DE1238365B

DE1238365B - Warnsystem zur Anzeige eines Feuers oder erhoehter Temperatur

Info

Publication number: DE1238365B
Application number: DES83126A
Authority: DE
Inventors: Roger Bennett Jones; Raymond Bruce Smith
Original assignee: Specialties Development Corp
Current assignee: Specialties Development Corp
Priority date: 1962-01-03
Filing date: 1962-12-31
Publication date: 1967-04-06
Also published as: FR1365294A; GB988106A; SE323013B; US3188617A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES Wtwt PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Int. CL:

GOIk

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

G08b
Deutsche Kl.: 74 a-36

S 83126IX d/74 a

31. Dezember 1962

6. April 1967

9. November 1967

Auslegetag:

Ausgabetag:

Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein

Die Erfindung betrifft ein Warnsystem zur Anzeige eines Feuers oder erhöhter Temperatur, mit einem Temperaturfühler, dessen elektrischer Widerstand bei steigender Temperatur abnimmt, mit Schaltvorrichtungen, die auf verschiedene Widerstandswerte ansprechen, wenn sich die Temperatur von einem Normalwert auf einen größeren Wert erhöht, wobei eine Schaltvorrichtung verzögert auf einen relativ hohen Widerstands wert anspricht, um einen Alarm auszulösen, und eine zweite Schaltvorrichtung auf einen niedrigeren Widerstandswert anspricht, um die erste Schaltvorrichtung zu blockieren, wenn die zweite Schaltvorrichtung vor dem Ende der Verzögerung anspricht, und dadurch die Auslösung des Alarms als Folge eines Kurzschlusses mit raschem Widerstandsabfall zu verhindern.

Bei bekannten Warnanlagen kann das normalerweise durch einen Temperaturfühler bei Erreichung der vorgegebenen Zustandsgröße gelieferte Signal auch sonst beim Auftreten eines bestimmten Schaltfehlers erzeugt werden, beispielsweise eines Kurzschlusses oder eines offenen Stromkreises innerhalb des Temperaturfühlers, und daher wird eine falsche Anzeige gegeben, wenn dieser Schaltfehler auftritt.

Derartige Warnanlagen werden gewöhnlich zum Schutz von Flugzeugen benutzt und sind daher beständigen Schwingungen ausgesetzt, insbesondere der Temperaturfühler, welcher innerhalb des Triebwerkgehäuses angeordnet ist. Diese beständigen Schwingungen können einen Bestandteil der Anlage derart schädigen oder in seiner Lage verändern, daß das Nachweiselement kurzgeschlossen wird.

Obwohl solche Kurzschlüsse nicht allzu häufig auftreten, treten sie dennoch häufiger als Feuer auf. Daher besteht, wenn die Anordnung eine Feueranzeige gibt, eine natürliche Neigung seitens der Flugzeugbesatzung, die Warnung deshalb zu mißachten, weil die Anzeige wahrscheinlich das Ergebnis eines Versagens der Anlage ist, wenn, nicht Anzeichen von Feuer direkt von der Besatzung, wahrgenommen werden. Dieser Mangel von Vertrauen in die Zuverlässigkeit der Feuerwarnung vermindert die Wirksamkeit der Anordnung außerordentlich, da der Beginn der Notmaßnahmen zur Löschung des Feuers so weit verzögert werden kann, bis das Feuer eine derartige Größe erreicht, daß es nicht mehr kontrolliert und gelöscht werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Warnsystem, das einen Temperaturfühler aufweist, dessen Widerstand bei steigender Temperatur abnimmt, derart auszubilden, daß keine auf Schaltfehlern beruhende falsche Anzeige auftreten kann.

