DE2153409A1 - Rauchspürgerät - Google Patents

Description

München, den 26. Oktober I971 27/024

MATSUSHITA ELECTRIC WORKS, LIMITED, 1048, Oaza Kadoma,

Kadoma-shi, Osaka. Japan

Rauchspürgerät

Die Erfindung betrifft ein Rauchspürgerät, bestehend aus einer Ionisationskammer mit angeschlossenem Verstärker und Anzeigevorrichtung.

Derartige Rauchspürgeräte beruhen auf der Erscheinung, daß der Ionisationsstrom absinkt, wenn ionisierte Gasmoleküle, die sich in dem elektrischen Feld zwischen gegenüberliegenden Elektroden bewegen, sich an kleine Teilchen der beim Ausbruch eines Feuers entstehenden Verbrennungsprodukte anlagern.

Bei einem bekannten Rauchspürgerät dieser Art befindet sich auf der einen Elektrode ein radioaktiver Strahler (z. B. Ra-226 oder Am-24l) und den Elektroden wird eine Gleichspannung über einen Widerstand zugeführt. Die Gasmoleküle in der Ionisationskammer werden durch die von dem radioaktiven Strahler ausgehenden Strahlen ionisiert und die ionisierten

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Gasmoleküle werden von den jeweiligen Elektroden aufgefangen, so daß der Ionisationsstrom einen Spannungsunterschied an den beiden Klemmen des Widerstandes hervorruft. Irgendwelche Änderungen dieser Spannung werden zur Erzeugung eines Warnsignals verwendet.

Wenn nun irgendwelche Verbrennungsprodukte in die Ionisationskammer eines solchen bekannten Gerätes eintreten, lagern sich die ionisierten Gasmoleküle an kleine Teilchen der Verbrennungsprodukte an (z. B. an Pyrolignin-Säure, Holzteer und Wasser usw. im Falle von Holz) und ihre Beweglichkeit wird dadurch merklich geringer, so daß der Ionisationsetrom herabgesetzt wird. Nun ist das Volumen des Ionisationsraumes beschränkt, weil die Ionisationskammer klein sein muß und der äquivalente Innenwiderstand der Ionisationskammer, gesehen von der Eingangsseite des Gleichstromverstärkers, ist gewöhnlich 10 Ohm. Um einen solch extrem hohen Widerstandswert längere Zeit aufrechtzuerhalten, sind spezielle Vorkehrungen für das Isoliermaterial, den Verstärker, die Schaltvorrichtung u. dgl. erforderlich. Es ist schwierig, die erforderliche Zuverlässigkeit für die Verwendung als Warnvorrichtung ständig zu garantieren.

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Um den Ionisationsstrom zu steigern, wird es im allgemeinen als vorteilhaft angesehen, die Anzahl der erzeugten Ionen zu erhöhen oder das elektrische Feld stärker zu machen. Zwar kann das Volumen der Ionisationskammer zu diesem Zweck grosser gewählt werden, aber die Dimensionen des Spürgerätes sind praktisch begrenzt, weil die Empfindlichkeit mit zunehmender lonendichte abnimmt. Wenn andererseits die elektrische Feldstärke erhöht wird, verringert sich die Empfindlichkeit ebenfalls; deshalb ist es kaum möglich, die Ionenstromstärke höher als etwa 10 Amp. zu machen. Um diese Stromstärke mit einer Spannung von 10 Volt zu erzeugen, ist der erwähnte extrem hohe Widerstandswert von 10 Ohm erforderlich. Das Problem kann zwar dadurch gelöst werden, daß der Serienwiderstandswert kleiner gemacht wird, aber dann wird die Spannung an den Klemmen des Serienwiderstandes sehr gering und es wird schwierig, die Verstärkereigenschaften stabil zu halten.

Aufgabe der Erfindung ist also die Bereitstellung eines Rauchspürgerätes der oben angegebenen Art, das einen höheren Ionisationsstrom zuläßt.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß an den Elektroden der Ionisationskammer eine periodisch veränderliche Spannung liegt und daß der Verstärker als Wechselstromver-

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stärker mit nachgeschaltetem Gleichrichter ausgebildet ist.

Vorzugsweise wird zur Speisung der Ionisationskammer eine Rechteckspannung verwendet.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin sind

Fig. 1 die Schaltung eines bekannten Rauchspürgerätes,

Fig. 2 die schematische Darstellung des Aufbaus einer Ionisationskammer,

Fig. 3 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Rauchspürgerätes
und

Fig. 4 A bis 4 C Darstellungen des Stromspannungsverlaufes P an verschiedenen Stellen der Anordnung nach Fig. 3.

