DE2230932C2

DE2230932C2 - Ionization fire alarms

Info

Publication number: DE2230932C2
Application number: DE2230932A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ing.(Grad.) 2060 Bad Oldeloe Bering
Original assignee: Preussag AG Feuerschutz
Current assignee: Preussag AG Feuerschutz
Priority date: 1972-06-23
Filing date: 1972-06-23
Publication date: 1978-11-02
Also published as: DE2230932A1; DE2230932B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen lonisations-Feuermelder mit einer Ionisationskammer mit mindestens einer Eintrittsöffnung für die umgebende Luft, einer in der Ionisationskammer angeordneten inneren, zylindrischen Elektrode mit einer in einer Stirnseite vorgesehenen Vertiefung, einer in der Ionisationskammer angeordnet äußeren, zylindrisch-becherförmigen Elektrode, deren kreisscheibenförmige Stirnseite der Vertiefung gegenübersteht und die die innere Elektrode koaxial in einem Abstand umgibt, mindestens einer in der Ionisationskammer angeordneten radioaktiven Quelle, die ein zwischen den Elektroden liegendes Volumen der Ionisationskammer ionisiert, und einem Sockel, auf dem beide Elektroden befestigt sind und der einen größeren Durchmesser als der zumindest annähernd zylindrische Teil der äußeren Elektrode aufweist.The invention relates to an ionization fire alarm with an ionization chamber with at least one inlet opening for the surrounding air, an inner, cylindrical electrode arranged in the ionization chamber with one in one end face provided recess, an outer, cylindrical-cup-shaped arranged in the ionization chamber Electrode whose circular disc-shaped end face is opposite the recess and which is the inner electrode surrounds coaxially at a distance, at least one radioactive arranged in the ionization chamber Source that ionizes a volume of the ionization chamber located between the electrodes, and a Base on which both electrodes are attached and which has a larger diameter than the at least has approximately cylindrical part of the outer electrode.

Im Hauptpatent wurde für einen derartigen Feuermelder bereits vorgeschlagen, daß das die Ionisationskammer umgebende Gehäuse eine luftundurchlässige, zylindrische Außenwand aufweist, auf deren Innenseite der zylindrische Teil der äußeren Elektrode liegt und innerhalb von dessen freier Stirnseite die kreisscheibenförmige Stirnseite der äußeren Elektrode liegt, und daß in dem kreisringförmigen Bereich der Stirnseite desIn the main patent it has already been proposed for such a fire alarm that the housing surrounding the ionization chamber be an air-impermeable, has a cylindrical outer wall, on the inside of which the cylindrical part of the outer electrode is located and the circular disk-shaped end face of the outer electrode lies within its free end face, and that in the annular area of the face of the

Sockels, der von der zylindrischen Außenwand freigelassen ist und außerhalb von dieser liegt, eine im wesentlichen kreisringförmige Eintrittsöffnung gebildet ist. Hierdurch ist keine Windschutzvorrichtung für die Eintrittsöffnung im Sockel erforderlich, so daß bei schwach bewegter Luft keine Herabsetzung der Empfindlichkeit eintrittBase, which is left free from the cylindrical outer wall and is located outside of this, an im essentially annular inlet opening is formed. As a result, there is no wind protection device for the Inlet opening in the base required, so that with weakly moving air no reduction in the Sensitivity occurs

