DE2130889A1

DE2130889A1 - Ionisationsfeuermelder

Info

Publication number: DE2130889A1
Application number: DE19712130889
Authority: DE
Inventors: Max Kuhn; Thomas Lampart
Original assignee: Cerberus AG
Current assignee: Cerberus AG
Priority date: 1970-07-23
Filing date: 1971-06-22
Publication date: 1972-02-03
Also published as: CH508251A; FI56287C; SE369794B; ZA714783B; JPS5082998A; JPS5543545B2; FI56287B; YU35684B; AU463927B2; JPS5082999A; DK130857C; DE2130889B2; US3767917A; YU180271A; HK70078A; NL7108647A; JPS526080B1; AU3152871A; DK130857B; SE375871B

Description

22. Juni 1971

DIpl.-Ing. Dipl. o&c. ρυοί.

DIETRICH LEWINSKY 2130889

PATENTAi !WALT
8 Mönchsn 21 - Gotthardstr. 81

Telefon 5.' 17 62

CERBERÜS AG Männedorf / ZH

Ionisationsfeuermelder

Die Erfindung betrifft einen Ionisationsfeuermelder mit mindestens einer wenigstens ein radioaktives Präparat enthaltenden und der Aussenatmosphäre zugänglichen Ionisationskammer und einer elektrischen Schaltung zur Signal- oder Alarmgabe.

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Bei Ionisationsfeuermeldern wird die in der Messkammer befindliche Luft durch ein radioaktives Präparat ionisiert und zwischen den Elektroden der Ionisationskammer entsteht ein Ionenstrom. Treten Rauch, Brandaerosole oder andere Partikel durch die Kanmieröffnungen in die Ionisationskammer ein, so ändert sich der elektrische Strom. Die elektrische Schaltung wertet diese Stromänderung derart aus, dass bei einer bestimmten Herabsetzung der Leitfähigkeit in der Ionisationskammer über Leitungen ein Alarmsignal an eine Zentrale abgegeben wird. Bei bekannten derartigen Schaltungen liegt die Ionisationskammer in Serie mit einem Widerstandselement, z.B. einer nahezu abgeschlossenen oder gegen Brandaerosole unempfindlichen zweiten Referenzionisationskammer,und die Potentialdifferenz zwischen beiden Kammern wird mit Hilfe eines hochohmigen Verstärkerelementes, z.B. eines Feldeffekttransistors, bestimmt. Eine weitere Möglichkeit besteht in der periodischen Abtastung der Aufladung der Elektroden der Ionisationskammer.

Da die verwendeten Ionisationskammern im allgemeinen einen Widerstand von mehr als 1Ol ο ω besitzen und die elektrische Schaltung einen wesentlich höheren Eingangswiderstand haben muss, sind Ionisationsfeuermelder sehr empfindlich auf Verunreinigungen, die die Isolationswiderstände herabsetzen. Andererseits werden Partikel in der Umgebung des Melders, z.B. Staub, ebenfalls ionisiert in die Messkammer hineintransportiert und dort abgelagert. Brandaerosole werden in gleicher Weise abgeschieden. Dies macht eine häufige Wartung von Feuermeldeanlagen und eine Reinigung der Ionisationsfeuermelder notwendig.

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Bei bekannten Ionisationsfeuermeldern ist die Wartung einer Anlage jedoch sehr mühsam.

Die Melder sind meist als kompakte, steckbare Einheiten ausgeführt, die in einen an der Montagefläche, z.B. an der Raumdecke angebrachten Sockel, hineingesteckt werden. Die Einzelteile des Ionisationsfeuermelders selbst sind bei bekannten Konstruktionen meist fest miteinander verbunden, z.B. vernietet oder, verschraubt. Eine Oeffnung des Melders und eine Reinigung der Ionisationskammer nimmt eine erhebliche Zeit in Anspruch. Ausserdem müssen bei jeder Wartung die Melder aus dem Sockel herausgenommen werden, welcher sich meist an der Raumdecke oder über brandgefärdeten Substanzen, z.B. über einem Regal, usw. befindet. Es ist nahezu unmöglich, vom Boden aus ohne Hilfsmittel, wie z.B. Leitern, die Melder auszuwechseln.

Die Oeffnung eines Ionisationsfeuermelders ist darüber hinaus mit gewissen Gefahren verbunden, da die Ionisationskammer radioaktive Präparate enthält. Ausserdem können bei einer zufälligen Berührung des hochohmigen Eingangs der elektrischen Schaltung einzelne Bauteile, z.B. der am Eingang liegende Feldeffekttransistor, beschädigt werden. Es ist daher ein ausgebildetes Personal für Wartungsarbeiten erforderlich.

