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Elektrische Alarmanlage Die Erfindung betrifft eine elektrische Alarmanlage,
vorzugsweise zur Feuermeldung, die aus zwei in Reihe geschalteten metallischen Ionisierungskammern
besteht, die mit einem länglichen radioaktiven Strahlungsorgan und Metallgitterelektroden
versehen sind und von denen die eine gegen den zu überwachenden Raum abgeschlossen
ist, während die andere offen ist und mit dem zu überwachenden Raum in Verbindung
steht. Die Wände der beiden Kammern sind dabei an je einen Pol einer Spannungsquelle
angeschlossen, und ein spannungsempfindliches Anzeigeorgan ist mit Elektroden in
den beiden durch eine gemeinsame Zwischenwand aus elektrisch isolierendem Material
getrennten Kammern verbunden.
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Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, bei denen jeweils in der abgeschlossenen
und der offenen Ionisationskammer eine eigene ringförmige oder längliche radioaktive
Strahlungsquelle angeordnet ist. Die Verwendung zweier voneinander unabhängiger
Strahlungsquellen in den beiden Ionisationskammern hat aber den Nachteil, daß die
Veränderung der beiden Strahlungsquellen, z. B. durch Alterung, ungleich erfolgt,
wodurch der Abgleich für die Anzeigevorrichtung gestört und ein falscher Alarm hervorgerufen
werden kann.
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Es ist ferner eine Vorrichtung bekannt, bei der ein annähernd punktförmiger
strahler in einer nach außen abgeschlossenen Ionisationskammer angeordnet ist, die
von einer zweiten, mit der Außenluft in Verbindung stehenden Kammer durch Gitter
getrennt ist, zwischen denen sich eine dünne Folie befindet. Die von dem 9-Strahler
ausgehende Strahlung durchsetzt diese Folie und ionisiert die Luft in der zweiten
Kammer. In den Kammern angeordnete Elektroden sowie das metallische Gehäuse der
Vorrichtung sind an die Elektroden einer Gastriode angeschlossen, und die Vorspannung
der Elektroden ist so eingestellt, daß die Röhre zündet und einen Alarmstromkreis
auslöst, wenn in die offene Ionisationskammer Rauch oder ein radioaktives Gas eindringt.
Die punktförmige Strahlungsquelle ist bei dieser Vorrichtung in Richtung auf das
die beiden Kammern trennende Gitter hin verschiebbar, um die Ionisation in den beiden
Kammern abgleichen zu können. Da aber die Strahlung der Strahlungsquelle in der
Hauptsache in gleicher Richtung wie diese Verschiebung verläuft, bringt eine Verschiebung
der Strahlungsquelle nur eine unwesentliche Änderung der relativen Ionisation in
den beiden Ionisationskammern mit sich.
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Demgegenüber ermöglicht die Vorrichtung nach
der Erfindung die Verwendung
eines ß-Strahlers als Strahlenquelle, was aus medizinischen Gründen wichtig ist,
da bekanntlich oc-Strahler für die mit ihnen arbeitenden Personen die Gefahr körperlicher
Schädigung mit sich bringen, während B-Strahler ungefährlich sind. Außerdem gestattet
die Vorrichtung nach der Erfindung einen sehr genauen Abgleich der Ionisation in
den beiden Ionisationskammern.
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Dies wird dadurch erreicht, daß gemäß der Erfindung das längliche
Strahlungsorgan und die eine der Metallgitterelektroden, die das Strahlungsorgan
über mindestens einen Teil seiner Länge umgibt, in der gemeinsamen Zwischenwand
mit ihrer Längsachse senkrecht zu dieser so angebracht sind, daß sie in beide Ionisationskammern
hineinragen.
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Das Strahlungsorgan besteht dabei vorteilhaft aus einer Glasröhre,
die mit einem radioaktiven Gas, wie z. B. Krypton, gefüllt ist, und es ist zweckmäßig
so angebracht, daß es in seiner Längsrichtung verschiebbar ist.
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Infolge dieser Anordnung des Strahlungsorgans kann die Zwischenwand
zwischen den beiden Ionisationskammern hinreichend stabil ausgeführt werden, da
sie nicht mehr strahlungsdurchlässig zu sein braucht. Ferner beeinflußt eine Änderung
in der Stärke der aktiven Strahlung des Strahlungsorgans beide Kammern in gleichem
Maße, so daß die Anlage betriebssicher ist.
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Da Strahlungen von einem radioaktiven Gas, wie Krypton, das in eine
Glasröhre eingeschlossen ist, hauptsächlich radial zur Glasröhre verlaufen, hat
eine Verschiebung der Röhre in Richtung ihrer
Längsachse eine wesentliche
Anderung des Verhältnisses der Strahlungsintensitäten in den beiden Kammern zur
Folge, und es ist dadurch möglich, die Strahlungen in den beiden Kammern sehr genau
abzugleichen, da die aktive Strahlung eines solchen, in eine Röhre eingeschlossenen
Gases sich einheitlich über die ganze Länge des Strahlungsorgans verteilt.
