DE2742274A1

DE2742274A1 - Ionisationskammer und deren verwendung

Info

Publication number: DE2742274A1
Application number: DE19772742274
Authority: DE
Inventors: Otto Meier; Andreas Dr Scheidweiler
Original assignee: Cerberus AG
Current assignee: Cerberus AG
Priority date: 1976-11-29
Filing date: 1977-09-20
Publication date: 1978-06-01
Also published as: AU505532B2; FR2372510B1; SE7713006L; JPS6349279B2; NO774071L; FI69935B; CH600563A5; FI69935C; DE2742274C2; US4194120A; JPS598774B2; DK526277A; NO140644B; NL7712989A; CA1102016A; FI773243A; SE446487B; NO140644C; JPS5368294A; JPS5947692A

Description

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CERBERUS AG. Männedorf / Schweiz

Ionisationskammer und deren Verwendung

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Ionisationskammer und deren Verwendung

Die Erfindung betrifft eine Ionisationskammer mit zwei Elektroden mit veränderbarem Abstand und mit einer radioaktiven Quelle zur Ionisierung des Elektrodenzwischenraumes, insbesondere zur Verwendung in einem Ionisationsrauchmelder.

Bekannte Ionisationsrauchmelder verwenden meist zwei in Serie geschaltete Ionisationskammern mit verschiedener Rauchempfindlichkeit. Beispielsweise kann eine der Kammern, meist als Messionisationskammer bezeichnet, weitgegehend luftzugänglich ausgebildet sein, während die andere Kammer, meist Referenzionisationskammer genannt, weitgehend gegen Luftzutritt abgeschirmt oder gegen die Atmosphäre abgeschlossen ist. In solchen Ionisationsrauchmeldern wird die Tatsache ausgenützt, dass sich der zwischen den Elektroden fliessende Ionenstrom bei Eindringen schwerer Partikel, z.B. von Rauch, in die Kammer infolge von Anlagerungsprozessen der durch die radioak-

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ti ve Quelle gebildeten Luft Ionen an diese Partikel vermindert und der Knmmerwiderstand dadurch ansteigt. Dn die nefercnzionisationskammer durch Rauch nicht oder kaum beeinflusst wird, bleibt deren "Tonenstrom nahezu konstant, insbesondere, wenn sie im Sättigunqnbereich betrieben wird. Der fipnnmmgsabf η Π über der Mossionjsationskammer steigt daher bei Eindringen von Hauch in die Kammer an und eine an die Kammer angor?ch1 or.-scne Auswerteschaltung gibt ein Alarmsignal, wenn diener Spnnnunqsnbfnll eine vorgegebene Schwelle überschreitet.

In dor Praxis int es häufig erforderlich, den Schwel.Jenwert, und damit die Empfindlichkeit eines solchen Tonisation^rauchmolders verändern und an die UmgebunqRbedJ.ngunqen anp-isürn ~n können. Dies kann einerseits auf elektrischem Wege mittels Aendcrunq der Auswerteschaltung erfolgen, andererseits jedoch mich durch Veränderung des lonenstromes oder des Widerstandes einer der beiden Ionisationskammern.

Es sind bereits verschiedene lonsationsrauchmelder bekannt geworden, bei welchen der Ionenstrom oder Widerstand entweder' dor Mensionisationskammer oder der Referenzionisationskammcr mittels einer Abstandsänderung der beiden Elektroden 'q'vimh'H wird. Hol einer solchen Empfindlichkeitsveränderunq eines Ionisationsrauchmelders wird jedoch bevorrugt die Rcfcrcnrionisationskammer herangezogen, da in diesem Fall die geometrischen Verhaltnisse und damit die Rauchempfindlichkeit der Messionisationskammer nicht beeinflusst werden.

