Elektrische Branddetektoreinrichtung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Branddetektoreinrichtung.
Ein Feuer durchläqift bei einem Brand normalerweise nacheinander vier Stadien. Das erste ist ein Anfangsstadium, bei welchem nur unsichtbare Produkte der Verbrennung abgegeben werden und ein Feuer von Menschen nicht wahrnehmbar ist, da kein Rauch, keine Flamme und keine fühlbare Wärme entsteht. Beim zweiten Stadium entsteht die Entwicklung von Rauch.
Das dritte Stadium ist das Stadium der Bildung von Flammen und beim vierten Stadium entsteht durch die Flammen eine Hitze. Das erste Anfangsstadium hat in der Regel eine lange Dauer, von z. B. Stunden, Tagen oder Wochen und bildet an sich praktisch keine Gefährdung von Menschen oder Gütern. Erst, wenn das Teuer in das Stadium der Rauchentwicklung gelangt, so setzt es sich sehr rasch fort, so dass in Minuten oder sogar in Sekunden Rauch, Flammen und Hitze entstehen, welche in hohem Masse eine Beschädigung von Gütern und Gefährdung von Menschenleben bewirken.
Es sind bereits Mechanismen vorgeschlagen worden, die der Bestimmung jedes Stadiums eines Brandes dienen, so z. B. eine Widerstandsbrücke zur Feststellung von Feuer in allen seinen Stadien, jedoch vorzugsweise im Anfangsstadium (siehe z. B. das schweizerische Patent Nr. 437 056); ein Ionisationsfühler zur Bestimmung von Brand in seinen Anfangsstadien (siehe z. B. die US Patente 2465377; 2 702 898; 2759174; 3 078 450); Vorrichtungen mit Photozellen zur Feststellung von Rauch (US-Patent Nr. 2 278 920); Vorrichtungen mit Photozellen zur Feststellung von Flammen oder Strahlung (US-Patent Nr. 2 553 420) sowie thermische Vorrichtungen zur Bestimmung von Wärme (z. B. die US Patente Nrn. 2 901 740 und 3 038 106).
Die Fühler zur Bestimmung von Flammen und Hitze sind an sich wertvoll. Wenn sie jedoch zur Wirkung kommen, ist ein Brand derart vorgeschritten, dass bereits eine Beschädigung von Gütern und eine Gefährdung von Menschenleben besteht.
Es muss daher grosser Wert auf Fühler gelegt werden, die der Bestimmung von Feuer in seinem Anfangsstadium dienen, d. h. den Typ mit der Widerstandsbrücke und den Ionisationstyp. Beide Typen sind auf unsichtbare gasförmige Verbrennunfgsprodukte empfindlich, welche im Anfangsstadium eines Brandes entstehen. Der Ionisationstyp dient der Feststellung von sehr kleinen unsichtbaren Teilchen und Rauch. Die Widerstandsbrücke dient der Bestimmung von sehr kleinen Teilchen und von Wasserdampf, welcher als Produkt einer beginnenden Verbrennung abgegeben wird.
Ein bedeutendes Problem, welches bei der Bestimmung des Anfangsstadiums eines Brandes besteht, ist durch falsche Alarme verursacht, die durch andere Faktoren als eine Verbrennung hervorgerufen werden.
Alle Typen der für diesen Zweck geeigneten Fühler sind auf atmosphärische Bedingungen empfindlich, die auch ohne eine Verbrennung entstehen können. So ist z. B.
der Ionisationstyp von Fühlern sehr empfindlich auf Wind, Ozon, Staub sowie verschiedene chemische Dämpfe. Der Typ mit der Widerstandsbrücke ist seinerseits auf intermittierende, rasche Änderungen der Feuchtigkeit empfindlich.
Es besteht daher noch nicht eine vollständige Lösung des Problemes einer Feststellung von Brand in seinem Anfangsstadium, da Schwierigkeiten, die durch falsche Alarme hervorgerufen sind, vorhanden sind.
Die Erfindung hat die tlberwindung der Schwierigkeiten, die durch falsche Alarme verursacht sind, zum Ziel sowie die Bildung einer verbesserten, frühzeitig wirkenden Branddetektoreinrichtung mit einer viel grösseren Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit als dies bisher möglich war.
Das Ziel wird durch eine elektrische Branddetektoreinrichtung der erwähnten Art erreicht, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass wenigstens ein Paar verschiedenartiger Fühleranordnungen vorgesehen ist, deren jede durch die Veränderung eines bestimmten Umgebungszustandes als Folge eines Brandes und deren jede auf bezüglich einander verschiedenartige Falschalarm-Zustände, welche nicht als Folge eines Brandes auftreten, jedoch gleichzeitig vorhanden sein können, angesprochen werden, dass die Fühleranordnungen zusammengeschaltet sind, wobei jede als Folge eines Brandes ein elektrisches Signal abgibt und dass eine gemeinsame Auslöseschaltanordnung an die Fühleranordnungen angeschlossen ist, welche durch ein einzelnes, von einer der Fühleranordnungen abgegebenes Signal nicht betätigt, durch die Summe der von den Fühleranordnungen abgegebenen Signale jedoch betätigt wird,
um ihrerseits ein Alarmsignal für einen Alarmgeber zu erzeugen.
Die Erfindung beruht auf der Grundlage der Verwendung von zwei nach verschiedenen Prinzipien der Feststellung von Feuer wirkenden Fühlern derart, dass jeder Fühler die Nachteile des anderen ausgleicht. Es werden dabei Prinzipien kombiniert, bei welchen die Zustände, auf welche der betreffende Fühler empfindlich ist, und die auch ohne Brand auftreten, sehr selten oder überhaupt nicht in der Natur gleichzeitig auftreten.
Zweckmässig werden zwei Fühleranordnungen kombiniert, welche auf verschiedene Erscheinungen, die auch unabhängig von einem Feuer auftreten können, empfindlich sind, mit einer Auslöseschaltanordnung kombiniert, welche nur auf die Summe der Signale mehrerer Fühler empfindlich ist, nicht jedoch auf ein Signal eines einzelnen Fühlers allein.
Eine derartige Kombination hat zur Folge, dass, wenn ein ohne Feuer bestehender Zustand vorliegt, welcher einen Fühler in Alarmzustand versetzt, die gleiche Erscheinung den anderen Fühler nicht betätigt.
Es entsteht daher kein falscher Alarm durch die Auslösevorrichtung. Durch eine Kombination der Fühleranordnungen in einer derartigen Weise, dass jeder die Nachteile des anderen aufhebt, d. h. die Empfindlichkeit des anderen auf einen ohne Feuer bestehenden Zustand, so wird die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines falschen Alarms um viele Grössenordnungen vermin dert, wenn nicht sogar praktisch beseitigt. Es müssten nämlich mindestens zwei verschiedene Bedingungen, die ohne Feuer auftreten, gleichzeitig entstehen, um einen falschen Alarm auszulösen.
Vorzugsweise besteht die Branddetektoreinrichtung zur Bestimmung des Anfangszustandes der Verbrennung aus einer Kombination eines Und-Tores mit einem Fühler vom Typ der Widerstandsbrücke und einem Fühler des Ionisationstyps.
