DE4028188A1 - Brandmelder mit einem streulicht- und einem ionisationssystem - Google Patents
Brandmelder mit einem streulicht- und einem ionisationssystemInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Brandmelder mit einem Streu
lichtsystem und einem Ionisationssystem sowie einer ge
meinsamen Auswerteelektronik.
Ein derartiger Brandmelder ist aus dem Prospekt
C 3001 6/84 der Firma BRK Electronics bekannt und soll
die frühzeitige Erkennbarkeit von Bränden ermöglichen
ohne die Häufigkeit von Fehlalarmen zu erhöhen. Dem liegt
die Erkenntnis zugrunde, daß Ionisationsmelder bevorzugt
auf das Vorhandensein von kleinen Aerosolpartikeln an
sprechen, während Streulichtmelder wegen der hohen Streu
fähigkeit frühzeitig auf das Vorhandensein großer Aero
solpartikel reagieren. Bei dem bekannten Brandmelder sind
jedoch das Streulichtsystem und das Ionisationssystm le
diglich in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, im
übrigen aber völlig voneinander getrennt und haben daher
auch unterschiedliche Luftzutrittsöffnungen. Der Melder
weist deshalb auch einen vergleichsweise großen Durch
messer auf und nur eines seiner beiden Systeme hat gleich
mäßig über seinen Umfang verteilte Luftzutrittsöffnungen
und dementsprechend eine von der Anströmungsrichtung weit
gehend unabhängige Ansprechempfindlichkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brand
melder der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen,
der kompakt baut und dessen Detektionssysteme beide eine
von der Anströmungsrichtung weitgehend unabhängige Emp
findlichkeit haben.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeich
nenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale
gelöst.
Der Kern dieses Vorschlages ist darin zu sehen, daß das
Streulichtsystem und das Ionisationssystem in der glei
chen Ebene und in ein und derselben Kammer angeordnet
sind sowie eine gemeinsame, umfangssymmetrische Luftein
trittsöffnung haben. Dieses Konstruktionsprinzip bedeutet
zwar, daß keines der beiden Systeme umfangssymmetrisch
bzw. auf der Mittel- oder Hochachse des Melders angeord
net ist, wie dies bei Einzelsystemen und bei dem Brand
melder der einleitend angegebenen Gattung für zumindest
eines von dessen beiden Systemen noch der Fall war. Es
hat sich jedoch gezeigt, daß sich durch eine geschickte
Gestaltung des Kammerinnenraumes sowohl erreichen läßt,
daß die Richtungsabhängigkeit der Ansprechempfindlichkeit
trotz der zwangsläufig exzentrischen Lage der betreffen
den Kammervolumina, innerhalb derer die Aerosolkonzen
tration bestimmt wird, innerhalb einer für viele Anwen
dungsfälle akzeptablen Toleranz bleibt als auch der For
derung genügt werden kann, daß das Meßvolumen des Streu
lichtsystems bei bestmöglicher Abschirmung gegenüber
Fremdlicht möglichst gut (also mit geringem Strömungs
widerstand) durchströmt sein soll. Der Fremdlichtein
fluß auf das Streulichtsystem läßt sich durch entspre
chende Ausbildung des jeweiligen Tubus für die Sende-
und die Empfangsdiode sowie des zwischen der Sende-
und der Empfangsdiode angeordneten Kunststoffkörpers
niedrig halten. Weitere Maßnahmen zur Unterdrückung
des Fremdlichtanteils können bei der elektronischen
Signalverarbeitung, insbesondere durch Differenz
signalbildung, getroffen werden.
Durch keine dieser Maßnahmen wird die Durchströmung des
Meßvolumens des Streulichtsystems behindert. Eine direkte
Durchströmung der Referenzkammer des Ionisationssystems kann
hingegen durch geeignete Formgebung des Präparatehalters
in Verbindung mit kurzen Strecken zwischen den jeweiligen
Elektroden, ggf. auch durch zusätzliche Strömungsblenden,
gering gehalten werden.
