CH649639A5 - Detecteur de fumees. - Google Patents

Description

La présente invention concerne un détecteur de fumées destiné à produire une alarme lors de la naissance d'un incendie et qui fonctionne sur le principe d'un condensateur à air dont la constante diélectrique est stabilisée au moyen d'une source radioactive de très faible intensité.

On connaît de nombreux détecteurs d'incendie dont le fonctionnement repose sur le principe d'une variation de la conductibilité électrique d'une chambre d'analyse soumise à l'ionisation intense d'une source radioactive. On compare le courant d'ionisation électrique de cette chambre d'analyse à celui d'une chambre étanche dite de référence. Dans ce type de détecteur, la chambre d'analyse est soumise aux émanations de fumées issues du sinistre, tandis que la chambre de référence conserve une atmosphère constante.

Pour apprécier les variations relatives de l'ionisation des deux chambres, on utilise deux électrodes polarisées par un courant électrique continu et servant de sondes. La différence d'ionisation des deux chambres est appréciée soit sous la forme d'une tension, soit sous la forme d'un courant.

Lorsque la chambre d'analyse détecte des émanations de fumées, le courant d'ionisation diminue par rapport au courant d'ionisation de la chambre de référence, et la tension entre les deux électrodes augmente.

Le signal est généralement traité par un circuit électronique à détection de seuil.

Ces dispositifs présentent de nombreux inconvénients dus au fait qu'ils utilisent des sources radioactives de forte intensité et un circuit électronique d'amplification de haute impédance.

Pour pallier ces inconvénients, on a réalisé des détecteurs de fumées à chambre d'ionisation unique utilisant une source radioactive de très faible intensité (0,5 |iCi).

Ce détecteur comporte deux armatures métalliques disposées dans un plan parallèle et constituant un condensateur à air. La capacité de ce détecteur est proportionnelle à la constante diélectrique de l'air séparant les deux armatures et à la géométrie du condensateur suivant l'équation: C = e - K, où K représente la caractéristique géométrique, et 8 la constante diélectrique de l'air séparant les armatures.

Si l'on place près d'une armature une source radioactive émettant un rayonnement a de très faible intensité, la constante diélectrique de l'air diminue et la capacité du condensateur décroît dans les mêmes proportions et se fixe à une valeur qui dépend à la fois du rayonnement ionisant et de la composition de l'air. Un changement notable de cette composition produite par des émanations de fumées provoque une variation d'impédance du condensateur qui, amplifié, sera utilisé à la détection du sinistre. Cette variation est comparée à une capacité de référence constituée par une armature du condensateur et une électrode collectrice située très près de la source radioactive de façon que la composition du volume de l'air compris entre cette source et l'électrode collectrice reste constante quelle que soit l'importance des fumées.

Enfin, pour éliminer les risques d'alarmes intempestives, on utilise un circuit électronique vélocimétrique de détection raccordé à la fois aux armatures du condensateur et au circuit de référence constitué par une armature et l'électrode collectrice.

Ce détecteur capacitif présente de nombreux avantages en limitant les risques de contamination dus à l'emploi de source radioactive de forte intensité et le nombre de fausses alarmes générées par l'utilisation d'un circuit électronique classique. Il reste cependant d'une réalisation délicate, sensible à la corrosion et d'un coût de fabrication élevé.

Dans le but d'obvier à ces derniers inconvénients, on réalise un détecteur de fumées capacitif constitué d'éléments modulaires indépendants fabriqués en matériaux plastiques moulés et assemblés par un dispositif à baïonnette ou à clips.

Le détecteur de fumées capacitif à modules plastiques interchangeables est caractérisé selon l'invention en ce qu'il comporte un socle inférieur sur lequel se fixent par des clips un enjoliveur, un socle supérieur et un capot détrompeur réalisés en plastique moulé, un dispositif de fixation à baïonnette et un capot portant un circuit électronique vélocimétrique de traitement des signaux et d'alarme, des raccordements électriques, des voyants lumineux de fonctionnement et une prise de test de contrôle; à la base du capot se trouve une cellule contenant une source radioactive, une électrode collectrice et des armatures d'un condensateur polarisé, constituant ainsi l'élément actif du détecteur, qui est protégé de l'extérieur par un grillage métallique et un capot plastique.

Le dispositif objet de l'invention présente ainsi de nombreux avantages et notamment:

— un coût de fabrication faible,

— une faible sensibilité à la corrosion atmosphérique,

— une facilité de montage et de démontage minimisant les frais d'entretien et d'installation,

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— une interchangeabilité des différents éléments modulaires constituant le détecteur,

— une fiabilité de fonctionnement électronique et un faible taux d'alarme intempestives.

Ajoutons à ces avantages que ce type de cellule, dont le fonctionnement capacitif est lié à un montage de mesure électronique vélocimétrique simplifiée, peut être conçu pour répondre à la norme relative aux détecteurs de fumées référencée sous le N° NFS 61950 de décembre 1980.

L'invention sera mieux comprise grâce aux figures et dessins annexés et qui ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif pour une réalisation préférentielle.

