DE2908099A1

DE2908099A1 - Rauchdetektor

Info

Publication number: DE2908099A1
Application number: DE19792908099
Authority: DE
Inventors: Hans Ackermann; Zoltan Horvath; Juerg Dipl Phys Muggli; Erwin Tresch
Original assignee: Cerberus AG
Current assignee: Cerberus AG
Priority date: 1978-12-21
Filing date: 1979-03-02
Publication date: 1980-06-26
Also published as: DE2908099C2; CH634429A5; JPS5593093U

Description

Rauchdetektor
Die Erfindung betrifft einen Rauchdetektor mit einer Strahiüngsquelle, welche Strahlung in einen bestimmten Raumbereich aussendet und einem Strahlungsempfänger, der ausserhalb des direkten Strahlungsbereiches angeordnet ist und dem die an Partikeln im Strahlungsweg gestreute Strahlung zugeführt wird, wobei die Strahlungsquelle eine kegelringförmige Strahlungscharakteristik besitzt und der Strahlungsempfänger in der Kegelachse angeordnet ist, nach Patent Nr. 26 19 082.
Ein wichtiges Problem bei solchen Rauchdetektoren besteht darin, die Bestrahlung des Strahlungsempfängers ohne knwesenheit von Rauch im Strahlungsbereich möglichst klein zu halten, so dass bereits die geringste, durch Rauchpartikel im Streustrahlungsbere};ch hervorgerufene Streustrahlung ein Signal am Ausgang des Strahlungsempfängers hervorruft.
Ein solcher Rauchdetektor würde bereits auf geringste Rauchkonzentrationen ansprechen und die Anwesenheit von Rauch mit erhöhter Empfindlichkeit signalisieren.
In der Praxis ist jedoch stets ein gewisses Störstrahlungsniveau vorhanden, durch welches die Erreichung dieses Zieles verhindert wird. Es ist daher bekannt geworden, die von aussen in einem Rauchdetektor durch die Gehäuseöffnungen eindringende Störstrahlung durch Schikanen an den Lufteintrittsöffnungen fernzuhalten und somit das Störstrahlungsniveau herabzusetzen. Eine weitere bekannte Massnahme besteht darin, die Strahlungsguelle zu modulieren und den Strahlungsempfänger darauf abzustimmen, so dass dieser vorzugsweise nur für Strahlung empfindlich ist, deren Modulation derjenigen der Strahlungsquelle gleicht.
Auf die genannte Weise kann jedoch nicht verhindert werden, dass von der Strahlungsquelle ausgehende, an der Gehäuseinnenwand gestreute Strahlung ebenfalls als Störstrahlung auf den Strahlungsempfänger trifft. Eine solche Störstrahlung wird vom Empfänger in gleicher Weise wie echte, an Rauchpartikeln im Strahlungsbereich gestreute Strahlung verarbeitet, da sie genau die gleiche Modulation aufweist.
Zur Verminderung dieser Art von Störstrahlung ist es bekannt geworden, die Gehäuseinnenseite des Rauchdetektors weitgehend, jedoch zumindest an den Auftreffstellen der.
direkten Strahlung im Strahlungsbereich strahlungsabsorbierend auszubilden, beispielsweise matt-schwarz auszuführen, mit Rippen zu versehen oder als Strahlungsfalle auszubilden.
Nachteilig hierbei ist es, dass von den strahlungsabsorbierenden Elementen, z.B. den matt-schwarzen Flächen oder den Kanten der aufgesetzten Rippen, immer noch eine Störstrahlung ausgeht und ausserdem sich im Laufe der Zeit Staub niederschlägt, welcher das Reflexionsvermögen erhöht und die Störstrahlung weiter vergrössert. Solche vorbekannte Rauchdetektoren werden also im Laufe der Zeit mit zunehmender Verstaubung der Gehäuseinnenseite störanfällig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der erwähnten Nachteile vorbekannter Rauchdetektoren einen solchen zu schaffen, der eine geringere Störstrahlungsempfindlichkeit besitzt und der eine erhöhte Empfindlichkeit aufweist, welche auch über längere Zeiträume und bei zunehmender Verstaubung erhalten bleibt und welcher demgemäss über längere Zeiträume betriebssicher ohne die Notwendigkeit einer Reinigung arbeitet.
Diese Aufgabe wird bei einem erfindungsgemässen Rauchdetektor dadurch gelöst, dass der kegelringförmige Strahlungsbereich durch Elemente begrenzt wird, welche ausserhalb des direkten Empfangsbereiches des Strahlungsempfängers angeordnet sind. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich dann, wenn die direkt bestrahlten Elemente hinter der strahlungsempfindlichen Oberseite des Strahlungsempfängers angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, dass die von diesen ausgehende Streustrahlung erst nach mehrfacher Umlenkung und entsprechender Schwächung auf den Strahlungsempfänger auftreffen kann.
Weiterhin ist es vorteilhaft, den Strahlungsbereich durch äussere und innere Blenden zu begrenzen, welche so angeordnet sind, dass deren bestrahlte Kanten durch eine weitere Blende vom zentralen Strahlungsempfänger abgeschirmt sind. Damit wird erreicht, dass die Streustrahlung von diesen Kanten nicht direkt auf den Strahlungsempfänger gelanger kann.
Die Erfindung wird anhand des in der Figur wiedergegebenen Ausführungsbeispieles beschrieben.
Diese Figur zeigt im Schnitt den Aufbau eines Beispieles eines erfindungsgemässen Rauchdetektors.
Der dargestellte, rotationssymmetrische Rauchdetektor wird von einem Gehäuse 1 umschlossen, welches Oeffnungen O zum Eintritt von Luft in das Detektorinnere aufweist. Im Inneren des Gehäuses 1 ist ein Trägerteil 2 vorgesehen, dessen über das Gehäuse 1 hinausragender Oberteil zur mechanischen Befestigung und zum elektrischen Anschluss des Rauchdetektors an einen nicht dargestellten Sockel ausgebildet ist.
In einer zentralen Bohrung dieses Trägerteiles 2 ist ein Halterungsteil 3 eingesetzt, in welches die Strahlungsquelle eingesetzt ist.
