Brevet FR2438841A1 — publié le 19800509

La présente invention se rapporte aux détecteurs a incendie ai type ionique, c'est- -dire utilisant une chambre d'ionisation comme agent essentiel de la détection, I1 est bien connu de détecter les incendies dans un local ou une atmosphère déterminée en utilisant de la façon suivante une chambre d'ionisation. L'atmosphère oA l'on désire surveiller l'apparition éventuelle de traces d'incendie, telles que par exemple des fumées, est mise en communication avec l'atmosphere d'une chambre d'ionisation dans laquelle l'air ambiant est ionisé sous l'influence de la radioactivité (généralement a) produite par un radioisotope. En fonctionnement normal, ce radioisotope émetteur a provoque une ionisation relativement stable et constante a l'intérieur de la chambre, ce qui conduit à l'éta- blissement d'un courant entre les deux électrodes de ladite chambre, courant dont l'intensité est pratiquement constante, tant que n1apparatt. aucune perturbation dans l'atmosphère de la chambre.Si en revanche, par suite d'un incendie naissant, des fumées se développent dans l'atmosphère et pénètrent dans la chambre, ces fumées contiennent des particules en concentration relativement élevée et exercent une influence perturbatrice tant sur la formation que sur le déplacement des ions a l'intérieur de la chambre d'ionisation. Ces particules, une fois ionisées a leur tour, sont moins mobiles que les ions issus de l'air ordinaire. Ces ions lourds se déplacent beaucoup plus lentement dans la chambre d'ionisation et les chances qu'ils ont de se recombiner avec un ion de signe opposé pour donner une particule neutre sont beaucoup plus grandes que pour les ions constitués a partir de l'air ordinaire.Cette recombinaison accrue provoque par conséquent une diminution du courant d'ionisation En d'autres termes, on peut dire que l'apparition de gaz de combustion dans la chambre se traduit par une augmentation notable de la résistance électrique apparente de celle-ci. Cette diminution ai courant d'ionisation déclenche alors le signal d'alarme contre l'incendie. Différents facteurs viennent malheureusement perturber le courant de repos d'une telle chambre d'ionisation, mâne en l'absence de tout signal d'incendie. Les facteurs physiques aléatoires capables de modifier ce courant de repos peuvent atteindre des niveaux tels qu'ils soient capables de masquer camplètement le signal d'information fondamental, à savoir l'émission de gaz de combustion issus d'un foyer d'incendie éventuel émanant de la zone que le détecteur est précisément chargé de surveiller. Les paramètres aléatoires susceptibles d'agir sur le oourant de repos sont essentiellement constitués par les variations de températures, de pression atmosphérique, d'humidité relative et de vitesse de l'air dans l'entourage immédiat du capteur. Des raisons évidentes de sécurité conduisent à réaliser des détecteurs ayant une source radioactive d'activité aussi faible que possible, c'est-à-dire pratiquement la plus faible compatible avec l'obtention d'un signal exploitable par une électronique fiable de grande diffusion commerciale. C'est ainsi qu'on réalise à l'heure actuelle couramment des détecteurs d'incendie dont la chambre d'ionisation est munie d'une source radioactive (généralement émettrice a) ayant une activité de 0,1 pCi et fonctionnant dans ces conditions avec des courants de repos de l'ordre de A. 1lA. On conçoit qu'un appareil de détection fonctionnant avec des intensités aussi faibles soit effectivement très réceptif aux différents agents physiques extérieurs que l'on a rappelés précédemment. L'un des principaux défauts des capteurs ioniques réside de ce fait dans l'influence néfaste de faibles courants d'air au voisinage de la chambre d'ionisation sur la stabilité du courant de repos de celle-ci. Cette influence se traduit, soit par une dérive négative du courant de repos et il peut y avoir alors simulation d'un signal d'incendie erroné, soit par une dérive positive de ce mâne courant de repos auquel cas le détecteur devient alors insensible à la présence éver.tuelle d'un signal d'incendie. Jusqu'à ce jour, on a tenté de pallier les inconvénients de ce type de courant d' air de deux façons différentes. Dans un premier type de solution, on utilisait, pour compenser l'effet des courants d'air, une source radioactive supplémentaire. L'émission alpha de cette nouvelle source provoquait une ionisation telle qu'elle dépassait le