Es ist auch ein Ionisations-Feuermelder bekannt (DE-OS 19 28 874, Fig. 5), bei dem die nahe ihrem einer Montagefläche zugewandten Ende mit Eintrittsörfnungen versehene, becherförmige äußere Elektrode in einem Abstand koaxial von einem ringförmigen Sockel umgeben ist, der sich von der Montagefläche bis in die Höhe der kreisscheibenförmigen, luftundurchlässigen Stirnwand dieser Elektrode erstreckt, so daß dort eine äiiSere, kreisringförmige Eintrittsöffnung liegt, oder bei dem (DE-OS 19 28 874, Fig. 1,2) die genannte Elektrode von einer zu ihr beabstandeten, zylindrisch-becherförmigen Haube überdeckt ist, die gegenüber den Eintrittsöffnungen der Elektrode axial und in Umfangsrichtung versetze äußere Eintrittsöffnungen sowie an ihrer der MontageP.äche abgewar.dten Stirnseite einen mit ihrer zylindrischen Außenwand verbundenen Boden aufweist Hierdurch wird erreicht, daß bewegte Luft keinen direkten Zutritt zur Ionisationskammer hat, jedoch wird ebenfalls der Eintritt von Brandprodukten in die Ionisationskammer behindert, wodurch die Empfindlichkeit des Melders bei schwach bewegter Luft herabgesetzt wird.There is also an ionization fire alarm known (DE-OS 19 28 874, Fig. 5), in which the near her one The end facing the mounting surface is provided with inlet openings, cup-shaped outer electrode in a distance is coaxially surrounded by an annular base extending from the mounting surface into the Height of the circular disk-shaped, air-impermeable end wall of this electrode extends, so that there is a outer, circular inlet opening is, or at dem (DE-OS 19 28 874, Fig. 1.2) said electrode is covered by a cylindrical-cup-shaped hood spaced apart from it, which is opposite to the Inlet openings of the electrode axially and in the circumferential direction offset outer inlet openings and at their end face that has been waived from the assembly surface with its cylindrical outer wall connected bottom This is achieved that moving air has no direct access to the ionization chamber, but the entry of fire products is also prevented in the ionization chamber, which increases the sensitivity of the detector in the case of weakly moving air is reduced.

Bei einer Ausführungsform des Feuermelders nach dem Hauptpatent weist das die Ionisationskammer umgebende Gehäuse an dem dem Sockel abgewandten freien Ende der zylindrischen Außenwand mindestens eine zusätzliche Öffnung auf, die von der luftdurchlässigen Stirnseite der äußeren Elektrode bedeckt ist, wodurch je nach Anströmungsrichtung auch Luft und Rauchgase aus dem Inneren der Ionisationskammer durch die luftdurchlässige äußere Elektrode und die genannte zusätzliche öffnung hindurch nach außen entweichen können.In one embodiment of the fire alarm according to the main patent, this has the ionization chamber surrounding housing at the free end of the cylindrical outer wall facing away from the base at least an additional opening which is covered by the air-permeable face of the outer electrode, whereby, depending on the direction of flow, air and flue gases from the interior of the ionization chamber through the air-permeable outer electrode and said additional opening to the outside can escape.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß wegen der letztgenannten Strömungsmöglichkeit auf Grund des Vorhandenseins der zusätzlichen öffnung am freien Ende der zylindrischen Außenwand die erwünschte turbulente Strömung im Bereich der Vertiefung der inneren Elektrode bei größeren Geschwindigkeiten der umgebenden Luft in unerwünschtem Maße verringert werden kann.The invention is based on the knowledge that because of the last-mentioned flow possibility Reason for the presence of the additional opening at the free end of the cylindrical outer wall desired turbulent flow in the region of the recess of the inner electrode can be reduced to an undesirable extent at higher velocities of the surrounding air.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Feuermelder nach dem Hauptpatent derart weiterzubilden, daß dessen Empfindlichkeit gegen den Einfluß höherer Luftgeschwindigkeiten weiter vermindert wird.The invention is based on the object of developing a fire alarm according to the main patent in such a way that its sensitivity to the influence higher air velocities is further reduced.

Die Aufgabe wird bei einem Feuermelder nach dem Hauptpatent dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die freie Stirnseite des die Ionisationskammer umgebenden Gehäuses von einem luftundurchlässigen, mit der zylindrischen Außenwand verbundenen Boden bedeckt ist.The object is achieved in a fire alarm according to the main patent in that, according to the invention, the free end face of the housing surrounding the ionization chamber from an air-impermeable, with the cylindrical outer wall connected floor is covered.

