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WO2004001693A1 - Streulichtrauchmelder - Google Patents

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Publication number
WO2004001693A1
WO2004001693A1 PCT/CH2003/000380 CH0300380W WO2004001693A1 WO 2004001693 A1 WO2004001693 A1 WO 2004001693A1 CH 0300380 W CH0300380 W CH 0300380W WO 2004001693 A1 WO2004001693 A1 WO 2004001693A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
smoke detector
detector according
measuring chamber
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/CH2003/000380
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kurt Hess
Urs Riedi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Building Technologies AG
Original Assignee
Siemens Building Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to CA002490019A priority Critical patent/CA2490019A1/en
Priority to CN038142694A priority patent/CN1662942B/zh
Priority to HU0501097A priority patent/HUP0501097A2/hu
Priority to AU2003233744A priority patent/AU2003233744B2/en
Priority to KR1020047020787A priority patent/KR100998373B1/ko
Priority to JP2004514496A priority patent/JP2005530256A/ja
Application filed by Siemens Building Technologies AG filed Critical Siemens Building Technologies AG
Priority to US10/518,616 priority patent/US7365846B2/en
Publication of WO2004001693A1 publication Critical patent/WO2004001693A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to NO20050323A priority patent/NO331437B1/no
Priority to US11/873,773 priority patent/US20080266558A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • 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
    • G08B17/107—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 for detecting light-scattering due to smoke
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • 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
    • G08B17/11—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 present invention relates to a scattered light smoke detector with an optical measuring chamber, which has a sensor arrangement with at least one light source and a light receiver and a labyrinth system with diaphragms arranged on the periphery of the measuring chamber, the at least one light source and the light receiver each being arranged in a housing.
  • the optical measuring chamber is designed in such a way that disturbing extraneous light cannot penetrate and smoke can very easily enter it.
  • the at least one light source and the light receiver are arranged in such a way that no light rays can reach the receiver directly from the at least one light source. In the presence of smoke particles in the beam path, the light from at least one light source is scattered thereon and part of this scattered light falls on the light receiver and causes an electrical signal.
  • the invention is now intended to provide a scattered-light smoke detector of the type mentioned at the beginning, in which the optical surfaces penetrated by light pollute as little as possible, so that the detector has a constant sensitivity.
  • the object is achieved according to the invention in that the said housings have an elongated shape and have a small window opening, and in that the at least one light source and the light receiver are arranged in the rear part of their housings, so that between the window openings the housing and that of light penetrated optical surfaces of the at least one light source and / or the light receiver a relatively large distance is formed.
  • Another advantage of the arrangement according to the invention is that the respective beams have a relatively small cross-section, so that the scattered light reaching the light receiver comes with high certainty from smoke particles in the center of the measuring chamber and not from dust particles deposited on the bottom thereof.
  • a first preferred embodiment of the smoke detector according to the invention is characterized in that the said distance is greater than the diameter of the said optical surfaces.
  • a second preferred embodiment of the smoke detector according to the invention is characterized in that the measuring chamber is delimited at the top by a carrier plate, from which the said housings " project downwards, and in that the labyrinth system has a lid-like one that can be fixed on the carrier plate and has a bottom and a side wall Forms component which can be plugged onto the carrier disk from below.
  • a fourth preferred embodiment of the smoke detector according to the invention is characterized in that, with the exception of the window openings, the housings mentioned are open at the bottom and that the bottom of the component mentioned has a lid for the housings.
  • a compact, exposed scattering space is formed in the measuring chamber between the light exit or light entry side of the housing and the opposite panels.
  • a further preferred embodiment of the smoke detector according to the invention is characterized in that a contact strip for the electrical connection of the detector to a connector strip provided in a detector base is arranged on the carrier disk, and that the electrical connection is made by a tangent movement of the contact strip and / or the connector strip.
  • the contact strip is preferably integrated on the top of the carrier disk using what is known as insert technology.
  • Fig. 1 is a perspective view of an embodiment of an inventive
  • FIG. 2 shows a perspective illustration of a cross section through the detector from FIG. 1
  • FIG. 3 shows a perspective illustration of an axial section through the detector from FIG. 1
  • Fig. 4 is a perspective view of a top view of the detector of Fig. 1 without
  • FIG. 2 shows a view of a part of the optical sensor system 2 in a cross section through the detector, viewed from below.
  • the base 1 is provided for mounting on the ceiling of the room to be monitored, the mounting either being carried out directly on a flush-mounted box or surface-mounted with or without a base additive.
  • the base 1, which essentially consists of a circular plate and a downwardly projecting edge web, contains, among other things, a connector strip 4 (FIGS. 3, 4), which is provided for receiving a contact strip 5 (FIG. 4) connected to the sensor system ,
  • the optical sensor system 2 contains a plate-shaped support 6 for the optical sensor, a ceiling-shaped labyrinth 7 fixed to the underside of the support 6, a printed circuit board 8 with the evaluation electronics arranged on the upper side of the support 6 facing the base 1, and a printed circuit board 8 on Edge and cover 9 covering upwards, which forms part of the housing 3.
  • the contact strip 5 is an integral part of the carrier plate 6 and protrudes upwards from the latter.
