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Apparat, insbesondere elektrischer Feuermelder £--xlj Die Erfindung
betrifft einen wärmeempfindliche#n Apparat, insbesondere einen elektrischen Feuermelder.
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Es sind Feu-ermelder bekannt, deren Hauptbestandteilie eine dicke
Metallstange und ein dünner Metalldrah,t sind, welche nebeneinander in geringern
gegenseitigem Abstand liegen und an den Enden aneinander befestigt sind. Der Metalldraht,
welcher von einer Feder in Spannung gehalten wird, steht mit einem beweglichen Kentaktorgan
in Verbindung, das unter gewissen Bedingungen Kontakt mit einem zugehörigen, festen
Kontaktorgan schließen kann, Bei einer langsamen Erhöhung der Temperatur der Umgebung
werden sowohl die dicke Metallstange als auch der dünne Metalldraht sich gleich
schnell ausdehnen, und der bewegliche Kontakt wird niicht dazu kommen, den festen
Kontakt zu berühren, weil eine Ausdehnung des Metalldrahtes im wesentlichen durch
eine erhöhte, durch die Ausdehnung der Metallstange hervorgerufene Spannung aufgehoben
wird. Eine plöt#z1.iche Erhöhung der Temperatur der Umgebung bewirkt dagegen eine
schnellere Ausdehnung des dünnen Metalldraht-es als der dicken Meitallstange, die
eine größere Wärmekapazität hat, und infolge der Einwirkung der Feder auf den Draht
wird der elektrische Kontakt geschlossen.
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Feuermelder dieser Art können sehr empfindlich gemacht werden., so
daß sie gegenüber einer geringen, jedoch schnellen Temperatursteigerung reagieren.
Indessen hat es sich gezeigt, daß die bekannten Feuermelder dieser Art nicht. zuverlässig,sind,
und da Zuverlässigkeit gerade die erste Bedingung ist, die an einen Feuermelder
gestellt wird, weil er ja in Hinblick auf eine Situation, die sehr lange nach der
Aufstellung des. Apparates eintreten kann, aufgestellt wird., hat dieser bekannte
Feuermelder trotz seiner Verwendung während eines halben Jahrhunderts in der Praxis
keine große Ausbreitung gefunden.
Eine Ursache der Unzuverlässigkeit
dieses bekannten Feuermelders kann sein, daß der dünne Draht sich im Laufe der Zeit
entweder so. viel streckt, daß der Kontakt geschlossen wird, oder auch nur so viel,
daß die Empfindlichkeit geändert wird und nicht mehr der ursprünglichen Justierung
entspricht. Es sind diese Mängel, die Anlaß zur Abgabe unrichtiger Meldungen geben
können., die die Aufmerksamkeit gegenüber Fällen, wo eine Meldung von einem solchen
Differentialmelder aus von Wichtigkeit sein kann, abschwächen. Daß der bekannte
Melder kein Signal abgibt, wenn wirklich Grund dafür ist, kann darauf zurückzuführen
sein, daß der Kontaktdruck wegen der begrenzten, Federbelastung, der der dünne Draht
ausgesetzt w-eirden kann, nicht genügend groß gemacht werden kann, um eine sichere
Kontaktschlsießung stattfinden zu lassen. Im Laufe der Zeit können die Kontakte
nämlich beschmutzt werden, z. B. durch Spinngewebe, und da sie nicht ständig in
Gebrauch sind, wie dies z, B. bei kelaiskontakten einer Telefonzentrale der Fall
ist, besteht die sehr große Gefahr, daß sie versagen, wenn sie wirklich in. Tätigkeit
treten sollen.
