Brevet FR2360881A1 — publié le 19780303

La présente invention a pour objet un détecteur ionique de fumée. De façon plus précise le détecteur appartient à la classe des détecteurs de fumée dans lesquels le volume susceptible d'être traversé par de la fumée Cen cas d'accident) est irradié par une source radioactive de très faible énergie. Le gaz contenu dans l'enceinte est ainsi partiellement ionisé. La présence de fumée dans cette enceinte diminue la mobilité des ions, ce qui accrott l'impédance de la chambre due mesure. Plus précisément encore le détecteur est du type dans lequel on adjoint à la chambre de mesure - une chambre de référence. Cette chambre de référence est étanche et ne reçoit 'donc aucune fumée. Cette chambre est remplié du méme gaz que la chambre de mesure et subit la mème irradiation. Elle est bien sûr soumise aux mimes conditions de température, de pression atmospherique et d'hygrométrie que la chambre de mesure. Cela permet de s'affranchir des fluctuations de l'impédance de la chambre qui seraient dues a ces phénomènes parasites. Encore plus précisément le détecteur, objet -de l'invention est du type dans lequel une seule et unique source radioactive irradie a la fois la chambre de mesure et la chambre de référence. En dehors de cette détection de fumée, il est nécessaire que l'appareil émette un signal d'alarme s'il n'est plus en état de bon fonctionnement Cela peut se produire par exemple en cas d'accumulation de poussière sur la grille d'entrée de la chambre de mesure. La présente invention a précisément pour objet un détecteur perfectionné du type précédemment décrit qui se caractérise en ce que ladite chambre de mesure a la forme d'un cylindre ouvert à l'une de ses extrémités, en ce que ladite chambre de référence a une forme annulaire entourant ladite chambre de mesure et en ce qu'il comprend des moyens pour détecter une augmentation du potentiel aux bornes de ladite chambre de mesure par rapport a ladite chambre de référence ce qui est caractéristique de la présence de fumée et des moyens séparés desdits premiers moyens pour détecter une diminution du potentiel entre les électrodes de ladite première chambre d'iontsation ce qui est caractéristique d'une altération dudit détecteur. Selon un mode préféré de réalisation, le détecteur se caractérise en ce que ladite source radioactive a la forme d'un disque, en ce que la chambre de mesure est limitée par la face active de ladite source et par une première virole isolante cylindrique ayant un axe confondu avec l'axe de révolution de ladite source, ladite deuxième chambre de référence étant essentiellement limitée par ladite première virole et par une deuxième virole en matériau isolant coaxiale a la première virole et entourant celle-ci, le diamètre de la source étant compris entre ceux desdites viroles de telle façon que la face active de ladite source soit a la fois dans les deux chambres. De toutes façons, l'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles on a représenté - sur la figure 1, une vue en coupe verticale de l'ensemble du détecteur, et - sur la figure 2, un schéma du circuit de traitement du signal délivré par le détecteur proprement dit. Sur la figure 1 on a représenté l'ensemble du détecteur . Le détecteur comprend en fait a l'intérieur d'un boitier 2 d'une part une double chambre d'ionisation portant la référence générale 4 et un ensemble de traitement électrique 6 du signal délivré par la double chambre, La double chambre 4 comprend une chambre centrale 8 dite de mesure et une chambre annulaire périphérique 10 dite de référence, La chambre de référence 10 est entièrement fermée alors que la chambre de mesure 8 est ouverte sur une de ces faces, ce qui permet à l'air ambiant d'y pénétrer avec éventuellement de la fumée. Une source radioactive 12 de préférence au plutonium, a sa face active a cheval sur les deux chambres,- Elle peut donc créer un mtme rayonnement radioactif dans les deux chambres. Chaque chambre est pourvue de deux électrodes de détection. On trouve d'une part une électrode 14 commune aux deux chambres et d'autre part les électrodes 16 et 18 respectivement pour les chambres 8 et 10 Camme on l'a expliqué précédemment la présence de fumée dans l'enceinte irradiée (chambre d'ionisation) diminue la mobilité des ions, ce qui augmente la différence de potentiel entre les électrodes de la chambre considérée En mesurant a l'aide de l'ensemble 6 cette variation de différence de potentiel par rapport au potentiel de la chambre de référence on en déduit la présence ou l'absence de fumée. Nous allons maintenant décrire plus en détails le détecteur. Le boitier isolant 2 a une forme générale cylindri- que ou légèrement tronconique et il est fermé à l'une de ses extrémités par un fond 20. Son autre extrémité ouverte est munie d'un déflecteur 22 pour favoriser la pénétration de la fumée. A l'intérieur du boitier on trouve tout d'abord une grille conductrice 16 fixée par tout moyen-sur le rebord 24 du boitier 