Brevet FR2640384A1 — publié le 19900615

Détecteur de gaz de combustion par ionisation. L'invention concerne un détecteur de gaz de combustion par ionisation. Il existe de nombreux types de détecteurs d'incendie et, notamment, des détecteurs de fumée ou de gaz de combustion. Ces derniers comportent généralement au moins une chambre d'ioni3ation parcourue par un courant qui varie en fonction des gaz qui la traversent. Selon un mode de réalisation connu de détecteur, celui-ci comporte une chambre de référence et une chambre d'analyse au moins en partie ouverte vers l'extérieur, qui sont pourvues d'une source radioactive et qui sont montées dans un circuit relié à au moins un système d'alarme de manière que celui-ci soit actionné par une variation d'impédance de la chambre d'analyse due à la présence de gaz de combustion dans ladite chambre d'analyse. Un tel dispositif est, par exemple, décrit dans les brevets Francais 2402256 et 2408837. La chambre d'analyse est en contact avec l'air à analyser, tandis que la chambre de référence est isolée et permet de fournir la compensation nécessaire lors des variations de pression, de température, d'hygrométrie, ... Un montage simple et connu consiste à disposer les deux chambres selon deux branches adjacentes d'un-pont de Wheatstone et de déclencher le système d'alarme lorsque le pont, après ajustement, subit un déséquilibre. On a longtemps cherché une électronique fiable, qui permette de réduire le taux de radioactivité des sources et c'est notamment le cas des brevets précités. I1 est donc devenu possible de réduire la radioactivité et c'est la raison pour laquelle les dimensions des sources ont été de plus en plus réduites. Toutefois, la réduction de la radioactivité des sources présente maintenant une autre limite, celle de leurs dimensions. I1 est en effet nécessaire de pouvoir calibrer les sources afin d'ajuster le pont de mesure en réglant la radioactivité nécessaire dans chaque chambre1 celles-ci ayant des dimensions généralement différentes. L'inventeur a cherché et trouvé une autre solution que la seule réduction des dimensions des sources pour résoudre le problème de la réduction de la radioactivité. L'invention permet, d'une part, d'utiliser des sources de très faible radioactivité et, d'autre part, de régler aisément le système. Un détecteur selon l'invention-est remarquable en ce que chaque source radioactive se présente sous la forme d'une plaquette d'un matériau de très faible radioactivité par unité de surface. En outre, l'inventeur a trouvé que l'utilisation du thorium 232, sous forme de plaquette métallique, était tout particulièrement avantageux. Les plaquettes peuvent alors avoir leur plus petite dimension qui est d'au moins un millimètre, pour une radioactivité inférieure à un nano-curie. Jusqu'à présent, les sources radioactives généralement utilisées sont en américium 241 et la valeur radioactive totale pour les deux chambres est d'environ un micro-curie. La radioactivité du thorium en plaquette peut avantageusement être déterminée en unité de surface et être, par exemple, sensiblement égale à 240 pico-curies/mm2 (pour une bande de l'ordre de 1,9 millimètre d'épaisseur). Un tel élément présente en outre l'avantage d'être émissif sur ses deux faces, de telle sorte qu'un mode préférentiel selon l'invention est remarquable en ce qu'il ne comporte qu'une seule plaquette radioactive, qui est émissive sur ses deux faces et qui est aménagée entre les deux chambres, de manière telle que ladite plaquette soit en partie occultée du côté de la chambre de plus petite dimension. De la sorte, avec une plaquette d'environ trois millimètres de diamètre, on obtient, pour une valeur de radioactivité mentionnée ci-avant, une source d'environ 800 picocuries sur chaque face. Avantageusement, la plaquette est disposée au-dessus d'un orifice ménagé sur un élément séparateur, qui sépare les chambres respectivement de référence et d'analyse. De préférence, la plaquette est disposée dans la chambre de plus grande dimension, tandis qu'au moins une de ses dimensions est plus grande qu'au moins l'une des dimensions de l'orifice de l'élément séparateur. En outre, selon un mode de réalisation, l'orifice est au moins en partie obturable par un moyen réglable. Le moyen réglable comporte, par exemple, une plaquette d'obturation montée mobile devant l'orifice. Ceci permet de calibrer au moins l'une des faces émissives en fonction des dimensions de la chambre correspondante. Pour un dispositif dans lequel les chambres sont disposées selon deux branches adjacentes d'un pont de mesure et possèdent une électrode commune, l'électrode commune des chambres est avantageusement constituée par l'élément séparateur qui porte la plaquette radioactive. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description qui va suivre et qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre schématiquement en coupe un détecteur selon l'invention, - la figure 2 montre le détail D de la figure 1, vue selon la flèche A de ladite figure 1, - la figure 3 est un schéma électronique de commande de l'alarme, - la figure 4 est un schéma d'un générateur haute tension possible, utilisable dans le schéma de la figure 3. La figure 1 montre schématiquement un capot 1, qui recouvre un support 2 pour un circuit imprimé (non représenté). Le support 1 est relié mécaniquement et électriquement par une colonnette 3 à une plaque 4. La plaque 4 supporte un carter 5, tandis que l'extrémité de la colonnette 3 est munie d'une électrode 6 maintenue par une bague isolante 7. Le carter 5 est muni d'un orifice 8 (figure 1 et surtout 2), ménagé sensiblement en regard de l'électrode 6. Au-dessus de l'orifice 8, est disposée une plaquette 9 de thorium 232. En dessous de la plaquette 9, sur la face intérieure du carter 5, est aménagée une plaquette 10, qui est montée dans des glissières 1t de manière coulissante, devant l'orifice 8 de manière à obturer plus ou moins ce dernier, à volonté. Le capot 1 est en partie ajouré (de manière non visible sur la figure l) et son volume intérieur constitue la chambre d'analyse. Le volume délimité entre la plaque 4 et le carter 5 constitue la chambre de référence. Le carter 5 constitue une électrode commune de connexion pour les chambres de référence et d'analyse, qui sont par ailleurs pourvues d'une autre électrode telle que 6, pour la chambre de référence, l'autre électrode de la chambre d'analyse étant, par exemple, formée par le capot 1 lui-même. On comprend que la plaquette 9 qui est émissive sur ses deux faces constitue une source radioactive unique pour les deux chambres. Par ailleurs, il est clair, comme le montre bien la figure 2, qu'il suffit de manoeuvrer la plaquette 10 devant l'orifice 8 pour exposer plus ou moins la chambre de référence (4,5) au rayonnement radioactif. Dans l'exemple représenté, la chambre d'analyse est plus grande que la chambre de référence et c'est pourquoi la plaquette 9 est disposée dans ladite chambre d'analyse, tandis que sa face tournée vers la chambre de référence peut être en partie occultée par la plaquette 10. Toutefois, cette disposition pourrait être inversée, le tout étant de pouvoir ajuster un système de mesure dont il sera question ci-après. La figure 3 montre un schéma électronique de montage possible. Les chambres respectivement d'analyse A-et de référence R, schématisées sur la figure 3, présentent une électrode commune 5 et des électrodes respectivement 1 pour la chambre d'analyse et 6 pour la chambre de référence, pour reprendre les références de la figure 1. Pour généraliser le dessin, on a représenté deux sources radioactives 9' et 9", disposées dans chacune des chambres, mais il est clair que les sources 9' et 9" peuvent avantageusement être constituées par les deux faces d'une source unique 9 (figures 1 et 2). Les électrodes 1 et 6 sont respectivement connectées à la masse et sur un générateur haute tension HT, dont il sera question plus en détail ci-après. Comme le montre la figure 3, les chambres A et R sont disposées selon deux branches adjacentes d'un pont de Wheatstone. Dans l'exemple représenté, les chambres sont montées en série (elles peuvent bien sûr être montées en parallèle), les deux autres branches du pont étant formées par des résistances R2 et R3, ainsi qu'un potentiomètre PT connecté entre les deux résistances R2 et R3. L'électrode commune 5 est connectée en X à un adaptateur d'indépendance sous forme d'un transistor FET dont la sortie X' constitue, avec la sortie Y du potentiomètre PT, la diagonale de mesure du pont. Le transistor FET est en outre muni d'une alimentation basse tension V connectée, comme représenté, aussi sur R2 et sur le générateur HT et d'une résistance R1 à la masse. La ou les sources radioactives étant faibles, l'indépendance des chambres est très élevée de telle sorte que l'équilibre du pont présente une stabilité difficile à maintenir, les chambres étant très sensibles. Pour résoudre ce problème, l'inventeur préconise de disposer un condensateur C1, par exemple d'une valeur d'un micro-farad en parallèle