DE2023954A1 - Ionisationsfeuermelder - Google Patents

Description

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15. Mai 1970

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CERBERÜS AG Männedorf ZH

IONISATIONSFEUERMELDER

Die Erfindung betrifft einen Ionisationsfeuermelder mit einer Messionisationskammer in Serie mit einem Widerstandselement , welches vorzugsweise al* Referenzionisationskämraer auegebildet ist und einer elektrischen Verstärker- und Schwellwertdetektor-Schaltung zur Alarmgabe.

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Die Wirkung bekannter Ionisationsfeuermelder beruht darauf, dass der in einer Ionisationskammer zwischen zwei Elektroden fliessende Strom von Ionen, welche mit Hilfe eines radioaktiven Präparates erzeugt werden, von der Gaszusammensetzung, bzw. dem Gehalt des Gases in der Messkammer von Brandaerosolen oder Rauch abhängt. Zur Messung einer Stromänderung in dieser Messionisationskammer wird diese meist in Serie mit einem Widerstandselement an eine Spannungsquelle gelegt. Als Widerstandselement benützt man in den meisten Fällen eine Referenzionisationskammer, welche für Brandaerosole praktisch nicht zugänglich ist oder von diesen nur sehr wenig beeinflusst wird. Messkammer und Referenzkammer bilden einen Spannungsteiler, Eine Aendarung der Spannung am Verbindungspunkt beider Kamern kann als Mass für 41® Dichte von Rauch- oder Brandaerosolen in der Messionisationskammer benützt werden» Diese Spannungsänderung wird einer elektrischen Schaltung zugeführt ,swelche das Eingangasignal verstärkt und bei Ueberaöhreiten eines bestimmten Schwellenwertes ein Signal an eine Zentrale weiterleitet und auf diese Welse einen Feueralarm auslöst»

Die Verwendung einer Referenaionisationskammer anstelle ; eines Widerstandeelementes wird bevorzugt, um mittels Diffuiion«öffnungen in dieses Kaawer, welche swat einen Druckausgleich mit der umgebenden Atmosphäre, jedoch nicht das ;

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Eindringen von Aerosolen gestattet, äussere atmosphärische Einflüsse, wie Druck, Temperatur oder Feuchtigkeitsschwan-" kungen kompensieren zu können.

Die Benützung bekannter Ionisationsfeuermelder, die nach diesen Prinzipien konstruiert sind, stösst jedoch in Räumen in denen technische Installationen und Geräte störend wirken würden, z.B. in Geschäftsräumen, Konferenzsälen, Hotels, Theatern, Museen, etc. auf gewisse Schwierigkeiten. Die äussere Form muss so gewählt werden, dass die Feuermelder möglichst dekorativ und unauffällig wirken, d.h. sie dürfen keinesfalls zu grosse Abmessungen haben. Dies begrenzt den Innenraum und die Anordnung der Bauteile im Melderinneren. Andererseits ist bei der Montage häufig eine Beschädigung der Raumdecke zu vermeiden, d.h. die Feuermelder müssen auch in Aufputzmontage verwendbar sein.

Der geringe zur Verfügung stehende Platz, insbesondere die geforderte niedrige Bauhöhe des Ionisationsfeuermelders macht neue technische Lösungen notwendig. Die Messkammer kann einerseits nicht Beliebig klein gemacht werden, ohne dass die Empfindlichkeit darunter leidet. Die Abmessungen und die Konstruktion beider Kammern müssen so gewählt werden, dass die Isolationswiderstände hoch genug bleiben, d.h. über ΙΟ¹¹ q liegen, um die Zuverlässigkeit des Feuermelders

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nicht zu beeinträchtigen. Andererseits hat es sich gezeigt, dass wegen der Ausbreitungseigenschaften von Rauch bei einem Feuer In geschlossenen Räumen, es von Vorteil für ein frühes Ansprechen des Melders ist, wenn die Eintrittsöffnungen in die Messkammer möglichst nahe der Raumdecke angeordnet sind. Das bedeutet, dass die Messkammer sich bis möglichst nahe an die Montagefläche heran erstrecken muss. Da also der Platz für die übrigen Bauteile, z.B. die elektrische Schaltung ausserordentlich begrenzt ist, ist bei einer bekannten Konstruktion die elektrische Schaltung in der Form einer gedruckten Schaltung ausgeführt worden, welche zwischen Messkammer und Referenzkammer liegt. Verglichen mit älteren bekannten Ionisationsfeuermeldern bei denen sich die elektrische Schaltung ausserhalb des Bereiches der Kammernί meist in dem in die Montagefläche eingelassenen Sockel befindet, treten Störungen dadurch auf, dass die in der elektrischen Schaltung fliessenden Ströme den Ionisationsstrom in den Kammern beeinflussen* Um die Zuverlässigkeit nicht zu beeinträchtigen, müssen daher der Verstärkungsgrad und die Stromänderung beim Ueberschreiten eines Schwellenwertes relativ gross gewählt werden. Dies erfordert jedoch einen erhöhten Aufwand und eine vergröseerte Zahl von Komponenten, die sich in einem verkleinertem Feuermeldergehäuse nicht mehr unterbringen Hessen.