La fig. 1 représente une vue d'ensemble du détecteur dessiné suivant une coupe verticale.

Les fig. 2, 3, 4 représentent les socles inférieur, supérieur et l'enjoliveur réalisés en plastique moulé.

La fig. 5 représente une vue de dessus des socles inférieur et supérieur emboîtés.

Les fig. 6,7, 8 et 9 représentent le capot détrompeur, la cèllule contenant le dispositif capacitif de détection des fumées, la grille de protection et son capot protecteur.

La fig. 10 représente l'électronique de détection et d'alarme.

Selon la fig. 1, le détecteur de fumées se compose d'un socle cylindrique inférieur 1 réalisé en plastique thermodurcissable moulé et monobloc servant de support pour l'ensemble du détecteur.

Ce socle inférieur 1 reçoit un élément modulaire plastique cylindrique constituant le socle supérieur 2. La fixation de ces deux socles est obtenue au moyen d'un ergot 4 pénétrant dans une gorge moulée du socle inférieur 1. Le socle inférieur reçoit aussi un enjoliveur plastique tronconique 3 qui se fixe sur ce socle au moyen du clips 18 constitué d'un ergot solidaire de l'enjoliveur et d'une gorge profilée dans l'épaisseur du socle inférieur 1.

Le capot détrompeur 5 cylindrique réalisé en plastique thermodurcissable moulé se fixe sur le socle supérieur au moyen d'un dispositif à baïonnette constitué par un ergot 6 qui se loge sous la languette 19 moulée dans le socle supérieur 2.

Le capot détrompeur reçoit un capot plastique 14 constituant le corps du détecteur et contenant le circuit imprimé 20, fixé au moyen des vis 9 qui jouent le rôle de liaison électrique reliant l'alimentation générale externe au circuit imprimé. Cette liaison électrique est assurée par des languettes métalliques rigides 7 solidaires à la fois des vis 9 portant le circuit imprimé 20 et de la vis 8 reliée à l'alimentation électrique extérieure.

Les vis de fixation 9 sont raccordées par les tubes de laiton 17 à filetage interne. Sur le capot 14 on a disposé, conformément à la fig. 1, le voyant lumineux LED indiquant le bon fonctionnement du détecteur et une prise de test 11 destinée à contrôler le circuit électrique de l'ensemble. Le capot 14 comporte de très larges fenêtres d'aération protégeant l'ensemble de tout choc éventuel, et s'emboîte au niveau 34 sur le capot détrompeur. Ce capot 14 plastique renferme la chambre d'ionisation qui apparaît sous la forme d'une grille tronconique 12 constituant une armature du condensateur.

La seconde armature du condensateur et l'électrode collectrice sont contenues sous cette armature 12; l'ensemble de ces éléments, sensible aux émanations de fumées, est protégé de la poussière par un grillage métallique B de forme tronconique et fixé au capot au moyen d'un ergot 15 solidaire du capot plastique 14.

Le raccordement électrique des électrodes et des armatures du condensateur est assuré par les fils conducteurs 16.

Suivant une autre caractéristique représentée aux fig. 2, 3 et 4, on trouve les socles inférieur 1 et supérieur 2, l'enjoliveur 3, réalisés en plastique moulé et dessinés suivant un plan vertical.

L'enjoliveur 3 est fixé sur le socle inférieur 1 au moyen de l'ergot 25 qui s'encastre dans le logement 18 pratiqué sur toute la circonférence du socle.

Le socle supérieur 2 s'emboîte dans le socle inférieur au moyen de l'ergot 4 qui se loge dans la rainure 21 du socle inférieur. L'alimentation électrique extérieure est obtenue par un raccordement des fils au niveau de la vis 8. Cette dernière est complétée par un étrier de languette 23, une languette métallique 22 et une lame souple 24 servant de point de connexion électrique.

La fig. 5 représente le socle inférieur 1 et le socle supérieur 2 emboîtés et vus de dessus. Les vis 8 masquent les languettes 22, 23, 24 servant à la connexion électrique de l'alimentation extérieure. Chaque vis représente suivant son emplacement une alimentation électrique positive ou négative. La barrette 26 en plastique est un élément solidaire du socle 2.

Les languettes 19 placées dans la matrice du socle supérieur 2 et solidaires de ce dernier servent à recevoir l'ergot baïonnette du capot détrompeur non représenté sur cette figure.

On a représenté aux fig. 6, 7, 8 et 9 successivement le capot détrompeur 5 en plastique moulé, qui s'emboîte sur le socle supérieur au moyen de l'ergot-baïonnette 6. Ce socle 5 sert à supporter l'ensemble de la cellule de mesure au moyen de la vis de fixation 9 qui est utilisée aussi pour l'alimentation électrique au moyen de la languette 7. Le capot détrompeur 5 reçoit aussi le corps plastique 14 au niveau d'une encoche 30 pratiquée sur toute la circonférence du capot détrompeur 5 et qui loge l'ergot 34 du corps plastique 14. Ce dernier, représenté à la fig. 9, sert d'élément de protection de l'ensemble, et contient les organes sensibles de la cellule.

