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PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS tg THERMOVEIOGIMZTRIQUBS " UTILISABLES COMME AVERTISSEURS D'INCENDIE.
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COMPAGNIE DES TELEPHONES THOMSON- HOUSTON. et
LOUIS JOSEPH JEAN BAPTISEE CHÊNEAU
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-----w--------- -*- --- ---------- La présente invention se rapporte à des perfectionne-
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ments aux appareils du type dits " thermovélocimêtriques" dans lesquels une variation déterminée de température ou de pression, en fonction du temps, a pour effet de produire une commande déterminée, un signal avertisseur, par exemple ainsi qu'aux circuits d'utilisation de tels appareils.
Une des caractéristiques de l'invention réside dans la réalisation d'un appareil thermovélocimétrique constitué par une première chambre de dilatation remplie d'air ou d'un gaz quelconque. une deuxième chambre de dilatation juxtaposée à la première, remplie d'air ou d'un gaz quelconque, la dite chambre se prolongeant par un tube ou toute autre capacité de forme
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appropriée de façon à. permettre l'exploration de ztnes plus on moins éloignées de l'ensemble des chambres, une membrane séparant les deux chambres juxtaposées la dite membrane étant susceptible de se déformer lorsque la différence de pression qui s'exerce sur ses deux faces atteint une valeur déterminée.
un contact électrique ou un mécanisme de signalisa- tion ou, de commande pouvant être manoeuvré sous l'influence de la déformation de la membrane, des moyens pour permettre aux pressions de s'équili- brer dans les deux chambres lorsque la variation de pression dans l'une d'elles se produit lentement les dits moyens res- tant pratiquement sans effet lorsque cette variation de pres- sion se produit rapidement.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans l'utilisation dans un appareil tel que défini ci-dessus d'un dispositif d'équilibrage des pressions constitué par un or i- fice de communication entre les deux @hambres, les dites cham- bres étant étanches, et le dit orifice étant suffisamment petit pour ne permettre que l'écoulement lent du fluide gazeux.
Si une variation rapide du volume'du fluide gazeux se produit dans l'une des chambres elle provoque la déformation de la membrane, la vitesse d'écoulement par l'orifice étant dans ce cas insuffisante pour maintenir l'équilibre des pressions dans les deux chambres.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans un appareil thermovélocimétrique tel qu'il a été défini et dans lequel le dispositif d'équilibrage des pressions est cons- titué par une communication entre chaque chambre d'une part et le milieu ambiant d'autre part, les dites communications étant suffisamment petites pour ne permettre qu*un écoulement lent du fluide gazeux.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans un système d'essai des appareils thermovéloaimétriquea suscep- tible de provoquer une variation de pression dans ltune ou
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l'autre des deux chambres soit dans les deux simultanément, la dite variation étant obtenue soit par un échauffement qui provoque la dilatation des gaz enolos dans l'une des deux chambres, soit par compression ou détente des gaz dans l'une des chambres ou simultanément par compression dans une cham- bre et détente dans l'autre, le dit système d'essai pouvant être manoeuvré ou non à distance par une commande manuelle ou automatique.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans un dispositif susceptible d'être branché en divers points de l'une ou l'autre des chambres, le dit dispositif étant suscep- tible de provoquer, lorsque la température de l'enceinte dans laquelle il se trouve placé atteint par suite d'une élévation lente une valeur limite déterminée, une compression ou détente brusque des gaz enclos dams la chambre dont il est solidaire, compression ou détente qui provoque le fonctionnement de l'appa- reil thermovélocimétrique.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans un dispositif d'essai automatique ou manuel desappareils ther- movélooimétriques le dit dispositif comprenant un système d'es- sai tel que défini ci-dessus, mis en action soit manuellement soit automatiquement pendant le temps hécessaire pour provo- quer la vérification du fonctionnement de l'appareil essayé, une signalisation se produisant après un laps de temps déterminé pour prévenir du non fonctionnement,, et un distributeur mettant successivement en liaison le dispositif d'essai avec les diffé- rents appareils de l'installation à laquelle il est associé.
L'esprit de l'invention sera mieux compris en se repor- tant aux descriptions qui vont suivre données à titre d'exem- ples non limitatifs et aux figures annexées qui représentent:
La fig. 1 - un appareil thermovélocimétrique dont l'une des chambres se prolonge par un tube d'exploration.
La fig. 2 - un ensemble appareil thermovélocimétrique tube d'exploration montrant un mode de disposition avec fixation
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au plafond.
La fig.3- un appareil d'essai pour installation dtappa- reils thermovélocimétrique permettqnt d'obtenir à volonté par déplacement d'un piston la compression des gaz enclos dans l'une des chambres de façon à procéder à l'essai de fonction- nement de l'installation d'un appareil thermovélocimétrique.
La fig.4- un appareil d'essai dans lequel l'augmenta- tion de pression est produite par réchauffement d'une résis- tance parcourue par un courant.
La fig. 5- un appareil destiné à être branché en un point quelconque d'un tube d'exploration et dans lequel l'élé- vation de température provoque la fusion d'un alliage, et de ce fait, la libération d'un piston dont le déplacement pro- duit une compression brusque dans l'une des chambres et par conséquent le fonctionnement de l'appareil thermovélooimétri- que.
La fig.6 - le schéma d'un système automatique d'essai.
Si l'on se reporte à la fig.l on voit que l'appareil thermovélocimétrique se compose d'un socle 7 que l'on fixe au plafond ou à la partie supérieure de l'enceinte à protéger.