Der Fühler des Brückentyps hatte bisher den Nachteil einer übermässigen Empfindlichkeit auf rasche Än- derungen des Gehaltes der Atmosphäre an Wasserdampf. Der Ionisationstyp litt andererseits unter einer Empfindlichkeit auf chemische Dämpfe, Staub, Ozon sowie hohe Luftgeschwindigkeiten. Es hat sich jedoch gezeigt, dass der Ionisationstyp praktisch unempfindlich ist auf Veränderungen des Gehaltes an Wasserdampf und dass andererseits der Brückentyp auf Luftströmung und bei einer geeigneten Kondensation auch auf chemische Dämpfe, Ozon und Staub empfindlich ist. Durch eine Kombination dieser beiden Fühler über ein Und Tor, durch welches nur die Summe ihrer Alarmsignale eine Alarmvorrichtung betätigen kann, nicht jedoch ein einziges Signal, können die Nachteile der beiden Fühler behoben werden.
Bei einer derartigen Kombination betätigt eine rasche Änderung des Wassergehaltes der Atmosphäre die Widerstandsbrücke, nicht jedoch die Ionisationsvorrichtung. Teilchen von Staub oder eine Luftbewegung oder Ozon können die Ionisationsvorrichtung betätigen, nicht jedoch die Widerstandsbrücke. Wenn jedoch ein Feuer ausbricht, auch wenn es sich in seinem Anfangsstadium befindet, sprechen beide Fühler auf dieselben Erscheinungen des Brandes an, nämlich die Verbrennungsprodukte und die Anderung ihrer elektrischen Leitfähigkeit, die dadurch hervorgerufen wird. Durch die Ionisationsvorrichtung werden speziell rasch die kleinen unsichtbaren Teilchen aus der Verbrennung festgestellt. Die Widerstandsbrücke stellt ebenfalls diese kleinen Teilchen fest und/oder den raschen Anstieg des Gehaltes der Atmosphäre an Wasserdampf.
Die Summe der beiden daraus sich ergebenden Signale führt zur Auslösung des Alarmes.
Auf diese Weise werden die Ursachen von falschem Alarm der beiden Fühler in grossem Masse oder sogar vollständig gegenseitig aufgehoben. Dadurch wird die Gefahr von falschem Alarm vermieden, ohne dass die Fähigkeit jedes Fühlers zur raschen und frühen Feststellung eines Brandes dabei vermindert wäre.
Die bisherigen Branddetektoren wurden wegen der Gefahr eines falschen Alarmes mit einer wesentlich geringeren als der erzielbaren Empfindlichkeit betrielben.
Sie wurden somit absichtlicb verhältnismässig unempfindlich gemacht, um dadurch die Anzahl von falschen Alarmen zu vermindern.
Dadurch, dass praktisch die Gefahr von falschen Alarmen beseitigt wurde, können die Widerstandsbrükke, der Ionisationsfühler sowie auch damit kombinierte, andere Fühlermechanismen mit viel höheren Empfindlichkeiten betrieben werden, als dies bisher möglich war.
Es kann dadurch die maximal erzielbare Empfindlichkeit ausgenützt werden. Dadurch kann eine Detektoreinrichtung gebaut werden, die wesentlich empfindlicher und rascher wirksam ist als dies bisher möglich war, und zur gleichen Zeit wesentlich zuverlässiger arbeitet.
Zusätzlich kann ein verbesserter Fühler vom Typ der Widerstandsbrücke verwendet werden, welcher eine einzige gitterförmige Sonde mit einem selbsttätigen, elektronischen Kompensierkreis aufweist. Durch die zugeordnete Schaltung wird kontinuierlich die elektrische Leitfähigkeit des Gitters bestimmt, und nach einer gewählten zeitlichen Verzögerung selbsttätig die Brücke bezüglich Veränderungen der Leitfähigkeit des Gitters kompensiert. Dadurch wird ein konstanter Spannungsabfall am Gitter aufrechterhalten, mit Ausnahme jenes Falles, in welchem eine bestimmte Veränderung der Leitfähigkeit des Gitters mit einer Geschwindigkeit erfolgt, die grösser ist als die gegebene Verzögerung. In einem solchen Falle wird das Gitter ausreichend leitfähig und die Brücke gerät in ausreichendem Masse aus dem Gleichgewicht, um ein Signal zum Auslösen des Alarmes zu bilden.
Da in einem solchen Falle der Kompensierkreis eine Veränderung der Leitfähigkeit und die daraus sich ergebende Spannungsveränderung bestimmt und im Rahmen dcr gegebenen zeitlichen Verzögerung selbsttätig die Spannung auf den gewählten Wert einstellt, wird die Schaltung selbsttätig an langsam verlaufende Veränderungen nicht nur in der Atmosphäre sondern im Fühler selbst angepasst. Das hat zur Folge, dass die ursprüngliche Empfindlichkeit der Vorrichtung voll erhalten bleibt, auch wenn sich die elektrischen Eigenschaften des Gitters wesentlich während eines Zeitraumes verändern, sei es durch die Bildung eines Filmes, Fingerabdrücke und/oder andere Einflüsse.
Auf diese Weise kann ein Fühler mit einer Widerstandsbrücke geschaffen werden, welcher den Vorteil hat, dass die Anzahl der Gitter auf ein einziges vermindert werden kann. Dadurch entfällt die früher bestehende Notwendigkeit der Kontrolle und der Doppelausführung von Gittern, was zu einer wesentlichen Verminderung der Frequenz und der Schwierigkeit der Instandhaltung führt. Es werden dadurch die nachteiligen Auswirkungen der äusseren Bedingungen abgeschwächt und die gewünschte Empfindlichkeit des Fühlers während eines langen Zeitraumes beibehalten.
Es ist auf diese Weise auch möglich, einen traglba- ren, mit Batterien betriebenen Branddetektor für privaten wie auch gesohäftlichen Bedarf auszubilden, in der gleichen Weise wie netzgespeiste Detektoreinrichtung mit einem zentralen Alarmsystem für kommerzielle und industrielle Anwendung.
Schliesslich ist es auf die beschriebene Weise möglich, eine kompakte Detektoreinrichtung für den Schutz gegen Brände herzustellen, welche bei Vorhandensein von Produkten der Verbrennung besonders rasch reagiert.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung zweier in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigt:
Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltschema einer Branddetektoreinrichtung, im folgenden auch Detektorgerät genannt,
Fig. 2 ein Schaltschema einer bevorzugten Ausführungsform eines Detektorgerätes für kommerziellen und industriellen Bedarf, welches mit Netzstrom arbeitet und ein Signal an eine zentrale Alarmstation liefert,
Fig. 3 ein Schaltschema einer bevorzugten Ausführung eines tragbaren, mit Batterien betriebenen Detektorgerätes mit Alarmvorrichtung, welches insbesondere für Wohngebäude geeignet ist,
Fig. 4 einen Grundriss einer Ausführungsform des tragbaren Detektorgerätes mit der Alarmvorrichtung, mit teilweise entferntem Gehäuse, um die Anordnung der einzelnen Teile sichtbar zu machen,
Fig.
5 einen Schnitt des Gerätes gemäss Fig. 4 entlang der Linie 5-5 und
Fig. 6 einen vertikalen Schnitt im wesentlichen entlang der Linie 6-6 in Fig. 4.
