NO163655B - Elektrisk partikkeldetektor. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en elektrisk partikkeldetektor for' overvåking av atmosfæren i bygninger f. eks.,- spesielt for detektering av branner.

Problemet med branndetektering ved hjelp av ionedetektering

er velkjent. Luften i et rom blir vanligvis ionisert ved hjelp av en radioaktiv kilde eller en periodisk elektrisk gnist og overvåkingen:blir utført ved å måle ionestrømmen.

Når det er en brann, vil tunge partikler som røyk f.eks.

bli ført i<:>bygningen til detekteringskammeret hvor de for-styrrer ionebevegelsen ved å fange dem opp eller blokkere dem. Den målte -ionestrømmen faller så, og dette fallet

<:>blir anvendt for å .sette igang en alarm. Det skal bemerkes

at fuktigheten også reduserer ionestrømmen. For å forhindre at fuktigheten trigger falsk.alarm er det vanlig å anordne et referansekammer som er beskyttet fra fuktigheten eller å sørge for elektronisk kompensasjon av detektorfølsomheten. I dette tilfellet blir det vanskelig å detektere f.eks.

en ulmende brann. Ved branner som ikke har noen stor fri-gjøring av varme er i virkeligheten konveksjonsstrømmene ikke sterke nok til å transportere de tunge partiklene til detektoren innenfor en fornuftig tid. Reaksjonstiden til detektorene blir følgelig i tilfelle av en ulmende brann svært lang og dette er en ulempe med hensyn til sikker-heten .

Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en detektor

ved hvilke ulikt kjente detektorer, tilstedeværelsen av partikler sendt ut ved begynnelsen av en brann f.eks. øker strømmen som passerer gjennom detektoren.

Et annet formål ved oppfinnelsen er:å tilveiebringe en detektor med ladede partikler som er svært enkel og kan opereres fra forskjellige typer strømforsyninger med et ekstremt lavt forbruk.

av den type som innbefatter en sensor med to elektroder forsynt med elektrisitet kjennetegnet ved at sensorene har dets operasjonspunkt ved en strøm mellom 10 og

-9 10 A og ved at samlingen av ioner ved sensoren bevirker en økning i strømmen som passerer derigjennom.

Ifølge et annet trekk ved oppfinnelsen

- er elektrodene dannet av tråder som er bøyd i form av

en alfa (a);

- en av elektrodene til sensoren er forbundet med strømfor-syningspunktet via mellomanordningen av en motstand av svært høy verdi, mens den andre elektroden er forbundet med målepunktet og derfra til jord via mellomliggende

motstand;

- når sensoren er i drift, vil samlingen av ioner bevirke

en økning i strømmen til sensoren;

- sensoren blir strømforsynt via i det minste en mellomliggende diode som anordnet for å operere ved start av dens

karakteristikk og oppfører seg som en motstand; - sensoren er forbundet med målepunktet via en mellomliggende motstand av høy verdi, idet hver av endeterminalene til motstanden er forbundet med jord ved hjelp av en kondensator av lav verdi; - trådene som danner de alfa-formede elektrodene har pigger.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et forenklet elektrisk diagram av en utførelses-form av en detektor for ladede partikler i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 2-11 viser forskjellige utførelsesformer av detektoren

på fig. 1.

Fig. 12 viser en variant av den elektriske kretsen på fig. Fig. 13 viser et forstørret riss av en alfa-formet elektrode som vist på fig. 5.

Nied henvisning til tegningene, er det vist en sensor 1

for ladede partikler som utgjør den følsomme delen av detektoren. Huset til denne sensoren er ikke vist. Huset må

være åpent for å motta gasser som sannsynligvis passerer gjennom det og fortrinnsvis innbefatter et gitter som til-later gasser og ladede partikler sendt ut til å begynne med fra en brann å passere derigjennom. Elektrodene 2

og 3 til sensoren 1 vil bli beskrevet senere.

Sensoren 1 er forbundet med jord ved hjelp av en motstand

4, hvilken verdi f.eks. har størrelsesorden av 10 Mn.

