CH453962A - Feuermeldeeinrichtung mit einem nach dem Ionisationsprinzip arbeitenden automatischen Feuermelder - Google Patents

Feuermeldeeinrichtung mit einem nach dem Ionisationsprinzip arbeitenden automatischen Feuermelder

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CH453962A
CH453962A CH1199366A CH1199366A CH453962A CH 453962 A CH453962 A CH 453962A CH 1199366 A CH1199366 A CH 1199366A CH 1199366 A CH1199366 A CH 1199366A CH 453962 A CH453962 A CH 453962A
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CH
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fire alarm
ionization
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voltage
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CH1199366A
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Abe Nagao
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Nittan Co Ltd
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Description


  Feuermeldeeinrichtung mit einem nach dem Ionisationsprinzip arbeitenden  automatischen Feuermelder    Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine auto  matische Feuermeldeeinrichtung, die nach dem Ioni  sationsprinzip arbeitet und die auf Rauch sowie ent  zündliche     Partikeln    anspricht, die im Frühstadium eines  Feuers erzeugt werden. Eine derartige     Feuermeldeein-          richtung    soll möglichst kleine Abmessungen besitzen, mit  niedrigen Betriebsspannungen arbeiten und mit einer  möglichst schwachen radioaktiven Strahlung auskom  men.  



  Die bekannten Geräte dieser Art sind in ihrer Kon  struktion jedoch sehr kompliziert und in ihrer Wirkungs  weise unsicher, da im Mittelpunkt der Verbindung  zweier Ionisationskammern eine radioaktive Strahlungs  quelle angeordnet ist, von denen jede in Reihe zu der  Steuerelektrode einer Relaisröhre geschaltet ist, während  eine Ionisationskammer eine andere umschliesst und die  andere mit der Aussenluft in Verbindung steht. Das Elek  trodenpotential der Relaisröhre hängt ab von Verände  rungen der Luftzusammensetzung, wobei einem be  stimmten Grundkörper der Ionisationskammer zur Er  zeugung eines Ionisationsstromes ein festes Potential zu  geordnet ist. Infolge der     Kompliziertheit    einer solchen  Ionisationskammer ist ihre Herstellung sehr aufwendig,  wobei dennoch ein präzises Anzeigen und Erfassen von  Rauch nicht erwartet werden kann.

   Darüberhinaus ist  der mit der Ionisationskammer zu verbindende Glas  körper einer Kaltkathodenröhre beiderseits mit einem  Klebstoff zu versehen, während das Glas unter Verwen  dung einer besonderen Metallegierung in eine Scheibe  einzupassen ist.  



  Vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile.  Sie vereinfacht den mechanischen Aufbau eines Feuer  melders, arbeitet mit einer sehr schwachen radioaktiven  Strahlungsquelle und ist trotz kompakter Bauweise sehr  zuverlässig im Betrieb.  



  Bei der erfindungsgemässen Feuermeldeeinrichtung  sind radioaktive Strahlungsquellen sowohl auf der äusse  ren wie auch auf der inneren Oberfläche einer Ab-    schlusselektrode eines Feuermelders vorgesehen, die eine  äussere und eine innere Ionisationskammer voneinander  trennt. In diesen Ionisationskammern sind weitere Elek  troden angeordnet. Die äussere Ionisationskammer steht  mit der Aussenluft in Verbindung. Weiter kann eine  Konstantspannungsdiode für den Betrieb eines steuer  baren Gleichrichters und eines Feldeffekt-Transistors  vorgesehen werden, welche Vorrichtung bei Änderungen  der in. den Ionisationskammern vorhandenen Ionisa  tion anspricht.  



  Zur näheren Erläuterung wird auf die Zeichnung  Bezug genommen, in der ein Ausführungsbeispiel der  Erfindung schematisch gezeigt ist. Es zeigt:  Fig. 1 eine Aussenansicht des Feuermelders,  Fig. 2 einen Schnitt durch den Feuermelder,  Fig. 3 die zugeordnete elektrische Schaltung,  Fig. 4 die Strom-Spannungs-Kennlinien der Ionisa  tionskammern,  Fig. 5 die Kennlinien von Strom- und Spannungs  verlauf in beiden Ionisationskammern.  



  In #ig. 1 besteht ein Feuermelder A, der auf Rauch  anspricht, aus einem Gehäuse h und einem Sockel b.  Eine innere Ionisationskammer 5 und eine äussere Ioni  sationskammer 8 sind durch eine Abschlusselektrode 1  voneinander getrennt. Letztere enthält radioaktive Strah  lungsquellen 2, 3, z. B. Radium, sowohl auf einer     Innen-          wie    auch auf einer Aussenseite. Die Abschlusselektrode 1  befindet sich in dem Gehäuse h, das in den Sockel b  eingesetzt     ist.    Die radioaktive Strahlungsquelle 2, die  auf der inneren Oberfläche der Abschlusselektrode 1 an  geordnet ist, wird von dieser abgedeckt.