Diese Strahlungsquelle besteht aus einem Basisteil 4, welches zentral eine Licht- oder Infrarotstrahlung emittierende Diode 5 trägt. In Strahlungsrichtung, d.h. unterhalb dieser Diode 5 ist eine Optik 6 angesetzt, deren optisch wirksame Flächen so ausgebildet sind, dass die von der Diode 5 emittierte Strahlung eine kegelringförmige Charakteristik erhält, so dass im wesentlichen nur Strahlung in einem kegelringförmigen Strahlungsbereich C vorhanden ist, dagegen nahezu keine Strahlung in Richtung der Kegelachse A.
Die in Achsenrichtung verbleibende Reststrahlung wird zusätzlich durch ein Blendenteil 7 mit strahlungsabsorbierender Oberfläche abgeschirmt. Unterhalb der Strahlungsquelle und des Blendenteiles ist in der Kegelachse A der Strahlungsempfänger R so angeordnet, dass seine strahlungsempfangende Oberfläche nach oben, d.h. in Richtung zur Strahlungsquelle gerichtet ist, so dass vorwärts gestreute Streustrahlung, welche durch Rauchpartikel im kegelringförmigen Strahlungsbereich C verursacht wird, auf diesen Strahlungsempfänger R trifft. Der Strahlungsempfänger wird durch die Teile 8 und 10 in der richtigen Position und in richtigem Abstand zur Strahlungsquelle gehalten.
In Strahlungsrichtung ist der Strahlungsbereich C durch ein strahlungsauffangendes Teil 10 abgeschlossen. Dieses Teil weist eine Anzahl von konzentrischen Stegen S auf, welche kreisringförmige Querschnitte aufweisen, und welche rotationssymmetrisch um die Kegelachse A angeordnet sind und den Strahlungsempfänger A umschliessen. Dieses Teil 10 ist so im Detektor angebracht und positioniert, dass die Oberkanten der Stege S unter der Ebene E der strahlungsempfangenden Fläche des Strahlungsempfängers R angeordnet sind, also dieser Fläche abgewandt. Mit dieser Massnahme wird erreicht, dass die auf die Oberkanten der Stege S auftreffende Direktstrahlung zwar in gewissem Masse dort gestreut wird. Diese Streustrahlung ersten Grades kann jedoch bei der angegebenen Lage der einzelnen Teile zueinander nicht direkt auf die strahlungsempfangende Fläche des Strahlungsempfängers R auftreffen, sondern erst die mehrfach gestreute Strahlung, welche dann eine wesentlich schwächere Intensität aufweist.
Auf der Innenseite des Kegelringes C wird der Strahlungsbereich durch ein Blendensystem 7 begrenzt, welches aus mehreren kreisförmigen Slendenscheiben B, B' ... besteht.
Um das Blendensystem 7 gegenüber der Strahlungsquelle 5 in die richtige Position bringen zu können, ist an der Optik 6 ein Vorsprung vorgesehen, auf welchen das Blendensystem 7 aufgesetzt werden kann. Der Durchmesser und die gegenseitige Lage der einzelnen Blendenscheiben B, -B' zueinander ist nun so gewählt, dass eine der vorderen, also der Strahlungsquelle zugewandten Blenden, im dargestellten Beispiel B,als innere Begrenzung des Strahlungsbereiches C wirkt, d.h. am weitesten in den Strahlungsbereich hineinragt. Um zu verhindern, dass die an der Kante dieser Blendenscheibe B gestreute Störstrahlung auf den Strahlungsempfänger R auftrifft, ist eine weitere, -dem Strahlungsempfänger zugewandte Blende B' so gestaltet, dass die von der Kante der Blende B ausgehende direkte Störstrahlung vollständig vom Strahlungsempfänger R abgeschirmt ist.
An der Aussenseite wird der Strahlungsbereich C durch eine Blende R begrenzt. Diese ist ebenfalls in ihrem Durchmesser so gewählt und gegenüber der weiteren Abschirmblende B' so angeordnet, dass auch die von der Innenkante dieser Blende K ausgehende direkte Störstrahlung vollständig durch die Blende B' vom Strahlungsempfänger R abgeschirmt ist.
Durch die beschriebenen Massnahmen wird zunächst erreicht, dass sämtliche Teile, welche den Strahlungsbereich C begrenzen, auf welche also direkte Strahlung auftrifft, keine durch Drohung der direkten Strahlung hervorgerufene Streustrahlung ersten Grades auf den Strahlungsempfänger R richten können. Sämtliche Elemente, welche den Strahlungsbereich C begrenzen, im dargestellten Beispiel also die Teile K, B und S, liegen also ausserhalb des direkten Empfangsbereiches des Strahlungsempfängers R.
Um das Störstrahlungsniveau weiter zu vermindern, ist es zweckmässig, diejenigen Teile des Rauchdetektors, welche den Strahlungsbereich C umschliessen und welche im direkten Empfangsbereich des Strahlungsempfängers R liegen, strahlungsabsorbierend auszubilden. Beispielsweise können entsprechende Teile mit Rippen X versehen sein, an welchen eine mehrfache Reflexion auftreffender Störstrahlung erfolgt und daher nur eine sehr schwache sekundäre Störstrahlung hervorgerufen wird, welche den Strahlungsempfänger R beeinflussen könnte. Diese Rippen können mit Vorteil mit spitzwinkligen Kanten mit einem Neigungswinkel zwischen 200 und 700, z.B. 450 versehen sein, wodurch eine hinreichende Strahlungsabsorbtion bewirkt wird.
Auf diese Weise kann das Störstrahlungsniveau noch weiter herabgesetzt und die Empfindlichkeit des Rauchdetektors noch mehr vergrössert werden Speziell bei der Verwendung als Brandmelder ist dadurch eine frühzeitige Alarmgabe schon bei geringster Rauchdichte und eine Betriebssicherheit über längere Zeiträume gewährleistet1 auch wenn diese Rauchdetektoren unter ungünstigen Umgebungsbedingungen verwendet und einer langsamen Verstaubung ausgesetzt sind Leerseite

