation / evaluation circuit which compares the measured radiation intensity with a threshold value. If the temperature increases in the vicinity of an optical fiber 6, for example due to a source of fire 30, the damping in the respective optical fiber 6 increases. If the temperature continues to rise, light is no longer transported through the respective optical fiber 6, so that the measured intensity falls below the threshold value and the fire alarm device 28 triggers the alarm.
  • FIG. 9 shows a schematic perspective view of a glass or plastic optical fiber equipped with a protective profile 32, the protective profile 32 having a contact element 34 which extends on both sides of the optical fiber 6.
  • the contour of the adhesive surface 36 present on the underside of the contact element 34 corresponds to that of the cable to which the FO 6 is to be attached.
  • the protective profile 32 can be provided with slits or made from a thermoplastic softening at temperatures T> 150 ° C. This ensures that the protective profile 32 does not keep the heat away from the FO 6.
  • FIG. 10 shows the enlarged view of the optical fiber according to FIG. 9.
  • the tear notches 38 of the protective profile 32 which run parallel to the longitudinal axis of the optical fiber 6 and which facilitate the removal of the optical fiber 6, can be clearly seen.

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Abstract

Die Brandmeldeeinrichtung (28) enthält mindestens einen in unmittelbarer Nähe eines zu schützenden Kabels angeordneten, als temperaturempfindliches Element dienenden Kunststoff-LWL (6), eine Laserdiode, einen Detektor zur Messung der Intensität der von der Laserdiode über den Lichtwellenleiter (6) zum Detektor geführten Strahlung und eine Auswerteeinheit. Die Auswerteeinheit erzeugt immer dann ein Warnsignal, wenn die Temperatur in der Umgebung des Kabels aufgrund eines Brandes ansteigt, sich dadurch die Dämpfung des Lichtwellenleiters (6) erhöht und die im Detektor gemessene Intensität einen Schwellenwert unterschreitet.