  • the cover 9 has essentially the shape of a plate with a circumferential collar and with an opening 10 for the passage of the contact strip 5, so that it protrudes into the plane of the connector strip 4 arranged in the base 1.
  • the optical sensor shown in FIG. 2 contains a measuring chamber formed by the carrier 6 and the labyrinth 7 with a light receiver 11 and two light sources 12, 12 ', which are each arranged in a housing 13, 14, 15.
  • These housings consist of a base part, in which the respective diode (photodiode or IRED) is held, and which has a window opening on its front side facing the center of the measuring chamber for the light entry or exit.
  • the scattering space formed in the measuring chamber in the region in front of the window-like openings of the housings 13, 14, 15 is compact and exposed.
  • This arrangement and shape makes the detector ideally suited for the use of a transparent body that can be used in this spreading space for smoke simulation. Such transparent bodies are used for adjusting or testing smoke sensitivity in the manufacture of the detectors (see EP-B-0 658 264).
  • the frames of the window openings are formed in one piece, at least in the housings 14 and 15, as a result of which the tolerances for smoke sensitivity are reduced.
  • the window frames consist of two parts, one of which is worked on the ceiling and the other on the bottom of the measuring chamber.
  • the windows are rectangular or square and there is a relatively large distance between the window openings and the associated light source 12, 12 'or the lens of the associated light receiver 11, which results in a relatively small opening angle of the light beams in question.
  • a small opening angle of the light rays has the advantage that, on the one hand, hardly any light from the light sources 12, 12 'hits the floor and, on the other hand, the light receiver 11 does not "see” the floor, so that dust particles deposited on the floor cannot produce any disturbing scattered light
  • the advantage of the large distance between the windows and the light source 12, 12 'or the lens of the light receiver 11 is that the optical surfaces penetrated by light lie relatively deep inside the housing and are therefore well protected against dirt, which ensures a constant sensitivity of the opto -electronic elements.
  • the labyrinth 7 consists of a bottom and peripherally arranged screens 16 and it contains flat covers for the said housings 13, 14, 15.
  • the bottom and the screens 16 serve to shield the measuring chamber against external light from the outside and to suppress the so-called background light ( see also EP-A-0 821 330 and EP-A-1 087 352).
  • the peripherally arranged panels 16 each consist of two legs and have an L-shaped shape.
  • the shape and arrangement of the diaphragms 16, in particular also their mutual spacing, ensures that the measuring chamber is adequately shielded from extraneous light and that its function can nevertheless be checked with an optical test device (EP-B-0 636 266).
  • the diaphragms 16 are arranged asymmetrically, so that smoke can penetrate the measuring chamber from all directions equally well.
  • the front edge of the diaphragms 16 directed towards the measuring chamber is designed to be as sharp as possible, so that only a little light falls on such an edge and can be reflected.
  • the floor and ceiling of the measuring chamber that is to say the mutually facing surfaces of support 6 and labyrinth 7, are corrugated, and all surfaces in the measuring chamber, in particular the orifices 16 and the corrugated surfaces mentioned, are shiny and act like black mirrors. This has the advantage that incident light is not diffusely scattered but rather reflected in a directional manner.
  • the arrangement of the two light sources 12 and 12 ' is selected such that the optical axis of the light receiver 11 is blunt with the optical axis of one light source, according to the light source 12, and with the optical axis of the other light source, according to the light source 12', includes an acute angle.
  • the light from the light source 12, 12 ' is scattered by smoke penetrating into the measuring chamber and part of this scattered light falls on the light receiver 11, with an obtuse angle between speaks of the optical axes of the light source and light receiver of forward scatter and, at an acute angle between the optical axes, of backward scattering.
  • active or passive polarization filters can be provided in the beam path on the transmitter and / or receiver side.
  • the carrier 6 is prepared accordingly and has grooves (not shown) provided in the housings 13, 14 and 15, in which polarization filters can be fixed.
  • diodes can be used as light sources 12, 12 'which emit radiation in the wavelength range of visible light (see EP-A-0 926 646), or the light sources can emit radiation of different wavelengths, for example a light source red and the other blue light.
  • the housing 3 of the smoke detector is essentially constructed in two parts and consists of the cover 9 already mentioned and a detector hood 17 comprising the optical sensor system 2.
  • the latter consists of an upper ring-shaped part and a plate spaced from it and forming the top of the detector , which is connected to the upper annular part by arch-like or rib-like webs 18.
  • the space designated by the reference number 19 between the upper and the lower part of the detector hood 17 forms an opening for the access of air and thus smoke to the optical sensor system 2, which opening is only interrupted by the relatively narrow webs 18 , An even number of webs 18 is provided; as shown, there are four.
  • the detector hood 17 and the cover 9 are fixed to the carrier 6 by means of hook-like snap closures (not shown) and the entire detector is fastened in the base 1.
  • a ring 20 is inserted, which carries an insect screen 21 made of a suitable flexible material.
  • the carrier 6 is pressed against the ring 20, as a result of which the insect screen 21 is fixed in the detector.
