Nach dem Extinktionsprinzip arbeitende Rauchmelder-Anordnung und Brandmeldeanlage mit derartiger Rauchmelderanordnung

Abstract

  Die nach dem Extinktionsprinzip arbeitende Rauchmelder-Anordnung weist mindestens einen Lichtsender (S) und mindestens einen -empfänger (E) auf, die in einer gemeinsamen Ebene (GE) in einem vorgebbaren Abstand (A), der wesentlich kürzer als 100 Meter ist, zueinander angeordnet sind. Dabei beträgt der Strahlungswinkel (ϕH, ϕv) der Sende- und Empfangskeulen (SK, EK), deren optische Achsen (OA) nahezu parallel zur gemeinsamen Ebene (GA) verlaufen, ein wesentliches mehr als 1 Grad. Die Sender und Empfänger können mehrere unterschiedliche Strahlungsrichtungen aufweisen und in einer Vielzahl von Sendern und Empfängern mit jeweils verschiedenen Strahlungsrichtungen kombiniert sein. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung einer derartigen Extinktionsmelder-Anordnung im bekannten Pulsmeldersystem, wobei die Lichtempfänger als Analogwert-Sensoren ausgebildet sind und bei der zyklischen Abfrage ihre Analogwerte zur Zentrale übertragen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine nach dem Extinktionsprinzip arbeitende Rauchmelder-Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Für die Früherkennung von Rauch werden in Brandmeldeanlagen häufig Rauchmelder verwendet. Neben den Ionisationsmeldern werden in zunehmendem Maße optische Rauchmelder eingesetzt. Dabei werden Streulichtmelder und Extinktionsmelder benutzt. Beim Streulichtmelder wird der von der Lichtquelle ausgehende Strahl auf eine Lichtfalle gelenkt. Die optiche Achse des Empfängers ist unter einem bestimmten Streuwinkel zur Achse der Lichtquelle geneigt. Im Normalfall fällt kein Licht auf den Empfänger. Wenn Rauch in den Primärstrahl eintritt, reflektieren und beugen die Rauchpartikel das Licht, so daß es auf den Fotoempfänger fällt, der ein zur einfallenden Intensität proportionales elektrisches Signal abgibt. Streulichmelder haben jedoch den Nachteil, schwarzen, stark rußhaltigen Rauch von einem unvollständigen Verbrennungsprozeß nicht erkennen zu können.

[0003] Extinktionsmelder, auch als Durchlichtmelder bezeichnet, werten die Intensität eines durch Rauch geschwächten Lichtstrahls aus. Nach diesem Verfahren werden z.B. mit hochwertigen Einrichtungen Rauchdichten meßtechnisch erfaßt. Melder für den praktischen Einsatz benötigen große Meßweglängen zwischen dem Sender und dem Empfänger. Es werden beispielsweise Meßstrecken bis zu 100 Metern überwacht. Dies erfordert je ein getrenntes Sende- und Empfangsteil sowie eine äußerst enge Bündelung der Sendelichtstrahlen, beispielsweise auf 1 Grad oder weniger, somit hochwertige Optiken und aufwendige, präzise Justiereinrichtungen zur genauen Ausrichtung des Lichtstrahls auf den Empfänger und umgekehrt zur genauen Ausrichtung des Empfängers auf den Sender. Außerdem haben Schwankungen der Intensität der Primärlichtquelle, Verschmutzung der Optik und Alterung der Bauelemente großen Einfluß, der durch aufwendige elektronische Schaltungen gemindert werden muß. Daher erreichten solche Melder bisher geringe Marktbedeutung. Sie eignen sich hauptsächlich zur Überwachung großer Räume, langer und schmaler Gänge und ähnlichem, wobei man den Aufwand der sorgfältigen Montage und Justierung vor Ort in Kauf nimmt.

[0004] Es ist daher Aufgabe der Erfindung,Rauchmelder nach dem Extinktionprinzip so auszugestalten und anzuordnen, daß sie keinen aufwendigen konstruktiven Aufbau, keine umständliche, zeitaufwendige Montage und Justierung am Einsatzort erfordern und als preisgünstige Melder mit Sender und Empfänger wie Punktmelder als Komponenten eines üblichen Meldersystems eingesetzt werden können.

