Brevet FR2142609A1 — publié le 19730202

La présente invention concerne un détecteur d'incendies et plus précisément un détecteur de fumées, gaz ou aérosols utilisant le principe connu de deux chambres d'ionisation montées électriquement en série On connait déjà plusieurs détecteurs de ce genre dans lesquels les variations de potentiel de i'électrode commune aux deux chambres dues au passage de gaz, fumées ou aérosols dans l'une drille, sont appliquées à un organe électrique, tel qu'un tube à vide ou à gaz, ou à un transistor susceptible de modifier llétat d'un circuit électrique de signalisation. Toutefois, ces dispositifs souvent conçus pour être utilisés à l'intérieur de locaux, présentent parfois des difficultés diverses d'emploi (réglage de la sensibilité adaptée au local ou lieu drutilisation) ou délivrent parfois des informations d'alarme fantaisistes dues à des causes diverses, telles que vent, défaut dE isolement, coupure d'alimentation, etc L'invention objet du présent brevet a pour but d'obvier à ces inconvénients, principalement - impossibilité ou difficulté de réglage de sensibilité - déclenchement d'alarmes intempestives pour des causes différentes de celles recherchées - absence de système de sécurité signalant des défauts de fonctionne ment - nécessité d'employer une tension d'alimentation élevée en permettant notamment - de régler instantanément la sensibilité - de neutraliser certaines causes d'alarme intempestive - de signaler les défauts de fonctionnement - d'utiliser une source d'alimentation inférieure ou égale à 50 V II est bien entendu que l'on peut sans sortir du cadre de l'invention :: modifier les détails constructifs, les formes des organes ou leur arrangement, remplacer certains mécanismes par des mécanismes (ou moyens) produisant des effets équivalents, employer des matériaux de construction différents et même nouveaux, autres que ceux énumérés dans la description. L'invention consiste dans la mise en oeuvre de moyens connus - chambre à ionisation - composant électronique et de moyens nouveaux, entre autres - circuit électronique de déclenchement automatique de détection-a larme - circuit électronique de signalisation automatique de défaut de fonctionnement - dispositif mécanique de neutralisation d'agents pertur bateurs physiques - alimentation basse tension en vue d'obtenir un produit nouveau: - détecteur à ionisati on à nouvelles possibilités d'emploi La description ci-après est donnée à titre d'exemple de réalisation de l'invention qui se présente sous la forme d'un appareil compact. La fig. 1 représente une vue en demi-coupe de l'appareil La fig. 2 représente le schéma électrique du dispositif. L'appareil comporte : (cf fig. 1) - une rosace - un bottier - une chambre d'ionisation intérieure ou " de référence" - une chambre d'ionisation extérieure ou "a'analyse" - une source radioactive - un dispositif électronique de déclenchement d'alarme - un dispositif mécanique de neutralisation d'alarmes in tempestives - un dispositif électronique de signalisation de défauts - un dispositif de réglage du seuil d'alarme La rosace 1 sert d'embase à l'appareil Elle est munie de connecteurs femelles de raccordement 2, ainsi que du voyant de signalisation 3. Le bo t i e r 5 formant le corps du détecteur est constitué d'un cylindre métallique 5 fileté à l'une de ses extrémités destinée à recevoir le dispositif mécanique de neutralisation d'alarme intempestive décrit c;-après et dans lequel est fixée une plaquette 6 sur laquelle sont montés - les connecteurs mâles de raccordement 4 - les organes du circuit électronique montés sur circuit imprimé - la chambre intérieure. La chambre d'ionisation intérieure ou de "référence" 7 comporte une électrode positive 13 reliée au circuit imprimé par une tige centrale 14 et une électrode négative 15 Un disque isolanf 16 est ajusté dans le corps 5 du détecteur de façon à fermer la chambre intérieure et empêcher les remontées d'air humide vers les organes électroniques Une source ionisante 17 rend l'atmosphère conductrice entre les électrodes, lesquelles peuvent être très rapprochées l'une de l'autre, ce qui favorise l'obtention d'un courant d'ionisation notable malgré la faible différence de potentiel qui leur est appliquée. La chambre d'ionisation extérieure ou "d'analyse"23 comporte: - une électrode positive qui est en réalité l'électrode négative 15 de la chambre intérieure appelée électrode commune - une électrode négative qui est constituée par le disque mobile 12, les ailettes 9 munies d'un grillage 19 maintenu par deux ceintures 20 et 21 - le dispositif de fixation de la source ionisante 18 La possibilité de régler enhauteur le disque 12 qui constitue une partie de l'électrode négative etde disposer éventuellement de disques de différents diamètres interchangeables, permet d'une part de compenser des différences d'ionisation dues aux tolérances de fabrication des sources ionisantes et, d'autre part, d'ajuster l'écartement entre électrodes à une valeur optimale dans les cas où le détecteur peut se trouver exposé à des