  • the detector is fastened in base 1 using a type of bayonet lock. The detector is ten pushed into the base 1, which is only possible in a single relative position between the detector and base due to a mechanical coding formed by guide ribs and guide grooves.
  • the detector in the base 1 is rotated through an angle of approximately 20 ° (FIG. 4), as a result of which the contact strip 5 forming part of the support 6 and projecting upwardly therefrom is inserted tangentially into the connector strip mounted in the base 1 and the electrical contact between the connector strip 4 and the contact strip 5 and thus between the detector and base.
  • the bayonet lock mentioned above then mechanically fixes the detector in base 1.
  • the contact strip 5 is integrated on the top of the carrier 6 using what is known as insert technology and is produced in one piece with the carrier 6.
  • the electrical connections are led from the plug contacts of the contact strip 5 to a stamped part which is cast into the carrier 6 and has metallic JV metal conductors which are insulated from one another. The free ends of these metal conductors protrude from the carrier 6 next to the contact strip 5 and form contact points for the production of soldered connections to the evaluation electronics on the printed circuit board 8.
  • a light guide 22 is attached to the bottom of the component forming the labyrinth 7, which on the one hand projects upwards to the printed circuit board 8 and on the other hand through a hole in the lower part of the detector hood 17 from the detector hood.
  • the detector hood is provided with a spherical recess 23 in the area of the mentioned bore, which surrounds the free end of the light guide 22.
  • the light guide 22 serves as a so-called alarm indicator for the optical display of alarm states of the detector.
  • an LED (not shown) is provided on the printed circuit board 8, which is activated in the event of an alarm state and acts on the light guide 22 with light.
  • the alarm indicator requires little electricity and, because it lies in the area of the detector vertex, it is practically visible from all sides. All-round visibility is only possible from a viewing angle of 20 ° to the horizontal, but since the detector is mounted on the ceiling, this condition is met in most cases.
  • the light guide 22 is guided through the measuring chamber in the area between the housings 14 and 15.
  • the two housings 14 and 15 are connected to one another on their front side and thus form a light guide with their inner side surfaces and the connecting surface between them 22 surrounding wall, which largely shields the scattering space of the measuring chamber against the light guide 22.
  • the smoke detector described so far is a purely optical detector with smoke detection based on the scattered light caused by smoke particles entering the measuring chamber.
  • the detector can be designed as a two-criteria detector and additionally contain a temperature sensor.
  • two temperature sensors 24 formed by NTC resistors are provided, which are arranged in the region of two webs 18 lying opposite one another. In the middle, the webs 18 have an elongated recess 25, into which the temperature sensors 24, which are fastened on the printed circuit board 8, protrude from above.
  • Optical-thermal detectors are known, so that there is no description of the signal evaluation here.
  • the detector could also contain further sensors, for example a fire gas sensor (CO, N_O x ), which could be arranged within the measuring chamber with correspondingly small dimensions.
  • CO, N_O x fire gas sensor
  • optical, optical-thermal and thermal fire detectors are in use today, although gas detectors can also be used.
  • the optical, thermal and optical-thermal detectors can additionally have a fire gas sensor.
  • the detector shown covers the variants optically and optically-thermally (possibly supplemented by a fire gas sensor), although of course no temperature sensors 24 are provided for the purely optical detector. Apart from that, the detector structure is mechanically the same for the two variants described so far.
  • a double photodiode as light receiver 11
  • optimal redundancy two light transmitters, two light receivers, two temperature sensors

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Abstract

Der Rauchmelder enthält eine optische Messkammer, welche eine Sensoranordnung (2) mit mindestens einer Lichtquelle (12, 12') und einem Lichtempfänger (11) und ein Labyrinthsystem (7) mit an der Peripherie der Messkammer angeordneten Blenden (16) aufweist. Die Lichtquelle (12, 12') und der Lichtempfänger (11) sind je in einem Gehäuse (14, 15; 13) angeordnet. Die genannten Gehäuse (14, 15; 13) haben eine längliche Form und weisen eine kleine Fensteröffnung auf. Die mindestens eine Lichtquelle (12, 12') und der Lichtempfänger (12, 12') sind im hinteren Teil ihrer Gehäuse (14, 15; 13) angeordnet, so dass zwischen den Fensteröffnungen der Gehäuse (14, 15; 13) und den von Licht durchdrungenen optischen Flächen der mindestens einen Lichtquelle (12, 12') und/oder der Linse des Lichtempfängers (11) ein relativ grosser Abstand gebildet ist. Dieser Abstand ist vorzugsweise grösser als der Durchmesser der genannten optischen Flächen beziehungsweise der genannten Linse. In der Messkammer ist zwischen der Lichtaus- bzw. Lichteintrittsseite der Gehäuse (14, 15; 13) und den gegenüberliegenden Blenden (16) ein kompakter, freiliegender Streuraum gebildet.

Description

Streulichtrauchmelder
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Streulichtrauchmelder mit einer optischen Messkammer, welche eine Sensoranordnung mit mindestens einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger und ein Labyrinthsystem mit an der Peripherie der Messkammer angeordneten Blenden aufweist, wobei die mindestens eine Lichtquelle und der Lichtempfänger je in einem Gehäuse angeordnet sind.