Das vorliegende Detektorgerät weist in einer llND- Torschaltungsanordnung eine Kombination zweier Füh leranordnungen auf, welche auf dieselben Merkmale eines Branides ansprechen, oder auf die als Folge des
Entstehens eines Brandes stattfindende Veränderung ihres Umgebungszustanides. Die Fühleranordnungen sind jedoch für verschiedenartige, nicht durch einen Brand hervorgerufene Falschalarm-Zustände, welche gelegentlich gleichzeitig aulftreten, empfindlich. Dadurch wird bei Auftreten der Brandmerkmale oder der Veränderung der Umgebungsatmosphäre ein Alarmsignal abgegeben,
jedoch bei Auftreten eines nicht durch einen Brand hervorgerufenen Falschalarm-Zustand an einem dafür empfindlichen Fühler das Alarmsignal verhindert. Auf diese Weise kompensiert jede Einheit die Nachteile der anderen, wodurch natürlich beide eine wesentlich höhere Empfindlichkeit aufweisen können, als dies bisher möglich war. Die bevorzugte Grundkombination besteht aus zwei auf das Entstehungsstadium eines Brandes ansprechfähige Einheiten. Dieser Grundkombination können zusätzliche Arten von Fühlern zugeordnet werden, wobei die UND-Torschaltung so ausgelegt wird, dass sie auf die Summe der Alarmsignale von zwei, drei oder mehreren Einheiten anspricht.
Eine derartige Anordnung ist schematisch in Fig. 1 dargestellt, in welcher eine Widerstandsbrücke 10, ein Ionisationsfühler 20, ein Wärmefühler 30, ein Rauchfühler 40 sowie ein Flammenfühler 50 parallel an eine Stromquelle angeschlossen sind.
Die Widerstandsbrücke 10 enthält eine gitterförmige Sonde R mit veränderlicher Impedanz, welche der Atmosphäre ausgesetzt ist, sowie einen Kompensationskreis CR, welcher mit der Gittersonde in einer Brückenschaltung angeordnet ist. An die mittlere Anzapfung der Brücke ist eine primäre Auslösevorrichtung PT, z. B. ein Feldeffekt-Transistor angeschlossen. Diese Schaltung wird später eingehender beschrieben.
Der Ionisationsfühler 20 enthält im wesentlichen eine Ionisationskammer I und eine primäre Auslösevorrichtung PT. Wesentliche Vorteile, welche beim Ionisationsfühler erreicht werden, sind in erster Reihe die Vermeidung der Notwendigkeit einer vollständigen Sättigung der Ionisationskammer. Das hat zur Folge, dass beim Fühler die Anordnung einer einzigen Ionisationskammer anstatt zweier ausreicht, was gleichzeitig zur Verminderung der Menge des radioaktiven Materiales führt, welches als Quelle für die Ionisation dient. Es ist dadurch möglich, die gesamte Menge des radioaktiven Materiales auf weniger als ein Mikro-Curie zu vermindern, was weniger ist als die Menge, welche sich normalerweise auf einem leuchtenden Zifferblatt einer Uhr befindet. Bei der dargestellten Schaltungsanordnung ist die Ionisationskammer in einem Brückenschaltkreis mit einem Ausgleichorgan BI geschaltet, das z.
B. ein fester Widerstand sein kann. Die primäre Auslösevorrichtung ist an die Mittel-Anzapfung der Brücke angeschlossen.
Der Wärmefühler 30 besteht im wesentlichen aus einem bekannten Fühler für die Geschwindigkeit des Temperaturanstieges und enthält einen Thermistor H, welcher frei der Atmosphäre ausgesetzt ist, sowie einen Kompensations-Thermistor CH, welcher gegenüber der Atmosphäre abgeschirmt ist. Die beiden Thermistoren H und CH sind in einer Brückenschaltung angeordnet, wobei eine primäre Auslösevorrichtung PT an die Mittel-Anzapfstelle der Brücke angeschlossen ist. Wie später gezeigt wird, kann dieser Wärmefühler um mehrere Grössenordnungen empfindlicher sein als es bisher möglich war, dies zufolge seiner Kombination mit den übrigen Fühlern.
Der Rauchfühler 40 kann auf dem Prinzip der Verdunklung arbeiten und eine Lichtquelle L sowie eine Photozelle S enthalten, welche leitfähig wird, sobald eine Verdunklung der Lichtquelle durch Rauch erfolgt. Die Photozelle ist ebenfalls in geeigneter Weise an eine primäre Auslösevorrichtung angeschlossen. Auch in diesem Falle braucht die Photozelle nicht kompensiert zu sein, um auf die Geschwindigkeit einer Veränderung empfindlich zu sein, wie dies früher notwendig war. Die Photozelle kann im vorliegenden Falle eine positive Messung einer gegebenen Stufe der Verdunkelung vornehmen.
Der Flammenfühler 50 kann eine Photozelle F enthalten, welche auf eine flackernde Flamme empfindlich ist, oder eine Vorrichtung, welche auf die Strahlung einer Flamme empfindlich ist. Der Flammenfühler 50 ist in ähnlicher Weise mit einer primären Auslösevorrichtung PT verbunden, ohne dass eine Kompensation erforderlich wäre, obwohl sie in vielen Fällen vorteilhaft ist.
Die Ausgänge aller primären Aulslösevorrichtungen PT sind an ein elektronisches Tor DN angeschlossen, welches derart ausgebildet ist, dass es auf einzelne Signale einer einzigen Auslösevorrichtung PT nicht reagiert, hingegen auf eine Summe von Signalen, die durch eine vorbestimmte Anzahl von Auslösevorrichtungen gleichzeitig abgegeben werden, die grösser ist als eins auspricht. Das Tor DN ist an eine Alarmvorrichtung AT angeschlossen, welche leitfähig gemacht wird, wenn das Tor DN die erforderliche Anzahl von Signalen empfängt. Entsprechend der Darstellung ist die Alarm vorrichtung AT ein einfacher Schalter, welcher eine Glocke, ein Licht oder einen anderen Aiarmmechanismus an die Stromquelle anschliesst.
Wenn das Tor DN auf die Betätigung durch zwei gleichzeitige Signale eingestellt ist, so entsteht ein Alarm bei einer gleichzeitigen Betätigung von zweien der Fühler 10, 20, 30, 40 und 50. Im Falle einer langsam auftretenden spontanen Verbrennung wird die Gefahr rasch von der Widerstandsbrücke 10 und vom Ionisationsfühler 20 festgestellt, welche einen Alarm auslösen.
Wenn eine gefährliche Erhöhung der Temperatur entsteht, die zu einem Glimmen führt, wird ein Alarm durch den Wärmefühler 30 und einen der Fühler 10 und 20 oder beide gleichzeitig ausgelöst. Wenn das Feuer durch eine Zündvorrichtung oder Brandstiftung entsteht, lösen der Rauchfühler 40 mit dem Flammenfühler 50 gleichzeitig mit den Fühlern 10 und 20 rasch einen Alarm aus. Auf diese Weise wird eine umfassende Ermittlung von Bränden gewährleistet.
Die verschiedenen ausserhalb eines Feuerzustandes auftretenden Bedingungen, auf welche die einzelnen Fühler empfindlich sind, können dabei normalerweise nicht einen falschen Alarm auslösen. Eine flackernde Glühlampe kann zwar den Fühler 50 betätigen. Da jedoch durch die anderen Fühler keine Produkte von Verbrennung festgestellt werden, so kann der Alarm nicht entstehen. Eine rasche Erhöhung der relativen Feuchtigkeit kann zur Betätigung des Fühlers 10 führen, eine Abwesenheit von Produkten der Verbrennung, die durch die anderen Fühler festgestellt wird, führt wieder zu keinem Alarm. In ähnlicher Weise können Staub, hohe Luftgeschwindigkeiten, chemische Dämpfe, Ozon, rasche Änderungen der Temperatur usw. keinen Alarm auslösen.
