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. α-Strahlen in be stimmten Richtungen auf die gegenüberliegenden Elek troden senden. Die α-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 α-Strahlen des Feuermelders wurden von Ra226 geliefert. Die Energie der α-Strahlung betrug 4,77 MeV in einer Entfernung von 32 mm. Die äussere Ionisationskammer kann über eine wirksame Entfer nung vollkommen von der α-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.