DK142687B - Ionisationsbrandmeldeanordning. - Google Patents

Description

(11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 142687 DANMARK (ου int. ci.3 g os b 17/10 «(21) Ansøgning m. 48^/77 (22) Indleveret den 4. fet). ] Qjj (24) Løbedag 4. feb. 1977 (44) Ansøgningen fremlagt og fremleggelsesskriftet offentliggjort den 15· dec. 198Ο

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prioritet begæret fre den

6. feb. 1976, 1469/76, CH

6. feb. 1976, 1470/76, QH

14. oKt. I976, 13037/76, CH

(71) CERBERUS AG, CH-8708 Maennedorf, CK.

(72) Opfinder: Andreas _Scheidweiler, Ruetihofptrasse 56, Staefa, CH.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Ingeniørfirmaet Budde, Schou & Co.____· (54) Ionisatlonsbrandmeldeanordning.

Den foreliggende opfindelse angår en brandmeldeanord-ning med mindst to ionisationskamre, således som nærmere angivet i krav l's indledning.

Anordninger af denne art er kendt som ionisationsrøgmeldere eller i tilfælde af anbringelse af et antal ionisationskamre på forskellige steder som ionisationsrøgmeldeanlaeg. sådanne anordninger udnytter den omstændighed, at røgpårtikler eller brandaerosoler, som trænger sig ind i et umættet ibnisationskammer, lejrer sig på de i kammeret dannede ioner og bevirker en formindskelse af den mellem elektroderne forløbende ionstrøm eller en forøgelse af ionisa 2 142687 tionskammermodstanden. Sammenlignet med andre røgmeldertyper har de den fordel, at de ikke blot er i stand til at påvise synlig røg men ligeledes de endnu væsentlig mindre, allerede under et forstadium af en brand forekommende, endnu ikke synlige brandaerosoler.

Det har imidlertid vist sig som en ulempe ved kendte ionisationsrøgmeldere, at ionstrømmen mellem elektroderne i ionisationskammeret ikke kun afhænger af røg- eller aerosoltætheden i kammeret men tillige påvirkes af strømningshastigheden for luften i ionisa-tionskammeret. Denne indflydelse har vist sig at være forstyrrende ved med lavspænding drevne ionisationsrøgmeldere med særlig lav elektrisk feltstyrke i ionisationskammeret, som i praksis har vist sig specielt egnede på grund af deres forhøjede følsomhed og hurtige reaktionsforhold. Herved har det alt efter ionisationskammerets konstruktion vist sig, at enten gør de ydre luftbevægelser melderen følsommere ved tiltagende lufthastighed og nærmere bestemt til en værdi for lufthastigheden, ved hvilken der udløses en fejlalarm, uden at der forekommer røg i kammeret, eller at melderen bliver ufølsommere ved tiltagende vindhastighed og derfor reagerer forsinket eller overhovedet ikke på røg eller brandaerosol.

Årsagerne til disse forhold ved ionisationsrøgmeldere er åbenbart ikke blevet erkendt, og derfor har opgaven, at overvinde de nævnte ulemper ved hjælp af en passende udformning af ionisationskamrene, ikke kunne løses. I stedet for har der ved et antal kendte ionisationsrøgmeldere været forsøgt ved hjælp af vindafskærmende midler at opnå, at der kun hersker en ringe luftbevægelse i ionisationskammeret, også når den røgholdige luft under en brand strømmer til med betragtelig hastighed. Dette er eksempelvis sket ved hjælp af en passende udformning af kammervæggen, f.eks. som en dobbelt omslutning med forsatte åbninger, gennem hensigtsmæssig anbringelse af lufttilgangsåbningerne eller ved strømningsafbøjning ved hjælp af en passende udformning af kammervæggen, elektroderne eller andre konstruktionsdele. På denne måde kan lufthastigheden i kammeret ganske vist formindskes væsentligt, men samtidigt opstår imidlertid den ulempe, at røgholdig luft kun forsinket og besværligt kan trænge ind i det indre af kammeret. Herved bliver alarmafgivelsen i mange tilfælde forsinket i utilladeligt omfang. Specielt ved ulmebrande, ved hvilke der i forvejen ikke forekommer væsentlige luftbevægelser, reagerer sådanne vindbeskyttede ionisationsrøgmeldere kun meget sent eller overhovedet ikke.