Die Wahrscheinlichkeit des gleichzeitigen Auftretens zweier derartiger ausserhalb eines Verbrennungszustandes bestehender Erscheinungen ist in der Natur äusserst klein. Die Vorrichtung ist daher im wesentli d'en frei von der Gefahr der Auflösung eines falschen Alarmes.
Da die Kombination somit für die Auslösung eines falschen Alarmes nicht aufällig ist, können die einzelnen Fühler mit ihrer höchsten Empfindlichkeit verwendet werden. Bei der praktischen Verwendung war die Empfindlichkeit der bisherigen Branddetektoren weitgehend durch das Problem von falschem Alarm beeinflusst. Alle bekannten Fühler sind zu einer grossen Empfindlichkeit fähig, welche bisher nicht ausgenützt werden konnte, da bei einer zu hohen Einstellung der Empfindlichkeit häufige falsche Alarme eintraten. Es mussten daher die Fühler zwangsweise mit einer wesentlich verringerten Empfindlichkeit betätigt werden. Durch die Verwendung zweier oder -mehrerer Fühler zusammen mit einem Und-Tor wurde dieses Problem gelöst, bei einer gleichzeitigen Zulassung einer wesentlichen Erhöhung der Empfindlichkeit.
Es versteht sich, dass das Tor DN so eingestellt sein kann, dass es einen Alarm nur dann auslöst, wenn drei, vier oder alle fünf Fühler betätigt wurden. Es können auch jeder oder alle der Fühler 30, 40 und 50 weggelassen werden, je nach den angestrebten Eigenschaften des Detektors.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Detektorgerät vorzugsweise die Widerstandsbrücke 10 und den Ionisationsfühler 20, da diese Fühler auf das Anfangsstadium eines Brandes, die Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit der Luft bei Brandausbruch und die kleinen Verbrennungsprodukte, d. h. Wasserdampf, kleine Teilchen und Rauch empfindlich. sind, welche Produkte von praktisch allen auf natürliche Weise entstehenden Arten von Feuer, wie auch von durch Brandstiftung hervorgerufenen Bränden sind.
Gleichzeitig sind diese fähig, einen Brand in seinem Anfangszustand festzustellen, bevor Güter und Menschenleben durch Rauch, Flamme und Hitze gefährdet sind.
In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Detektorgerätes dargestellt, welches durch Netzstrom betrieben ist und geeignet ist, für Alarmzwecke in eine Sammelleitung ein Fehlersignal abzugeben. Der Detektor ist zur Verwendung bei grösseren Installationen mit mehreren Detektoren in kommerziellen und industriellen Gebäuden bestimmt. Bei derartigen Anlagen ist es üblich, eine Mehrzahl von Detektoren an eine gemeinsame Leitung anzuschliessen, welche aus einer zentralen Stelle führt. Es können an eine einzelne Leitung zwanzig oder mehr Detektoren angeschlossen sein, die sich in einem gewissen Bereich des Gebäudes befinden. Die üblichen Bereiche des Gebäudes können durch andere Anlageteile überwacht werden, welche alle unter der Aufsicht einer Person stehen, die nach der Auslösung eines Alarmes an der zentralen Stelle kontrollieren kann.
welche Tätigkeit erforderlich ist. So kann sie z. B. ein Löschen des Feuers von Hand vornehmen, die Feuerwehr rufen, die Gebäudeteile evakuieren usw. Zur Erleichterung einer Installation dieses Typs und zur Ermöglichung einer einfachen Montage und eines Ersatzes an Fühlerköpfen ist für jeden Fühllerkopf ein Sockel 60 vorgesehen, welcher entsprechend der Darstellung in der rechten unteren Ecke der Fig. 2 an die Leitung angeschlossen ist. Zur Zusammenwirkung mit diesem Sockel ist jeder einzelne Fühlerkopf mit einem entsprechenden Anschlussteil 61 versehen, der Stifte 5 und 7 aufweist, welche der Stromzufuhr in den Kopf dienen.
Ein Paar Widerstände K9 und R10 dient der Einstellung der Schaltung auf Stromquellen mit 120 Volt oder 24 Volt. Beide Widerstände sind bei 120 Volt eingeschaltet.
Bei 24 Volt wird der Widerstand R10 überbrückt.
Parallel zur Stromquelle sind eine Widerstandsbrükke 10 und ein Ionisationsfühler 20 geschaltet. Die Widerstandsbrücke 10 enthält ein Fühlorgan R, welches ein kammartiges leitfähiges Gitter aufweist, das auf einer Unterlage aus Glas entsprechend der Darstellung in der Fig. 4 befestigt ist und im schweizerischen Patent Nr.
437 056 eingehend beschrieben ist. Die Vorrichtung enthält eine veränderliche Impedanz R, die auf eine rasche Verminderung der Leitfähigkeit der Luft nach dem Beginn eines Feuers empfindlich ist. Diese ver änderliche Impedanz wird mit Rücksicht auf die natürlichen Veränderungen der Leitfähigkeit der Luft durch einen Kompensationskreis CR kompensiert, welcher im Prinzip als ein verzögernd wirkender Spannungsregler mit hohem Widerstand wirkt, welcher einen konstanten Spannungsabfall über dem Fühlorgan R aufrechterhält.
Die Schaltung enthält vorzugsweise eine Vorrichtung, deren dynamischer Widerstand von einem sehr kleinen Wert bis zu einem sehr hohen Wert verändert werden kann, wie z.B. einen Feldeffekt-Transistor Q2, sowie einen Widerstand R2 und einen Kondensator Cl. Die Schaltung dient der Aufrechterhaltung eines ausgeglichenen Zustandes der Brücke mit dem Fühlorgan R, ausser wenn sich der Widerstand bzw. die Leitfähigkeit des Fühlorganes um einen bestimmten Wert innerhalb eines bestimmten Zeitraumes verändert. Durch eine geeignete Anpassung des Widerstandes R2 und der Kapazität des Kondensators C1 kann dieser Wert und der Zeitraum derart eingestellt werden, dass für jeden Typ von Feuer und die überwiegenden atmosphärischen Bedingungen eine geeignete Kompensation gewählt werden kann.
Wenn der Schaltung zum ersten Mal die Spannung zugeführt wird, so ist der Kondensator Cl ohne Ladung und der Steuerelektrode des Transistors Q2 hat die Spannung der Stromquelle. Je nach der Grösse des Widerstandes des Fühlorganes R erscheint eine gewisse Spannung zwischen der Kathode und der Anode des Transistors Q2. Zur Erläuterung sei angenommen, dass das Fühlorgan R den gleichen Widerstandswert hat wie der Widerstand R2. Im Augenblick der Einschaltung erscheint die Hälfte der Spannung am Fühlorgan R und die Hälfte am Transistor Q2, zwischen der Anode und der Kathode. Der Kondensator C1 beginnt sich sofort aufzuladen, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die durch seine Kapazität und den Wert des Widerstandes R2 bestimmt ist.
