Die Erfindung betrifft einen lonisationsrauchmelder mit einer inneren lonisationskammer zwischen einer inneren Elektrode und einer mittleren Elektrode und einer äusseren Ionisationskammer zwischen der mittleren und einer äusseren luftdurchlässigen Elektrode.
Es ist bereits ein lonisationsrauchmelder bekannt, der zwei lonisationskammern enthält, die in Reihe miteinander zwischen zwei Klemmen einer Spannungsquelle geschaltet sind sowie jeweils zwei Elektroden aufweisen und eine radioaktive Strahlungsquelle enthalten. Die eine der beiden Ionisationskammern ist im wesentlichen luftdicht abgeschlossen und soll im folgenden als geschlossene Ionisationskammer bezeichnet werden. Die andere Ionisationskammer steht mit der Umgebungsluft in Verbindung, so das Rauch in sie eintreten kann, sie wird daher als offene Ionisationskammer bezeichnet.
Mit der Verbindung zwischen den beiden Ionisationskammem ist die Steuerelektrode eines Feldeffekttransistors verbunden, dessen Quellen-Abfluss-Stromstrecke über einen Arbeitswiderstand zwischen die beiden Klemmen der Spannungsquelle geschaltet ist, um Spannungsänderungen an der Verbindung der beiden lonisationskammern wahrzunehmen. Wenn Rauch in die offene lonisationskammer eintritt, ändern sich der in der offenen Ionisationskammer fliessende Ionisationsstrom und dementsprechend auch die Impedanz der offenen lonisationskammer sowie das Potential an der Verbindung der beiden lonisationskammern und damit an der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors, der eine Alarmvorrichtung steuern und einen Alarm auslösen kann.
Bei lonisationsrauchmeldern dieser Art, die eine offene und eine geschlossene lonisationskammer enthalten, werden mindestens zwei radioaktive Strahlungsquellen für die beiden lonisationskammern benötigt. Dies macht den Rauchmelder unnötig kompliziert und teuer.
Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, einen Ionisationsrauchmelder zu schaffen, der nur eine radioaktive Strahlungsquelle benötigt und der trotzdem eine hohe Ansprechempfindlichkeit hat.
Der erfindungsgemässe lonisationsrauchmelder ist dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Elektrode aus luft- und strahlendurchlässigen Materialien besteht, und dass eine radioaktive Strahlungsquelle in einer der lonisationskammern angeordnet ist zum lonisieren des Gases in dieser Kammer, wobei die Strahlung dieser Strahlungsquelle die mittlere
Elektrode durchdringt zum lonisieren des Gases in der anderen lonisationskammer.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert, es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des Ionisationsrauchmelders gemäss der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles des Ionisationsrauchmelders gemäss der Erfindung, und
Fig. 3 ein Schaltbild einer Feuermeldeanlage, die einen Rauchmelder gemäss der Erfindung enthält.
Der in Fig. 1 als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellte Rauchmelder 10 enthält drei Elektroden, nämlich eine hohlzylindrische äussere Elektrode 2, eine hohlzylindri sche mittlere Elektrode 3 und eine stabförmige innere Elektrode 5, die koaxial zueinander an Scheiben 1 und 4 aus einem Isoliermaterial, z.B. einem Acrylharz, befestigt sind. Die äussere Elektrode 2 und die mittlere Elektrode 3 bestehen aus einem Metalldrahtnetz und umschliessen eine äussere Ionisationskammer 8 sowie eine innere Ionisationskammer 9, in die die Aussenluft frei eintreten kann.
In der Mitte des Bodens der äusseren Elektrode 2 ist eine einzige radioaktive Strahlungsquelle 7 so angeordnet, dass die von der Strahlungsquelle 7 ausgehende Strahlung sowohl das Innere der äusseren lonisationskammer 8 als auch das Innere der inneren Ionisationskam mer9 erreicht.
In die lsoliermaterialscheibe 1 ist ein Feldeffekttransistor 11 eingebettet, der mit seiner Steuerelektrode an die mittlere Elektrode 3, mit seiner Quellenelektrode über einen Arbeitswiderstand 14 an die Aussenelektrode 2 und mit seiner Abflusselektrode an die innere Elektrode 5 angeschlossen ist. Der Feldeffekttransistor 11 und der Arbeitswiderstand 14 sind in einem Gehäuse 6 angeordnet. um eine Beeinträchtigung durch die Aussenluft sowie die radioaktive Strahlung zu vermeiden.