3 142687

Af brandiaeldeanlæg kræves imidlertid, at de depekterer og melder samtlige i praksis forekommende, forskellige typer brande på det tidligst mulige tidspunkt, og nærmere bestemt især såvel åbne brande med kraftig luftcirkulation som ulmebrande med røg- eller brandaerosoludvikling uden væsentlig luftbevægelse. Da dette ikke i det krævede omfang har været muligt med kendte ionisationsrøgmeldere, har disse i praksis hyppigt været kombineret med optiske lyssprednings- eller ekstinktionsrøgmeldere, der som bekendt ikke påvirkes af luftstrømninger. Herved har man måtte tage de kendte ulemper ved optiske røgmeldere mød i købet, dvs. lyskildens store strømforbrug og dens instabilitet som følge af forurening og ældning og de dermed forbundne ændringer af følsomheden, øget tilbøjelighed til fejlalarmering såvel som den manglende kompatibilitet mellem ionisationsrøgmeldere og optiske meldere, som bar nødvendiggjort en gensidig tilpasning af udnyttelseskredsløbene på bekostning af fordelene med de enkelte konstruktioner.

Formålet for opfindelsen er at overvinde £e nævnte ulemper og tilvejebringe en brandmeldeanordning, som er i stjand til at afgive et alarmsignal på det tidligst mulige tidspunkt ved alle i praksis forekommende typer af brande, og sqn desuden uafhængigt af brandens art reagerer hurtigere og mere pålideligt uden at afgive fejlalarm.

Dette opnås ved en brandmeldeanordning af den indledningsvis nævnte art, som ifølge opfindelsen er ejendommelig vgd den i krav l's kendetegnende del angivne udformning.

Ved kombinationen af en afskærmet bipolær og en åben uni-polær ionisationsrøgmelder opnås, at brandmeldeanlægget reagerer hurtigere på tilnærmelsesvis alle i praksis forekommende typer brande end hidtil kendte anlæg. Ved åben ild med røgudvikling og mærkbar luftcirkulation trænger røgen forholdsvis hurtigt ind i det bipolære ionisationskammer, således at dette udløser et alarmsignal, og nærmere bestemt allerede i begyndelsesstadiet af en brand, hvor aerosoltætheden ganske vist er høj, men røgtætheden endnu ringe. På den anden side påvises ulmebrande med ringe luftcirkulation allerede i begyndelsesstadiet af det åbne, unipolære ionisationskammer.

4 142687

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere ud fra udførelsesformer, idet der henvises til tegningen, på hvilken fig. 1 i skematisk gengivelse viser et ionisationskammer af den første type, fig. 2 et ionisationskammer af den anden type, fig. 3 de forskellige egenskaber hos de to typer ionisations-kamre ved bevæget luft, fig. 4 i skematisk gengivelse et kredsløbsdiagram for et brand-meldeanlæg ifølge opfindelsen, fig. 4a konstruktionen af de i fig. 4 anvendte brandmeldere i enkeltheder, og fig. 5-9 viser fem forskellige udførelsesformer for ionisationsrøgmeldere ifølge opfindelsen.

Fig. 1 viser skematisk gengivet et ionisationskammer af den første type, dvs. et såkaldt bipolært ionisationskammer, ved hvilket mellemrummet mellem de under spænding liggende elektroder 1 og 2 ioniseres forholdsvis ensartet ved hjælp af et radioaktivt pragparat 3. Overalt dannes derved ioner med begge polariteter, og mellem elektroderne forekommer overalt en bipolær ionstrøm, idet de positive og negative ioner bevæger sig i modsatte retninger. Ved indtrængning af røg eller brandaerosol i elektrodemellemrummet lejrer ionerne sig som bekendt på partiklerne, og ionstrømmen aftager. Den samme virkning frembringes imidlertid af luftstrømninger, idet en del af ionerne på grund af luftbevægelsen i ionisationskammeret føres ud af kammeret og ikke længere når frem til elektroderne. En luftcirkulation frembringer derfor ligeledes en formindskelse af ionstrømmen, og i ydertilfælde kan en fejlalarm opstå, uden at der foreligger en brand. For at forhindre dette må ionisationsbrandmeldere med bipolært ionisationskammer være forsynet med midler til afskærmning af luftstrømningen og til formindskelse af indstrømningshastigheden af den i ionisationskammeret indstrømmende luft, hvortil flere løsninger er kendte. Herved kan alarmafgivelsen i særlige tilfælde med ringe luftcirkulation naturligvis forsinkes eller forhindres på utilladelig måde.

5 142687

Fig. 2 viser en anden udførelsesform for et ionisationskammer, ved hvilken den radioaktive kilde 3 er afskærmet på en sådan måde, at kun en lille del 4 af mellemrummet mellem elektroderne 1 og 2 ioniseres. Kun i dette område dannes ioner med begge polariteter. Som følge af den over elektroderne liggende spænding uddrives fra dette område 4 kun ioner med én polaritet til den øvrige, overvejende del 5 af ionisationskammeret. I dette område 5 forekommer altså en unipolær ionstrøm. Dette medfører, at der i området 5 dannes en rumladning. Herved ændres egenskaberne af et sådant, overvejende unipolært ionisationskaramer på en særlig måde i forhold til et fortrinsvis bipolært kammer. Det er således kendt, at et overvejende unipolært ionisationskammer udviser en større følsomhed over for tungere partikler, f.eks. røg eller brandaero^ol, og nærmere bestemt allerede ved lave spændinger eller strømme. Det er i denne sammenhæng ligeledes iagttaget og beskrevet, at et unipolært ionisationskammers vindfølsomhed er mindre end vindfølsomheden hos et bipolært ionisationskammer.