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Ziel der Erfindung ist daher ein verkleinerter Ionisationsfeuermelder mit erhöhter Zuverlässigkeit und Empfindlichkeit, jedoch ohne atörendenl;Einfluss der elektrischen Schaltung auf den Ionisationsstrom.

Die erfindungsgemässe Lösung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messionisationskammer eine scheibenförmige Mittelelektrode enthält, dass die Referenzionisationskammer eine weitere scheibenförmige Mittelelektrode enthält, welche beiden Mittelelektroden untereinander und mit dem Eingang der elektrischen Schaltung leitend verbunden sind, und dass die elektrische Schaltung, abgesehen von den Zuführungsdrähten und eventuellen Abgleichelementen in dem zylindrischen oder prismatischen Raum zwischen den beiden scheibenförmigen Mittelelektroden angeordnet ist.

Die Erfindung wird anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben.

Die Figur zeigt die Schnittzeichnung eines Ionisationsfeuermelder·, welcher mit Hilfe eines Sockels 1 an der Montagefläche 2, z.B. der Raumdecke, ohne wesentliche Beschädigung derselben, befestigt werden kann. Die äusseren Teile 3 dieses Sockels 1 find stumpf-kegelförmig ausgebildet, so dass die unmittelbar an der Decke entlang strömende rauchhaltige

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Luft In die Oeffnungen 4 eines an dem Sockel befestigten Gehäuses 5 hinein geleitet wird. Das Innere dieses Gehäuses 5 nimmt zum grossten Teil die Messionisationskammer 6 ein. Sie enthält eine Mittelelektrode 7 auf welcher ein radioaktives Präparat 8 zur Ionisierung des Kammerinneren angeordnet ist. Als zweite Elektrode der Messionisationskammer 6 dient das Gehäuse 5.

Die übrigen Bauteile des Ionisationsfeuermelders sind so klein und flach gehalten, dass die durch die Oeffnungen 4 in die Messkammer 6 einströmende Luft nicht wesentlich aus ihrer Richtung abgelenkt wird und damit ein Lufteintritt ohne wesentliche Behinderung möglich ist« Damit kann erreicht werden, dass der Ionisationsfeuermelder bereits zu einem frühest möglichen Zeitpunkt Alarm auslöst. Die Referenzionisationskammer 9 ist aus diesem Grunde relativ flach ausgebildet. Sie enthält ebenfalls eine Mittelelektrode 10 mit einem radioaktiven Präparat 11 und als Gegenelektrode dient eine Haube 12, die die Referenzionisationskammer fast von der äusseren Atmosphäre abschliesst? jedoch nur insoweit, dass ein Druckausgleich zwischen der Aussenatmosphäre und dem Referenzkammerinneren noch stattfinden kann.

Die beiden Hittelelektroden 7 und 10 der Mess- und Referenzkammer sind als flache Scheiben ausgebildet, vorzugsweise' In Kreisform, jedoch ist auch eine andere Gestalt denkbar. Beide Mittelelektroden 7 und 10 sind sowohl miteinander als auch mit dem Eingang einer elektrischen Schaltung leitend verbunden. Die elektrische Schaltung ist auf eine Mindestzahl von Komponenten beschränkt und besteht z.B. aus einem geeigneten Feldeffekttransistor, eventuell mit den notwendigen Belastungswiderständen oder aus einem integrierten Schaltkreis mit einem hochohmigen Verstärkerelement am Eingang und einem weiteren Halbleiter. Die einzelnen Teile dieser elektrischen Schaltung sind in sehr kompakter Form in dem zylindrischen oder prismatischen Raum zwischen den beiden Mittelelektroden 7 und 10 untergebracht. Zweckmässigerweise wird die gesamte Schaltung zur Vermeidung von Feuchtigkeiteinflüseen usw. mit einer isolierenden Masse vergossen. Durch die Abschirmwirkung der beiden metallischen Elektroden 7 und 10 wird es vermieden, dass bei einer Stromänderung in der elektrischen Schaltung 13 der lonlsationsstrom zwischen den Mittelektroden und den äusseren Elektroden 5 bzw. 12 in irgendeiner Weise beeinflusst wird. Bei bisherigen Konstruktionen war dies nur dadurch möglich, dass die elektrische Schaltung relativ weit ausserhalb des Bereiches der beiden Ionisationskammern angeordnet wurde, was bei dem beschriebenen Feuermelder wegen der Forderung nach Montierbarkeit"