Bei Ausbruch eines Brandes und entsprechender Temperaturerhöhung schmelzen die Plasticteile des Sockels und Ionisationsfeuermelder s. Bei bekannten Konstruktionen kann es vorkommen,

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dass dabei der gesamte Melder oder Teile davon mit der radioaktiven Quelle herabfallen und zu einer Verseuchung des Brandschuttes führen.

Ziel der Erfindung ist daher ein Ionisationsfeuermelder, welcher einfacher und schneller ausgewechselt werden kann, welcher schneller von ungeschultem Personal überprüft und gereinigt werden kann, ohne dass dabei das Personal durch radioaktive Strahlungen geschädigt werden kann, ohne dass Bauteile durch zufällige Berührung beschädigt werden können. Ein weiteres Ziel ist, zu verhindern, dass bei Temperaturerhöhung~cTieTradio-· aktive Substanz herabfallen kann.

Der erfindungsgemässe Ionisationsfeuermelder ist dadurch gekennzeichnet, dass er aus drei Teilen zusammengesetzt ist, welche durch unabhängig voneinander lösbare, selbsttätige Verriegelungen miteinander verbunden sind, wobei der erste Teil einen Sockel mit Kontakten zur Verbindung von Speise- und Alarmleitungen mit dem zweiten Teil bildet, wobei der zweite Teil die elektrische Schaltung zur Alarmgabe und einen die radioaktiven Präparate enthaltenden Teil der Ionisationskammer umfasst, und wobei der dritte Teil den restlichen nicht radioaktiven Teil der Ionisationskammer enthält und gefährdete Bauelemente des zweiten Teiles, besonders der Isolationsstrecken, gegen Verstaubung schützt.

Bei diesem Aufbau eines Ionisationsfeuermelders kann der dritte Teil, welcher die einer Verstaubung und Verschmutzung ausgesetzten Flächen des Ionisationsmelders enthält, separat

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abgenommen werden. Der zweite Teil mit dem radioaktiven Präparat und der gegen Berührung empfindlichen elektrischen Schaltung bleibt dabei im Sockel stecken. Wahlweise kann jedoch auch der zweite und dritte Teil zusammen aus dem Sockel entnommen werden.

Unter lösbaren, selbsttätigen Verriegelungen sind dabei solche Befestigungen zu verstehen, bei denen beim Verbinden zweier Teile federnde Elemente aus der Ruhelage gedrückt werden und in vorgesehene Aussparungen,Löcher oder Vertiefungen einschnappen, sobald sich die zu verbindenden Teile in der richtigen Position zueinander befinden. Die federnden Elemente sind dabei von aussen mit oder ohne Hilfsmittel derart zugänglich, dass sie aus dieser Lage wieder herausgedrückt werden können, wobei sich die verbundenen Teile wieder lösen lassen. Beispiele für solche Verriegelungen sind Schnappfedern, Klemmringe, Bajonettverschlüsse oder Vorrichtungen mit äquivalenter Funktion.

Die Verriegelungen werden zweckmässig so angeordnet und aufgebaut, dass sie auf einfache Weise vom Boden aus mit einer entsprechenden Vorrichtung, welche die Verriegelungsfedern auseinander drückt, gelöst werden können. Sind die federnden Elemente in verschiedener Richtung beweglich, so

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ist es möglich, mit dieser Vorrichtung wahlweise entweder

nur*
(■ve» den dritten Teil des Ionisationsfeuermelders oder den zweiten und dritten Teil zusammen abzunehmen.

Weitere Merkmale der Erfindung werden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 die drei Teile eines Ionisationsfeuermelders

im Schnitt

Fig. 2 die Teile eines ähnlichen Ionisationsfeuermelders in perspektivischer Ansicht bzw. halb aufgeschnitten, sowie zusätzlich eine für dieses Ausführungsbeispiel geeignete Abnehmvorrichtung

In Fig. 1 sind die Teile des Ionisationsfeuermelders auseinander genommen, während

in Fig. 2 der zweite und dritte Teil des Ionisationsfeuermelders zusammengefügt sind.