I praksis har der ganske vist lejlighedsvis været anvendt unipolære ionisationskamre til røgdetektion, imidlertid er de uni-polære og bipolære ionisationskamres forskellige reaktioner over for luftstrømning åbenbart ikke blevet erkendt. Grunden hertil ligger formodentlig i, at også unipolære ionisationskamre må udvise en kammerdel, hvori ionerne bliver dannet, og som derfor må have bipolære egenskaber. Ved kendte, praktiske eksempler på udførelse af ionisationskamre har denne bipolære kammerdel tilsyneladende endnu haft en så stor udstrækning, at de forskellige og i et vist omfang nøjagtigt modsatte egenskaber hos de to kammertyper ikke er blevet erkendt .

Fig 3 viser ionstrømmenes forskellige afhængighed af luftens tværstrømningshastighed i et bipolært og et unipolært ioni-sationskammer, således som dette er blevet erkendt ved .opfindelsen.

Det kan ses, at ionstrømmen i et bipolært ionisationskammer aftager konstant med stigende lufthastighed, mens den i et unipolært ionisationskammer først stiger, og nærmere bestemt så længe det unipolære område mellem elektroderne opretholdes. Ved større lufthastigheder bortfalder det unipolære område som følge af turbulens, og kammeret antager den samme karakteristik som et bipolært ionisationskammer, dvs. ionstrømmen aftager med yderligere stigende lufthastighed.

, 142687

Dette forhold medfører, at en ionisationsbrandmelder med et overvejende unipolært ionisationskammer indtil en vis grænse udviser aftagende følsomhed ved forekomst af luftstrømninger. Vindafskærmende midler er derfor overflødige, og en unipolær ionisationsbrandmelder kan have et i høj grad åbent kammer med uhindret luftadgang, idet der af konstruktive grunde alene kan være tilvejebragt holdeelementer for konstruktionsdelene, eller med henblik på at forhindre indtrængning af fremmedlegemer, f.eks. insekter, kan der foran ionisationskammeret være anbragt et gitter af tynd tråd, som imidlertid kun i ringe grad forhindrer luftadgang. Herved består der under normale forudsætninger ingen risiko for en udløsning af fejlalarm som ved bipolære ionisationsbrandmeldere.

Opfindelsen er nu baseret på de hidtil ikke klart erkendte, forskellige egenskaber hos de to kammertyper, idet begge kammertyper kombineres i den samme anordning men på en sådan måde, at ulemperne elimineres, mens fordelene bibeholdes.

Fig. 4 viser en udførelsesform for et brandmeldeanlæg ifølge opfindelsen. Heri er i en alarmenhed i et første, beskyttet rum Dl en ionisationsbrandmelder Bl med bipolært ionisationskammer og en anden ionisationsbrandmelder U1 med overvejende unipolært ionisationskammer, der er forbundet via fælles ledninger LI og L2, anbragt således, at de overvåger det samme rum Dl. Begge brandmeldere kan være udformet med kendt konstruktion og kobling. Ved det bipolære ionisationskammer Bl er der anbragt midler af egnet art til at gøre lufttilførslen langsom, mens det unipolære ionisationskammer Ul i vidt omfang tillader uhindret luftadgang. Ledningerne Li, L2 kan være ført gennem yderligere rum D2, osv., som ligeledes i hvert tilfælde har mindst én bipolær brandmelder B2 og én unipolær ionisationsbrandmelder U2. Desuden kan der yderligere være tilvejebragt andre meldertyper F, f.eks. flammemeldere og i givet fald også egnede, optiske røgmeldere, hvorved anlæggets effektivitet kan forbedres endnu mere.

Fig. 4a viser eksempelvis den konstruktive opbygning af en unipolær og bipolær ionisationsrøgmelder, således som den vil kunne anvendes i et sådant brandmeldeanlæg.