[0005] Diese Aufgabe wird mit dem kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0006] Die erfindungsgemäße, nach dem Extinktionsprinzip arbeitende Rauchmelder-Anordnung weist ein oder mehrere Lichtsender und Lichtempfänger in einer gemeinsamen Ebene auf, wobei die Sender und Empfänger keine präzise Richtcharakteristik besitzen. Die Strahlungswinkel der Sende- und Empfangsteile betragen ein Vielfaches von einem Grad, beispielsweise 10 Grad. Die Sender und Empfänger der Extinktionsmelder, die daher einen einfachen Aufbau aufweien und preisgünstig zu fertigen sind, können im Gegensatz zu hergebrachten Extinktionsmeldern ohne Justieraufwand am Einsatzort montiert werden, so daß auch keine hohen Montagekosten anfallen. Die Sender und Empfänger sind in einfacher Weise in einem vorgebbaren Abstand, der wesentlich kürzer als 100 Meter ist, einander zugeordnet. Dabei verlaufen die optischen Achsen der jeweiligen Strahlungskeulen nahezu parallel zur gemeinsamen Ebene.

[0007] Besonders vorteilhaft ist es, mehrere Sender und Empfänger in einer gemeinsamen Ebene, beispielsweise an der Raumdecke, anzuordnen, wobei ein Sender in unterschiedliche Richtungen sendet, so daß er eine käseschachtelförmige Richtcharakteristik aufweist. Ebenso weisen die den Sendern zugeordneten Empfänger unterschiedliche Empfangsrichtungen auf, so daß ein Empfänger Lichtstrahlen von mehreren Sendern empfängt.

[0008] Um große Räume flächendeckend zu überwachen, können zweckmäßigerweise die Sender mit mehreren unterschiedlichen Strahlungsrichtungen matrixartig und eine Vielzahl von Empfängern um die Sender kreissegmentförmig, beispielsweise bienenwabenartig, in der gemeinsamen Ebene angeordnet werden. Zumindest einige der Empfänger weisen dann jeweils auch mehrere Empfangsrichtungen auf.

[0009] Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Strahlungswinkel in der gemeinsamen Ebene, im Normalfall also den Horizontalwinkel, zu 20 Grad oder größer zu machen. In der Vertikalrichtung, d.h. senkrecht zur gemeinsamen Ebene ist demgegenüber der Strahlungswinkel kleiner. Er kann beispielsweise 10 Grad oder mehr betragen, da ein Ausleuchten nach unten, wenn die Extinktionsmelder an der Raumdecke montiert sind, nicht notwendig ist. Diese grobe Richtcharakteristik erfordert im Sender und Empfänger nur eine sehr einfache Optik, z.B. jeweils vor einem Lichtsender und einem Lichtempfänger eine Zylinderlinse. Justiereinrichtungen zur Ausrichtung des Richtstrahls bzw. der optischen Achse von Sender bzw. Empfängern sind nicht erforderlich. Die Sender und Empfänger können ohne Hilfsmittel zur optischen Ausrichtung montiert werden.

[0010] Die Sender und Empfänger können vollkommen geschlossen sein, weil keine Meßkammer bzw. keine Rauchkammer notwendig ist, in die Rauch eindringen muß. Damit ergeben sich weitere Vorteile. Ein Verschmutzen der Meß- bzw. Rauchkammer ist somit nicht mehr möglich. Damit entfällt auch ein großer Wartungsaufwand für das Reinigen der Melder bzw. das Austauschen der Melder. Da die Sender und Empfänger der Extinktionsmelder ein dichtes Gehäuse aufweisen können, ist das Eindringen von aggresiven Gasen, von Staub oder von Feuchte nicht mehr möglich. Die Optik der Lichtsender und -empfänger können in einfacher Weise gereinigt werden, so daß auch kein Austauschen der Melder bei der Wartung notwendig ist. Ferner ist mit der erfindungsgemäßen Extinktionsmelderanordnung eine schnellere Alarmgabe möglich, weil keine Verzögerung dadurch eintritt, daß Rauch erst in die Meß- bzw. Rauchkammer eindringen muß, wobei durch Gitter bzw. Labyrinths wie beim Ionisationsmelder bzw. Streulichtmelder das Eindringen erschwert wird. Die erfindungsgemäße Rauchmelderanordnung stellt also ein echtes Frühwarnmeldersystem dar. Ein weiterer Vorteil ist, daß keine gefährlichen radioaktiven Präparate wie beim Ionisationsmelder erforderlich sind. Damit entfallen diesbezügliche strenge Sicherheitsvorschriften, Wartungs- und Entsorgungsprobleme. Ein anderer Vorteil ist dadurch gegeben, daß der Extinktionsmelder gegenüber dem Streulichtmelder auf fast alle Raucharten reagiert.