In der Weise wie sich die Ladung des Kondensators C1 vergrössert, erhöht sich die Spannung am Transistor Q2 zwischen der Anode und der Kathode, wodurch sich die Spannung am Fühlorgan R vermindert.
Sobald die Spannung am Kondensator C1 den Schweflen- wert des Transistors Q2 erreicht, so beginnt der Transistor Q2 seinen Widerstand zu verändern und verändert seinen Widerstand zwischen Anode und Kathode solange, bis die Spannung zwischen der Anode und der Kathode gleich ist, wie die Spannung am Kondensator C1. Das hat zur Folge, dass sich die Spannung am Transistor Q2 vermindert und die Spannung am Fühlorgan R vergrössert. Diese Spannung wird auf einem konstanten Wert gehalten, und zwar durch die 100 0/obige negative Rückkopplung, welche durch die Verbindung am Transistor Q2 zwischen der Anode und der Kathode erhalten wird.
Durch diese Rückkopplung hat jede Veränderung des Spannungsabfalles zwischen der Anode und der Kathode eine entsprechende Veränderung an der Steuerelektrode zur Folge, wodurch die Spannung zwischen der Anode und der Kathode von neuem eingestellt wird, und die Spannung geregelt wird.
Die beschriebene Funktion trifft bei der Schaltung nach der Fig. 3 voll zu und bei der Schaltung nach der Fig. 2 hinsichtlich der Kompensation des Fühlers. Wenn die zentrale Schaltung der Vorrichtung nach der Fig. 2 derart ausgebildet ist, dass bei einem Alarm die Detektoren von der Quelle getrennt werden, so kann es erforderlich sein, die Schaltung derart zu ergänzen, dass eine anfängliche Aufladung des Kondensators C1 möglich ist. Eine derartige Ergänzung ist jedoch dem Fachmann klar und hat keine Änderung der kompensierenden Eigenschaften der Elemente Q2, R2 und C1 zur Folge.
Die beschriebene Einstellung der Spannung zur Aufrechterhaltung eines konstanten Spannungsabfalles zwischen Anode und Kathode am Transistor Q2 erfolgt nicht augenblicklich, sondern mit einer gewissen Geschwindigkeit, die durch die Zeitkonstante des Widerstandes R2 und des Kondensators C1 gegeben ist. Wenn somit Produkte einer Verbrennung das Fühlorgan R erreichen, ausreichend stark sind und sich mit einer Geschwindigkeit verstärken, die grösser ist als die Zeitkonstante der RC-Schaltung des Kompensators, so steigt die Spannung zwischen der Anode und der Kathode des Transistors Q2. Das hat zur Folge, dass der Strom des Verstärkers Q1 steigt, und ein Signal einer Alarm-Auslösevorrichtung Q5 zuführt.
Wenn das Fühlorgan R zu einer beliebigen Zeit einen anderen Widerstand erhält, als seinen ursprünglichen Widerstand, so passt sich der Transistor Q2 an den neuen Widerstand durch eine Veränderung seines eigenen Widerstandes an, so dass ein konstanter Spannungsabfall zwischen seiner Anode und der Kathode besteht. Durch die vollständige negative Rückkopplung ist die Schaltung auch selbsttätig von Einfluss von Temperaturver änderungen befreit.
Es sind im Rahmen der Kenntnisse des Fachmannes verschiedene Ergänzungen der Schaltung möglich. So kann z. B. parallel zum Widerstand R2 ein weiterer Transistor geschaltet werden, welcher eventuell den Widerstand R2 ersetzen kann. Die Steuerelektrode dieses Transistors kann durch ein RC-Glied gesteuert werden, derart, dass im Augenblick der ersten Einschaltung eine Verbindung mit niedriger Impedanz entsteht, welche eine raschere Aufladung des Kondensators C1 zur Folge hat. Die Steuerelektrode des Trunsistors Q2 erreicht daher schneller ihren Arbeitspunkt. Nach der Aufladung des Kondensators des RC-Gliedes wird in diesem Falle der zweite Transistor abgeschaltet, so dass an der Stelle von R2 ein hoher Widerstand besteht. Die Schaltung wirkt von diesem Augenblick an in der gleichen Weise wie bereits beschrieben.
Ein derartiger Ersatz des Widerstandes R2 durch einen dynamischen Widerstand kann unter Umständen vorteilhaft sein.
Bei der Entstehung eines Feuers verändert sich die Leitfähigkeit des Fühlorganes R rascher als sie die Schaltung kompensieren kann. Die Brücke, in welcher das Fühlorgan geschaltet ist und mit ihr der Schaltkreis gelangen derart aus dem Gleichgewicht, dass die primäre Auslösevorrichtung Q1 betätigt wird. Die Vorrichtung Q1 enthält vorzugsweise einen Feldeffekt-Transistor, dessen Quelle an die Leitung über ein Organ zur Einstellung der Empfindlichkeit angeschlossen ist, die eine Diodenkette D enthält. Die Steuerelektrode des
Transistors ist an die zentrale Anzapfstelle der Brücke des Fühlorganes angeschlossen. Der Ausgang des Transistors ist über einen Widerstand an eine Alarm Auslösevorrichtung Q5 angeschlossen. Vorzugsweise ist der Transistor der Vorrichtung Q1 derart vorgespannt, dass durch ihn normalerweise kein Strom fliesst.
Der
Widerstand R3 ist derart gewählt, dass der Strom auf einen gegebenen Wert von z. B. 130 Mikroampere begrenzt ist, wenn der Transistor der Vorrichtung Q1 durch eine Betätigung seitens des Fühlorganes R in leitfähigen Zustand versetzt wird.
Der Ionisationsfühler 20 spricht auf dieselben Brandmerkmale an wie die Einheit 10, d. h. die grösser als üblichen jedoch trotzdem unsichtbaren Verbrennungsteilchen und enthält eine Brückenschaltung mit einer Ionisationskammer R5, welche eine kleine Menge von radioaktivem Material enthält, die kleiner ist als ein Mikro-Curie, sowie einen Ausgleichwiderstand R4 für die Kammer. Die Ionisationskammer R5 kann in einer beliebigen bekannten Weise ausgebildet sein, und die Menge des radioaktiven Materiales ist derart gewählt, dass die Kammer nicht mit Ionen gesättigt ist. Das hat zur Folge, dass die Kammer eine sehr hohe Impedanz aufweist, was sich als ein Vorteil erwiesen hat.
Wenn nämlich die Ionisationskammer in einem ungesättigten Zustand betrieben wird, so ist sie nicht auf atmosphäri schen Druck empfindlich und kann ohne Kompensation bei allen atmosphärischen Drücken und bis zu einer Höhe von 7600 m ohne eine Veränderung ihrer Empfindlichkeit arbeiten. Da auch durch das radioaktive Material weniger Ionen gebildet werden, so ist eine kleinere Menge von Verbrennungsprodukten zur Ver änderung der Elektronenströmung erforderlich. Das ermöglicht die Verwendung eines stabilen festen Widerstandes R4 für den Ausgleich und hat eine sehr empfindliche Arbeitsweise mit einer sicheren Menge von radioaktivem Material zur Folge.
