DE2134563A1 - Rauchdetektor zum optischen Ermitteln von durch Verbrennung erzeugten Aerosolen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rauchdetektor, mit dem optisch Aerosole ermittelt werden können, die durch Verbrennung erzeugt werden, und der eine Lichtquelle und eine lichtempfindliche und rauchanzeigende Einrichtung aufweist, die so angeordnet ist, dass die Lichtstrahlen aus der Lichtquelle in Abhängigkeit | von der Konzentration der Aerosole zur Anzeigeeinrichtung wandern. Der Rauchdetektor nach der Erfindung ist als Feuermelder geeignet.

Bei bekannten Einrichtungen dieser Art wird ein lichtempfindliches Element verwendet, das außerhalb der Bahn eines Lichtstrahls angeordnet ist, der durch eine Messkammer fällt, die gegen äußeres Licht abgeschirmt ist. Die Lichtstrahlen können das lichtempfindliche Element nur dann erreichen, wenn sie durch Reflexion oder Dispersion abgelenkt werden.

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Die bei Bränden erzeugten Aerosole dringen in die Messkammer ein und erzeugen dort den sogenannten Tyndall-Effekt, "bei dem der Lichtstrahl zerstreut wird. Das lichtempfindliche Element wird dann nur von denjenigen Lichtstrahlen erreicht, die die erforderliche Ablenkung erfahren haben.

Die Helligkeit des zerstreuten Lichtstrahls nimmt sehr rasch ab mit dem Ablenkungswinkel. Wird das lichtempfindliche Element so angeordnet, dass der Lichtstrahl nur wenig abgelenkt zu werden braucht, so wird trotzdem nur ein sehr kleiner Anteil der gesamten Lichtmenge des Lichtstrahls ausgenutzt, und die Abschirmung gegen direktes Licht wird sehr schwierig.

Hauptzweck der Erfindung ist eine bessere Ausnutzung der verfügbaren Lichtmenge, so dass eine hohe Peuermeldeempfindlichkeit erreicht wird, wobei das lichtempfindliche Element gegen direktes Licht so abgeschirmt wird, dass die zerstreuten Lichtstrahlen ohne Ablenkung das lichtempfindliche Element erreichen können. Die Merkmale der Erfindung sind im Kennzeichnungsteil des beiliegenden Anspruchs 1 angeführt.

Die Einrichtung nach der Erfindung soll ferner einen befriedigenden Schutz gegen einen falschen Feueralarm bieten. Diey wird nach der Erfindung dadurch ermöglicht, dass der Alarm nicht durch einen absoluten Aerosolkonzentrationspegel ausgelöst wird sondern in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Änderung der Aer. olkonzentration. Die diesen Teil der Erfindung betreffenden L' ckmale sind im Anspruch 2 angeführt.

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In <ier beiliegerd en Zeichnung ist die

Pig.1 eine Darstellung einer dem genannten Zweck dienenden bekannten Anordnung,

Pig.2 eine Darstellung des Tyndall-Effektes,

Pig.3 eine Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung,

Pig.4 eine Darstellung einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Pig.5 ein Schaltplan für die elektrische Einrichtung des erfindungsgemäßen Rauchdetektors.

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Die erfindungsgemäße Einrichtung weist eine gegen das Licht aus der Umgebung abgeschirmte Kammer 1 mit Lüftungsschlitzen auf, durch die die Umgebungsluft in die Kammer einströmen kann. An einer der "Wandungen der Kammer 1 ist eine Lichtquelle 3 angebracht, deren Licht von einer Linse 4 zu einem Lichtstrahl gebündelt wird, der gegen die gegenüberstehende Wandung der Kammer gerichtet wird. Außerhalb der Bahn des Lichtstrahls ist ein lichtempfindliches Element 5 angeordnet.

Bei einem Brand werden Aerosole erzeugt, die in die Messkammer 1 eindringen und den Lichtstrahl zerstreuen. Das lichtempfindliche Element wird dann nur von denjenigen Lichtstrahlen erreicht, die die erforderliche Ablenkung erfahren haben. Bei einer genügend starken Konzentration der Aerosole wird von einer g äußeren elektrischen Einrichtung, in die das lichtempfindliche Element 5 eingeschaltet ist, ein Feueralarm ausgelöst.