Bei Streulichtrauchmeldern, die gegebenenfalls neben der optischen Messkammer noch einen weiteren Sensor, beispielsweise einen Temperatursensor, enthalten können, ist bekanntlich die optische Messkammer so ausgebildet, dass störendes Fremdlicht nicht und Rauch sehr leicht in diese eindringen kann. Die mindestens eine Lichtquelle und der Lichtempfänger sind so angeordnet, dass keine Lichtstrahlen auf direktem Weg von der mindestens einen Lichtquelle zum Empfänger gelangen können. Bei Anwesenheit von Rauchpartikeln im Strahlengang wird das Licht der mindestens eine Lichtquelle an diesen gestreut und ein Teil dieses Streulichts fällt auf den Lichtempfänger und bewirkt ein elektrisches Signal.
Es liegt auf der Hand, dass die Zuverlässigkeit und Fehlalarmsicherheit solcher Streulichtrauchmelder wesentlich von deren konstanter Empfindlichkeit abhängt. Neben der Alterung der optoelektronischen Komponenten sind es insbesondere Verschmutzungen der von Licht durchdrungenen optischen Flächen der genannten Komponenten, welche die Empfindlichkeit negativ beeinflussen.
Durch die Erfindung soll nun ein Streuiichtrauchmelder der eingangs genannten Art angegeben werden, bei dem die von Licht durchdrungenen optischen Flächen, möglichst wenig verschmutzen, so dass der Melder eine konstante Empfindlichkeit aufweist.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die genannten Gehäuse eine längliche Form haben und eine kleine Fensteröffnung aufweisen, und dass die mindestens eine Lichtquelle und der Lichtempfänger im hinteren Teil ihrer Gehäuse angeordnet sind, so dass zwischen den Fensteröffnungen der Gehäuse und den von Licht durchdrungenen optischen Flächen der mindestens einen Lichtquelle und/oder des Lichtempfängers ein relativ grosser Abstand gebildet ist.
Praktische Versuche habe gezeigt, dass durch die kleinen Fensteröffnungen der Gehäuse und durch die Anordnung der opto-elektronischen Komponenten im hinteren Teil ihrer Gehäuse die optischen Flächen so gut gegen Verschmutzungen geschützt sind, dass die betreffenden Melder eine konstante Empfindlichkeit aufweisen.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Anordnung liegt darin, dass die jeweiligen Strahlenbündel einen relativ geringen Querschnitt aufweisen, so dass das zum Lichtempfänger gelangende Streulicht mit hoher Sicherheit von Rauchpartikeln im Zentrum der Messkammer stammt und nicht etwa von auf deren Boden abgelagerten Staubpartikeln.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Rauchmelders ist dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Abstand grösser ist als der Durchmesser der genannten optischen Flächen.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Rauchmelders ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer nach oben durch eine Trägerscheibe begrenzt ist, von welcher die genannten Gehäuse" nach unten ragen, und dass das Labyrinthsystem ein deckelartiges, auf der Trägerscheibe fixierbares und einen Boden und eine Seitenwand aufweisendes Bauteil bildet, welches von unten auf die Trägerscheibe steckbar ist.
Eine dritte bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Rauchmelders ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Fensteröffnungen der genannten Gehäuse von einem einteiligen Rahmen umschlossen ist
Eine vierte bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Rauchmelders ist dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Gehäuse mit Ausnahme der Fensteröffnungen nach unten offen sind und dass der Boden des genannten Bauteils Deckel für die Gehäuse aufweist.
Gemäss einer fünften bevorzugten Ausführungsform ist in der Messkammer zwischen der Lichtaustritts- bzw. Lichteintrittsseite der Gehäuse und den gegenüberliegenden Blenden ein kompakter, freiliegender Streuraum gebildet.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Rauchmelders ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der Trägerscheibe eine Kontaktleiste für die elektrischen Verbindung des Melders mit einer in einem Meldersockel vorgesehenen Steckerleiste angeordnet ist, und dass die genannte elektrische Verbindung durch eine Tangentiaibewegung von Kontaktleiste und/oder Steckerleiste erfolgt. Vorzugsweise ist die Kontaktleiste auf der Oberseite der Trägerscheibe in so genannter insert-Technik integriert.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen
Melders von vorne unten gesehen, Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Querschnitts durch den Melder von Fig. 1 , Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Axialschnitts durch den Melder von Fig. 1 ; und Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Draufsicht auf den Melder von Fig. 1 ohne
Sockel. Der in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Rauchmelder besteht in bekannter Weise aus drei Hauptbestandteilen, einem Sockel 1, einem optischen Sensorsystem 2 und einem Gehäuse 3. Dieser Aufbau ist am besten aus Fig. 3 ersichtlich. Fig. 2 zeigt in einem Querschnitt durch den Melder mit Blickrichtung von unten eine Ansicht eines Teils des optischen Sensorsystems 2.