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Ferner sind Feuermelder bekannt, die aus einer Kombination aus einerseits
einer durch eine geriffelte Membran geschlossenen, mit Luft gefüllten Dose, durch
welche Luft mit begrenzter Geschwindigkeib durch eine Öffnung entweichen kann, andererseits
aus, einem Kontaktthermotneter besteht. Die Dose soll als, Diffeirentialmelder und
das Kontaktthermometer als Maximalmelder wirken; aber die Empfindlichkeit des Differeneiahnelders
ist gering, weil die Luft nur langsam erwärmt wird, und seine Stabilität ist auch
gering, weil seine Tätigkeit von der Öffnung abhängt, durch -welche die Luft abströmen
soll. Diese Öffnung kann im Laufe der Zeit leicht durch Schmutz verstopft werden,
und die Regelung ihrer Größe bildet daher ein schwieriges Problem.
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Man hat daher andere Wege zur Herstellung von Feuermeldern eingeschlagen,
und die heutzutage verwendeten Feuermelder arbeiten nach anderen Prinzipien.
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Durch die vorliegende Erfindung strebt man die Herstellung eines Apparatetsz
an, der sich durch Zuverlässigkeit und groß,a Empfindlichkeit auszeichnet, ohne
die Mängel der bekannten Feuerm-elder zu haben. Die Erfindung betrifft einen Apparat
der vorerwähnten Art:, d. h. einen Feuermelder, zur Angabe plötzlicher Temperaturschwingungen
und von der Art, die Werkstoffstücke verschiedener Wärmekapazität, einen starken
Trägeir mit größter Wärmekapazität und einen nachgiebigen Fühler mit kleinster Wärmekapazität
umfaßt und wo der quer zur Längsrichtung kraftbeeinflußte Fühler an zwei in gegenseitigem
Absband liegenden Stellen in fester Verbindung mit dem Träger und an einem oder
mehreren dazwischenlicgenden Punkten in mechanischer Verbindting mit einem elektrischen
Kontaktorgan, das Kontakt mit einem anderen elektrischen Kontaktorgan schließen.
kann, ist. Das, was in erster Linie diesen neuen Apparat kennzeichnet ist, daß der
Fühler, d. h. das Werkstoffstück mit kleinster Wärmekapazität, aus mindestens
einem bandförmigen Körper, vorzu 'gs-#veise aus Aluminium, gebildet ist-, Es hat
sich überraschenderweise gezeigt, daß es möglich ist, durch diese Konstruktion die
an: dem bekannten Feuermelder dieser Art haften-den Mängel unter Beibehaltung oder
sogar Erhöhung der Empfindlichkeit zu beseitigen. Die Erhöhung der Empfindlichkeit
ist inerster Linie dem zuzuschreiben, daß das Verhältnis zwischen dem Raumgehalt,
und der Oberfläche des Fühlers bei einem Band vorteilhafter ist als bei. einem Draht
oder einer Stange.
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Der Träger und der Fühler können mit verschiedenen Zwecken vor Augen
aus je ihrem geeigneten Werkstoff bestehen, jedoch in einer zweckmäßigen
Ausführungsform nach der Erfindung bestehen sie aus Werkstoff mit dein gleichen
Ausdehnungskoeffizienteii, z. B. beide aus Aluminium.
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Der Apparat nach der Erfindung kann vorteilhaft als, ein Apparat zum
Registrieren von Wärmestrahlung geformt werden. In Rücksicht hierauf kann die Oberfläche
des Fühlers nach der Erfindung mindestens an den Teilen, die während des Betriebs
einer zu indizierenden Strahlung ausgesetzt sind, zum Absorbieren. dieseer Strahlung
eingerichtet sein. Wenn der Apparat nach der Erfindung als Feuermelder angewendet
werden soll, muß die- Oberfläche desi Fühlers dagegen mindestens an den Teilen,
die derart liegen, daß sie während des Betriebs einer Strahlung, besonders infraroter
Strahlung, ausgesetzt werden können" reflektierend sein, so daß die Wärmestrahlung
ohne merkbare Erwärmung des Fühlers reflektiert wird. Hierdurch werden irrtümliche
Meldungen, die z. B. daher stammen, daß Sonnenstrahlen den Melder treffen, vermieden.