courants d'air violents. Une source radio-active 17 et 18 de préférence un émetteur ot ayant la qualité de ne pas émettre de gaz radioactif, par exemple le plutonium 239, ou tout autre moyen équivalent choisi suivant diverses préférences ou impératifs tels que convenance personnelle ou préférence de l'homme de l'art-réalisateur, facilités d'approvisionnement, réglementation en vigueur dans le pays d'utilisation, normes de sécurité variables suivant le lieu d'utilisation, volume des chambres, etc.. Le dispositif de neutralisation d'alarmes intempestives dues à des courants d'air violents. Les gaz ou fumées pénétrant dans la chambre d'analyse sont canalisés entre les ailettes, relativement minces et rapprochées. La forme et les dimensions de ces ailettes sont telles que la section de passage offerte aux courants d'air est réduite par rapport à la section totale de la chambre d'analyse, d'autant plus que le passage est diminué en hauteur par la présence des ceintures 20 et 21. Ainsi l'action des courants d'air qui tendraient à perturber la répartition des ions dans la chambre d'analyse et à faire varier le potentiel de l'électrode commune se trouve pratiquement neutralisée. L'ensemble de l'enveloppe extérieure corps, ailettes, grillage est relié au pôle négatif du circuit et constitue un blindage qui soustrait les organes électriques, et en particulier le transistor à effet de champ, à l'action des champs électriques extérieurs. Le dispositif électronique de matérialisation de ILalarme Dans le détecteur selon l'invention, la différence de potentiel appliquée aux chambres est de la catégorie appelée "très basse tension", c'est-à-dire inférieure ou égale à 50 volts, et l'électrode commune est en liaison avec la grille (ou "porte") d'un transistor à effet de champ à jonction présentant une fuite faible par rapport à l'impé dance des chambres, disposé généralement sur le circuit imprimé. L'électrode commune est reliée à un circuit électronique destiné à modifier l'état d'un circuit électrique ou électronique de signalisa tion en fonction des variations d'ionisation de la chambre extérieure Le dispositif électronique de signalisation de d é f a u t s - cf fig. 2 - d'isolement sur la chambre d'analyse est cons titué par un circuit électronique, comprenant un transistor -cf.fig.2- branché entre r3 et r4 et connecté à la base du transistor T dont la résistance de base r5 est choisie pour qu'en l'état d'équilibre T soit conducteur. La tension de collecteur de T est alors très faible.Mais s' il se présente un défaut d'isolement sur la chambre d'analyse, qu'il soit accidentel ou dû à la malveillance, ii y a baisse anormale du po tentiel de l'électrode commune, donc de S, diminution du courant de base de T qui tend vers le blocage. Sa tension de collecteur remonte jusqu'au débtocage d'une diode d1 qui fait alors passer un courant par r2 sur la gâchette du thyristorhui s'amorce, entrainont l'allumage de la lampe 3. MARCHE DE L'APPAREIL,- cf fig. 1 et 2 On sait que si l'on établit une différence de potentiel continue et constante entre l'électrode positive de la chambre de référence et l'électrode négative de la chambre d'analyse, toutes deux rendues conductrices par des sources ionisantes, il circule un faible courant d'ionisation et le potentiel de l'électrode commune prend une valeur d'équilibre qui dépend de l'activité des sources ionisantes, de la forme des électrodes et des dimensions respectives des deux chambres. On sait aussi que si des fumées ou gaz de combustion pénètrent dans la chambre d'analyse, il se produit une baisse appréciable du courant d'ionisation, ce qui a pour effet d'augmenter l'impédance de ladite chambre, ce qui entraîne une élévation du potentiel de l'élec trode commune. Suivant le schéma de la figure 2, le détecteur à ionisation est alimenté sous une tension continue U dont la valeur nominale peut être par exemple de 24 volts, qui est ensuite réduite et stabilisée par la résistance rj et la diode Zener Z1. La tension est appliquée aux deux chambres d'ionisation en série, l'électrode commune reliée à la grille du transistor à effet de champ TEC, dont la source S est reliée au né gatif par le potentiomètre P et les résistances r3 et r4. Une tension prélevée sur le potentiomètre est appliquée à la gâ chette G d'un thyristor Th par l'intermédiaire de la diode Zener Z2. Le curseur du potentiomètre est réglé pour qu'en l'état d'équilibre nor mai Z2 soit bloquée. Or le potentiel de S suivant sensiblement les variations du potentiel de la grille du transistor TEC, donc de l'élec trode commune, il s'ensuit que lorsque ce dernier potentiel s'élève par suite de la pénétration de gaz ou fumées dans la chambre d'analyse, le potentiel de S s'élève également jusqu'au déblocage de Z2. Le thy ristor s'amorce, et la lampe de signalisation 3 de la rosace s'allume. Le seuil d'alarme, c'est-à-dire la sensibilité du détecteur, peut être réglé, I'appareil étant installé et raccordé dans sa position de marche, en agissant sur le curseur du potentiomètre accessible de l'ex térieur par l'orifice 22 (fige1) ménagé dans le corps du détecteur. Le dispositif de détection de fumées, gaz ou aérosols par détec teur à ionisation décrit ci-avant peut être employé, entre autre, pour des détections et surveillances diverses telles que celles citées ci après à titre d'exemples d'application non limitatifs détection de fumées et de gaz de combustion dans des locaux divers tels que usines, magasins, entrepots, archives, habitations, etc.. VARIANTES.