Wamsystem zur Anzeige eines Feuers oder
erhöhter Temperatur

Patentiert für:

Specialties Development Corporation,
Belleville, N. J. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,

München 27, Pienzenauer Str. 28

Als Erfinder benannt:
Roger Bennett Jones,
Raymond Bruce Smith, Wayne, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 3. Januar 1962 (164 077)

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Warnsystem dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltvorrichtung ein selbsttätig abfallendes Relais betätigt, das einen ersten Kontaktsatz aufweist, um den Alarm zu betätigen, und einen zweiten Kontaktsatz, um die zweite Schaltvorrichtung von der ersten Schaltvorrichtung zu trennen, wodurch sich das System selbsttätig zurückstellt und eine Betätigung der zweiten Schaltvorrichtung nach Ablauf der Verzögerung den Alarm nicht unterbricht.

An Hand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltschema eines erfindungsgemäßen Warnsystems,

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Widerstandes des Temperaturfühlers oder Nachweiselements zu verschiedenen Zeiten und bei verschiedenen Zuständen.

In F i g. 1 ist als Beispiel eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, welche ein auf Temperatur ansprechendes Nachweiselement 10, ein Gleichstromquelle 11, eine den Widerstand kontrollierende Schaltanordnung 12 zur Auslösung eines Alarms, wenn der Widerstand des Elements 10 unter einen vorgegebenen Wert absinkt, und eine zweite, den Widerstand kontrollierende Schaltanordnung 14 zur

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Ausschaltung der Schaltanordnung 12, wenn der Widerstandsabfall auf einem Kurzschluß beruht, aufweist.

Das Nachweiselement 10 enthält ein Paar von parallelen Leitern 15 und 16, welche innerhalb einer röhrenförmigen, metallischen Hülle 17 angeordnet sind und voneinander und von den Wänden der Hülle durch Thermistormaterial 19 getrennt sind.

Die Gleichstromquelle 11 ist ein Doppelweggleichrichter zur Einspeisung durch eine Wechselstromquelle über einen spannungserniedrigenden Transformator 20 mit einer Primärwicklung 21 und einer Sekundärwicklung 22 und einem Mittelabgriff 24. Die Enden der Sekundärwicklung 22 sind über Gleichrichterdioden 25 und 26 mit gleicher Polarität an eine Leitung 27 angeschlossen, und der MittelabgrifT 24 ist an eine Leitung 29 angeschlossen. Eine Kapazität 30 ist zwischen die beiden Leitungen 27 und 29 zur Glättung der Diodenspannung geschaltet. Die Primärwicklung 21 ist mit einer Wechselstromquelle von 115 Volt und 400 Hertz verbunden, um beispielsweise zwischen der positiven Leitung 27 und der negativen Leitung 29 eine Gleichspannung zu erzeugen.

Diese den Widerstand kontrollierende Schaltanordnung 12 enthält einen einstellbaren Widerstand 31, welcher mit dem Element 10 zwischen den Leitungen 27 und 29 in Reihe geschaltet ist, einen Transistor 32 vom Typ NPN, welcher auf eine vorgegebene Spannungsaufteilung zwischen dem Element 10 und dem Widerstand 3l anspricht, einen zweiten Transistor 34 vom Typ NPN, welcher von der Leistung des Transistors 32 gesteuert wird, und ein Relais 35, welches durch die Leistung des Transistors 32 zur Auslösung eines Alarms gesteuert wird. Der Widerstand 31 ist einstellbar zur Festsetzung des Arbeitspunktes der Schaltanordnung 12.

Der Transistor 32 weist eine Basiselektrode 36, eine Emitterelektrode 37 und eine Kollektorelektrode 39 auf. Die Basis 36 ist mit einem Punkt X an der Verbindungsstelle des Nachweiselementes 10 und des Widerstandes 31 über eine Diode 40 und über einen Widerstand 41 mit der Leitung 27 verbunden. Der Kollektor 39 ist mit der Leitung 27 über einen Widerstand 42 verbunden, und der Emitter 37 ist mit der '45 Leitung 29 über einen Widerstand 44 verbunden.