Bei dem Feuermelder gemäß der Erfindung kann die Luft beim Durchströmen desjenigen Bereichs zwischen den Elektroden, in dem der lonisationsstrom im wesentlichen fließt, nämlich des Bereichs zwischen der mit der Vertiefung versehenen Stirnseite der inneren Elektrode und der kreisscheibenförmigen Stirnseite der äußeren Elektrode, nicht seitlich zur Hauptströmungsrichtung abfließen, wodurch die gewünschte turbulente Strömung in diesem Bereich bei höheren Geschwindigkeiten der umgebenen Luft begünstigt wird.In the fire alarm according to the invention, the air when flowing through that area between the electrodes in which the ionization current essentially flows, namely the area between the with the recess provided end face of the inner electrode and the circular disk-shaped end face of the outer electrode, not draining sideways to the main flow direction, creating the desired turbulent flow Flow in this area is favored at higher velocities of the surrounding air.

Gemäß einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß die zylindrische Außenwand und der Boden die äußere Elektrode formschlüssig oder in geringem Abstand umgeben.According to one embodiment it can be provided that the cylindrical outer wall and the bottom surrounding the outer electrode in a form-fitting manner or at a small distance.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which an exemplary embodiment is shown.

Der in der Figur gezeigte lonisations-Feuermelder weist eine innere zylindrische Elektrode 10 und eine diese koaxial umgebende, zylindrisch-becherförmige äußere Elektrode 12 auf. Die Elektroden 10, 12 sind mittels Klemmen 14, 16 an negatives bzw. positives Potential gelegt Eine radioaktive Quelle in Form eines Alpha-Strahlers 18 ionisiert den Bereich zwischen den Stirnseiten der Elektrode,! 10, 12, so daß im wesentlichen in diesem Bereich der Ionisationsstrom fließt.The ionization fire alarm shown in the figure has an inner cylindrical electrode 10 and a this coaxially surrounding, cylindrical-cup-shaped outer electrode 12. The electrodes 10, 12 are connected to negative or positive potential by means of terminals 14, 16 A radioactive source in the form of a Alpha emitter 18 ionizes the area between the end faces of the electrode! 10, 12 so that essentially in this area the ionization current flows.

Die innere Elektrode 10 weist auf ihrer der äußeren Elektrode 12 zugewandten Stirnseite dadurch eine Vertiefung 20 auf, daß sie von einem in Richtung auf die äußere Elektrode 12 vorspringenden, elektrisch leitenden Rand 22 umgeben ist Der Rand setzt sich in einem zylindrischen Außenmantel 24 fort, dtr ebenfalls einen feil der Elektrode 10 bildet Die Höhe des Ra.ids 22 ist annähernd gleich groß wie der geringste Abstand zwischen den Elektroden 10, 12, nämlich wie der Abstand des äußeren, in der Figur unteren Endes des Rands 22 von der ebenen Stirnseite der äußeren Elektrode 12.The inner electrode 10 thus has a face on its end face facing the outer electrode 12 Well 20 that they protrude from a in the direction of the outer electrode 12, electrically conductive Edge 22 is surrounded The edge continues in a cylindrical outer jacket 24, dtr also a The height of the Ra.ids 22 is formed by the electrode 10 approximately the same size as the smallest distance between the electrodes 10, 12, namely as the Distance of the outer, in the figure lower end of the edge 22 from the flat end face of the outer Electrode 12.

