Brevet FR2518287A1 — publié le 19830617

Installation delèvement de fluides à 1'état gazeux La présente invention concerne des installations de prélèvement de fluides à l'état gazeux et, plus particulièrement, des installations de ce type destinées a déceler à distance la présence de fumees ou d'aérosols dans un ou plusieurs beau et à déclencher une alarme approprié. Pour déceler à distance la presence de fumées dans un local, on place dans ledit local un détecteur de fumée, du type d celui décrit dans le brevet français 2 047 852, ledit détecteur étant connecté electriquement a un dispositif d'alimentation électrique qui est situé dans un local de surveillance et qui est commun à tous les autres détecteurs de l'installation de surveillance. Une telle installation conduit à utiliser autant de détecteurs que de locaux à surveiller, ce qui est onéreux, et à prévoir un reseau de conducteurs electriques sous tension, ce qui est interdit par certaines normes de sécurité pour certains locaux à surveiller. Pour diminuer le nombre de detecteurs de fumée dans une installation donnée, il a eté proposé de grouper les locaux et de disposer dans chaque local un tube de prélèvement; les tubes de prélèvement d'un groupe de locaux sont reliés à un unique détecteur de fumée qui est lui-meme relié par un conduit à un aspirateur dont le rôle est de créer une dépression à l'intérieur des tubes de prélèvement de manière à faire circuler l'air aspiré dans chaque local à travers le détecteur de fumée. Une telle installation a, par exemple, été décrite dans la demande de brevet français nO 2 276 577, ladite demande décrivant plus particulièrement des moyens pour contrôler l'état des tubes de prélèvement et déceler les fuites et les bouchages. Dans la demande de brevet français nO 2 276 577 ci-dessus mentionnée, l'installation de prélèvement de fluides qui est décrite comporte des tubes qui assurent le prélèvement de l'air dans chaque local sous surveillance, les tubes d'un même groupe étant branchés en parallèle, par l'intermédiaire d'une boite de jonction, à une extré- mité d'une tuyauterie commune dans laquelle est monté un détecteur de fumée et qui est reliée, à son autre extrémité, à un aspirateur. Dans une telle installation, pour détecter une fuite ou un bouchage dans un tube, il est propose de relier entre elles deux tuyauteries par une dérivation dans laquelle est monté un instrument de mesure de la vitesse de l'air tel qu'un anémomètre.Ainsi, tout bouchage d'un tube provoquera une perte de charge supplémentaire dans la tuyauterie commune et donc un accroissement de la vitesse dans la dérication qui sera détecté par l'anémomètre. Au contraire, une fuite due à la crevaison d'un des tubes provoquera une diminution de la vitesse de l'air dans la dérivation. L'installation qui vient d'être décrite présente les inconvénients principaux suivants. Les pertes de charge de chaque tube d'un groupe s'additionnent et leur somme peut devenir très importante; l'équilibrage des deux tuyauteries coaunes reliées par une dérivation est difficile à obtenir; 'anémomètre placé dans la dérivation doit être d'une grande sensibilité et est donc d'un cotit élevé. L'ensemble de ces inconvénients conduit à un coût d' instal- lation élevé Un but de la présente invention est donc de réaliser une installation de prelevement-de fluides à l'état gazeux, de l'air en par-ticulier, qui ne présente pas les inconvénients précités. Un autre but de la présente invention est de réaliser une installation de prélèvement de fluides à l'état gazeux dans laquelle il est possible de deceler toute défaillance dlun tube d prélèvement, bouchage ou fuite. Un autre but de la présente invention est de réaliser une sonde qui fournit un signal électrique variant en fonction du débit de fluides ou d'air dans les tubes de prélèvement, la variation de débit étant due à une fuite ou à un bouchage. Un autre but de la presente invention est de réaliser un detecteur de fumée amélioré qui est de préfé- rence mis en oew're dans une installation selon la présente invention. Un objet de la présente