DE2423045A1 - Ionisationsfeuermelder - Google Patents

Description

Friedrich Peschke - Dresden Dresden, den 6,9.1973

Walter Zimmermann -· Drosder» "SP-Lü/Dom

Zustellungsbevollmächtigter:

VEB RFT Meßelektronik "Otto Schön" Dresden 2423045

Ionisationsfeuermelder

Die Erfindung betrifft einen Ionisationsfeuermelder mit zwei hintereinandergeschalteten Ionisationskammern, welcher mit einer Beta-Strahlungsquelle arbeitet und in Brandwarnanlagen eingesetzt werden kann.

Es ist bekannt, Ionisationsfeuermelder, die mit einer Beta-Strahlungsquelle arbeiten, herzustellen. Die Anwendung von Beta-Strahlungsquellen hatte bisher den Üichteil, daß sie gegenüb-er Ionisationsfeuermeldern, die mit Alpha-Strahlungsquellen arbeiten, durch die Notvjendigkeit der effektiven Nutzung der Strahlungsenergie und der Abschirmung der Strahlung für einige Anwendungsfälle, z.B. für den Einbau in Geräte, zu große Abmessungen aufwiesen·

Die Verwendung einer Beta-Strahlungsquelle, die in beide Kammern hineinragt und an der Wand zwischen den beiden Kammern angebracht iat, ist unzweckmäßig, da z.B. bei Verstaubung oder bei Betauung und 3ereifung des Strahlungsquellenteiles, welcher in die Meßkammer hineinragt, Alarm ausgelöst wird· Weiterhin ist ein Ionisationsfeuermelder beschrieben, welcher mit zwei Beta-Strahlungsquellen arbeitet und ein umfassendes Schutzringsystem besitzt. l»Iit der dort dargelegten Konzeption wird bei Betauung, Bereifung, Verstaubung und Verschmutzung der Isolation kein Alarm ausgelost. Diese Zustände können jedoch noch nicht an die Zentrale gemeldet werden. Eine Lösung für die Selbstüberwachunr; aller physikalischen Punktionen ist ebenfalls bekannt. Diese Lösung setzt die Verwendung eines umfassenden Schutzringsystems voraus und arbeitet nur mit

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einer Kr -Beta-Strahlun^squelle. In dieser technischen Anleitung wird jedoch nocH kein Ilinv/eia dafür gegeben, wie die zu durchstrahlende Steuerelektrode gestaltet werden muß, rlamit die Hers.tellungstoleranzen der einzusetzenden Strahlungequellen ausgeglichen, die äußeren Abmessungen trotz Verwen-

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dung von Beta-Strahlung reduziert und dabei die Forderungen des Strahlenschutzes eingehalten werden können. Die aus weiteren Veröffentlichungen bekannten Anordnungen für die Eintrittsöffnungen des Rauches sind für die lösung des zuletzt genannten Problems unzureichend. Die Meßkamiaerseitigen Eintritt soffnungen befinden sich nicht im Strahlenschatten der Direktstrahlung der Beta-Strahlungsquelle und die Abschirmung gegen die aus dem Meßkammervolumen und von den Kainmerwänden gestreuten Betateilchen- reicht nicht aus.

Zweck der Erfindung ist es, die Sicherheit der Brandmeldung mit Ionisationsfeuermeldern weiter zu erhöhen, den Wartungsaufwand zu senken, ihren Sinsatzbereich durch Reduzierung der äußeren Abmessungen zu erweitern, und den Ferti^un^saufwand herabzusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorteile der Anwendung von Beta-Strahlungsquellen im Ionisationsfeuermelder optimal zu nutzen, z.B. durch eine anpaßbare iknpfindlichkeit des Ionisationsfeuermeldere, ohne den Kachteil großer Abmessungen in Kauf zu nehmen«

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß. zwei voneinander unabhängige, mechanische Empfindlichkeiteeinatellungen vorhanden sind, zu deren Realisierung die rauchundurchlässige, leitfähige oder mit leitfähigen Oberflächen versehene Steuerelektrode eine Flächenmasse von * 50 mg/cm besitzt und eine der Beta-Strahlungsquelle gegenüberliegende Wölbung aufweist, welche in die Kammer hineinragt, in der sich keine Beta-Strahlungsquelle befindet· Die Beta-Strahlungsquelle kann durch eine Einstellvorrichtung in ihrem Abstand von der Kammer, in der sich keine Beta-Strahlungsquelle befindet, verändert werden, bleibt jedoch dabei mit ihrer Aktivität völlig in der Kammer, in welcher sie eich befindet, so daß sich ihre Wirkung in dieser Kammer nicht verringert, sich jedoch die Ladungsträgerdichte in der Strahlungsquellenfreien Kammer verändert. Zur Anpassung an die Uagebungabedingungen (Wind, Aerosoluntergrund, hoher Staubgehalt, überdruck in Traglufthallen, tiefe Temperaturen in Kühlhäusern uew.) erfolgt

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eine Anpassung der Empfindlichkeit durch Veränderung dea Volumena der Kammer, in der aich keine Strahlungsquelle befindet. Dazu wird die Elektrode dieser Kammer in ihrem Abstand zur Steuerelektrode verändert.

