DE-102024132279-A1 - Funkenmelder für Fördersysteme von brennbaren Materialien

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Funkenmelder für Absaug- und Fördersysteme von brennbaren Materialien. Derartige Funkenmelder dienen der Früherkennung von Entstehungsbränden und weisen ein Detektorelement 2 auf, welches als optischen Sensor ausgebildet ist. Das kleinflächige Detektorelement wird durch eine ebene Schutzglasscheibe gegen Verunreinigungen durch die transportierten Materialien geschützt. Erfindungsgemäß wird die ebene Schutzglasscheibe durch eine optische Anordnung zur Erzeugung eines Brennpunktes, insbesondere durch eine Sammellinse ersetzt, welche eine Bündelung der zu detektierenden elektromagnetischen Strahlung 3 unmittelbar auf einen Brennpunkt, bzw. in dessen Nähe auf der Oberfläche des Detektorelements 2 bewirkt. Hierdurch wird die Empfindlichkeit des Funkenmelders 1 wesentlich gesteigert.

Inventors

• Thomas Warnecke
• Sascha Wulf

Assignees

• T & B electronic Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241106

Claims (7)

1. Funkenmelder (1) zur Detektion elektromagnetischer Strahlung (3), die von Funken, Flammen und anderen Zündinitialen emittiert werden, welche in pneumatischen Absaug- und Förderanlagen, Fallschächten oder mechanischen Fördersystemen von brennbaren Materialien entstehen können, mit mindestens einem, als Detektorelement (2) ausgebildeten optischen Sensor, welcher in einem Funkenmeldergehäuse (4) angeordnet ist und durch eine ebene Schutzglasscheibe gegen Verunreinigungen durch die transportierten Materialien geschützt ist, dadurch gekennzeichnet , dass die ebene Schutzglasscheibe durch eine optische Anordnung zur Erzeugung eines Brennpunktes (5) ersetzt wird, welche eine Bündelung der zu detektierenden elektromagnetischen Strahlung (3) auf einen Brennpunkt unmittelbar auf, bzw. in der Nähe der Oberfläche des Detektorelements (2) bewirkt.
2. Funkenmelder (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die optische Anordnung zur Erzeugung eines Brennpunktes (5) als Sammellinse (5) ausgebildet ist, welche auf einer Seite oder auf beiden Seiten der optischen Achse zur Erzeugung eines Brennpunktes auf bzw. in der Nähe der Oberfläche des Detektorelements (2) in einer konvexen Form ausgebildet ist, wobei der Schliff der Sammellinse (5) kann je nach Anwendungsfall der zu detektierenden EM-Strahlung oder benötigter Strahlungsbündelung variieren.
3. Funkenmelder (1) nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet , dass die Sammellinse (5) und das Detektorelement (2) das optische System (6) bilden, welches zur Detektion von EM-Strahlung im Infrarotbereich ausgelegt ist und die Sammellinse (5) aus einem für IR-Strahlung durchlässigem Glas besteht, welches eine ausreichende Transmission für das gesamte zu detektierende Detektionsspektrum aufweist.
4. Funkenmelder (1) nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass die Sammellinse (5) aus Borosilikatglas, Quarzglas oder Saphierglas besteht.
5. Funkenmelder (1) nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet , dass der als Detektorelement (2) ausgebildete optische Sensor (2) auf der Basis von Silizium oder Germanium oder Indiumarsenid oder Indiumgalliumarsenid oder Blei (II)-Sulfid oder Bleiselenid oder Indiumantimonid mit entsprechend unterschiedlichen Empfindlichkeiten ihrer Detektionsspektren in den Funkenmelder (1) je nach Anwendungsfall verbaut werden kann.
6. Funkenmelder (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Sammellinse (5) des optischen Systems (6) mit einem System zur automatischen Verschmutzungserkennung ausgestattet ist, welches den Funkenmelder (1) auf Verunreinigungen überwacht.
7. Funkenmelder (1) nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet , dass die automatische Verschmutzungserkennung auf der Sammellinse (5) einen als Verschmutzungssensor ausgebildeten TOF-Sensor (Time-Of-Flight) und einen Mikrokontroller aufweist, welche signaltechnisch mit der Auswerteelektronik (7) des Funkenmelders (1) und der Brandmeldezentrale verbunden sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Funkenmelder zur Brandbekämpfung für pneumatische Absaug- oder Fördersysteme, in denen brennbare Materialien transportiert werden. In pneumatischen Absaug- und Förderanlagen, Fallschächten oder in mechanischen Fördersystemen, in denen brennbare Materialien, wie Pellets oder Holzspäne transportiert werden kann die Entstehung von Funken und Funkenflug oft zu ausgedehnten gefährlichen Bränden führen. Auch beim