Den unipolære brandmelder Ul har et ionisationskammer 60, som alene er adskilt fra den omgivende atmosfære af et gitter 70, der tjener som en af elektroderne. Luften har altså i det væsentlige uhindret adgang til dette ionisationskammer 60. I midten af kammeret befinder sig en anden, stavformet elektrode 80, og på en ringformet bæreplade er der anbragt radioaktive kilder 90 på en så- 142687 dan måde, at deres strålingsområde ikke når omgivelserne af den centrale elektrode 80, men kun ioniserer en ringformet zone 110 i nabolaget af gitterelektroden 70, således at ionisationskammeret 60 be-sidder en unipolær karakteristik. I den nedre del af brandmelderen er anbragt et yderligere ionisationskammer 111, der i modsætning til ionisationskammeret 60 drives i mætningsområdet, således at dets ionstrøm forbliver konstant og ikke kan påvirkes af røg. For at sikrest referencekammeret 111 er fuldstændig røgufølsomt, er dets hus 112 , bortset fra trykudligningskapillærer, udformet praktisk talt luftuigennemtrængeligt. Inden i kammeret findes en radioaktiv kilde 113 og en modelektrode 114. Referencekammeret 111 og midterelektroden 80 i det unipolære ionisationskammer 60 er forbundet med hinanden og med styreelektroden 115 i en elektronisk koblingsanordning 116, som eksempelvis kan være udformet som koldkatoderø? eller på kendt måde som halvlederkobler. De to andre elektroder 117 og 118 i denne koblingsanordning er forbundet med den anden elektrode 70 hhv. 114 i de to ionisationskamre samt med sokkeltilslutningsstifter 119 og 120.

Den bipolære ionisationsrøgmelder Bl har et ionisationskammer 121, som er lukket ved oversiden af en gitterformet elektrode 122. Sidevæggen 123 er luftuigennemtrængelig. På gitterelektroden 122 er påsat en vindafskærmende plade 124, som forhindrer direkte indstrømning af luft i kammeret 121 og bevirker, at den gennem åbningen 125 tilstrømmende luft kun efter afbøjning kan trænge ind i kammeret. I stedet for dette kan der imidlertid også anvendes andre, kendte vindafskærmende midler. I ionisationskammeret 121 er der på en bægerformet modelektrode 126 anbragt en radioaktiv kilde 127 med indstillelig afskærmning til regulering af intensiteten på en sådan måde, at praktisk talt hele det indre af kammeret bliver ioniseret, altså at der overalt forløber en bipolær ionstrøm. Endvidere . er der desuden tilvejebragt et af et hus 128 i stort omfang tillukket og derfor røgufølsomt referenceionisationskammer 129, som indeholder en yderligere, radioaktiv kilde 130 og en modelektrode 131. Desuden er den for de to kamre fælles elektrode 126 hhv. 128 ført til styreelektroden i en elektronisk koblingsanordning 132, hvis to andre elektroder igen er forbundet med de frie elektroder 122 hhv.

131 i de to ionisationskamre samt med sokkeltilslutningsstifter 133 og 134.

8 142687

Sokkeltilslutningsstifterne 120 og 134 på de to ionisationsrøgmeldere O og B er forbundet med en ledning Li, og de to andre sokkeltilslutningsstifter 119 og 133 er forbundet med en anden ledning L2, idet forbindelsen i givet fald foregår over egnede sokler eller stikdåser. Over disse to ledninger LI og L2 er de to meldere tilsluttet i parallel med hinanden til en alarmenhed C, som i det enkleste tilfælde har en spændingskilde E og en strømfølsom kontaktanordning SW, f.eks. et relæ, over hvis kontakt K en alarmsignalenhed AS tilsluttes til en spændingskilde E'.

Det skal bemærkes, at de to meldere U1 og Bl endvidere kan være anbragt umiddelbart ved siden af hinanden eller på en fælles sokkelenhed, hvilket sikrer den rigtige forbindelse med de til alarmenheden førende ledninger og sikrer, at en modstandsforøgelse i et vilkårligt af de to ionisationskamre 60 og 121 fører til afgivelse af alarmsignal.

Et brandmeldeanlæg ifølge opfindelsen kan være udrustet med andre meldere. Forudsætningen er alene, at der i det samme beskyttelsesområde hvert sted findes mindst én i det væsentlige åben ionisationsrøgmelder med fortrinsvis unipolær karakteristik og en anden, vindafskærmet melder med bipolært ionisationskammer, idet de to meldere ligger i en art ELLER-kreds.

Ved kombinationen af en afskærmet bipolær og en åben unipolær ionisationsrøgmelder er allerede opnået, at brandmeldeanlægget reagerer hurtigere på tilnærmelsesvis alle i praksis forekommende typer brande end hidtil kendte anlæg. Ved åben ild med røgudvikling og mærkbar luftcirkulation trænger røgen forholdsvis hurtigt ind i det bipolære ionisationskammer, således at denne melder forårsager en forhøjet strøm gennem ledningerne Li og L2 og derved udløser et alarmsignal, og nærmere bestemt allerede i begyndelsesstadiet af en brand, hvor aerosoltætheden ganske vist er høj, men røgtætheden imidlertid endnu ringe. På den anden side påvises ulmebrande med ringe luftcirkulation allerede i begyndelsesstadiet af det åbne, unipolære ionisationskammer. For også at kunne omfatte extreme brandtyper kan der endvidere være parallelkoblet endnu andre brandfølertyper, f.eks. flammemeldere, som reagerer særlig hurtigt på væskebrande uden røgudvikling, gassensorer, som efterviser de ved en brand dannede kulmonoxider eller halogenider, eller andre brandfølere.

