DE2744831A1

DE2744831A1 - Ionisationskammer und deren verwendung

Info

Publication number: DE2744831A1
Application number: DE19772744831
Authority: DE
Inventors: Bernhard Durrer; Wolfgang Schubert
Original assignee: Cerberus AG
Current assignee: Cerberus AG
Priority date: 1976-12-01
Filing date: 1977-10-05
Publication date: 1978-06-08
Also published as: SE7712612L; NO140645C; CA1091822A; FI773399A; JPS5761186B2; GB1570794A; FR2373155A1; DK531277A; NO140645B; US4189644A; JPS5394992A; CH600565A5; NL7713260A; FI69719C; AU3100177A; DE2744831C2; NO774093L; FR2373155B1; AU508460B2; SE427139B

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. H. FINCKE DIPL.-ING. H. BOHR DIPL.-ING. S. STAEGER DR. rar. net. R. KNEISSL

PA Dr. Find· · Bohr ■ Sfoeger - Or. Kneiul ■ Mullcrslr. 31 - 8000 München S

8 MÖNCHEN S, ^M * Müllerstraße 31 Fernruf: (089)'2«60AO Telegramme: Claims München Telex: S23903 claim d

Moppe No. A 823 Bitte in der Antwort ongeben

274AB31

. Oktober 1977

- mo

CERBERUS AG.

Männedorf / Schweiz

Ionisationskammer und deren Verv;endunp

809823/0Κ4Λ

Bankverbindung: Boyar. Vereinibonk München, Konto 620 404 Posttcfiedtkonto : MOndien 370 44-802

Ionisationskammer und deren Verwendung

Die Erfindung betrifft eine Ionisationskammer mit zv/oi Elektroden und einer radioaktiven Quelle zur Ionisierung des Elektrodenzwischenraumes, insbesondere zur Verwendung in einem Ionisationsrauchmelder.

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Bekannte Ionisationsrauchmelder verwenden meist zwei .in Serie geschaltete Ionisationskammern mit verschiedener RauchcmpM n<]~ lichkeit. Beispielsweise kann eine der Kammern, meist als Mossionisationskammer bezeichnet, weitgehend luftzugänglich ausgebildet sein, während die andere Kammer,meist Referenzionisationskammer genannt, weitgehend gegen Luftzutritt abgeschirmt oder gegen die Atmosphäre abgeschlossen ist. In solchen lonisntionsrauchmeldern wird die Tatsache ausgenützt, dass sich der zwischen den Elektroden fliessende Tonenstrom bei Eindringen schwerer Partikel, z.B. von Rauch oder Brandaerosol, in die Kammer, infolge von Anlagerungsprozessen der durch die radioaktive Quelle gebildeten Luftionen an diese Partikel vermindert und der Kammerwiderstand dadurch ansteigt. Da die Rnfrron;: ionisationskammer durch Rauch nicht oder kaum beeinflusst wird, bleibt deren loncnstrom nahezu konstant, insbesondere, wenn sie im Sättigungsbereich betrieben wird. Der Spannungsabfall über der Messionisationskammer steigt daher bei Eindringen von Rauch in die Kammer an, und eine an die Kammer angeschlossene Auswerteschaltung gibt ein Alarmsignal, wenn dieser Spannungsabfall eine vorgegebene Schwelle überschreitet.

In der Praxis ist es häufig erforderlich, den Schwellenwert und, die Empfindlichkeit eines solchen Ionisationsrauchmoldcrs verändern und an die Umgebungsbedingungen anpassen zu können. Dies kann einerseits auf elektrischem Wege mittels Aenderuna der Auswerteschaltung erfolgen, andererseits jedoch aurh durch Veränderung des Ionenstromes oder des Widerstandes einer der

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beiden Ionisationskammern. Es sind bereits verschiedene Ionisationsrauchmelder bekannt geworden, bei welchen der Tonenstrom oder Widerstand entweder der Messionisationskammer oder der RefGrenzionisationskammer mittels einer Abstandsänderung der beiden Elektroden geändert wird. Bevorzugt wird dazu die RefGrenzionisationskammer herangezogen, da in dickem Fall die geometrischen Verhältnisse und damit die Rauchempfindlichkeit der Messionisationskammer nicht beeinflusst werden.

