DE2515367A1 - Photoelektrischer rauchdetektor - Google Patents

Description

Düsseι dorf, den /. 4. 1975 PL/Ja Reg.-Nr. 2706

HOCHIKI CORPORATION

2-10-43 Kamiosakl, Shinagawa-ku, Tokyo / JAhAN

Photoelektrischer Rauchdetektor

Die Erfindung bezieht sich auf einen photoelektrischen Rauchdetektor, bestehend aus einem Gehäuse, das für den Eintritt von Rauch mit einer öffnung versehen ist und eine Lichtquelle sowie einen Lichtempfänger enthält, und bei welchem bei Eintritt von Rauch in einen Detektorbereich die von der Lichtquelle abgegebene und auf den Lichtempfänger auftreffende Llchtmenge unter Bildung eines elektrischen Signals verändert wird.

Photoelektrtsche Rauchdetektoren werden In 2wei Arten ausgeführt, von denen υ Ine mit unmittelbar einfallendem oder Durch 51rahlungs1 I ent arbeitet, um hierdurch die Veränderung In dar LlchMnungri zu urmitteln, tile vom Detektor empfangen wird und auf diu Aufnahme des LI elites einer Lichtquelle durch dein festzuätel lunden Rauch zurückzuführen Ist; bei i der Ausführ ungsforin mit Ref I ekt i uns 1 I cht wird das von einer

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LI chLctue 1 1 e ausgehende und von dein zu ermittelnden Rauch reflektierte I icht vom L i cht entpf anger aufgenommen. Von diesen beiden Arten wird die er st. ere nicht als Rauchdetektor mit einer Lichtquelle ausgebildet, weil die Veränderung der Lichtmenge zwischen dem Normalzustand und dem Ernstfall gering und das SignaIverhä1tηis des Delektors schwach ist. Zwar lassen sich derartige Nachteile durch einen langen Lichtweg verringern, dwch kann man von dieser Lösung jedenfalls dann keinen Gebrauch machen, wenn der Detektor unter begrenzten Pl atzve rhä 1 t η i ssen installiert werden muß. Ob-1 icherweise wird ein !mpu1s-Be1 Ichtungssyst em für die Lichtquelle gewählt, weiI man hierbei die Lichtquelle mit einem großen Strom beaufschlagen kann, ohne daß insgesamt der Stromverbrauch steigt. Bei der Lichtdurchstrahlung muß die Arbeitsweise der Lichtquelle auf die Arbeitsweise des Lichtempfängers abgestimmt sein. Bei der Ausführung auf der Grundlage des reflektierten Lichtes ist eine derartige Abstimmung auch üblich, doch nicht immer erforderlich.

Bei der Ausführungsfurm mit reflektiertem Licht muß die auf den Lichtempfänger auftreffende Lichtmenge voreingestellt sein, um die photoe1ektrisehe Umwandlungscharakteristik des LIchtempfängers in geeigneter Weise an das von der Lichtquelle ausgestrahlte und von den Wandungen oder dergleichen reflektierte Licht anzupassen, während in dem zu überwachenden Raum kein Rauch anwesend ist. Derartige Einstellungen sind wesentlich für die Empfindlichkeit des Detektors.

Die Einflüsse, die el i ο Empfindlichkeit und das Signalverhältnis (S/N-Ver hai tni s) des auf c\er Basis des reflektierten Lichtes a rhe i t enden photoe 1 ekt, r i sehen Rauchdetektor r> bestimmen, sind diα von der Lichtquelle ausgehende Lichtmenge und dlo vom L i thtempf ringer i-mpiangene L I chtinenge;

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daher 1st üint; tlnstel leinr ichtuny von Vorteil, die der Einstellung dieser Einflüsse in ihrer Beziehung zueinander ermöglicht. Zur Einstellung der Lichtquelle und des Lichtempfängers ist eine selbständige, unabhängige Lichtmenge erforderlich, doch sind hierbei zwei Eins te 1 1 tei1e vorgesehen, so daß nicht nur die Konstruktion der Anordnung, sondern auch deren Bedienungsweise kompliziert ist. Daher findet bei auf der Grundlage des reflektierten Lichtes arbeitenden Photodetektoren eine Einstellung der Empfindlichkeit des Detektors durch Veränderung der Spannung des Stromkreises statt, wie sich beispielsweise aus der US-PS 3 185 973 ergibt. Die Einstellung der Empfindlichkeit mittels des Stromkreises erfordert jedoch eine sehr große Geschicklichkeit, so daß auch hiermit die Aufgabe einer einfachen und sehr genauen Einstellung noch nicht gelöst 1st.