Sur ce socle, se visse un ensemble constitué par les deux cham- bres 9 et,10, Ces deux chambres sont séparées par une membrane 13 percée d'un orifice de faible diamètre 14. En position de repos ( telle que représentée sur la figure) la vis 15 est en contact avec la membrane 13, La pièce support 22 de la vis 15 est isolée électriquement par les pièces 19 et 20 de la pièce 23. Comme d'autre part la pièce 22 solidaire de la pièce 24 est reliée électriquement par l'intermédiaire du ressort 16 à la borne 17 et la pièce 23 est elle-même reliée électri- quement par l'intermédiaire du ressort 25 à la borne 18, on voit que le circuit électrique aboutissant sur les dites bor- nes se trouvera fermé lorsque l'extrémité de la vis 15 sera en contact avec la membrane 13.
La chambre 10 se prolonge par le tube raccord 11 sur lequel est raccordé par l'écrou 21, qui peut être muni d'un
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joint isolant afin d'isoler électriquement la chambre, le tu- be d'exploration 12 dont il n'a été représentée qu'une portion.
On voit que l'ensemble chambre 10- raccord 11 tube 12 constitue l'une des chambres de dilatation de l'appareil. Si un échauffement brusque se produit en un point quelconque du -tube 12, l'échauffement du, gaz enclos dans le dit tube pro- duit dans la ohambre dont il fait partie une brusque éléva- tion de pression:
Le diamètre de l'orifice 14 n'étant plus suffisant.. pour permettre à l'équilibre des pressions de s'éta- blir entre 10 et 9, la membrane 13 est repoussée vers le bas ce qui provoque la rupture du contact vis 15- membrane 13 et de ce fait l'ouverture du circuit dans lequel il est inséré ce qui permet d'obtenir la signalisation ou la commande dési- réel
La fig.2 indique, à titre d'exemple, la disposition d'un appareil thermovélocimetrique 26 et d'un tube d'explora- tion 12 fixés à un plafond 27 pour la signalisation d'incendie dans une pièce limitée en hauteur par le dit plafond 27.
Il résulte des explications données pour le fonctionne- ment d'un ensemble appareil thermovélocimétrique tube d'explo- ration qu'il est indispensable pour que ce fonctionnement se produise, lorsqu'une partie du tube est soumise à une brusque élévation de température, que l'élévation de température pro- voque une brusque élévation de pression dans le gaz enolos dans l'enceinte du tube. Cette condition ne sera réalisée que s'il n'y a pas communication entre le tube et le milieu exté- rieur ou que sucette communication est très petite.
On oonçoit que si, accidentellement, une ouverture im- portante est faite en un point quelconque du tube, la déteotion des indendies n'est plus assurée.
Pour éviter de se fier à une protection illusoire dont les conséquences peuvent etre très graves, il convient donc de pouvoir procéder, soit manuellement soit automatiquement, à des instants déterminas, à un essai de fonctionnement des appareils détecteurs.
Les appareils des fig.4 et 3 ont été o onçus dans ce but. Si l'on se reporte tout dabord à la fig.3 on voit que @
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l'appareil représenté se compose d'un piston 33 placé dans un cylindre 37 dans lequel il peut ooulisser. Normalement le piston 33 est sollicité vers la gauche par le ressort 38.
A l'arrière du piston a été prévu une partie an creux 34 garnie d'une matière susceptible d'assurer l'étanohéité aux gaz lorsqu'elle s'appuie sur la vis de butée 35 qui est percée en son centre d'un orifice 36. Sur le corps 37 se trou- ve montée une bobine d'attraction 30 dont les deux extrémités de l'enroulement aboutissent en 31 et 32.
Si un courant d'intensité suffisante, traverse la bobine 30 le noyau 33 est attiré à l'intérieur de la dite bobine la force d'attraction étant suffisante pour comprimer le ressort 38.
Le corps 37 est vissé sur une pièce raccord 28 ; un éorou 27 permet de fixer l'appareil d'essai à l'extrémité (de préférence ou sur une dérivation en un point quelconque) oppo= sée aux chambres de détection d'un tube d'exploration 12 ou à l'extrémité de chacune des branches du dit tube d'exploration, si le tube d'exploration comporte plusieurs ramifications solidaires d'un appareil thermovélocimétrique. Entre la pièce 28 et la pièce 39 soudée à l'extrémité du tube 12 a été prévue une membrane 29 percée d'un orifice de faible diamètre dont l'utilité va être indiquée.
Le processus de l'essai est le suivant:
L'électro 30 ayant été excité le piston 33 se déplace.
Normalement le déplacement du piston sera accompagné d'une brusque compression du gaz enclos dans le tube 12 et par conséquent dans la chambre$, dont il est s olidaire. Si une fuite de faible importance existait en un point du tube, le fonctionnement de l'appareil thermovélooimétrique pour- rait tout de même se produire au moment de l'essai du fait de la brusque compression produite par le déplacement du piston 33, alors que l'appareil ne fonctionnerait pas lors d'une élévation de température produisant une compression des gaz plus lente.
Dans le but de rendre les conditions d'essai
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comparables aux conditions normales de fonctionnement on a prévu l'adjonction de la membrane 29 qui par un choix judi- cieux de l'orifice percé en son centre permet de faire effec- tuer la compression d'essai par le piston 33 dans un temps détermine.
L'orifice 36 percé dans la vis butée 35 permet d'évi- ter qu'il ne se produise à l'arrivée du piston une dépression qui contrarierait son déplacement.
Lorsque le courant est supprimé dans l'électro 30 le ressort 38 repousse le piston 33 en position de repos et les conditions dans l'enceinte du tube 12 redeviennent normales.
