NO141008B - Ionisasjonsbrannmelder. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en ionisasjonsbrannmelder med et åpent målekammer som inneholder en strålingskilde, og som i serie med en sammenligningsmotstand er tilkoblet en forsyningsspenning/og hvor spenningsendringer kan tas ut på en måle-elektrode som er anbragt i målekammeret og danner forbindelsespunkt mellom dette og sammenligningsmotstanden.

Ionisasjonsbrannmeldere har allerede•lenge vært kjent.

Ved disse ioniserer et radioaktivt preparat luften mellom to elektroder, altså i almindelighet mellom målekammerets metalliske kapsel og måle-elektroden i kammeret, så der går en strøm når en spenning påtrykkes elektrodene. Når røk trenger inn i målekammeret, reduserer påleiringen av tunge røkpartikler på luftionene strømmen i kammeret, noe som utnyttes for dannelse av en måle-størrelse. Til dette formål blir kammerstrømmen i regelen ført gjennom et annet kammer (sammenligningskammer). Spennings-endringen i forbindelsespunktet mellom de to kamre, altså i måle-elektroden, kan da måles og indikeres.

For å belaste omgivelsene minst mulig med stråling fra ionisasjonsbrannmeldere er man fra lengre tid tilbake gått over til å føre kammerstrømmen gjennom en målemotstand istedenfor gjennom et sammenligningskammer. Dermed blir det også mulig å spare den radioaktive strålingskilde for sammenligningskammeret. Dessuten blir der for målekammeret benyttet mest mulig svake radioaktive preparater. Derved blir kammerstrømmen ytterst svak, noe som stiller strenge krav til den elektriske installasjon av konstruksjonen og av måleinnretningen. Måle-elektroden må anbringes konstruktivt isolert fra de to motelektroder, og over den isolerende bæredel for måle-elektroden går der en om enn ytterst svak isolasjonsstrøm som vil kunne forfalske måleresultatet fra brannmelderen. For minskning av radioaktiviteten er der altså satt grenser når kammerstrømmen reduseres til størrelsesordenen for isolasjonsstrømmen. Da en ytterligere forbedring, altså økning

av isolasjonsmotstandene for tiden ikke lenger synes mulig med de materialer som står til rådighet, er det ved de hittil anvendte konstruksjoner av ionisasjonsbrannmeldere ikke mulig å redusere radioaktiviteten ytterligere uten å influere uheldig på funksjonen. Imidlertid tilsier miljøvernhensyn stadig en slik reduksjon.

Oppfinnelsens oppgave er å skaffe en ionisasjonsbrannmelder

av den innledningsvis nevnte art, hvor man klarer seg med en betraktelig mindre radioaktivitet enn ved tradisjonelle brannmeldere uten at det influerer uheldig på dens funksjon. Ifølge oppfinnelsen blir det oppnådd ved at sammenligningsmotstandens motstandsverdi i det minste er en halvpart mindre enn motstandsverdien av målekammeret i hviletilstand, og at de isolerende bæredeler for henholdsvis måle-elektroden og målekammerets ytre elektrode er innbyrdes uavhengig elektrisk koblet med sammenligningsmotstandens ytre elektrode.

Mens sammenligningskammeret resp. sammenligningsmotstanden

ved tradisjonelle ionisasjonsbrannmeldere hadde omtrent samme motstandsverdi som målekammeret, blir denne sammenligningsmotstand ved brannmelderen ifølge oppfinnelsen valgt vesentlig mindre-enn målekammerets motstand. Derved blir kravene til isolasjonsmotstanden i sammenligningsveien redusert, da størrelsen av denne isolasjonsmotstand ikke er av betydning med hensyn til absolutt verdi, men bare i forhold til. målemotstanden. Ved valg av en forholds-vis liten sammenligningsmotstand ligger bare en relativt liten andel av den samlede spenning på målemotstanden og dermed også på den parallelt-liggende isolasjonsmotstand. Det betyr at der også

bare kan gå en meget svak isolasjonsstrøm parallelt med sammenligningsmotstanden.