Zur weiteren Reduzierung der Abmessungen des Melders befindet sich der Schutzring um die Steuerelektrode als Leiterbahn auf der Leiterplatte, auf welcher der Schwellwertschalter aufgebaut ist. Auf der Leiterplatte ist zugleich die Elektrode der Vergleichskammer-montiert, die auch einen Kontakt au einer Leiterbahn der Leiterplatte herstellt. Die Vergleichskammerelektrode ist durch eine, auf der Leiterplatte in einem Nutzeratück gelagerte Gewindespindel mechanisch verstellbar. Eine Druckfeder befindet sich zum Ausgleich de3 toten Ganges zwischen Vergleichskammerelektrode und Leiterplatte. Die Leiterplatte ist mit diesem Aufbau zugleich Abschlußelement der Vergleichskammer und trägt die Vergleichskammerelektrode. Die Steuerelektrode kann aus einer dünnen Kunststoffolie mit beiderseitig angeordneten dünnen Graphitoder Metallbelägen bestehen. In einer Abwandlung der dargestellten Konzeption kann auf der Leiterplatte auch die Beta-Strahlungsquelle mit ihrer Halterung und üJinstellvorrichtung, montiert werden.

Die Probleme des Strahlenschutzes werden gelöst durch in drei Ebenen angeordnete öffnungen, die gegeneinander versetzt sind, wobei das Öffnungsverhältnis jeder Ebene = 60 % ist und die öffnungen eine solche Gestalt und Lage erhalten, daß sie im Strahlenschatten der Direktstrahlung der Beta-Strahlungsquelle liegen. Als Beta-Strahlungsquelle, die auch in Havariefällen keinen Aufwand verursacht, findet Kr ^ Verwendung. Diese Lösung aichert, daß neben der direkten Beta-Strahlung aus der Strahlungsquelle auch die im effektiven Volumen und den Kammerwänden gestreuten Elektronen genügend S abgeschirmt wurden. Sie sichert weiter, daß der Rauch eine bestimmte Zeit am Melder vorhanden sein muß, ehe er den .Melder zum Ansprechen bringt. Dies ist eine Maßnahme, welche verhindert, daß der llelder bereits bei kurzen Rauchimpulsen Alarm auslost. Gleichzeitig wird damit die Windabhängigkeit reduziert.

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Die Vorteile der Erfindung kommen darin zum Ausdruck, daß ein Ionisationsfeuermelder nach der dargestellten Konzeption mit zwei Bnpfindlichkeitseinstellun^en an alle Pertigungs- und Anwendungsbedingungen anpaßbar ist und bei entsprechender Auswerteschaltung die SelbstÜberwachung aller seiner physikalischen Punktionen ermöglicht, mit geringen äußeren Abmessungen hergestellt werden kann und durch die Verwendung einer Beta-Strahlungsquelle einen außerordentlich geringen ifartungs- und Kontrollauf wand erfordert.

Die Erfindung soll nachstehend an einem lusführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung ist die Steuerelektrode 1 als dünnwandige, leitfähige bzw, mit leitfähigen Oberflächen versehene rauchundurchlässige Polie über den zwischen Steuerelektrode 1 und Schutzring 2 befindlichen Isolierkörper 3 gespannt, dargestellt. Sie enthält im Älittelpunkt eine in die Vergleichakammer hineinragende Wölbung 4. Die in der ließkammer befindliche Beta-Strahlungsquelle 5 ist in ihrem Abstand von der Vergleichskammer veränderbar, ohne daß dabei ihre Wirkung in der Meßkammer geringer wird. Damit wird die Ladungsträgerdichte in der Vergleichskammer verändert. Die in einem dünnwandigen Glasgefäß befindliche gasförmige Kr * Beta-Strahlungsquelle 5 ist in ihrer Wirkung nach außen auch bei gleicher Füllaktivität auf Grund von Dickenunterschieden, die bei einer rationellen Herstellung der Glasgefäße nicht zu vermeiden ist, von Quelle zu Quelle verschieden. Die Wölbung 4 sichert zusammen mit der in ihrer lage verstellbaren Beta-Strahlungsquelle 5 den Ausgleich aller Herstellungstoleranzen der Beta-Strahlungsquelle 5 und damit die Herstellung von Ionisationsfeuermeldern mit gleicher üapfindlichkeit. Die Vergleichskainmerelektrode 6 ist auf der Leiterplatte 7 angeordnet und in ihrem Abstand zur Steuerelektrode 1 mit der Gewindespindel 8 verstellbar und ändert damit das effektive Volumen der Vergleichskammer. Die Druckfeder gleicht den toten Gang der Verstelleinrichtung aus und ge"-währleistet den elektrischen Kontakt zwischen der Vergleichskarmefelektrode 6 und einer entsprechend angeordneten Leiterbahn 10 auf der Leiterplatte 7. I'it dieser, von der oben