For fuldstændighedens skyld skal det bemærkes, at der til frembringelse af en unipolær ionstrøm også kan være 9 142687 tilvejebragt andre, i og for sig kendte midler, f.eks. anbringelse af et radioaktivt lag med kort strålingsrækkevidde på den ene elektrode, idet elektrodeafstanden er større end .strålingsrækkevidden.

\ - S .

Omfanget af det unipolære områdes udstrækning i ionisationskammeret kan påvirkes gennem valget af strålingsrækkevidde og dermed også omfanget af ionstrømmens afhængighed af vindhastigheden. Det er ligeledes muligt at afstemme det unipolære og det bipolære område således efter hinanden, at ionisationskammeret indtil en vis gramse er uafhængigt af luftstrømninger.

Ved det beskrevne brandmeIdeanlæg kræves der ved hvert målested to forskellige typer af ionisationsrøgmeldere. For at undgå de dermed forbundne, forøgede udgifter, har det vist sig hensigtsmæssigt at kombinere et bipolært og et unipolært iqnisationskaxnmer i en enkelt ionisationsrøgmelder på en sådan måde, at der fremkommer et kompakt apparat, idet diskriminerinaen for alarmafgivelse sker ved hjælp af en ELLER-kreds.

Ved en i fig. 5 gengivet udførelsesform af denne art er en ionisationsrøgmelder Ml tilsluttet til en signalcentral C via spændingsførende ledninger LI og L2. Parallelt hermed kan der være tilsluttet yderligere, tilsvarende opbyggede meldere M2... ved andre målesteder.

Ionisationsrøgmelderen Ml indeholder to røgfølsomme ionisationskamre U og B. Begge kamre indeholder en midterelektrode, som bærer et radioaktivt præparat, og ved begge kamre tjener husets eller omslutningen som modelektrode. Ved ionisationskammeret U er dette hus udformet så luftgennemtrængeligt som muligt, f.eks. som et tyndt trådgitter, således at omgivelsesluften i vidt omfang har uhindret adgang til det indre af kammeret, mens fremmedlegemer, f.eks. insekter, holdes ude. Derimod er det andet ionisationskammer B forsynet med et i stort omfang luftuigennemtrængeligt hus, i hvilket der kun er tilvejebragt små luftadgangsåbninger, gennem hvilke luften eventuelt efter afbøjning og afbremsning kan trænge ind i det indre af kammeret. De to ionisationskamre adskiller sig yderligere på karakteristisk måde med hensyn til ioniseringen i det indre af kammeret, dvs. mellem elektroderne. I ionisationskammeret B er en radioaktiv strålingskilde anbragt på et egnet sted, f.eks. på en elektrode eller på kammervæggen, idet strålingsrækkevidden er valgt således, at praktisk talt hele det indre af kammeret ioniseres. I hele rummet mellem elektroderne dannes der således ioner af begge slags polaritet, og i alle områder forløber der en bipolær ionstrøm mellem elektroderne. I det andet ionisationskammer U er derimod det ra- ίο 142687 dioaktive element valgt og anbragt eller afskærmet således med hensyn til dets strålingsrækkevidde, at kun en lille del af det indre af kammeret bliver ioniseret. Kun i dette ionisationsområde dannes ioner af begge slags polaritet. I resten af ionisationskammeret findes således kun ioner af én polaritet, og der forløber her en uni-polær ionstrøm. I stedet for som vist i fig. 5 at anbringe en strålingskilde med en væsentlig mindre rækkevidde end elektrodeafstanden på den ene elektrode, f.eks. en tritiumholdig kilde, kan der også anvendes en i ionisationsrøgmeldere sædvanligvis anvendt isotop, f.eks. Americium 241, hvis rækkevidde er formindsket ved en passende afskærmning. Kilden kan imidlertid også være anbragt til siden og afskærmet således, at den kun bestråler og ioniserer en del af mellemrummet mellem elektroderne.

Ved kombinationen af de to typer kamre i én ionisationsrøgmelder sammen med en forskellig kraftig afskærmning imod luftstrømninger kan egenskaberne hos de to typer kamre også her kombineres på en sådan måde, at både ulmebrande med kun meget svag termisk luftbevægelse og åben ild med stærk luftbevægelse kan påvises sikkert og hurtigt, idet fejlalarm undgås. Med henblik herpå er de to ionisationskamre U og B koblet i serie med modstande RI' og R2* mellem de spændingsførende ledninger LI og L2. Forbindelsespunkter mellem ionisationskamrene og disse modstande er forbundet med indgangene til tærskelværdikoblere SI og S2, hvis udgange er forbundet med den ene af ledningerne LI. Falder ionstrømmen i et af de to kamre under en bestemt tærskelværdi, leverer den tilsvarende tærskelværdikobler Si eller S2 en forøget liniestrøm over ledningen til centralen C, hvor et alarmsignal udløses.