I den forbindelse må konstruksjonen riktignok velges slik

at der ikke kan gå noen isolasjonsstrøm parallelt med målekammeret ,hvor størstedelen av spenningen påtrykkes. De isolerende bæredeler for henholdsvis målekammer og måle-elektrode må altså

være festet slik på en ytre elektrode at der ikke forekommer noen bro av isolasjonsstoff mellom måle-elektroden og målekammerets kapsel-elektrode. Isolasjonsstrømmer i målekammeret kan dermed bare flyte mellom klemmene for forsyningsspenningen og ikke til måle-elektroden.

I og med den minskning av isolasjonsstrømmen som oppnås ved oppfinnelsen, kan målestrømmen gjøres mindre i samme forhold uten at brannmelderens funksjon blir dårligere. Dermed kan målekammeret også utrustes med en tilsvarende svakere radioaktivitet. Ved minskning av målestrømmen til en tiendedel av den hittil be-nyttede verdi er det altså teoretisk mulig å minske radioaktiviteten til en hundrededel, siden den avtar kvadratisk med strømmen.

Skjønt man på grunn av forskjellige andre innflytelser ikke fullt ut kan nyttiggjøre seg denne verdi, muliggjøres allikevel en betraktelig minskning av radioaktiviteten uten at der må stilles strengere krav til isolasjonsmotstanden. Således er isolasjonsmotstanden ved en særlig gunstig utførelsesform for oppfinnelsen omtrent en til to tierpotenser mindre enn målekammerets motstand. Denne har altså

da f.eks. en motstandsverdi på 10 12 Ohm, mens sammenligningsmotstanden har en verdi i størrelsesorden IO<10> til 10<11> Ohm. Radioaktiviteten kan i så fall uten videre minskes til 0,1 til 0,01 microcurie.

En videre utvikling av oppfinnelsen består dessuten i å utforme selve bæredelen for måle-elektroden som sammenligningsmotstand.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli belyst nærmere ved et utførelseseksempel.

Fig. 1 viser den skjematiske oppbygning av en tradisjonell ionisasjonsbrannmelder, og

fig. 2 viser en skjematisk oppbygning for en ionisasjonsbrannmelder utført i samsvar med oppfinnelsen.

Fig. 1 viser skjematisk måleføleren hos en ionisasjonsbrann-uielder. Den består i det vesentlige av et målekammer (ionisasjonskammer) 1 og en sammenligningsmotstand R^, som i innbyrdes serie-kobling er tilkoblet en forsyningsspenning U0. Målekammeret 1 har som kapsel en gitterelektrode 2 som lar den omgivende luft trenge uhindret inn i kammeret 1 og inneholder en måle-elektrode 3. I målekammeret 1 er der anbragt svakt radioaktive preparater 4 som ioniserer luften mellom gitterelektrode og måle-elektrode og ved påtrykning av spenningen,bringer en kammerstrøm til å flyte mellom måle-elektroden 3 og gitterelektroden 2. Målekammeret 1 virker altså som en høyohmsk motstand Rrø, som antydet stiplet på fig.l. Målekammeret 1 (Rrø) og sammenligningsmotstanden Ry danner dermed

en spenningsdeler, hvis uttakspunkt dannes av måle-elektroden 3.

Når røk trenger inn i målekammeret, avleirer de tunge røkpartikler seg på luftionene og reduserer kammerstrømmen. Dermed endres spenningen på måle-elektroden 3, noe som utnyttes som målestørrelse. Denne utnyttelse skjer med en kjent kobling som ikke vil bli beskrevet nærmere her.

Motstanden RM i målekammeret 1 er meget stor, da der her bare skal anvendes meget svake radioaktive preparater. Dermed er også kammerstrømmen IM, som også går gjennom sammenligningsmot--11 standen meget liten, f.eks. i størrelsesorden 10 ampere.

Ved denne størrelsesorden må der imidlertid også allerede tas hensyn til de isolasjonsstrømmer som flyter gjennom de isolerende bæredeler 5 og 6 for henholdsvis gitterelektroden 2 og måle-elektroden 3. Motstandene av bæredelene 6 og 5 er betegnet med henholdsvis Rj^ og Ri2* 0ver disse strekninger går deir tilsvarende isolas jonsstrømmer i 1^ og 1^2* Av ^isse er isolas jonsstrøm-

men i I i2 uten betydning, da den bare flyter mellom inngangs-elektroden 7 til sammenligningsmotstanden R^. og gitterelektroden 2 og ikke influerer på spenningen på måle-elektroden. Isolasjonsmotstanden 1^ endrer derimot spenningen på måle-elektroden 3, og den må derfor høyst andra til 20% av målestrømmen IM for ikke å influere uheldig på brannmelderens funksjon.