Det er anordnet mellom sensoren 1 og motstanden 4 et første målpunkt 5. '■ Sensoren 1 er forbundet med en strømforsyning via en mellomliggende seriemotstand 6 av svært■høy verdi i størrelsesorden av 1 G fl. Strømforsyningskilden er tilkoplet ved punktet 7 og avkoplet til jord ved hjelp av en kondensator 8.

Strømforsyningen til kretsen er vist med en opp-transformator, hvilken primærvikling 12 er tilkoplet ved terminalene 13, 14 og hvilken sekundærvikling 15 er forbundet mellom jord på den ene siden og punktet 7 via mellomliggende diode

16 på den andre siden.

Det skal bemerkes at strømforsyningen av kretsen kan være kontinuerlig ved punktet 7, med en spenning i størrelses-orden av 1000 volt, f.eks., som kan bli likerettet som vist på fig. 1, idet primærviklingen blir strømforsynt av vekselstrøm, og til slutt kan det være pulser som kan være tilfelle i utførelsesformen på fig. 1, idet primærviklingen blir strømforsynt av pulser som kommer f.eks.

fra utladningen av en kondensator.

Tatt med i betraktningen verdien på motstanden 6 og verdien til strømforsyningen, er det sannsynlig at strømmens passering

-9 -12 gjennom sensoren 1 er i størrelsesorden av 10 til 10 A. Operasjonspunktet til sensoren må være under den ikke-

opprettholdte utladningssonen, dvs. vel under i intensitet den selv-opprettholdte lavinesonen som korresponderer med korona-effekten.

Det skal bemerkes at fra fig. 12 fremgår det at motstanden

6 på fig. 1 er blitt erstattet av dioder 17 som opereres ved starten til karakteristikken og oppfører seg som en motstand av høy verdi. Denne anordningen har en strøm-regulerende effekt for å øke spenningen over sensoren som en funksjon av eldning. Kondensatoren 8 på fig. 1 er også blitt utelatt. På den andre siden er målpunktet 5 anbrakt etter motstanden 4 av høy verdi, hvilke to endeterminaler er forbundet med jord via mellomliggende to kondensatorer 18 og 19 av svært lav verdi. På denne måten blir en integrert strømutgang i størrelsesorden av 10 ^ A tilveiebrakt.

Formen på elektrodene 2, 3 er anordnet for å begrense det elektriske feltet mellom dem for således å unngå enhver utladning. Dette er grunnen til at elektroden ikke er formet med punkter motsatt hverandre, men heller med fingrer (fig. 2), kuler (fig. 3), tråder bøyd i halvsirkler (fig.

4) eller i form av en alfa (fig. 5) eller ved rette tråder anordnet i parallelle plan (fig. 6), utragninger av en tråd mot planet til den andre tråden skjærende sistnevnte, parallelle tråder (fig. 7), skruelinjeformede tråder anordnet parallelt (fig. 8) eller i parallelle plan (fig. 9). Det er også mulig å ha en av elektrodene i form av en spole fordelt på en sylinder og den andre elektroden anordnet langs aksen til sylinderen, enten i rett form (fig. 10)

eller i form av en skruelinje (fig. 11). Disse utførelses-formene av elektrodene er kun eksempler.

Elektrodene er fortrinnsvis i form av bøyde tråder f.eks.

i form av en alfa, i samsvar med den vist på fig. 5.

På fig. 13 er den alfa-formede elektroden vist i form av

en bøyd tråd 20. Denne tråden er ikke perfekt og har pigger angitt med henvisningstallet 21, siden mikrogeometrien

til trådene er nyttige med hensyn til spørsmålet om elektriske felt. Eri tråd på 100 um diameter er f.eks. bøyd med en radius mindre enn eller lik 1 mm.