Der Rauchmelder 10 hat drei Klemmen As B und C, die mit der äusseren Elektrode 2, der inneren Elektrode 5 bzw. der Verbindung zwischen dem Arbeitswiderstand 14 und der Quellenelektrode des Feldeffekttransistors 11 verbunden sind.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Ionisationsrauchmelders gemäss der Erfindung. Bei diesem Rauchmelder 10 sind die äussere. mittlere und innere Elektrode 2, 3 bzw. 5 halbkugelförmig und konzentrisch an einer Scheibe 1 aus Isoliermaterial befestigt. Die äussere und die mittlere Elektrode 2 bzw. 3 bestehen aus Drahtnetz, während die innere Elektrode 5 durch ein kuppel- oder schalenförmiges Metallteil gebildet wird. In der Mitte der Innenseite der äusseren Elektrode 2 ist eine radioaktive Strahlungsquelle 7 angeordnet. In die lsoliermaterialscheihe list ein Feldeffekttransistor 11 eingebettet, der durch das schalenförmige Metallteil abgedeckt und ähnlich wie in Fig. 1 geschaltet ist. Der Arbeitswiderstand 14 ist hier jedoch ebenfalls in die Isoliermaterialscheibe 1 eingebettet.
Auch dieser Rauchmelder hat drei Klemmen A, B und C.
Bei beiden Ausführungsbeispielen gemäss Fig. 1 und 2 hat die äussere Ionisationskammer 8 ein grösseres Volumen als die innere Ionisationskammer 9 und die Atmosphären in den beiden Ionisationskammern 8 und 9 werden dauernd durch die Strahlung von der gemeinsamen radioaktiven Strahlungsquelle 7 bestrahlt und ionisiert.
Die in Fig. 3 dargestellte Feuermeldeanlage enthält einen Ionisationsrauchmelder 10 des in Fig. 1 und 2 beschriebenen Typs. Auch hier sind für entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet worden wie in Fig. 1 und 2. Die Kapazitäten zwischen der äusseren und der mittleren Elektrode bzw. der mittleren und der inneren Elektrode sind durch Kondensatoren C8 bzw. C9 angedeutet.
Die Klemmen A und B des Rauchmelders 10 sind mit einer negativen bzw. positiven Leitung 21 bzw. 22 einer Empfängeroder Meldeeinheit 20 verbunden, die eine Spannungsquelle 17 enthält, welche an die Leitungen 21 und 22 angeschlossen ist und die Betriebsspannung für den Rauchmelder 10 liefert. Die Klemme C ist über eine Zenerdiode 15 mit der Steuerelektrode eines Thyristors 16 verbunden, dessen gesteuerte Stromstrecke zwischen die beiden Leitungen 21 und 22 geschaltet ist.
In der Meldeeinheit 20 ist die Spannungsquelle 17 in Reihe mit der Triebspule eines elektromagnetischen Relais 18 an die beiden Leiter 21 und 22 angeschlossen. Ausserdem ist die Spannungsquelle 17 über einen Kontakt des Relais 18 an eine Alarmvorrichtung 19 angeschlossen.
Wenn im Betrieb der Feuermeldeanlage Rauch in die äussere lonisationskammer 8 eintritt, gelangt auch etwas Rauch in die innere Ionisationskammer 9. Da die äussere Ionisationskammer 8 jedoch ein grösseres Volumen hat als die innere lonisationskammer 9, ist die resultierende Änderung der Impedanz bei der inneren Ionisationskammer 9 sehr klein, während sie bei der äusseren Ionisationskammer 8 sehr gross ist.
An der mittleren Elektrode 3 und damit auch an der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 11 tritt daher eine erhebliche Potentialänderung auf, die ein entsprechendes Ansteigen des Quellen-Abfluss-Stromes des Feldeffekttransistors sowie einen Spannungsanstieg an der Quellenelektrode verursacht.
Wenn die Quellenspannung die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 15 übersteigt, gelangt sie zur Steuerelektrode des Thyristors 16 und zündet diesen. Die Leitungen 21 und 22 werden dadurch kurzgeschlossen und das Relais 18 sowie die Alarmvorrichtung 19 in der Meldeeinheit 20 sprechen an. Die Zenerdiode 15 verhindert, dass auch bei ganz geringer Rauchentwicklung, z. B. durch Zigarettenrauch, oder durch andere Störungen ein Alarm ausgelöst wird.
Zwischen den Elektroden 2 und 3 sowie zwischen den Elektroden 3 und 5 sind Kapazitäten vorhanden, die durch die Kondensatoren C8 und C9 angedeutet sind. Wenn C8 kleiner als C9 ist, steigt die Quellenspannung des Feldeffekttransistors 11 beim Einschalten der Spannungsquelle sofort an und zündet den Thyristor 16. C8 soll also immer grösser als C9 sein. Dies kann durch geeignete Wahl der Dicken oder Dielektrizitätskonstanten der Isoliermaterialscheiben 1 und 4 erreicht werden.
Da die Ströme, die zwischen den Elektroden 2, 3 und 5, und durch den Feldeffekttransistor 11 fliessen, sehr klein sind, spricht das Relais 18 in der Meldeeinheit 20 nur dann an, wenn der Thyristor 16 gezündet wird. Wenn der Thyristor jedoch einmal gezündet ist, kann er die Alarmvorrichtung dauernd im Alarmzustand halten, da der Thyristor 16 erst beim Abschalten der Spannung wieder löscht.