Die Ionisationsbrücke ist an die Steuerelektrode einer primären Auslösevorrichtung angeschlossen, welche vorzugsweise durch einen Feldeffekt-Transistor Q3 gebildet ist, dessen Ausgang in gleicher Weise wie der des Transistors Q1 über einen Widerstand R7 an die Alarm-Auslöseschaltung Q5 angeschlossen ist. Der Widerstand R7 dient in gleicher Weise wie der Widerstand R3 der Begrenzung des Stromes der Auslösevorrichtung Q5, wenn sie eingeschaltet wird. Die Begrenzung kann auf einen Wert von z. B. 130 Mikro-Ampere erfolgen.
Die Kathode des Transistors Q3 ist über einen zur Spannungsregelung vorgesehenen Silizium-Transistor Q4 an ein Einstellorgan für die Empfindlichkeit angeschlossen, welches im vorliegenden Falle durch einen Potentiometer R8 gebildet ist. Zur Bildung einer normalen Erregung ist der Transistor Q3 derart vorgespannt, dass durch ihn ein dem Namwert naher Strom fliesst, von z. B. 50 Mikro-Ampere.
Die Alarm-Auslösevorrichtung Q5 enthält vorzugsweise einen gesteuerten Gleichrichter, dessen Strom der Steuerelektrode kleiner ist als der Ausgang jedes einzelnen der Transistoren Q1 und Q3, jedoch kleiner als ihre Summe, im vorliegenden Falle z. B. 200 Mikro-Ampere.
Wenn daher die Ionisationskammer R5 allein leitfähig ist, so ist das Ausgangssignal des ihr zugeordneten Transistors Q3 durch den Widerstand R7 auf 130 Mikro-Ampere begrenzt, so dass die Auslösevorrichtung Q5 nicht betätigt wird. Wenn das Fühlorgan R allein ausreichend leitfähig wird, um die Auslösevorrichtung Q1 zu betätigen, so erreicht der gesamte der Auslösevorrichtung Q5 zugeführte Strom die Summe des Ausgangsstromes der Vorrichtung Q1 mit 130 Mikro-Ampere sowie des normalen Stromes der Vorrichtung Q3 mit 50 Mikro-Ampere. Das reicht ebenfalls nicht zur Auslösung der Vorrichtung Q5 aus. Im Falle der Entstehung von Feuer haben beide primäre Auslösevorrichtungen Q1 und Q3 einen Strom von 130 Mikro-Ampere, was eine Summe von 260 Mikro-Ampere ergibt.
In diesem Augenblick ist der Spannungsabfall am Widerstand R6 ausreichend gross, um den gesteuerten Gleichrichter der Vorrichtung Q5 leitfähig zu machen, worauf die Vorrichtung Q5 die Stromquelle kurzschliesst. Dadurch entsteht in der Leitung ein bedeutender Strom, welcher an der Schalttafel in der Zentrale feststellbar ist und zum Auslösen einer Alarmvorrichtung geeignet ist.
Im Stromkreis des gesteuerten Gleichrichters in der Vorrichtung Q5 ist eine Lampe L1 eingeschaltet, welche durch ihr Aufleuchten der Anzeige dient, welcher Detektorkopf den Alarm auslöste, im Falle, dass mehrere Köpfe an eine gemeinsame Leitung angeschlossen sind. Vorzugsweise führt eine Leitung vom Lichtkreis zur Klemme 4 des Anschlussteiles 61, um eine Fernanzeige zu ermöglichen. In diesem Falle muss allerdings an die Klemme 4 des Sockels 60 eine entsprechende Schaltung angeschlossen sein.
Ausserdem können vorzugsweise von verschiedenen Stellen der Schaltung zu den Stiften 1, 2, 3 und 6 des Sockels 61 Leiter führen, welche eine Kontrolle der Spannung und des Stromes zum Zwecke einer tÇberwa- chung des Detektors gestatten.
Durch die beschriebene Schaltung wird ein äusserst empfindlicher frühzeitig wirkender Feuerdetektor gebildet, welcher eine geringe bzw. überhaupt keine Neigung zur Auslösung von falschem Alarm unter den normalen Bedingungen der Umgebung hat. Dadurch wird ein verbesserter und praktisch narrensicherer Detektor mit wesentlich erhöhter Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit erhalten. Trotzdem ist der Detektor an die noramalen Installationen, Leitungen und Alarmsysteme anschliessbar.
In der Fig. 3 ist eine Detektoranordnung mit zwei Toreingängen dargestellt, welche in einem tragbaren, durch Batterien betätigten Branddetektor erhalten ist.
Die Schaltung ist im wesentlichen gleich wie die bereits beschriebene, mit der Ausnahme, dass sie für Batteriebetrieb angepasst ist und ihr eigenes Alarmhorn enthält.
Die Schaltung, die gleich wie vorher ist, enthält eine Widerstandsbrücke 10 mit einem Gitter-Fühlorgan R und einer Auslösevorrichtung Q1, einen Ionisationsfüh ler 20 mit einer Ionisationskammer R5 und einer Auslösevorrichtung Q3 sowie eine Alarm-Auslösevorrichtung Q5, welche in diesem Falle in Serie mit einem Horn H und einer Batterie B1 geschaltet ist.
Die Energie wird diesem System durch eine Quecksilber-Batterie B1 mit 10,7 Volt zugeführt, welche den kleinen Ruhestrom für die Fühler liefert und gleichzeitig auch den Strom liefert, der im Alarmfall für den Betrieb des Hornes H erforderlich ist.
Wenn der gesteuerte Gleichrichter der Vorrichtung Q5 in den leitfähigen Zustand gelagert, so fliesst Strom aus der Batterie B1 durch das Horn H, welches dadurch ein Alarmsignal abgibt. Der Kondenator C3 dient der i.ieferung des Einschaltstromes für das Horn, wodurch die Batterie entlastet wird.
Bei dieser Schaltung wird die Batterie B1 dauernd durch eine Batterie B2 überwacht, und zwar über ein als Spannungsteiler wirkendes Potentiometer R1 1. Wenn der Strom der Batterie B1 am Ende der Lebensdauer der Batterie zu fallen beginnt, so wird die in entgegengesetzter Richtung wirkende Spannung der Batterie B1 durch die Batterie B2 überwunden, worauf der Kondensator C4 durch den Widerstand R12 in einem Masse aufgeladen wird, dass ein programmierbarer Unijunction-Transistor Q6 eingeschaltet wird, und seinerseits einen gesteuerten Gleichrichter Q7 in leitfähigen Zustand versetzt. Wenn der gesteuerte Widerstand Q7 leitfähig ist, so verbindet er dabei mit der Unterstützung des Kondensators C5 die Batterie B2 mit dem Horn H, so dass ebenfalls Alarm gegeben wird.
Der gesteuerte Gleichrichter Q7 kann so lange im eingeschalteten Zustand verbleiben, wie vom Transistor Q6 der Strom der Steuerelektrode zugeführt wird. Der Transistor Q6 bleibt seinerseits so lange eingeschaltet, bis der Kondensator C4 durch die Anode des Transistors Q6 entladen wird, worauf dieser abgeschaltet wird. Das hat zur Folge, dass der gesteuerte Gleichrichter Q7 seine Leitfähigkeit verliert, und das Horn zu tönen aufhört. Darauf beginnt wieder eine Aufladung des Kondensators C4 über den Widerstand R11 von der Batterie B2. Nach einem Zeitraum von ungefähr fünf Minuten wird der Zyklus wiederholt. Auf diese Weise tönt das Horn jede fünf Minuten während einer oder zwei Sekunden und zeigt damit an, dass die Batterie B1 schwach ist und ersetzt werden muss.