2. Cette grille constitue l'électrode de la chambre de mesure 8. Cette chambre de mesure 8 est limitée par grille 16 et par une première virole 26 cylindrique ou légèrement tronconique réalisée en matériau isolant.Cette première virole comporte un rebord 28 prenant appui sur la grille 16 La chambre de référence 10 est limitée d'une part par la première virole 26 et d'autre part par une deuxième virole cylindrique ou légèrement tronconique 30 de mime axe que la première virole et également réalisée en matériau isolant Cette deuxième virole comporte un rebord 32 et un fond 34. Sur le fond 34 est placée une électrode 14 en forme de disque qui-constitue l'électrode commune aux deux chambres Cette électrode 14 a sensiblement le meme diamètre que le fond 34 Sur cette électrode 14 est placée la source radioactive 12 qui sera décrite plus en détails ultérieurement Cette source 12 en forme de disque a une face active dont le diamètre est compris entre celui du fond 34 et celui de la première virole 26o Ainsi cette face active se trouve a la fois dans la chambre de mesure 8 et dans la chambre de référence 10, et est donc susceptible d'irradier ces deux chambres. Enfin une plaque annulaire conductrice 18 constituant la deuxième électrode de la chambre de référence 10, est intercalée entre les rebords 28 et 32 des viroles 26 et 30 Cette électrode dépasse du rebord 32 et pénètre bien sflr dans la chambre 10. L'électrode 18 est isolée de la grille 16 par le rebord 28. L'ensemble de traitement électrique 6 est fixé sur une plaque 38 de circuit imprimé qui est rendue solidaire par sa périphérie du boîtier 2. La source 12 et l'électrode commune 14 sont fixées sur le fond 34 par une vis 39 conductrice qui traverse le fond 34 par un alésage. Cette vis peut servir de borne pour l'électrode commune 14. La tête de la vis 39 constitue une partie de l'électrode commune du fait que le bottier de la source 12 n'est pas conducteur.Le fond 20 est traversé par des broches qui servent à l'alimentation électrique du détecteur et a la transmission d'informations. On a représenté seulement la broche 40 qui est reliée au pôle négatif et la broche 40' qui est reliée au pôle positif. On a représenté schématiquement les connections électriques entre le circuit imprimé 38, les bornes 40 et 40' et les électrodes 14, 16 et 18. L'électrode 14 a pour borne la vis 39 elle-même. La borne 40 est reliée au circuit imprimé par la colonnette conductrice 42 qui se prolonge par la colonnette 44 vissée à son extrémité inférieure dans la grille 16. Cette colonnette est isolée de l'électrode 18 par un disque isolant 46. De même la borne 40' est reliée au circuit imprimé par la colonnette conductrice 42' prolongée par la colonnette 44' dont l'extrémité inférieure est vissée dans l'électrode 18. En fait les colonnettes sont vissées également dans des douilles solidaires du circuit imprimé. On comprend qu'elles constituent ainsi une liaison mécanique entre les différentes parties du détecteur. De préférence la source 12 est une source au plutonium de faible activité dont l'activité est inférieure a 1 microcurie. Cette source est scellée. Elle résiste aux chocs thermiques et mécaniques et l'enveloppe satisfait aux normes de résistance à la corrosion. On va décrire dans ce qui suit un mode de réalisation du circuit de traitement électrique des signaux délivrés par les deux chambres. Comme on l'a déjà indiqu8 les deux chambres sont couplées en pont de Wheatstone et on détecte un éventuel déséquilibre qui résulterait de la pénétration de fumée dans la chambre de mesure. On a représenté sur la figure 2, ce mode de réalisation. On a symbolisé par 14, 16 et 18 respectivement l'électrode commune, l'électrode de mesure et l'électrode de référence. Les électrodes 16 et 18 sont respectivement portées à un potentiel négatif et positif. L'électrode commune 14 est reliée à la grille G du transistor a effet de champ 100. Les deux autres électrodes sont reliées aux entrées de source S et de drain D du transistor 100 a travers les résistances de polarisation 102 et 104. L'entrée de source S est également reliée à l'une des entrées des comparateurs 106 et 108. La deuxième entrée du comparateur 106 est attaquée par une tension de référence U1 et la deuxième entrée du comparateur 108 est attaquée par une deuxième tension de référence U2.On règle les valeurs des tensions U1 et de U2 a l'aide de la résistance 110 et de la résistance variable 112. ta sortie du comparateur 106 attaque la gâchette du thyristor 114 tandis que la sortie du comparateur 108 attaque celle du thyristor 116. Lorsque le thyristor 116 est conducteur une première résistance de charge 118 est mise sous tension. Lorsque le thyristor 114 est conducteur une deuxième résistance de charge 120 est mise sous tension. En outre les résistances 118 et 120 peuvent être mises en parallèle par la diode 122. Le fonctionnement du circuit est le suivant Cas du fonctionnement normal en l'absence de fumée. La tension au