Description

Beschreibung
Brandmeldeeinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brandmeldeeinrichtung zur Früherkennung eines Brandherdes, beispielsweise im Kabelschacht eines Gebäudes oder einer Kabelanlage eines Fahrzeuges, Flugzeuges oder Schiffes.
Die in der WO 97/44874 beschriebene Einrichtung zur Bekämpfung eines Brandes in einem Kabelschacht soll die Ausbreitung der Flammen wirkungsvoll unterdrücken und die Entstehung größerer Mengen giftiger und/oder korrosiver Gase verhindern. Dies wird dadurch erreicht, daß ein mit einem unter Überdruck stehenden Feuerlöschmittel gefülltes Rohr im Kabelschacht durchgehend verlegt ist, wobei die Wand dieses Rohres aus einem Material besteht, dessen Schmelzpunkt kleiner ist als der Flammpunkt der für die Mäntel der Kabel bzw. Leitungen verwendeten Materialien. Das Rohr wird somit schon kurz nach dem Entstehen eines Brandes durch die Flammen lokal zerstört, so daß das Löschmittel an der heißesten Stelle, d.h. am Brandherd austritt.
Lichtwellenleiter-Fasern enthaltende, auf Temperaturänderun- gen ansprechende Sensorelemente sind beispielsweise aus der DE 195 20 826, der EP 0 421 967 AI, der EP 0 501 323 Bl und der WO 89/02063 bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer zuverlässigen und einfach aufgebauten Einrichtung zur Früherkennung eines Brandherdes, beispielsweise im Kabelschacht eines Gebäudes oder in der Kabelanlage von Fahrzeugen, Flugzeugen oder Schiffen. Diese Aufgabe wird durch eine Brandmeldeeinrichtung mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Einrichtung. Die Brandmeldeeinrichtung enthält insbesondere einen Kunststoff-Lichtwellenleiter (Kunststoff-LWL oder kurz POF:= Pla- stic Optical Fiber) als temperatursensives Element. Ausgenutzt werden der niedrige Schmelzpunkt des üblicherweise als Kernmaterial eingesetzten PMMA und die Temperaturabhängigkeit seiner optischen Eigenschaften. Steigt die Temperatur in der Umgebung des Kunststoff-LWL an, wird die von einer Laserdiode in den Faserkern eingekoppelte Strahlung stärker gedämft, d.h. die Intensität der im LWL geführten Strahlung verrin- gert. Erreicht die Außentemperatur den Schmelzpunkt des Kernmaterials, wird die Struktur der lichtführenden, aus Kern und Mantel bestehenden Faser ganz oder teilweise zerstört und der Strahlungstransport unterbrochen. Durch Messung der Intensität der beispielsweise von einer Laserdiode erzeugten und über den Kunststoff-LWL zu einem Fotodetektor geführten
Strahlung kann man somit die im Kabelschacht herrschende Temperatur bestimmen und Alarm auslösen, sobald die Temperatur einen Maximalwert erreicht, bzw. die Intensität der transmit- tierten Strahlung unter einen vorgegebenen Grenzwert absinkt.
Sollte ein Kunststoff-LWL beschädigt werden, kann das defekte oder zerstörte Teilstück durch Einspleißen eines entsprechend langen Kunststoff-LWL in einfacher Weise kostengünstig ausgetauscht werden.
Den Kunststoff-LWL kann man auf verschiedene Art und Weise in die der betreffenden Kabelanlage verlegen oder dort einbauen. So besteht die Möglichkeit, den Kunststoff-LWL in eines der zu überwachenden Kabel zu integrieren, wobei der Kunststoff- LWL dann beispielsweise eines der miteinander verseilten Elemente- der Kabelseele ersetzt. Alternativ wird der Kunststoff- LWL am Mantel des zu überwachenden Kabels befestigt. Weiterhin besteht die Möglichkeit, ihn am Mantel des Kabels anzuspritzen, anzukleben oder mittels einer Haltewendel bzw. ei- nes Haltefadens am Kabelmantel zu fixieren. Wird der Kunststoff-LWL nicht an einem der Kabel oder Leitungen fixiert, ist es von Vorteil, ihn Wellenlinien- oder mäan- derförmig auf den zu Kabeln verlegen, so daß bei einer Reparatur die erforderliche Ersatz- oder Überlänge durch Ausziehen an beiden Enden bereits greifbar ist.
Der aus einem PMMA-, PC- oder PS-Kern und einem aus Fluorpolymer gefertigten Mantel bestehende Kunststoff-LWL ist insbesondere noch von einem PUR- PE- oder PA-Mantel umhüllt.
Der Kunststoff-LWL kann darüber hinaus mit einem Schutzprofil versehen sein, wobei das Schutzprofil Schlitze aufweist oder aus einem bei Temperaturen T > 150°C erweichenden Thermoplasten bestehen kann. Beide Maßnahmen stellen sicher, daß das Schutzprofil nicht wärmeisolierend, also meßwertverfälschend wirkt. Darüber hinaus kann das Schutzprofil mit einer Klebefläche versehen sein, deren Kontur derjenigen des zu überwachenden Kabels entspricht oder dieser zumindest angepaßt ist. Im Schutzprofil vorhandene Reißkerben erleichtern das Abtren- nen des LWL vom Kabelmantel.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den Querschnitt eines Kabels, in dessen Seele eines der Verseilelemente durch einen als Temperatursensor dienenden Kunststoff-LWL ersetzt ist;
Fig. 2 den Querschnitt eines Kabels, an dessen Mantel ein als Temperatursensor dienender Kunststoff-LWL angespritzt ist;
Fig. 3 ein mittels einer Haltewendel an einem Kabel befestigter Kunststoff-LWL;
Fig. 4 ein in einem Kabelkanal mäanderförmig verlegter Kunststoff-LWL; Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel eines Kunststoff-LWL im Querschnitt;
Fig. 6 ein auf einer Unterlage fixierter Kunststoff-LWL;
Fig. 7 ein auf ein stabför iges Trägerelement aufgewickelter Kunststoff-LWL;
Fig. 8 den Aufbau einer Brandmeldeeinrichtung in schemati- scher Darstellung;
Fig. 9 ein mit einem Schutzprofil versehener Kunststoff- LWL und
Fig. 10 eine vergrößerte Darstellung des LWL-Schutzprofils mit Trennkerbe.
Die Fig. 1 zeigt den Querschnitt eines elektrischen oder optischen Kabels mit einverseiltem Kunststoff-LWL 6. Der Kabelmantel 2 umgibt dabei die Adern 4 des zu überwachenden Kabels, wobei eine der die Kabelseele bildenden Adern durch ein als temperatursensitives Element dienenden Kunststoff-LWL 6 ersetzt ist.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Kabel ist der Kunststoff-LWL 6 durch Umspritzen mit einem auf dem Kabelmantel 2 gut haftenden Material 8 (beispielsweise PE) am Kabel befestigt.
Die Fig. 3 zeigt wiederum den Querschnitt eines Kabels, wobei in diesem Falle der Kunststoff-LWL 6 durch Haltewendel 10 auf dem Kabelmantel 2 fixiert ist.
Die Fig. 4 zeigt einen Kabelkanal 12 in teilperspektivischer Darstellung, in dem Adern 2 oder Kabel verlegt sind. Wie zu erkennen ist, ist bei dieser Ausführungsform der Kunststoff- LWL 6 frei auf den zu überwachenden Adern 4/Kabeln mäander- förmig verlegt.
Die Fig. 5 zeigt den Querschnitt eines anstelle eines Kunst- stoff-LWL ebenfalls verwendbaren LWL, dessen Kern und Mantel jeweils aus Glas bestehen. Die Kern und Mantel umfassende Glasfaser 14 ist hierbei durch eine Gleitschicht 16 von dem beispielsweise aus Polyamid (z.B. Grillamid TR55) bestehenden Außenmantel 18 getrennt. Die Abmessungen betragen vorzugs- weise: Durchmesser der Glasfaser 250μm, Dicke der Gleitschicht ca. lOOμm; Dicke des Polyamidmantels ca. 200 - 400 um.
Die Fig. 6 zeigt einen Lichtwellenleiter, der z.B. mit einem Haftkleber oder durch- Umspritzen mit einem harten Thermoplast (z.B. PA 12) in Mäanderform auf einem Trägermaterial 19 fixiert ist. Das Trägermaterial kann z.B. ein Papierband sein, das in der gezeigten Ausführung eine Breite von ca. 50 bis 100mm aufweist. Im Brandfall wird das Trägermaterial 19 zer- stört bzw. der zähharte Thermoplast geschmolzen (nicht brennbares Trägermaterial) und der unter Vorspannung stehende LWL dadurch zerstört. Der Biegeradius des Lichtwellenleiters liegt dabei vorzugsweise zwischen r = 15 - 20 mm.
Die Fig. 7 zeigt die Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform des Lichtwellenleiters nach Fig. 5. Dabei ist die Lichtwellenleiterader 20 wendeiförmig auf einem zylindrischen Trägerkörper 22 angeordnet, welcher vorzugsweise aus einem niedrigschmelzenden und möglichst nicht brennbaren Thermo- plast besteht. Die Lichtwellenleiterader 20 ist in der dargestellten Ausführungsform dabei vorzugsweise mit einem Schmelzkleber auf dem Trägerkörper 22 fixiert.
Die Fig. 8 zeigt eine mit einer Brandmeldeeinrichtung ausge- stattete Kabelanlage. Dargestellt sind zwei Kabelkanäle 24 und 26 sowie die darin eingebrachten, wellen- oder mäander- förmig auf den zu überwachenden Adern oder Kabeln lose ange- ordneten Kunststoff- oder Glas-LWL 6 (vergl. Fig. 4) . Wie zu erkennen ist, sind die LWL 6 mit einer optischen Brandmeldeeinrichtung 28 verbunden. Die Brandmeldeeinrichtung 28 enthält insbesondere eine Laserdiode als optischen Sender, eine als Intensitätsmesser dienende Photodiode und einer Auswerte/Bewerterschaltung, welche die gemessene Strahlungsintensität mit einem Schwellenwert vergleicht. Erhöht sich die Temperatur in der Umgebung eines LWL 6, z.B. durch einen Brandherd 30, so steigt die Dämpfung im jeweiligen LWL 6 an. Bei weiter ansteigender Temperatur wird kein Licht mehr durch den jeweiligen LWL 6 transportiert, so daß die gemessene Intensität unter den Schwellenwert absinkt und die Brandmeldeeinrichtung 28 Alarm auslöst.
Die Fig. 9 zeigt eine schematisch perspektivische Ansicht eines mit einem Schutzprofil 32 ausgestatteten Glas- oder Kunststoff-LWL, wobei das Schutzprofil 32 ein sich beidseitig des LWL 6 erstreckendes Kontaktelement 34 aufweist. Die Kontur der auf der Unterseite des Kontaktelements 34 vorhandenen Klebefläche 36 entspricht derjenigen des Kabels, an dem der LWL 6 befestigt werden soll. Das Schutzprofil 32 kann mit Schlitzen versehen oder aus einem bei Temperaturen T > 150°C erweichenden Thermoplasten gefertigt sein. Hierdurch ist sichergestellt, daß das Schutzprofil 32 die Wärme nicht vom LWL 6 abhält.
Die Fig. 10 zeigt die vergrößerte Ansicht des LWL gemäß Fig. 9. Deutlich zu erkennen sind die parallel zur Längsachse des LWL 6 verlaufenden Reißkerben 38 des Schutzprofils 32, die das Heraustrennen des LWL 6 erleichtern.
Natürlich ist es auch möglich, Merkmale der einzelnen gezeigten Ausführungsformen miteinander zu kombinieren.

