Brevet FR2408837A1 — publié le 19790608

L'invention concerne un détecteur de gaz de combustion à ionisation par haute tension. Les détecteurs de gaz de combustion, notamment de fumée des tinés à prévenir les incendies sont généralement constitués par deux chambres d'ionisation, une chambre d'analyse et une.chambre de référence partiellement ou totalement fermée, qui sont connectées au système d'alerte actionné lorsque le courant ionique de la chambre d'analyse S'abaisse de façon anormale à cause de la présence de gaz de combustion.. L'ionisation des chambres est obtenue au moyen de radio-éléments. Ces détecteurs présentent tous les désavantages des appareils qui utilisent des sources radioactives et sont notamment soumis à une législation particulièrement stricte. C'est pourquoi l'invention propose un détecteur du type mentionné ci-avant, mais dans lequel l'ionisation des chambres est obtenue sans radio-éléments ou des radio-éléments de faible radioactivité au moyen d'électrodes soumises à une forte dif férence de potentiel. En effet, il est connu en théorie et expérimentalement qu'entre des électrodes plongés dans un gaz initialement isolant, et soumises à une différence de potentiel appelé potentiel explosif, il se produit une étincelle qui résulte d'un passage brusque du courant. En dessous de ce potentiel explosif les particules libres électrisées procurent le passage d'un faible courant qui augmente en fonction de la tension appliquée et de la forme des électrodes. Lorsque le potentiel explosif est atteint, les particules électrisées atteignent une vitesse suffisante, appelée vitesse critique d'ionisation, pour briser par collision les atomes du gaz et provoquer l'ionisation de ce dernier en créant un grand nombre de particules électrisées sous forme d'électrons, d'ions négatifs et d'ions positifs. L'invention a notamment pour objet l'application de ce phénomène aux détecteurs de gaz de combustion. Dans un détecteur selon l'invention, qui comporte au moins une chambre. d'ionisation montée dans un circuit électrique d'actionnement d'au moins un système d'alerte commandé par la variation du courant qui traverse ladite chambre, variation qui est due à la présence de gaz, la chambre est pourvue de deux électrodes tandis qu'un générateur haute tension est aménagé de manière à établir une différence de potentiel suffisante entre lesdites électrodes pour ioniser l'air intérieur de la chambre. Avantageusement chaque électrode de la chambre est constituée par au moins un élément et de préférence deux, ayant la forme d'une pointe ou d'une sphère, toutes les combinaisons d association de ces formes étant possibles. I1 est encore possible que les électrodes soient constituées par des éléments spiralés et de préférence par des lames enroulées parallèles disposées de manière à présenter leurs tranchants en regard. Cette disposition procure un effet semblable à celui obtenu par des électrodes constituées par un grand nombre de pointes. Pour faciliter l'ionisation et diminuer la tension des chambres il est possible de revêtir les électrodes au moins partiellement de radio-éléments de faibles valeurs, par exemple inférieures à 0, i J1 Curie. Selon une disposition préférée comportant une chambre d' analyse et une chambre de référence constituées comme il a été dit ci-avant, lesdites chambres forment deux branches adjacentes d'un montage en pont de Wheastone, les deux autres branches étant constituées par des résistances tandis que la diagonale de mesure ou pont est connectée au système d'alerte de telle sorte qu'un déséquilibre du pont actionne ce dernier. Selon un mode de réalisation les chambres sont montées en série et constituent deux branches adjacentes du montage en pont de Wheastone disposées en parallèle sur la diagonale d'alimentation électrique, le pont étant constitué entre les points de connexions communs respectivement des résistances et des chambres. Selon un mode de réalisation analogue, les chambres sont montées en parallèle et constituent deux branches adjacentes du pont de Wheastone dont le point commun de connexion réalise l'une des extrémités de la diagonale d'alimentation tandis que les autres extrémités des chambres réalisent les extrémités de la diagonale de mesure ou pont. Pour réaliser un système de détection et d'alerte particulièrement efficace, l'une des extrémités du pont est connectée à deux entrées inverses de deux comparateurs de tension à double entrée et l'autre extrémité aux deux autres entrées desdits comparateurs qui sont reliés chacun à un système d' alerte de telle sorte qu'un déséquilibre du pont crée un signal à la sortie de l'un ou de l'autre comparateur selon le sens du déséquilibre et commande le système d'alerte correspondant, le point de connexion commun des deux chambres ou les connexions des extrémités de celles-ci étant éventuellement suivis d'au moins un dispositif adaptateur d'impédance, tel un tansistor à effet de champ. En=déhors d'une alimentation classique basse tension pour le système d'alerte