DE2631241B2 - Rauchdetektor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rauchdetektor, wie er in dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben ist

Bei einem bekannten Rauchdetektor dieser Art (DE-OS 21 62 788) ist der Auffänger als Drahtschleife ausgebildet und in einer Ebene senkrecht zur der ebenen Fläche angeordnet, an der die «-Strahlen-Quelle angebracht ist

Außerdem ist ein Rauchdetektor bekannt (DE-AS 89 193), bei welchem die «-Strahlen-Quelle an der ebenen Fläche der Kammerwand, die als Elektrode wirkt, angeordnet ist und die zweite Elektrode mit einem zu der ebenen Fläche parallelen Abschnitt versehen ist Schließlich ist es bei einem Rauchdetektor bekannt (DE-PS 6 96 054), beide Elektroden voll auszubilden und jede an einer senkrecht zu ihr verlaufenden Stange zu befestigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Rauchdetektor der im Oberbegriff des Pateritanspruchs 1 angegebenen Gattung zu schaffen, der bei einer relativ niedrigen Spannung arbeitet, beispielsweise in der Größenordnung von 12 V.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die technische Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Aufbaus der Meßkammer besteht darin, daß die Kurve i= f(V) so steil wie möglich ist, ohne daß dabei die Sättigung erreicht wird. Dabei ist / der Strom, der im Inneren der Meßkammer als Funktion der Spannung V zwischen der elektrisch gut leitenden Wand, welche die erste Elektrode dieser Kammer bildet, und der zweiten

ίο Elektrode im Inneren dieser Kammer erzeugt wird.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Differenz zwischen dem Ruhezustand und dem Alarmzustand des Rauchdetektors selbst bei der niedrigen Arbeitsspannung in der Größenordnung von 12 V optimal groß ist Hierzu tragen mehrere Tatsachen bei. In der Meßkammer wird Sättigung nicht erreicht während sie in der Referenzkammer schnell eintritt Die zweite, durchbrochen ausgebildete Elektrode in der Meßkammer befindet sich in einem ausreichend geringen Abstand von der «-Strahlen-Quelle und fängt alle gebildeten Ionen ein. während «-Teilchen durch sie hindurchtreten können. Die dort gebildeten Ionen werden dann von der die zweite Elektrode tragenden Stange eingefangen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert F i g. 1 zeigt in einer Seitenansicht teilweise geschnit ten eine Ausführungsform eines Ionendetektor; F i g. 2 zeigt im Schnitt eine Einzelheit von F i g. 1; Fig.3 zeigt in einer Draufsicht einen ebenen Abschnitt der zweiten Elektrode der Meßkammer des Ionendetektors;

Fig.4 zeigt in einem Diagramm die Kurve i=f(V) der Bezugskammer und zwei Kurven i=f(V) der Meßkammer.

Der in den F i g. I bis 3 gezeigte Ionendetektor hat eine Kammer 1, die sogenannte Meßkammer, und eine

■♦o Kammer 2, die sogenannte Bezugskammer. Die verschiedenen Bauteile, welche diese Kammern bilden, sind bezogen auf eine Platte 3 installiert, welche eine gedruckte Schaltung aufweist mit der die Elektroden der beiden Kammern, die Spannungsquelle und die

•♦5 Warnvorrichtung verbunden sind. Die elektrischen Schaltungen, wie sie bei lonendetektoren gemäß der Erfindung verwendet werden können, sind an sich bekannt Die elektrische Schaltung ist deshalb nicht beschrieben und nicbt gezeigt.

Die Platte 3 liegt auf dem Rand eines Sockels 4 auf. Durch die Platte 3 geht eine Stange 5 hindurch. Eines der Enden dieser Stange befindet sich im Inneren einer Büchse 6, die in dem Sockel 4 angeordnet ist. Die Büchse 6 hat einen Flansch 7, der an der Platte 3 anliegt und daran mittels nicht gezeigter Einrichtungen befestigt ist. Die Büchse 6 ist beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung hergestellt und weist eine radioaktive «-Strahlen-Quelle auf, beispielsweise Americium 241. Die «-Strahlen-Quelle hat die Form einer Feder bzw. eines Spannteils 8. Für den Durchgang der Enden der Feder 8 sind zwei öffnungen vorgesehen. Die Enden der Feder befinden sich deshalb außerhalb der Büchse 6. Die Feder verschließt diese öffnungen nicht ganz, so daß die Referenzkammer 2 geschlossen, jedoch nicht dicht ist.