Der Fremdlichteinfluß läßt sich durch die im Anspruch 2
angegebene Wahl des Kegelwinkels der Wand der gemeinsamen
Kammer erreichen.
Eine im Sinne der vorstehend genannten Bedingungen beson
ders vorteilhafte Ausführungsform des Ionisationssystems
ist im Anspruch 3 angegeben.
Besonders hohe Forderungen an die Richtungsunabhängigkeit
der Empfindlichkeit der beiden Systeme können mit einem
zusätzlichen Strömungsleitring erfüllt werden, dessen
Merkmale im Anspruch 4 genannt sind.
Das gewählte Konstruktionsprinzip erlaubt es, als weite
res Melderkriterium die Temperatur heranzuziehen. Diese
Weiterbildung ist Gegenstand des Anspruches 5. Der dort
genannte Wärmefühler kann genau in der Mittelachse des
Melders, vorzugsweise oberhalb dessen Kammer, positioniert
werden und hat daher eine von der Anströmrichtung völlig
unabhängige Empfindlichkeit. Die Kontaktierung des Wärme
fühlers mit der dann allen drei Systemen gemeinsamen Aus
werteelektronik, die unterhalb der gemeinsamen, kreisför
migen Grundplatte angeordnet ist, erfolgt auf einfachste
Weise durch eine Bohrung in dem Kunststoffkörper hin
durch.
In der Zeichnung ist ein Brandmelder nach der Erfindung
in einer beispielhaft gewählten Ausführungsform schema
tisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seiten
ansicht
Fig. 2 eine Aufsicht auf die Meldergrundplatte,
Fig. 3 eine Aufsicht äuf den Strömungsleitring und
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Brandmelder hat
eine kreisförmige Grundplatte 1, unterhalb derer die hier
nicht interessierende Auswerteelektronik angeordnet ist.
Die Grundplatte 1 begrenzt zusammen mit einer umlaufenden
Wand 2, die die Form eines Hohlkegelstumpfes hat, eine
Kammer, deren obere, dem Lufteintritt dienende Öffnung
durch ein engmaschiges Drahtgitter 3 abgedeckt ist. Ober
halb des Drahtgitters 3 befindet sich ein auf seitlichen
Stützen 4a ruhender Strömungsleitring 4, dessen Form im
einzelnen aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist. Diese
Anordnung wird von einem Gehäuse 5 umschlossen, das im
wesentlichen ebenfalls die Form eines Hohlkegelstumpfes
hat, dessen kleinere Basis durch eine Deckplatte 5a ver
schlossen ist. Die Deckplatte 5a ist über schmale Stege
5b mit dem Mantel des Gehäuses 5 verbunden. Die Zwischen
räume zwischen den Stegen 5b bilden über den Umfang ver
teilte Luftzutrittsöffnungen 6.
Auf der Grundplatte 1 sind ein Streulichtsystem, ein
Ionisationssystem sowie ein Wärmefühler angeordnet.
Das Streulichtsystem umfaßt eine Sendediode 7, die auf
einem Sockel 7a in einem Tubus 7b angeordnet ist. Etwa
gegenüber der Sendediode 7 befindet sich eine Empfangs
diode 8, die in entsprechender Weise auf einem Sockel 8a
in einem Tubus 8b angeordnet ist. Die Hauptachse 7c der
Sendediode 7 und die Hauptachse 8c der Empfangsdiode 8
sind so zueinander orientiert, daß der Schnittpunkt 9
außerhalb der Symmetrie- oder Mittelachse der Kammer bzw.