   Das offene  Ende der Abdeckelektrode 1 ist mit einer Basisplatte 4  verschlossen, so dass ein     Eindringen    der Aussenluft in  die innere Ionisationskammer 5 praktisch unmöglich ist.  



  Um den äusseren Umfang der Abdeckelektrode 1  ist eine Rohrelektrode 7 mit einem Metallgitter 6 an  geordnet. Die Rohrelektrode 7 umschliesst die äussere       Ionisationskammer    8 mit einer radioaktiven Strahlungs-      quelle 3, die sich auf der Aussenfläche der Abdeck  elektrode 1 befindet. Durch das Metallgitter 6 steht  die äussere Ionisationskammer 8 mit der Aussenluft in  Verbindung.  



  Die Basisplatte 4, die von einem Träger 5' der  Grundplatte 7' getragen wird, besteht aus Isolierma  terial, wie z. B. Akrylharz, und trägt eine Elektroden  platte 9, die in der inneren Ionisationskammer 5 ange  ordnet ist. Durch Verwendung eines Feldeffekt-Transi  stors FET mit hoher Impedanz (1013 Q) wird die hohe  Impedanz der Schaltung nicht beeinträchtigt. Ein An  schluss des Transistors FET ist mit der Abdeckelek  trode 1 verbunden, welche die Ionisationskammern  trennt. Ein anderer Anschluss und     eine        Spannungsquelle     sind mit der Elektrodenplatte 9 der inneren Ionisations  kammer 5 verbunden. Die Leitung C führt über einen  veränderlichen Widerstand R1 zu     einem    Empfänger     R.     



  Zwischen den Leitungen N und C sind ein Wider  stand R2 und ein Gleichrichter SCR angeschlossen. Der  steuerbare Gleichrichter SCR wird über eine Zener  diode D gesteuert, die mit einer Mittelanzapfung des ver  änderbaren Widerstandes R1 in Verbindung steht. Ein  Widerstand R3 und ein Kondensator     ,u    wirken als  Schutzelemente der Schaltung. Die Leitung<B>C</B> dient  zum Testen eines Empfängers, der mit der Rohrelek  trode 7 der äusseren Ionisationskammer 8 verbunden  ist. Über die Prüfleitung<B>C</B> wird die am Prüfwiderstand  R4 eingestellte Spannung auf die äussere und auf die  innere Ionisationskammer gegeben.  



  Gemäss der Erfindung sind zwei radioaktive Strah  lungsquellen vorgesehen, eine in der inneren und eine  in der äusseren Kammer, die z. B. &alpha;-Strahlen in be  stimmten Richtungen auf die gegenüberliegenden Elek  troden senden. Die &alpha;-Strahlung ionisiert die atmosphä  rische Luft, so dass unter dem Einfluss einer an die  Ionisationskammern angeschlossenen elektrischen Span  nungsquelle ein sehr schwacher Strom zwischen den  Elektroden 7 und 9     fliesst.     



  Wie die Stromspannungs-Kennlinie in Fig. 4 zeigt,  ist der Strom bei einem bestimmten Spannungswert ge  sättigt.  



  Wenn in die äussere Ionisationskammer infolge einer  Rauchbildung kleine Partikel eindringen, wird die  Summe des elektrischen Stromes     verringert,    da die     a-          Strahlen    von den kleinen Partikeln absorbiert werden  können oder die Partikeln Ionen absorbieren können, wie  dies in Kurve b in Fig. 4 gezeigt ist.  



  Diese Wirkung tritt aber nur in der äusseren Ionisa  tionskammer auf, da lediglich in diese der Rauch ein  treten kann. Dadurch entsteht, wie in Fig. 5 gezeigt, in  den zwei in Reihe geschalteten Ionisationskammern eine  Änderung des Strom-Spannungsverlaufes. Der Strom i,  der in der äusseren Ionisationskammer fliesst, wird auf  den Wert i verringert, während die Spannung     v.    der  äusseren Ionisationskammer auf die Spannung v  erhöht wird.  



  Da nun die an den beiden Ionisationskammern an  stehende Gesamtspannung konstant ist, lässt sich die  Spannungsänderung der äusseren Ionisationskammer  ausdrücken durch: v2 =v2 = 4v.  