Hei solchen vorbekannten Ionisationskammern erfolgt jedoch die Abstandsänderung vorzugsweise mittels einer Schraube, an welcher die meist tellerförmig ausgebildete, verstellbare Elektrode angebracht ist. Solche Konstruktionen haben sich jedoch als mechanisch instabil erwiesen, insbesondere unter der Einwirkung von Erschütterungen und Stössen. Zudem lässt sich der Abstand und die Empfindlichkeit nicht genau und definiert genug einstellen. Ausserdem ist die durch eine solche Abstandsveränderung erreichbare lononstrom-inderunq kleiner als sie theoretisch möglich wäre, d.h. deren Wirkung ist keinesfalls optimal. Ein weiterer Nachteil ist, dass derartige vorbekannte Verstellmechanismeri pinen erheblichen Platzbedarf ausserhalb der Ionisationskammer haben und dr>h"i_? beispielsweise bei der Verwendung in einem Ionisationsrauchmelder , dessen Bauhöhe in unerwünschtem Hasse vergrößern können.

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Ziel dor Erf inching ist die Beseitigung dor erwähnten Nnclitci Ir und die Schaffung einer Ionisationskammer, bei welcher der Tonenstrom oder Widerstand sicher und mit optimalem Wirkiunsqrad eingestellt werden kann, ohne die Gefahr einer selbsttätigen Verstellung im Laufe der Zeit unter dem Einfluss von Erschü tterunqen und Stössen, wobei der Platzbedarf vcrmi ndr-rt und die Stabilität und Betriebssicherheit erhöht ist.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet , dass eine der Elektroden in seil 1 icher Richtung relativ zur anderen Elektrode verschiebbar ist, wobei durch eine Verschiebung Rereiche unterschiedlicher geometrischer Ausbildung der vorsch lelibar^n Elektrode in den lonisierungsbereich der radioakt iven Ouollo erbracht werden können.

Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten AusfUhrungsbei spiele beschrieben.

Die Figuren la bis Id zeigen ein erstes Ausführungsbeispie1 im Schnitt und in verschiedenen Ansichten.

Figur 2a bis 2c zeigen ein abgewandeltes Aus f ührungsbo i .'.pi <.1 in analoger Darstellung.

Figur 3 zeigt einen abgewandelten Elektrodenteller.

Figur 4 zeigt nine Ausführung mit sch 1 i tt en f örmi g vrrr.diif·:- barer Elektrode. 809823/0544

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Figur 5 zeigt eine Ausführung mit hülncnförmiger Elektrode.

Bei dem in den Figuren la bis Ic im Schnitt,in der Aufsicht und in perspektivischer Ansicht dargestellten Ionisationskammer ist an einer Montageplatte 1 eine zylindrische Kammet 2 befestigt. Durch das Zentrum der Montageplatte führt ein Stempel 13, auf welchem eine tellerförmige Elektrode 3 befestigt ist. Ausserhalb des Zentrums ist auf dieser Elektrode 3 ein radioaktives Präparat 4 montiert. Um zu erreichen, dass bevorzugt Strahlung vertikal zur Elektrode 3 abgestrahlt wird, kann die Quelle versenkt auf der Elektrode 3 angeordnet sein oder die seitliche Strahlung von einem die Quelle Ί nngobenden Steg abgeschirmt sein. Im Boden des Gehäuses 2 ist ein aus einem Innenteil b und einem Aussenteil 6 zusammengeschraubter Teller eingesetzt. Der Aussenteil 6 ist mit Schlitzen oder Bohrungen 10 versehen, in welche ein Schraubenzieher oder ein Spezialwerkzeug eingreifen kann, womit der cjesamte Teller 5, 6 um die Mittelachse verdreht werden kann.