Der gesamte Feuermelder ist in seinem mechanischen Aufbau punktsymmetrisch. Das Gehäuse 26, das die die Elektroden 10, 12 aufnehmende Ionisationskammer 28 umgibt, weist eine luftundurchlässige, zylindrische Außenwand 30 auf. Es ist an einem Sockel 32 von gegenüber dem Gehäuse 26 größerem Durchmesser befestigt In dem kreisringförmigen Bereich der Stirnseite des Sockels 32, der von dem Gehäuse 26 freigelassen ist, sind in einem kreisringförmigen Bereich Eintrittsöffnungen 34 vorgesehen, die durch schmale Haltestege getrennt sind. Die Eintrittsöffnungen 34 sind somit gegenüber dem Bereich zwischen den Elektroden 10,12, in dem der lonisationsstrom im wesentlichen fließt, axial versetzt Die freie Stirnseite des Gehäuses 26 ist von einem luftundurchlässigen, mit der Außenwand 30 verbundenen Boden 39 bedeckt. Die äußere Elektrode 12 besteht aus einem luftdurchlässigen Metalldrahtgewebe und weist an ihrer offenen Stirnseite einen sich radial nach außen erstreckenden Rar d 38 auf, so daß die mit diesem die Eintrittsöffnungen 34 bedeckt.The mechanical structure of the entire fire alarm is point-symmetrical. The housing 26, which the the Electrodes 10, 12 receiving ionization chamber 28 surrounds, has an air-impermeable, cylindrical Outer wall 30 on. It is on a base 32 with a larger diameter than the housing 26 fastened in the annular area of the end face of the base 32, which is supported by the housing 26 is left free, inlet openings 34 are provided in an annular region, which pass through narrow Retaining bars are separated. The inlet openings 34 are thus opposite the area between the electrodes 10,12, in which the ionization current essentially flows, axially offset The free end face of the housing 26 is air-impermeable with the outer wall 30 connected floor 39 covered. The outer electrode 12 consists of an air-permeable metal wire mesh and has on its open end face a radially outwardly extending Rar d 38, so that the with this the inlet openings 34 are covered.

Bei bewegter Luft in senkrechter Richtung zur Melderachse entsprechend den Pfeilen 46 tritt auf Grund des an der Windaufprallseite anstehenden Staudrucks, der insbesondere durch die zylindrische Wandung 30 des Gehäuses 26 bedingt ist, Luft in diejenigen Eintrittsöffnungen 34 ein, die auf der Windaufprallseite liegen. Hierdurch entsteht in der Ionisationskammer 28 eine Luftbewegung in Richtung der Pfeile 40. Die Luft tritt dann in Richtung des Pfeils 42 aus denjenigen Eintrittsöffnungen 34 aus, die auf der der Windaufprallseite gegenüberliegenden Seite liegen. Bei geringer äußerer Luftströmung bis etwa 50 cm/s im rechten Winkel zur Melderachse findet innerhalb der Ionisationskammer 28 ein nur geringer Durchzug von Luft mit im wesentlichen laminarer Strömung stau, wodurch die lonenbewegung nicht wesentlich beeinträchtig wird. Bei größeren Luftgeschwindigkeiten treten, wie durch Pfeile 41 angedeutet, Verwirbelungen innerhalb der Vertiefung 20 und auch in den übrigen Bereichen der Ionisationskammer 28 auf, wodurch der Abtransport der vom Alpha-Strahler 18 erzeugten Ionen trotz höherer Geschwindigkeit der umgebenden Luft nur geringfügig erhöht und die Verweilzeit der Ionen vergrößert wird. So wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bei einer äußeren Windgeschwindigkeit von 500 cm/s in senkrechter Richtung zur Meiderachse der lonisationsstrom bei einer minieren elektrischen Feldstärke von 10 V/cm zwischen den Elektroden 10, 12 gegenüber dem lonisationsstrom bei ruhender Luft nur um wenige Prozent verringert, so daß noch ein genügend großer Störabstand gegenüber der erforderlichen Ansprechschwelle zur Auswertung von Brandkriterien gewahrt bleibt, und der Melder ist bis zu einer äußeren Windgeschwindigkeit in der Größenordnung von 1500 cm/s verwendbar.When air moves in a direction perpendicular to the detector axis according to the arrows 46 occurs Reason for the dynamic pressure on the wind impact side, which is caused in particular by the cylindrical Wall 30 of the housing 26 is conditional, air into those inlet openings 34 on the Side of the wind impact. This creates an air movement in the direction of the ionization chamber 28 of arrows 40. The air then exits in the direction of arrow 42 from those inlet openings 34 which are located on the On the opposite side of the wind impact. With low external air flow up to about 50 cm / s im At right angles to the detector axis, there is only a slight draft of within the ionization chamber 28 Air with a substantially laminar flow stagnate, so that the ion movement is not significantly impaired will. At higher air speeds, as indicated by arrows 41, turbulence occurs within the recess 20 and also in the other areas of the ionization chamber 28, whereby the Removal of the ions generated by the alpha emitter 18 despite the higher speed of the surrounding ones Air is only slightly increased and the residence time of the ions is increased. So is the one shown Embodiment with an external wind speed of 500 cm / s in a direction perpendicular to Meiderachse the ionization current with a minimized electric field strength of 10 V / cm between the Electrodes 10, 12 reduced by only a few percent compared to the ionization current when the air is still, so that still a sufficiently large signal-to-noise ratio compared to the required response threshold for evaluating Fire criteria are maintained, and the detector is up to an external wind speed in the range of 1500 cm / s can be used.