invention est donc une installation de prélèvement de fluides à l'état gazeux dans un ou plusieurs locaux à surveiller qui comprend un réseau fermé de tubes de prélèvement comportant un ou plusieurs orifices correspondant par exemple chacun à un local à surveiller, une enceinte étanche associée à des moyens de mise en dépression de ladite enceinte, un conduit de liaison pour connecter le réseau. fermé à ladite enceinte étanche et une sonde disposée dans l'enceinte étanche à l'orifice d'entré du conduit de liaison dans ladite enceinte, ladite sonde fournissant un signal électrique variant en fonction du débit des fluides dans le conduit de liaison de manière à indiquer un dérangement lorsqu'un ou plusieurs orifices sont bouchés ou lorsque le réseau est ouvert. Un autre objet de la présente invention est une installation du type décrit ci-dessus au paragraphe précédent oui comprend, en outre, un détecteur de fumée ou d'aérosol qui est disposé dans l'enceinte étanche de manière à recevoir les fluides amenés par le conduit de liaison. Un autre objet de la présente invention est un détecteur de fumée ou d'aérosol du type à chambres d 'ioni- sation de mesure et de référence dans lequel il est prévu des moyens pour améliorer la concentration des particules de fumée ou d'aérosol, lesdits moyens consistant en un boîtier, présentant des ouvertures convenablement dispo sées, qui recouvrent le couvercle du boitier de la chambre d'ionisation de mesure. Un autre objet de la présente invention est une sonde qui comprend deux diodes identiques alimentées à courant constant et montées en parallèle avec leur résistance de charge, de manière à réaliser un pont de mesure du type Wheatstone, le signal de sortie étant pris entre les cathodes des diodes et étant appliqué à un amplificateur, l'une des diodes étant associée à deux résistances chauffantes et l'ensemble constitué des diodes, résistances de charge et résistances chauffantes étant placé dans un plan diamétral de l'orifice d'entrée du conduit de liaison. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante dtun exemple particulier de réalisa- tion qui sera faite en relation avec les dessins dans lesquels: la figure 1 est un schéma simplifié d'un système de surveillance comportant une installation de prélèvement de fluides à l'état gazeux selon la présente invention; la figure 2 est un schéma d'un réseau fermé de tubes de prélèvement, lesdits tubes comportant des orifices de prélèvement; . la figure 3 indique la disposition de certains éléments électroniques par rapport au sens de déplacement des fluides; la figure 4 est un schéma électrique montrant les connexions contre les différents éléments électroniques de la figure 3; . la figure 5 est un dispositif électronique selon la présente invention;; . la figure 6 est un diagramme représentant la variation du signal de sortie de l'amplificateur 33 de la figure 5 en fonction du nombre d'orifices ouverts dans le. réseau de tubes de prélèvement; et la figure 7 représente un détecteur de fumée destiné à être utilisé dans-l'installation selon la présente invention. La figure 1 est un schéma simplifié d'un système de surveillance de locaux comportant une installation de prélèvement de fluides à l'état gazeux selon l'invention; cette installation comporte un premier réseau de tubes de prélèvement 10, une armoIre étanche en dépression li qui est reliée au réseau maillé 10 par l'intermédiaire d'un conduit de liaison ou tuyau 12, un deuxième réseau 13 comportant un seul tube de prélèvement qui est relié à l'armoire étanche 11 par l'intermédiaire d'un tuyau 14; l'armoire étanche li est connectée électriquement à un tableau de signalisatlon 15 du système de surveillance et à des voyants de signalisatIon1 tels que celui réfé rencé 16, par ne boite de raccordements électriques 17. Le réseau 10 est par exemple constitué comme le montre la figure 2, de tubes 18, 19, 20 et 21 connectés en parallèle, les extrémités d'un même côté des différents tubes étant connectées entre elles par un tube référencé 22 ou 23. Ces différents tubes 18 à 23, en chlorure de