Der Sockel 1 ist zur Montage an der Decke des zu überwachenden Raumes vorgesehen, wobei die Montage entweder direkt auf einer Unterputzdose oder aufputz mit oder ohne Sockelzusatz erfolgt. Der Sockel 1 , der im wesentlichen aus einer kreisförmigen Platte und einem nach unten ragenden Randsteg besteht, enthält unter anderem eine Steckerleiste 4 (Fig. 3, 4), welche zur Aufnahme einer mit dem Sensorsystem verbundenen Kontaktleiste 5 (Fig. 4) vorgesehen ist.
Das optische Sensorsystem 2 enthält einen plattenförmigen Träger 6 für den optischen Sensor, ein an der Unterseite des Trägers 6 fixiertes deckeiförmiges Labyrinth 7, eine an der dem Sockel 1 zugewandten oberen Seite des Trägers 6 angeordnete Leiterplatte 8 mit der Auswerteelektronik und eine die Leiterplatte 8 am Rand und nach oben abdeckende Abdeckung 9, welche Teil des Gehäuses 3 bildet. Die Kontaktleiste 5 ist integrierender Bestandteil der Trägerplatte 6 und ragt von dieser nach oben. Die Abdeckung 9 hat im wesentlichen die Form einer Platte mit einem am Rand umlaufenden Bund und mit einer Durchbrechung 10 zum Durchtritt der Kontaktleiste 5, so dass diese in die Ebene der im Sockel 1 angeordneten Steckerleiste 4 ragt.
Der aus Fig. 2 ersichtliche optische Sensor enthält eine durch den Träger 6 und das Labyrinth 7 gebildete Messkammer mit einem Lichtempfänger 11 und zwei Lichtquellen 12, 12', die jeweils in einem Gehäuse 13, 14, 15 angeordnet sind. Diese Gehäuse bestehen aus einem Bodenteil, in dem die jeweilige Diode (Fotodiode oder IRED) gehalten ist, und der an seiner dem Zentrum der Messkammer zugewandten Frontseite eine Fensteröffnung für den Lichtein- bzw. Lichtaustritt aufweist. Wie der Figur zu entnehmen ist, ist der in der Messkammer im Bereich vor den genannten fensterartigen Öffnungen der Gehäuse 13, 14, 15 gebildete Streuraum kompakt und freiliegend ausgebildet. Diese Anordnung und Formgebung macht den Melder für die Verwendung eines in diesen Streuraum einsetzbaren transparenten Körpers zur Rauchsimulation bestens geeignet. Derartige transparente Körper werden zum Abgleich oder zur Prüfung der Rauchempfindlichkeit bei der Herstellung der Melderverwendet (siehe dazu EP-B-0 658 264).
Die Rahmen der Fensteröffnungen sind zumindest bei den Gehäusen 14 und 15 einteilig ausgebildet, wodurch die Toleranzen für die Rauchempfindlichkeit reduziert werden. Bei bekannten Streulichtrauchmeldern bestehen die Fensterrahmen aus zwei Teilen, von denen der eine an die Decke und der andere an den Boden der Messkammer angearbeitet ist. Beim Aufsetzen des Bodens treten immer wieder Passschwierigkeiten auf und es kommt zu variablen Fenster- grössen und zur Bildung eines Lichtspalts zwischen den beiden Fensterhälften und damit zu unerwünschten Störungen des Sende- und des Empfangslichts. Bei den einteiligen Gehäusefenstern sind Störungen dieser Art ausgeschlossen und es können keine Probleme mit der Positioniergenauigkeit von Fensterhälften auftreten. Die Fenster sind rechteckig oder quadratisch und zwischen den Fensteröffnungen und der zugehörigen Lichtquelle 12, 12' bzw. der Linse des zugehörigen Lichtempfänger 11 besteht ein relativ grosser Abstand, wodurch sich ein relativ kleiner Öffnungswinkel der betreffenden Lichtstrahlen ergibt. Ein kleiner Öffnungswinkel der Lichtstrahlen hat den Vorteil, dass einerseits kaum Licht der Lichtquellen 12, 12' auf den Boden trifft und anderseits der Lichtempfänger 11 den Boden nicht „sieht", so dass auf dem Boden abgelagerte Staubpartikel kein störendes Streulicht erzeugen können. Ein weiterer Vorteil des grossen Abstandes zwischen den Fenstern und den Lichtquelle 12, 12' bzw. der Linse des Lichtempfängers 11 besteht darin, dass die von Licht durchdrungenen optischen Flächen relativ tief im Gehäuseinneren liegen und dadurch gegen Verschmutzung gut geschützt sind, was eine konstante Empfindlichkeit der opto-elektronischen Elemente zur Folge hat.
Das Labyrinth 7 besteht aus einem Boden und peripher angeordneten Blenden 16 und es enthält flache Deckel für die genannten Gehäuse 13, 14, 15. Der Boden und die Blenden 16 dienen zur Abschirmung der Messkammer gegen Fremdlicht von aussen und zur Unterdrückung des so genannten Untergrundlichts (siehe dazu auch EP-A-0 821 330 und EP-A-1 087 352). Die peripher angeordneten Blenden 16 bestehen je aus zwei Schenkeln und weisen eine L- förmige Gestalt auf. Durch die Form und die Anordnung der Blenden 16, insbesondere auch durch deren gegenseitigen Abstand, ist gewährleistet, dass die Messkammer ausreichend gegen Fremdlicht abgeschirmt ist und trotzdem ihre Funktion mit einem optischen Testgerät (EP-B-0 636 266) überprüft werden kann. Ausserdem sind die Blenden 16 asymmetrisch angeordnet, so dass Rauch aus allen Richtungen ähnlich gut in die Messkammer eindringen kann.