Antar man nu at sammenligningsmotstanden R^, som også kan være et sammenlignings-ionisasjonskammer ved tradisjonelle ionisasjonsbrannmeldere,har omtrent samme verdi som motstanden av målekammeret 1, så ligger der på sammenligningmotstanden Ry og målekammeret en spenning henholdsvis UTT og Uw lik

V M

Isolasjonsstrømmen I., blir da: T"» IX Da man, som nevnt, ikke lenger kan øke isolasjonsmotstanden R^ vilkårlig, må heller ikke motstanden R^ av målekammeret økes ytterligere, foråt forholdet mellom kammerstrøm IM og isolasjons-strøm 1^ ikke skal forringes. En minskning av sammenligningsmotstanden Ry ved en konstruksjon ifølge fig. 1 ville gjøre forholdet enda dårligere, da spenningen UM ville bli større enn Uo Fig. 2 viser skjematisk oppbygningen av en ionisasjonsbrannmelder ifølge oppfinnelsen. Målekammeret 11 er omgitt av gitterelektroden 12, som holdes av en isolerende bæredel 15. Måle-elektroden 13 holdes av en isolerende bæredel 16 som i mot-setning til fig. 1 ikke er forbundet med gitterelektroden 11 resp. dennes bæredel 15, men henger direkte på inngangselektroden 17. Takket være denne konstruksjon flyter den ugunstige isolasjons-strøm i 1^ ikke lenger som på fig. 1 mellom måle-elektroden 3 og gitterelektroden 2, men mellom inngangselektroden 17 og måle-elektroden 13, altså parallelt med sammenligningsmotstanden Ry. Legger man nu igjen spenningen UQ på elektrodene 12 og 17, flyter følgende isolasjonsstrøm til måle-elektroden 13: Sålenge sammenligningsmotstanden R„ ligger i samme stør-relsesorden som motstanden R,, av målekammeret 11 (dvs. Uy=UM= U o ) , blir altså den ugunstige isolasjonsstrøm holdt på samme stør- ^ reise som tidligere. Hvis man imidlertid i samsvar med oppfinnelsen minsker sammenligningsmotstanden Ry i forhold til motstanden R^ av målekammeret 11, blir også spenningen Uv tilsvarende mindre enn måle-kammerspenningen U^. Isolasjonsstrømmen 1^ minker i samme forhold som spenningsandelen Uv- Istedenfor å minske sammenligningsmotstanden Rv kan man selvsagt også øke målekammermotstanden Rj^, nemlig ved hjelp av den tilstrebede minskning av radioaktiviteten av strålingskildene 14. På grunn av sammenhengen

får man i den forbindelse bare å påse at sammenligningsmotstanden Ry blir omtrent en tierpotens mindre enn isolas jonsmotstanden

Claims (3)

1. !• Ionisasjonsbrannmelder med et åpent målekammer som inneholder en strålingskilde, og som i serie med en sammenligningsmotstand er tilkoblet en forsyningsspenning, og hvor spenningsendringer kan tas ut på måle-elektroden,som dannes av forbindelsespunktet mellom målekammer og sammenligningsmotstand, karakterisert ved at sammenligningsmotstandens motstandsverdi (Ry) er minst en halvdel mindre enn motstandsverdien av målekammeret (11) i hviletilstand, og at de isolerende bæredeler (15,16) for henholdsvis måle-elektroden (13) og målekammerets (11) ytre elektrode (12), innbyrdes uavhengig, er elektrisk koblet med sammenligningsmotstandens ytre elektrode (17) .
2. 2. Ionisasjonsbrannmelder som angitt i krav 1, karakterisert ved at målekammerets (11) motstand (Rrø) er omtrent en til to tierpotenser større enn sammenligningsmotstanden (Ry).
3. 3. Ionisasjonsbrannmelder som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at bæredelen (16) for måle-elektroden (13) tjener som sammenligningsmotstand (Ry)•