Formen på elektroden gir spesiell virkning ved samling

av ladede partikler ikke fullstendig utbrent som blir sendt ut av en brann og spesielt av en ulmende brann. Når partiklene blir samlet av elektroder utlades, de der og det dannes en strøm, men blir de tent der igjen . bevirkes en emisjon av sekundære ioner som også blir samlet fra hvilke resultatet er en netto økning i strømmen.. Denne sekundære forbrenningen blir forbedret ved å gjøre elektrodene av, eller dekke dem med, spesielle legeringer eller metaller.

I visse tilfeller blir en ikke-ladet partikkel, slik som

støv, avsatt på en elektrode. Dersom en ion kommer i ro på støvpartikkelen som er frembrakt mellom denne ionen og elektroden, vil en utladning, som korresponderer med en lavine-multiplikasjon av elektriske ladninger, og en større strøm oppstå. Denne utladningen blir dessuten fulgt av en reaksjon lik en kjemisk oksydasjonsreaksjon av støv-partikkelen og resultatet er forbrenning av støvet, dvs. rensing av elektroden.

Der resulterer fra dette en forbedring i følsomheten til sensoren og automatisk rengjøring av elektrodene og sensoren kan således drives ved lavere strømforsyning.

Den fundamentale forskjellen i forhold til konvensjonelle ionesensorer er at sensoren ifølge foreliggende oppfinnelse samler ioner og sekundærioner, også samlet, øker strømmen ved sensoren. På den andre siden vil variasjoner i omgivelses-temperaturen, luftstrømmer og tilstedeværelsen av ikke-

ladede partikler ikke ha noen følsom innvirkning på strømmen i sensoren, som unngår falske alarmer.

Med henvisning til fig. 1, er det mulig å analysere driften

av detektoren på følgende forenklede måte: I fravær av ioner, er målepunktet 5 ved et stabilt potensial. I fra-

vær av samlede ioner stiger strømmen i sensoren og potensialet ved punktet 5 varierer.

Strømforsyningen til sensoren kan være kontinuerlig, likerettet vekselstrøm, eller pulset med samplepulser i størrelses-orden av f.eks. 10-20 ms pr. sekund.

Oppfinnelsen er spesielt vel egnet for detektering av begynnelsen av en brann, spesielt ulmende branner, ved hjelp av den sensor som avføler små ladede partikler sendt ut av en begynnende brann. Dette er likeledes vel egnet for detektering av røyk, gass, damp (natrium, f.eks.), støv, aerosol eller ioner.

Claims (7)

1. Elektrisk partikkeldetektor av den type som innbefatter en sensor med to elektroder forsynt med elektrisitet, karakterisert ved at sensoren (1) har dens operasjonspunkt ved en strøm på mellom 10 -13 og 10 — 9 A og at samlingen av ioner av sensoren (1) bevirker en økning 1 strømmen som passerer derigjennom.

2 . Detektor ifølge krav 1, karakterisert ved at elektrodene (2,3) er formet av tråder bøyd i form av en alfa.

3. Detektor ifølge krav 1, karakterisert ved at en av elektrodene (2) til sensoren er forbundet med punktet (7) til strømforsyningen via mellomliggende motstand (6) av svært høy verdi, mens den andre elektroden (3) er forbundet med målepunktet (5) og derfra med jord via en mellomliggende motstand (4).

4 . Detektor ifølge krav 3, karakterisert ved at hår sensoren er i drift, bevirker samlingen av ionene en økning i strømmen detektert av enhver innretning.

5. Detektor ifølge krav 1, karakterisert ved at sensoren (1) blir strømforsynt via mellomliggende av minst en diode som er anordnet for å opereres ved start av dens karakteristikk og oppførsel som en motstand.

6. Detektor ifølge krav 5, karakterisert ved at sensoren (1) er forbundet med målepunktet (5) via en mellomliggende motstand (4) av høy verdi, idet hver av terminalendene til motstanden (4) er forbundet med jord via en. kondensator (18,19) av svært lav verdi.

7. Detektor ifølge krav, 2, karakterisert ved at trådene som danner de alfa-formede elektrodene har pigger (21).