DE1964669A1 - Ionisationskammer-Rauchdetektor - Google Patents

Description

815.8-69/Sch/Ro.

jTap.Pat.Anm.SHO 43-94181
Filed: December 24, I968

Nittan Company Limit'ed, 11-6, 1-chome,Hatagaya,,
Shibuya-ku, Tokio* Japan

Ionisationskammer-Rauchdetektor.

Die Erfindung betrifft einen Rauchdetektor, der nach dem
lonisationskammerprlnzip arbeitet. ' - j

Wenn ein in einem begrenzten Raum eingeschlossenes Gas durch ·

radioaktive Strahlung ionisiert wird, welche beispielsweise von :

einem radioaktiven Material wie Radium ausgeht, und der Ionen- j

* strom gemessen wird, dann ändert sich dieser Strom, wenn die Zu- i

■ sammensetzung des Gases sieh ändert. Eine solche änderung der j

Gaszusammensetzung läßt sich durch Überwachung des Ionenstromes 1

somit feststellen. Auf diesem Prinzip arbeiten die Ionenkammer- j

Rauchdetektoren.

Bekannte nach diesem Prinzip arbeitende Rauchdetektoren wei- ! sen zwei Ionisationskammern auf,' von denen die eine luftdicht ver-j

schlossen ist, während die andere für die Umgebungsluft offen,ist J Die beiden Ionisationskammern enthalten Elektradenpaare, die ge- I genseitig zu einer Brücke zusammengeschaltet sind« Beim Auftreten von Rauch kommt diese Brücke aus dem Gleichgewicht, und durch Erfassen dieser Änderung des Brückenabgleichs läßt sich ein Alarm
auslösen. Da die bekannten Rauchdetektoren zwei lonisationskammerr aufweisen, leiden sie an dem Nachteil, daß auch zwei radioaktive
Quellen benötigt werden, die den Aufbau des Rauchdetektors komplizieren.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Beseitigung dieses
Nachteils bekannter Rauchdetektoreji. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nur eine einzige Ionisationskammer vorgesehen ist*, in äev ein Paar-einander gegenüb$rlieg©ijder Elek-

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j troden, eine zwischen diesen befindliche. Gitterelektrode und eine J in der Nähe einer der gegenüberliegenden Elektroden befindliche -; radioaktive Strahlungsquelle so angeordnet sind, daß eine Poten-I tialänderung der Gitterelektrode infolge auftretenden Rauches spannungsverstärkt und einer Alarmanzeigevbrrichtung zugeführt werden kann.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Darstellung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bisher üblichen Ionisationskammer-Rauchdetektorsj

Fig. 2 eine Diagrammdarstellung zur Erläuterung des Betriebs des Rauchdetektors nach Fig. 1;

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Rauchdetektors und . ' - ■

Fig. 4 die Darstellung der Potentialverteilung bei dem erfindungsgemäßen Rauchdetektor nach Fig. 3«

Der bekannte Rauchdetektor nach Fig. 1 hat zwei Ionisationskammern 1 und 2 mit jeweils einer radioaktiven Quelle 3 bzw. 4, die durch je eine der einander gegenüberstehenden Elektroden ge~ haltert werden, welche in Reihe zwischen eine Konstantspannungsquelle V und einen Bezugspotentialpunkt, der als Erdpunkt dargestellt ist, geschaltet sind. Parallel zu dieser Reihenschaltung der beiden Ionisationskammern ist die Serienschaltung der Kollektor-Emitter-Strecke eines Feldeffekttransistors 5 mit einem Widerstand 6 geschaltet. Die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 5 liegt am Verbindungspunkt der beiden Ionisationskammern 1 .und Die Ionisationskammer 1 ist luftdicht abgeschlossen und wird im folgenden als geschlossene Kammer bezeichnet, während die Ionisationskammer· 2 zur Umgebungsluft geöffnet ist und im folgenden als offene Kammer bezeichnet wird.