  Die Spannung der äusseren Ionisationskammer er  höht sich also. Dadurch steigt der vom Transistor FET  geführte Strom entsprechend an, da auch die Span  nung zwischen den Leitungen B und     C    sich erhöht, wie  aus Fig. 3 ersichtlich ist.    Wenn die Spannung zwischen den Leitungen C und  E grösser wird als die Ansprechspannung der Zener  diode D, wird der steuerbare Gleichrichter SCR durch  den über seine Steuerelektrode fliessenden Strom aus  gelöst. Über eine mit dem steuerbaren     Gleichrichter    ver  bundene Relaisanordnung kann dadurch ein     Alarmsignal     ausgelöst werden.  



  Eine Ausführungsform der erfindungsgemässen  Feuermeldeeinrichtung war 114 X 90 mm 0 gross und  wog insgesamt 690 g (davon der Sockel 190 g und der  Aufsatz     5000    g). Das Gerät     wurde    von     einer    Spannungs  quelle mit 15 Volt gespeist und war in feuerfester Aus  führung im Mittelteil einer Decke in 3 Metern Höhe  installiert.  



  Der Feuermelder sprach innerhalb 30 Sekunden an,  als ein Blatt Zeitungspapier     in    der Grösse von  55 X 82 cm in einer Ecke des Zimmers verbrannt  wurde.  



  Anschliessend wurde der gleiche Feuermelder in  einer Ecke des Zimmers angeordnet und der Versuch  mit einem in einer anderen Ecke brennenden Blatt  Zeitungspapier der gleichen Grösse wiederholt. Der  Feuermelder sprach hierbei innerhalb 40 Sekunden an.  



  Bei den Versuchen herrschte eine Raumtemperatur  von 18J C und     eine    Luftfeuchtigkeit von 55 %.  



  Der Stromverbrauch von zehn an das gleiche Emp  fangsgerät angeschlossenen Feuermeldern betrug im be  triebsbereiten Zustand 4 Watt und stieg auf 6 Watt im  Augenblick des Ansprechens.  



  Die &alpha;-Strahlen des Feuermelders wurden von  Ra226 geliefert. Die Energie der &alpha;-Strahlung betrug  4,77 MeV in einer Entfernung von 32 mm. Die äussere  Ionisationskammer kann über eine wirksame Entfer  nung vollkommen von der &alpha;-Strahlung durchdrungen  werden, während der dazwischen liegende Raum mit  einer gleichförmigen Dispersion von Plus- und     Minus-          Ionen    ausgefüllt ist.  



  Durch die erfindungsgemässe Feuermeldeeinrichtung  kann somit unter Anwendung des Ionisationsprinzipes  mittels radioaktiver Strahlen der vor Ausbruch eines  Feuers entstehende Rauch sicher erfasst werden. Das  Gerät spricht bereits auf     eine    sehr geringe Rauchmenge  an. Die Stärke der erforderlichen radioaktiven Strah  lungsquellen, die auf den menschlichen Organismus  einen schädlichen Einfluss haben können, kann sehr klein  gehalten werden und beträgt nur 1 % der bei Feuer  meldern bisher üblichen Strahlungsstärke.  



  Aufgrund der einfachen Konstruktion und des Be  triebes mit einer Stromquelle niedriger Spannung hat  das Gerät auch eine bemerkenswerte Lebensdauer.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Feuermeldeeinrichtung mit einem nach dem Ionisa tionsprinzip arbeitenden automatischen Feuermelder, ge kennzeichnet durch eine Abschlusselektrode des Feuer melders, die dessen äussere und innere Ionisationskam- mer voneinander trennt und die sowohl auf ihrer Innen seite wie auch auf ihrer Aussenseite eine radioaktive Strahlungsquelle trägt, ferner gekennzeichnet durch wei tere in den Ionisationskammern angeordnete Elektroden und durch eine Verbindung zwischen der äusseren Ioni- sationskammer und der Aussenluft.
    UNTERANSPRUCH Feuermeldeeinrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass der Feuermelder mit einer Schaltungsanordnung verbunden ist, die einen steuer baren Gleichrichter, eine Konstantspannungsdiode zum Steuern des steuerbaren Gleichrichters und einen Feld effekt-Transistor aufweist, der seinerseits die Konstant spannungsdiode zum Ansprechen bringt, indem er auf die in den Ionisationskammern auftretenden Ionisations vorgänge anspricht.
CH1199366A 1966-03-30 1966-08-19 Feuermeldeeinrichtung mit einem nach dem Ionisationsprinzip arbeitenden automatischen Feuermelder CH453962A (de)

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