Brevet FR2269711A1 — publié le 19751128

la présente invention concerne des détecteurs capables de déclencher une protection contre itincendie ou une alarme en réaction à une élévation de température de l'air ambiant du local mis sous surveillance. De tels détecteurs peuvent agir à partir d'un certain seuil de température (par exemple 700) ou à partir dune certaine vitesse de montée en température de l'air ambiant (par exemple 6 lzn) Dans le premier cas on est en présence de-détecteurs thermostatiques, dans le second cas de détecteurs thermovélo cimétriques. Les détecteurs thermovélocimétriques employés jusqut- ici comportaient comme éléments sensibles des bilames, des couples thermoélectriques, des thermistances ou des capsules aérothermiques. Ces détecteurs sont toutefois dtune fabrication et d'une mise en oeuvre chez l'utilisateur délicates On connaît également des détecteurs therostatiques utilisant une plaque en alliage à propriétés thermomagnétiques particulières. On entend par alliages à propriétés thermomagnétiques particulières, des alliages dont le point de Curie peut titre ajusté à une valeur déterminée dans l'intervalle de O à I 200C par la teneur en Ni et par le traitement thermique qu'il a subi en usinez Par la suite nous désignerons toujours ces alliages comme "alliages à bas point de Curiez. Un tel alliage est vendu sous la marque N M H G. l'aimantation s'en s'abaisse de façon notabledès que l'on stapproche à moins de 50 ou 60 C du point de Curie. Le fonctionnement d'un détecteur usuel utilisant une plaque en alliage à bas point de Curie est le suivant, un cavalier en fer doux portant un enroulement d'excitation est maintenu contre la plaque en matériau à bas point de Curie malgré l'action d'un ressort antagoniste, par attraction magnétique. Si la température du milieu à surveiller s'élève à un niveau proche du point de Curie du matériau de la plaque il y a décollement du cavalier qui ouvre un circuit électrique d' alarme en quittant deux contacts électriques contre lesquels il était maintenu. On comprend qu'un dispositif de ce type d'une grande simplicité de construction ne peut fonctionner qu'en détecteur thermostatique. Le but de l'invention est donc d'obtenir un dispositif simple et bon marché pouvant fonctionner en détecteur thermovélocimétrique aussi bien qu'en détecteur thermostatique et t.. / 000 comportant un circuit magnétique comprenant un générateur de flux et ayant un élément mobile agissant sur un circuit d'alarme0 Ce détecteur utilise un circuit magnétique comprenant au soins une partie en alliage à bas point de Curie et peut titre réalisé sous une forme telle que son encombrement est très réduit. Le détecteur suivan-t; Ilinvention est caractérisé par le fait que le circuit germé à trois branches sous forme de 2 E face à face avec un dispositif d'excitation sur l'une des branches, les deux autres branches étant des branches de fermeture du flux et dans lequel t - les deux parties en E sont en matériaux magnétiques différents, l'un étant en alliage à bas point de Curien, - pour chaque s les deux branches de fermeture du flux ont une réluctance différente, - l'élément mobile du circuit est constitué par un cavalier formant une déviation entre les deux branches de fermeture du flux en reliant les zones de jonction des deux parties en E, et caractérisé par le fait que le détecteur est disposé de telle sorte que l'une des branches de fermeture du flux soit exposée au milieu ambiant à contrôler, l'autre branche étant isolée thermiquement0 On comprend que la dissy6trie du circuit magnétique provoque, lorsque le circuit est excité, l'apparition d'une différence de potentiel magnétique entre les extrémités des branches de fermeture de la pièce en forme de E en alliage à bas point de Curie provoquant le passage d'un flux magnétique dans le cavalier et l'attraction de ce cavalier par le circuit magnétique à l'encontre de l'action du ressort.Dans cette position le cavalier ferme un circuit d'alarme. Si la température sgélève de façon brusque, les 2 branches de fermeture de la pièce en-forme de E en alliage à bas point de Curie vont ee trouver à des températures différentes au moins momenta nément0 Cette augmentation de température de la branche exposée au milieu ambiant peut venir compenser partiellement le déséquilibre du circuit magnétique en provoquant le décollement du