Der Transistor 34 besitzt eine Basiselektrode 45, eine Emitterelektrode 46 und eine Kollektorelektrode 47. Die Basis 45 ist mit dem Kollektor 39 des Transistors 32 über einen Widerstand 49 und über einen Widerstand 50 mit der Leitung 29 verbunden. Der Kollektor 47 ist mit der Leitung 27 über die Spule 51 des Relais 35, und der Emitter 46 ist direkt mit dem Emitter 37 des Transistors 32 verbunden. Das Relais 35 weist ein Paar von durch die Spule 51 gesteuerten Kontakten 52 auf, welche mit einem nicht dargestellten Alarmkreis zur Erzeugung einer Anzeige verbunden sind, wenn das Relais stromlos gemacht wird.

Eine Kapazität 54 ist zwischen die Basis 45 des Transistors 34 und die Leitung 29 geschaltet, um die Wirkung eines Wechsels in der Leistung des Transistors 32 auf den Transistor 34 zu verzögern.

Die zweite den Widerstand kontrollierende Schaltanordnung 14 besitzt einen Transistor 55 vom Typ NPN, welcher auf eine zweite vorgegebene Spannungsaufteilung zwischen dem Nachweiselement 10 und dem Widerstand 31 anspricht, und einen Transistor 56 vom Typ NPN, welcher durch die Leistung des Transistors 55 gesteuert wird und dessen Ausgang mit der Schaltanordnung 12 verbunden ist, um eine Betätigung desselben bei Kurzschlußverhältnissen zu verhindern.

Der Transistor 55 weist eine Basiselektrode 57, eine Emitterelektrode 59 und eine Kollektorelektrode 60 auf. Die Basis 57 ist mit dem Punkt X über eine Diode 61 und über einen Widerstand 62 mit der Leitung 27 verbunden. Der Kollektor 60 ist über einen Widerstand 64 mit der Leitung 27 und der Emitter 59 ist mit der Leitung 29 über einen Widerstand 65 verbunden.

Der Transistor 56 besitzt eine Basiselektrode 66, eine Emitterelektrode 67 und eine Kollektorelektrode 69. Die Basis 66 ist mit dem Kollektor 60 des Transistors 55 über einen Widerstand 70 und mit der Leitung 29 über einen Widerstand 71 verbunden. Der Emitter 67 ist direkt mit dem Emitter 59 des Transistors 55 verbunden, und der Kollektor 69 ist mit dem Kollektor 39 des Transistors 32 in der Schaltanordnung 12 über ein Paar von Kontakten 72 verbunden, welche einen Teil des Relais 35 darstellen und von der Relaisspule 51 gesteuert werden.
• Wenn das Nachweiselement 10 bei Betrieb unter Einwirkung einer normalen Temperatur steht, ist sein Widerstand sehr hoch (60 000 bis 500 000 Ohm), wie durch den Wert R_n in den in Fig. 2 dargestellten Kurven gezeigt ist. Unter dieser Bedingung liegt praktisch der ganze Spannungsabfall der Spannungsquelle am Nachweiselement 10, und der Punkt X besitzt ein sehr hohes positives Potential. Da die Basis 36 mit der positiven Leitung 27 und der Emitter 37 mit der negativen Leitung 29 verbunden ist, fließt ein Strom von der Leitung 27 durch den Widerstand 41, den Basis-Emitter-Kreis des Transistors und den Widerstand 44 zur Leitung 29. Der Punkt X ist jetzt positiver als die Basis 36, daher fließt der gesamte durch den Widerstand 41 fließende Strom durch den Basis-Emitter-Kreis des Transistors 32. Dieser Strom bringt den Transistor 32 auf volle Leitfähigkeit, wodurch der Strom von der Leitung 27 durch den Widerstand 42, den Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors und den Widerstand 44 zu der Leitung 29 fließen kann. Wenn der Transistor 32 seine volle Leitfähigkeit besitzt, ist der Kollektor 39 auf ein niedriges positives Potential gesetzt, wodurch die Basis 45 des Transistors 34 weniger positiv wird als der Emitter 46, und der Transistor wird daher in einem nichtleitenden Zustand gehalten. Die Relaisspuie 51 wird nicht erregt, und die Kontaktpaare 52 und 72 sind in der dargestellten Stellung.