Auf der Innenseite des Innenteils 5 sind mehrere Bohrungen 7, 8 mit unterschiedlichem Querschnitt und/oder unterschiedlicher Tiefe vorgesehen. Durch eine Verdrehung des Tellers 'ΐ, 6 um die Mittelachse können die verschiedenen Bohrungen 7, R unter den Ionisationsbereich der radioaktiven Quelle 4 geschwenkt werden. Dabei entsteht in jeder Stellung eine Ionisationskammer mit unterschiedlicher geometrischer Ausbildung und damit auch unterschiedlichem Ionenstrom und

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Widcrstand. Zusätzlich zu den unterschiedlichen Bohrungen im Teller 5 kann auch ein ebener Bereich 9 auf der Innensr i. te des Tellers 5 als weiterer wirksamer El ek trodcnberoi cli für die Bildung einer Ionisationskammer dienen, wobei dann in dieser Stellung der Elektrodenabstand und damit der Widerstand der Ionisationskammer am geringsten ist. Um den Teller 5 in genau definierten Stellungen, bei welchen sich gerade die cinzelrvn Bohrungen oder Elektrodenbereiche gegenüber der Quelle Ί befinden, zu arretieren, sind am Rand des Tellers 5 Nuten 11 in einer der Zahl der Bohrungen entsprechenden Anzahl vorgesehen, in welche eine am Gehäuse 2 befestigte Feder 12 einrasten kann. Auf diese Weise ist eine sichere und genau definierte Eins'^llmöglichkoit des Widerstandes der Ionisationskammer gegeben. Statt drei verschiedene Stellungen können auch nur zv/oi oder eine qrösscre Anzahl vorgesehen sein, oder auch eine stufenlos^ Einstellung. Wie in Figur Id gezeigt, können die wirksamen Γ lekt.rodenbereiche 7, 8, 9 statt als Löcher auch als Teller ausgeführt sein, die mit verschieden hohen Stielen 30 auf der Drohscheibe ^r> angebracht sind.

Das Beispiel nach den Figuren 2a bis 2c unterscheidet sich von der vorangegangenen Konstruktion durch die Ausbildung des verdrehbaren Tellers 5. Dieser ist statt mit mehreren zylinderförmigen Bohrungen mit sektorförmigen Absätzen 14, 15 und IC versehen, welche wiederum durch Verdrehung des Aussentel lcrs 6 um die Mittelachse In den Ionisierungsbereich der Quelle 4 eingeschwenkt werden können. Eine solche Ausbildung hat sich bezüglich der erreichbaren Widerstandsänderung als besonders

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wirksam erwiesen, da ein gr'ir.soror Teil der von dor r.idio.i.i. iven Quelle 4 ausgesandten Strahlung ausgenützt wird. Dir /,:ir,ai.·/.· höhen und Winkel der einzelnen Sektoren brauchen dabei nicht gleich zu sein, sondern können entsprechend den gewünschten Finpf i ndl ichkei ts-Stuf en gewählt werden. Wiederum ist hier niitels Nuten 11 am Rand des Innentellcrs 5 und einer am Gehäuse angebrachten Einrastfeder 12 eine sichere, stufenweise Widerstands- und Empfindlichkeits-Einstellung gewährleistet.

Stattdessen kann gemäss dem Beispiel nach Figur 3 die Innenseite des Tellers 5 auch so ausgebildet sein, dass deren Höhe und damit der Abstand von der Gegenelektrode ? einen kontinuierlichen Verlauf zeigt, z.H. in der Form ehi'M Spiral fläche 27. Eine mit einem solchen Teller 5 versehene Ionisationskammer kann also von der Rückseite kontinuierlich bezüglich ihres Elektrodenabstandes oder Widerstandes eirvmsteilt werden. Die Einstellung kann dabei an Markierungen an der Rückseite des Aussentellers 6 und am Gehäuseboden abgelesen werden.