Le dispositif d'essai de la figure 4 a pour but de provoquer aussi une compression dans le tube d'exploration et la chambre associée. Dans ce cas le résultat est atteint pax la dilatation des gaz enclos dans le tube. A cet effeton mon- te à l'extrémité du tube 12 une chambre étanche 40 dans laquel- le se trouve placé un support 41 sur lequel a été enroulé une résistance chauffante 42 dont les deux extrémités aboutissent sur les bornes 43 et 44. La pièce support 41 est vissée sur le corps 40 par l'intermédiaire de la vis 45, une pièce 46 assu- rant l'étanchéité. Un capot protecteur 48 s'emboite sur l'une des extrémités de la vis 45 et un câble 47 amène sur les bor- nes 43 et 44 les deux fils d'alimentation de la résistance 42.
On voit que si la résistance 42 est mise sous tension, elle produit @@ éohauffement des gaz contenus dans la chambre 40, éohauffement qui se traduit par une dilatation de ces gaz qui, suivant une allure déterminée par suite de la présence de la pièce 29 va provoquer une oompression des gaz dans le tube 12 et la chambre de l'appareil à laquelle il est associé.
II sera ainsi possible de vérifier si l'appareil est en état de fonctionner.
Ainsi qu'il a été expliqué le fonctionnement des ap- pareils thermovélocimétriques ne se produit que dans le cas d'une brusque élévation de température. Or il peut arriver dans le vas, par exemple; d'un feu qui couve, que la température
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monte lentement jusqu'à une valeur élevée et qu'il soit indispensable, dans ce Cas de provoquer une alarme.
Dans ce but on a prévu un appareil tel que repré- senté à la fig. 5 et qui peut être plaoé en divers points d'un tube d'exploration. Cet appareil se compose d'un corps 49 venant se visser sur un raccord 54. Les deux parties d'un tube 12 sont soudées sur le dit accord. A l'intérieur du corps 49 se trouve placé un piston 50 qui peut être repoussé vers le haut par un ressort 51. Normalement à l'état de repos, le ressort 51 est comprimé et le piston maintenu dans la position indiquée sur la figure par la tige 53 fixée sur le piston 50, la dite tige 53 étant rendue solidaire du corps 49 par la pré- sence de la soudure 52. Cette soudure a été choisie pour que sa fusion se produise à la témpérature à partir de laquelle on désire que l'alarme se produise.
On voit que lors de la fu- sion de la soudure, la pièce 53 se trouve libérée et le pis- ton 50 sous l'action du ressort 51 est brusquement repoussé comprimant les gaz de l'enceinte 55, compression qui se trans- met à l'enceinte du tube 12 et à la chambre associée provoquant le fonctionnement de l'appareil sur lequel se trouve raccordé le tube 12.
Il est bien évident que les raccord? 54 peuvent être prévus par avance sur le tube et que ceux qui ne sont pas équi- pés avec un dispositif à déclenchement peuvent être fermés par un bouchon à écrou.
On va maintenant expliquer en se reportant à la fig.6 un schéma de réalisation d'un dispositif automatique d'essai utilisant des appareils du type qui viennent d'être décrits (sur la fig. il a été indiqué à titre d'exemples un appareil d'essai à résistance chauffante.)
Sur la partie de droite de la fig.6 se trouvent pepré- sentés les organes du système automatique d'essai D D, qui provoque l'essai successif des divers appareils thermovéloci- métriques.
Cet équipement est donc commun à l'ensemble de l'ins-
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tallation. A chacun des ensembles détecteurs sont associés deux relais 56 et 72, dont l'un, 56, est normalement excité sur le oirouitt batterie, vis 15, membrane 13, enroulement de 56, contact de travail de l'armature 591 et terre. ( Pour la mise en service de l'installation ou après décollage du relais 56 lors d'une alarme on provoque le collage du dit relais par la manoeuvre de la clé 57.
On voit tout d'abord que dans le cas d'une alarme, le contact de vis 15, membrane 13 étant coupé, le circuit du relais 56 est ouvert et ce relais décolle fermant par: terre, armature 591- contact de repos,, armature 721- contact de repos, lampe d'alarme A relais d'alarme 58 et batterie. La lampe A s'allume indiquant l'appareil en fonctionnement et le relais 58 venant au collage provoque par son armature 581 les signalisations acoustiques ou répétition d'alarme désirées.
Le dispositif d'essai est mis successivement en liaison avec chacun des équipements particuliers des appareils à essayer par l'intermédiaire d'un distributeur que l'on a supposée dans l'exemple figuré être un commutateur rotatif d'un type oouram- ment utilisé en téléphonie automatique. L'équipement d'essai aboutit sur les trotteurs mobiles 61 et les équipements parti- culiers sur les différents bancs de contacts tels que 62.
Nous supposerons que les frotteurs 61 viennent d'être amenée sur les bancs de contacts 62. L'essai automatique com- mence. Tous les relais du dispositif DD sont au repos sauf le relais 63 qui est au collage ainsi qu'il sera expliqué par la suite.
Lorsque la came 69 qui est animés d'un mouvement de rotation ferme par son bossage le contact 70 le circuit suivant du relais 64 : terre, contact 70 fermé ; supérieur du relais 64 et batterie, le dit relais vient au collage.
Le relais 64 coupe par son armature 641 le circuit, de maintien du relais 63, mais ce dernier lent au décollage ne retombe pas immédiatement, Par son armature 643, il complète le circuit suivant du relais 65: terre, enroulement inférieur
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à grande résistance de 65, armature 656, contact de repos, armature 643, contact de travail, frotteur 611, contact de banc 621, armature 721, contact de repos,. lampe A, relais 58 et batterie.