Wegen der fehlenden Dichtheit kann sich der Atmosphärendruck im Inneren der Kammer 2 einstellen, was zur Folge hat, daß Änderungen des lonenstroms in der Meßkammer infolge von Anderun-

gen dieses atmosphärischen Drucks automatisch kompensiert werden.

Die Kammer 2 ist auf der anderen Seite durch einen ebenen Vollabsch'iitt 9 in Form einer Scheibe verschlossen. Diese elektrisch gut leitende Metallscheibe bildet mit der Stange 5 ein Stück. Sie bildet die zweite Elektrode der Referenzkammer 2, wobei die erste Elektrode dieser Kammer vom Boden der Büchse 6 gebildet wird.

Die Scheibe 9 ist im Abstand in der Größenordnung von 2 mm zum Boden der Büchse 6 gehalten. Der Abstand zwischen dem ebenen Vollabschnitt 9 in Form der Scheibe, welche die zweite Elektrode der Bezugskammer 2 bildet und da- «-Strahlen-Quelle 8 dieser Kammer liegt somit in der Größenordnung von 2 mm.

Der Abstand zwischen dem Boden der Büchse 6 und der Scheibe 9 wird durch einen Ring 10 aus Polytetrafluorethylen aufrechterhalten. Die Scheibe 9 ist zwischen diesem Ring 10 und einem Stopfen 11 gehalten, der ebenfalls aus Polytetrafluorethylen besteht, auf die Stange 5 aufgeschoben ist und auf der Platte 3 liegt.

Die Stange 5 ist bezüglich der Referenzkammer 2 auf der anderen Seite der Platte 3 verlängert An ihrem auf dieser anderen Seite liegenden Ende trägt die Stange 5 einen flächigen, ebenen, durchbrochenen Körper, der sich in einer Ebene senkrecht zur Stange erstreckt Dieser flächige, ebene, durchbrochene Körper 12 besteht aus zwei Drähten 13 und 14 in Form von Kreisen. Die beiden Kreise sind zu der Stange 5 konzentrisch, wie dies aus Fig.3 zu ersehen ist Die Drähte 13 und 14 sind miteinander mit der Stange 5 mittels einer Reihe von Drähten 15 verbunden, die den Radien der Kreise entsprechend angeordnet sind. Die Drähte 13, 14 und 15, welche den flächigen, ebenen, durchbrochenen Körper bilden, bestehen ebenfalls aus einem elektrisch gut leitenden Metall. Die Stange 5 und der flächige, ebene, durchbrochene Körper bilden zusammen die zweite Elektrode der Meßkammer 1. Die Meßkammer wird von einem elektrisch gut leitenden zylindrischen Gitter 16 begrenzt. Dieses Gitter bildet die erste Elektrode der Meßkammer 1 und besteht aus rostfreiem Stahl.

In das eine Ende des zylindrischen Gitters 16 ist ein bearbeiteter Flansch 18 einer Platte 17 eingesetzt. Diese Metallplatte 17 bilde! den Boden der Mcßkammcr 1. Im Inneren der Kammer 1 ist auf der Platte 17. welche einen ebenen Abschnitt der die Kammer begrenzenden Wand bildet eine a-Strahlen-Quelle aufgebracht. Die «-Strahlen-Quelle 19 de Meßkammer 1 ist in der gleichen Weise wie die «-Strahlen-Quelle 8 der Referenzkzmmer 2 angeordnet. Die zweite Elektrode der Meßkammer 1 bildet somit einen flächigen, ebenen, durchbrochenen Körper 12, der parallel zur ebenen Fläche ist die von dor Platte 17 gebildet wird. Die zweite Elektrode der Meßkammer 1 weist ebenfalls die Stange 5 auf, die sich senkrecht zur ebenen Fläche erstreckt, welche von der Platte 17 gebildet wird. Die Stange 5 liegt bezüglich der Platte 17 auf der anderen Seite des flächigen, ebenen, durchbrochenen Körpers 12. Durch das zylindrische Gitter 18 ist in den bearbeiteten Rand 18 der Platte t7 eine Gewindestange 20 geschraubt. Diese Gewindestange kann die ix-Strahlen-Quelle 19 teilweise abschirmen und ermöglicht so eine Regulierung des lonisationsgrades des Inneren der Kammer 1 '*'■ unter dem Einfluß der Aktivität der Quelle 19.