Die Pig.2 zeigt mittels Polarkoordinaten die Zerstreuung eines Lichtstrahls als Folge des Tyndall-Effektes. Hieraus ist zu ersehen, dass die Helligkeit B mit dem Ablenkungswinkel delta der Lichtstrahlen rasch absinkt. Bei der Anordnung nach der Fig«1 kann daher nur ein sehr kleiner Anteil der gesamten Lichtmenge das lichtempfindliche Element 5 erreichen.

In der Fig.3 ist eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Rauchdetektors dargestellt mit einer zylindrischen Kammer 1, die für das Licht aus der Umgebung undurchlässig und mit Lüftungsschlitzen 2 versehen ist, durch die die Umgebungsluft ein- J strömen kann. In der Kammer 1 ist eine Lichtquelle 3 angeordnet, deren Mcht von einer Linse 4· zu einem Lichtstrahl gebündelt wird· In der Bahn des Lichtstrahls sind hintereinander zwei Polarisationsfilter 6 und 7 angeordnet, deren Polarisationsachsen auf einander senkrecht stehen, so dass der Lichtstrahl nach der Polarisation durch das Filter 6 normalerweise das Filter 7 nicht mehr durchdringen kann.

Bei einem Brand dringen die hierbei erzeugten Aerosole durch die Küftungsschlitze 2 in die Kammer ein, wobei der Tyndall-Effekt bewirkt, dass der Lichtstrahl in Abhängigkeit von der Konzentration der Aerosole die vom Filter 6 bewirkte Polarisation

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zum Teil verliert und entpolarisierte Lichtstrahlen enthält, die durch das Filter 7 fallen und von einer linse 8 auf das lichtempfindliche Element 5 ausgerichtet werden. Bei Überschreiten eines einer kritischen Aerosolkonzentration entsprechenden Schwellenwertes wird von einer, das lichtempfindliche Element enthaltenden äußeren Schaltung ein feueralarm ausgelöst.

Die lichtquelle 1 kann aus einer Glimmlampe, einer Halogenlampe, einer Gasentladungslampe, einer Licht aussenden Diode oder aus einer anderen bekannten Lichtquelle bestehen. Das erzeugte Licht kann konstant oder fluktuierend sein. Das lichtempfindliche Element 5 kann .photoleitend oder photoelektrisch sein.

Die Fig.4 zeigt eine andere Ausführungsform des Rauchdetektors nach der Erfindung.

Zwei zylindrische Rohre sind konzentrisch so angeordnet, dass sie eine Außenkammer 11 und eine Innenkammer 12 bilden. Die Außenkamraer 11 steht über die Lüftungsschlitze 2 mit der Umgebungsluft in Verbindung und ist mit einer Lichtquelle 3 ausgestattet, deren Licht von einer Linse 4 zu einem Lichtstrahl gebündelt wird. Die Innenkammer 12 wird von zwei Polarisationsfiltern 6 und 7 abgeschlossen, die hintereinander in der Bahn des Lichtstrahls angeordnet sind derart, dass deren Polarisationsachsen zu einander senkrecht verlaufen. Der Licht kann nach der vom filter 6 bewirkten Polarisation normalerweise nicht mehr das filter 7 durchdringen. Der Kern des Lichtstrahls wandert durch die Innenkammer 12, während der außen gelegene Teil des Lichtstrahls durch die Außenkammer 11 wandert. Die Lüftungsschlitze 9 ermöglichen, dass die Luft zwischen den Kammern hindurchströmen kann.

Enthält die Umgebungsluft Aerosole, die durch die Lüftungsschlitze 2 und 9 in die Kammern 11 und 12 eingedrungen sind und sich gleichmäßig verteilt haben, so enthält der Lichtstrahl depolarisiertes Licht, das durch das filter 7 fällt und von einer Linse 8 auf zwei kreisrunde und konzentrisch angeordnete lichtempfindliche Elemente 51 und 52 geworfen wird, wobei das Element 51 das Licht aus der Außenkammer 11 und das Element

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nur das Licht aus der Innenkammer 12 empfängt.