In Fig. 2 stellen die Kurven A und B den Verlauf des Ionenstromes über der Spannung für die geschlossene Kammer 1 und.die offene Kammer 2 dar« Gelangt Rauch in die offene Kammer 2, dann verschiebt sich die Ionenstromlinie B dieser Kammer, wie es durch •die LinieB¹ dargestellt ist« Diese Verschiebung ergibt sich durch die im. ganzen gasehene Verringerung des Ionenstroms, öle _T

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; durch Absorption der radioaktiven Strahlung durch den eindringen- ; den Rauch und durch Absorption der Ionen durch feine Rauchpartikel, ; die wesentlich schwerer als die Ionen und Elektronen sind und nicht so beweglich sind, bedingt ist. Da sich die Ionenstrom-Spannungskennlinie der offenen Kammer 2 so verschiebt, ändert sich der Strom i in den Strom i', wie es Fig. 2 zeigt. Da andererseits die an den beiden hintereinander geschalteten Ionenkammern liegen-* de Spannung V konstant bleibt, ändert sich das Spannungsteiler- j verhältnis, so daß sich die an der offenen Kammer 2 liegende Span-4 nung von v_? nach V₂ ^! verändert. Die Spannungsveränderung an dieser Kammer 2 beträgt Δ ν - ^vo ~ ^V2.¹' ^{und am} Widerstand 6 erscheint ein! Spannungsabfall, der proportional Av ist. Diese Spannungsänderung j wird in geeigneter Weise abgenommen und gegebenenfalls mit Hilfe eines Verstärkers 17 verstärkt und einem Alarmanzeigegerät 8 zugeführt. . !

Im Gegensatz zu dem bekannten Rauchdetektor zeigt Fig. 3 den: nach der Erfindung ausgebildeten Rauchdetektor, der nur einen Rauchfühlabschnitt aufweist, welcher ein Paar einander gegenüber- j stehender Elektroden 11 und 12, eine zwischen den Elektroden 11 j und 12 eingefügte Gitterelektrode 13 und eine radioaktive Quelle ; 14. aufweist» welche neben der einen Elektrode 11 angeordnet ist. Diese Elektrode 11 und die Gitterelektrode I3 sind an einen Span-!' nungsverstärker I5 angeschlossen, der seinerseits wieder über ei- ' nen Leistungsverstärker 16 mit einem Alarmanzeigegerät 17 verbunden ist. Zwischen die beiden einander gegenüberstehenden Elektroden 11 und 12 ist eine Konstantspannungsquelle 18 geschaltet.

Wenn im Betrieb eine Spannung E an die beiden Elektroden 11 und 12 gelegt wird, dann ist die Potentialverteilung zwischen diesen beiden Elektroden praktisch linear, wie es.die Kurve H im Diagramm der Fig. 4 für einen Zustand ohne Raucheinwirkung zeigt. Gelangt jedoch Rauch zwischen die Elektroden, dann verändert die Kurve H ihren Verlauf in den der Kurve K. Dabei verändert sich j das Potential an der Gitterelektrode I3 vom Wert e, auf den Wert e« um den Betrag Ae '= e. - e«.

Diese Wirkung wird als Raumladungsbegrenzung bezeichnet, und der Betrag der Änderung Ae vergrößert sich bei niedriger Spannung, . E jind größerem Ionenstrom« Daher wird die Gitterelektrode I3 vor-·

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zugsweise, an einer Stelle angeordnet, an welcher die größte Ä'n-■ derung/ie auftritt. Diese Änderung Δβ wird abgetastet und vom . Spannungsverstärker 15 verstärkt, der einen hohen Eingangswiderstand hat, und schließlich nach eventueller Leistungsverstärkung { im Verstärker 16 dem Alarmanzeigegerät 17 zugeführt.

Der erfindungsgemäße Rauchdetektor weist somit nur eine einzige Ionisationskammer auf und kann daher sehr einfach aufgebaut

. werden und benötigt außerdem nur eine einzige radioaktive Q,uelle. Weiterhin läßt sich ein Rauchsignal unter Verwendung nur eines üblichen Spannungsverstärkers gewinnen, ohne daß dazu eine auf-

I wendige Brückenschaltung erforderlich wäre, wie sie bei den be-

i kannten Rauchdetektoren notwendig ist. Der erfindungsgemäße Rauchdetektor zeigt daher nicht nur ein besseres Betriebsverhalten und

. stabilere Eigenschaften, sondern ist auch wesentlich leichter ·■ aufzubauen.

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Claims (1)

1. : Patentanspruch

   Ionisationskammer-Rauchdetektor, d ad u roh g e k e η η zeichnet, daß nur eine einzige Ionisationskammer vorgesehen ist, in der ein Paar einander gegenüberliegender Elektroden
   (11, 12), eine zwischen diesen befindliche Gitterelektrode (13)
   und eine in der Nähe einer der gegenüberliegenden Elektroden be- ; findliche radioaktive Strahlungsquelle (l4) so angeordnet sind, i daß eine Potentialänderung der Gitterelektrode (15) infolge auf- : tretenden Rauches als Signal spannungsverstärkt und einer Alarm- j anzeigevorrichtung (17) zugeführt' werden kann. , j

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