Auf der der Platte 17 gegenüberliegenden Seite ist das zylindrische Gitter 16 auf den Flansch 21 einer Metallglocke 22 gedrückt Diese Metallglocke ist auf der Seite des Gitters offen und hat einen Flansch 23, der sich in einer zur Achse der zylindrischen Wand 16 vertikalen Ebene erstreckt. Dieser Flansch 23, der Flansch 24 eines Deckels 25 und die Platte 3 werden auf dem Rand des Sockels 4 durch einen Gewindering 26 gehalten. Dieser Gewindering 26 ist auf den Sockel 4 geschraubt

Der Deckel 25 hat an seinem Umfang öffnungen, die den Eintritt von Rauch ins Innere des Deckels und durch das Gitter 16 in die Meßkammer 1 ermöglichen. Der Rauch kann den Deckel durch die Mittelöffnung 34 verlassen.

In der Glocke 22 und in dem Deckel 25 sind Öffnungen 28 für den Durchgang eines nicht gezeigten Leuchtfensters bzw. Leuchtzeichens vorgesehen, das auf der Platte 3 in der nicht gezeigten elektrischen Schaltung installiert sein kann.

Die Eigenschaften des vorstehend beschriebenen lonendetektors sind besonders vorteilhaft. Dabei sind alle Maßnahmen getroffen, um eine Differenz zwischen dem Ruhezustand, d. h. dem Fehlen von Rauch, und dem Alarmzustand, nämlich dem Vorhandensein von Rauch, in der Meßkammer 1 zu verwirklichen, die so groß wie möglich ist Die sich auf die Referenzkan:mer beziehende Kurve 29 hat eine schnelle Sättigung. Diese wird dadurch erreicht daß die zweite Elektrode 9 dieser Kammer eine Vollscheibe und parallel zur ebenen Fläche dieser gleichen Kammer ist, an der die radioaktive «-Strahlen-Quelle 8 angebracht ist, und daß der Abstand zwischen der Scheibe 9 und der radioaktiven «-Strahlen-Quelle 8 nur in der Größenordnung von 2 mm liegt. Dieser geringe Abstand und die Tatsache, daß die beiden Elektroden der Kammer parallel sind, ermöglichen die Ausbildung eines ausreichenden elektrischen Feldes. Da die freie Weglänge eines «-Teilchens in der Größenordnung von 2 cm liegt, werden nicht soviel Ionen erzeugt wie mit einer solchen Quelle erzeugt werden könnten, was jedoch nur ein scheinbarer Nachteil ist, da der erhaltene Sättigungsstrom ausreicht, um Transistoren der Bauweise zu aktiveren, wie sie in den elektronischen Schaltungen verwendet werden, die in Kombination mit Ionendetektoren zur Steuerung von Feuerwarnanlagen benutzt werden.

Die Neigung der Kurve 30 der Meßkarr.mer 1 im Falle des Fehlens von Rauch muß so steil wie möglich sein, ohne jedoch die Sättigung zu erreichen. Dies wird dadurch erzielt, daß in der Meßkammer 1 eine zweite Elektrode verwendet wird, welche zwei Teile hat. Der erste Teil 12, der eben, durchbrochen und parallel zur ebenen Fläche 17 der ersten Elektrode ist, trägt die «-Strahlen-Quelle und befindet sich in einem geringe.; Abstand, beispielsweise in der Größenordnung von 6 Mm, von dieser Quelle 19 entfernt. Der Abstand zwischen der Platte 17, die den genannten ebenen Abschnitt der ersten Elektrode bildet, und dem flächigen, ebenen, durchbrochenen Körper 12 der zweiten Elektrode ist ausreichend klein, damit alle in dem Dielektrikum gebildeten Ionen eingefangen werden. Dadurch ergibt sich der steile Anstieg der Kurve 30. In der Meßkammer I gehen jedoch keine Ionen verloren, die von den Λ-Teilchen auf dem Bahiiabschnitt in der Größenordnung von 2 cm jenseits des flächigen, ebenen, durchbrochenen Körpers 12 gebildet werden können. Die Teilchen können tatsächlich den Körper 12 durchqueren. Die jenseits dieses Körpers \2 gebildeten Ionen werden von der Stange 5 eingefangen. Dadurch, daß die zweite Elektrode der Meßkammer 1 einerseits