Le relais 65 vient au collage mais du fait de la grande résistance de son enroulement inférieur ne provoque ni l'allumage de la lampe A ni le fonctionnement du relais 58.
Si, par suite d'un mauvais contact sur l'armature 721, le relais 65 ne venait pas au collage, au décollage de 63, un court instant après le collage de 64, le circuit sui- vant de la lampe C C A ( coupure du circuit d'alarme) se trouve- rait complété : batterie, lampe CCA, armature 634,contact de repos, armature 647, contact de travail, armature 651, contact de repos armature 661, contact de repos et terre. De mecs le circuit de la lampe de dérangement D et du relais de déran- gement 59 particuliers à l'appareil essayé serait complété part terre, armature 652, contact de repos armature 633, contact de repos, armature 645, contact de travail,, trotteur 615, contact de banc 625, lampe D, relais 59 et batterie.
On a ainsi procédé à la vérification du contact 721 inséré dans le circuit d'alarme et provoqué une signalisation en cas de mau- vais contact.
Reprenons la description dans le cas ou le contact 721 n'étant pas défectueux le relais 65 est venu au collage.
Le relais 63 a décollé ainsi qu'il a déjà été indiqué. Par son armature 655 le relais.65 complète le circuit suivant du relais 72 en série avec son circuit de maintient batterie, enroulement du relais 72, contact de banc 623, trotteur 613, armature 655, contact de travail, armarture 682 contact de repos, enroulement supérieur de 65, clé CA et terre.
Le relais 72 attire son armature 721 et coupe ainsi le circuit de signalisation d'alarme pour la durée de l'essai.
Par leurs armatures 642 et 654 les relais 64 et 65 complètent le circuit suivant de la résistance chauffante 42 de l'appareil
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dressai 40t batterie, résistance 42, contact de banc 624, frotteur 614, armature 642, contact de travail,$ armature 654, contact de travail, clé C.A.terre.
La résistanoe 42 s'échauffe et provoque ainsi qu'il a été précédemment indiqué l'ouverture du contact vis 15- membrane 13 dans le cas ou l'ensemble détecteur est en état de fonctionner ce que nous supposerons. L'ouverture du dit contact provoque le décollage du relais 56 qui complète le circuit suivant du relais 66; terre, armature 591, contact de repose contact de banc 621, frotteur 611, armature 643, contact de travail;- enroulement supérieur de 66 et batterie.
Par son armature 663, contact de repos, le relais 66 ouvre le circuit de la résistance chauffante 42 de l'ap- pareil dressai. Par son armature 665, contact de travail il met une terre sur l'une des extrémités de l'enroulement de 56, qui de ce fait viendra au collage un court instant après l'ou- varture du circuit de 42, la membrane 13 revenant au repos.
Après un temps suffisant pour permettre l'@evation de température nécessaire dans l'appareil d'essai 40, le bos- sage de la came 69 avait cessé de fermer le contact 70 et continuant sa rotation, vient après un intervalle de temps suffisant pour que le refroidissement de l'appareil 40 ait permis le retour au repos de la membrane 13, fermer le contact 71 complétant ainsi le circuit de l'enroulement supérieur du relais 67. Le @it relais vient au collage.
On notera que, lorsque le relais 56 revient au collage, il ouvre le circuit de l'enroulement supérieur de 66 qui décol- le.
Le relais 67 venant au collage ferme par son armature 675 le circuit suivant du relais 63; batterie, enroulement de 63, armature 675, contact de travail, armature 675, contact de repos, terre. Le relais 63 vient au collage et se maintiendra aprèsdécollage de 66 sur le circuit: batterie, armature 631, contact de travail, armature 641, contact de tapos et terre.
Par son armature 676 le relais 67 complète le circuit
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suivant de l'électro de rotation 60t terrearmature 665, contact de repos; armature 676, contact de travail, enroule- ment de l'électro 60 et batterie. L'électro 60 attire ltarmatu- re d'avancement du commutateur rotatif et lorsque la came 69 ouvre le contact 71, le relais 67 décolle et les trotteurs 61 avancent sur la position suivante.
Dès lors, seul,le relais 63 est au collage et le sys- tème d'essai est en position pour commencer tressai d'un nou- vel ensemble détecteur.
On va maintenant supposer que la résistance chauffante 42 ayant été mise sous tension l'appareil thermovélocimétrique ne fonctionne pas, soit par suite d'une fuite dams le tube de la chambre, soit pour une raison quelconque ( le résultat se? rait le même si le circuit de la résistance 42 était coupé).
Le début de l'essai se déroule comme indiqué précédem- ment; collage du relais 64, collage du relais 65, collage du relais 72, décollage du relais 63. Un instant après que le cir- cuit de la résistance 40 a été complété, ainsi qu'il a été expliqué dans l'exemple précédent, la came 69 libère le con- tact 70 qui s'ouvre. L'appareil thermovélocimétrique n'ayant pas fonctionné le relais 56 n'a pas décollé et le circuit de collage du relais 66 n'est pas complété,
Au décollage de 54 les circuits suivants de signalisa- tion de non fonctionnement se trouvent complétés:
I - Circuit de la lampe générale de signalisation D F sur l'équipement d'essai:
batterie,, lampe DF, armature 646 contact de repos, armature 651, contact de travail,, arma- ture 661, contact de repos et terre. La lampe DF s'alume.
