Brevet FR2108895A1 — publié le 19720526

La présente invention concerne un détecteur d'incendie, et, plus précisément, un détecteur de fumées et gaz de combustion présents dans l'atmosphère, utilisant le principe connu des chambres d'ionisation, ainsi qu'un montage électrique permettant de provoquer à distance des signalisations traduisant le fonctionnement d'un ou plusieurs détecteurs et aussi les anomalies susceptibles de perturber ce fonctionnement. On connaît déjà plusieurs détecteurs de ce genre, dans lesquels deux chambres d'ionisation (l'une servant de référence et l'autre étant destinée plus spécialement à l'analyse de l'atmosphère) montées électriquement en série sont parcourues par un très faible courant dû à la présence d'une source ionisante. On sait que si la chambre d'analyse est traversée par des fumées ou gaz de combustion, sa résistance apparente augmente du fait de la diminution du courant d'ionisation et qu'alors, la partition des tensions entre cette chambre et la chambre de référence varie.Cette variation du potentiel de l'électrode commune aux deux chambres est appliquée à un organe électrique, tel qu'un tube à vide ou à gaz ou un transistor à effet de champ, susceptible de modifier l'état d'un circuit électrique relié par ailleurs à un tableau d'alarme comportant des signalisations lumineuses et sonores. Dans toutes les réalisations connues à ce jour, la chambre de référence était séparée de la chambre d'analyse, et généralement fermée ou presque fermée. La présente invention a pour objet un détecteur d'incendie à ionisation plus sûr et plus simple d'emploi que les précédents tout en restant conforme aux règles de sécurité adoptées par les diverses organisations françaises et étrangères. Ce détecteur d'incendie à ionisation est-principalement caractérisé en ce que la chambre de référence est placée entièrement.à l'intérieur de la chambre d'analyse, concentrique à cette dernière et ouverte à ses deux extrémités, l'agencement de ses ouvertures, leur orientation et leur disposition en chicanes étant tels que les fumées ou gaz à détecter dans l'atmosphère ne l'atteignent qu'avec un retard important par rapport à la chambre d'analyse. La disposition selon l'invention permet, en autorisant la libre circulation de l'air et des gaz de I'atmosphère dans la chambre de référence, de réaliser constamment l'équilibre électrique des deux chambres pour les variations lentes de température, de pression et de composition de l'atmosphère, ce qui est important lorsque l'appareil est placé dans un local soumis à des variations climatiques ou plus ou moins pollué en permanence. Par ailleurs, l'agencement des ouvertures de la chambre de référence, qui n'autorisent l'entrée des gaz de l'atmosphère qu'avec un retard important par rapport à leur pénétration dans la chambre d'analyse, fait que l'alarme est déjà donnée depuis longtemps lorsque cette pénétration se produit. Ce résultat est obtenu par tout moyen en soi connu, tel que, notamment, le nombre, l'orientation et la dimension des orifices d'ouverture de la chambre de référence et leur disposition en chicanes. Selon une autre caractéristique de la présente invention, les deux chambres d'ionisation sont ionisées ensemble par une source unique qui émet son rayonnement dans un angle solide voisin de 2 W s;téradians dont l'axe coincide avec l'axe de symétrie du détecteur, ledit rayonnement pénétrant dans la chambre de référence par l'une des ouvertures ménagées dans la paroi de ladite chambre. L'élément radioactif utilisé dans le détecteur selon l'invention peut étre de nature quelconque, en particulier l'un des émetteurs a ou ss connus comme étant déja employés dans ce type d'appareils. Le mode d'action de la source dans le détecteur de l'invention permet évidemment de simplifier considérablement la constitution de l'appareil par rapport aux réalisations antérieures dans lesquelles on utilisait une source unique mais ionisant les deux chambres dans un espace de 4 X stéradians à travers des feuilles de métal perforé ou des membranes perméables à certains rayonnements. Dans l'invention présente au contraire, la source émet son rayonnement dans une seule moitié de l'espace; une partie pénètre dans la chambre de référence par un orifice de faible section, le reste ionise l'ensemble de la chambre d'analyse. Selon une autre caractéristique de la présente invention, la chambre d'analyse est largement ouverte pour faciliter l'introduction et le passage des fumées. On a souvent observé que lorsqu'une fumée issue d'un foyer d'incendie arrive au niveau d'un