Der erste Teil des Ionisationsfeuermelders, der Sockel, besteht aus einer zylindrischen Hülse 1, deren Boden 2 an

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der Montagefläche befestigt ist. Vorzugsweise besteht diese Hülse aus Metall. An mehreren Stellen des Umfanges weist die Hülse Schlitze 3 auf, wobei das übrigbleibende Material als Laschen 4 nach innen gebogen ist. An den Boden 2 der Hülse ist ein, vorzugsweise aus Kunststoff oder Keramik bestehendes Teil 5 befestigt, welches an der Unterseite mehrere Kontaktfedern 6 trägt, die in vertikaler Richtung leicht beweglich sind. Diese Kontaktfedern 6 sind einerseits.mit Leitungsdrähten 7 verbunden,welche die Melder untereinander und mit einer Signalzentrale verbinden, andererseits stellen sie die Verbindung zwischen diesen Leitungen und entsprechend angeordneten Kontaktflächen 8 des zweiten Melderteiles her. Mittels einer, vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Verkleidung kann der Ionisationsfeuermelder falls erforderlich an bestimmte Montagearten angepasst werden.

Der zweite Teil des Ionisationsfeuermelders weist einen aus einem isolierenden Material, z.B. einen Kunststoff, bestehenden, verschiedene Nuten und Stege aufweisenden, entsprechend geformten Ring 10 auf, sowie .eine Isolierstoffplatte 11, welche auf der Oberseite eine gedruckte Schaltung trägt. Am Umfang der Isolierstoffplatte 11 befinden sich mehrere Schlitze 12, ' durch welche die Laschen 4 hindurch geführt werden können. Durch eine Verdrehung des zweiten Teiles des Melders gleiten diese Laschen 4 über Nocken 13 hinweg und rasten vermittels des Andruckes der Federn 6 auf der Isolierstoffplatte 11

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ein. Die Beweglichkeit wird durch Schlitze 14 im Kunststoffring 7 begrenzt. Auf der Unterseite der Isolierstoffplatte ist ein metallischer Ring 15 befestigt, welcher an mehreren Stellen des ümfanges zu Klemmfedern 16 zur Halterung des dritten Melderteiles ausgearbeitet ist. An den Stellen, wo die Isolierstoffplatte llauf den Laschen 4 aufliegt, ist der metallische Ring 15 zu Laschen 17 ausgearbeitet, welche an die Oberseite der Isolierstoffplatte 11 geführt sind. Zersetzt sich oder verformt sich bei Erwärmung infolge eines Brandes die Isolierstoffplatte 11, so bleibt der metallische Ring 15 bei dieser Ausführung trotzdem an den Laschen 4 des Meldersockels hängen.

Auf der Oberfläche der Isolierstoffplatte 11 ist eine metallische Haube 18 befestigt, welche die Umhüllung einer Referenzionisationskammer bildet. Die Haube 18 weist einen oder mehrere Nocken 19 auf, welche in Schlitze 20 des Teiles 5 passen und eine Führung zum richtigen ι Zusammensetzen des ersten und zweiten Melderteiles darstellen. In der Mitte des Kunststoffringes 10 ist eine stempeiförmige Doppelelektrode 21 angeordnet, welche an beiden Stempelflächen radioaktive Präparate 22 und 23 trägt. Im Zwischenraum zwischen Kunststoffring 10 und Isolierstoffplatte 11 befinden sich die Einzelteile der elektrischen Schaltung 24, deren Zuführungsdrähte mit den entsprechenden Punkten der

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gedruckten Schaltung auf der Oberseite der Isolierstoffplatte 11 verbunden sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines Ionxsationsfeuermelders mit zwei Ionisationskammern wird als erstes Verstärkerelement ein Feldeffekttransistor 25 mit hochisoliertem Eingang benützt. Zur Verbesserung der Isolation zwischen den nahe beieinanderliegenden Zuführungsdrähten ist der Feldeffekttransistor 25,mit einer geeigneten, isolierenden Masse vergossen^ in dem Zwischenraum angeordnet. Auf der Aussenseite des Kunststoffringes 10 befindet sich eine Anzeiglampe 26 zur Anzeige des jeweiligen Melderzustandes.

Der dritte Melderteil besteht aus einer metallischen Haube 27, welche Oeffnungen 28 und 29 zum Eintritt der umgebenden Luft aufweist. Der obere Rand 30 der Haube 27 ist so nach aussen umgebogen, dass er beim Zusammenfügen des zweiten und dritten Melderteiles über den Haltefedern 16 einrastet. Eine Lösung dieser Verriegelung ist nur möglich, wenn die Haltefedern 16 wieder nach aussen weggedrückt werden, so dass die Haube 27 herausgenommen werden kann.