2 - Circuit de la lampe de dérangement particulière à l'appareil essayé et du relais de répétition de signalisa- tion : terre,armature 652 - contact de travail, armature 645- contact de reposa frotteur 615, contact de banc 625, lampe D, relais 59 et batterie. La lampe D s'allume le relais 59 vient du collage.
La signalisation de dérangement est ainsi donnée.
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Comme d'autre part le relais 65 se maintient au collage sur le circuit: terre, clé C.A. enroulement supérieur de 65, ar- mature 682, contact de repos, armature 665, contact de travail, trotteur 613, contact de banc 623, enroulement du relais 72 et batterie, lorsque la came 69 ferme le contact 71 le circuit de collage du relais 67 le commutateur ne pourra avancer le circuit de l'électro étant ouvert par l'armature 657 et le dispositif d'essai restera en prise sur l'équipement de l'appa- reil en dérangement,
Après que le préposé a noté l'appareil en dérangement, il manoeuvre la clé 0 A. Le relais 72 vient au collage pour éviter un fonctionnement intempestif du relais 64 si la came 69 ferme d'abord le contact 70 après la manoeuvre de la clé et le relais 65 décolle.
Lorsque la came 69 Ferme le contact 71 le relais 67 vient au collage et fait passer, ainsi qu'il a déjà été indi- qué les frotteurs 61 sur la position suivante.
Le relais 63 est venu au collage lorsque 67 a attiré son armature et 72 a décollé.
Les organes du dispositif DD sont en position pour ef- fectuer un nouvel essai.
Dans le cas ou après essai le circuit du relais 56 à travers vis 15- membrane 13 ne se fermerait pas, le relais 66 se maintiendrait au collage et à la fermeture du contact 71 par la came 69 le relais 67 venant au collage compléterait les signalisations suivantes de déràngementat
1 Batterie, lampe N.R.R. de signalisation générale de non retour au repos,. armature 671- contact de travail., armature 661- contact de travail et terre. Cette lampe d'allume.
2 - Terre, armature 672 - contact de travail, armature 662, contact de travail, frotteur 615, contact de banc 625, lampe de dérangement D particulière à l'appareil essayé, re- lais de signalisation 59 et batterie.
Le dispositif dressai restera en prise sur l'appareil défectueux jusqu'à la manoeuvre de la clé C.A.
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Il reste bien entendu que l'on pourrait t En modifiant la disposition relative de la vis et de la mem- brane, prévoir un tuyau d'exploration solidaire de la première chambre, réaliser un appareil d'essai dans lequel la oompres- sion peut s'effectuer par action sur une membrane produisant une variation du volume du milieu gazeux,, prolonger les deux chambres par un tube commun dans lequel un pàston ou membrane actionné mécaniquement par un électro aimant provoquerait, par son déplacement, une supression dans une chambre et une dépres- sion dans l'autre,
prévoir sur le dispositif d'essai un système chronométrique mis en action au même instant que l'appareil d'essai et provoquent une signalisation si l'appareil thermové- locdmétrique n'a pas fonctionné après un laps de temps détermina le dit système chronométrique étant mis hors circuit si l'appa- reil a fonctionné, et cela. sans sortir du cadre de la présente invention.
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IMPROVEMENTS TO THERMOVEIOGIMZTRIQUBS "APPLIANCES USABLE AS FIRE ALARMS.
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THOMSON-HOUSTON TELEPHONE COMPANY. and
LOUIS JOSEPH JEAN BAPTISEE CHÊNEAU
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----- w --------- - * - --- ---------- The present invention relates to improvements
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to devices of the so-called "thermovelocimetric" type in which a determined variation in temperature or pressure, as a function of time, has the effect of producing a determined command, a warning signal, for example, as well as to the circuits for using such devices.
One of the characteristics of the invention resides in the production of a thermovelocimetric apparatus constituted by a first expansion chamber filled with air or any gas. a second expansion chamber juxtaposed to the first, filled with air or any gas, said chamber being extended by a tube or any other shape capacity
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appropriate so as to. allow the exploration of ztnes more or less distant from all the chambers, a membrane separating the two juxtaposed chambers said membrane being capable of deforming when the pressure difference exerted on its two faces reaches a determined value.
an electrical contact or a signaling or control mechanism operable under the influence of the deformation of the membrane, means for allowing the pressures to equalize in the two chambers when the pressure variation in one of them occurs slowly, said means remaining practically ineffective when this pressure variation occurs rapidly.
Another characteristic of the invention resides in the use in an apparatus as defined above of a pressure balancing device consisting of a communication port between the two chambers, the said chambers. being sealed, and said orifice being small enough to allow only the slow flow of the gaseous fluid.
If a rapid variation in the volume of the gaseous fluid occurs in one of the chambers it causes the deformation of the membrane, the flow rate through the orifice being in this case insufficient to maintain the pressure equilibrium in the two. bedrooms.
Another characteristic of the invention resides in a thermovelocimetric apparatus as it has been defined and in which the pressure balancing device is constituted by a communication between each chamber on the one hand and the ambient environment on the other. On the other hand, said communications being small enough to allow only a slow flow of the gaseous fluid.
Another feature of the invention resides in a test system for thermoveloaimetric apparatus capable of causing a pressure variation in one or more.
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the other of the two chambers either in both simultaneously, the said variation being obtained either by heating which causes the expansion of the enolos gases in one of the two chambers, or by compression or expansion of the gases in one of the chambers or simultaneously by compression in one chamber and expansion in the other, the said test system being able to be operated or not remotely by a manual or automatic control.