I tilfælde af en ulmebrand trænger røgen nu forholdsvis hurtig ind i det i stort omfang mod den omgivende luft åbne, unipolære ionisationskammer U og udløser en alarm ved tilstrækkelig røgtæthed på den beskrevne måde via tærskelværdikobleren SI. Det bipolære ionisationskammer B forbliver først forholdsvis upåvirket, da røgen på grund af den ringe luftbevægelse kun vanskeligt kan trænge ind i dets indre. I tilfælde af en åben ild, som næsten altid er forbundet med en stærkere luftbevægelse, trænger røgen forholdsvis hurtigt ind i begge ionisationskamre D og B. Som følge af den stærke luftbevægelse bliver kammeret U imidlertid mere ufølsomt, mens kammeret B som følge af de vindafskærmende midler bibeholder eller endog for- 142687 øger dets følsomhed. I hvert fald afgives ved opnåelse af en bestemt røgtæthed, altså ved en bestemt modstandsændring i kammeret B, over den tilsvarende tærskelværdikobler S2 et alarmsignal. Også her opnås således, at der afgives en alarm hurtigere end ved de kendte ionisationsrøgmeldere både ved en ulmebrand og ved aben ild, idet ulemperne hos de to typer af ionisationsrøgmeldere imidlertid undgås. Samtidig er fejlalarmtilbøjeligheden på ingen måde større end ved hidtil kendte meldere.

Ved den i fig. 6 gengivne udførelsesform er der i stedet for de to seriemodstande RI' og R2' anvendt et i vidt omfang lukket eller over for røg ikke reagerende referenceionisationskammer R. Endvidere kan dette referenceionisationskammer R eksempelvis drives i mætningstilstanden og kun stå i forbindelse med den omgivende luft gennem meget små åbninger, således at alene en trykudligning til kompensation for trykændringer er mulig, mens indtrængning af røgpartikler i hvert fald er stærkt vanskeliggjort.

En ionisationsstrækning i dette referenceionisationskammer R ligger nu i serie med hvert sit ionisationskammer hhv. det unipolære ionisationskammer U og det bipolære kammer B, mellem ledningerne LI og L2. Forbindelsespunkterne for disse to seriekoblinger er forbundet med styreelektroderne for hver sin felteffekttransistor TI oq T2, hvis andre elektroder er tilsluttet til midterudtagene på de af modstande RI, R3, og R2, R4 dannede spændingsdelere. Disse felteffekt-transistorer virker som tærskelværdidannere, dvs. så snart deres styrespændinger, som påvirkes af ionstrømmen i kamrene U og B, falder under bestemte, af modstandene R1-R4 givne tærskelværdier, bliver transistorerne ledende. Udgangene fra de to transistorer Ti og T2 er forbundet med hver sin indgang i en ELLER-port GR, ved hvis udgang der således fremkommer et signal, så snart en af de to transistorer TI eller T2 bliver ledende, dvs. så snart et af de to ionisationskamre U eller B udviser en bestemt strømformindskelse eller modstandsforøgelse som følge af indtrængning af røg i det indre af kammeret.

Udgangen på ELLER-porten OR er forbundet med en kobleanordning, f.eks. en thyristor eller en anden elektronisk kobler, som udløser et alarmsignal over en af de to ledninger LI eller L2 eller over en separat signalledning, så snart et af de to ionisationskamre U eller B signalerer tilstedeværelse af røg.

12 142687

Ved den i fig. 7 gengivne udførelsesform er tre ionisations-kamre U, B og R forenet til en mekanisk enhed. Den øvre del U er kun adskilt fra den omgivende luft ved et tyndt trådgitter, således at luften i vidt omfang har fri adgang til dette område. Den på midterelektroden anbragte kilde ioniserer kun en lille del af rummet II, således at der mellem denne midterelektrode og det til en ledning Li tilsluttede gitter i en stor del af dette rum strømmer en unipo-lær ionstrøm. Den nedre del af melderen er afskærmet mod den omgivende luft ved en cylindrisk ydervæg. I det indre findes en yderligere cylinder, som sammen med en del af isolationsmateriale danner et i vidt omfang for luften aflukket referenceionisationskammer R.

Det ringformede rum B mellem de to cylindre danner det bipolære ionisationskammer. I dette kammer B kan den omgivende luft kun indtrænge forsinket ad omvejen over kammeret U, og en direkte gennemstrømning af tilstrømmende luft gennem dette kammer B er ikke mulig. Elektroderne i ionisationskamrene U, B og R er ved denne udførelsesform tilsluttet til den samme diskxiroinatorkreds som i fig. 6.