détecteur, généralement fixé contre le plafond du local à surveiller, elle a déjà perdu une grande partie de sa force ascensionnelle et de sa vitesse, et le détecteur constitue un obstacle qu'elle a tendance à contourner. De plus, suivant la topographie et la ventilation du local, suivant la nature et la densité des gaz et fumées, ceux-ci peuvent monter plus ou moins verticalement, ou bien stagner près du plafond, ou bien se rabattre vers le bas.C'est pourquoi la chambre d'analyse du détecteur selon l'invention présente des ouvertures supérieures, latérales et inférieures, dont les formes sont étudiées pour faciliter l'introduction et la circulation des fumées dans ladite chambre, quels que soient leur sens et leur incidence. Dans les réalisations du détecteur selon l'invention, les chambres sont de faibles dimensions et de faible volume, d'où il résulte les avantages suivants: - emploi d'une source ionisante d'activité réduite, donc non dangereuse, - emploi d'une tension électrique de la catégorie dite "Très basse tension" - résistance électrique apparente des chambres moins élevée que dans les appareils connus du même principe, ce qui permet l'utilisation comme organe traducteur de la variation de potentiel de l'électrode commune, d'un transistor à effet de champ et à jonction, de résistance d'entrée au plus égale à 1010 ohms, moins fragile que les transistors à porte isolée utilisés dans d'autres détecteurs ( MOS) Enfin le détecteur comporte un ensemble d'organes électriques, montés par exemple sur un circuit imprime, qui permet de provoquer sur un tableau des signalisations d'alarme ou de dérangement, pour toute variation anormale du potentiel de I 'électrode commune aux deux chambres dans un sens ou dans l'autre. On est donc averti automatiquement non seulement du passage de gaz ou fumées, mais aussi de tout défaut, en particulier des défauts d'isolement qui pourraient etre provoqués par exemple par humidité, dépôts de poussières, malveillance, etc. Bien que ces defauts doivent autre consi dérés comme exceptionnels, il importe de les signaler dès lors qu'ils peuvent compromettre le bon fonctionnement du détecteur. De toutes façons, d'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description qui va suivre- d'un exemple de réalisation donné à titre non limitatif et faite en se référant aux figures sur lesquelles: - la Fig. 1 est une vue éclatée en coupe partielle selon l'axe de ce détecteur, - la Fig. 2 est un schéma d'un premier mode de réalisation des circuits électriques du détecteur, - la Fig. 3 est un schéma d'un deuxième mode de réalisation des circuits électriques du détecteur. Si l'on se réfère à la Fig. l, on voit que le détecteur comprend dans ses parties essentielles une chambre de référence 1 et une chambre d'analyse 2 montées en série, la première étant située à l'intérieure de la seconde. La tige centrale 3 constitue l'électrode positive de la chambre de référence. L'enveloppe métallique 4, de forme conique ou de toute autre forme appropriée, constitue l'électrode commune aux deux chambres, négative pour la chambre de référence 1 et positive pour la chambre d'analyse 2. L'enveloppe métallique extérieure 5 constitue l'électrode négative de la chambre d'analyse 2, qui sert également de protection mécanique et de blindage protecteur contre les champs électriques extérieurs, et peut éventuellement etre doublée par un grillage à mailles larges, non représenté. La source ionisante 5 est fixée à la partie inférieure de la chambre d'analyse 2, sur une plaquette métallique 7 qui arrête les rayonnements parasites qui seraient éventuellement émis vers l'extérieur. Selon l'invention. 1.a source 6 ravonne dans un angle solide voisin de 2 # stéradians, dont l'axe se confond avec celui du détecteur, c'est-a-dire pratiquement dans tout l'espace compris du côté du plan de la plaquette 7 qui comprend les deux chambres 1 et 2. L'ionisation de la chambre de référence 1 est réalisée par la partie du rayonnement qui pénètre par l'orifice 8 de cette chambre 1, c'est-à-dire que la même source 6 ionise ainsi, grâce aux dispositions selon l'invention, les deux chambres 1 et 2. Selon l'invention, on voit que l'air peut circuler dans la chambre de référence i en passant par l'orifice 8 et l'espace annulaire 9, de très faible section, freiné cependant par la présence de la collerette 10 formant chicane. La chambre d'analyse 2 communique largement avec l'extérieur par trois séries d'ouvertures 11, 12 13, qui permettent un libre passage des gaz et fumées, dans un sens ou dans l'autre, suivant l'une de flèches