CH647879A5 - Ionisationsdetektor zum feststellen von rauch. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung schafft nun einen Ionisationsdetektor mit einem Gehäuse, einer einzigen, im Gehäuse an-

Die vorhegende Erfindung betrifft einen Ionisationsdetek- geordneten Messkammer, einer oder mehreren Öffnungen in tor zum Feststellen von Rauch. 40 der Wand der Kammer, um eine Luftzirkulation im Gehäuse

Eine Art von Feuerdetektoren, die eine weite Verbreitung zu ermöglichen, einer im Innern der Kammer auf einer Abgefunden haben, sind die Ionisationsfeuerdetektoren. In ei- Stützung aus Isohermaterial angeordneten Elektrode, einer nem derartigen Detektor wird ein Ionisationsstrom der umge- Einrichtung zum Anlegen einer Potentialdifferenz zwischen benden Atmosphäre ausgesetzt, so dass beim Vorhandensein Elektrode und Gehäuse, einer im Innern der Kammer ange-von Verbrennungsprodukten in der Luft diese den Ionisa- 45 ordneten Ionisierungsquelle, die einen Ionisierungsstrom er-tionsstrom beeinflussen, so dass der Ausbruch oder das Vor- zeugt, der durch die Elektrode aufgefangen wird, einer Ver-handensein eines Feuers angezeigt wird. Bei gewissen Feuer- Stärkereinrichtung zur Verstärkung des Ionisationsstromes detektoren dieser Art wird der Ionisationsstrom mit einem fe- und einer Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der zeitlichen sten Referenzwert verglichen, wobei ein Alarm ausgelöst Änderung des verstärkten Ionisationsstromes.

wird, sobald der Ionisationsstrom diesen Referenzwert über- so Die Anzeigeeinrichtung kann eine Anordnung zum Darsteigt. stellen der momentanen Änderung des Ionisationsstromes

In dieser Beziehung arbeitet der lonisationsfeuerdetektor oder der Änderung des Stromes innerhalb eines gegebenen zufriedenstellend. Er weist jedoch gewisse Nachteile auf. So Zeitintervalls aufweisen. In der einfachsten Form wird die ist der Ionisationsstrom beispielsweise natürlichen Verände- Anzeigeeinrichtung durch ein Ampèremeter gebildet.

rangen unterworfen, die u.a. durch Temperaturänderungen, ss Die Anzeigeeinrichtung kann jedoch auch eine Anord-

Feuchtigkeit, Staub und Alterung der den Ionisationsstrom nung zum Aufzeichnen der zeithchen Änderung des Ionisa-

erzeugenden radiaktiven Quelle verursacht werden. Unter tionsstromes aufweisen.

dem Einfluss dieser natürlichen Faktoren kann eine derartige Die Aufzeichnungseinrichtung kann eine bleibende AufÄnderung eintreten, dass der Alarmschwellenwert überstie- Zeichnung erzeugen und beispielsweise durch ein Registrierge-gen wird, obwohl kein Feuer vorhanden ist. Im weiteren kann «0 rät oder einen ähnlichen Apparat gebildet werden. Im weitern der Ionisationsstrom durch Funktionsstörungen im Feuerde- kann die Aufzeichnungseinrichtung einen Speicher, wie bei-tektor beeinflusst werden. Der Ionisationsstrom spricht auch spielsweise in einem Mikroprozessor, Minicomputer, Com-auf Partikel, z.B. Staubpartikel, an, die nicht notwendiger- puter oder dgl. aufweisen, in welchem die zeitliche Änderung weise Verbrennungsprodukte sind. So können z.B. Teilchen, des Ionisationsstromes aufgezeichnet wird.

die bei Sprengungen in einer Mine erzeugt werden und sich 65 Im weitern weist der erfindungsgemässe Detektor zweckdauerhaft im lonisationsfeuerdetektor festsetzen, einen Fehl- mässig eine Auslöseeinrichtung zum Auslösen eines Alarmes alarm auslösen. auf, falls der Ionisationsstrom einen gegebenen Schwellen-

In der GB-PS 1 365 018 ist ein Verfahren beschrieben, wert übersteigt. Dieser Schwellenwert kann veränderbar sein.