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In einer zweckmäßigen Ausführungsform des Feuermelders nach der Erfindung
wird der handförmige I#,'-örper, der den Fühler bildet, an d,-ii Enden des Bandes
von in fester Verbindung mit dem Träger stehenden Greiforganen festgehalten, von
welchen wenigstens das: an dem einen Ende des Bandes liegeuide eine Spannorgan zur
Einstellung der mechanischen Spannung des Fühlers ist. Die Anwendung des Spannorgans
erleichtert die Justierung des Feuermelders-.
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Der Fühler kann auf verschiedene, Weisen im Verhältnis zum Träger
montiert werden; eine besonders zweckmäßige Konstruktion, die -nur verhältnismä.ßig
wenig Platz einnimmt, wird erreicht, wenn der Fühler sein-. breite Fläche dem Träger
zukehrt und mit dieser Fläche gegen ein Transmis#sionsorgan, anliegt, dessen Anlagefläche
gegen den Fühler sich über einen wesentlichen Teil der Breite des bandförinigen
Fühlers'erstreckt und das zur Überführung der quer zur Längsrichtung des Fühlers
gehenden Bewegungen auf das elektrische Kontaktorgan eingerichtet ist.
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Der Fühler kann allein von der Schwerkraft beeinflußt --ein, besonders
vorteilhaft ist es jedoch,
eine Konstruktion anzuwenden, bei welcher
das Transmissionsorgan des Fühlersi von. einer Federkraft in Richtung gegen den
Fühler beeinflußt ist. Das TransmissiGnisorgan kann an seinem freien Ende das, bewegliche
Kontaktorgan tragen, das mit dem zugehörigen festen Kontaktorgan zum Schließen und
Unterbrechen eines Stromkreises zusammenarbeitet. Das feste Kontaktorgan kann zur
Einstellung der Empfindlichkeit des Melders einstellbar sein.
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Um eine Meldung zu erhalten selbst in dem Falle, wo, die Temperatur
mit so geringer Geschwindigkeit wächst, daß der Differentialmelder nicht in Tätigkeit
tritt, und wo die Temperatur in dieser Weise über einen. maximal zuverlässigen Wert
ansteigt, wird nach der Erfindung in den Stromkreislauf des Fühlerkantaktes ein
weiteres Kontaktorgan eingeschaltet, das in fester Verbindung mit dem Träger ist,
undein im Verhältnis zu diesem festen, Kontaktorgan, bewegliches Kontaktorgan, das
gegen eine Federkraft gegen das feste-Kontaktorgan mittels eines, Schmelzkörpers,
der in der Bahn des beweglichen Kontaktorgans: liegt, gepreßt gehalten wird. Durch
diese Konstruktion kann man eine siichere Meldung bei einer genau festgesetzten
Temperatur erzielen, da es leicht isti, die Masse des, Schmelzkörpers so zu bemessen,
daß er konstant wird und nicht, -wie bei bekannten Anordnungen" die eine Zusammenlötung
der Kontakte verwendet, von Fall zu Fall abhängig von der Menge des Schmelzmetalls
vari4ert. Der Schmelzkörper kann nach der Erfindung nveckmäßig als ein Stift gestaltet
sein, der durch Löcher in an je- #ihrer Seite des beweglichen Kontiaktorgans
liegenden Stützen geisteckt ist, nachdem das, bewe,-, liche Kontaktorgan gegen das
feste Kontaktorgan gepreßt ist.
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Die Erfindung -#vi-rd im folgenden näher unter Hinweis auf die rein
schematische Zeichnung erklärt.
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Fig. i zeigt eine Ausführungsform eines Feuermelders nach der Erfindung
in Vorderansicht, Fig, 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. i, Fig.
3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. i und Fig. 4 eine perspektivische
Darstellung eines Teils; einer anderen Ausführungsform nach der Erfindung.
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Der in der Zeichnung gezeigte Feuermelder hat einen, Träger i, der
im vorliegenden Fall einen U-förmigen, Querschnitt hat, wie- aus; Fig.