cavalier qui ouvrira le circuit d'alarme0 Au contraire lorsque l'élévation de température est lente l'équilibre du thermique da circuit magnétique est toujours réalisé et le déséquilibre d'ordre magnétique, provoquant l'attraction du cavalier persistera puisque les réluctances des diverses parties du circuit magnétique varieront de façon proportionnelle0 Le cavalier ne pourra se décoller et ouvrir le circuit d'alarme que lorsque la température sera proche du point de Curie de l'alliage à bas point de Curie. Le détecteur fonctionne alors en détecteur thermostatique. Le meme dispositif permet donc un fonctionnement en détecteur thermostatique et en détecteur ther movélocimétrique. Afin de bien faire comprendre l'invention on va décrire à titre d'exemple un détecteur d'incendie suivant l'invention en se reportant aux figures jointes en annexe. la figure I représente un détecteur d'incendie suivant l'invention vu en perspective, un coffretsstgnétique renfermant le circuit magnétique et étant supposé transparent. ha figure 2 représente un circuit magnétique vu en plan utilisable dans un détecteur d'incendie suivant l'invention. la figure 3 représente une variante de réalisation de la figure 1. Un coffret 1 en matériau amagnétique renferme un circuit magne- tique 2. Ce circuit magnétique comprend, une branche centrale 3 portant un enroulement d'excitation 4 et deux branches latérales 5 et 6, la branche 6 étant isolée du milieu extérieur par le coffret amagnétique, la branche 5 étant exposée au milieu ambiant. Un cavalier en matériau ferro-magnétique par exemple en fer doux, chevauche le circuit magnétique de telle sorte que ses extrémités viennent s'appliquer sur le circuit magnétique aux environs des points milieu des branches 5 et 6. Un reSsort antagoniste 8 tendant à écarter le cavalier 7 du circuit magnétique 2 est figuré.Ce ressort antagoniste 8 entrain, par un dispositif purement mécanique non représenté, un contact 9 fermant l'arrivée du courant au bobinage-4 lorsque le cavalier est collé au circuit magnétique, et fermant également le circuit d'alarme qui est confondu avec le circuit d'alimentation dans cette réalisation. On va maintenant décrire plus en détail le circuit magnétique 2 de la figure 1 tel qu'il est représenté à la figure 2. On retrouve sur cette figure la branche centrale 3 et son enroulement 4 et les branches latérales 5 exposée au milieu ambiant et 6 isolée du milieu ambiant. Ce circuit magnétique comprend deux parties distinctes, en forme de E, la partie Il qui est réalisée en alliage à bas point de Curie, et la partie 12 complémentaire réalisée en alliage magnétique ordinaire. Ces deux parties se raccordent à l'intérieur du bobinage pour la branche centrale 3 et en des points A et B pour les branches latérales 5 et 6. L'étrier 7 de la figure 1 viendra reposer sur le circuit magnétique au voisinage des points Â et B.Si lton appelle RI, R2, R3,et R4 les réluctances des différentes parties delalEriphérie du circuit magnétique, R1 et R3 correspondant aux réluctances des différentes parties de la pièce 11 et R2 et R4 aux réluctances des différentes parties de la pièce 12. 16a dissymétrie du circuit maghétique est/ que ; est différent de On peut prévoir par exemple un circuit tel que - = 1/3 de Dans un circuit magnétique tel que représenté à la figure 2 et dont les réluctances satisfont at'équation ci-dessus, il existe une différence de potentiel magnétique entre A et B provenant de la dissymétrie du circuit magnétique. Lorsque le circuit magnétique est excité par l'intermédiaire de l'enroulement 4 et que l'étrier 7 se trouve en position telle qu'il joint les points A et 3, cet étrier 7 est traversé par un flux magnétique et subit l'attraction du circuit à l'encontre de la force du ressort antagoniste 8.D'autre part la résistance thermique de la partie de la pièce 9 en alliage à bas point de Curie joignant les-branches 5 et 6, étant forte, si la température du milieu ambiant augmente assez vite pour que les extrémités faisant partie des branches 5 et 6 respectivement de la pièce Il en alliage à bas point de Curie présentent un écart appréciable de température, la réluctance RI croit alors que la réluctance R3 ne varie pas. Comme par ailleurs les réluctances R2 et R4 des parties du circuit magnétique qui sont réalisées en alliage magnétique ordinaire ne varient pratiquement pas