sur la résistance R1 de manière à rapprocher le point X' de la masse à chaque mise en service. Comme le montre la figure 3, les ponts X' et Y sont connectés chacun à l'une des entrées d'un comparateur CP, lui-même branché en sortie sur une alarme S. Le générateur haute tension HT de la figure 3 peut fonctionner selon le schéma de la figure 4. La figure 4 montre en effet un générateur haute tension de faible consommation particulièrement bien adapté. Le générateur représenté sur la figure 4 comporte un oscillateur OS suivi d'une cascade de récupérateurs de tension RT1 à RT3. Comme le montre la figure 4, chaque récupérateur de tension comporte deux condensateurs et une diode tandis qu'ils sont branchés les uns derrière les autres par l'intermédiaire d'une diode de liaison D1, D2. La figure 4 montre,trois récupérateurs RT à RT3 mais il est clair que ce nombre peut être différent. La sortie du dernier récupérateur RT fournit la haute tension voulue pour s'intégrer 3 dans le circuit de la figure 3. Le pont de mesure de la figure 3 est ajusté au repos avec le potentiomètre PT, mais aussi grâce au calibrage aisé des sources, comme le montre les figures 1 et 2 puisqu'il suffit de faire plus ou moins coulisser la plaquette 10. Après les réglages au départ, la présence de gaz de combustion dans la chambre d'analyse entrainera un déséquilibre du pont et le déclenchement du système d'alarme. Il est clair toutefois que les schémas électroniques peuvent être tout autre. Les chambre peuvent, par exemple, être montées en parallèle: Il peut y avoir, de manière connue, deux systèmes d'alarme selon le sens de déséquilibre du pont, etc. En outre, si l'inventeur préconise d'utiliser, à titre d'application nouvelle, du thorium 232 en plaquette ou en bande, avec tous les avantages que cela représente, notamment dus au fait qu'il s'agit d'un élément naturel, contrairement, par exemple, à l'américium 241, il est possible d'imaginer d'utiliser d'autres éléments de faible radioactivité sous forme de plaquettes. Il est clair aussi que le dispositif représenté en détail à la figure 2 peut être tout autrement, sous forme de diaphragme ou similaire, par exemple. REVENDICATIONS 1) Détecteur de gaz de combustion à ionisation, comportant une chambre de référence (4,5) et une chambre d'analyse (2,1) au moins en partie ouverte vers l'extérieur, qui sont pourvues d'une source radioactive et qui sont montées dans un circuit relié à au moins un système d'alarme (S) de manière que celui-ci soit actionné par une variation d'impédance de la chambre d'analyse due à la présence de gaz de combustion dans ladite chambre d'analyse, détecteur caractérisé en ce que chaque source radioactive se présente sous la forme d'une plaquette (9) d'un matériau de très faible radioactivité par unité de surface. 2) Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau utilisé est du thorium 232. 3) Détecteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la plus petite dimension de la plaquette (9) radioactive est d'au moins un millimètre et que la radioactivité du matériau est inférieure à un nano-curie par millimètre carré. 4) Détecteur selon l'une des revendications t à 3, caractérisé en ce qu'il ne comporte qu'une seule plaquette (9) radioactive, qui est émissive sur ses deux faces et qui est aménagée entre les deux chambres, de manière telle que ladite plaquette soit en partie occultée du côté de la chambre de plus petite dimension. 5) Détecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la plaquette (9) est disposée au-dessus d'un orifice (8) ménagé sur un élément séparateur (5), qui sépare les chambres respectivement de référence et d'analyse. 6) Détecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaquette est disposée dans la chambre de plus grande dimension (1,2), tandis qu'au moins une de ses dimensions est plus grande qu'au moins l'une des dimensions de l'orifice (8) de l'élément séparateur (5). 7) Détecteur selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'orifice (8) est au moins en partie obturable par un moyen réglable. 8) Détecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit moyen réglable comporte une plaquette (10) d'obturation montée mobile devant l'orifice (8). 9) Détecteur selon l'une des revendications 5 à 8, dans lequel les chambres sont disposées selon deux branches adjacentes d'un pont de mesure et possèdent une électrode commune, caractérisé en ce que l'électrode commune des chambres est constituée par l'élément séparateur (5) qui porte la plaquette (9) radioactive.