Indiquées, La plaque isolante 1 sert de support à la chambre de référence 1 et à l'ensemble les organes électriques décrits ci-après, soudés sur un circuit imprimé et protégés par un capot 15. Tout l'ensemble decrit plus haut forme un bloc embrochable au moyen de fiches 16 ou de tout autre système connu dans une rosace 17 portant les bor@es (non représentées) de raccordement au circuit général aboutissant au tableau d'alarme (également non représenté). Le fonctionnement du détecteur se comprendra mieux en considerant maintenant le schéma de la figure 2. Les chambres 1 et 2 sont montées en série sous une tension continue, de préf érence stabilisée, par exemple une tension normalisée de 24 ou 48 Volts, l'ensemble étant alimenté entre un conducteur positif 18 et un conducteur négati- 19 En l'absence de fumée, il s'établit une tension d'équilibre sur l'électrode commune 4, qui est appliquée à la grille d'un transistor 20 à effet de champ dont l'électrode "drain" D est connectée au conducteur positif 18, et l'électrode "source" S connectée au conducteur l9 négatif par l'intermédiaire d'une résistance de obarge 21. En dérivation sur cette résistance sont montées deux diodes Zener 22 et 23. La tension Zener de 22 est inférieure à la tension d'équilibre mesurée en S. La tension Zener de 23 lui est supérieure. La diode 23 commande le circuit de base d'un t@ansistor 24. I.a diode 22 insérée dans le circuit collecteur de ce même transistor 24 commande le circuit de base d'un deuxième transistor 25.Enfin, un circuit 26 qui es un circuit classique de détection relié en 27 à un tableau d'alarme non représenté passe par l'émetteur et le colle@te@r sur transistor 8 dont la base est reliée au collec@@@@ du transistor @5, les transistors 25 et 28 étant @@@@@ ansistors de s@@ructures opposées (NPN et PNP). Pour la @aleur d'équilibre de la tension du point S la diode 22 est conductrice, @@ qui entraîne la conduction de 25 et de 28. Le circuit 26 est conducteur et laisse passer un courant de garde, limité par la résistance de fin de ligne @2 et lo point 27 se trouve à un potentiel intermé- diaire entre ceux des conducteurs 18 et 19. En cas de passage de fumée dans la chambre d'anayse 2, le potentiel de l'électrode commune 4 s'élève, et par conséquent aussi la tension de la grille G du transistor 20. La tension de la source S du transistor 20 suit cette élévation, la diode 23 devient conductrice, ce qui débloque le transistor 24. La tension de collecteur de 24 tend vers zéro, amenant le blocage des transistors 25 et 28. Le courant de garde est interrompu dans le circuit 26, qui fonctionne comme Ün c---;rut de detection à courant de repos, le potentiel du point 27 tombe a zéro et le tableau de signalisation donne l'alarme suivant un processus connu. ne diode 10 sert à protéger le transistor 28 contre les inversions de polarité. Si pour une raison ou une autre, par exemple défaut d'isolement de la chambre d'analyse 2, la tension de llélec- trode commune 4, donc de la grille et de la source du transistor 20, vient à baisser anormalement, la diode 22 se bloque, entraînant le blocage de 25 et de 28. Le courant de garde est interrompu et le tableau de signalisation donne l'alarme comme dans le cas précédent. La figure 3 représente une variante du schéma selon l'invention, dans lequel les signalisations alarme et de dérangement sont distinctes. Les diodes 22 et 23 commandent respectivement les transistors 24 et 25, lesquels commandent respectivement les transistors 28 et 29 montés en série sur le circuit de détection 26, le transistor 29 étant shunté par une résistance 31 de forte valeur ohmique. I1 est facile de voir qu'en l'absence de fumée la diode 22, les transistors 24 et 28 sont conducteurs, que la diode 23 et le transistor 25 sont bloqués, entraînant la conduction du transistor 29. Le circuit 26 est donc conducteur, le courant de garde a sa valeur normale et le potentiel du point 27 a une valeur intermédiaire entre ceux des conducteurs 18 et 19. S'il y a fumée dans la chambre d'analyste 2, la tension de la source S du transistor 20 s'élève, la diode 23 et le transistor 25 sont débloqués et le transistor 29 se bloque. La résistance 31, entre alors dans le circuit 26, et le courant de garde tombe à une valeur faible qui entraîne la signalisation "Alarme", si le point 27 est connecté à un tableau conçu à cet effet suivant des principes connus. Si au contraire la tension du point S s'abaisse, la diode 22, les transistors 24 et 28 se bloquent, et le courant de garde s'annule, ce qui entraîne la signalisation "Dérangement" au