Fig. 8 viser igen et andet arrangement af ionisationskamrene med den samme diskriminatorkobling. Ved denne anordning findes det i vidt omfang aflukkede eller røgufølsomme referenceionisations-kammer R i melderens underdel, mens der i hver sin sektor i overdelen er anbragt et i vidt omfang åbent, unipolært ionisationskammer U og et forholdsvis lukket, bipolært ionisationskammer B, hvis husåbninger yderligere er forsynet med strømningsafbøjende midler. Således kan den ene halvdel af overdelen være udformet som unipolært ionisationskammer og den anden halvdel som bipolært ionisationskammer. For imidlertid at opnå en ensartet følsomhed hos ionisationsrøgmelderen uafhængig af luftens tilstrømningsretning, dvs. uafhængig af beliggenheden af brandens arnested, er det hensigtsmæssigt igen at opdele det unipolære ionisationskammer og det bipolære og at anbringe de herved fremkomne fire ionisationskamre som kvadranter, idet de unipolære ionisationskamre og de bipolære ionisationskamre i yderbeliggenheden ligger krydsvis over for hinanden. Naturligvis kan der også tilvejebringes en mindre opdeling i mere end fire sektorer. Ligeledes kan det i forvejen kraftigere afskærmede, bipolære ionisationskammer være anbragt centralt og være omgivet koncentrisk af det åbne, unipolære kammer som vist skematisk.

13 142687 også ved dette arrangement sikres en følsomhed, der er tilnærmelses- . ... ' vis uafhængig af luftens tilstrømningsretriing.

•i *

For at undgå højohmige diskriminatorkofalinger og de dermed forbundne isolations- og stabilitetsproblemer, kan det være hensigtsmæssigt i stedet for en analog diskriminering af spændingsfaldene over ionisationskamrene at anvende kammermodstandene til styring af frekvensen af en oscillator eller impulsgiver og benytte dennes frekvensændring til afgivelse af alarmsignal.

En sådan impuls- eller vekselspændingsdiskriminering lader sig gennemføre betydeligt mere utilbøjeligt til forstyrrelser og mere sikkert end en analogdiskriminering ved en meget højohmig spændingsdeler. Fig. 9 viser kredsløbsdiagrammet for en udførelsesform af denne art.

Her er i et unipolært ionisationskammer U på en elektrode El igen anbragt en radioaktiv strålingskilde Ri med begrænset strålingsrækkevidde. Som modelektrode tjener et hus Hl, som er udformet i stort omfang luftgennemtrængeligt, f.eks.,i form af et gitter. Op ad dette ionisationskammer U er der anbragt et andet kammer B som igen har en elektrode E2 med en radioaktiv strålingskilde R2, hvis rækkevidde er valgt således, at praktisk talt hele det indre af kammeret bliver ioniseret, og at der overalt i kammeret forekommer ioner af begge slags polaritet. Som modelektrode tjener igen huset H2. Mens der således i ionisationskaæmeret U for størstedelen forekommer en unipolær ionstrøm, har ionstrømmen i ionisationskammeret B bipolær karakter. I modsætning til huset Hl er huset H2 imidlertid igen afskærmet imod vindstrømninger. Dette kan opnås ved, at der kun findes få åbninger A, bag hvilke der er tilvejebragt strømnings-afbøjende og afskærmende midler.

Begge husdelene Hl og H2 er elektrisk ledende forbundet med hinanden og med den negative, jordede tilførselsledning. Elektroderne El og E2 i de to ionisationskamre er forbundet med portelektroden i hver sin felteffekttransistor TI og T2, hvis kilde-elektroder er forbundet med hinanden og med den positive tilførselsledning. Drænelektroderne i de to felteffekttransistorer Ti og T2 er forbundet med i et isoleret hus H3 anbragte modstande 6 og 61, hvis forbindelsespunkt er ledende forbundet med husene Hl og H2 og med den negative tilførselsledning. Drænmodstandene 6 og 6' for de to felteffekttransistorer TI og T2 kan også være udformet som et potentiometer, hvis midterudtag ligger på den negative tilførselsledning.

14 142687

Endvidere er de to felteffekttransistorers drænelektroder over koblingskondensatorer 7 og 8 hver for sig forbundet over kryds med den anden felteffektortransistors portelektrode.

Kredsløbet med de over kryds tilbagekoblede felteffekttransi-storer TI og T2, ved hvilke ionisationskararene 0 og B danner portmodstande, virker således på samme måde som en fritsvingende, astabil multivibrator. Som følge af de store værdier af de enkelte modstande er koblingstideme imidlertid af størrelsesordenen 1 sekund, dvs. den ved udgangspunktet 9 forekommende frekvens ligger alt efter udførelsen mellem 0,1 og 10 Hz. De to ionisationskamre D og B, hvis modstand ændrer sig ved tilstedeværelse af røg, virker herved som frekvensbestemmende elementer i denne ekstremt langsomt svingende oscillator og nærmere bestemt på den måde, at impuls- eller svingningsfrekvensen ved udgangspunktet 9 aftager, når modstanden over et af de to ionisationskamre U eller B øges. De to ionisationskamre virker altså i samme retning, således at der ikke kræves noget ELLER--element. Desuden har kredsløbet den fordel, at referencemodstande til ionisationskamrene O og B er unødvendige, således at de dermed forbundne stabilitets- og isolationsproblemer overhovedet ikke forekommer. Felt effekttransistorerne TI og T2 og kondensatorerne 7 og 8 kan hensigtsmæssigt sammenfattes til et integreret kredsløb IC, som sammen med modstandene 6 og 6' kan være anbragt i sokkelhuset H3.