Von diesem Stand der Technik ausgehend 1 legt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen photoeiektr isehen Rauchdetektor der einleitend beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß seine Empfindlichkeit und das Signal-(S/'N) Verhältnis des Detektors durch einen einzigen Eins te 11 Vorgang möglich werden.

Weiterhin soll erfindungsgemäß der photoelektrische Rauchdetektor mit einer Einstellmechanik versehen werden, bei welcher die Einstellungsverriegelung, die zur Verhinderung einer unvorhergesehenen Bewegung nach Einstellung in einer bestimmten Lage vorgenommen wurde, nötigenfalls leicht gelöst und nach einer Neueinstellung des hinste11 te I1s wiederholt wurden kann»

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Die Lösung der vorstellenden Aufgabenstellung sowie die Erzielung weiterer Vorteile läßt sich bei einem photoelektrischen Rauchdetektor der einleitenci beschriebenen Art dadurch erreichen, daß ein unmittelbares Auftreffen des Lichtes der Lichtquelle auf den L1chtempfänger durch ein Llchtabschirmteil im Detektorbereich verhindert 1st, und daß eine Einstellschraube In Randnähe des Lichtabschirmteils für die Einstellung der in den Detektorbereich proj !zierten und der auf den Lichtempfänger auftreffenden Lichtmenge vorgesehen ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung seien unter Bezugnahme auf die Zeichnungen veranschaulicht. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen photoelektrischen Rauchdetektor,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Detektor gemäß Fig. 1 entsprechend der Schnittlinie II- I,

FIg. 3 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung,

FIg. ^ einen Querschnitt durch die abgewandelte Ausführungsform der Erfindung entlang der Schnittlinie IV-IV,

Flg. 5

und 6 seitliche Ansichten der unteren Enden der Einstellschrauben mit unterschiedlichen KonstruktIonsmerkmalen für die Aufnahme eines E I nstei 1 werkzeugos und

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Fig. 7

und 8 stirnseitige Ansichten der unteren Enden abgewandelter Ausführungsformen der Einstellschraube.

Eine vorzugsweise Ausführunysform des photoelektrischen Rauchdetektors zeigen die Fig. 1 und 2; in einem zylindrischen Gehäuse 1 befindet sich eine Lichtquelle 2 und ein Lichtempfänger 3, deren optische Achsen sich unter einem bestimmten Winkel schneiden. Zwischen der Lichtquelle 2 und dem Lichtempfänger 3 ist im Gehäuse ein LIchtabschIrmteil h derart angeordnet, daß von der Lichtquelle kein direktes Licht auf den Lichtempfanger fällt; in Nähe des Innenrandes des In Form einer Platte ausgeführten Lichtabschirmte I1s 4 befindet sich die Einstellschraube 5 für die Einstellung in senkrechter" Richtung. Somit bildet ein Bereich oberhalb einer die Lichtquelle 2, den Innenrand des LIchtabschIrmteI15 k und den Lichtempfänger 3 verbindenden Linie einen Empfangsbereich A; der In diesen Empfangsbereich gelangende Rauch wird durch die Veränderung der vom LI chtempf anger empfangenen LIchtrnenge festgestellt, die sich durch Reflektion des Lichtes der Lichtquelle am Rauch ergibt, so daß ein elektrisches Signal erzeugt wird.

Bei dem vorstehend beschriebenen' photoelektrischen Rauchdetektor dient das in Form einer Platte ausgeführte Lichtabschlrmtell 4 der Verhinderung eines direkten Lichteinfalls von der Lichtquelle 2 auf den LIchtempfMnger 3, wenn In den Empfangbbereich A kein Rauch gelangt* Als Folge der Toleranzen der Herstellung und der Bearbeitung der einzelnen Teile Ist es Jedoch ausgeschlossen, Jeglichen direkten I. Ichtu I nf al 1 auch dun L!chtempfanger duszuschaitan/ so daß eine geringe Menge an Streulicht verbleibt. Auch ist es ausgeschlossen, die Wandungsflächen und dergleichen Im

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Empfangsbereich als vollkommen schwarze Körper zu gestalten, so daß auch eine geringe Lichtmenge von den Wänden und dergleichen reflektiert wird. Unter Vernachlässigung dieser
Lichtref1ektionen hat nur eine geringe Änderung in der
Lage des L I chtabsch1rmteMs 4 einen großen Einfluss auf
die Empfangscharakteristik oder Empfindlichkeit des Detektors gegenüber Rauch zur Folge. Es 1st deshalb von Vorteil, wenn Mittel vorhanden sind, um den Empfangsfehler durch geringe Veränderungen In der Lage des Lichtabschirmteils infolge dessen ungenauer Montage oder Herstellung auszugleichen .