Unter den oben beschriebenen Umständen befindet sich die Schaltanordnung 14 in einem ähnlichen Zustand, wobei der Transistor 55 seine volle Leitfähigkeit besitzt und der Transistor 56 in nichtleitendem Zustand gehalten wird.

Wie nachfolgend im einzelnen beschrieben wird, erregt die Schaltanordnung 12 bei Abfall des Widerstandes des Nachweiselementes 10 infolge Erwärmung das Relais 35 und erzeugt einen Alarm, wogegen bei Widerstandsabfall des Nachweiselementes 10 infolge Kurzschlusses die Schaltanordnung 14 die Ausschaltung der Schaltanordnung 12 zur Verhinderung der Auslösung eines falschen Alarms bewirkt.

Wie in F i g. 2 dargestellt, fällt der Widerstand des Elementes mit der Zeit in einer Weise ab, wie es durch die Kurve A BCDE dargestellt ist, wenn das

Nachweiselement 10 zum Zeitpunkt T₀, der auf den Kurven durch den Punkt A dargestellt ist, einem Feuer ausgesetzt wird. Wenn das Element andererseits kurzgeschlossen wird beim Zeitpunkt Z₀, erfolgt der Abfall des Widerstandes des Elementes praktisch plötzlich, wie durch die Kurve A B'D'CE' gezeigt ist. Zur Verdeutlichung dieser Erklärung ist das für einen auf einem Kurzschluß beruhenden Widerstandsabfall erforderliche Zeitintervall in der Kurve AB'D''CE' übertrieben dargestellt.

Wenn zuerst die Wirkungsweise der Vorrichtung bei der Auslösung mittels Feuer betrachtet wird, so fällt bei Abfall des Widerstandes des Nachweiselementes 10 entlang der KurvestBCDE auch das Potential des Punktes X ab. Wenn der Punkt .Sf weniger positiv wird als die Basis 36, wird ein Teil des durch den Widerstand 41 fließenden Stromes durch die Diode 40 kurzgeschlossen, und der Basisstrom des Transistors 32 sinkt. Bei einem bestimmten vorgegebenen Widerstand des Nachweiselementes, welcher in F i g. 2 als R_t bezeichnet ist und durch den Punkt B auf der Kurve dargestellt wird, wird genügend Strom von dem Basiskreis abgezweigt, um den· Kollektorstrom auf einen Wert zu vermindern, bei welchem die Basis 45 des Transistors 34 positiver ist als der Emitter 46! Die Kapazität 54 lädt sich auf dieses neue Potential der Basis 45 auf und zweigt dabei genügend Strom vom Basis-Emitter-Kreis des Transistors 34 ab, um während einer in Fig. 2 mit AT bezeichneten Zeitdauer zu verhindern, daß dieser leitfähig wird. Wenn sich die Kapazität 54 aufgeladen hat, beginnt der Transistor 34 zu leiten, und der davon herrührende Potentialanstieg des Emitters 46 wird zum Emitter 37 rückgekoppelt, wodurch der Transistor 32 gesperrt wird und der Transistor 34 seine volle Leitfähigkeit erlangt. Die Spule 51 des Relais 35 wird sodann erregt und schließt die Kontakte 52, um Alarm auszulösen und zur Öffnung des Kollektorkreises des Transistors 56 in der Kontrollschaltanlage 14 die Kontakte 72 zu öffnen. In F i g. 2 geschieht die Betätigung des Relais 35 beim Zeitpunkt T₂, welcher in der Kurve durch den Punkt C dargestellt wird.