polyvinyle par exemple, forment donc un réseau maillé fermé qui est connecté à l'armoire étanche 11 par le tuyau 12 branché sur le tube d'extrémité 23, de préférence en son milieu. Selon l'invention, les tubes 18 à 21 ou branches du réseau sont percés d'orifices ou trous qui sont localisés sur le côté des tubes où se trouvent les fluides gazeux à prélever. Chaque branche comporte par exemple quatre orifices tels que ceux référencés 24, 25j 26 et 27 sur la branche 18.Tous les orifices d'un réseau peuvent être situés dans un même local à surveiller ou chaque orifice peut être situé dans un local différent ou encore toute autre disposition intermédiaire peut être retenue. Selon l'invention, la surface totale des orifices est relativement faible par rapport à la surface de la section des tubes utilisés de manière que la perte de charge totale introduite par tous les orifices d'un réseau soit très inférieure à celle qui résulterait de l'ouverture du réseau à la suite d'une ouverture complète d'un tube. A titre indicatif, pour des tubes de diamètre intérieur égal à 34 millimètres, le réseau maillé pourra comporter 16 orifices de diamètre compris entre 3 et 5 millimètres. De préférence, les orifices auront un diamètre de 5 millimètres car ils auront moins tendance à se boucher que des orifices plus petits. Le réseau maillé fermé de la figure 2 comporte quatre branches mais il pourrait en comporter un nombre plus élevé ou un nombre moindre, une seule branche par exemple comme celui référence 13 sur la figure 1. L'armoire étanche 11 comporte à l'intérieur un aspirateur qui maintient une dépression comprise entre 10 et 30 millibars-environ à l'intérieur de l'armoire et du réseau maillé. Cet aspirateur est prévu pour fonctionner à dépression constante et est par exemple entraîné par un moteur travaillant en régime saturé. Les tuyaux 12 et 14 qui relient l'armoire étanche aux reseaux de prélèvement débouchent chacun à l'intérieur de l'armoire sur un detecteur de fumée qui est do préférence du type qui sera décrit en relation avec la ligure 7. L'orifice d'entrée dans l'armoire étanche de chaque tuyau 12 ou lo comporte une sonde de mesure de débit des fluides circulant dans le tuyau. Cette sonde 30 est constituée, comme le montrent les figures 3, 4 et 5 d'une première diode D2, d'une deuxième diode 51 placée entre deux résistances chauffan- tes R1 et R2 aliraentées à tension constante, d'une résistance R3 et d'une thermistance RT. Ces différents éléments sot disposés sur un circuit imprimé 31 (figure 3) localisé de préférence suivant un plan diamétral du tuyau 13 ou 14 lesdits éléments étant ordonnés et alignés par rapport au sens de déplacement du fluide materialisé par la flèche 32 de la figure 3. Ces différents éléments sont connectés électriquement entre eux et avec deux résistances R4 et R5 comme le montrent les figures 4 et 5 En fait, les diodes D1 et D2 et les résistances R4 et R5 sont disposées chacune sui vant une des quatre branches d'un pont de Wheatstone alimenté entre le potentiel de masse appliqué au point commun des anodes des diodes et un potentiel -V appliqué au point commun des résistances de charge R4 et R5 des diodes. La tension de sortie du pont, mesurée entre les cathodes des diodes D1 et D2, est appliquée par l'intermédiaire de deux conducteurs 40 et 41 à l'entrée d'un amplificateur 33 qui fait partie d'un circuit de détection 34. La résistance R3 et la thermistance RT sont connectées en parallèle entre elles et en serie avec la diode D1, dite diode de mesure, flanquée des deux résistances chauffantes PI et R2, la diode D2 étant appelée diode de compensaticll de température ambiante. Le signal de sortie de l'amplificateur 33-est appliqué par l'intermédiaire d'un conducteur 42 à deux circuits de seuil, l'un dit de seuil haut 35 et l'autre de seuil bas 36. Le signal de sortie des circuits de seuil est appliqué à un voyant 38 et à un relais 39 par l'intermédiaire d'un circuit logique OU 37. Le voyant 38 est, par exemple, disposé sur l'armoire étanche tandis que le relais 39 fournit un signal qui est transmis, par