Fine Ionisationskammer der beschriebenen Art eignet sich insbesondere für die Verwendung in einem loni sationsrauchnu-l dor . Dabei ist die Referenzionisationskammer meist an der Rückseite des Melders auf einer Montageplatte 1 angebracht. Da sich die Verstelleinrichtung 10 am Kammerboden befindet, kann somit din Referenzionisationskammer eines derartigen Ionisationsraurhmeiders auf einfache Art und Weise von hinten mittels eine? Schraubenziehers oder Spezialwerkzeugcs verstellt und die

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Empfindlichkeit des Melders auf einen gewünschten Wert c quliert werden. Andererseits wäre jedoch auch die Verwendung als Messionisationskammer eines Ionisatiorisrauchmclders denkbar, wobei das Gehäuse 2 luftdurchlässig ausgeführt sein muss und sich die Empfindlichkeit in anaolger Weise von der Vorderseite her einstellen lässt. Nachteilig ist dabei jedoch, dass damit die Kammergeometrie und die physikalischen Bedingungen in der Kammer verstellt werden. Aus diesem Grunde wird bevorzugt, die in bekannter Weise in Serie zur Messkammer geschaltete Referenzionisationskammer mit der beschriebenen Verstelleinrichtung ausgerüstet.

Es sei bemerkt, dass die Verstelleinrichtung statt als drehbarer Teller, auf dessen Innenseite Zonen verschiedenen Elektrodenabstandes angebracht sind, auch in anderer Weise ausneführt sein kann. Beispielsweise können,wie in Figur Ί gezeigt, die verschiedenen Kammerbereiche 20, 21 und 22 auch auf einem, mittels eines Schlittens 19 verschiebbaren Teil 18 vorgesehen sein, wobei die einzelnen Bereiche durch eine lineare Verschiebung unter die Gegenelektrode 3 bzw. in den Tonisiorungsbeieirh der radioaktiven Quelle 4 gebracht werden, der durch einen ringförmigen Steg 17 um die Quelle 4 begrenzt wird.

Möglich ist, wie in Figur 5 gezeigt, auch die Anbringung auf Einern Zylindermantel 26 mit horizontaler, etwa durch die Gegenelektrode 3 bzw. radioaktive Quelle 4 gehender Drehachse, ν.·ηΐ>·Μ die einzelnen Elektrodenbereiche 20, 21 und 22 durch eine

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Drehung der Elektrode 25 auf der Zy 1 .inderwand 26 unter dir Quelle geschwenkt werden.

Allen diesen Beispielen ist gemeinsam, dass die Verschiebung der beweglichen Elektrode in seitlicher Richtung relativ z.r anderen Elektrode erfolgt und nicht durch eine Bewegung in Richtung auf die andere Elektrode, wie bei vorbekannten Konstruktionen. Dabei kann diese seitliche Bewegung beispielsweise mittels eines Drehtellers erfolgen, wobei die Tellcrdrcharhse bezüglich der radioaktiven Quelle 4 bzw. der Gegenelektrode- ) versetzt ist, mittels eines in linearer Richtung beweglichen Schlittens oder mittels eines Zylinders, dessen Drehachse etwn durch die radioaktive Quelle bzw. Gegenelektrode geht und dessen Mantel die Elektrodenbereiche enthält. In allen Fällen lässt sich damit eine sichere und genaue Einstellung mit optimaler Wirkung erreichen.

Es sei noch erwähnt, dass statt der Elektrode 5, die die Bereiche unterschiedlicher, geometrischer Ausbildung aufweis^L., auch die andere Elektrode 3 beweglich ausgebildet sein kann, da es nur auf die Relativbewegung der beiden Elektroden "\ und 5 in seitlicher Richtung zueinander ankommt. Beispiel :.;wej r. ^ kann bei den beiden ersten Ausführungsbeispielen die Elektrode 5 fest angebracht sein oder einen Teil des Gehäuses 2 bilden, und die andere Elektrode 3 mit der Quelle 4 um die Achse 13 drehbar sein.