der Grundplatte 1 liegt. Zwischen der Sendediode 7 und
der Empfangsdiode 8 ist ein Kunststoffkörper 10 angeord
net, dessen der Sendediode 7 und der Empfangsdiode 8 zu
gewandte Flächen so profiliert sind, daß sie in bekannter
Weise als Lichtfalle wirken. Des weiteren sind die Grund
platte 1, die Kammerwand 2, die Teile 7a, 7b, 8a, 8b und
der Kunststoffkörper 10 schwarz und matt gehalten. Auch
ist der Neigungswinkel der Kammerwand 2 gegenüber der
Grundplatte 1 so gewählt, daß ein möglichst geringer An
teil sowohl des von der Sendediode 7 ausgehenden Lichtes
als auch des Fremdlichtes an der Kammerwand 2 in Richtung
der Achse 8c der Empfangsdiode 8 reflektiert wird.
Das Ionisationssystem befindet sich auf der von dem Ach
senschnittpunkt 9 abgewandten Seite des Kunststoffkörpers
10. Das Ionisationssystem umfaßt einen an dem Kunststoff
körper 10 befestigten Präparatehalter 11 mit einer Aus
nehmung 11a, in der eine plattenförmige Elektrode 12 an
geordnet ist, der in geringem Abstand eine drahtförmige
Elektrode 13 gegenübersteht. Die plattenförmige Elektrode
12, die auch das nichtdargestellte, ionisierende Präparat
trägt, bildet die gemeinsame Elektrode der Meßkammer und
der Referenzkammer des Ionisationssystems. Die beiden
Kammern sind bei dieser Ausführungsform keine physikalisch
getrennten Räume sondern werden durch die (teilweise ge
meinsamen) Volumina im Bereich der betreffenden Elektro
den gebildet. Hierbei ist die Elektrode 13 die Bezugs
elektrode der Referenzkammer. Die Bezugselektrode der
Meßkammer ist hingegen eine ausgedehnte Fläche, bestehend
aus den der gemeinsamen Elektrode 12 benachbarten Teilen
oder Bereichen der Grundplatte 1 und der Kammerwand 2 so
wie des Drahtgitters 3. Unter anderem aus diesem Grund
sind die Grundplatte 1 und die Kammerwand 2 aus einem
leitfähigen Kunststoff hergestellt. Die Kontaktierung der
genannten Elektroden mit der Auswerteelektronik ist nicht
dargestellt.
In der Mittelachse der Kammer ist ein Wärmefühler 14 ober
halb des Drahtgitters 3 angeordnet. Er ist mit der Aus
werteelektronik durch eine Bohrung 10a in dem Kunststoff
körper 10 hindurch verbunden.
Der Strömungsleitring 4 teilt den Luftzutrittsquerschnitt
gemäß Fig. 1 in eine untere und eine obere Hälfte. Gemäß
den Fig. 3 und 4 hat der Strömungsleitring 4 näherungs
weise die Form eines Kugelkalottenringes (oder auch die
jenige des Mantels eines Kegels mit sehr großem Kegelwin
kel). An seinem äußeren Umfangsrand 4a hat der Strömungs
leitring zwei Ausnehmungen 4b. Diese dienen zur Aufnahme
von Lichtleitprofilstücken (nicht dargestellt), die längs
der Kammerwand 2 angeordnet werden können und den Be
triebszustand des Melders kennzeichnende Lichtsignale von
auf der Grundplatte 1 angebrachten Leuchtdioden entspre
chenden, in der Deckplatte 5 des Gehäuses vorgesehenen
Öffnungen zuleiten (ebenfalls nicht dargestellt). Die in
nere Öffnung des Strömungsleitringes 4 ist nicht kreis-
sondern etwa kissenförmig gestaltet, wobei die einsprin
genden Ränder 4c schmale Kreissegmente 4d begrenzen. Im
eingebauten Zustand des Strömungsleitringes 4 befinden
sich diese Kreissegmente 4d über der Sendediode 7 bzw.
der Empfangsdiode 8. Es hat sich gezeigt, daß mit dieser
Form des Strömungsleitrings die Empfindlichkeit sowohl
des Streulichtsystems als auch des Ionisationssystems
(der achssymmetrisch angebrachte Wärmefühler ist ohnehin
nicht richtungsempfindlich) unabhängig von der Anströ
mungsrichtung praktisch konstant bleibt. Es wird ange
nommen, daß dies auf den in Fig. 4 durch die Strömungs
fäden 15 angedeuteten Effekt der Teilung der (über die
Öffnungen 6 eintretenden) Luftströmung zurückzuführen ist.