Transport von brennbaren Materialien und Stäuben mittels Luftströme, etwa in angeschlossenen Filteranlagen kann Funkenflug zu Bränden oder Explosionen führen und die Anlagentechnik beschädigen. Die Entstehung derartiger Zündinitialen im Fördergut von Förderanlagen wird in der Regel durch die eingesetzten Maschinen oder durch Materialverschmutzungen verursacht. Produktionsausfälle, hohe Sachschäden und Gefahren für Leib und Leben der Mitarbeiter können die Folge von spät einsetzenden Löschmaßnahmen sein. Um dieses Brandrisiko auszuschließen, müssen Absauganlagen mit Funkenmeldern auf Funkenflug wirksam überwacht und durch Funkenlöschanlagen geschützt werden. Optische Sensoren als Funkenmelder sind derart ausgelegt, dass die von den Funken oder Zündinitialen ausgehende infrarote Strahlung sicher erfasst, sowie ein Alarmsignal an eine Löschzentrale zur Einleitung eines Löschvorganges abgegeben wird. Unter Funkenmelder soll dabei jede Art von optischen Sensoren mit einem optischen Fenster zur Detektion jeder Art elektromagnetischer Strahlung, welche von Bränden oder Entstehungsbränden ausgeht, wie etwa Funken, Flammen oder Glutnester (Zündinitiale) verstanden werden. Zur sicheren Signalerfassung müssen die Funkenmelder möglichst dicht und direkt im Überwachungsbereich eines Fördersystems angeordnet sein. Dabei werden die empfindlichen Sensoren (Detektorelemente) durch optische, also strahlungsdurchlässige ebene optische Fenster geschützt. Weiterhin ist auch die Verwendung von Lichtleiterstäben anstelle von ebenen Glasscheiben als Schutzmechanismus für die Detektorelemente bekannt. Bei der Anordnung von als optischen Fenster ausgebildete Glasscheiben zum Schutz von Detektorelementen (optischen Sensoren), werden meist entweder beidseitig plangeschliffene oder auch gewölbte Glasscheiben, ohne weitere optische Funktionen verwendet. Dabei ist die Oberfläche der schützenden Glasscheibe sehr viel größer als die der zu schützenden als Detektorelemente ausgebildeten optischen Sensoren. Dadurch erreicht nur ein geringer Teil die von einem Funken oder Glutnestern ausgehende infrarote Strahlung ein die Oberfläche des optischen Sensors des im Funkenmelder verbauten Detektorelements. Der größte Teil der die Glasscheibe durchdringenden elektromagnetischen Strahlung trifft nicht auf das Detektorelement und durchläuft das Gehäuse des Funkenmelders ohne Signalerzeugung und kann für eine notwendige frühzeitige Detektion zur Branderkennung nicht genutzt werden. Ein ähnliches technisches Problem der Bündelung elektromagnetischer Strahlung zur Überwachung von Flammen durch optische Sensoren ist etwa aus der Heiztechnik bekannt. So wird in der DE102021114278A1 eine Flammenüberwachungseinrichtung beschrieben, welche einen Holspiegel umfasst, der die durch Gasflammen eines Heizgerätes emittierte ultraviolette Strahlung auf eine Linse reflektiert, welche die UV-Strahlung auf einen optischen Sensor zur Flammenüberwachung leitet. Allerdings ist die hier beschriebene Technik zur Strahlenbündelung nicht geeignet schnell bewegte Zünd initiale, wie Funken im Fördergut von Förderanlagen zu erkennen. Schon die Anordnung von Holspiegeln in entsprechenden Rohrleitungen zur Strahlenbündelung ist kaum möglich. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Erkennung von Zündinitialen in einem bewegten, aus brennbaren Partikeln bestehenden Materialstrom durch Funkenmelder mit optischen Sensoren vorzuschlagen. Weiterhin soll auch der Schutz der Oberfläche optische Detektoren und deren Signalstabilität in der rauhen Messumgebung von Absaug- und Förderleitungen verbessert werden. Diese Aufgaben werden im Wesentlichen durch die erfinderischen Merkmale des ersten und sechsten Patentanspruchs in Verbindung mit dem Oberbegriff gelöst. In den Unteransprüchen werden weiter vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben. Erfindungsgemäß wird die bisher meist durch eine beidseitig plangeschliffene Schutzglasscheibe am Kopf eines Funkenmelders durch eine optische Anordnung zur Erzeugung eines Brennpunktes in Form einer Sammellinse ersetzt. Dabei sind die Abstände zwischen der Sammellinse und der lichtempfindlichen Oberfläche des optischen Sensors auf der optischen Achse, sowie Wölbung und Schliff der Sammellinse derart gewählt, dass sich der Brennpunkt auf dem optischen Sensor zur Signalerzeugung bzw. in dessen Nähe befindet. Hierdurch wird eine Bündelung der zu detektierenden elektromagnetischen Strahlung auf einen Brennpunkt unmittelbar auf der bzw. in der Nähe zur Oberfläche des Detektorele