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Andererseits kann die radio-tktive Quelle 4 statt auf der Elektrode 3 auch an anderer Stelle angeordnet sein, ζ. R. an der Innenwand des Gehäuses 2. Wichtig ist nur, dass beim Einschwenken der einzelnen Elektrodenbereiche möglichst nur dieser Bereich in den Ionisierungsbercich gerät. Dazu ist es zweckmässig, das Isotop der radioaktiven Quelle 4 entweder so zu wählen, dass der Ionisierungsbereich ohnehin auf nur einen der Ivlektrodonbereiche beschränkt ist oder die Strahlung durch geeignete Abschirmungen von den anderen Elektrodenbereichen fernzuhalten. Es ist auch möglich, die radioaktive Quelle in üblicher Weise zentrisch in der Ionisationskammer, d.h. in der Symmetrie-Achse des Gehäuses 2 in Figur 1 oder 2 anzubringen, und dafür den drehbaren Teller 5 asymmetrisch anzuordnen, sodass dessen Drehachse ausserhalb der Quelle bzw. Kammer-Symmetrieachse liegt.

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ANSPRUECIIE

1. Ionisationskammer, insbesondere zur Verwendung in eine- Toni sationsrauchmelder, mit zwei Elektroden (3, 5) und oir.or radioaktiven Quelle (4) zur Ionisierung des Elektrodenzwischenraumes, dadurch gekennzeichnet, dass eine der elektroden in seitlicher Richtung relativ zur anderen Elektrode (3) verschiebbar ist, wobei durch eine Verschiebung Bereiche unterschiedlicher geometrischer Ausbildung (7, B 9, 14, 15, 16) in den Ionisierungsbereich der radioaktiven Quelle (4) gebracht werden.

2. Ionisationskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche unterschiedlicher geometrischer Ausbildung (7, 8, 9) als Bohrungen unterschiedlicher Abmessungen und/oder Tiefe in der verschiebbaren Elektrode (5) ausgebildet sind.

3. Ionisationskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche unterschiedlicher geometrischer Ausbildung als stufenförmige Absätze (14, 15, 16) unterschiedlicher Höhe ausgebildet sind.

4. Ionisationskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiebbare Elektrode (5) eine kontinuierli.cn veränderliche Dicke aufweist.

5. Ionisationskammer nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche unterschiedlicher gec-

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metrischer Ausbildung auf einem drehbaren Teller (5) angebracht sind, dessen Drehachse ausserhalb des Bereiches der radioaktiven Quelle (4) bzw. der anderen Elektrode (3) liegt.

6. Ionisationskammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dereiche unterschiedlicher geometrischer Ausbildung zylinderförmige Bohrungen (7, 8) mit kreisförmigem bzw. elliptischem Querschnitt im drehbaren Toller (5) sind.

7. Ionisationskammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche unterschiedlicher geometrischer Ausbildung Kreissektoren (14, 15, 16) verschiedener Höhe auf der Oberfläche des drehbaren Tellers (5) sind.

8. Ionisationskammer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche unterschiedlicher geometrischer Ausbildung aus Teilen der spiralförmig ausgebildeten Oberfläche des drehbaren Tellers (5) bestehen.

9. Ionisationskammer nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, dass am Rand des drehbaren Tellers (5) und an einem die Ionisationskammer umschliessenden Gehäuse (2) Mittel (11, 12) zum Einrasten des drehbaren Tellers (5) in definierten Stellungen vorgesehen sind.

10. Ionisationskammer nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche unterschiedlicher geo-

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metrischer Ausbildung auf einem in linearer Richtung verschiebbaren Schlitten angebracht sind.

11. Ionisationskammer nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche unterschiedlicher geometrischer Ausbildung auf der Mantelfläche eines Zylindern angebracht sind, dessen Drehachse etwa durch die radioaktive Quelle (4) bzw. die andere Elektrode (3) geht.

12. Ionisationskammer nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass sie auf der Montageplatte (1) eines Ionisationsrauchmelders angebracht ist.

13. Ionisationskammer nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einem Ionisationsrauchmelder so angebracht ist, dass die Einrichtung zur Verschiebung der einen Elektrode von ausserhalb des Ionisationsrauchmelders betätigbar ist.

14. Ionisationskammer nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionisationskammer die Kofcronzionisationskammer eines Ionisationsrauchmelders ist.