Infolge dieser Teilung und der Profilwirkung des Strö
mungsleitringes werden offenbar die jeweiligen Meßvolumi
na, obwohl sie voneinander beabstandet und für bestimmte
Anströmrichtungen durch den Kunststoffkörper 10 sowie den
Einbau der Sendediode 7 und der Empfangsdiode 8 verdeckt
sind, gleichmäßig gefüllt.
Claims (5)
1. Brandmelder mit einem Streulichtsystem und einem
Ionisationssystem sowie einer gemeinsamen Auswerte
elektronik, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Systeme in einer gemeinsamen Kammer angeordnet sind,
die von einer kreisförmigen Grundplatte (1), einer
Wand (2) in der Form eines Hohlkegelstumpfes und einer
Lufteintrittsöffnung begrenzt wird, daß die Luftein
trittsöffnung von einem Drahtgitter (3) abgedeckt ist,
daß, von dem Drahtgitter beabstandet, eine Deckplatte
(5a) angeordnet ist und zwischen dieser und der die Luft
eintrittsöffnung enthaltenden Durchmesserebene über
den Umfang verteilte Luftzutrittsöffnungen (6) vorge
sehen sind, daß die Sendediode (7) und die Empfangs
diode (8) des Streulichtsystems, sich etwa auf einer
Durchmesserlinie gegenüberliegend, in je einem Tubus
(7b, 8b) so angeordnet sind, daß sich die Achsen (7c, 8c)
ihrer maximalen Intensität bzw. Empfindlichkeit außerhalb der geo
metrischen Mittelachse der Kammer kreuzen, daß im Be
reich der Mittelachse der Kammer zwischen der Sende-
und der Empfangsdiode ein als Lichtfalle wirkender
Kunststoffkörper (10) angeordnet ist, und daß auf der
dem Kreuzungspunkt (9) der Achsen der Sende- und der
Empfangsdiode abgewandten Seite des Kunststoffkörpers
(10) der Präparathalter (11) für das ionisierende
Präparat des Ionisationssystems angebracht ist.
2. Brandmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kegelwinkel der Kammerwand (2) so gewählt ist,
daß ein möglichst geringer Teil des an der Wand (2)
reflektierten Lichts in Richtung der Empfangsdiode (8)
reflektiert wird.
3. Brandmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Präparathalter (11) die gemeinsame
Elektrode (12) des Ionisationssystems, eine von dieser
in geringem Abstand angeordnete Elektrode (13) die Be
zugselektrode der Referenzkammer, und die dem Präpa
rathalter benachbarten Bereiche der jeweils aus lei
tendem Kunststoff bestehenden Grundplatte (1) und der
Kammerwand (2) sowie des Drahtgitters (3) die Bezugs
elektrode der Meßkammer bilden.
4. Brandmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen dem Drahtgitter (3) und
der Deckplatte (5a) ein Strömungsleitring (4), der
näherungsweise die Form eines Kugelkalottenringes hat,
angeordnet ist, dessen innere Öffnung einen etwa kis
senförmigen Querschnitt hat, wobei die beiden gegen
überliegenden, einspringenden Ränder (4c) oberhalb
der Sende- bzw. der Empfangsdiode (7; 8) liegen.
5. Brandmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Mittelachse der Kammer
oberhalb des die Lichtfalle bildenden Kunststoffkör
pers (10) ein Wärmefühler (14) angeordnet ist.
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