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Im weitern kann der Detektor eine Auslöseeinrichtung zur chem der verstärkte Ionisationsstrom mit einem Referenzwert Auslösung eines Alarms aufweisen, falls die Geschwindigkeit verglichen wird, und der dazu dient, ein Alarmsignal auszulö-der Änderung des Ionisationsstromes einen gegebenen Wert sen, falls der Ionisationsstrom den Referenz- oder Schwellenübersteigt. wert übersteigt. Der Schwellenwert kann fest oder variabel

Die Anzeigeeinrichtung kann mit dem Detektorgehäuse 5 sein, so dass die Umgebungsbedingungen berücksichtigt wer-

eine Einheit bilden, oder benachbart oder entfernt von diesem den können, unter denen der Detektor arbeitet. Da sich der

Detektorgehäuse angeordnet sein. Ionisationsstrom unter dem Einfluss von Faktoren wie z.B.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausfüh- Änderungen in der Temperatur und der Feuchtigkeit, verän-

rungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. dert, ist es ohne weiteres möglich, dass der Schwellenwert

Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung einen er- 10 überschritten wird, obwohl keine Verbrennungsprodukte,

findungsgemässen Ionisationsdetektor. Rauch oder andere Partikel den Ionisationsstrom beeinflus-

Der in der Zeichnung dargestellte Ionisationsdetektor sen. Aus diesem Grund ist es bei gewissen Anwendungen von weist ein Gehäuse 10 auf, in welchem eine Messkammer 12 Vorteil, wenn die Auslöseeinrichtung erst dann anspricht,

ausgebildet ist. Im Innern dieser Kammer 12 befindet sich ei- wenn die Geschwindigkeit der Änderung des Ionisationsstro-

ne Ionisierungsquelle 14 wie beispielsweise Krypton 85, sowie 15 mes einen gegebenen Wert übersteigt. In diesem Fall kann ir-

eine Elektrode 16, die aus einem geeigneten elektrisch leiten- gend eine geeignete Einrichtung zum Feststellen der Ände-

den Material besteht, und die auf einem Isolierkörper 18, der rungsgeschwindigkeit zum Auslösen eines Alarms verwendet sich ebenfalls im Innern der Kammer 12 befindet, abgestützt werden.

ist. An die Elektrode ist ein Differentialverstärker 20 ange- Beim erfindungsgemässen Detektor wird eine analoge schlössen, der mit einem Stromtreiber 21 verbunden ist. Am 20 Ausgangsgrösse erhalten und aufgezeichnet. Die Aufzeich-

Ausgang dieses Stromtreibers 21 liegen parallel ein Aufzeich- nungseinrichtung arbeitet parallel zu einer geeigneten Auslö-

nungsgerät 22 und ein Auslöseelement 24. seeinrichtung. Der Detektor ist daher in der Lage, den Aus-

Das Gehäuse 10 ist mit einer Anzahl von Öffnungen 26 bruch oder das Vorhandensein eines Feuers festzustellen und versehen, welche den freien Durchtritt von Luft durch die einen gegebenen Bereich auf gewisse Vorkomnisse hin zu

Kammer 12 ermöglichen. 2s überwachen. Zusammen mit der Aufzeichnungs- und Auslö-

Das Gehäuse 10 ist an einem geeigneten Ort im zu über- seeinrichtung wird der Detektor dauernd auf Funktionsstö-

wachenden Bereich installiert. Das Gehäuse 10 kann entfernt rungen hin überwacht.

von einem zentralen Steuerungsort, an welchem sich das Aufzeichnungsgerät 22 und das Auslöseelement 24 befindet, an- Die Analogaufzeichnung des Ionisationsstromes erlaubt geordnet sein. 30 es einem fachmännischen Beobachter, aufgrund der Prüfung

Der invertierende Eingang des Verstärkers 20 ist direkt der Aufzeichnung Änderungen des Stromes verschiedenen mit der Elektrode 16 verbunden, während am nicht-invertie- Ursachen zuzuordnen. So bewirken z.B. Sprengungen in einer renden Eingang die Referenzspannung V liegt. Der Verstär- Mine, dass sich der Ionisationsstrom auf eine bekannte Art ker ist mittels einer Widerstandskette, die einen Potentiometer ändert. Ein durch eine Sprengung ausgelöster Alarm kann so-R enthält, rückgekoppelt. Der Rückkopplungsstrom wird mit 35 mit durch Überprüfung der Aufzeichnung als falscher Feu-dem von der Elektrode 16 wegfliessenden Ionisationsstrom eralarm identifiziert werden. Eine Funktionsstörung des Deverglichen und auf dem gleichen Wert wie letzterer gehalten. tektors, welche eine Alarmauslösung bewirkt, steht im allge-Zusätzlich wird die Spannung am invertierenden Eingang, die meinen ebenfalls mit einer Stromänderung im Zusammen-an die Kammer 12 angelegt wird, infolge der Rückkopplungs- hang, die sich vom Zustand unterscheidet, wie er bei einem ei-wirkung des Verstärkers konstant gehalten. 40 gentlichen Feueralarm besteht.