tableau. Les diodes 30 et 33 servent, comme dans le montage de la Fig.2 à protéger les transistors 28 et 29 contre les inversions de polarité. Ainsi, lorsqu'on utilise l'un des schémas des Fig. 2 et 3, on remarque que, non seulement le passage de gaz ou fumées dans le détecteur, mais aussi tout incident de fonctionnement tel que coupure de connexion ou d'un fil de ligne, ou défaut d'isolement interne ou externe, entraîne une modification dans l'état électrique du circuit de détec- tion relié au tableau, et provoque en conséquence le déclenchement de signalisations, distinctes ou non, ainsi que le prescrivent les règles communes aux installations de sécurité. Dans un mode particulièrement intéressant de mise en oeuvre de l'invention, un même circuit 26 peut desservir un nombre quelconque de détecteurs suivant 1'invention. Dans ce cas les transistors 28 et éventuellement 29 de ces détecteurs se trouvent montés en série, comme s'il s'agissait de contacts mécaniques en position de repos. On peut aussi intercaler sur le même circuit un nombre quelconque de détecteurs à contact de repos du genre des détecteurs thermiques couramment usités. Bien entendu la résistance 32 est unique pour le circuit et elle est logée dans le détecteur le plus éloigné du tableau, suivant un montage classique. On notera qu'après disparition des gaz et fumées ou d'un défaut les chambres 1 et 2 reviennent à leur état électrique normal et la tension de la source S du transistor 20 revient à sa valeur d'équilibre ainsi que la valeur du courant de garde du circuit de détection 26. Cette disposition est avantageuse car elle permet de réduire les risques d'alarmes intempestives dans le cas de fumées fugaces ou de défauts passagers, du moment que la durée de ces phénomènes reste inférieure à la temporisation de l'alarme qui est toujours prévue au tableau.Le verrouillage de l'alarme, imposé par les règles de sécurité, qui dans d'autres modèles s'effectue dans le détecteur dès l'apparition du phénomène par l'amorçage d'un thyratron ou d'un thyristor, se fait suivant l'invention au tableau d'alarme après temporisation par des moyens électriques I1 est entendu que la description qui préeède n'est pas limitative et que toutes variantes ne changeant pas les particularités de l'invention peuvent être envisagées sans sortir pour cela du cadre général de l'invention. En particulier, les schémas des fgu 2 et 3 peuvent être modifiés sans sortir du cadre de l'invention par l'adjonction de dispositifs de stabilisation, de moyens de réglage précis du seuil de déclenchement tant de l'alarme que du dérangement, et de toutes autres dispositions qui sont du domaine de l'électronique classique. rVENDICATIONS 10/ Détecteur d'incendie à ionisation du genre de ceux qui comportent deux chambres d'ionisation montées en série, dont l'une est utilisée comme référence et l'autre pour l'analyse de l'atmosphère ambiante, les deux chambres étant ionisées par une source radioactive unique, carac térisé en ce que la chambre de référence est placée entièrement à l'intérieur de la chambre d'analyse, concentrique à cette dernière et ouverte à ses deux extrémités, l'agencement de ses ouvertures, leur orientation et leur disposition en chicanes étant tels que les fumées ou gaz à détecter dans l'atmosphère ne l'atteignent qu'avec un retard important par rapport à la chambre d'analyse. 20/ Détecteur d'incendie selon la revendication 1, dans lequel les deux chambres d'ionisation sont ionisées ensemble par une source unique qui émet son rayonnement dans un angle solide voisin de 2w stéradians dont l'axe colncide avec l'axe de symétrie du détecteur, une partie dudit rayonnement pénétrant dans la chambre de référence par l'un des orifices ménagés dans la paroi de ladite chambre. - 30/ Détecteur d'incendie selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel la chambre d'analyse est équipée de larges ouvertures propres à faciliter la communication entre l'intérieur de ladite chambre et l'atmosphère ambiante de façon à faciliter l'introduction et le passage des fumées. 40/ Détecteur d'incendie selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, dans lequel on détecte par un ensemble d'organes électriques toute variation anormale du potentiel de l'électrode commune aux deux chambres d'analyse et de réference. 50/ Détecteur d'incendie selon la revendication 4, dans lequel le potentiel de l'électrode commune aux deux chambres commande directement la grille d'un transistor à effet de champ et à jonction qui transmet ensuite les indications à l'ensemble des organes électriques.