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Bei bekannten Ionisationskanmern wird eine solche Abstandsveränderung der Elektroden jedoch in der Regel dadurch vorgenommen, dass eine Elektrode auf einer Schraube befestigt ist, die durch das starre Kammergehäuse hindurchführt und von der Kammerrückwand her verdreht werden kann. Eine derartige Verstellung mittels eines einfachen Schraubgewindes hat jedoch den Nachteil, dass sich die Einstellung im Laufe der Zeit, insbesondere unter der Einwirkung von Vibrationen oder Stösscn von selbst verstellt. Ein mit einer solchen Ionisationskammer ausgerüsteter Rauchmelder ist daher auf die Dauer nicht betriebssicher, wenn die Verstellschraube nicht blockiert, z.B. vergossen wird. Dies hat natürlich zur Folge, dass die Empfindlichkeit nach einmaliger Blockierung nicht mehr ohne weiteres anderen Bedingungen angepasst .werden kann. Weiterhin ist bei einigen vorbekannten Ionisationskammern mit Abstandsverstellung offenbar aus Stabilitätsgründen nur ein kleiner Elektrodenteller auf die Verstellschraube aufgesetzt. Dabei ist die mittels einer Abstandsveränderung der Elektroden erreichbare ionenstromänderung jedoch erheblich geringer als bei grösserer Elektrodenabmessung, auf keinen Fall kann sie als optimal angesehen werden. Ein weiterer Nachteil ist, dass derartige Verntellmechnnismen einen erheblichen Platzbcdnrf nunscrhnlb der Ionisationskammern haben und daher die Bauhöhe eines Ionisationsrauchmelders in unerwünschtem Masse vergrössern können.

Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der erwähnten Nachteile und die Schaffung einer Ionisationskammer, bei welcher der

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Ionenstrom mit einer Abstandsänderung der Elektroden einfach, sicher und mit optimalem Wirkungsgrad vorgenommen werden kann, ohne die Gefahr einer selbsttätigen Verstellung im Laufe der Zeit unter dem Einfluss von Erschütterungen und Stössen, wobei der Platzbedarf vermindert und die Stabilität und Betriebssicherheit erhöht ist.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstelleinrichtung zur Lageverstellung einer der Elektroden gegenüber der anderen so ausgebildet und angeordnet ist, dass ein federndes Element die verstellbare Elektrode an wenigstens einen Punkt der Verstelleinrichtung andrückt.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben.

Die Figuren la und Ib zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel mit verstellbarer Elektrode.

Figur 2a und 2 b zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel mit verstellbar angebrachter Elektrode.

Die Figuren 3a bis 3d zeigen ein Ausführungsbeispiel mit Schrägschlitz-Verstellung.

Die Figuren 4a bis 4e zeigen ein Beispiel mit Kurvenführung.

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Bei dem in Figur la und Ib dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Ionisationskammer von einer auf eine Kunststoff-Möntageplatte 1 aufgesetzten Haube 2 umschlossen, welche ebenfalls aus Kunststoff, vorzugsweise jedoch aus Metall besteht. In- die Montageplatte 1 ist eine zentrale Elektrode 3 eingesetzt, auf welcher ein radioaktives Präparat 4 angeordnet ist. Die radioaktive Quelle kann auch an einer anderen Stelle der Kammer so angeordnet sein, dass das Kammerinnere hinreichend gut ionisiert wird. Die andere Elektrode wird von einem elastischen, beispielsweise aus Federstahl bestehenden Metallstreifen 5 gebildet, der mittels einer Niete 6 an der Haube 2 federnd befestigt ist. Im Boden der Haube 2 ist eine Madenschraube 7 vorgesehen, mittels welcher die Elektrode 5 aus der Ruhelage weggedrückt werden kann, wobei sich der Abstand zwischen den Elektroden 3 und 5 und damit der Ionenstrom ändert. Die Federkraft der Elektrode 5 ist so gewählt, dass sie mit genügend grosser Andruckkraft gegen die Schraube 7 bzw. deren Gewinde drückt, sodass sich diese nicht mehr selbsttätig, z.B. unter Einwirkung von Vibrationen oder Stössen verstellen kann, wie bei vorbekannten Ausführungen.