Die gegen die Messkammer gerichtete Vorderkante der Blenden 16 ist möglichst scharf ausgebildet, so dass nur wenig Licht auf eine solche Kante fallen und reflektiert werden kann. Boden und Decke der Messkammer, also die einander zugewandten Flächen von Träger 6 und Labyrinth 7, sind geriffelt ausgebildet, und alle Oberflächen in der Messkammer, insbesondere die Blenden 16 und die genannten geriffelten Flächen sind glänzend und wirken wie schwarze Spiegel. Das hat den Vorteil, dass auftreffendes Licht nicht diffus gestreut sondern gerichtet reflektiert wird.
Die Anordnung der beiden Lichtquellen 12 und 12' ist so gewählt, dass die optische Achse des Lichtempfängers 11 mit der optischen Achse der einen Lichtquelle, darsteilungsgemäss der Lichtquelle 12, einen stumpfen und mit der optischen Achse der anderen Lichtquelle, darsteilungsgemäss der Lichtquelle 12', einen spitzen Winkel einschliesst. Das Licht der Lichtquelle 12, 12' wird durch in die Messkammer eindringenden Rauch gestreut und ein Teil dieses Streulichts fällt auf den Lichtempfänger 11 , wobei man bei einem stumpfen Winkel zwischen den optischen Achsen von Lichtquelle und Lichtempfänger von Vorwärtsstreuung und bei einem spitzen Winkel zwischen den optischen Achsen von Rückwärtsstreuung spricht.
Es ist bekannt, dass das durch Vorwärtsstreuung erzeugte Streulicht wesentlich grösser ist als das durch Rückwärtsstreuung erzeugte, wobei die beiden Streulichtanteile für verschiedene Arten von Bränden in charakteristischer Weise verschieden sind. Dieses Phänomen ist beispielsweise aus der WO-A-84/01950 (= US-A-4 642 471) bekannt, wo unter anderem offenbart ist, dass sich das für verschiedene Raucharten unterschiedliche Verhältnis der Streuung bei kleinem Streuwinkel zur Streuung bei grösserem Streuwinkel zur Erkennung der Rauchart ausnützen lässt. Der grössere Streuwinkel könne auch über 90° gewählt werden, so dass die Vorwärts- und die Rückwärts-Streuung ausgewertet wird. Die Auswertung der von den beiden Lichtquellen 12 und 12' stammenden Streulichtanteile bildet nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung und wird daher hier nicht näher beschrieben.
Zur besseren Diskriminierung zwischen verschiedenen Aerosolen können im Strahlengang sender- und/oder empfängerseitig aktive oder passive Polarisationsfilter vorgesehen sein. Der Träger 6 ist entsprechend vorbereitet und weist in den Gehäusen 13, 14 und 15 vorgesehene Nuten auf (nicht dargestellt), in denen Polarisationsfilter fixiert werden können. Als weitere Option können als Lichtquellen 12, 12' Dioden verwendet werden, die eine Strahlung im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts aussenden (siehe dazu EP-A-0 926 646), oder die Lichtquellen können Strahlung verschiedener Weilenlängen aussenden, beispielsweise die eine Lichtquelle rotes und die andere blaues Licht.
Das Gehäuse 3 des Rauchmelders ist im wesentlichen zweiteilig aufgebaut und besteht aus der schon erwähnten Abdeckung 9 und einer das optische Sensorsystem 2 umfassenden Melderhaube 17. Die letztere besteht aus einem oberen ringförmigen Teil und einer von diesem beab- standeten, die Kuppe des Melders bildenden Platte, welche mit dem oberen ringförmigen Teil durch bogen- oder rippenartige Stege 18 verbunden ist. Der mit dem Bezugszeichen 19 bezeichnete Zwischenraum zwischen dem oberen und dem unteren Teil der Melderhaube 17 bildet eine über den gesamten Gehäuseumfang verlaufende Öffnung für den Zutritt von Luft und damit Rauch zum optischen Sensorsystem 2, wobei diese Öffnung nur durch die relativ schmalen Stege 18 unterbrochen ist. Es ist eine gerade Anzahl von Stegen 18 vorgesehen, darstel- lungsgemäss sind es vier.