Im Innern der Haube 27 ist ein Labyrinth 31 aus hochisolierendem Kunststoff angeordnet, welches im Innern eine Anzahl kreisringförmig angeordneter Stege 32 zur Verlängerung der Kriechwege aufweist. In der Mitte des Labyrinths 31 befindet

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sich eine Oeffming 33 zur Durchführung der stempeiförmigen Elektrode 21. Beim Zusammenfügen des zweiten und dritten Melderteiles wird das Labyrinth 31 fest auf kreisringförmige Stege 34 des Kunststoffringes 10 aufgedrückt. Auf diese Weise werden die Kriechstrecken zwischen der Mittelelektrode 21 und der als Gegenelektrode dienenden Haube 27 um mehr als das Vierfache verlängert. Gleichzeitig wird die Oberfläche des Kunststoffringes 10 durch das Labyrinth 31 abgedeckt, so dass sich Staub-·und Rauchteilchen vorzugsweise auf Teilen der Messkammer niederschlagen, welche zum dritten Teil des Ionisationsfeuermelders gehören. Eine Reinigung des Melderskann daher durch Abnahme des dritten Teiles erfolgen, ohne dass die empfindlichen Teile der elektrischen Schaltung oder die radioaktiven Präparate entfernt werden müssen. Eine Schädigung des Feuermelders oder des Wartungspersonals wird dadurch vermieden.

Um den zweiten Melderteil zusätzlich gegen unbefugtes Abnehmen zu sichern, kann mittels einer Schraube 35 im Kunststoffring 10 die Lasche 4 an die Isolierstoffplatte 11 soweit angedrückt werden, dass die Lasche 4 nicht mehr über die Nocken 13 hinweggleiten kann. Während der dritte Teil ohne Schwierigkeiten entfernt werden kann, ist dies beim zweiten Teil nur durch zusätzliches Lösen dieser Sicherungsschraube möglich.

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Auf der Oberseite des Labyrinths 31 befindet sich ein kreisringförniger Steg 36, welcher beim Zusammenfügen der Teile in eine entsprechende Nut 37 des Ringes 10 drückt. Dabei wird ein Stift 38 heraufgedrückt, welcher wiederum einen Kurzschlussschalter öffnet, welcher nach der im Schweizerpatent 460*594 beschriebenen Weise den Feldeffekttransistor 25 vor einer Beschädigung durch zufällige Berührung der Elektroden bei abgenommener Haube 27 schützt.

Bei Bedarf kann über die Haube 27 gemäss Schweizerpatent 475*614 eine zweite Haube 39 gesteckt werden, deren Lufteintrittsöffnungen 40\ersetzt gegen die Oeffnungen 28 und 29 der Haube 25 angeordnet sind. Auf diese Weise kann die Empfindlichkeit des Ionisationsfeuermelders gegen Luftströmungen stark herabgesetzt werden.

ν zusätzlich^/
Fig. 2 zeigtVeine für das beschriebene Ausführungsbeispiel geeignete Abnehmvorrichtung. Sie besteht aus einer zylinderförmigen Hülse 41, welche genau in den Zwischenraum zwischen Hülse 27 und Ring 10 passt. Durch Hineinstecken dieser Hülse 41 in den Zwischenraum werden die Klemmfedern 16 zurückgedrückt, so dass sich der dritte Melderteil vom zweiten Teil löst und mit der Abnehmvorrichtung herausgezogen werden kann. Wird dagegen zusätzlich noch eine Drehbewegung ausgeführt, so gleiten die Laschen 4 über die Nocken 13 in die

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Schlitze 12 und der zweite Teil des Melders kann aus der Sockelhülse 1 zusammen mit der Haube 27 herausgezogen werden. Wird diese Abnehmvorrichtung an einer hinreichend langen Stange befestigt, so kann die Auswechslung beliebiger Melderteile vom Boden aus ohne zusätzliche Hilfsmittel erfolgen und die Wartungszeiten werden damit stark reduziert. Ausserdem ist eine einfache und schnelle Reinigung der Ionisationsfeuermelder möglich, ohne dass gefährdete oder gefährliche Melderteile berührt werden müssen. Diese Arbeiten können daher auch von weniger gut geschultem Personal durchgeführt werden.

Es wird weiter darauf hingewiesen, dass das beschriebene Ausführungsbeispiel so gestaltet ist, dass bei Schmelzen aller Kunststoffteile bei einem Brand die Metallteile so verschränkt sind, dass die drei Melderteile sich nicht voneinander lösen und insbesondere die radioaktiven Substanzen nicht aus dem Melder herausfallen können. Dadurch wird eine radioaktive Verseuchung bei einem Brand verhindert.