Another characteristic of the invention resides in a device capable of being connected to various points of one or other of the chambers, said device being capable of causing, when the temperature of the chamber in which it is is placed, as a result of a slow rise, a determined limit value, a sudden compression or expansion of the gases enclosed in the chamber to which it is attached, compression or expansion which causes the operation of the thermovelocimetric device.
Another characteristic of the invention resides in an automatic or manual device for testing thermo-magnetic devices, said device comprising a testing system as defined above, activated either manually or automatically for the necessary time. to provoke the verification of the operation of the device under test, a signal occurring after a determined period of time to warn of non-functioning, and a distributor successively connecting the test device with the various devices of the installation to which it is associated.
The spirit of the invention will be better understood by referring to the descriptions which will follow given by way of nonlimiting examples and to the appended figures which represent:
Fig. 1 - a thermovélocimetric apparatus of which one of the chambers is extended by an exploration tube.
Fig. 2 - an exploration tube thermovelocimetric apparatus assembly showing an arrangement mode with fixation
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on the ceiling.
Fig. 3- a test apparatus for installation of thermovelocimetric apparatus making it possible to obtain at will by displacement of a piston the compression of the gases enclosed in one of the chambers so as to carry out the functional test. installation of a thermovelocimetric device.
Fig. 4- a test apparatus in which the increase in pressure is produced by heating a resistance carried by a current.
Fig. 5- an apparatus intended to be connected to any point of an exploration tube and in which the rise in temperature causes the melting of an alloy, and therefore the release of a piston whose displacement produces a sudden compression in one of the chambers and consequently the functioning of the thermoveloimetric apparatus.
Fig. 6 - the diagram of an automatic testing system.
If we refer to fig.l we see that the thermovélocimetric apparatus consists of a base 7 which is fixed to the ceiling or to the upper part of the enclosure to be protected.
On this base, an assembly consisting of the two chambers 9 and 10 is screwed on. These two chambers are separated by a membrane 13 pierced with an orifice of small diameter 14. In the rest position (as shown in FIG. ) the screw 15 is in contact with the membrane 13, the support part 22 of the screw 15 is electrically insulated by the parts 19 and 20 of the part 23. As on the other hand the part 22 integral with the part 24 is electrically connected via the spring 16 to the terminal 17 and the part 23 is itself electrically connected via the spring 25 to the terminal 18, it can be seen that the electric circuit terminating on the said terminals will be found closed when the end of the screw 15 is in contact with the membrane 13.
The chamber 10 is extended by the connecting tube 11 to which is connected by the nut 21, which can be provided with a
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insulating seal in order to electrically isolate the chamber, the exploration tube 12 of which only a portion has been shown.
It can be seen that the chamber 10-connector 11 tube 12 assembly constitutes one of the expansion chambers of the apparatus. If a sudden heating occurs at any point of the tube 12, the heating of the gas enclosed in the said tube produces in the chamber of which it is a part a sudden rise in pressure:
The diameter of the orifice 14 is no longer sufficient .. to allow the pressure equilibrium to be established between 10 and 9, the membrane 13 is pushed downwards, which causes the screw contact 15 to break. - membrane 13 and therefore the opening of the circuit in which it is inserted which makes it possible to obtain the desired signaling or command
Fig. 2 shows, by way of example, the arrangement of a thermovelocimetric device 26 and an exploration tube 12 fixed to a ceiling 27 for signaling fire in a room limited in height by the said ceiling 27.
It follows from the explanations given for the operation of an exploration tube thermovelocimetric apparatus assembly that it is essential for this operation to occur, when a part of the tube is subjected to a sudden rise in temperature, that the rise in temperature causes a sudden rise in pressure in the enolos gas in the chamber of the tube. This condition will only be realized if there is no communication between the tube and the external environment or if the communication pacifier is very small.
We can see that if, accidentally, a large opening is made at any point in the tube, the deteotion of the fire is no longer guaranteed.
To avoid relying on illusory protection, the consequences of which can be very serious, it is therefore necessary to be able to proceed, either manually or automatically, at specific times, to an operating test of the detection devices.
The devices of Figs. 4 and 3 have been designed for this purpose. If we first refer to fig. 3 we see that @
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the apparatus shown consists of a piston 33 placed in a cylinder 37 in which it can ooulisse. Normally the piston 33 is biased to the left by the spring 38.
At the rear of the piston there is provided a hollow part 34 filled with a material capable of ensuring gas-tightness when it rests on the stop screw 35 which is pierced in its center with an orifice. 36. On the body 37 is mounted an attraction coil 30, the two ends of the winding of which end at 31 and 32.
If a current of sufficient intensity crosses the coil 30, the core 33 is drawn inside said coil, the force of attraction being sufficient to compress the spring 38.
The body 37 is screwed onto a connecting piece 28; a hole 27 makes it possible to fix the test apparatus at the end (preferably or on a branch at any point) opposite to the detection chambers of an exploration tube 12 or at the end of each branches of said exploration tube, if the exploration tube comprises several branches integral with a thermovelocimetric device. Between the part 28 and the part 39 welded to the end of the tube 12 has been provided a membrane 29 pierced with an orifice of small diameter, the usefulness of which will be indicated.
The test process is as follows:
The electro 30 having been excited, the piston 33 moves.
Normally the displacement of the piston will be accompanied by a sudden compression of the gas enclosed in the tube 12 and consequently in the chamber $, from which it is separate. If a leak of small magnitude existed at a point in the tube, the operation of the thermovelooimetric apparatus could still occur at the time of the test due to the sudden compression produced by the displacement of the piston 33, while the apparatus would not operate during a rise in temperature producing slower compression of the gases.