In der gleichen Weise wie bei der im Zusammenhang mit der Fig. 2 beschriebenen Schaltung führt die Betätigung eines der Fühler durch einen ausserhalb einer Verbrennung auftretenden Zustand nicht zu einer Betätigung des gesteuerten Gleichrichters Q5. Bei einem Auftreten von Feuer werden beide Fühler betätigt, der gesteuerte Gleichrichter Q5 eingeschaltet, und das Horn betätigt.
Bei dieser Anordnung ist die Schaltung so gewählt, dass nach seiner Betätigung der gesteuerte Gleichrichter Q5 bis zu einer Rückstellung eingeschaltet bleibt. Zu dieser Rückstellung ist ein Schalter SW vorgesehen.
Durch ein Schliessen des Schalters SW wird der gesteuerte Gleichrichter Q5 überbrückt, entlastet und dadurch in einen nicht leitenden Zustand versetzt. Dadurch wird der Alarmzustand rückgängig gemacht, und zwar für so lange, bis die Geschwindigkeit der Veränderung der Umgebungsbedingungen von neuem derart ist (oder so bleibt), dass die Vorrichtung von neuem ausgelöst wird.
Dadurch dass die überbrückende Leitung an die Kontakte des Schalters SW derart angeschlossen ist, dass durch Betätigung des Schalters die Stromquelle B1 direkt mit dem Horn H verbunden ist, bildet der Schalter gleichzeitig ein Organ zur manuellen Kontrolle der Funktionsfähigkeit der Vorrichtung sowie des Zustandes der Batterie B1.
Während des normalen Arbeitszustandes liefert die Batterie B2 keinen Strom und hat daher eine Lebensdauer, die ihrer Lagerfähigkeit entspricht, die heute ungefähr zwei Jahre betätigt. Der geringe Strom, welcher der Batterie B1 im normalen Arbeitszustand entnommen wird, entspricht einer Lebensdauer der Batterie von mindestens einem Jahr, vorausgesetzt, dass sich der Detektor während dieses Jahres nicht während eines längeren Zeitraumes im Alarmzustand befindet. Zum Ende eines Jahres oder früher, wenn die Batterie B1 öfters Alarme auslöste, muss die Batterie B1 entfernt werden und die Batterie B2 an die Stelle der Batterie B1 gebracht werden. Eine neue Batterie muss so schnell wie möglich an der Stelle der Batterie B2 angeordnet werden, damit die Überwachung fortgesetzt werden kann.
Der Überwachungskreis (vorausgesetzt, dass sich in diesem Kreis eine Batterie befindet) informiert jeweils über die Tatsache, dass die erste Batterie B1 ersetzt werden muss, sobald ihre Leistung unterhalb eines gegebenen Wertes sinkt. Unter normalen Bedingungen wird jeweils eine Batterie im Jahr ersetzt und es sind keine weiteren Instandhaltungsarbeiten erforderlich.
Es hat sich gezeigt, dass die Schaltung mit zwei Toreingängen gleicher Weise für eine kommerzielle Überwachung wie zur Überwachung von Wohnhäusern geeignet ist. Sie liefert ein sehr empfindliches und zuverlässiges System, welches auf alle Stadien von Feuer empfindlich ist, insbesondere jedoch auf das Anfangsstadium. Gleichzeitig wird das Problem falscher Alarme wesentlich abgeschwächt.
Bei praktisch allen Detektoren für kommerzielle Anwendung und in Anwendung in Wohnräumen liefert die Kombination des Und-Tores mit der Widerstandsbrücke 10 und dem Ionisationsfühler 20 optimale Resultate. Es können jedoch der Schaltung für besondere Zwecke auch andere Fühler beigefügt werden. So ist z. B. die Widerstandsbrücke auf alle Typen von Feuern empfindlich, der Ionisationsfühler hingegen nur auf unvollständige Verbrennung. Wenn Feuer bestimmt werden sollen, bei welchen eine vollständige Verbrennung erfolgt, die sehr selten sind, so kann ein zusätzlicher Fühler beigefügt werden, so dass ein Alarm abgegeben wird, wenn zwei der drei Fühler ein Feuer feststellen. Ein derartiger dritter Fühler kann vorzugsweise einen sehr empfindlichen Wärmefühler enthalten, der auf einen Temperaturanstieg empfindlich ist.
So kann zu diesem Zweck ein sehr kleiner Thermistor mit kleiner thermischer Masse verwendet werden. Mit Rücksicht auf die Sicherung durch das mehrfache System kann die Empfindlichkeit eines derartigen Wärmefühlers auf eine Geschwindigkeit der Temperaturänderung von einem halben Grad C in der Minute eingestellt werden, was eine wesentlich grössere Empfindlichkeit ist, welche bisher bei Wärmefühlern verwendet werden konnte. Die Schaltung zur Messung des Anstieges der Temperatur kann dabei die Form einer elektrischen Brücke haben, wobei der als Fühler wirkende Thermistor der Atmosphäre ausgesetzt ist und eine kleine thermische Zeitkonstante aufweist, während ein zweiter Vergleichs Thermistor eine wesentlich grössere thermische Zeitkonstante aufweist. Er kann z. B. eine grössere physikalische Masse aufweisen oder an einen Teil befestigt sein, welcher eine grosse thermische Masse hat.
Bei den beiden Ausführungen gemäss Fig. 2 und 3 kann das Gehäuse nach den Figuren 4 bis 6 verwendet werden.
Die einzelnen Elemente des Detektorgerätes sind transistorisiert und im Rahmen der heutigen wirtschaftlich vertretbaren Möglichkeiten klein gehalten. Die Elemente sind in kompakter Weise auf einer Schaltplatte 21 befestigt, die schematisch in den Figuren 4 und 6 dargestellt ist. Die obere Fläche der Platte 21 enthält eine gedruckte Schaltung, welche eine elektrische Verbindung zwischen den Elementen bildet. Die Schalt elemente selbst sind an der unteren Fläche der Platte befestigt. Das Horn H, der Schalter SW und die Batterien B1 und B2 sind entsprechend bezeichnet.
Das Fühlorgan R der Widerstandsbrücke 10 enthält vorzugsweise ein durch zwei Leiter gebildetes kammartiges Gitter, welches auf einer Unterlage 22 aus Glas ausgebildet ist, die in einem keramischen Halter 26 mit im wesentlichen Dreieckform befestigt ist. Der Halter hat drei Öffnungen im Bereich seiner Ecken ausgebildet, von denen zwei mit leitfähigen Büchsen 31 und Scheiben 32 versehen sind, die der Befestigung der Unterlage am Halter und der Bildung einer elektrischen Verbindung mit dem kammartigen Gitter an der Unterlage dienen.
Die Unterlage ist vorzugsweise eine dünne rechteckige Scheibe aus besonderem sehr reinem Bor-Silikat Glas. Das Gitter besteht vorzugsweise aus Zinnoxyd, welches auf der Unterlage 22 durch die bekannte Zinnoxyd-Technologie angebracht wurde. Die beiden Scheiben 32 berühren die entsprechenden Teile des Gitters und bilden elektrische Kontakte.