- A partir de la description ci-dessus, des variantes peuvent être réalisées 1 - Un nombre quelconque de détecteurs montés sur un même circuit, chaque lampe de signalisation individuelle pouvant être doublée par une lampe extérieure. 2 - Un nombre quelconque de détecteurs montés sur un même circuit, plusieurs détecteurs pouvant correspondre à une seule lampe exté rieur 3 - L'adjonction d'un circuit électronique de signalisation de défauts par coupure de ligne, commandé parle thyristor Th qui, lorsqu'il s'amorce, met au négatif par l'intermédiaire d'une résistance r7 de faible valeur et d'une diode d2 une ligne de signalisation d'alarme sur laquelle peu vent être connectés d'autres détecteurs de modèles différents, tels que des détecteurs thermiques à coupure ou affaiblissement de courant, et qui est raccordée à un tableau d'alarme. Dans ce cas la ligne de si gnalisation passe en coupure par les deux broches A3, A4, de telle façon que l'enlèvement d'un détecteur de sa rosace coupe la liaison entre ces deux broches et provoque au tableau la signalisation de défaut par coupure de ligne. REVENDICATIONS . - 1 - Dispositif de détection de fumées, gaz ou aérosols par détecteur à ionisation permettant d'assurer la surveillance de locaux divers tels que : usines, magasins, entrepôts, archives, habitations, etc... en déclenchant un dispositif d'alarme en cas de détection, caractérisé par le fait qu'il comporte deux chambres à ionisation, montées en série sous tension continue, associées à un moyen électronique de visuoli sation et signalisation du phénomène surveillé et détecté. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'une des chambres à ionisation dénommée "chambre de référence" est fer mée ; L'autre chambre dénommée "chambre d'analyse" est ouverte. 3 - Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les deux chambres sont montées en série, l'une de leurs électrodes étant commune. 4 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'électrode négative de la chambre d'analyse est constituée par un disque mobile permettant de régler le volume de la chambre pour ajus ter son équilibre électrique et neutraliser l'effet de courants d'air vio lents. 5 - Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que la source radioactive placée dans les deux chambres est de préfé rence un émetteur oC ayant la qualité de ne pas émettre de gaz radio actif, par exemple le plutonium 239, ou tout autre moyen équivalent choisi suivant diverses préférences ou impératifs tels que convenance personnelle ou préférence de l'homme de l'art-réalisateur, facilités d'approvisionnement, réglementation en vigueur dans le pays d'utili sation, normes de sécurité variables suivant le lieu d'utilisation, volume des chambres, etc.. 6 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la chambre de référence est montée sur un disque isolant ajusté dans le corps de l'appareil pour éviter les remontées humides sur les organes électriques. 7 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la chambre d'analyse comporte un grand nombre d'ai lettes extérieures, un griliage et des ceintures pour canaliser la fumée ou le gaz à analyser tout en faisant obstacle aux courants d'air violents. 8 - Dispositif selon les revendications t et 2, caractérisé par le fait que l'organe traducteur des variations d'ionisation de la chambre d'analyse est un transistor à effet de champ à jonction 9 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'en semble de l'enveloppe extérieure du détecteur : corps, ailettes, gril lage est relié au pôle négatif du circuit et constitue un blindage, soustrayant les organes électroniques à l'influence des champs électri ques extérieurs. 10 - Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le passage de gaz ou fumées dans la chambre d'analyse entraîne l'amorçage d'un thyristor et l'allumage d'un voyant placé sur le détec teur ainsi que le changement d'état d'un circuit d'alarme. 11 - Dispositif selon les revendications 1, 8 et 10, caractérisé par le fait que le seuil d'alarme, c'est-à-dire la sensibilité du détecteur installé et raccordé dans sa position de marche au circuit d'alarme, peut être réglé en agissant sur le curseur d'un potentiomètre accessible de l'ex térieur sans démontage. 12 - Dispositif selon les revendications i et 10, caractérisé par le fait au'un circuit supplémentaire de signalisation de défauts par coupure de ligne, constitué par une diode et une résistance supplémentaire peut etre adjoint à l'appareil et raccordé sur une ligne de signalisation d'alarme commune ou non à d'autres détecteurs de modèle identique ou différent