Zu diesem Zweck Ist erf Indungsgemäß eine Einstellschraube vorgesehen. Die Einstellschraube 5 hat, wie man Fig. 2
entnehmen kann, oben einen Schlitz 7 für die Aufnahme eines Schraubenziehers; mittels eines Gewindeganges greift sie
In das Innengewinde 6 Innerhalb einer horizontalen Unterteilung des Gehäuses 1 zum Zwecke der vertikalen Bewegung ein. Wie sich aus den Fig. 1 und 2 ergibt, Ist die Einstellschraube 5 In Nähe des Innenrandes des Lichtabschirmteils 4 angeordnet; das untere Ende der Einstellschraube 5 dringt in den Empfangsbereich A mit einer beabsichtigten Länge ein. Somit ermöglicht die Einstellschraube eine Feineinstellung der Lage der Innenwand des LIchtabschirmteI1s, wodurch es möglich ist, die in df*n Bereich A, projlzierte Lichtmenge hinter der Einstellschraube einzustellen und auch die vom Lichtempfänger 3 aus dem Bereich A„ empfangene Lichtmenge einzustellen, ohne die Stellung des Lichtabschirmteils k
zu verändern. Wenn auf diese Welse gemäß der vorliegenden Erfindung die Einstellschraube 5 mittels eines nicht dar-* gestellten Schraubenziehers verstellt wird, kann man die
Menge des Streulichtes, welches bei Abwesenheit von Rauch auf den LIchtempFanger auftrifft, und mithin die Fremdspannung des mit dem elektrischen Lichtempfänger

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verbundenen Stromkreises einstellen, indem die in den hinteren Bereich A₁ gelangende Lichtmenge eingestellt wird, und Indem zur einstellung der vom Rauch reflektierten und auf den Lichtempfänger auftreffenden Lichtmenge das Licht des Bereiches A„ eingestellt wird, womit die Empfindlichkeit und das SΪgna1verhältη Is CS/N-VerhäItnIs) des Detektors in Beziehung zueinander eingestellt werden. Wie sich aus Fig. 2 ergibt, ist ein entfernbarer Deckel am unteren Teil des Gehäuses 1 mit einem ringförmigen Spalt vorgesehen, um den Bereich A gegenüber äußerem Licht abzuschirmen, und um eine Einlaßöffnung für den Rauch zu bl!den.

Zweckmäßig wird die Einstellschraube in Ihrer eingestellten Position verriegelt und gegenüber Feuchtigkeit mit einem Dichtungsmittel 8, wie beispielsweise einem Silikon-Elastomer am oberen Ende der Einstellschraube 5 gemäß FIg. 2 verschlossen. Hierdurch wird eine unbeabsichtigte Drehung der Einstellschraube während der Montage des Detektors beispielsweise an einer Decke vermieden. Auch wird von der Decke abtropfendes Wasser oder ein Beschlagen infolge der Feuchtigkeit der Umgebungs1uft von einer Einwirkung auf die Eirste11 schraube ferngehalten, su daß eine Funktionsstörung des Detektors wirkungsvoll verhindert wird.

Bei der in den Fig. 3 und ^ dargestellten, abgewandelten Ausführungsform der Erfindung ist an Stelle des plattenförmigen Lichtabschirmteils Ί eine im Querschnitt sektorförmlge LIchtabschirmwand 4' vorgesehen. In diesem Falle Ist das untere Ende der Einstellschraube 5 mit einem Schlitz oder einer öffnung 7' für einen Schraubenzieher ausgeführt. Die Konstnikt!on der anderen Teila Ist die gleiche wie hei der vorherigen Ausführungsform. Bei der

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vorliegenden Ausführungsforni wird von der Lichtabschirmwand 4' ein Bereich B abgeschirmL_; der im Querschnitt ebenfalls sektorförmig ist und ein direktes Einstrahlen des Lichtes der Lichtquelle 2 auf den Lichtempfänger 3 verhindert,, wenn im Empfangsbereich A kein Rauch vorhanden ist. Die Lichtabschirmwand h' kann auch ein fester Block sein, dessen Volumen den Bereich B ausfüllt.