Von der Schaltplatte 21 erstrecken sich drei Stifte 34a, 34b und 34c, von denen zwei entsprechend der Darstellung in der Fig. 5 die Leitungen für das Gitter bilden. Der Halter 26 ist auf die Stifte aufgeschoben und hält das Fühlorgan R. Der Halter ist dabei derart angeordnet, dass die Seite der Unterlage 22 mit dem Gitter nach unten gerichtet und frei zugänglich ist. Die Stifte 34 sind mit Schultern versehen, welcher der Befestigung der Unterlage 22 in einem Abstand von der Schaltplatte 21 dienen, wodurch ein geschützter Raum für die Befestigung der Ionisationskammer R5 des Ionisationsfühlers 20 gebildet wird.
Die Kammer R5 enthält ein Rohr 23, das an der unteren Fläche der Schaltplatte 21 aufgeklebt oder in einer anderen Weise befestigt ist. Ausserdem enthält die Kammer eine Schraube 24, die sich koaxial im Rohr 23 befindet und mittels einer Mutter 25, die an der Schaltplatte 21 angeordnet ist, verstellbar befestigt ist.
Das untere Ende der Schraube 24 ist mit einem kleinen Stück von radioaktivem Material versehen. Die Menge des Materiales ist so klein, dass sie in der Figur nicht sichtbar ist. Das Rohr und die Schraube befinden sich in einem kleinen Abstand über der oberen Fläche des Halters 26. so dass die umgebende Atmosphäre freien Zugang zum Innenraum des Rohres 23 hat.
Die Schaltteile des Detektorgerätes sind alle an der Schaltplatte 21 in einer einzigen Schicht angeordnet mit der Ausnahme der Fühler R und R5. Diese sind dabei so gewählt, dass sie eine minimale Höhe haben, so dass eine Anordnung mit äusserst niedrigem Profil erhalten wird.
Die gesamte Anordnung ist in einer nach unten gewandten rechteckigen oder quadratischen Schale 44 aus Blech befestigt. welche kurze nach unten gerichtete Seitenwände 46 aufweist. Die Befestigung erfolgt vorzugsweise durch drei oder vier Blechschrauben 48, die durch die Schaltplatte 21 durchgeführt und in der Schale 44 eingeschraubt sind, wobei sie mit geeigneten Distanzteilen 51 versehen sind. Auf diese Weise wird die Schaltplatte 21 im Abstand von der Schale 44 befestigt.
Zum Zwecke einer Erhöhung der Steifigkeit der Befestigung kann auch vorzugsweise der Schalter SW an einer der Seitenwände 46 der Schale 44 befestigt werden.
Die Schale 44 ist ihrerseits zur Befestigung an der Decke eines Raumes oder an der oberen Wand eines Gehäuses oder einer Leitung bestimmt. Zusammen mit der selbstständigen Einheit nach der Fig. 4, welche in den Figuren 4 bis 6 dargestellt ist, kann die Schale 44 durch ein Paar von Schrauben befestigt werden, welche durch geeignete Öffnungen 52 im Boden der Schale 44 durchgeführt sind. Die Öffnungen 52 haben eine Schlüssellochform, welche eine abnehmbare Befestigung der Schale 44 an einer Decke ermöglicht. Wenn der Detektor die Schaltung nach der Fig. 2 enthält, so kann die Schale 44 in einfacher Weise mit der Hilfe des Anschlussteiles 61 am Sockel 60 befestigt werden.
Von den entgegengesetzten Seitenwänden 46 der Schale 44 erstrecken sich zwei Arme 54 nach unten, und zwar auf eine Höhe unterhalb aller Teile des Detektors.
Die Arme 54 sind zur lösbaren Befestigung eines Paares von Stiften 56 bestimmt, die sich von der inneren Fläche eines Deckels 58 für den Detektor nach oben erstrecken.
Der Deckel besteht aus einem Stück Metall oder aus einem geeigneten Kunststoff und hat eine gefällige Form und Oberfläche (d. h. die untere Fläche und die äussere Seitenfläche). Der Deckel ist im wesentlichen schüsselförmig ausgebildet und grösser als die Schale 44, so dass sich seine nach oben gerichteten Seitenwände in einem Abstand ausserhalb der nach unten sich erstreckenden Seitenwände 46 der Schale 44 befinden. Die Seitenwände des Deckels 58 erstrecken sich nach oben bis zu einer Höhe, die sich um ein geringes Mass unterhalb der Höhe der oberen Fläche der Schale 44 befindet. Wenn der Detektor an der Decke befestigt ist, so befinden sich die Seitenwände des Deckels in einem Abstand von der Decke. Vorzugsweise enden dabei die Seitenwände des Deckels um ein geringes Mass über der unteren Kante der Seitenwände 46, so dass sie die Teile des Detektors umschliessen.
In der Mitte der unteren Wand ist der Deckel 58 mit einer Mehrzahl von kleinen, nahe beieinander angeordneten Öffnungen versehen, die sich im wesentlichen gegenüber dem Fühlergitter auf der unteren Seite der Unterlage 22 befinden.
Die Produkte der Verbrennung haben die Eigenschaft, dass sie zur Decke ansteigen und sich dann in horizontaler Richtung entlang der Decke ausbreiten. Bei der vorliegenden Ausführung des Detektors bilden die Seitenwände des Deckels mit ihrem Abstand von der Decke und der Schale 44 sowie den Öffnungen 59 einen Pfad für eine wirksame Strömung der Produkte der Verbrennung unabhängig von ihrer Bewegungsrichtung entlang des Fühlorganes R und in die Kammer R5.
Wenn ein Feuer unterhalb des Detektors entsteht, so steigen die Produkte der Verbrennung durch die Öffnungen 59 nach oben und breiten sich seitlich durch die Zwischenräume zwischen dem Deckel 58, der Schale 44 und der Decke aus. Dadurch wird eine rasche und intensive Einwirkung der Produkte auf die Fühler R und R5 gewährleistet. Wenn sich ein Feuer seitlich in einer Entfernung von Detektor befindet, so steigen seine Produkte der Verbrennung zur Decke und breiten sich in horizontaler Richtung entlang der Decke aus. Dabei führt der Zwischenraum zwischen dem Deckel und der Decke zufolge des niedrigen Profiles des Detektors die Produkte leicht nach unten zu den Fühlern R und R5, wodurch ebenfalls eine rasche und intensive Einwirkung der Produkte auf die Fühler gewährleistet wird.
Bei einer praktischen kommerziellen Ausführung hat der vorliegende Detektor mit allen seinen Vorteilen und Eigenschaften die kleinen Dimensionen von 180 x 180 mm mit einer Tiefe von 45 mm. Bei diesem Modell erstreckt sich ein Arm 42 des Schalters SW um ein geringes Mass nach aussen über die Seitenwand des Deckels 58 hinaus, so dass er mit einem Stock oder einem anderen Gerät betätigt werden kann. Die den Detektor überwachende Person braucht daher nicht zum Rückstellen der Einheit nach einem Alarm oder zur Kontrolle seiner Arbeitsbereitschaft eine Leiter oder einen Stuhl zu besteigen.
Das kommerzielle oder industrielle Modell des Detektors, dessen Schaltung in der Fig. 2 dargestellt ist, kann in ähnlicher Weise mit der Schale 44 und dem Deckel 58 ausgebildet sein. Es versteht sich, dass dabei die Batterien B1 und B2, das Horn H und der Schalter SW weggelassen werden können. An der oberen Seite der Schalte 44 kann dabei der Anschlussteil 61 angeordnet sein, der zur Befestigung in einem Sockel 60 an der Decke bestimmt ist.