Die Erfindung wurde an einem speziellen Ausführungsbeispiel erläutert. Sie ist jedoch in keiner Weise darauf beschränkt und kann in äquivalenter Form auch bei Ionisationsfeuermeldern anderer Form und anderer Konstruktion verwendet werden. Es

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muss lediglich darauf geachtet werden, dass der gesamte Melder aus Einzelteilen besteht, wobei ein Teil alle empfindlichen und gefährlichen Teile enthält, während ein anderer die einer Verstaubung oder Verschmutzung ausgesetzten Teile aufweist, und dass alle Teile durch unabhängig voneinander lösbare, selbsttätige Verriegelungen verbunden sind. Art und Anordnung der Verriegelungen kann daher je nach Melder-Form zweckentsprechend gewählt werden.

Weiterhin ist es zweckmässig, um die Vorteile der Erfindung voll zur Geltung zu bringen, den dritten Teil, der einer Verschmutzung ausgesetzt ist, so auszuführen, dass möglichst alle empfindlichen Bauelemente des zweiten Teiles, besonders die Isolationsstrecken zwischen den Elektroden der Ionisationskammer bei aufgesetztem dritten Teil so abgedeckt werden, dass sie vor einer Verschmutzung durch Staubablagerung oder Aehnliches bewahrt bleiben.

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Claims

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Telefon 56 17 62

Ansprüche

l.j Ionisationsfeuermelder mit mindestens einer wenigstens ein radioaktives Präparat enthaltenden und der Aussenatmosphäre zugänglichen Ionisationskammer und einer elektrischen Schaltung zur Signal- oder Alarmgabe, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung aus drei Teilen, welche durch unabhängig voneinander lösbare, selbsttätige Verriegelungen miteinander verbunden sind, wobei der erste Teil einen Sockel mit Kontakten zur Verbindung von Speise- und Alarmleitungen mit dem zweiten Teil bildet, wobei der zweite Teil die elektrische Schaltung zur Alarmgabe und einen die radioaktiven Präparate enthaltenden Teil der Ionisationskammer umfasst, und wobei der dritte Teil den restlichen keine radioaktiven Präparate enthaltenden Teil der Ionisationskammer umfasst, welcher so ausgebildet ist, dass der zweite Teil weitgehend vor einer Verschmutzung durch in die Ionisationskammer eingedrungenen Staub geschützt wird.
2. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Verriegelungen federnde Elemente aufweist, welche so beschaffen und angeordnet sind, dass sie beim Zusammenfügen der Melderteile aus ihrer Ruhelage gedrückt werden und zurückfedern, sobald die zusammengefügten Teile die richtige Position erreicht

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haben, und dass die anderen Verriegelungen als Bajonettverriegelung ausgebildet sind, wobei die Bewegungsrichtung der federnden Elemente senkrecht zur Achse der Bajonettverriegelung ist.
3. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungen des 1. und 2. Teiles und des 2. und 3. Teiles so ausgebildet sind, dass sie sich durch Bewegung einer an die Form der Teile des Ionisationsfeuermelders und der Verriegelungen angepassten Abnehmvorrichtung in voneinander verschiedenen Richtungen lösen lassen.
4. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile des Ionisationsfeuermelders und die Verriegelungen so ausgebildet sind, dass die aus federnden Elementen bestehende Verriegelung durch Bewegung einer zylindrischen Hülse in axialer Richtung, und dass die Bajonettverriegelung durch Andrücken der zylindrischen Hülse in axialer Richtung und Verdrehung um ihre Achse lösbar sind.

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5. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungen des ersten und zweiten, sowie zweiten und dritten Melderteiles miteinander so ausgebildet und angeordnet sind, dass metallische Teile der Verriegelungen ineinander greifen, derart, dass keine selbsttätige Lösung der Verriegelungen bei Schmelzen aller nicht aus Metall bestehenden Teile des Ionisationsfeuermelders erfolgen kann.
6. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Teil des Ionisationsfeuermelders ein Bauteil aus isolierendem Material aufweist, welches so angeordnet und gestaltet ist, dass es bei Zusammenfügen des zweiten und dritten Teiles des Ionisationsfeuermelders zwischen den Elektroden der Ionisationskammer liegt, und wobei der Kriechweg zwischen den Elektroden auf der Oberfläche dieses isolierenden Teiles mindestens das Vierfache des Minimalabstandes der beiden Elektroden beträgt.
7. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil des Ionisationsfeuermelders eine isolierende Platte aufweist, auf welcher die elektrische Schaltung in Form einer gedruckten Schaltung angeordnet ist.

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8. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltung einen Feldeffekttransistor aufweist, welcher in einem Hohlraum des zweiten Melderteiles mit einer isolierenden Masse vergossen angeordnet ist.
9. Ionisationsfeuermelder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eine Sicherungsschraube mittels der die Verriegelung des ersten und zweiten Melderteiles blockierbar ist.

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