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an einer ebenen Fläche ohne Beschädigung nicht mehr möglich ist. Ausserhalb des Bereiches zwischen den beiden Mittelelektroden liegen nur die elektrischen Zuführungsdrähte und u.U. notwendige Abgleichelemente, z.B. ein einstellbarer Widerstand 14 zum Abgleich der Empfindlichkeit des Feuermelders .

Da die Abstände innerhalb des Gehäuses sehr klein gehalten werden müssen, und daher der Abstand der beiden Mittelelektroden von einander 20 mm nicht überschreiten und der Abstand der Mittelelektrode 10 der Referenzionisationskammer von der Gegenelektrode 12 gleichfalls 20 mm nicht übersteigen sollte, ist eine sehr genaue Einhaltung der Abmessungen notwendig. Bereits eine Verstellung des Elektrodenabstandes der Referenzkammer von nur VlO mm ändert die Empfindlichkeit des Melders beträchtlich. Es ist daher sehr zweckmässig, den Elektrodenabstand in der Referenzionisationskammer einstellbar zu gestalten, Beispielswelse kann dies in einfacher Form dadurch erreicht werden, dass die Aussenelektrode 12 als bewegliche Membran ausgeführt ist, welche mittels einer Schraube 15 verstellt werden kann.

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Ein weiteres Problem ist die Aufrechterhaltung der Isolation in der Messkammer an Stellen wo die Aussenluft Zutritt hat und wo isolationsverschlechternde Staubablagerungen stattfinden können. Aus diesem Grunde sind zwischen der Mittelelektrode 7 und Sockel- oder Gehäuseteilen welche sich auf anderem Potential befinden, die Kriechwege durch geeignete Ausbildung der Oberflächen, z.B. durch Rillen 16 oder ähnliches verlängert.

Mit diesen Massnahmen kann insgesamt erreicht werden, dass trotz kleinerer Abmessungen eine bessere Empfindlichkeit, grössere Zuverlässigkeit und ein früheres Ansprechen des Ionisationsfeuermelders erreicht werden.

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Claims (6)

Patentansprüche 15. Mai 1970

1.ionisationsfeuermelder mit einer Messionisationskammer in Serie mit einem Widerstandselement, welches vorzugsweise als Referenzionisationekammer ausgebildet ist, und einer elektrischen Verstärker- und Schwellwertdetektor-Schaltung zur Alarmgabe, dadurch gekennzeichnet, dass die Messionisationskammer eine scheibenförmige Mittelelektrode enthält, dass die Referenzionisationskanmer eine weitere scheibenförmige Mittelelektrode enthält, welche beiden Mittelelektroden untereinander und mit dem Eingang der elektrischen Schaltung leitend verbunden sind, und dass Sie elektrische Schaltung, abgesehen von den ^uführungsdrähten und eventuellen Abgleichelementen, in dem zylindrischen oder prismatischen Raum zwischen den beiden scheibenförmigen Mittelelektroden angeordnet ist.

2. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den beiden scheibenförmigen Mittelelektroden angeordnete elektrische Schal· tung mit einer isolierenden Hasse vergossen ist.

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3. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der beiden Mittelelektroden voneinander höchstens 20 mm beträgt.

4. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzionisationskammer eine zweite Elektrode enthält, welche als Kammerwand ausgebildet sein kann, und dass der Abstand der beiden Elektroden in der Referenzionisationskammer einstellbar ist und höchstens 20 mm beträgt.

5. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der beiden Elektroden in der Referenzionisationskammer zur Erzielung der Einstellbarkeit als bewegliche Membran ausgebildet ist.

6. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der zwischen der Mittelelektrode der Mess ionisationskammer und Metall-* teilen mit anderem Potential sich erstreckenden Isolator·» eine krieohvegverlangernde struktur aufweist.

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