Brevet FR2034800A1 — publié le 19701218

La présente invention se rapporte à la détection de gaz et concerne plus particulièrement un nouveau procédé et disppsitif p-our dé*ecter les produits d'une- combustion naissante dans l'air. On conçoit qu'il est de nombreux endroits où il est très important que le feu soit détecté le plus tôt possible. Toutefois, le stade initial d'un incendie est difficile à détecter, car il peut ne produire qu'une quantité négligeable de fumée ou de chaleur. Il peut aussi ne produire que de très petites quantités de certains gaz, tels que le gaz carbonique ou l'anhydride sulfureux, et il n'existe-que peu dedispositifs capablés de détecter la possibilité d'un incendie à un stade aussi précoce.Les dispositifs qui en sont capables ont le défaut d'entre coûteux à fabriquer et à entretenir et, dans certains cas, sont dangereux par suite de l'utilisation de matières ra radioactives En effet, pour autant que l'on sache, les détecteurs les plus efficaces réalisés jusqu'à présent nécessitent des matières radioactives. L'idée de la présente invention permet de détecter le stade initial d'un incendie et ce à peu de frais et sans utiliser de matières radioactives. L'invention est basée sur la découverte que les principes de la photoionisation peuvent avantageusement être utilisés pour détecter la présence de certains gaz en mélange avec d'autres gaz. C'est ainsi que l'on a trouvé qu'il était possible d'obtenir une indication utile sur la présence d'un gaz gracie à un effluve électrique. Quand l'effluve est formé dans l'air de lwatmosphère, il peut parfaitement détecter la présence de petites quantités de fumée ou d'autres produits d'une combustion naissante. Selon le-nouveau principe de l'invention, on forme un effluve dans l'air ou dans un autre gaz devant être surveillé, l'effluve produisant un degré normal d'ionisation quand le gaz est dans'son--état normal, et on mesure le degré d'ionisation dudit gaz afin de le comparer à ce degré d'ionisation normal. Ainsi, on peut déterminer par la mesure du degré d'ionisation si une substance gazeuse différente dudit gaz est mélangée à celui-ci Plus précisément, l'invention prévoit de delimiter près de l'effluve une certaine quantité de gaz dans laquelle l'ionisation produite par effluve ne décroit que relativement peu. Ensuite, on mesure l'ionisati-on de cette quantité particulière de gaz.Son degré d'ionisation s'écarte nettement de ce degré normal en présence de certains gaz ou de certaines fumées, ce qui permet de détecter la présence de très petites proportions de ces gaz ou fumées. Dans le nouveau dispositif de l'invention, on utilise deux électrodes entre lesquelles peut être contenue une certaine quantité de gaz, des moyens pour appliquer entre lesdites électrodes une différence de potentiel qui produit un effluve dans le gaz entourant l'une des électrodes, des moyens pour monter l'autre électrode relativement près de l'effluve, de sorte que ce dernier ionise à un degré élevé la quantité de gaz présente entre les élec trodes, et des moyens de mesure de courant connectés à l-une des électrodes pour mesurer le courant d'ionisation. Quand le présent dispositif est utilisé comme détecteur de fumées et d'i- cendies, on dispose les électrodes de façon à ce qu'elles soient exposées à l'air de l'atmosphère et on utilise un moyen de mesure de courant qui mesure en continu le courant d'ionisation de l'effluve. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel - la -figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif selon l'invention; et, - la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1. En se référant au dessin, on voit -un ensemble d'électrodes 10 qui com prend un fil métallique 11 constituant une électrode autour de laquelle un efflu ve positif est appelé à se former, et un manchon 12, formant une électrode négative, qui encercle le fil 11 concentriquement. Les détails du montage du fil 11 sont sans importance pour la compréhension de l'invention, et il suffit d'indiquer que les extrémités opposées du fil 11 peuvent être fixées à des capuchons iso lés 13 situés aux extrémités opposées du manchon 12, un ressort 14 étant prévu pour tenir le fil aligné. Les extrémités opposées du manchon 12 sont percées d'ouvertures 15 de dimensions appréciables, qui permettent la circulation d'un gaz- Le long du fil 11 enfermé dans le manchon. Une source