Immerhin werden bei größeren Windgeschwindigkeiten Ionen aus der Ionisationskammer 28 hinausgetragen, wodurch sich der lonisationsstrom verringern könnte. Um diese Verluste zu kompensieren, sind an den Eintritt^offnungen 34 weitere radioaktive Quellen in Form von Alpha-Strahlern 44 vorgesehen. Die von ihnen erzeugten Ionen leisten bei ruhender umgebender Luft praktisch keinen Beitrag zum lonisationsstrom. Bei bewegter Luft werden Ionen dagegen in den Bereich zwischen den Elektroden 10, 12 hineingetragen und verstärken den lonisationsstrom. Auf Grund der Bauweise der inneren Elektrode 10 mit zylindrischer Wandung 24 und der äußeren Elektrode 12 in Becherform fließt im Falle bewegter Luft zusätzlich auch ein Teil des lonisationsstroms zwischen dem Außenumfang der Elektrode 10 und dem innenumfang des zylindrischen Teils der äußeren Elektrode 12, so daß das wirksame lonisationskammervolumen erhont ist. Durch diese sehr wirksame Erhöhung der Menge der zur Verfügung stehenden Ionen bei bewegter Luft kann eine sonst auftretende Verringerung des lonisationsstroms vollkommen ausgeglichen oder gewünschtenfalls überkompensiert werden.After all, ions are carried out of the ionization chamber 28 at higher wind speeds, which could reduce the ionization current. To compensate for these losses, the Inlet openings 34 further radioactive sources in Form of alpha emitters 44 provided. The ions they generate work when the surrounding environment is at rest Air practically makes no contribution to the ionization current. With moving air, however, ions are in the area carried in between the electrodes 10, 12 and amplify the ionization current. Due to the Construction of the inner electrode 10 with cylindrical wall 24 and the outer electrode 12 in In the case of moving air, part of the ionization current also flows between the cup shape Outer circumference of the electrode 10 and the inner circumference of the cylindrical part of the outer electrode 12, so that the effective ionization chamber volume is increased. Through this very effective increase in the amount of The ions available in moving air can reduce the ionization current which would otherwise occur be fully balanced or, if desired, overcompensated.

Abweichend von dem gezeigten Ausfiihrungsbeispiel können radioaktive Quellen auch ausschließlich im Bereich der Eintrittsöffnung 34 angeordnet sein. In diesem Falle müssen die Strahler derart gegenüber den Elektroden 10, 12 angeordnet sein, daß die erzeugten Ionen bereits bei ruhender Luft zum Fließen eines Ionisationsstromes beitragen.Deviating from the exemplary embodiment shown Radioactive sources can also be arranged exclusively in the area of the inlet opening 34. In In this case, the radiators must be arranged opposite the electrodes 10, 12 that the generated Ions contribute to the flow of an ionization current even when the air is still.