Wenn der Widerstand des Nachweiselementes auf einen zweiten und tieferen vorgegebenen Wert absinkt, welcher in Fig. 2 durch den Wert.i?_s sowie auf der Kurve durch den Punkt D dargestellt ist, wird genügend Strom vom Basiskreis des Transistors 55 abgezweigt, um den Kollektorstrom desselben auf einen Wert absinken zu lassen, bei welchem ein Basisstrom im Transistor 56 zu fließen beginnt. Die Rückkopplungsverbindung zwischen dem Emitter 67 und dem Emitter 59 sperrt den Transistor 55 und läßt den Basis-Emitter-Strom des Transistors 56 auf einen Wert ansteigen, welcher den Transistor auf seine volle Leitfähigkeit bringen würde, wenn der Kollektorkreis desselben geschlossen wäre. Der Transistor 55 spricht auf einen niedrigeren Widerstand des Elementes an als der Transistor 32, da der Emitterwiderstand 65 einen niedrigeren Wert besitzt als der Emitterwiderstand 44, so daß der Basis-Emitter-Strom des Transistors 55 größer ist als derjenige des Transistors 32 bei irgendeinem Widerstandswert des Nachweiselementes 10.

Wenn nunmehr die Wirkungsweise der Vorrichtung bei Anregung durch einen Kurzschluß des Elementes betrachtet wird, so reagiert die Schaltanordnung 12 wie oben beschrieben, wenn der Widerstand des Nachweiselementes auf einen Wert R_F absinkt, welcher in der Kurve durch einen Punkt B' dargestellt ist. Jedoch fällt der Widerstand des Nachweiselementes auf einen Werti?_s (Punkt D' auf der Kurve), bevor die Zeitverzögerung A T vorbei ist, welche auf der Ladung der Kapazität 54 beruht, wodurch die Schaltanordnung 14 in Tätigkeit gesetzt wird. Der Transistor 56 wird dann seine volle Leitfähigkeit erreichen, und der Kollektorstrom desselben, welcher durch den Widerstand 42 fließt, vermindert das

ίο Potential am Kollektor 39 auf den niedrigen Wert, welcher bei voller Leitfähigkeit des Transistors 32 vorhanden ist. Dadurch wird verhindert, daß der Transistor 34 zu seiner vollen Leitfähigkeit gelangt und falscher Alarm ausgelöst wird. Wenn der Kurzschluß beseitigt ist, werden die Schaltanordnungen 12 und 14 in ihre ursprünglichen Verhältnisse zurückversetzt und können auf jeden neuen Abfall des Widerstandes des Nachweiselementes 10 ansprechen. Die Widerstandswerte R_F und R_s des Nachweiselementes'10, bei welchen die Schaltanordnungen 12 und 14 in Tätigkeit treten, sind von der Einstellung des Widerstandes 31 abhängig und können nach oben oder unten verschoben werden, so daß die Schaltanordnung 12 auf einen vorgegebenen Temperaturzustand anspricht.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwar die Kapazität 54 vorgesehen, um die Verzögerung der Betätigung des Relais 35 um die Zeitdauer Δ Τ zu bewirken, diese Verzögerung kann aber auch durch andere Einrichtungen erzielt werden. Das Relais könnte z. B. ein langsam schaltendes Relais sein, welches zu seiner Betätigung die Zeitdauer Δ Τ benötigt.

Die beschriebene Anordnung benutzt zwar einen Energieumwandler, welcher auf den nachzuweisenden Zustand anspricht, indem er ein Signal erzeugt, welches durch einen Kurzschluß vorgetäuscht werden kann, die Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Anordnungen beschränkt. Offensichtlich ist die Erfindung auch bei Anordnungen mit einem Energieumwandler vorteilhaft, welcher auf den nachzuweisenden Zustand anspricht, indem er ein Signal erzeugt, welches durch einen offenen Stromkreis vorgetäuscht werden kann, beispielsweise bei einem System mit einem Energieumwandler, dessen Widerstand nach und nach ansteigt über eine begrenzte Zeitdauer infolge des Auftretens des nachzuweisenden Zustandes.