point P est comprise entre les valeurs U1 et U2. Les comparateurs 106 et 108 ne délivrent aucun signal. La consommation électrique est minime. Cas du fonctionnement normal avec présence de fumée. Le potentiel du point P augmente et devient supérieur a U2. Le comparateur 108 délivre un signal, alors que le comparateur 106 reste bloqué. Le thyristor 116 est débloqué La résistance 118, mise sous tension, provoque une consommation importante qui est détectée aisément par le dispositif d'alimentation et d'alarme. De plus le voyant électroluminescent 124 s'allume, on a détection de fumée. La diode 126 autorise le raccordement extérieur à un voyant 130 de "report d'alarme". Cas de fonctionnement défectueux dû a l'altiration des caractéristiques de haut isolement des chambres. Ce sera en partiz1ier le cas pour la chambre de mesure en raison de l'humidité, de la poussière, d'insectes... Le potentiel au point P diminue. le comparateur 106 délivre un signal qui débloque le thyristor 114. Le comparateur 108 reste bloqué. Le voyant 124 s'allume. Comme les deux résistances 118 et 120 se trouvent alors alimentées en parallèle par la diode 122 la consommation plus importante que dans le cas précédent qui en découle est détectée. C'est l'alarme défaut. La consommation permanente du détecteur est fixée à 600 microampères. Cela le rend compatible avec les éléments d'alimentation de secours en cas de rupture de ligne. On voit qu'ainsi le détecteur, tout en ayant une très bonne fiabilité, présente un grand nombre d'avantages par rapport aux appareils de l'Art Antérieur. Les deux chambres concentriques également ionisées par une source unique permettent une réduction notable des volumes. Du fait de la structure particulière du boîtier, il suffit d'enlever le fond 20 pour intervenir sur l'ensemble 6 de traitement électrique. La partie du Boitier 2 contenant les chambres et la source conserve ainsi son intégrité. La source est donc inaccessible après sa mise en place, ce qui constitue un important élément de sécurité au moment du montage des détecteurs et lors de leur utilisation. Dans ce but la vis 39 de fixation de la source -12 sur le fond 34 peut Btre matée afin d'empecher son démontage ultérieur. La signalisation de la présence de fumée et la signalisation de défaut se font par des circuits indépendants. On comprend qu'une telle disposition est très intéressante pour l'utilisateur puisqu'elle lui permet au niveau du tableau de contrôle de l'ensemble de l'installation de distinguer l'alarme due à une défaillance d'un détecteur d'une alarme due à la présence effective de fumée. REVENDICATION S 1. Détecteur ionique de fumée du type comportant a l'intérieur d'un boitier une première chambre d'ionisation dite de mesure susceptible d'être traversée par la fumée, une deuxième chambre d'ionisation dite de référence étanche a la fumée, et une source de rayonnements radioactifs apte à irradier les deux chambres, caractérisé en ce que ladite chambre de mesure a la forme d'un cylindre ouvert a l'une de ses extrémités, en ce que ladite chambre de référence a une forme annulaire entourant ladite chambre de mesure et en ce qu'il comprend des moyens pour détecter une augmentation du potentiel aux bornes de ladite chambre de mesure par rapport a ladite chambre deréférence, ce qui est caractéristique de la présence de fumée et des moyens séparés desdits premiers moyens pour détecter une diminution du potentiel entre les électrodes de ladite première chambre d'ionisation,ce qui est caractéristique d'une altération dudit détecteur. 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite source radioactive a la forme d'un disque, en ce que la chambre de mesure est limitée par la face active de ladite source et par une première virole isolante cylindrique ayant un axe confondu avec l'axe de révolution de ladite source, ladite deuxième chambre de référence étant essentiellement limitée par ladite première virole et par une deuxième virole en matériau isolant coaxiale a la première virole et entourant celle-ci, le diamètre de la source étant compris entre ceux desdites viroles de telle façon que la face active de ladite source soit à la fois dans les deux chambres. 3. Détecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit boitier a une forme générale cylindrique ouvert a l'une de ses extrémités et fermé par une plaque a son autre extrémité, en ce qu'il comprend une grille conductrice formant électrode fermant l'extrémité ouverte dudit boîtier, en ce que ladite première virole comporte un rebord plat appliqué sur ladite grille, en ce que la deuxième virole comporte également un rebord plat appliqué sur le rebord de la première virole et un fond, une électrode faisant saillie dans la chambre de référence ayant la forme d'une plaque annulaire étant interposée entre les deux rebords, en ce qu'une électrode en forme de disque est fixée sur le fond de la deuxième virole, et en ce que ladite source est fixée sur ladite électrode en forme de disque