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In einer zweckmäßigen Ausführungsform einer Alarmanlage nach der
Erfindung ist die Metallgitterelektrode mit einer Anzapfung eines kapazitiven spannungsabhängigen
Spannungsteilers verbunden, dessen Endpunkte mit je einer der beiden Ionisierungskammern
verbunden sind und der den einen Zweig einer Brückenschaltung bildet, die teils
von der Gleichstromquelle, teils von einer Wechselstromquelle gespeist wird, welche
den anderen Zweig der Brückenschaltung darstellt, wobei das Anzeigeorgan zwischen
die genannte Anzapfung und einen im Verhältnis zu den Endpunkten abgeglichenen Punkt
der Wechselstromquelle eingeschaltet ist.
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Dadurch wird erzielt, daß die inneren Widerstände der Ionisierungskammern
normalerweise die Gleichspannung über jeden der zwei spannungsabhängigen Kondensatoren
im Spannungsteiler bestimmen, wogegen eine Änderung des inneren Widerstandes der
offenen Ionisierungskammer eine Änderung der Gleichspannung des dieser Kammer parallel
geschalteten Kondensators bewirkt, was ein wesentliches Ungleichgewicht in der normalerweise
ausgeglichenen Brückenschaltung ergeben wird, wodurch die Anlage besonders empfindlich
wird gegen das Eindringen von Rauch- oder Flüssigkeitsteilchen in die offene Ionisierungskammer.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Anlage kann das Anzeigeorgan
aus einem Verstärker bestehen, in dessen Ausgangskreis ein Signalrelais oder eine
ähnliche Alarmvorrichtung eingeschaltet ist.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform einer elektrischen Alarmanlage gemäß der Erfindung
und F i g. 2 eine geänderte Ausführungsform derselben.
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In der Zeichnung sind 1 und 2 Ionisierungskammern, die eine gemeinsame
Zwischenwand 3 aus elektrisch isolierendem Material haben, in welcher ein längliches
Strahlungsorgan 4 so angebracht ist, daß es in beide Kammern 1 und 2 hineinragt.
Die eine Ionisierungskammer 1 ist geschlossen, während die andere, 2, offen ist,
indem die Wand der Kammer z. B. mit Löchern 5 versehen sein kann, durch welche die
Kammer mit dem Raum, der auf etwa vorkommende Rauch- oder Flüssigkeitsteilchen überwacht
werden soll, in Verbindung steht. Die Wände der zwei Kammern l und 2 sind in den
Punkten 6 und 7 über Anschlußklemmen 8 und 9 an je einen Pol 10 und 11 einer Spannungsquelle
12 gelegt, z. B. einer Batterie, die der Ionisierungskammerl ständig eine positive
Spannung von etwa 200 V gegen Erde aufdrückt, während der andere Pol 11 und damit
die Anschlußklemme 9 geerdet ist. Das Strahlungsorgan kann eine Glasröhre sein,
die mit einem radioaktiven Gas, z. B.
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Krypton, gefüllt ist. Das Strahlungsorgan 4 ist wenigstens an einem
Teil seiner Länge von einem Metallgitter 13 umgeben, das an ein spannungsempfindliches
Anzeigeorgan gelegt ist, das bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform aus
einer Kaltkatho-
denröhre 14 besteht, deren Kathode 15 an dem negativen Pol 11 der
Batterie 12 liegt, und deren Anode 16 an dem positiven Pol 10 der Batteriel2 liegt,
während das Steuergitter 17 der Röhre 14 über eine Alischlußklemme 1S mit dem Metallgitter
i3 verbunden ist. Während des normalen Betriebs tief Ablage wird die Luft in den
beiden Kammern 1 und 2 von dem Strahlungsorgan 4 ionisiert, und die entstandenen
Ionen werden das Metallgitter 13 aufladen und dadurch das Gitter 17 auf eine solche
Spannung bringen, daß die Kaltkathodenröhre 14 nicht leitend ist.
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Ein in Reihe mit der Anode 16 der Röhre eingeschaltetes Signalrelais
19 bekommt in diesem Zustand keinen Strom und ist deshalb in seiner nicht angezogenen
Stellung. Das Strahlungsorgan 4 ist erfindungsgemäß so angebracht, daß es in seiner
Längsrichtung verschiebbar ist, und es wird so eingestellt, daß eine geringe Verminderung
der Ionisierungsverhältnisse in der offenen Kammer 2 eine solche Erhöhung der Gitterspannung