Der Rückkopplungsstrom, d.h. der Ionisierungsstrom, Das Vorhandensein eines brauchbaren Analogsignales wird im Stromtreiber 21 verstärkt und dem Registriergerät 22 am Detektor bringt den weitern Vorteil mit sich, dass es durch •

und der Auslöseeinrichtung 24 zugeführt. einfaches Messen der Amplitude des Ionisationsstromes mit-

Das Registriergerät 22 zeichnet demzufolge die zeitliche tels eines Ampèremeters möglich ist, festzustellen, wenn sich

Änderung des Ionisationsstromes auf. Werden durch die Luft *s der Betriebswert des Stromes soweit verändert hat, dass er

Verbrennungsprodukte in die Kammer 12 geleitet, so wird ausserhalb von annehmbaren Grenzen liegt, z.B. infolge einer der Ionisationsstrom auf bekannte Weise vermindert, was Ansammlung von Staub oder Feuchtigkeit. Die Stromampli-

durch das Registriergerät 22 aufgezeichnet wird. Auf gleiche tude kann dann mittels des Potentiometers R angepasst wer-

Weise wird jede Änderung des Ionisationsstromes, die auf ir- den, um sie innerhalb annehmbare Grenzen zu bringen und gendeine andere Ursache zurückzuführen ist, durch das Regi- so einem Fehlalarmsignal vorzubeugen.

striergerät 22 aufgezeichnet. Wird beispielsweise das Gehäuse Der erfindungsgemässe Detektor arbeitet im wesentlichen

10 unter der Erde in einer Mine installiert, wo es den beim mit einer konstanten Spannung und einem veränderlichen

Sprengen erzeugten Produkten ausgesetzt ist, so wird der Ionisationsstrom. Da der Ionisationsstrom direkt überwacht

Ionisationsstrom beeinflusst, wobei die Stromänderung auf- wird, so steht die durch Stromänderungen erzeugte Aufzeich-

gezeichnet wird. Der Detektor kann demzufolge dazu ver- ss nung in einem genauen Zusammenhang nur zu atmosphäri-

wendet werden, um automatisch die Zeiten aufzuzeichnen, sehen Bedingungen oder zu Funktionsstörungen im Detek-

bei denen eine Sprengung stattfindet. tor. Die Verwendung des Operationsverstärkers 20 in der dar-

Sollten die Öffnungen 26 aus irgend einem Grund blok- gestellten Art bringt den Vorteil mit sich, dass der Ionisa-

kiert werden, so ändert sich der Ionisationsstrom in keiner tionsstrom im geringstmöglichen Mass während des Verstär-

Weise, so dass dieser ungewöhnliche Zustand wieder durch 60 kungsvorganges beeinflusst wird. Ein ähnliches Resultat wird das Registriergerät 22 angezeigt wird. Sollte der Detektor aus durch die Verwendung des Operationsverstärkers zur Kon-

irgend einem Grunde in seiner Funktion gestört sein, wo- stanthaltung des Potentials in der Kammer zwischen der durch der Ionisationsstrom abnormal gross oder klein wird Elektrode und der Ionisationsquelle erreicht. Diese zwei Fak-

oder unverändert bleibt, so kann durch die Prüfung der durch toren tragen dazu bei, dass Änderungen des aufgezeichneten das Aufzeichnungsgerät 22 erzeugten Aufzeichnung festge- 65 verstärkten Ionisationsstromes nur eine Folge von feststellba-

stellt werden, dass eine Störung vorhanden ist und geeignete ren atmosphärischen Bedingungen oder Bedingungen, welche

Schritte zu unternehmen sind. bei einem Feueralarm auftreten, und nicht eine Folge des Ein-

Die Auslösevorrichtung 24 ist ein Komparator, in wel- flusses des Verstärkungsteils sind.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