Eine Ionisationskammer der beschriebenen Art eignet sich insbesondere für die Verwendung als Referenzionisationskammer in einem Ionisationsrauchmelder. Solche Referenzionisationskammern sind meist an der Rückseite des Melders auf einer Montageplatte angebracht. Da sich die Verstellschraube 7 am Kammerboden be-

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findet, kann somit ein derartiger Ionisationsrauchmelder auf einfache Art und Weise von hinten mittels eines Schraubenziehers durch Aenderung des Elektrodenabstandes der Referenzkammer verstellt und dessen Empfindlichkeit stufenlos auf einen gewünschten Wert einreguliert werden. Andererseits ist jedoch auch die Verwendung als Messionisationskammer eines Ionisationsrauchmelders denkbar, wobei die Haube 7 luftdurchlässig ausgeführt sein muss· Die Empfindlichkeit eines solchen Melders lässt sich auf analoge Weise von der Vorderseite her verstellen. Von einem gewissen Nachteil ist es jedoch, dass damit die Kammergeometrie und somit auch die Rauchempfindlichkoit verstellt wird. Aus diesem Grunde wird bevorzugt die in bekannter Weise in Serie zur Messkammer geschaltete Referenzionisationskammer mit der beschriebenen Verstelleinrichtung ausgerüstet .

Figur 2a und 2b zeigt eine ähnlich ausgebildete Ionisationskammer, bei welcher analoge Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind wie in Figur 1. Zum Unterschied von diesem vorgängig beschriebenen Beispiel ist in der Ionisationskammer nach Figur 2 eine Elektrode 5 vorgesehen, welche nahezu den gesamten Kammerboden einnimmt. Die bei einer Abstandsveränderung dieser Elektrode 5 zur zentralen Elektrode erzielte Empfindlichkeitsveränderung ist daher grosser als im vorangegangenen Beispiel mit streifenförmiger Elektrode 5.

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Ausserdem ist von Vorteil, dass die Elektrode 5 hier nicht aus federndem Material ausgeführt sein muss, da sie durch einen mittels einer Niete 9 an der Haube 2 befestigten Federstahlbügel 8 gegen die Verstellschraube 7 gedrückt wird. Diese Schraube 7 ist in diesem Beispiel als Rändelschraube ausgebildet, welche an der Oberseite eine Kerbe 10 trägt. Zusammen mit Markierungen 11 auf der Kammerrückseite lässt sich die Stellung der Schraube 7 und damit die eingestellte Empfindlichkeit ablesen. Stattdessen können auch einzelne Einraststellungon vorgesehen sein.

Während bei. den vorangegangenen Beispielen die verstellbare Elektrode 5 wenigstens an einem Punkt am Kammerboden anliegt, zeigt das Beispiel nach Figur 3a bis 3d eine Ionisationskammer mit einer Elektrode 12, welche sich in ihrer ganzen Ausdehnung gleichmässig in der Höhe und somit im Abstand zur Gegenelektrode 3 verstellen lässt. Dazu ist die Elektrode 12 topfförmig mit flachem Boden und zylindrischer Seitenwand so ausgebildet, dass sie in der Haube 2 nach oben und unten gleiten kann. Die Bewegung der Elektrode 12 wird durch Schlitze 13 im zylindrischen Teil und durch in diese Schlitze eingreifende Stifte 14 an der Haubenwand begrenzt. Am Boden der Elektrode 12 ist ein Schlitz 17 angebracht, in welchen ein Schrauben zieher durch ein Loch 18 im Boden der Haube 2 eingreifen kann. Durch eine Verdrehung der Elektrode 12 mittels eines Schraubenziehers wird dabei vermittele der Führungeschlitze 13, deren Höhe und damit der Elektrodenabstand verstellt. Am Boden der

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Haube 2 sind Blattfedern 15 mittels Nieten 16 so angebracht, dass sie vermittels ihrer Federkraft die Elektrode 12 nach oben drücken und dabei die Stifte 14 gegen den unteren Rand der FUhrungsschlitze 13. Statt Druckfedern 15 können jedoch auch Zugfedern vorgesehen sein, wobei die Stifte 14 gegen den oberen Rand der Führungsschlitze 13 drücken. Auf jeden Fall wird durch die Federwirkung die selbsttätige Verstellung des Elektrodenabstandes verhindert. Da jedoch in diesem Ausführungsbeispiel die Reibung des Verstellmechanismus kleiner ist, jedenfalls im Vergleich zu einem Schraubgewinde, so ist es in diesem Fall zweckmässig, eine zusätzliche Sicherung vorzusehen. Diese besteht in einem Stift 19, welcher mittels einer Feder 20 durch die Haube 2 hindurch in Bohrungen 21 im zylindrischen Teil der Elektrode 12 drückt. Der Stift 19 rastet dabei bei der Verdrehung der Elektrode 12 automatisch in vorgesehenen Stellungen mit definiertem Elektrodenabstand ein. Hierdurch wird zusätzlich der Vorteil erreicht, dass die Empfindlichkeit in genau definierten Stufen eingestellt werden kann.