Da "bei einem Brand die Konzentration der erzeugten Aerosole in der Umgebungsluft rasch ansteigt, so dringen'die Aerosole in die Kammer 11 rascher ein als in die Kammer 12, so dass die betreffenden absoluten Konzentrationspegel der Aerosole in den beiden Kammern kurzzeitig ungleich sind. Auf die beiden lichtempfindlichen Elemente 51 und 52 fällt daher Licht mit unterschiedlicher Helligkeit. Eine an die Elemente 51 und 52 angeschlossene äußere Vergleichsschaltung ermittelt die Differenz der verschiedenen Helligkeiten und löst bei Überschreiten eines Schwellenwertes einen Feueralarm aus.

Die Pig.5 zeigt, in welcher Weise die beiden lichtempfindlichen Elemaite 51 und 52 in einer Vergleichsschaltung eingeschal- _ä tet sind, die aus einer Brückenschaltung 13 besteht, deren Ausgang ™ 14 ausgeglichen ist, wenn die Elemente 51 und 52 Licht mit gleicher Helligkeit empfangen. Der Ausgang der Brückenschaltung 13 kann in bekannter Ifeise zu einem Verstärker geleitet werden, der bei Auftreten einer ünbalanz die Ausgangsspannung der Brückenschaltung 13 einem Relais zuführt, das den Feueralarm auslöst.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen beiden Ausführungsformen beschränkt. Z.B. können die beiden Kammern 11 und 12 als von einander unabhängige Kammern ausgestaltet werden unter der Voraussetzung, dass sie einen unterschiedlichen Luftaustausch mit der Umgebungsluft aufweisen.

Patentansprüche

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   Rauchdetektor zum optischen Ermitteln der bei Bränden erzeugten Aerosole mit einer Lichtquelle (3) und mit einer lichtempfindlichen rauchanzeigenden Einrichtung (5), die so angeordnet ist, dass die lichtstrahlen aus der Lichtquelle in Abhängigkeit von der Konzentration der Aerosole auf die Anzeigeeinrichtung fallen, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtstrahlen mindestens durch zwei Polarisationsfilter (6, 7) geleitet werden, deren Polarisationsaehsen in bezug auf einander so versetzt sind, dass ein Vordringen der Lichtstrahlen bis zur Anzeigeeinrichtung normalerweise verhindert, jedoch bei Anwesenheit von Aerosolen dadurch ermöglicht wird, dass die bei den Lichtstrahlen bewirkte Polarisation von der Konzentration der Aerosole beeinflusst wird.
2. 2. Rauchdetektor »ach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung in der Bahn des Lichtstrahls angeordnet ist.
3. 3. Rauchdetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Licht aus der Lichtquelle von einer ersten Linse (4) zu einem Lichtstrahl gebündelt wird, der durch die Polarisationsfilter geleitet wird, und dass eine zweite Linse (8) diejenigen Lichtstrahlen auf die Anzeigeeinrichtung ausrichtet, die aus den Polarisationfiltern austreten.
4. 4. Rauchdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bahn der Lichtstrahlen nebeneinander zwei Kammern (11, 12) angeordnet sind, von denen die eine Kammer (11) ein rasches und die andere Kammer (12) ein langsames Einströmen der Aerosole aus der Umgebungsluft zulässt, dass die Anzeigeeinrichtung aus zwei lichtempfindlichen Elementen (51» 52) besteht, die so angeordnet sind, dass dass das eine Element (51) in der Hauptsache diejenigen Lichtstrahlen

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   empfängt, die durch die erstgenannte Kammer (11) fallen, während das andere Element (52) hauptsächlich diejenigen Lichtstrahlen empfängt, die durch die letztgenannte Kammer (12) fallen, und dass die beiden lichtempfindlichen Elemente in eine Vergleichsschaltung eingeschaltet sind.
5. 5. Rauchdetektor nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, dass die genannten beiden Kammern von zwei zylindrischen und konzentrisch angeordneten Rohren gebildet werden, und dass die genannten beiden lichtempfindlichen Elemente kreisrund und. konzentrisch angeordnet sind.
6. 6. Rauchdetektor nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Vergleichsschaltung aus einer Brücken- ™ schaltung (13) besteht, mit der die beiden lichtempfindlichen Elemente so verbunden sind, dass die Brückenschaltung sich am Ausgang (14) im Gleichgewicht befindet, wenn die Aerosole in den beiden Kammern die gleiche Konzentration aufweisen.

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