et son dispositif d'actionnement, l'invention prévoit un générateur haute tension qui est avantageusement piloté en tension par un régulateur qui ne délivre une tension audit générateur que lorsque la tension de sortie est inférieure à une tension de référence appliquée au régulateur. Pour ce faire, le régulateur comporte avantageusement un amplificateur opérationnel monté en comparateur dont l'une des entrées est connectée à un pont diviseur disposé à la sortie de la chambre d'analyse et l'autre entrée à une source. de tension de référence. L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel les figures i, 2 et 3~montrent trois modes de réalisation d'une chambre d'ionisation selon l'invention, les figures 4 et 5 représentent des détecteurs selon l'invention munis de deux chambres respectivement en parallèle et en série, la figure 6 montre schématiquement une disposition d'un détecteur selon l'invention muni de deux systèmes d'alerte et de son alimentation haute tension. Comme le montrent les figures i, 2 et 3, une chambre d'ionisation selon l'invention comporte deux électrodes composées chacune de deux éléments sous forme de boules ou de pointes La figure i montre deux électrodes dont les éléments sont des boules Bl0, Bil et Bol2, Bi3, la figure 2 montre une association boules B2Q, B21 et pointes P20, P21 et la figure 3 une association pointesP30, P31 et P32, P33 En outre, dans ce mode de réalisation, la chambre est formée de deux disques DI, D2 réunis par des tiges Tl, T2, la partie centrale des disques étant conductrice et reliée électriquement aux éléments des électrodes. Comme il a été dit ci-avant, un détecteur comporte deux chambres respectivement d'analyse et de référence1 qui sont montées dans un circuit d'actionnement d'au moins un système d'alerte. Avantageusement les chambres constituent deux branches adjacentes d'un montage eu pont de Wheastone. Les figures 4 et 5 montrent schématiquement une chambre d'analyse l ouverte et une chambre de référence 2 au moins partiellement fermée. Dans ces exemples les chambres comportent des électrodes munies d'un seul élément et réalisent une association boule-pointe. La figure 4 représente un montage dans lequel les chambres sont disposées en parallèle sur l'alimentation haute tension tandis que des transistors à effet de champ Q1, Q2 sont destinés à adapter la forte impédance des chambres. Des résistances RA et RR sont connectées entre une électrode de chacune des chambres et la masse et sont choisies de valeur relativement faible par rapport à l'impédance des chambres1 de telle sorte que les potentiels aux entrées des transistors Ql et Q2 seront de faible valeur et compatibles avec ces derniers. Les chambres t. et 2 ainsi que les résistances R A et RR forment un pont de Wheastone et les points X, Y à la sortie des transistors constituent la diagonale de mesure ou pont proprement dit.Les points X et Y sont connectés à un dispositif d'alerte comme on le verra à propos de la figure 6. La figure 5 est une disposition semblable à celle précédemment décrite mais dans laquelle les chambres l et 2 sont en série tandis qu'un adaptateur d'impédance Q3 sous forme d'un transistor à effet de champ est connecté au point commun des chambres par l'intermédiaire d'une résistance RQ. Dans çet exemple les autres branches du pont sont réalisées par les résistances Ri, R2 et R3, la résistance R2 étant variable et disposée entre Ri et R3 de manière à pouvoir équilibrer le pont au repos. La diagonale de mesure X, Y se retrouve entre la sortie du transistor Q3 et le point variable de la résistance R2. La figure 6 montre schématiquement deux chambres i et 2 dont la disposition est semblable à celle de la figure 4, mais dans laquelle on ne fait pas appel à des adaptateurs d'impédance. Dans cet exemple le point Y est réglable sur la résistance RR pour ajuster le pont et la résistance R A est constituée par les deux résistances en série R7 et R8. L'une des extrémités du pont est connectée à deux entrées inverses de deux comparateurs Ai, A2 à double entrées et l'autre extrémité aux deux autres entrées desdits comparateurs. Les comparateurs Ai et A2 sont reliés chacun à un système d'alerte respectivement SI et S2 (non représentés plus en détail) de telle sorte qu'un déséquilibre du pont crée un signal à la sortie de l'un ou de l'autre comparateur selon le sens du déséquilibre. Le système S2 est un dispositif d'alerte gaz de combustion ou alerte incendie actionné lorsque l'impédance de la chambre l devient supérieure à l'impédance de la chambre 2. Au contraire, lorsque le pont est deséquilibré dans l'autre sens à cause d'un mauvais fonctionnement ou un mauvais réglage c'est le système SI qui est actionné. Les chambres l et 2 sont alimentées par un générateur haute tension qui comporte dans l'exemple représenté, un oscillateur et un transformateur Tf à perméabilité élevée, par exemple / > 1000 gauss, muni de deux enroulements primaires en série et un enroulement secondaire.Les oscillations sont entretenues