einen flächigen, ebenen, durchbrochenen Körper, der parallel zu der ebenen I lache der ersten Elektrode ist. der die radioaktive <vStrahlen-Quelle trägt, und andererseits eine zu der ebenen Fläche senkrechte Stange aufweist, die bezüglich der ebenen Fläche 17 auf der anderen Seite des flächigen, ebenen, durchbrochenen Körpers 12 liegt, ist es möglich, die Kurve 30 mit eier stellen Neigung zu verwirklichen, die gleichzeitig Sättigung nicht erreicht.

Die Kurve 31 in F i g. 4 entspricht dem Vorhandensein von Rauch in der Mcßkammer 1.

Da der Potcntialtinterschied /wischen den ersten Elektroden der Kammer I und 2 ein konstanter Wert ist, ergibt sich, daß das Arbeitsniveau bei fehlendem Rauch auf der Linie 32 und bei Vorhandensein von Rauch auf der Linie 33 liegt. Man sieht, daß die Differenz zwischen den beiden Zuständen optimal ist.

Die Gewindestange, mit der die Empfindlichkeit des Detektors regelbar ist, ist in der Meßkammer zwischen > der Quelle 19 und dem ebenen Abschnitt 12 der zweiten Elektrode angeordnet. Diese Gewindestange verdeckt fortschreitend die Λ-Strahlen-Qiielle, wodurch die von der zweiten Elektrode eingesammeilen Ionen verringert werden. Die Wirkung dieser Gewindestange ist

ίο somit der Wirkung der Rauchteilchen vergleichbar. Die Empfindlichkeit des Detektors kann somit erhöht werden.

Die Glocke 22. welche einen Faraday-Käfig bildet, schirmt die elektronischen Bauteile ab und bcgren/.t so

r> die Störinduktionen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Rauchdetektor mit zwei Ionisationskammern, von denen jede wenigstens einen elektrisch gut leitenden, eine erste Elektrode bildenden Wandabschnitt sowie int Inneren eine zweite Elektrode und eine «-Strahlen-Quelle aufweist, wobei die Wand der ersten Kammer, der Meßkammer, wenigstens teilweise durchbrochen ist, die Wand der zweiten Kammer, der Referenzkammer, geschlossen ist, in der Meßkammer die a-Strahlen-Quelle an einer ebenen Fläche der Kammerwand angebracht ist und die zweite Elektrode in der Meßkammer aus einem Auffänger und einer diesen tragenden Stange besteht, die an einem der ebenen Fläche gegenüberliegenden Wandabschnitt befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Auffänger ein flächiger, ebener, durchbrochener Körper (12) ist, der im Abstand von etwa einem Drittel der mittleren Reichweite der «-Strahlen von der «-Strahlen-Quelle (19) und parallel zu der ebenen Räche (17) angeordnet ist

2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ebene Räche (17) von der massiven Stirnseite eines Zylinders (16) gebildet wird, dessen Mantel durchbrochen ist

3. Detektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der flächige Körper (12) der zweiten Elektrode der Meßkammer (1) von wenigstens einem Draht (13,14) in Form eines zur Stange (5) konzentrischen Kreises und von wenigstens zwei Drähten (15) gebildet wird, ')e den kreisförmigen Draht (13,14) mit der Senge (5) verbinden.

4. Detektor nach einem d r vorhergehenden Anspräche, gekennzeichnet durch ein in der Meßkammer (1) zwischen der «-Strahlen-Quelle (19) und dem flächigen Körper (2) der zweiten Elektrode verschiebbar angeordnetes Element (20).

5. Detektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Element eine Gewindestange (20) ist, die in die Wand der Meßkammer (1) geschraubt ist