Die Schaltung nach Flg. 1 zeigt eine äußere Ionisationskammer 1 mit radioaktivem Strahler 2 und Elektroden 3 und 4, sowie einem Gehäuse 5 «nit Löchern zur Eintrittsmöglichkeit des Rauches in die Kammer. Ferner ist eine innere Ionisationskammer 6 mit radioaktivem Strahler 7» Elektroden 8 und 9 vorgesehen, die ein abgeschirmtes Gehäuse 10 aufweist. Die beiden

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Ionisationskammern bilden zwei Zweige einer Brücke, die außerdem einen Feldeffekttransistor 11 vom MOS-Typ enthält. Die innere Ionisationskammer 6 dient als extrem hoher Vergleichswiderstand, während die äußere Ionisationskammer 1 an einer Stelle angeordnet ist, die dem Rauch eines etwa entstehenden Brandes ausgesetzt ist. Wenn Rauch in diese Kammer eintritt, verringert sich der lonisationsstrora und das Potential der Steuerelektrode des Transistors 11 steigt an. Dadurch ergibt sich ein Spannungsabfall am Widerstand ä 13, wodurch der gesteuerte Siliziumgleichrichter 12 öffnet und ein Relais Ik betätigt.

Fig. 2 zeigt die Ausbildung der Elektroden in einer Ionisationskammer. l6 und 17 sind die Elektroden, 18 ein Schutzdeckel.

Die Schaltung des neuen Rauchspürgerätes ist in Fig. 3 dargestellt. Die Ionisationskammer 19 enthält wieder einen g radioaktiven Strahler 20 und einander gegenüberstehende Elektroden 21 und 22. Der Strahler 20 ist auf der Elektrode 22 angebracht, so daß die Moleküle im Raum zwischen den Elektroden ionisiert «erden. Die Elektrode 21 ist mit einer Wechselspannungsquelle 23 verbunden, z. B. einem Rechteckschwingungsgenerator gemäß dem Spannungsverlauf nach Fig. k A. Die andere Elektrode 22 ist über einen kleinen Widerstand Zk

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geerdet. Die am Widerstand 2k abfallende Spannung wird einem Wechselstromverstärker 25 zugeführt, dessen Ausgangsspannung über einen Gleichrichter 26 mit Siebschaltung auf die Schaltvorrichtung 27 gegeben wird.

Wenn die in Fig. k A dargestellte Spannung auf die Elektrode 21 in der Ionisationskammer 19 gegeben wird, ergibt sich ein Xonisationsstrom gemäß Fig. 4 B. Die Spitzen an den Impulsfronten rühren von Lade- und Entladeströmen der elektrostatischen Kapazität her. Der Widerstand 2k ist verhältnismäßig niedrig und beträgt z. B. 100 MegOhm. In diesem Falle kann eine Spannung von etwa 10 mV an seinen Klemmen abgenommen werden. Eine so geringe Gleichspannung kann in Anbetracht der zeitlichen Schwankungen der Verstärkereigenschaften infolge von Temperaturänderungen u. dgl. nicht leicht exakt verstärkt werden. Mittels eines Wechselstromverstärkers ist dies aber ohne weiteres möglich, so daß der ausreichend verstärkte Wechselstromanteil des lonisationsstromes im Gleichrichter 26 in einen kräftigen Gleichstrom umgewandelt werden kann. Dieser Gleichstrom hängt allein von den Schwankungen des Ionisationsstromes ab und kann so die Schaltvorrichtung 27 dazu veranlassen, gegebenenfalls einen Alarm auszulösen.

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Wenn Rauch in die Ionisationskammer gelangt, sinkt der Ionisationsstrom, wie Fig. k C zeigt. Da der Ionisationsstrom aber bereits einen Wechselstrom darstellt, kann auch die geringere Stromstärke ohne weiteres im Wechselstromverstärker 25 verstärkt werden. Die entsprechend verringerte Ausgangsspannung des Gleichrichters 26 bewirkt das Ansprechen der Schaltvorrichtung 27» so daß ein Alarm ausgelöst wird.

Die beschriebene Anordnung hat den Vorteil, daß selbst ein sehr schwacher Ionisationsstrom kräftig verstärkt werden kann und so zuverlässig einen Alarm auslöst. Ferner kann die • Ratichspürvorrichtung in einfacher Weise stabilisiert werden. Während in den bekannten Rauchspürvorrichtungen dieser Art ein spezieller Feldeffekttransistor vom MOS-Typ verwendet wird, ist bei der geschilderten Schaltungsanordnung kein solches Schaltelement erforderlich, sondern es kann ein billiger normaler Flächentransistor Verwendung finden.

Die etwa auftretenden Störungen durch die Lade- und Entladeströme der Elektrodenkapazität können vollständig beseitigt werden, wenn der Elektrode 22 über eine gesonderte äußere Kapazität eine Spannung zugeführt wird, deren Phase der an die Elektrode 21 angelegten Spannung entgegengesetzt ist.

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Claims (2)

1. München, den 26. Oktober 1971 27/024

   MATSUSHITA ELECTRIC WORKS, LIMITED, 1048, Oaza Kadoma,

   Kadoma-shi, Osaka, Japan

   Patentansprüche

   (1 .y Rauchspürgerät, bestehend aus einer Ionisationskammer mit angeschlossenem Verstärker und Anzeigevorrichtung, dadurch gekennzeichnet. daß an den Elektroden (21, 22) der Ionisationskammer (19) eine periodisch veränderliche Spannung liegt und daß der Verstärker als Wechselstromverstärker (25) niit nachgeschaltetem Gleichrichter (26) ausgebildet ist.
2. 2. Rauchspürgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung der Elektroden einen rechteckigen Verlauf hat (Fig. k A).

   Dr.Hk/Du.

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