647879 2 PATENTANSPRÜCHE welches eine Unterscheidung von gewissen Arten von Fehl-

1. Ionisationsdetektor zum Feststellen von Rauch mit ei- alarmen von einem eigentlichen Feueralarm in einem Ionisa-nem Gehäuse (10), einer einzigen, im Gehäuse angeordneten tionsfeuerdetektor mit zwei Kammern erlaubt. In dieser Pa-Messkammer (12), einer oder mehreren Öffnungen (26) in der tentschriftist ein Feuerdetektor beschrieben, der eine Mess-Wand der Kammer, um eine Luftzirkulation im Gehäuse zu s kammer und eine Referenzkammer aufweist, die in Serie geermöglichen, einer im Innern der Kammer auf einer Abstüt- schaltet sind. An diese beiden Kammern wird eine Spannung zung (18) aus Isoliermaterial angeordneten Elektrode (16), ei- angelegt, wobei das Potential an einem Punkt zwischen den ner Einrichtung (20) zum Anlegen einer Potentialdifferenz Kammern überwacht und analysiert wird, um das Vorhan-zwischen Elektrode und Gehäuse und einer im Innern der densein eines Feuers von Fehlalarmen zu unterscheiden. Kammer angeordneten Ionisierungsquelle (14), die einen io Bei diesem Feuerdetektor ist die Referenzkammer durch Ionisierungsstrom erzeugt, der durch die Elektrode aufgefan- den Ionisationsstrom gesättigt, welcher aus diesem Grund im gen wird, gekennzeichnet durch eine Verstärkereinrichtung wesentlichen konstant ist. Das Potential am Zwischenpunkt (20,21) zur Verstärkung des Ionisationsstromes und eine An- ist demzufolge von der Impedanz der Messkammern abhän-zeigeeinrichtung (22) zum Anzeigen der zeitlichen Änderung gig, welche ihrerseits durch das Vorhandensein von Verbren-des verstärkten Ionisationsstromes. 15 nungsprodukten, Staub etc. beeinflusst wird, die jedoch eben-

2. Detektor gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, falls von der Grösse des Ionisationsstromes abhängt, welch dass die Anzeigeeinrichtung (22) eine Anordnung zum Dar- letzterer durch die Charakteristiken der Referenzkammer bestellen der momentanen Änderung des Ionisationsstromes stimmt ist.

aufweist. Der Ionisationsstrom ist jedoch die physikalische Grösse,

3. Detektor gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 20 die direkt beeinflusst wird durch Verbrennungsprodukte, Be-dass die Anzeigeeinrichtung (22) eine Anordnung zum Auf- gleiteffekte von Sprengungen, Feuchtigkeit und dgl.. Es ist zeichnen der zeithchen Änderung des Ionisationsstromes demzufolge sehr wünschenswert, den Ionisationsstrom direkt aufweist. zu überwachen um soweit als möglich feststellen zu können,

4. Detektor gemäss einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge- dass der Ionisationsstrom nur durch atmosphärische Grössen kennzeichnet, dass eine Auslöseeinrichtung (24) zur Auslö- 25 und nicht durch Parameteränderungen der Apparatur beein-sung eines Alarms bei einen gegebenen Schwellenwert über- flusst wird, um eine möglichst echte Analyse der Betriebswei-steigendem Ionisationsstrom vorhanden ist. se zu ermöglichen.

5. Detektor gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, Es ist demzufolge Zweck der vorliegenden Erfindung, ei-dass der Schwellenwert veränderbar ist. nen Detektor zu schaffen, der als Feuerdetektor verwendet

6. Detektor gemäss einem der Ansprüche 1-5, dadurch ge- 30 werden kann, bei dem die vorstehend erwähnten Probleme kennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung (22) vom Detek- gelöst sind, und der die Möglichkeit bietet, Ströme zu über-torgehäuse (10) entfernt angeordnet ist. wachen, die nicht notwendigerweise mit dem Ausbruch oder

7. Detektor nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch ge- Vorhandensein eines Feuers in Beziehung stehen. Das erlaubt kennzeichnet, dass die Potentialdifferenz zwischen Elektrode es, die Ursachen von Stromänderungen in Kategorien einzu-(16) und Gehäuse (10) konstant gehalten ist. 35 ordnen, die mit den Bedingungen für einen eigentlichen Feueralarm bzw. einen Fehlalarm in Zusammenhang stehen.