DK164333B - Elektrisk partikeldetektor - Google Patents

Description

DK 164333 B

- i -

Den foreliggende opfindelse angår en elektrisk partikeldetektor til brandalarmering og af den i krav l's indledning angivne art.

5

Det er kendt at detektere brand ved detektering af ioner. Sædvanligvis ioniseres luften i et rum ved hjælp af en radioaktiv kilde eller ved hjælp af en periodisk elektrisk gnist, og overvågning finder sted ved måling af en ion-10 strøm. I tilfælde af brand vil tunge røgpartikler, som gennem rummet føres til detekteringsområdet, forstyrre ionbevægelsen. Den målte ionstrøm vil derved falde, og dette fald udnyttes til at iværksætte en alarm. Det skal bemærkes, at fugtighed også nedsætter ionstrømmen. For at ikke 15 også fugtighedsændringer skal iværksætte en - falsk - alarmering, er det sædvane at anvende et referencekammer, som er beskyttet mod fugt eller at anvende elektronisk kompensering af detektorens følsomhed. Det er da meget vanskeligt at detektere eksempelvis en ulmende brand. Ved brand 20 uden kraftig varmeafgivelse kan konvektionsstrømmene være for svage til at transportere de tunge partikler til detektoren inden for en rimelig periode. Som følge heraf er detektorens reaktionstid i tilfælde af en ulmende brand meget lang og altså utilstrækkelig.

25

Fra DE-A 1 498 657 er det kendt at måle renheden eller blandingsforholdet af gasser ved hjælp af et kredsløb, som arbejder med vekselstrøm, og hvor man måler impulser med høj frekvens og lille amplitude. Der benyttes imidlertid 30 strømstyrker på omkring 100 μΑ, hvilket svarer til et mærkbart forbrug.

Formålet med opfindelsen er at anvise en detektor, i hvilken, modsat kendte detektorer, forekomst af partikler, som 35 udsendes ved begyndelsen af en brand, øger strømmen gennem detektoren, samtidig med at detektoren er meget enkel og i Stand til at arbejde med flere typer af forsyningsspænding

DK 164333 B

- 2 - med et meget lille forbrug.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved den i krav 1 anviste udformning.

5

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere i forbindelse med tegningen, hvor fig. 1 viser forenklet en partikeldetektor ifølge op-10 findelsen, fig. 2-11 forskellige udførelsesformer for de i detektoren indgående føleelektroder, fig. 12 en anden udførelsesform af partikeldetektoren ifølge opfindelsen, og 15 fig. 13 i større målestoksforhold den i fig. 5 viste alfaf ormede elektrode.

I fig. 1 er vist en føler 1 for ladede partikler. Føleren udgør detektorens følsomme del. Følerens hus er ikke vist, 20 men skal være således åbent, at luft kan strømme forbi fø-leelektroderne 2 og 3, som vil blive nærmere omtalt i det efterfølgende.

Følerens 1 ene elektrode 3 er forbundet til jord via en 25 modstand 4, hvis værdi eksempelvis er af størrelsesordenen 10 Mohm.

Mellem føleren 1 og denne modstand 4 findes et første målepunkt 5.

30 Følerens anden elektrode 2 er forbundet til en strømforsyning via en anden, meget stor modstand 6 af størrelsesordenen 1 Gohm. Strømforsyningen, der er repræsenteret ved et terminalpunkt 7, er afkoblet til jord via en kondensator 8.

Forsyningsspændingen leveres af en transformer, hvis primærvikling 12 er forbundet til terminaler 13 og 14 for for- 35

DK 164333B

- 3 - bindelse til lysnettet, og hvis sekundærvikling 15 er forbundet henholdsvis til jord og til terminalpunktet 7 via en diode 16.

5 Det skal bemærkes, at spændingsforsyningen af kredsløbet kan være kontinuerlig, i terminalpunktet 7, med en spænding af størrelsesordenen eksempelvis 1000 V; at spændingen kan være ensrettet som antydet i fig. 1, hvor transformerens primærvikling fødes med vekselspænding, og at den 10 kan være pulserende, hvilket kan være tilfældet i fig. 1, hvorved primærviklingen fødes med impulser fra eksempelvis udladning af en kondensator.

Ved dimensionering af modstanden 6 i afhængighed af spæn- 15 dingsforsyningen kan man opnå en strøm gennem føleren 1 af -9 -12 størrelsesordenen 10 - 10 A. Følerens driftspunkt skal være beliggende under den ikke-vedvarende udladningszone, dvs. under den selvforstærkende lavinezone, der skyldes coronavirkning.

20 I fig. 12 er modstanden 6 erstattet af dioder 17, som arbejder ved begyndelsen af deres karakteristik og optræder som en høj modstand. Dette arrangement har en strømregulerende virkning, som forøger spændingsfaldet over føleren 25 ved ældning. Også afkoblingskondensatoren 8 (fig. 1) er udeladt i detektoren ifølge fig. 12. Endvidere er målepunktet 5 beliggende på den anden side af modstanden 4, hvis terminaler begge er forbundet til jord via hver sin lille kondensator 18 henholdsvis 19. På denne måde opnås 30 en strøm af størrelsesordenen 10 ^A.