le rapport R1/R2 se rapproche du rapport R3/R4 et le pont magnétique se rapproche de l'équilibre. Le cavalier se décolle dès que l'écart de tempe'rature est suffisant pour franchir le seuil de déclenchement. Ce seuil de déclenchement dépend de nombreux facteurs (force du ressort, dessin du circuit magnétique, nature des alliages, intensité dans la bobine d'excitation...) mais il est possible de le régler ou de l'ajuster en faisant varier l'orientation du cavalier en matériau ferro-magnétique par rapport au crcuit magnétique, en le faisant tourner autour d'un axe perpendiculaire au circuit magnétique. Si la température du milieu ambiant augmente très lentement le circuit magnétique se trouve pratiquement toujours en équilibre thermique et il ne peut y avoir de compensation du déséquilibre magnétique préexistant dans ce circuit. il ne pourra y avoir alors décollement du cavalier 7 que lorsque la température du milieu ambiant et donc de la branche 5 du circuit aura atteint une température proche du point de Curie du matériau à bas point de Curie. D'autre part il est possible de transbrmer le dispositif suivant l'invention en un dispositif fonctionnant seulement en détecteur thermostatique. Pour cela il suffit de favoriser les échanges calorifiques entre les deux parties de la pièce 11 en matériau à bas point de Curie situées l'une sur la branche 5 et l'autre sur la branche 6. Le dispositif a été décrit dans le cas où pour l'excitation on dispose un enroulement autour de la branche 3 du circuit magnétique mais il est possible de remplacer cet enroulement par un ai- mant permanent intercalé dans la branche 3 du circuit magnétique. Pour accroitre la sensibilité du détecteur à une élévation de la température du milieu ambiant il est possible d'augmenter la surface d'échange de la branche 5 avec le milieu extérieur. On pourra par exemple réaliser le circuit magnétique tel qu'il est représenté à la figure 3 en superposant deux découpes en matériaux magnétiques pour réaliser les pièces il et 12 et en écartant les deux découpes dans la partie des pièces 11 et 12 confondues avec la branche 5. Bien entendu on peut imaginer Kes perfectionnements ou des modifications de détail sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICAXIONS 1.- Détecteur thermostatique et thermovélocimétrique constitué par un générateur de flux dans un circuit magnétique comportant un élément mobile entre une position de collage contre l'action d'un ressort antagoniste et une position avec entrefer, agissant sur un circuit d'alarme ou de protection, caractérisé par le fait que le circuit magnétique est un circuit fermé à trois branches sous forme de 2 E face à face avec un dispositif- d'exci- tation sur l'une des branches, les deux autres branches étant des branches de fermeture du flux, et dans lequel :: - les deux parties en E sont en matériaux magnétiques différents, l'un étant en alliage à bas point de Curie, - Pour chaque E les deux branches de fermeture dn flux ont une réluctance différente - l'élément mobile du circuit est constitué par un cavalier formant une déviation entre les deux branches de fermeture du flux en reliant les zones de jonction des deux parties en Bt et caractérisé par le fait que le détecteur est disposé de telle sorte que l'une des branches de fermeture du flux soit exposée au milieu ambiant i contrôler, l'autre branche étant isolée thermiquement. 20- Détecteur thermostatique et thermovélocimétriqe suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'excitation porté par l'une des branches du circuit magnétique est un enroulement0 3.- Détecteur thermostatique et thermovélocimétrique suivant la revendication 1, carautdrisd en ee que le dispositif d'exci- tation porté par l'une des branches du circuit magnétique est un aimant permanent 4.- Détecteur suivant l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on peut faire varier légèrement l'orientation in cavalier par rapport au circuit magnétique par rotation de ce cavalier autour d'un axe perpendiculaire au plan du circuit magné- tique pour ajuster la sensibilité du détecteur. 5.- Détecteur suivant l'une des revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la branche exposée au milieu ambiant prd- sente à ce milieu une surface accrue par dédoublement du circuit magnétique suivant son épaisseur et écartement des deux parties du circuit.