de tension électrique 16 est connectée au fil 11 et applique une tension positive à celui-ci, afin de former un effluve dans le gaz envi ronnant le fil. Le manchon négatif 12 est également relié à la source de ten sion électrique 16, par exemple paides-connexions de masse. De plus, un galva nomètre 17, capable de mesurer le courant d'ionisation de l'effluve, est inséré dans-le circuit-du manchon 12. Tous les-techAiciens avertis comprendront -aisément que le gaz entourant le fil métallique 11 est ionisé par'liaction de l''effluve. Le diamètre du manchon 12 est-chois.i de façon placer sa surfåce intérieure à proximité du ìl 11 et, partant, de effluve. Ainsi, le manchon 12 délimite une certaine - quantité de gaz que l'effluve maintient dans un état dtionis-ation relativement poussé.En d'autres termes, le manchon 12 et le fil métallique il sont posi tionnés de manière qu'il ne sue produise qu'une faible diminution de l'ionisa tion du gaz présent entre les électrodes. D'excellents résultats ont été obtenus en adoptant un manchon 12 ayant un diamètre intérieur de 7mm et un fil 11 de tungstène de 0,075mm de diamètre. Un effluve est alors établi en appliquant une différence de potentiel de 3400 V entre les électrodes. Toutefois, ces valeurs ne sont données qutà titre indicatif et n'entendent nullement limiter l'invention. C'est ainsi, par exemple, que l'on peut utiliser un manchon ayant un diamètre plus grand, par exemple de 38mm et en formant l'effluve au moyen d'une tension de 6400 V. La seule condition nécessaire est que le-manchon déIiXite une certaine quantité de gaz dans laquelle l'ionisation produite par l'effluve diminue relativement peu. Toutefois, des manchons de plus grand diamètre sont un peu moins efficaces et il est préférable d'utiliser un manchon ayant un diamètre de l'ordre de 7mm.On a utilisé des électrodes ayant une longueur de 89mm et d'autres de 215mm, mais leur longueur n'a que relativement peu d'importance, et peut être choisie en tenant compte de l'intensité du courant que l'on désire obtenir pour actionner un galvanomètre 17 donné. On a,fconstaté qu'en utilisant l'invention, il ne se produit aucune précipitation appréciable de particules de poussières et, en fait, on ne désire pas produire une telle précipitation. Le'effet photo-ionisant de ltef- fluve rend le courant ionisant sensible aux gaz présents. Dans un exemple, on a ajouté 16 parties par million de gaz carbonique à de l'air relativement pur et on a obtenu un courant d'ionisation de 19 rA, alors que celui-ci est de 35 nA quand l'air est relativement pur. On peut réellement détecter très facilement la présence de gaz carbonique dans une proportion aussi petite que 8000 parties par million.De cette façon, on peut détecter les produits d'une combustion naissante et d'autres gaz qui sont présents en proportions relativement petites, y compris l'oxyde de carbone, l'anhydride sulfureux, l'hydrogène sulfuré, le méthane et des substances gazeuses, telles que la fumée. On suppose qu'il est inutile d'exposer en détail la théorie sur laquelle est basé le fonctionnement de l'invention, mais on présume que le succès de celle-ci est dû à l'ionisation par impact qui est provoquée par l'effluve, conjointement au fait que Les ions n'ont à parcourir qu'une très courte distance pour parvenir à une électrode et ne se dissipent pas, de façon considérabe, dans le gaz. Dans ces conditions, les différents gaz ont des influences très différentes sur le degré d'ionisation. Le principe de l'invention permet de détecter de très petites quantités de produits d'une combustion naissante qui sont mélangés à l'air et rend possible la réalisation d'un détecteur de fumées et d'incendies efficace et qui puisse être construit et entretenu à peu de frais et sans présenter de dangers de radiations. De plus, l'invention n'est pas limitée à un détecteur de fumées et dtincendies, mais peut trouver des applications dans d'autres cas où l'on désire détecter de petites proportions d'un-gaz qui est différent du gaz auquel il est mélangé. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour détecter la présence dune substance gazeuse mélangée à un gaz différent de ladite substance, caractérisé en ce qu'il consiste à former un effluve dans le gaz, ledit effluve produisant un degré normal d'ionisation quand le gaz est dans un état normal, et à mesurer le degré d'ionisation dudit gaz afin de le comparer audit degré normal d'ionisation, afin de déterminer par le degré d'ionisation ainsi mesuré Si une substance gazeuse différente dudit gaz est mélangée à ce dernier. 