3 hervorgeht, und z. #. aus Aluminium bestehen kann. Im Träger oder Rahmen
i ist eine bündförmige FOlie 2 vorgesehen, die den Fühler bildet und die an den
Enden von Greiforganen 3 getragen. wird, die je
die Gestalt eines aufgeschlitzten,
in den Rahmen i eingeschraubten Bolzens oder einer Schraube haben. Die Folie oder
das Band 2 iisit in die Schlitze der Schrauben 3 -eingeführt, und durch Drehung
dieser kann die Spannung des Bandes eingestellt werden. Gegen das Band 2 drückt
ein. durch eine filz efütterte öffnung im Träger i gehendes Trans-9 r# missionso,rgan
4 mit einer von der Feder 5 stammenden Kraft, wohei das; eine Ende dieser
Feder an den Träger i angenietet ist und das andere gabelförmige Ende gegen einen
Kragen am Transmisisionsorgan 4 drückt. Am Transmissionso,rgan 4 ist am freien Ende
ein, Kontaktorgan 6 angeordnet, das mit einem festen Kontaktorgan
7 zusammenarbeitet, welches im gezeigten Fall in. Hinblick auf Justierung
des Kontaktdrucks der Kontakte am Ende einer Stellschraübe angeordnet ist. In dem
gezeigten Fall arbeitet, der Feuermelder nach dein Unterbrechungsprinzip (Ruhestrom),
d. h. daß die Kontakte normal geschlo-seen. sdnd, so daß die Verbindung unterbrochen
wird, wenn der Melder ein Signal abgeben soll. Es isti indessen auch möglich, den
Melder nach der Erfindung so zu gestalten, daß er mit Schließen der Kontakte arbeitet.
Um die Stellschraube mit dem Kontakt 7 in einer bestimmten Lage festzuhalten,
ist eine von einer Schraube festgehaltene Arretiervorrichtung 8 vorgesehen-
die in Rillen im Kopfe der Stellschrauben eingreift.
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Die Teile 5, 6 und 7 befinden sich in einem Gehäuse
12, das in festerVerbindung mit dem Träger i ist. Das Gehäuse kann z. B, aus Formstoff
(Plastik), wie Bakelit, bestehen. In der Wand des Gehäuses können metallische Teile
eingegossen s,eiii, die als Verbindungselemente oder als Sitz für Gewinde für z.
B. die Stellschraube mit dem KOntakt 7
dienen.
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Die Anschlußklemmen des Feuermelders slind. mit io bezeichnet und
befinden sich in einem Teil des Gehäuses 12, abgeschlossen durch eine Luke, oder
eine Schutzplatte i i, die in Fig. 2 gezeigt, jedoch der Übersichtlichkeit halber
in Fig. 3 entfernt iist.
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Das Gehäuse 12 enthält ferner einen Widerstand 9, der parallel
zu den Kontakten 6 und 7
eingeschaltet ist.
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Außen am Gehäuse 12 kann. gegebenenfalls noch ein Kontaktpaar
13, 14 vorgesehen sein, wie dies. in der Zeichnung gezeigt ist. Der KOntakt
13 wird von einer starken Blattfeder getragen, die gegen die Federkraft in Anlage
gegen den Kontakt 14 mittels eines Stiftes 15 gehalten wird, welcher von Sbützen
17 getragen wird. Die Teile 13, 14, 15
und 17 können von einem durchlöch-erten
Schutzdeckel 16 umgeben sein.
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Der beschriebene Feuermelder wirkt folgendermaßen - Wird der
Feuermelder einer langsamen Erwärmung ausgesetzt, d. h. einer Erwärmung,
wo, die Temperatursteigerung per Sekunde gering ist, werden der Träger i und der
Fühler:2 hinsichtlich ihrer Längenausdehnung einander folgen, da der Träger i trotz
seiner größeren Masse bei langsamer Erwärmung imstande Ist, der Temperatursteigerung
der Umgebung folgen zu können. Die- gleichartige Ausdehnung des Trägers i und des
Fühlers 2 bewirkt, daß der Fühler 2 ständig unter gleicher mechanischer Spannung
gehalten wird und daher sitändig den gleichen. Gegendruck gegen die Feder
5 durch das Traiisni,i#ssionso,rgan 4 ausübt, so daß die geschlossenen Kontakte
6 und 7 geschlossen verbleiben.