In order to make the test conditions
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comparable to normal operating conditions, provision has been made for the addition of the membrane 29 which, by a judicious choice of the orifice drilled in its center, allows the test compression to be carried out by the piston 33 in a determined time. .
The orifice 36 drilled in the stop screw 35 makes it possible to prevent the occurrence of a vacuum upon arrival of the piston which would hamper its movement.
When the current is removed in the electro 30, the spring 38 pushes the piston 33 back to the rest position and the conditions in the chamber of the tube 12 return to normal.
The purpose of the test device of FIG. 4 is also to cause compression in the exploration tube and the associated chamber. In this case the result is achieved by the expansion of the gases enclosed in the tube. To this end, a sealed chamber 40 is mounted at the end of tube 12 in which is placed a support 41 on which has been wound a heating resistor 42, the two ends of which end on terminals 43 and 44. The part support 41 is screwed onto body 40 by means of screw 45, a part 46 providing sealing. A protective cover 48 fits onto one of the ends of the screw 45 and a cable 47 brings the two supply wires of the resistor 42 to the terminals 43 and 44.
It can be seen that if the resistor 42 is energized, it produces heating of the gases contained in the chamber 40, which results in an expansion of these gases which, following a determined rate as a result of the presence of the part 29 will cause oompression of the gases in the tube 12 and the chamber of the apparatus to which it is associated.
It will thus be possible to check whether the device is in working order.
As has been explained, the operation of thermovelocimetric devices only occurs in the event of a sudden rise in temperature. Now it can happen in the vas, for example; of a smoldering fire, that the temperature
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slowly rises to a high value and it is essential, in this case, to trigger an alarm.
For this purpose, an apparatus such as shown in FIG. 5 and which can be plaoé at various points of an exploration tube. This device consists of a body 49 which is screwed onto a fitting 54. The two parts of a tube 12 are welded to said agreement. Inside the body 49 is placed a piston 50 which can be pushed upwards by a spring 51. Normally in the rest state, the spring 51 is compressed and the piston held in the position indicated in the figure by the rod 53 fixed on the piston 50, the said rod 53 being made integral with the body 49 by the presence of the weld 52. This weld has been chosen so that its fusion occurs at the temperature from which it is desired that alarm occurs.
It can be seen that during the fusion of the weld, the part 53 is released and the piston 50 under the action of the spring 51 is abruptly pushed back compressing the gases of the enclosure 55, compression which is transmitted. to the chamber of the tube 12 and to the associated chamber causing the operation of the device to which the tube 12 is connected.
It is quite obvious that the fitting? 54 may be provided in advance on the tube and that those which are not equipped with a trigger device may be closed by a nut cap.
With reference to FIG. 6, a diagram will now be explained of an embodiment of an automatic test device using apparatus of the type which has just been described (in FIG. It has been indicated by way of example a heating resistance tester.)
On the right-hand side of fig.6 are shown the parts of the automatic test system D D, which causes the successive testing of the various thermovelocometric devices.
This equipment is therefore common to the whole of the
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installation. With each of the detector assemblies are associated two relays 56 and 72, one of which, 56, is normally energized on the battery, screw 15, membrane 13, winding of 56, working contact of the armature 591 and earth. (To put the installation into service or after taking off the relay 56 during an alarm, the said relay is bonded by operating the key 57.
We first see that in the case of an alarm, the screw contact 15, membrane 13 being cut, the relay circuit 56 is open and this relay takes off closing by: earth, armature 591 - rest contact ,, armature 721- break contact, alarm lamp With alarm relay 58 and battery. The lamp A lights up indicating the appliance in operation and the relay 58 coming to the bonding causes by its armature 581 the desired acoustic signals or repetition of alarms.
The test device is successively connected to each of the particular pieces of equipment of the devices to be tested by means of a distributor which in the example shown is assumed to be a rotary switch of a type commonly used. in automatic telephony. The test equipment ends up on the mobile walkers 61 and the special equipment on the various contact banks such as 62.
We will assume that the wipers 61 have just been brought to the contact banks 62. The automatic test begins. All the relays of the device DD are at rest except the relay 63 which is on bonding as will be explained below.
When the cam 69, which is driven by a rotational movement, by its boss closes the contact 70 the following circuit of the relay 64: earth, contact 70 closed; upper relay 64 and battery, said relay comes to bonding.
Relay 64 cuts through its armature 641 the circuit for maintaining relay 63, but the latter slow on take-off does not immediately drop.By its armature 643, it completes the following circuit of relay 65: earth, lower winding
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high resistance 65, armature 656, normally open contact, armature 643, make contact, wiper 611, bench contact 621, armature 721, normally open contact ,. lamp A, relay 58 and battery.
The relay 65 sticks but due to the high resistance of its lower winding does not cause either the lighting of the lamp A or the operation of the relay 58.
If, as a result of a bad contact on the armature 721, the relay 65 does not come to the sticking, to the take-off of 63, a short instant after the sticking of 64, the following circuit of the CCA lamp (cut off of the alarm circuit) would be completed: battery, CCA lamp, armature 634, closed contact, armature 647, normally open contact, armature 651, closed contact armature 661, closed contact and earth. From guys the circuit of the fault lamp D and of the fault relay 59 peculiar to the tested device would be completed by earth, armature 652, rest contact armature 633, rest contact, armature 645, work contact ,, baby walker 615, bench contact 625, lamp D, relay 59 and battery.
The contact 721 inserted in the alarm circuit was thus verified and a signal was given in the event of a bad contact.
Let us resume the description in the case where the contact 721 is not defective, the relay 65 has come to the bonding.