l'intermédiaire de la boite de raccordements électriques 17 (figure 1) au tableau de signalisation 15 du système de surveillance. L'amplificateur 33 comporte un potentiomètre P1 de réglage du zéro et sa borne de sortie (conducteur 42) est connectée à une borne de test 43; une autre borne de test 44 est connectée à un potentiel de référence. On remarquera que la résistance R3 et la thermistance RT ont pour rôle de rattraper les différentes de température dues au montage des diodes et de tenir compte du fait que le générateur de courant qui alimente les diodes n'est pas parfait. Pour expliquer le fonctionnement du dispositif électronique décrit en relation avec les figures 3; 4 et 5, on supposera qu'aucun des orifices du réseau n'est bouché et qu'il n'y a pas de fuite autre que celle due aux orifices. Dans cet état, on règle le potentiomètre P1 pour que le signal de sortie de l'amplificateur 33 (borne 43) soit nul. Si l'on bouche un orifice du réseau, il y aura moins d'air pour refroidir la diode de mesure D1 qui est chauffée par les résistances R1 et R2; la température de la diode D1 augmentera et il en résultera une diminution de la tension à ses bornes, la diode étant alimentée à courant constant. Comme la température de la diode de compensation D2 ne varie pas, il en est de même de la tension à ses bornes. I1 en résulte qu'une tension négative est appliquée à l'amplificateur 33 si l'on prend comme potentiel de référence celui de la cathode de la diode D2. Ce signal amplifié allume le voyant 38 et actionne le relais 39 s'il est supérieur au seuil déterminé par le circuit de seuil 36. Un raisonnement semblable au précédent déterminerait, qu'en cas d'ouverture du réseau, le signal appli- qué à l'amplificateur serait positif; ce signal allumerait le voyant 38 et actionnerait le relais 39 si, après amplification, il était supérieur au seuil déterminé par le circuit de seuil 35. La description c-dessus du fonctionnement du dispositif electroniaue de la figure 5 a été faite en supposant un réglage de zéro du potentiomètre P1 pour obtenir, en fonctionnement normal, un signal nul à la sortie de l'amplificateur 33. On obtient ainsi un signal de sortie négatif d'autant plus grand que le nombre d'orifices bouchés est grand et un signal de sortie positif lors que le réseau est ouvert. La courbe de variation de la tension de sortie de l'amplificateur en fonction du nombre d'orifices ouverts est représentée par le diagramme de la figure 6.Ce diagramme montre que la partie de courbe correspondant à un signal négatif (orifices bouchés) a une pente plus faible que la partie de courbe correspondant à un signal positif (réseau ouvert), ce qui s'explique par le fait que l'ouverture du réseau correspond à multiplier le nombre d'orifices ouverts par un facteur dépendant du rapport de ia surface de section d'un tube à la surface totale des orifices, et il en résulte un signal qui varie très rapidement. Dans une installation de surveillance, il est important de déceler le bouchage des orifices et, selon la présente invention, il est prévu de faire un réglage de zéro de manière à se placer au point A sur la courbe de la figure 6. A cet effet, on bouche huit des seize orifices et on règle le potentiomètre P1 pour ramener à zéro la tension de sortie de l'amplificateur 33; le seuil du circuit 36 est alors réglé pour qu'il fournisse un signal de dérangement. On débouche ensuite les huit orifices et le point de fonctionnement se déplace en B sur la courbe, la tension de sortie de l'amplificateur est alors voisine de 5 volts. On règle alors le seuil du circuit du seuil 35 pour fournir un signal de dérangement lorsque la tension qui lui est appliquée dépasse 10 volts (point D).En pratique, on règle le seuil du circuit 35 pour obtenir un signal de dérangement lorsque tous les orifices sont ouverts puis on le modifie légèrement pour que le signal disparaisse. Par ces réglages, un signal de dérangement appa raîtra lorsque huit orifices seront bouchés (point C) ou lorsque le réseau sera ouvert (point D). I1 est clair que si l'on veut déceler le bouchage d'un seul