Bei der vorstehenden Ausf ührungsf orni befindet sich die Einstellschraube 5 in Nähe des Scheitels der L I chtabsch1rmwand 4'; Ihr unteres Ende dringt in den Empfangsbereich A in gewünschtem Ausmaß ein, um eine Feineinstellung der Lage der Lichtabschirmwand 4' zu gewährleisten. Wenn eine Neueinstellung des Detektors notwendig ist, muß das Dichtungsmittel 8 vom oberen Ende der Einstellschraube entfernt werden. Da Jedoch, wie ausgeführt wurde, auch das untere Ende der Einstellschraube mit einem Schlitz 7' versehen ist, kann man 1 ed Ig1 Ich durch Entfernung des Deckels 9 das Dichtungsmittel 8 herausdrücken, Indem dl Einstellschraube durch Einstecken eines Schraubenziehers in den Schlitz 7' gedreht wird. Somit ist eine Nachstellung der Einstellschraube 5 durch Einstecken eines Schraubenziehers In den Schlitz 7 am oberen Teil der Einstellschraube 5 möglich, nachdem der Deckel 9 erneut aufgesetzt wurde. Zum Schluß der Neueinstellung wird das Dichtungsmittel wieder eingebracht.

Wenngleich der Schlitz 7' am unteren Ende der Einstellschraube einfach für die Ausbildung eines üblichen Schraubenziehers ausgeführt sein kann, sind öffnungen mit quadratischem oder sechseckigem Querschnitt entsprechend den Flg. 7 und 8 bevorzugt, weil in diesem Falle das periphere Profil beim Drehen der Schraube nicht beschädigt werden kann, so daß man Immer eine leichte und lineare

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E Instel Imög1 ichkelt der Li chtmenge beibehält. Die Ausbildung des Schlitzes 7 ' 1 st nicht auf die Ausführungsformen gemäß den Fig. 5 bis 8 begrenzt, sondern auch elliptische, flachkreisförmige oder zwei bzw. mehr öffnungen oder auch andere Ausführungen können für die Aufnahme von Schraubenziehern, Schlüsseln oder anderen Einste11 werkzeugen dienen.

Der mit dem Lichtempfänger In Verbindung stehende Stromkreis Ist an sich bekannt und wurde demgemäß nicht dargestellt. Zum Beispiel kann die Lichtquelle als Beleuchtungsdiode verwendet werden, deren Lichtintensität durch einen Widerstand, der mit ihr in Serie geschaltet Ist, veränderbar Ist. Der Ausgang des Stromkreises Ist durch Einstellung eines Schaltniveaus im Lichtempfangsstromkreis oder durch Einstellung des Ausgangsniveaus desselben einstellbar. Im allgemeinen wird der Ausgang durch Veränderung des Wertes eines Vorwiderstandes eingestellt, doch ist es nicht nur schwierig, geeignete Widerstandswerte auszuwählen, sondern auch die Einstellung ist dann nur schrittweise und nicht welch und kontinuierlich möglich.

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Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   " 1 . JPhotoe1ektrI scher Rauchdetektor, bestehend aus einem Ge- —-"^ häuse, das für den Eintritt von Rauch mit einer öffnung versehen Ist und eine Lichtquelle sowie einen Lichtempfänger enthält, und bei welchem bei Eintritt von Rauch In einen Detektorbereich die von der Lichtquelle abgegebene und auf den Lichtempfänger auftreffende Lichtmenge unter Bildung eines elektrischen Signals verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein unmittelbares Auftreffen des Lichtes der Lichtquelle (2) auf den Lichtempfänger (3) durch ein Lichtabschirmteil C4) Im Detektorbereich A verhindert Ist, und daß eine Einstellschraube C5) In Randnähe des Lichtabschirmteils C¹O für die Einstellung der In den Detektorbereich A und der auf den Lichtempfänger (3) auftreffenden Lichtmenge vorgesehen i st.
2. 2. Photoelektrischer Rauchdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstel1schraubeC5)ίη eine Gewindeöffnung innerhalb des GehäusesC1)eIngeschraubt Ist und am oberen Ende für die Aufnahme eines Einstel1 Werkzeuges ausgeführt 1st, wobei eine unbeabsichtigte Verdrehung der Einstellschraube sowie der Einfluss von Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft auf die Einstellschraube durch ein die Einstellschraube C5) abschließendes Dichtungsmittel (8) vermieden Ist.
3. 3. Photoelektrtscher Rauchdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennze \ chnet, daß am unteren Ende des Gehäuses Ci) ein entfernbarer Deckel (9) vorgesehen Ist, der einen Spalt für den Eintritt von Rauch In das Gehäuse CO

   1 1

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   zwischen Ihm und dem Deckel bildet, wobei das untere Ende der Einstellschraube (5) durch Entfernung des Deckels (9) zugänglich ist, und wobei das untere Ende der Einstellschraube (5) mit einer öffnung zur Aufnahme eines Einste11 werkzeuges ausgeführt Ist.

   Photoelektrischer Rauchdetektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung im Innern des unteren Endes der Einstellschraube (5) derart liegt, daß bei deren Drehung eine Veränderung des Umfangsproflls des unteren Abschnittes ausgeschlossen ist.

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