Elektroderne 2,3 er udformet således, at det elektriske felt mellem dem begrænses for at hindre enhver udladning. Elektroderne er derfor ikke udformet som modstående punk-35 ter, men som fingre (fig. 2), kugler (fig. 3), halvcirkelformede tråde (fig. 4), alfabukkede tråde (fig. 5), eller rette tråde forløbende i parallelle planer (fig. 6) og - 4 -

DK 164334 B

krydsende hinanden, parallelle tråde (fig. 7), skrueviklede tråde, som er indbyrdes parallelle (fig. 8) eller forløbende i parallelle planer (fig. 9). Det er også muligt at udforme den ene elektrode som en vikling på en cylinderflade 5 og den anden elektrode strækkende sig langs cylinderfladens akse, enten retlinet (fig. 10) eller skrueformet, (fig. 11). Disse elektrodeudformninger er kun nævnt som illustrative.

Foretrukket er elektroderne tildannet af tråd bukket i form 10 af et alfa som vist i fig. 5.

I fig. 13 er den alfaformede elektrode’vist i form af en bukket tråd 20. Tråden er ikke helt glat, men har en dunet overflade, som antydet ved 21, idet trådens mikrogeometri 15 har betydning i forbindelse med elektriske felter. Eksempelvis kan en tråd med en diameter på 100 pm være bukket med en krumningsradius, der er lig med eller mindre end 1 mm.

20 Denne elektrodeform har vist sig særlig effektiv til opsamling af ladede partikler, som ikke er fuldstændig forbrændt og udsendes fra især et ulmende bål. Når sådanne partikler opfanges af elektroderne, aflades de, hvilket giver anledning til en strøm, men de genantændes, hvilket medfører 25 en emission af sekundære ioner, som også opfanges, og fra hvilken hidrører en yderligere forøgelse af strømmen. Denne sekundære forbrænding kan fremmes ved, at elektroderne fremstilles af eller belægges med katalysatorvirkende legeringer eller metaller.

30 I visse tilfælde kan ikke-ladede partikler, såsom eksempelvis støvpartikler, ramme en elektrode. Hvis en ion tilføres støvpartiklen, frembringes mellem-ionen og elektroden en udladning, som svarer til en lavinemultiplikation af 35 elektriske ladninger, og en større strøm opstår. Udladningen følges af en reaktion svarende til en kemisk oxidation af støvpartiklen, hvis resultat er forbrænding af støvpar-

DK 164334 B

- 5 - tikler. Elektroden bliver således renset. Den forøgede følsomhed og den automatisk rensning af elektroderne betyder, at detektoren kan arbejde med en lavere forsynings-spænding.

Den væsentlige forskel i sammenligning med konventionelle ionfølere er, at de opfangede ioner og de sekundære ioner, som ligeledes opfanges, øger strømmen i detektoren ifølge ^ opfindelsen. På den anden side har omgivelsestemperaturændringer, luftstrømninger og tilstedeværelse af ikke-ladede partikler ingen mærkbar indflydelse på strømmen i detektoren. Herved undgås fejlalarmeringer.

Under henvisning til fig. 1 kan detektorens virkemåde analyseres på følgende forenklede måde: i fravær af ioner er målepunktets 5 potentiale stabilt; ved tilstedeværelse af indsamlede ioner øges strømmen gennem føleren, og potentialet i målepunktet 5 ændres.

20

Spændingsforsyninger til føleren 1 kan være kontinuerlig, ensrettet vekselspænding eller impulser med en aftastnings-frekvens på eksempelvis af størrelsesordenen 10-20 pr. sekund. 1 2 3 4 5 6 35 2

Den anviste detektor er især velegnet til at detektere en 3 begyndende brand, især en ulmende brand, ved med føleren at reagere på de små ladede partikler, som udsendes ved begyn 4 delsen af branden. Detektoren er også velegnet til at de 5 tektere røg, gasser, dampe (af eksempelvis natrium), støv, 6 aerosoler eller ioner.

Claims (5)

1. Elektrisk partikeldetektor omfattende en føler (1) med to elektroder (2,3), over hvilke der opretholdes en spæn-5 dingsforskel, og som arbejder i et strømområde under området for coronaudladning, kendetegnet ved, at elektroderne (2,3) er fremstillet af tråde, som er bukket til alfa-form, og at følerens (1) arbejdspunkt ligger under området for uselvstændig udladning, dvs. ved en intensitet, 10 som er tydeligt under området for selvstændig lavmedannel-se svarende til coronaudladning, således at følerens opsamling af. ioner medfører en forøgelse 'af den passerende strøm. 15

2. Detektor ifølge krav 1, kendetegnet ved, at følerens (1) elektroder (2,3) er forbundet til en strømforsyning (7) via to modstande, af hvilke den ene modstand (6) er af størrelsesordenen Gohm, og den anden modstand (4) frembringer et måleligt spændingsfald til bestemmelse af 20 den gennem føleren passerende strøm.

3. Detektor ifølge krav 1, kendetegnet ved, at føleren (1) strømforsynes via mindst en diode (17), som arbejder ved begyndelsen af sin karakteristik og optræder som 25 en modstand.

4. Detektor ifølge krav 3, kendetegnet ved, at føleren (1) er forbundet til et målepunkt (5) via en stor modstand (4), hvis terminaler begge er jordforbundet via en ^ meget lille kondensator (18,19).

5. Detektor ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de alfa-formede elektrodetråde er dunede (21). 35