Relay 63 took off as has already been indicated. By its armature 655, the relay. 65 completes the following circuit of relay 72 in series with its battery maintenance circuit, winding of relay 72, bench contact 623, trotter 613, armature 655, work contact, armor 682 rest contact, upper winding of 65, AC key and earth.
The relay 72 attracts its armature 721 and thus cuts the alarm signaling circuit for the duration of the test.
By their armatures 642 and 654 the relays 64 and 65 complete the following circuit of the heating resistor 42 of the device
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dressai 40t battery, resistor 42, bench contact 624, wiper 614, armature 642, work contact, $ armature 654, work contact, earth AC key.
Resistor 42 heats up and causes, as previously indicated, the opening of the screw 15-membrane contact 13 in the event that the detector assembly is in working order, as we will assume. The opening of said contact causes the take-off of relay 56 which completes the next circuit of relay 66; earth, armature 591, bench contact rest contact 621, wiper 611, armature 643, work contact; - upper winding of 66 and battery.
By its armature 663, rest contact, the relay 66 opens the circuit of the heating resistor 42 of the upright apparatus. By its armature 665, a working contact, it places an earth on one of the ends of the winding of 56, which will therefore come to the bonding a short instant after the opening of the circuit of 42, the membrane 13 returning. at rest.
After a sufficient time to allow the necessary temperature rise in the tester 40, the bump of the cam 69 had ceased to close the contact 70 and continuing to rotate, comes after a sufficient time interval to that the cooling of the device 40 has allowed the return to rest of the membrane 13, close the contact 71 thus completing the circuit of the upper winding of the relay 67. The @it relay sticks.
Note that when the relay 56 returns to bonding, it opens the circuit of the upper winding 66 which takes off.
The relay 67 coming to the bonding closes by its armature 675 the following circuit of the relay 63; battery, winding 63, armature 675, make contact, armature 675, normally-open contact, earth. Relay 63 comes to sticking and will be maintained after takeoff of 66 on the circuit: battery, armature 631, work contact, armature 641, tapos contact and earth.
By its armature 676, relay 67 completes the circuit
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next to the 60t rotation electro terrearmature 665, rest contact; armature 676, work contact, winding of the electro 60 and battery. The electro 60 attracts the advance armature of the rotary switch and when the cam 69 opens the contact 71, the relay 67 takes off and the trotters 61 advance to the next position.
From then on, only the relay 63 is at the gluing and the test system is in position to start braiding a new detector assembly.
It will now be assumed that the heating resistor 42 having been energized, the thermovelocimetric apparatus does not operate, either due to a leak in the chamber tube, or for some reason (the result would be the same if the circuit of resistor 42 was cut).
The start of the test proceeds as indicated above; sticking of relay 64, sticking of relay 65, sticking of relay 72, taking off of relay 63. An instant after the circuit of resistor 40 has been completed, as was explained in the previous example, the cam 69 releases contact 70 which opens. The thermovelocimetric device not having worked the relay 56 did not take off and the bonding circuit of the relay 66 is not completed,
On take-off from 54, the following non-functioning signaling circuits were completed:
I - General signaling lamp circuit D F on the test equipment:
battery ,, DF lamp, armature 646 rest contact, armature 651, work contact ,, armature 661, rest contact and earth. The DF lamp comes on.
2 - Circuit of the fault lamp specific to the device under test and of the signaling repetition relay: earth, armature 652 - work contact, armature 645 - wiper reset contact 615, bench contact 625, lamp D, relay 59 and battery. Lamp D lights up relay 59 comes from bonding.
The fault signal is thus given.
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As on the other hand, the relay 65 is maintained at the sticking on the circuit: earth, key CA upper winding of 65, armature 682, rest contact, armature 665, work contact, trotter 613, bench contact 623, winding of the relay 72 and battery, when the cam 69 closes the contact 71 the bonding circuit of the relay 67 the switch cannot advance the circuit of the electro being opened by the armature 657 and the test device will remain engaged on the '' equipment of the device in fault,
After the attendant has noted the faulty device, he operates the 0 A key. The relay 72 sticks to prevent unwanted operation of the relay 64 if the cam 69 first closes the contact 70 after the key has been operated. and relay 65 takes off.
When the cam 69 closes the contact 71, the relay 67 sticks and switches the wipers 61 to the next position, as has already been indicated.
The relay 63 came to stick when 67 caught its frame and 72 took off.
The components of the DD device are in position to carry out a new test.
In the event that, after testing, the circuit of relay 56 through screw 15- membrane 13 does not close, relay 66 will remain when stuck and when contact 71 is closed by cam 69, relay 67 coming to stuck will complete the signals. following deregistration
1 Battery, N.R.R. general signaling of no return to standby ,. armature 671- work contact., armature 661- work contact and earth. This lamp lights up.
2 - Earth, armature 672 - make contact, armature 662, make contact, wiper 615, bench contact 625, fault lamp D specific to the device under test, signaling relay 59 and battery.
The trained device will remain in engagement with the defective device until the AC key is operated.
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It remains of course that one could t By modifying the relative arrangement of the screw and the diaphragm, provide an exploration pipe integral with the first chamber, produce a test apparatus in which the oompression can be carried out by action on a membrane producing a variation in the volume of the gaseous medium, extend the two chambers by a common tube in which a mast or membrane actuated mechanically by an electromagnet would cause, by its displacement, a suppression in a chamber and one depression in the other,
provide on the test device a chronometric system activated at the same time as the test apparatus and cause a signal if the thermovelocometric apparatus has not operated after a period of time determined the said chronometric system being switched off if the appliance has worked, and that. without departing from the scope of the present invention.