par un transistor TRI piloté en tension par un régulateur comportant un amplificateur opérationnel A3 monté en comparateur et un transistor TR2 > L'entrée inversée de l'amplificateur A3 est connectée à un pont diviseur constitué par les résistances R4, R5, R6 et la diode Z qui délivre une tension de référence, tandis que l'autre entrée dudit amplificateur est connectée à la sortie haute fréquence prélevée entre les résistances R7 et R8 qui constituent un pont diviseur avec la chambre d'analyse l. Avec cette disposition, l'amplificateur A3 ne délivre une tension à l'oscillateur que lorsque la tension prélevée à la sortie haute tension n'atteint pas la tension de référence appliquée à son entrée inversée, de telle sorte que la tension secondaire de l'oscillateur est contrôlée tandis que sa consommation est tributaire de la consommation secondaire d.'utilisation, particulièrement faible dans ce mode de réalisation. Il est évident que les modes de réalisation décrits peuvent subir un grand nombre de modifications sans sortir du cadre de l'invention. En outre les électrodes peuvent être revêtues au moins partiellement de radio-éléments de faible valeur et avoir la forme de spirales comme il a été dit ci-avant. REVENDICATIONS l - Détectaur de gaz de combustion à ionisation comportant au moins une chambre d'ionisation montée dans un circuit électrique d'actionnement d'au moins un système d'alerte commandé par la variation du courant qui traverse ladite chambre, variation qui est due à la présence de gaz, caractérisé en ce que la chambre est pourvue de deux électrodes et qu'un générateur haute tension est aménagé de manière à établir une différence de potentiel suffisante entre lesdites électrodes pour ioniser l'air intérieur de la chambre. 2 - Détecteur selon la revendication i, caractérisé en ce que chaque électrode de la chambre est constituée par au moins un élément et de préférence deux, ayant la forme d'une pointe ou d'une sphère, toutes les combinaisons d'association de ces formes étant possibles. 3 - Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les électrodes sont constituées par des éléments spiralés et de préférence par des lames enroulées parallèles disposées de manière à présenter leurs tranchants en regard. 4 - Détecteur selon l'une quelconque des revendications i à 3, caractérisé en ce que les électrodes sont revêtues au moins partiellement de radioéléments de faibles valeurs , par exemple inférieures de G,lt Curie. 5 - Détecteur muflidedeux chambres diondsationrespectlnementd'analyse et de inférence selon line quelconque des revendicailons X a' 4, caractérisé en ce que les chambres coitituent deux branchas adjacentes d'un montage en pont de Wheastone, les deux autres branches étant constituées par des résistance s tandis que la diagonale de mesure ou pont est connectée au système d'alerte de telle sorte qu'un déséquilibre du pont actionne ce dernier. 6 - Détecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les chambres sont montées en série et constituent deux branches adjacentes du montage en pont de Wheastone, disposées en parallèle sur la diagonale d'alimentation électrique, le pont étant constitué entre les points de connexion communs respectivement des résistances et des chambres. 7 - Détecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les chambres sont montées en parallèle et constituent deux branches adjacentes du pont de W heastone dont le point commun de connexion réalise l'une des extrémités de la diagonale d' alimentation tandis que les autres extrémités des chambres réalisent les extrémités de la diagonale de mesure ou pont. 8 - Détecteur selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'une des extrémités du pont est connectée à deux entres inverses de deux comparateurs de tension à double entrées et l'autre extrémité aux deux autres entrées desdits comparateurs qui sont reliés chacun à un système d' alerte de telle sorte qu'un déséquilibre du pont crée un signal à la sortie de l'un ou de l'autre comparateur selon le sens du déséquilibre et commande le système d'alerte correspondant, le point de connexion commun des deux chambres ou les connexions des extrémités de celles-ci étant éventuellement suivis d'au moins un dispositif adaptateur d'impédance, tel un transistor à effet de champ. 9 - Détecteur selon l'une quelconque des revendications i à 8, caractérisé en ce que le générateur haute tension qui alimente les chambres d'inonisation est piloté en tension par un régulateur conçu et disposé de manière à ne délivrer une tension audit générateur que lorsque la tension de sortie haute fréquence reste inférieure à une tension de référence appliquée au régulateur. 10 - Détecteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le régulateur est constitué par un comparateur dont l'une des entrées est connectée à un pont diviseur constitué par la chambre d'analyse et des résistances et l'autre entrée à la source de tension de référence avantageusement par l'intermédiaire d'un autre pont diviseur.