Statt mit Einrast-Bohrungen kann dies auch,wie in Figur 3d
dargestellt, durch entsprechende Ausbildung der Führungsschlitze 13 erfolgen. Hierbei sind die Ränder der FUhrungsschlitze nicht geradlinig ausgebildet, sondern besitzen
mehrere Rastpunkte 22, in welche die Stifte 14 einrasten
können.

Bei genügender Federkraft der Federn 20 kann eventuell auch auf die Federn 15 verzichtet werden.

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Ein weiterer Vorteil des Beispieles nach den Figuren 3a bis 3d ist, dass der Verstellmechanismus vollkommen im Inneren der Ionisationskammer liegt, also keinen zusätzlichen Platz beansprucht. Dadurch kann die Bauhöhe der Ionisationskammer extrem klein gehalten werden.

Bei dem Beispiel nach Figur 4a bis 4e besteht die verstellbare Elektrode aus einem zentralen Teller 23, welcher jedoch nicht nur an einer Stelle mit dem Kammerboden befestigt ist, sondern mittels mehrerer spiralförmig ausgebildeter Arme 24 an mehreren Punkten 25. Dadurch ist die Federkraft geringer als bei Befestigung einer kreisförmigen Scheibe an mehreren Punkten ihres Umfanges und ausserdem kann die Federkonstante durch entsprechende Wahl der Breite und Länge der Spiralarme nach den Erfordernissen eingestellt werden. Ausserdem ist von Vorteil, dass bei einer Elektrodenverstellung der zentrale Teller 23, der den überwiegenden Teil der wirksamen Elektrodenfläche bildet, nicht geneigt wird und damit die Empfindlichkeitsveränderung bei Elektrodenverstellung weitgehend linear bleibt.

Der Verstellmechanismus besteht in diesem Beispiel aus mehreren auf einer Zylinderfläche liegenden Kurvenscheiben 26, deren Anzahl der Zahl der Spiralarme 24 entspricht. Der Durchmesser der Zylinderfläche ist dabei so gewählt, dass die Führungskurven zwischen Elektrodenteller 23 und Spiralarme 24 eingreifen und zwar so, dass die schrägen Verstellkurven 26 die Ansatzstellen der Spiralarme 24 an den Teller 23 aus der Ruhelage

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nach oben drücken. Dabei wirkt die Federkraft der Spiralarme 24 wiederum der Verstellung entgegen, sodass eine selbsttätige Verstellung durch die Reibung zwischen FUhrungskurve und Elektrode verhindert wird. Da die FUhrungskurven 26 auf einer Grundplatte 27 angebracht sind, welche durch den Kammerboden hindurch vermittels eines Schlitzes 28 verdrehbar ist, kann wiederum die Höhenverstellung des Elektrodentellers 23 mittels eines in den Schlitz 28 eingreifenden Schraubenziehers durch eine einfache Verdrehung von der Kammerrückseite her kontinuierlich und sicher eingestellt werden .

Auch in diesem Beispiel können die Führungskurven 26 anstatt mit geradliniger Kante auch so ausgebildet sein, dass mehrere Rastpunkte 29 vorgesehen sind, in welche die Ansatzstücke der Spiralarme 24 einrasten können. Damit kann wiederum eine sichere und genaue stufenweise Empfindlichkeitseinstellung erreicht werden und eine selbsttätige Verstellung unter Einwirkung von Vibrationen und Stössen mit noch grösserer Sicherheit verhindert werden. Ein mit einer solchen Ionisationskammer ausgerüsteter Ionisationsrauchmelder lässt sich also mit Leichtigkeit sicher auf mehrere Empfindlichkeitsstufen auch durch unqeschultes Personal einstellen, wobei die gewählte Empfindlichkeitseinstellung auch über längere Zeiten sicher erhalten bleibt.