Bei einer schnellen,
Erwärmung der Umgebung, des Feuermelders' z. B. dadurch, daß ein Luftstrom, der
etwa 3' wärmer alsi der Feuermelder ist, all diesem vorbeizicht, wird der
Fühler -schnell die Temperatur der umgebenden Luft annehmen und eine dieser Temperatur
entsprechende Längenausdehnung erhalten. Der Träger i, worin der Fühler:2 ausgespannt
ist, wird dagegen infolge seiner größeren Masse nicht so schnell erwärmt werden
-können und braucht daher längere Zeit, um auf eine Verlängerung von der gleichen,
Größenordnung wie die des Bandes zu kommen. Die schnelle Erhöhung der Temperatur
der Umgebung bewirkt daher, daß der bandförmige Fühler 2, der normal straff ausgespannt
iot, infolge seiner Verlängerung gelockert wird, wodurch das Transmissionsorgan
4 unter Einfluß deer Feder 5 den Kontakt 6 vom Kontakt'
7 entfernen kann, so, daß der Stromkreis Über die Kontakte 6 und
7 unterbrochen und von einem Stromkreis durch den zu den Kontakten parallel
verbundenen Widerstand 9 ersetzt wird. Die Herabsetzung der Stromstärke,
die hierdurch im Kreislauf entsteht, kann zur Anregung einer Feuermeldung über einen
Relaiskreislauf ausgenutzt werden.
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Ob der in der Zeichnung gezeigte Feuermelder einer langsamen
oder einer schnellen Temperatursteigerung ausgesetzt wird, so wird er immer,
wenn eine gewisse maximal zulässigeTemperatur erreicht isit, eine Meldung dadurch
abgeben, daß der Stift 15 schmilzt und der KOntakt 13, 14 unterbrochen wird,
so daß die Blattfeder, die den Kontakt 13
trägt, vom Druck des Stiftes
15 befreit wird und mit großer Stärke zurückspringt.
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Der Stift 15 kann z. B. aus Woodlegierung oder einer ähnlichen Legierung
mit niedrigem Schmelzpunkt bestehen. Der Schmelzpunkt kann z. B. so gewählt werden.,
daß der Melder in Tätigkeit tritt, wenn die Temperatur in dem Raum, wo der Melder
angebracht ist, eine Höhe von etwa, 5o' über normaler Zimmertemperatur erreicht
hat.
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Die Relhenverbindung der Kontakte 13, 14 und 6, 7 kann
parallel zum Widerstand 9 verbunden sein, so daß die gleiche Stromherabsetzung
in dem Kreislauf stattfindet, ob nun der eine oder der andere Satz Kontakte in Tätigkeit
tritt, was im vorliegenden Fall besagt, daß sie unterbrochen wird.
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Während der Kontaktsatz 6, 7 mit dazugehörenden Organen reversibel
arbeitet, arbeitet der Kontaktsatz 13, 14 mit seinen dazugehörenden Organen irreversibel.
ES ist indessen leicht, nachdem der Kontakt 13, 14 unterbrochen ist, ihn
wieder in Bereitschaftszustand zu bringen, da hierzu nur nötig ist, daß die beiden
Kontakte gegeneinandergepreßt werden und ein neuer Stift als Sperrorgan für die
Blattfeder, die den Kontakt 13 trägt, eingesetzt wird. Eine Auswechslung braucht
also nicht unter Anwendung von. Spezialwerkzeug zu geschehen. Dies bedeutet im übrigen,
daß vorhandene Feuermelder durch Einsetzen geeigneter Stifte lei#cht von einer Maximaltemperatur
auf eine andere umgestellt werden können, so daß sie zum Arbeiten nach der augenblicklichen
Anforderung gebracht werden können.