Claims

Patentansprüche
1. Brandmeldeeinrichtung mit mindestens einem, an einem, in einem oder in unmittelbarer Nähe eines zu schützenden Ob- jektes angeordneten, als temperatursensitives Element dienenden Lichtwellenleiter (6), einer Strahlungsquelle, einem Detektor zur Messung der von der Strahlungsquelle über den Lichtwellenleiter (6) zum Detektor geführten Strahlung und einer Auswerteeinheit, welche ein Warnsignal erzeugt, sobald die im Detektor gemessene Intensität einen Schwellenwert unterschreitet.
2. Brandmeldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter (6) in ein zu überwachen- des Kabel integriert -ist .
3. Brandmeldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter (6) am Mantel (2) eines zu überwachenden Kabels befestigt ist.
4. Brandmeldeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter (6) am Kabelmantel (2) angespritzt, angeklebt oder mittels eines Halteelements befestigt ist.
5. Brandmeldeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtwellenleiter (6) wellenlinien- förmig auf mehreren zu überwachenden Kabeln (4) verlegt ist.
6. Brandmeldeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Kunststoff-Lichtwellenleiter (6) .
7. Brandmeldeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Lichtwellenleiter (6) mit einem Schutzprofil (34) versehen ist.
8. Brandmeldeeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzprofil (34) mit einer Klebefläche (36) versehen ist, deren Kontur an den Umfang des zu überwa- chenden Kabels angepaßt ist.
9. Brandmeldeeinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzprofil (34) mit Reißkerben (38) versehen ist, die ein Heraustrennen des Lichtwellenleiters (6) erleichtern.
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