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Claims

27A2274 ANSPRUECHE

1. Ionisationskammer insbesondere zur Verwendung in einem Ionisationsrauchmelder mit zwei Elektroden (3, 5, 12, 23) mit veränderbarem Abstand und mit einer radioaktiven Quelle (4) zur Ionisierung des Elektrodenzwischenraumes, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstelleinrichtung (7, 13, 14, 26)

zur Lageverstellung einer der Elektroden (5, 12, 23) gegenüber der anderen (3) so ausgebildet und angeordnet ist, dass ein federndes Element (5, 8, 15, 24) die verstellbare Elektrode (5, 12, 23) an wenigstens einen Punkt der Verstelleinrichtung (7, 13, 14, 26) andrückt.

2. Ionisationskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (7) ein Schraubgewinde aufweist, welches durch den Boden eines die Ionisationskammer umschliessenden Gehäuses (2) hindurchgreift.

3. Ionisationskammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die verstellbare Elektrode (5) elastisch federnd ausgebildet und an wenigstens einer Stelle (6) an den Boden des Gehäuses (2) befestigt ist.

4. Ionisationskammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die verstellbare Elektrode (5) mittels einer; am Gehäuse (2) befestigten federnden Elementes (8) auf der Verstelleinrichtung (7) aufliegt.

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5. Ionisationskammer nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem durch den Boden des Gehäuses (2) hindurchreichenden Teil der Verstelleinrichtung (7) eine Markierung 10 angebracht ist, welche die Lage der Verstelleinrichtung erkennen lässt.

6. Ionisationskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet:, dass die Verstellbare Elektrode (12) topfförmig ausgebildet ist und einen flachen Boden sowie zylindrische Seitenwände aufweist, in welchen Führungsschlitze (13) vorgesehen sind, in die unbewegliche Stifte (14) eingreifen, und dass die topfförmige Elektrode (12) um ihre Achse drehbar ist.

7. Ionisationskammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass federnde Elemente (15) vorgesehen sind, welche an einer Seite an einem Gehäuse (2) und an der anderen Seite an der topfförmigen Elektrode (12) anliegen.

8. Ionisationskammer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass im zylindrischen Teil der topfförmigen Elektrode (12) mehrere Bohrungen (21) vorgesehen sind, in welche ein federnd angebrachter Stift wahlweise eingreifen kann.

9. Ionisationskammer nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschlitze (13) Ruhepunkto (22) zum Einrasten der Stifte (14) aufweisen.

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10. Ionisationskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verstellbare Elektrode aus einem tellerförmigen Teil (23) besteht, an welches mehrere Spiralarme (24) angesetzt sind, die an ihrem Ende (25) am Boden eines Kanunergehäuses (2) elastisch federnd befestigt sind.

11. Ionisationskammer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung aus Führungskurven (26) besteht, die in einer Zylinderfläche angeordnet sind, deren Anzahl der Zahl der Spiralarme entspricht, und welche in die Zwischenräume zwischen die Ansatzstellen der Spiralarme (24) an den Elektrodenteller (23) eingreifen.

12. Ionisationskammer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskurven (26) auf einer Grundplatte (27) angebracht sind, welche durch den Boden des Gehäuses (2) hindurch um die Zylinderachse drehbar ist.

13. Ionisationskammer nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskurven (26) Rastpunkte (29) aufweisen, in welche die Ansatzstellen der Spiralarme (24) einrasten können.

14. Ionisationskammer nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionisationskammer auf der Rückseite einer Montageplatte (1) eines Ionisationsrauchmelders angebracht ist.

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15. Ionisationskammer nach, i-inem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung so ausgebildet und in einem Ionisationsrauchmelder angeordnet ist, dass sie von ausserhalb des Ionisationsrauchmelders betätigbar ist.

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