Die Melderhaube 17 und die Abdeckung 9 sind am Träger 6 über hakenartige Schnappverschlüsse (nicht dargestellt) fixiert und der gesamte Melder ist im Sockel 1 befestigt. In den oberen Teil der Melderhaube 17 ist ein Ring 20 eingelegt, welcher ein Insektengitter 21 aus einem geeigneten flexiblen Material trägt. Beim Anbringen der Melderhaube 17 wird der Träger 6 gegen den Ring 20 gedrückt, wodurch das Insektengitter 21 im Melder fixiert wird. Die Befestigung des Melders im Sockel 1 erfolgt durch eine Art von Bajonettverschluss. Der Melder wird von un- ten in den Sockel 1 geschoben, was aufgrund einer durch Führungsrippen und Führungsnuten gebildeten mechanischen Codierung nur in einer einzigen Relativposition zwischen Melder und Sockel möglich ist. Dann wird der Melder im Sockel 1 um einen Winkel von etwa 20° (Fig. 4) gedreht, wodurch die Teil des Trägers 6 bildende und von diesem nach oben ragende Kontaktleiste 5 tangential in die im Sockel 1 montierte Steckerleiste eingeschoben und der elektrische Kontakt zwischen der Steckerleiste 4 und der Kontaktleiste 5 und damit zwischen Melder und Sockel hergestellt wird. Anschliessend erfolgt durch den erwähnten Bajonettverschluss die mechanische Fixierung des Melders im Sockel 1.
Die Kontaktleiste 5 ist auf der Oberseite des Trägers 6 in so genannter Insert-Technik integriert und einstückig mit dem Träger 6 hergestellt. Von den Steckerkontakten der Kontaktleiste 5 sind die elektrischen Anschlüsse zu einem in den Träger 6 eingegossenen Stanzteil mit metallischen, gegeneinander isolierten JVIetallleiten geführt. Die freien Enden dieser Metallleiter ragen neben der Kontaktleiste 5 aus dem Träger 6 und bilden Kontaktstellen für die Hersteilung von Lötverbindungen zur Auswerteelektronik auf der Leiterplatte 8.
Die elektrische Verbindung zwischen Melder und Sockel durch die beiden Elemente Steckerleiste 4 und Kontaktleiste 5 besitzt eine Reihe von Vorteilen:
• Für die Herstellung der Steckverbindung ist nur eine einfache Mechanik erforderlich und es muss insbesondere keine Umsetzung einer Rotations- in eine Translationsbewegung erfolgen.
• Die kompakte Steckverbindung erlaubt einfache Schlaufkontakte und besitzt ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich elektro-magnetischer Verträglichkeit (EMV).
Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, ist auf dem Boden des das Labyrinth 7 bildenden Bauteils ein Lichtleiter 22 befestigt, der einerseits nach oben zur Leiterplatte 8 und andererseits durch eine Bohrung im unteren Teil der Melderhaube 17 aus der Melderhaube ragt. Die Melderhaube ist im Bereich der genannten Bohrung mit einer sphärischen Vertiefung 23 versehen, welche das freie Ende des Lichtleiters 22 umgibt. Der Lichtleiter 22 dient als so genannter Alarmindikator zur optischen Anzeige von Alarmzuständen des Melders. Auf der Leiterplatte 8 ist zu diesem Zweck eine LED (nicht dargestellt) vorgesehen, welche bei einem Alarmzustand aktiviert wird und den Lichtleiter 22 mit Licht beaufschlagt.
Der Alarmindikator benötigt nur wenig Strom und er ist, weil er im Bereich'des Melderscheitels liegt, praktisch allseitig sichtbar. Die allseitige Sichtbarkeit ist zwar erst ab einem Blickwinkel von 20° zur Horizontalen gegeben, da aber der Melder an der Decke montiert wird, ist diese Bedingung in den meisten Fällen erfüllt. Wie insbesondere Fig. 2 zu entnehmen ist, ist der Lichtleiter 22 im Bereich zwischen den Gehäusen 14 und 15 durch die Messkammer geführt. Die beiden Gehäuse 14 und 15 sind an ihrer Frontseite miteinander verbunden und bilden somit mit ihren inneren Seitenflächen und der Verbindungsfläche zwischen diesen eine den Lichtleiter 22 umgebende Wand, welche den Streuraum der Messkammer gegen den Lichtleiter 22 weitgehend abschirmt.
Der bisher beschriebene Rauchmelder ist ein rein optischer Melder mit Rauchdetektion anhand des durch in die Messkammer eingedrungene Rauchpartikel verursachten Streulichts. Optional kann der Melder als Zweikriterien-Melder ausgebildet sein und zusätzlich einen Temperatursensor enthalten. Gemäss den Figuren 1 und 2 sind zwei durch NTC-Widerstände gebildete Temperatursensoren 24 vorgesehen, die im Bereich von zwei einander gegenüber liegenden Stegen 18 angeordnet sind. Die Stege 18 weisen in der Mitte eine längliche Ausnehmung 25 auf, in welche von oben her die Temperatursensoren 24 ragen, die auf der Leiterplatte 8 befestigt sind. Optisch-thermische Melder sind bekannt, so dass hier auf eine Beschreibung der Signalauswertung verzichtet wird. Selbstverständlich könnte der Melder noch weitere Sensoren, beispielsweise einen Brandgassensor (CO, N_Ox) enthalten, wobei dieser bei entsprechend kleinen Abmessungen innerhalb der Messkammer angeordnet sein könnte.