orifice, il faut faire le réglage de zéro avec un seul orifice bouché et se placer au point E sur la courbe. I1 est clair que chaque installation de prélèvement comporte un dispositif électronique de détection de dérangement du type qui vient d'être décrit, chaque dispositif devant faire l'objet d'un réglage de zéro et de seuils adapté à l'installation à laquelle il est associé. Afin de simplifier les manipulations de réglage telies que décrites ci-dessus, il est prévu que les seuils "Haut" et/ou "Bas" soient déterminés en fonction de l'installation de prélèvement et soient fixés lors de la fabrication du dispositif électronique, par exemple, par le choix des résistances d'un pont. Le réglage du zéro est alors obtenu en faisant varier la tension de polarisation -V de l'entrée de l'amplificateur 33. Pour déceler la présence de fumées ou d'aérosols dans l'air aspiré par l'installation de prélèvement décrite en relation avec les figures 1 et 2, l'invention prévoit, comme cela a été mentionne ci-dessus, de disposer un détecteur de fumees ou d'aérosols à l'orifice d'entrée dans l'armoire étanche de chaque installation de prélèvement. Ce détecteur de fumée peut être de tous types connus mais est, de préférence1 du type décrit dans le brevet français 2 047 852. Cependant, ce détecteur de fumée, qui est habituellement disposé dans chaque local à surveiller, n'est pas suffisamment sensible lorsqu'il doit analyser l'air provenant de plusieurs locaux par l'intermédiaire de llins- tallation de prélèvement décrite ci-dessus. Aussi, selon la présente invention, il est proposé un détecteur de fumée amélioré qui sera décrit, ci-apres, en relation avec la figure 7. Sur la figure 7, on a représenté un détecteur de fumée à ionisation qui correspond à celui de la figure 2 du brevet français 2 047 852. I1 est constitué par un socle 73 servant au montage sur une surface horizontale 74. Un boîtier métallique 75, fixé au socle 73, renferme une chambre de mesure 76 qui contient une electrode centrale 77 portant, du côté du boîtier 75, un élément radioactif 78. L'autre extrémité de l'électrode centrale 77 porte un élément radioactif 80 disposé dans une chambre d'ionisation de référence 79 obtenue à l'aide d'un boîtier métallique 85 fixé au socle 73. Le boîtier 85 est étanche à l'air ambiant tandis que le boîtier 75 est prévu pour laisser entrer l'air.A cet effet, il présente sur tout le pourtour de sa partie cylindrique des ouvertures 83 qui sent, par exemple, réalisées sous forme de fentes verticales. En outre, la partie horizontale 86 du boîtier comporte des ouvertures fines 84. Le boitier 75 est protégé par un couvercle en plastic 69 dont la base cylindrique 68 vient s'emmancher sur la base, également cylindrique, du boîtier 75. Le couvercle 69 comporte des ouvertures 67 et 66 sur la partie horizontale 65 et le tronc de cone 64, respectivement. Si l'on plaçait un tel détecteur de fumée devant l'orifice d'entrée 87 de l'installation de prélèvement, la fumée mélangée à l'air aspiré ne serait pas détectée car sa concentration ne serait pas suffisamment élevée. Aussi, il est proposé d'obtenir cette concentration en coiffant le couvercle 69 d'un deuxième boîtier 88. Ce boîtier 88 comporte sur sa partie horizontale 89 des ouvertures fines 90 et sur le pourtour de sa partie cylindrique des ouvertures verticales 91. La partie inférieure du boîtier 88 est fermée par une plaque horizontale 92 dont la périphérie comporte des ouvertures 93 tandis que le centre masque les ouvertures fines 84 de la partie horizontale 65 du couvercle 69. La partie horizontale 89 du boîtier 88 est disposée à proximité de l'orifice 87 et à une certaine distance qui varie en fonction de la vitesse de l'air aspiré. Par l'adaptation qui vient d'être décrite, les filets d'air, qui ne véhiculent pas de particules de fumée, sortent par les ouvertures verticales 91 du boîtier 88; par contre, les particules de fumée, ralenties par leur passage dans les ouvertures fines 90 se dirigent vers la chambre d'ionisation de mesure 76 en passant à travers les ouvertures 93, 67, 66 et 83. L'adaptation