in der Röhre 14 bewirkt, daß die Röhre 14 leitend wird, wodurch das Signalrelais
19 Strom bekommt und Alarm gibt.
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Wenn in dem zu überwachenden Raum Rauchteilchen entstehen, werden
die Teilchen in die offene Ionisierungskammer 2 dringen, und diese Teilchen nehmen
einen Teil der Ionen in dieser Kammer auf, und da die Rauchteilchen eine verhältnismäßig
große Masse haben, werden die geladenen Rauchteilchen sich mit kleinerer Geschwindigkeit
bewegen als die freien Ionen, so daß der Ionisierungsstrom in der offenen Kammer
2 herabgesetzt wird, wodurch die Spannung des Steuergitters 17 ansteigt und die
Röhrel4 zündet, wonach das Signalrelais 19 anspricht und Alarm gibt, z. B. kann
an die Kontakte des Relais 19 ein sichtbares Signal, z. B. eine Lampe, angeschlossen
sein, das in der Nähe der Ionisierungskammer angebracht ist, so daß dadurch angegeben
werden kann, welche von mehreren Anlagen auf etwaige Rauch- oder Flüssigkeitsteilchen
angesprochen hat oder womöglich wegen eines Fehlers angesprochen hat.
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Sowohl die Kaltkathodenröhre 14 als auch das Signalrelais 19 können
durch andere spannungs- und strombeeinflußbare Organe, wie z.B. Transistoren, ersetzt
sein.
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Bei der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform der Anlage gemäß der
Erfindung ist das Metallgitter 13 über die Anschlußklemme 18 mit einer Anzapfung
20 eines Spannungsteilers verbunden, welcher aus zwei spannungsabhängigen Kondensatoren
21 und 22 besteht, deren äußere Klemmen 23 und 24 an die geschlossene Ionisierungskammer
1 über die Anschlußklemme 8 bzw. mit der offenen Ionisierungskammehr 2 über die
Anschlußklemme 9 verbunden sind.
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Die Ionisierungsströme in den beiden Kammern 1 und 2 werden solchenfalls
als Ableitungswiderstände zwischen den Klemmen 8, 18 und 9, 18 wirken, wie dies
in F i g. 2 durch die punktierten Widerstände 25 und 26 angedeutet ist. Es versteht
sich, daß diejenigen Teile der Anlage, die in Fig. 1 rechts von den Klemmen 8, 9
und 18 liegen, bei der in F i g. 2 gezeigten Anlage ausgelassen sind. Der Spannungsteiler
21, 22 bildet den einen Zweig einer Brückenschaltung, die von einer Wechselstromquelle
durch einen Transformator 27, der den anderen Zweig der Brückenschaltung bildet,
gespeist wird, und das Anzeigeorgan besteht in dieser Ausführungsform der Anlage
aus einem Wechselstromverstärker 28, der
zwischen die Anzapfung
20 des Spannungsteilers 21, 22 und einen im Verhältnis zu den Endpunkten 8 und 9
des Spannungsteilers abgeglichenden Punkt 29 der Sekundärwicklung des Transformators
27 eingeschaltet ist. Der positive Pol einer Gleichstromquelle) z. B. einer Batterie
12, ist durch einen Hochohmwiderstand 30 an die eine äußere Klemme 8 des Spannungsteilers
gelegt, während der negative Pol der Batterie 12, die geerdet sein kann, an der
anderen äußeren Klemme 9 des Spannungsteilers 21, 22 liegt. Die Sekundärwicklung
des Transformators 27 ist mit Hilfe der Kondensatoren 31 und 32 gegen Gleichstrom
abgeschirmt. Wenn die Anlage gebraucht wird, ist die Strahlungsquelle 4 so eingestellt,
daß der Ionisierungsstrom in den beiden Ionisierungskammern 1 und 2 gleich große
Ableitungswiderstände 25 und 26 hervorruft, und die Brückenschaltung ist dann im
Gleichgewicht, da den beiden Kondensatoren 21 und 22 des Spannungsteilers gleich
große Spannungen aufgedrückt werden. Wenn Rauchteilchen in die offene Ionisierungskammer
2 dringen, reduziert sich der Ionisierungsstrom in dieser Kammer, wodurch die Spannung
über den einen Kondensator 22 des Spannungsteilers 21, 22 ansteigt und die Spannung
über den anderen Kondensator 21 des Spannungsteilers 21, 22 absinkt, wodurch die
Kapazität im ersteren Kondensator vermindert und im letzteren vergrößert wird, so
daß die Brückenschaltung unausgeglichen wird und eine Spannung an den Eingangsklemmen
des Verstärkers 28 entsteht.
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Ein in den Ausgangskreis des Verstärkers28 über einen Gleichrichter
33 eingeschaltetes Signalrelais 19 erhält Strom und gibt Alarm für den in die offene
Ionisierungskammer 2 eingedrungenen Rauch.
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Es versteht sich, daß der Spannungsteiler21, 22 aus mehreren spannungsabhängigen
Kondensatoren aufgebaut werden kann, falls zwei Kondensatoren nicht der vollen angeschlossenen
Gleichspannung ausgesetzt werden sollen. Auch versteht es sich, daß die Gleichspannung
den Kondensatoren 21, 22 durch abgeglichene, spannungsreduzierende Potentiometer
angeschlossen sein kann zur Erzielung einer möglichst großen Spannungsempfindlichkeit
der genannten Kondensatoren.