Während in der Achse des Melders angeordnete Temperatursensoren völlig richtungsunabhängig sind, besteht bei einem peripher angeordneten Sensor eine starke Richtungsabhängigkeit und das Ansprechverhalten hängt davon ab, ob der Sensor an der dem Brand zugewandten oder an der von diesem abgewandten Seite des Melders liegt. Dieses Problem wird durch die Verwendung von zwei einander gegenüberliegenden Temperatursensoren 24 gelöst. Dabei ist wesentlich, dass der Melder unabhängig von der Anströmrichtung eine homogene, rotationssymmetrische Empfindlichkeit aufweist. Diese wird durch die Stege 18 in Zusammenwirken mit dem Insektengitter 21 erreicht, wobei die Stege 18 einerseits die Temperatursensoren 24 gegen mechanische Krafteinwirkungen schützen und die Luft optimal zu den Sensoren leiten und andererseits in Zusammenwirken mit dem Insektengitter 21 die Luft aussen am Gehäuse entlang leiten.
Wie schon in der Beschreibungseinleitung erwähnt wurde, sind heute optische, optisch-thermische und thermische Brandmelder in Verwendung, wobei zu diesen noch Gasmelder kommen können. Ausserdem können die optischen, thermischen und optisch-thermischen Melder zusätzlich einen Brandgassensor aufweisen. Der dargestellte Melder deckt die Varianten optisch und optisch-thermisch (eventuell ergänzt durch einen Brandgassensor) ab, wobei selbstverständlich beim rein optischen Melder keine Temperatursensoren 24 vorgesehen sind. Abgesehen davon, ist aber der Melderaufbau bei den beiden bisher beschriebenen Varianten mechanisch völlig gleich. Durch die Verwendung einer Doppel-Fotodiode als Lichtempfänger 11 lässt sich eine optimale Redundanz (zwei Lichtsender, zwei Lichtempfänger, zwei Temperatursensoren) erzielen.

Claims

Patentansprüche
1. Streulichtrauchmelder mit einer optischen Messkammer, welche eine Sensoranordnung (2) mit mindestens einer Lichtquelle (12, 12') und einem Lichtempfänger (11) und ein Labyrinthsystem (7) mit an der Peripherie der Messkammer angeordneten Blenden (16) aufweist, wobei die mindestens eine Lichtquelle (12, 12") und der Lichtempfänger (12, 12') je in einem Gehäuse (14, 15; 13) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Gehäuse (14, 15; 13) eine längliche Form habe und eine kleine Fensteröffnung aufweisen, und dass die mindestens eine Lichtquelle (12, 12') und der Lichtempfänger (11) im hinteren Teil ihrer Gehäuse (14, 15; 13) angeordnet sind, so dass zwischen den Fensteröffnungen der Gehäuse (14, 15; 13) und den von Licht durchdrungenen optischen Flächen der mindestens einen Lichtquelle (12, 12') und/oder des Lichtempfänger (11) ein relativ grosser Abstand gebildet ist.
2. Rauchmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Abstand grösser ist als der Durchmesser der genannten optischen Flächen.
3. Rauchmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer nach oben durch eine Trägerscheibe (6) begrenzt ist, von welcher die genannten Gehäuse (14 15; 13) nach unten ragen, und dass das Labyrinthsystem (7) ein deckelartiges, auf der Trägerscheibe fixierbares und einen Boden und eine Seitenwand aufweisendes Bauteil bildet, welches von unten auf die Trägerscheibe (6) steckbar ist.
4. Rauchmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Fensteröffnungen der genannten Gehäuse (14, 15) von einem einteiligen Rahmen umschlossen ist.
5. Rauchmelder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Gehäuse (14, 15; 13) mit Ausnahme der Fensteröffnungen nach unten offen sind und dass der Boden des genannten Bauteils Deckel für die Gehäuse (14, 15; 13) aufweist.
6. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Messkammer zwischen der Lichtaustritts- bzw. Lichteintrittsseite der Gehäuse (14, 15 bzw. 13) und den gegenüberliegenden Blenden (16) ein kompakter, freiliegender Streuraum gebildet ist.
7. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuse (14, 15; 13) Nuten für die Befestigung von Polarisationsfiltern aufweisen.
8. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten Flächen der Trägerscheibe (6) und des Bodens des das Labyrinthsystem (7) bildenden Bauteils eine Riffelung aufweisen.
9. Rauchmelder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Blenden (16) und die geriffelten Flächen der Trägerscheibe (6) und des Bodens des genannten Bauteils eine glänzende Oberfläche aufweisen.
10. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Peripherie der Messkammer angeordneten Blenden (16) im wesentlichen eine L-förmige Gestalt aufweisen, wobei der kürzere Schenkel gegen das Innere des Messkammer gerichtet ist, und dass der Abstand zwischen benachbarten Blenden (16) ein Mehrfaches von deren Dicke beträgt.
11. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Trägerscheibe (6) eine Kontaktleiste (5) für die elektrischen Verbindung des Melders mit einer in einem Meldersockel (1) vorgesehenen Steckerleiste (4) angeordnet ist, und dass die genannte elektrische Verbindung durch eine Tangentialbewegung von Kontaktleiste (5) und/oder Steckerleiste (4) erfolgt.
12. Rauchmelder nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktleiste (5) auf der Oberseite der Trägerscheibe (6) in so genannter Insert-Technik integriert ist.
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