Claims

Patentansprüche:

1. Warnsystem zur Anzeige eines Feuers oder erhöhter Temperatur, mit einem Temperaturfühler, dessen elektrischer Widerstand bei steigender Temperatur abnimmt, mit Schaltvorrichtun-• gen, die auf verschiedene Widerständswerte ansprechen, wenn sich die Temperatur von einem Normalwert auf einen größeren Wert erhöht, wobei eine Schaltvorrichtung verzögert auf einen relativ hohen Widerstandswert anspricht, um einen Alarm auszulösen, und eine zweite Schaltvorrichtung auf einen niedrigeren Widerstandswert anspricht, um die ,erste Schaltvorrichtung zu blockieren, wenn die zweite Schaltvorrichtung vor dem Ende der Verzögerung anspricht, und dadurch die Auslösung des Alarms als Folge eines Kurzschlusses mit raschem Widerstandsabfall zu verhindern, dadurch «gekennzeichnet, daß die erste Schaltvorrichtung (12) ein selbsttätig abfallendes Relais (35) betätigt, das einen ersten Kontaktsatz (52) aufweist, um den Alarm

zu betätigen, und einen zweiten Kontaktsatz (72), um die zweite Schaltvorrichtung von der ersten Schaltvorrichtung zu trennen, wodurch sich das System selbsttätig zurückstellt und eine Betätigung der zweiten Schaltvorrichtung nach Ablauf der Verzögerung den Alarm nicht unterbricht.

2. Warnsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltvorrichtung (12) einen ersten Transistor (32) aufweist, dessen Eingang mit dem Temperaturfühler (10) verbunden io ist und dessen Ausgang normalerweise geschlossen ist, und der Transistor abhängig vom Fühlelement (10) so betrieben wird, daß er leitend wird, wenn der Widerstand des Fühlelementes einen ersten Wert erreicht, mit einem zweiten Transistor (34) zum Betätigen des Alarmauslöserelais (35) abhängig vom Zustand des ersten Transistors, wobei der Eingang des zweiten Transistors mit dem Ausgang des ersten Transistors verbunden ist und normalerweise leitet, und der Ausgang des Transistors mit dem Alarmauslöserelais verbunden ist, mit einer mit dem Eingang des zweiten Transistors verbundenen Einrichtung, um dessen Betrieb bis zum Ablauf der Verzögerung nach Betrieb des ersten Transistors zu verzögern, wobei die zweite Schaltvorrichtung (14) einen dritten Transistor (55) aufweist, dessen Eingang mit dem Fühlelement verbunden ist und der normalerweise leitend ist und nicht leitet, wenn das Fühlelement einen zweiten vorgegebenen, niedrigeren Widerstandswert aufweist, mit einem vierten Transistor (56), der vom dritten Transistor gesteuert wird und dessen Eingang mit dem Ausgang des dritten Transistors verbunden ist, und der normalerweise nichtleitend ist, wobei der vierte Transistor mit dem Eingang des zweiten Transistors parallel zum Ausgang des ersten Transistors verbunden ist, mit normalerweise geschlossenen, elektrisch betätigten Schalterkontakten (72), die in Reihe zum Ausgang des vierten Transistors liegen und vom Alarmauslöserelais gesteuert werden, um den Ausgang des vierten Transistors vom Eingang des zweiten Transistors zu trennen, wenn das Alarmauslöserelais durch den zweiten Transistors betätigt wird.

3. Warnsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transistor in Reihe mit dem Parallelkreis liegt, der die Ausgangskreise des ersten und vierten Transistors umfaßt, um eine Spannungsteilerschaltung zu bilden, und daß der-Eingangskreis des zweiten Transistors an die Verbindung zwischen dem Fühlerwiderstand und dem Parallelkreis angeschlossen ist, um in seinem normalen Betriebszustand gehalten zu werden, solange der Ausgangskreis des ersten oder vierten Transistors geschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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