seuil utile correspondant au volume de la chambre. Cette ionisation supplémentaire constituait a l'exterieur de la chambre un domaine d'air ionisé "de garde" tel qu'un éventuel courant d'air provoquait une dérive augmentant le courant de repos (zone où le capteur perd sa sensibilité), ce qui permettait d'éviter les fausses alarmes feu (affaiblissement ai courant de repos). Dans un deuxième type de solution, on a cherché a limiter l'effet des courants d'air par des dispositifs composés de chicanes d'obturation plus ou moins complexes dont la présence a pour principal inconvénient de réduire le coefficient de pénétration des gaz de combustion porteurs du signal utile dans le capteur. La présente invention a précisément pour objet un capteur ionique pour détecteur d'incendie qui permet de ré aire à une limite fonctionnelle acceptable les effets des courants d'air sur la variation du courant de repos de la chambre sans limiter pour autant sa perméance aux gaz de 1 'atmosphère environnante. Ce capteur ionique pour détecteur d'incendie , du type de ceux qui consistent en une chambre d'ionisation pos sédant une source radioisotopique qui crée, dans l'atmosphère de la chambre en communication avec l'ambiance a surveiller, une ionisation sensiblement constante, se caractérise en ce qu'il comporte une électrode cylindrique auxiliaire située entre les deux électrodes de la chambre d'ionisation, et portée à un potentiel constant. La présence de cette électrode intermédiaire a potentiel constant située entre les deux électrodes de la chambre d'ionisation réduit l'espace dans lequel se développe le gradient de potentiel entre les deux électrodes précédentes et crée par conséquent, au voisinage de l'une ou des deux électrodes, une zone a gradient de potentiel élevé, qui se comporte comme une sorte de blindage ionique s'opposant à l'action des mouvements de charge électrique sous l'influence des courants d'air. De plus, l'électrode auxiliaire peut dans certains cas, notamment lorsqu'elle est réalisée sous la forme d'un anneau ou d'une bague en métal plein, posséder par elle-meme un effet dynamique s'opposant plus ou moins a l'écoulement des courants d'air dans la zone située entre les deux électrodes. Selon l'invention, cette électrode auxiliaire, qui a de préférence la forme d'un anneau cylindrique situé entre les deux plateaux-électrodes de la chambre d'ionisation peut étre portée au potentiel de l'une des deux électrodes de ladite chambre en étant purement et simplement reliée électriquement à celle-ci. Dans un autre mode de réalisation, l'électrode auxiliaire est portée a un potentiel intermédiaire entre ceux des deux électrodes de la chambre d'ionisation. De toute façon, l'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui suit d'un exemple de mise en oeuvre du détecteur ionique objet de l'invention, exemple donné à titre non limitatif et qui sera décrit en se référant aux figures 1 et 2 sur lesquelles --la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une chambre d'ionisation d'un détecteur à incendie d'un type en soi connu - la figure 2 est une vue schématique de la chambre d'ionisation de la figure 1 équipée de l'électrode auxiliaire objet de l'invçntion, dans le cas ott cette dernière est portée au potentiel de l'une des électrodes de la chambre - la figure 3 est une vue schématique de la chambre de la figure 1 équipée de l'électrode auxiliaire dans le cas cd cette dernière est portée a un potentiel intermédiaire entre celui des deux électrodes de la chambre. Dans le dispositif de la figure 1, on a représenté la chambre d'ionisation 1 d'un capteur ionique pour détecteur d'incendie. . Cette chambre d'ionisation comporte deux électrodes 2 et 3 qui, dans l'exemple représenté sont des plateauxplans se faisant face l'un l'autre ; elle comporte également une source radioactive 4 chargée d'ioniser l'espace interélectrode. Une source de haute tension 5 établit entre les électrodes 2 et 3 la différence de potentiel nécessaire au fonctionnement de l'appareil et un micro-ampèremètre 6 permet de mesurer le courant de repos I de la chambre 1.Une telle chambre se montre effectivement très sensible aux courants d'air, mamie les plus légers, et des mesures faites en provoquant dans le sens des flèches f un écoulement d'air a la vitesse de 5m/s a montré que la dérive tI du courant de repos était supérieure à 30%, ce qui est bien évidemment inadmissible pour un appareil remplissant une fonction de