Claims

Zusatz zu Patent Nr. 26 19 032 Patentansprüche: 1. Rauchdetektor mit einer Strahlungsquelle, welche Strahlung in einen bestimmten Raumbereich aussendet und einem Strahlungsempfanger, der ausserhalb des direkten Strahlungsbereiches angeordnet ist und dem die an Partikeln im Strahlungsweg gestreute Strahlung zugeführt wird, wobei die Strahlungsquelle eine kegelringförmige Strah-:~ lungschärakteristik besitzt und der Strahlungsempfänger in der Kegelachse angeordnet ist, nach Patent 26 19 082, dadurch gekennzeichnet, dass der kegelringformige Strahlungsbereich (C) durch Elemente (K, B, S) begrenzt wird, welche ausserhalb des direkten Empfangsbereiches des Strahlungsempfängers (R) angeordnet sind.
2. Rauchdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsbereich (C) in Strahlungsrichtung durch Stege (S),.die den Strahlungsempfänger (R) allseitig umgeben, begrenzt wird.
3. Rauchdetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberkanten der Stege (S) hinter der Ebene (E) der strahlungsempfangenden Oberseite des Strahlungsempfängers (R) angeordnet sind.
4. Rauchdetektor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (S) konzentrisch in Kreisringform und zur Kegel achse A rotationssymmetrisch angeordnet sind.
5. Rauchdetektor nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass den Stegen (5) gegenüberliegende Flächen (X) strahlungsabsorbierende Rippen aufweisen.
6. Rauchdetektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (X) spitzwinklige Kanten mit einem Neigungswinkel zwischen 200 und 700 aufweisen.
7. Rauchdetektor nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsbereich (C) an der Kegelinnenseite durch eine Blende (B) begrenzt ist, deren Aussenkante durch eine weitere dazu parallele Blende (B') vom Strahlungsempfänger (R) abgeschirmt ist.
8. Rauchdetektor nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlungsbereich (C) an der Kegelinnenseite und an der Kegelaussenseite durch Blenden (K, B) begrenzt ist, wobei die äussere Blende (K) durch -eine innere Blende (B') vom Strahlungsempfänger (R) abgeschirmt ist.