Damit keine Luftströmung durch die äußere Elektp?· de 12 in einen zwischen dieser und dem Gehäuse 26 liegenden Hohlraum entritt bzw. damit bei luftundurchlässiger äußerer Elektrode zwischen dieser und dem Gehäuse keine unzweckmäßige Luftströmung entsteht, umgeben die zylindrischen Außenwände 30 und der Boden 39 des Gehäuses 26 die äußere Elektrode 12 formschlüssig oder in geringem Abstand.So that no air flow through the outer Electp? de 12 enters a cavity lying between this and the housing 26 or is therefore more impermeable to air external electrode between this and the housing no inexpedient air flow occurs, The cylindrical outer walls 30 and the bottom 39 of the housing 26 surround the outer electrode 12 form-fitting or at a short distance.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patentansprüche;Claims;

J. Jonisations-Feuermelder mit einer Ionisationskammer mit mindestens einer Eintrittsöffnung für die umgebende Luft, einer in der Ionisationskammer angeordneten inneren, zylindrischen Elektrode mit einer in einer Stirnseite vorgesehenen Vertiefung, einer in der Ionisationskammer angeordneten äußeren, zylindrisch-becherförmigen Elektrode, deren kreisscheibenförmige Stirnseite der Vertiefung gegenübersteht und die die innere Elektrode koaxial in einem Abstand umgibt, mindestens einer in der Ionisationskammer angeordneten radioaktiven Quelle, die ein zwischen den Elektroden liegendes Volumen der Ionisationskammer ionisiert, und einem Sockel, auf dem beide Elektroden befestigt sind und der einen größeren Durchmesser als der zumindest annähernd zylindrische Teil der äußeren Elektrode aufweist, wobei das die Ionisationskammer umgebeiie Gehäuse eine luftdurchlässige, zylindrische Außenwand aufweist, auf deren Innenseite der zylindrische Teil der äußeren Elektrode liegt und innerhalb von dessen freier Stirnseite die kreisscheibenförmige Stirnseite der äußeren Elektrode liegt, und wobei in dem kreisringförmigen Bereich der Stirnseite des Sockels, der von der zylindrischen Außenwand freigelassen ist und außerhalb von dieser liegt, eine im wesentlichen kreisringförmige Eintrittsöffnung gebildet ist, nach Patent21 65 619, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Stirnseite des die Ionisationskammer (28) umgebenden Gehäuses (26) von einem luftundurchlässigen, mit der zylindrischen Außenwand (30) verbundenen Boden (39) bedeckt ist.J. Ionization fire alarm with an ionization chamber with at least one inlet opening for the surrounding air, an inner, cylindrical electrode arranged in the ionization chamber a recess provided in one end face, one arranged in the ionization chamber outer, cylindrical-cup-shaped electrode, whose circular disk-shaped end face of the recess faces and which surrounds the inner electrode coaxially at a distance, at least one in the Ionization chamber arranged radioactive source, which is a lying between the electrodes Volume of the ionization chamber ionized, and a base on which both electrodes are attached and which has a larger diameter than the has at least approximately cylindrical part of the outer electrode, the housing surrounding the ionization chamber being an air-permeable, having a cylindrical outer wall, on the inside of which the cylindrical part of the outer electrode lies and within its free end face the circular disk-shaped end face of the outer electrode lies, and in the circular ring-shaped Area of the end face of the base, which is left free from the cylindrical outer wall and is outside of this, a substantially circular inlet opening is formed, according to Patent 21 65 619, characterized in that the free face of the ionization chamber (28) surrounding housing (26) of an air-impermeable, with the cylindrical outer wall (30) connected floor (39) is covered.

2. Feuermelder nach Anspiuch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Außenwand (30) und der Boden (39) die äußere Elektrode (12) formschlüssig oder in geringem Abstand umgeben.2. Fire alarm according to claim 1, thereby characterized in that the cylindrical outer wall (30) and the bottom (39) the outer electrode (12) encircled positively or at a small distance.

ίοίο