surveillance et de détection. Dans la réalisation de la figure 2, qui représente un capteur ionique pour détecteur d'incendie conforme à l'invention, on a adjoint dans l'espace interélectrode une électrode auxiliaire 7 de forme cylindrique portée dans 1' exemple décrit à titre non limitatif au potentiel de l'électrode supérieure 3 et faisant partie intégrante de l'électrode 3. L'électrode auxiliaire 7 est munie d'une ou plusieurs lumières 12 pour augmenter la perméance de l'ensemble aux aérosols et laisse un espace 9 entre l'électrode elle-même et le plateau 2 dans lequel on crée ainsi un gradient de potentiel élevé.Le champ électrostatique correspondant a ce gradient dans la zone 9 est alors plus élevé que le champ uniforme qui régnait en l'absence de 1' électrode 7 et il se comporte comme une paroi virtuelle éliminant l'effet des courants diapir du fait même que les particules chargées situées dans la zone 9 sont plus fortement maintenues en place par le champ. En d'autres termes, les ions existant dans la chambre ne pouvant traverser le champ statique créé par ce gradient de potentiel régnant dans la zone 9, on obtient ainsi un capteur ionique qui est pratiquement insensible aux courants d'air dans son domaine normal d'ionisation. L'expérience a montré que sur un détecteur du modèle décrit sur la figure 2, un flux d'air de vitesse comprise entre 0,5 et 8 m/s ne perturbait pas de façon sensible le courant de repos lu sur le micro-ampèremètre 6, la chambre d'ionisation se comportant alors comme un capteur qui assure par lui?nâne le confinement des ions engendrés par la source radioactive 4. Dans la réalisation de la figure 3, qui représente un détecteur ionique à incendie conforme à l'invention, on a adjoint dans l'espace interélectrode une électrode auxiliaire 7 de forme cylindrique portée dans l'exemple décrit à titre non limitatif à un potentiel intermédiaire entre ceux des électrodes 2 et 3 par le moyen du conducteur 10 et du diviseur de tension 11. L'électrode auxiliaire 7 est situee dans la zone médiane entre les deux plateaux électrodes 2 et 3 et laisse de ce fait, deux espaces 8 et 9 entre l'électrode elle-mtme et chacun des deux plateaux dans lesquels on crée ainsi un gradient de potentiel élevé. le champ électrostatique correspondant a ce gradient dans les zones 8 et 9 est alors plus élevé que le champ uniforme qui régnait en l'absence de l'électrode 7 et il se oomporte comme une paroi virtuelle éliminant l'effet des courants d'air du fait mine que les particules chargées situées dans les zones 8 et 9 sont plus fortement maintenues en place par le champ. En d'autres termes, les ions existant dans la chambre ne pouvant traverser le champ statique créé par ce gradient de potentiel régnant dans les zones 8 et 9, on obtient ainsi un capteur ionique qui est pratiquement insensible aux courants d'air dans son domaine normal d'ionisation. Selon l'invention, la largeur de l'électrode auxiliaire, le potentiel auquel elle est portée dependent à la fois de la vitesse des courants d'air dans lesquels la chambre peut être placée, de la forme de cette chambre et des caractéristiques de la source, tant géométrique que spectrale. Le potentiel doit donc être ajusté dans chaque cas particulier en fonction des précédents paramètres et il peut être choisi également par exemple à une valeur intermédiaire entre les potentiels des deux plateaux 2 et 3. On peut noter enfin que l'électrode 7 ayant une forme cylindrique ne constitue pas un obstacle limitant la perméance de la chambre et que les fumées qu'il s'agit éventuellement de détecter peuvent circuler librement à l'intérieur de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Capteur ionique pour détecteur d'incendie du type de ceux qui consistent en une chambre d'ionisation possédant une source radioisotopique qui crée, dans 1' atmosphère de la chambre en communication avec l'ambiance surveiller, une ionisation sensiblement constante, caractérisé en ce qu'il comporte une électrode cylindrique auxiliaire située entre les deux électrodes de la chambre d'ionisation, et portée à un potentiel constant. 2. Capteur ionique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode auxiliaire est portée au potentiel de l'une des électrodes de la chambre d'ionisation. 3. Capteur ionique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrode auxiliaire est portée à un potentiel intermédiaire entre ceux des deux électrodes de la chambre d'ionisation.