[0011] Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Extinktionsmelder-Anordnung im einem bekannten Pulsmeldersystem verwendet wird. In den DE-PS 23 41 087, 25 33 300 und 25 33 382 ist dieses System beschrieben, in dem die einzelnen Melder von einer Zentrale aus in vorgebbarer Reihenfolge zeitlich nacheinander auf ihren analogen Meldermeßwert abgefragt und daraus in der Zentrale durch logische Verknüpfungen mehrere Meßwerte ein und desselben und auch benachbarter Melder Störung- und Alarmkriterien abgeleitet werden. Dabei sind die Melder einzeln identifizierbar. Die Lichtempfänger des Extinktionsmelders sind als Analogwert-Sensoren ausgebildet und übertragen bei der Abfrage ihren jeweiligen Analogwert zur Zentrale. Dabei können die einzelnen Lichtsender von der Zentrale zyklisch angesteuert und zum Senden aufgefordert werden. Die einzelnen Lichtsender können aber auch kontinuierlich senden.

[0012] Bei einer kombinierten Anordnung von vielen Lichtsendern und -empfängern, z.B. in einer großen Lagerhalle, werden im Pulsmeldersystem zweckmäßigerweise jeweils zusammenwirkende Sender und Empfänger, also einander zugeordnete Sender und Empfänger, zeitlich nacheinander zyklisch angesteuert bzw. abgefragt. Die zentrale Auswerteeinrichtung kann aufgrund logischer Verknüpfungen der Empfängersignale den Brandherd lokalisieren. Die Verwendung einer erfindungsgemäßen Extinktionsmelder-Anordnung beim Pulsmeldersystem hat auch den Vorteil, daß die Grundempfindlichkeit der Extinktionsmelder von der Zentrale aus über Steuerkanäle im Sender und im Empfänger eingestellt werden kann. Einer alterungsbedingten Veränderung der Bauelemente der einzelnen Melder kann somit durch Nachführung der Grundempfindlichkeit der Extinktionsmelder-Anordnung begegnet werden.

[0013] Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Rauchmelderanordnung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die anhand der Zeichnung erläutert werden. Dabei zeigen

Fig. 1 und 2 eine Extinktionsmelder Anordnung mit einem Sender und einem Empfänger in Draufsicht und Seitenansicht,

Fig. 3 bis 6 verschiedene Anordnungen von Sendern und Empfängern in Draufsicht, Fig. 7 und 8 in schematischer

Fig. 7 und 8 in schematischer Darstellung einen Empfänger und einen Sender.

[0014] In Fig. 1 ist in Draufsicht ein Lichtsender S und in einem Abstand A, z.B. 20 Meter,ein Lichtempfänger E dargestellt. Der Sender S besitzt eine Sendekeule SK die einen Strahlungswinkel αH aufweist. Der Strahlungswinkel ϕH hat in Horizontalrichtung, d.h. senkrecht zur gemeinsamen Ebene,eine Größe von beispielsweise 20 Grad. Die optische Achse des Senders S und des Empfängers E ist mit 0A bezeichnet. Der Empfänger E besitzt eine Empfangskeule EK,die in Horizontalrichtung einen ebenso großen Strahlungswinkel ϕH aufweist, wie der Sender S. Der Strahlungswinkel in Vertikalrichtung (ϕV) kann erfindungsgemäß kleiner sein als der Strahlungswinkel (ϕH) in Horizontalrichtung. Dies ist in Fig. 2 gezeigt.

[0015] Der Sender S und der Empfänger E sind wieder in einem Abstand A in einer gemeinsamen Ebene GE dargestellt. Die Seitenansicht zeigt, daß die Strahlungswinkel ϕV in Vertikalrichtungder jeweiligen Sende- bzw. Empfangskeule SK bzw. EK kleiner sind als die Strahlungswinkel ϕH in Horizontaltrichtung. Beispielsweise kann der Strahlungswinkel ϕV in Vertikalrichtung, d.h. senkrecht zur gemeinsamen Ebene GE,10 Grad betragen. Strahlungswinkel derartiger Größen in Horizontal- und Vertikalrichtung sind ausreichend,um ohne Justieraufwand auch bei einer Entfernung zwischen Sender und Empfänger von 20 Metern eine ausreichende Strahlung zu erzielen. Ein unnötiges Auchleuchten nach unten in den Raum wird durch einen kleineren Vertikalwinkel vermieden. Mit einfachen Zylinderlinsen läßt sich ohne weiteres eine solche Richtcharakteristik erzielen. Ist jedoch eine solche Richtcharakteristik nicht notwendig, so kann in einfacher Weise der kegelförmige Strahl unter einem bestimmten Winkel sowohl in Vertikal- als auch in Horizontalrichtung ausgesandt werden und dazu eine einfache Sammellinse verwendet werden.