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Während die Kontakte 6 und 7 staub- und feuchtigkeitsdicht
im Gehäuse 12 eingeschlossen sind, liegt der Träger frei, so daß die Luft: der Umgebung
über ihn hinstreichen kann. Der Fühler.2 liegt gegen Beschädigung geschützt, ist
jedo-ch auch ZD el durch geeignete Durchlächerungen oder Schlitze im Gehäuse ig,
miit der umgebenden Luft in Verbindung. Der Melder wird zweckmäßig so bemessen,
daß er bei Aufstellung unter der Zimmerdecke den Fühler 2 in einem solchen Abstand
von der Decke hält, daß die dünne Schicht kalter Luft, die sich oft bei Berührung
der Luft mit der Decke bildet, den Fühler nicht beeinflussen kann.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt.
Es kann beispiel-sweise erwähnt werden, daß der Melder aus mehreren Bändern hergestellt
werden kann und daß jedes- Band gegebenenfalls mit längs, gehenden Einschnitten
versehen sein kann. Die somit doppelt unterteilten Elemente können je ihren
Fühler bilden oder können zur Beeinflussung einer und derselben Kontaktgruppe benutzt
werden.
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Der Melder kann #so, gestaltet sein, daß er, anstatt einen Kontakt
6, 7 zu unterbrechen, einen Kontakt schließt. Dies kann z. B. dadurch erreicht
werden, daß das TransmitssionsOrgan wie ein Bügel den Fühler 2 umgibt und ihn in
Richtung nach aufwärts in Fig. ?, zieht. Die Feder 5 muß dann das Transmissionsorgan
in dieser Richtung beeinflussen. Das TransmissionsOrgan 4 kann in anderer Weise
als in der Figur gezeigt, wo es durch eine filzgefütterte Öffnung im Träger i hindurchgeht,
gesteuert werden. Beispielsweise soll erwähnt werden, daß das Transmissionsorgan
4 auls, einem Hebel oder einem Hebelsystem gebildet werden kann.
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Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist nur ein Satz Kontakte
6, 7 vorgesehen, die sowohl als, Differentialmeldekontakte als auch als Maximalmeldekontakte
wirken. Dies wird dadurch erzielt, daß der feste Kontakt 7 an einer Einstellschraube
vorgesehen ist-, die in eine Buchse, --o mit einer Ringnut:2i und konischer Anlagefläche
gegen eine entsprechende konische Vertiefung in der festen Unterlage geschraubt
ist. Die Konizität ist derart bemessen., daß ein Festkeilen nicht stattfinden kann.
In die Ringnut :21 greift. das gabelförmige freie Ende einer Blattfeder ein, die
an der Unterlage durch Schrauben oder Nieten 23 befestigt ist. Gegen ihre
Fcderkraft wird die Feder 22 von einem Schmelzstift 15 festgehalten. Wenn der Schmelz-Stift
15 bei einer im voYaus festgelegten Maximaltempera.tur schmilzt, wird die Feder:22
freigegeben, die darauf die Buchse 2o und damit den KOntakt 7
von dem Kontakt
6 entfernt, wodurch eine Meldung an einen angeschlossenen Ruhestromkreislauf
abgegeben wird. Der feste Kontakt, des Differentialmelders arbeitet, mit anderen
Worten, als beweglicher Kontakt im Maximalmelder, und umgekehrt.
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Es liegt innerhalb des Rahmens der Erfindung, die Mittel, die bei
einer bestimmten, maximalen
Temperatur den, festen Kontakt des Differentialmelders
von dem vom Fühler beweglichen Kontakt entfernen, andersi zu konstruieren, z. B.
kann eine Schraubenfeder die Kontakte zur Bewegung in auseinandergehender Richtung
beeinflussen, und die Bewegung kann von einem Schmelzkörper, der in unmittelbarer
Berührung mit der Buchse 2o ist, verhindert" werden.