2.- Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce que l'on délimite près de l'effluve une certaine quantité de gaz dans laquelle l'ionisation produite par l'effluve ne diminue que relativement peu et on mesure l'ionisation de cette quantité de gaz. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise un effluve positif. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre en contact le gaz avec deux électrodes ayant des polarités opposées, à former un effluve dans le gaz sur l'une desdites électrodes, le courant d'ionisation de l'effluve circulant dans des conditions normales entre les électrodes quand le gaz est relativement pur, à disposer les électrodes l'une à coté de l'autre de façon à délimiter une certaine quantité de gaz qui est ionisé à un degré relativement élevé par l'ef- fet de photo-ionisation de l'effluve, et à mesurer le courant circulant entre les électrodes pour déterminer s'il s'écarte du courant normal, afin d'obtenir une indication sur la présence éventuelle de ladite substance gazeuse. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on applique un potentiel positif à l'électrode sur laquelle effluve est formé. 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on délimite ladite quantité de gaz de façon que la dimension mesurée entre les surfacea opposées des électrodes ne dépasse pas environ 19mm. 7.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on expose lesdites électrodes à un courant d'par atmosphérique circulant entre elles et on mesure en continu le courant circulant entre les électrodes ppur détecter une variation d'intensité dudit courant signalant une variation de la'quantité de ladite substance gazeuse contenue dans l''air. 8.- Dispositif pour détecter la présence dans un gaz d'une substance gazeuse différente dudit gaz, caractérisé en ce qu'il comporte deux électrodes entre lesquelles peut être contenue une certaine quantité de gaz, des moyens pour appliquer entre lesdites électrodes une différence de potentiel produisant un effluve dans le gaz entourant l'une des électrodes, des moyens pour monter l'autre électrode relativement près de l'effluve de façon que celui-ci puisse ioniser à un degré relativement élevé la quantité de gaz présente entre les électrodes, et des moyens de mesure de courant connectés à l'une des deux électrodes pour mesurer le courant d'ionisation produit par l'effluve. 9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour appliquer, entre lesdites électrodes, une différence de potentiel formant un effluve positif. 10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour monter lesdites électrodes de façon qu'elles ne soient pas espacées l'une de l'autre d'une distance supérieure à environ 19 mm. 11.- Dispositif détecteur de fumées et de gaz, selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'l comprend un fil et une plaque qui forment deux électrodes espacées exposées à l'air de l'atmosphère, des moyens pour appliquer entre ce fil et cette plaque une différence de potentiel qui produit un effluve positif dans l'air sur ledit fil, des moyens pour monter ce fil et cette plaque l'un près de l'autre de façon à délimiter une certaine quantité d'air qui est ionisé à un degré relativement élevé par l'effet de photo-ionisation de l'effluve, et des moyens pour mesurer continuement le courant d'ionisation produit par l'effluve afin de détecter par une variation d'intensité de ce courant un changement de la teneur en gaz ou en fumées de l'atmosphère. 12.- Dispositif détecteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit fil et ladite plaque sont montés de façon à être uniformément es pacés d'une distance ne dépassant pas environ 19 mm. 13.- Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'espacement entre les électrodes est de l'ordre de 7 mm. 14.- Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que ladite plaque est constituée par un manchon qui est monté concentriquement autour dudit fil, ledit manchon étant percé d'ouvertures pour permettre la circulation de l'air par rapport à lteffluve formé sur ledit fil. 15.- Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le diamètre intérieur du manchon ne dépasse pas environ 38mm.