[0016] In Fig. 3 sind ein Sender S und zwei Empfänger E1 und E2 und E2 dargestellt. Der Sender S hat zwei gegenüberliegende Abstrahlrichtungen (Sendekeulen SKI und SK2), in denen jeweils Empfänger mit einer Empfangskeule EK1 bzw. EK2 angeordnet sind. Der horizontale Strahlungswinkel ist mit ϕH bezeichnet.

[0017] In Fig. 4 ist eine andere Anordnung eines Senders mit zwei Empfängern dargestellt. Der Sender und die Empfänger sind in der gemeinsamen Ebene und in Draufsicht gezeigt. ' Der Sender S strahlt in zwei verschiedenen Richtungen,die in einem bestimmten Winkel, der hier nicht eigens dargestellt ist, zueinander stehen. In der Sendekeule SKI ist der Empfänger E1 angeordnet, in der Sendekeule SK2 ist der Empfänger E2 angeordnet.

[0018] Fig. 5 zeigt in Draufsicht einen Sender mit vier symmetrisch angeordneten Sendekeulen SKI bis SK4 in denen sind jeweils ein Empfänger El bis E4 befindet. Die Empfänger EI bis E4 sind kreissegmentförmig, d.h. im Vieleck,in diesem Fall im Viereck,um den Sender S angeordnet.

[0019] Fig. 6 zeigt eine Kombination von mehreren Sendern S1, S2, ..Sn, die matrixartig angeordnet sind und eine Vielzahl von Empfängern E1 bis E6 bzw. En, die kreissegmentförmig um die Sender angeordnet sind. Dies ist in Draufsicht gezeigt. Die jeweiligen Sende- und Empfangskeulen sind hier nicht mehr dargestellt, vielmehr sind zwischen den Sendern und den Empfängern Meßstrecken MS eingezeichnet. Zwischen dem Empfänger E1 und dem Sender S1 existiert die Meßstrecke M Sll. Der Sender S1 weist noch drei weitere symmetrisch angeordnete Strahlungsrichtungen auf, in denen die Empfänger E2 bis E4 angeordnet sind, so daß beispielsweise zwischen dem Sender S1 und dem Empfänger E4 die Meßstrecke MS14 besteht. Da aber ein weiterer Sender S2 angeordnet ist und ebenfalls vier symmetrische Strahlungsrichtungen besitzt, liegt in dem einen Lichtstrahl des Senders S2 auch der Empfänger E4 mit einer weiteren Empfangsrichtung, die hier durch die Meßstrecke MS24 dargestellt ist. Weist beispielsweise der Sender S1 eine sehr grobe Richtcharakteristik mit einem verhältnismäßig breiten Lichtstrahlungswinkel, beispielsweise 20 Grad, auf, so kann der Sender S1 auch noch einen entfernter angeordneten Empfänger E5, der ebenfalls einen großen Strahlungswinkel besitzt, mit seinem Lichtstrahl treffen. Dies ist mit der Meßstrecke MS15 dargestellt. Der Empfänger E5 empfängt also Licht von Sender S1 und vom Sender S2 mit einer Empfangskeule, die einen breiten Strahlungswinkel hat. Eine solche Anordnung von Sendern und Empfängern von Extinktionsmeldern wird man für große Räume vorsehen. Dabei erfolgt eine besonders vorteilhafte Auswertung mit dem bekannten Pulsmeldersystem, in dem die Empfänger, wie oben schon beschrieben, als Analogwert-sensoren ausgebildet sind und einzeln der Reihe nach abgefragt werden können. Auf diese Weise ist es mit der zentralen Auswerteeinrichtung möglich den Ort eines Brandherdes genau zu ermitteln.