Til oscillatorens udgangspunkter.er over en koblingskondensator 10 tilsluttet et frekvensdetektorkredsløb D. Den ved udgangspunktet 9 forekommende, impulsformede vekselspænding tilføres over det af kondensatoren 10 og en indgangsmodstand 14 bestående RC-led og en diode 15 til en lagerkondensator 16, som kan aflades over en parallelmodstand 17 med en given tidskonstant. Kondensatoren 16's opladningstilstand er altså afhængig af impulshastigheden hhv. frekvensen. Aftager impulsfrekvensen som følge af indtrængning af røg i et af de to ionisationskamre U eller B, så aftager også opladningen af kondensatoren 16. Kondensatoren 16 styrer nu basis i en transistor 18, i hvis ko1lektorledning der er anbragt en relævikling 19. I normaltilstanden, dvs. sålænge der ingen røg forekommer, er opladningen af kondensatoren 16 tilstrækkelig til at holde transistoren 18 ledende og hvilekontakten 20 i relæet 19 åben, således at den i serie med kontakten 20 liggende indikatoranordning 21 intet signal afgiver.

........ ψ*·~ .

, U2687 15

Aftager imidlertid kondensatoropladningen scan følge af røgpåvirkning, falder relæet 19 ud, dets kontakt 20 slutter og indikatoranordningen 21 signalerer en alarm.

Til overvågning af kredsløbet kan det være hensigtsmæssigt at udforme relæet 19 som totrinsrelæ med en yderligere arbejdskon-takt 22, som først slutter ved en højere tærskelværdi. Forøges ved et sådant kredsløb kondensatoropladningen endnu mere, således at strømmen gennem transistoren 18 og relæviklingen 19 forøges yderligere, * sluttes også denne kontakt 22 og signalerer over den hermed i serie liggende indikatoranordning 23 en fejltilstand. Alarmkontakten 20 i relæet 19 kan ligeledes være udformet selvholdende, og i stedet for et elektromagnetisk relæ 19 kan et kendt elektronisk kredsløb med tilsvarende funktion anvendes.

En ionisationsrøgmelder af denne art har således ved siden af fordelen ved de andre udførelsesformer, at den reagerer sikkert på de forskelligste, i praksis forekommende brandtyper, endnu den yderligere fordel, at der ikke kræves højohmige referenceelementer, og at der i stedet for en analogdiskriminering kan anvendes en vekselspændings- eller digitaldiskriminering. Den er derfor særlig pålidelig og utilbøjelig til at svigte.

Claims (4)

16 142687 Patentkrav.

1. Brandmeldeanordning med mindst to ionisationskamre og en elektrisk vurderingskreds, der udløser et alarmsignal, når modstanden over mindst ét af ionisationskamrene som følge af indtrængning af røg overskrider en forud fastlagt tærskelværdi, kendetegnet ved a) mindst ét røgfølsomt og lufttilgængeligt ionisationskammer af en første type, i hvilket midler til ionisering af luften er udformet og anbragt på en sådan måde, at der i det mellemrum mellem ionisationskammerets elektroder, hvori der flyder en ionstrøm, dannes ioner med begge slags polaritet (bipolært kammer B), og hvori der er tilvejebragt midler til formindskelse af indtrængningshastigheden af den i dette ionisationskammer (B) indstrømmende luft, og b) mindst ét røgfølsomt og lufttilgængeligt ionisationskammer af en anden type med i det væsentlige uhindret luftadgang, hvori midler til ionisering af luften er udformet og anbragt på en sådan måde, at der i det mindste i en del af mellemrummet mellem elektroderne kun dannes ioner af én polaritet (unipolært kammer U).

2. Brandmeldeanordning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at ionisationskamrene af den første type (B) og ionisationskamrene af den anden type (U) er forenet til en som en enhed udformet ionisationsrøgmelder.

3. Brandmeldeanordning ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at hvert af ionisationskamrene (U,B) er anbragt i serie med i det mindste en del af et referenceionisationskammer (R) hvorhos de to ionisationskamres forbindelsespunkter med reference-ionisationskammeret er forbundet med indgangen til hver sin tærskelværdidanner (T1,T2).

4. Brandmeldeanordning ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at ionisationskammeret af den første type (B) er omgivet af en luftuigennemtrængelig omslutning, som har åbninger til luftadgang, der kun tillader luftens adgang til kammerets indre efter afbøjning af luften.