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beschriebenen Empfindlichkeitseinstellung unabhängigen Einstellmöglichkeit, wird die Anpassung des Ionisationsfeuermelders an äußere Umgebungsbedingungen durchgeführt. Die Einstellung ist z.B. mit einem Schraubenzieher kontinuierlich oder in Stufen möglich. Diese beiden voneinander unabhängigen mechanischen Smpfindlichkeitseinstellungen gewährleisten weiterhin eine geringe Betriebsspannung des Ionisationsfeuermelders, da bei einer elektronischen Empfindlichkeitseinstellung über die Erhöhung der Ansprechschwelle höhere untere Betriebsspannungen gefordert werden müssen. Diese Maßnahme ermöglicht die Einsparung von Transvertern in der Schaltzentrale. Die Leiterplatte 7 trägt als kreisförmige Leiterbahn den Schutzring 2 für die Steuerelektrode 1 gegenüber den Meßkammer- und Vergleichskaamer-Elektrodenpotentialen. Die untere Raucheintrittsetelle mit ihren drei Ebenen weist gegeneinander versetzte und im Abstand angeordnete öffnungen 11; 12; 13 auf. Die öffnungen sind so gestaltet, daß sie· im Strahlenschatten der Strahlungsquelle 5 liegen. Die öffnungen 11 sind zugleich Deil des Gehäuses des Ionisationsfeuermelders und die öffnungen 13 sind zugleich Bestandteil der ileßkammerelelctrode.

Die obere Eaucheintrittsöffnung wird gebildet durch Ausbrüche 14 in der Leiterplatte 7 und eine ringförmige öffnung 15 unterhalb der schematisch angedeuteten Anschlußplatte 16.

Das Ausführungsbeispiel kann dadurch abgewandelt werden, daß die Beta-Strahlung3quelle 5 in der Yergleichskammer untergebracht i31' und sich in ihrem Abstand von der iießkanmer verändern läßt, die Wölbung 4 in die Meßkammer hineinragt und die Ueßkaiiunerelektrode oder die Vergleichskanimerelektrode in ihrem Abstand zur Steuerelektrode veränderbar ist.

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Claims (12)

1. Patentansprüche:

   Ionisationsfeuermelder mit zwei hintereinandergeschalteten Ionisationskammern, einem geschlossenen Schutzringsysten um die Steuerelektrode und die Einganjsbaueleinente und mit einer, in einer der beiden Kammern befindlichen, aber in beiden Kammern wirksamen Beta-Strahlungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß zwei voneinander unabhängige, mechanische anpfindlichkeitsein3tellungen vorhanden sind, zu deren Realisierung eine zwischen den beiden Kammern befindliche, leitfähige aber mit leitfähi~en Oberflächen versehene Steuerelektrode (i).eine Flächenmasse von α 50 mg/cm besitzt, rauchundurchlässig ist und eine, einer Beta-Strahlungequelle (5) gegenüberliegenden, in die strahlungsfreie Kammer hineinragende Wölbung (4) aufweist.
2. 2. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Veränderung des Volumens der strahlungsquellenfreien Kammer eine Veränderung ihres Slektrodenabstandes vorgesehen ist.
3. 3. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beta-Strahlungsquelle (5) in ihrem Abstand zur etrahlungsquellenfreien Kammer so veränderbar ist, daß ihr aktives Volumen bzw. ihre aktive Oberfläche voll in der yammer verbleibt, in der sie sich befindet.
4. 4. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,, daß ein Schutzring (2) um die Steuerelektrode (1) als Leiterbahn (10) auf einer leiterplatte (7) des Schwellwertschalters angeordnet ist.
5. 5· Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergleichskammerelektrode (6) auf der leiterplatte (7) montiert und kontaktiert ist.
6. 6. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, da& die Vergleichskammerelektrode (6) durch eine auf der leiterplatte (7) in einem ilutterstück

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   gerte Gewindespindel (8) mechanisch verstellbar ist und daß eine Druckfeder (9) zwischen Veröleichskammerelektrode (6) und Leiterplatte (7) angeordnet ist.
7. 7. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1 bi3 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (7) Abschlußelement für die Vergleichskammer ist.
8. 8. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1 bis. 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (1) aus einer dünnen Kunststoffolie mit beiderseitig angeordneten dünnen Graphit- oder Metallbelägen besteht.
9. 9. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beta-Strahlungsquelle (5) mit ihrer Halterung und Einstellvorrichtung auf der Leiterplatte (7) montiert ist.
10. 10. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1 bis 9_t dadurch gekennzeichnet, daß in drei Ebenen liegende öffnungen (11; 12; 13) gegeneinander vorsetzt sind und das öffnungsverhältnis jeder Sbene = 60 % ist.
11. 11. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1 bis 1D, dadurch gekennzeichnet, daß alle Offnungen ' (11; 12; 13; H; 15) im Strahlenschatten der Direktatrahlung der Beta-Strahlungsquelle (5) liegen..
12. 12. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1 bis 11, dadurch . gekennzeichnet, daß die Beta-Strahlungsquelle (5) eine Kr -Strahlungsquelle ist.

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