[0020] In Fig. 7 ist schematisch in Seitenansicht und Draufsicht ein Empfänger E mit einer Fotodiode 5 dargestellt. Der Empfänger E besitzt ein Gehäuse 1 in dem auf einer elektrischen Baugruppe 2 eine Fotodiode 5 angeordnet ist. Das Gehäuse 1 weist eine Öffnung 4 bzw. eine hier nicht dargestellte Linse (4) auf, in bzw. durch die das Licht des Senders dringen und auf die Fotodiode 5 fallen kann. Am Gehäuse sind noch Sockelkontakte 3 angedeutet. In Draufsicht ist die Fotodiode 5 im Gehäuse 1 zu sehen, wobei das Gehäuse die Öffnung bzw. die Linse 4 aufweist.

[0021] In Fig. 8 ist ein Sender S mit vier verschiedenen symmetrisch angeordneten Strahlungsrichtungen dargestellt. Im Gehäuse 1 sind demzufolge vier Sendedioden 6 dargestellt, die in einem Viereck angeordnet sind. Das Gehäuse hat ebenfalls, in diesem Fall vier,Öffnungen 4. Die Dioden sind auf der elektrischen Baugruppe 2 angeordnet, die mit den Sockelkontakten 3 verbunden ist. Diese schematische Darstellung soll nur veranschaulichen, wie die Empfänger und Sender einer erfindungsgemäßen Extinkti-onsmelder-Anordnung aufgebaut sein können. Die Sende- und Fotodioden werden zweckmäßigerweise im Infrarotbereich berieben, um nicht durch mögliches Fremdlicht gestört zu werden. Die Strahlungswinkel der Sender und Empfänger sind im Gegensatz zu herkömmlichenm Extinktionsmeldern wesentlich größer, betragen also ein Vielfaches von einem Grad und können vorzugsweise einen Winkel von 10 bis 20 Grad aufweisen. Ebenso ist der Abstand von Sender und Empfänger im Gegensatz zu herkömmlichen Extinktionsmeldern wesentlich geringer als beispielsweise 100 Meter. Je nach Räumlichkeiten wird man einen Abstand von Sender und Empfänger vorzugsweise zwischen 5 und 20 Metern wählen.

Ansprüche

1. Nach dem Extinktionsprinzip arbeitende Rauchmelder-Anordnung mit mindestens einem Lichtsender und mindestens einem im Strahlengang eines Lichtsenders angeordneten Lichtempfänger,
dadurch gekennzeichnet , daß der bzw. die Lichtsender (S) und -empfänger (E) in einer gemeinsamen Ebene (GE) in einem vorgebbaren Abstand (A) zueinander angeordnet sind, und daß die Sende- und Empfangskeulen (SK, EK) einen Strahlungswinkel (ϕ) von wesentlich mehr als 1 Grad aufweisen, wobei die optischen Achsen (OA) der jeweiligen Strahlungskeule (SK, EK) nahezu parallel zur gemeinsamen Ebene (GE) verlaufen.

2.Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtsender (S) mehrere, in unterschiedliche Richtungen (MS1. MS2,...) strahlende Sendekeulen ( SK1, SK2,...) aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtempfänger (E3) mehrere, aus unterschiedlichen Richtungen (MS13, MS23) empfangende Empfangskeulen aufweist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungswinkel mehr als 10 Grad beträgt.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtempfänger jeweils in einem Abstand (A) von weniger als 20 Metern vom Lichtsender bzw. von den Lichtsendern angeordnet sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand (A) zwischen 5 und 10 Metern beträgt..

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Strahlungswinkel (ϕ_H) in der gemeinsamen Ebene (GE) größer als der Strahlungswinkel ( ϕ_V) senkrecht zur gemeinsamen Ebene (GE) ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet , daß der Strahlungswinkel (ϕ_H) in der gemeinsamen Ebene mehr als 20 Grad, der Strahlungswinkel (ϕ _V) senkrecht zur gemeinsamen Ebene mehr als 10 Grad beträgt.

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Ebene zur Raumdecke parallel ist.

10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Lichtsender und- empfänger (S, E) eine einfache Optik (4), jedoch keine Justiereinrichtungen für die Strahlungscharakteristik aufweisen.

11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Lichtsender und-empfänger im Bereich der Infrarotstrahlung arbeiten.

12. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu einem Lichtsender (S) mit einer Mehrzahl von Sendekeulen (SK1, SK2,...) entsprechend viele Empfänger (E1, E2,..) in einem Vieleck angeordnet sind. aus zeitlich nacheinander zyklisch angesteuert bzw. abgefragt werden, wobei in der zentralen Auswerteeinrichtung aufgrund logischer Verknüpfungen der Empfängersignale der einzeln identifizierbaren Empfänger der Brandherd lokalisierbar ist.

Zeichnung