qui vient d'être décrite en relation avec la figure 7 est donnée à titre d'exemple particulier de réalisation et il est clair que de nombreuses variantes peuvent être réalisées sans sortir du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Installation de prélèvement de fluides à l'état gazeux dans un ou plusieurs locaux à surveiller, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un réseau fermé d'un ou de plusieurs tubes de prélèvement comportant chacun au moins un orifice, un orifice au moins étant affecté à un local à surveiller1 une enceinte étanche comportant des moyens de mise en dépression de ladite enceinte, un conduit de liaison pour connecter ledit réseau fermé à ladite enceinte et une sonde disposée à l'orifice d'entrée dudìt conduit de liaison dans l'enceinte étanche en dépression, ladite sonde fournissant un signal électrique variant en fonction du débit des fluides dans le conduit de liaison de manière à indiquer un dérangement lorsqu'un ou plusieurs oriices sont bouches ou lorsque le roseau est ouvert. 2. Installation salon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle compre ssg en outre, un détecteur de fumees ou d'aérosols disposé à proximité de l'orifice d'entree au conduit de liaison dans l'enceinte étanche en dépression. 3. Installation selon la revendication 1 ou la revendication 2, :aractérisée en ce que la sonde comprend deux diodes identiques alimentées à courant constant et montées en parallèle suivant un pont Wheatstone dont le signal de sortie est pris entre les cathodes desdites diodes, l'une des diodes étant chauffée par une ou plusieurs résistances chauffantes, l'ensemble tant disposé dans le plan iametral de l'orifice d'entrée 4 Installation selon la revendication 3, carac térisée en ce que les bornes de sortie du pont de Wheatstone sont connectées à un amplificateur et en ce que la sortie de l'amplificateur est connectée à un premier circuit de seuil qui fournit un signal lorsqu'un ou plusieurs orifices sont bouchés. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que la sortie de l'amplificateur est connectée à un deuxième circuit de seuil qui fournit un signal lorsque le réseau est ouvert. 6. Installation selon l'une quelconque des revendications 3, 4 ou 5, caractérisée en ce que la diode non chauffée est en série avec une résistance et une thermistance en parallèle. 7. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les moyens de mise en dépression de ladite enceinte comprennent un aspirateur fonctionnant à dépression constante. 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'aspirateur fonctionnant à dépression constante comprend un moteur travaillant en régime saturé. 9. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la surface totale des orifices du réseau fermé est très inférieure à la surface de la section du tube de prélèvement. 10. Détecteur de fumées ou d'aérosols du type à ionisation pour être utilisé dans une installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une chambre d'ionisation de mesure et une chambre d'ionisation de référence, ladite chambre d'ionisation de mesure étant constituée à l'aide d'un boîtier comportant des ouvertures pour laisser circuler les fluides aspirés, et un couvercle recouvrant ledit boîtier et comportant des ouvertures pour la circulation des fluides aspirés, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un deuxième boîtier qui recouvre le couvercle de protection et qui comporte des ouvertures tendant à diriger les fluides chargés de particules à détecter vers la chambre d'ionisation de mesure et à dévier vers l'extérieur les fluides non chargés de particules à détecter. 11. Détecteur de fumées ou d'aérosols selon la revend7.caticn 10, caractérisé en ce que les boîtiers et le couvercle sont de révolution et sont engendrés par une ligne brisée comportant une partie verticale, une partie inclinée et une partie horizontale et en ce que les ouvertures des boîtiers sont localisées dans les parties verticales et horizontales, tandis que les ouvertures du couvercle sont localisées dans la partie inclinée.