On a représenté à la fig. 7 la cellule munie des deux armatures du condensateur, l'une formant le capot 12 et l'autre constituée par le plateau métallique 31.

La source radioactive 32 est fixée par collage sur l'électrode 31 du condensateur. Son extrémité est garnie d'un isolant électrique 29 servant de fixation par collage de l'armature 12. L'électrode collectrice réunie au transistor T1 est isolée électriquement par le tube plastique 27. Cette électrode collectrice est maintenue avec un êcar-tement constant de l'armature 31 au moyen d'un joint isolant 28.

On a représenté sur la fig. 7 le circuit imprimé 20 qui porte le voyant lumineux de bon fonctionnement 10 constitué d'une diode LED et la prise de test 11 servant à contrôler son fonctionnement. Les plots 16 sont des fils conducteurs isolés qui constituent les liaisons électriques entre les armatures 12 et 31 du condensateur électrique et le circuit imprimé 20. La fig. 8 représente la grille 13 protégeant contre les parasites électriques la celule de détection et son électronique. Sa fixation est obtenue par l'ergot 15 qui constitue un élément solidaire du corps plastique 14 moulé au niveau 34.

La fig. 10 représente le circuit électronique vélocimétrique de mesure et d'amplification des signaux électriques destinés à déclencher l'alarme.

En se reportant à cette figure, les armatures du condensateur 12 et 31 sont raccordées aux pôles + et — de l'alimentation électrique de courant continu 20 V.

L'électrode 31 porte la source radioactive 32 destinée à ioniser plus fortement le volume d'air compris entre la sonde 33 et l'électrode 31 de façon à obtenir une constante diélectrique stable de l'atmosphère par rapport à la constante diélectrique de l'atmosphère comprise entre la sonde 33 et l'électrode 12.

L'électrode collectrice 33 qui apprécie les variations du courant d'ionisation existant entre les armatures est connectée au transistor à effet de champ T1 associé au transistor PNP T2.

Les capacités Cl et C2, dont l'une est chimique, filtrent la tension d'alimentation de la cellule de détection du condensateur à air constitué par les armatures 12 et 31.

La source du transistor T1 est raccordée au diviseur potentiomé-trique R3-R4.

Le point milieu de ce diviseur est relié à une diode D2 de jonction puis à une capacité chimique C5 séparées par la résistance R6, avant d'être connecté à l'alimentation électrique de polarité négative.

La capacité C5 se décharge au travers du transistor unijonction programmable T3 relié au diviseur de tension R3-R4 par la diode DU.

Le transistor T3 commande le thyristor T6 protégé par la résistance R13 et la capacité chimique C7.

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Le circuit de résistance R8-R9-R10 fixe le potentiel minimal de la diode D3 et maximal de la diode D4. Le circuit correspondant aux potentiels hauts du détecteur est constitué par les transistors T4 et T5 et la résistance réactive RI 1. Le circuit d'alarme est représenté par la résistance R15, les diodes DIO et D7. La diode D7 est du type LED associée à la résistance R14; elle visualise l'alarme par son éclairement.

La diode D1 filtre l'alimentation positive du détecteur. Al est une borne permettant une transmission à l'extérieur de l'alarme.

A2 et A3 sont des bornes de transmission signalant soit une alarme, soit un dérangement. Elles sont associées à la diode D5 et au transistor T4.

Le circuit constitué par le transistor T4 et la diode D6 commande l'éclairement de la diode LED D7.

Fonctionnement :

Lorsque l'espace compris entre l'électrode collectrice 33 et l'armature 12 reçoit les fumées d'un sinistre, la constante diélectrique de l'air diminue, entraînant une diminution de la capacité du détecteur. Cette variation est transformée par le transistor T1 en tension. Les variations rapides de la tension T1 dues à une alarme sont différenciées par le transistor T3 qui commute et commande T6 afin de transmettre l'alarme à une centrale. Cette opération est réalisée au travers du réseau R15 et DIO. La capacité chimique C5 mémorise les variations lentes de la tension de la cellule afin de les différencier des variations rapides dues aux émanations de fumées causées par un sinistre.

Dans le cas où la chambre de mesure comprise entre 12 et 33 subit un phénomène de saturation, le transistor T3 bascule grâce à la 5 tension imposée par le circuit capacité/résistance C5, R8, R9, RIO, associé à la diode D3.

En cas de perte d'impédance de la cellule, le potentiel du point S augmente et atteint un potentiel supérieur au point VA. Le transistor T5 commence à conduire le courant et entraîne la conduction du io transistor T4. La conduction de l'ensemble est accélérée par la résistance RI 1. Cette diminution d'impédance est alors transmise comme information à la centrale au niveau des plots A2 et A3 au travers de la diode D5 et du transistor T4. Dans le cas où la perte d'impédance se produit en même temps qu'une détection de fumées, il y a recou-15 vrement des informations. Cependant, l'alarme est transmise grâce au fonctionnement vélocimétrique qui enregistre une différenciation entre les signaux.

Après une alarme, la décharge de la capacité C5 est nécessaire afin d'effectuer une remise à zéro de l'ensemble, au moyen du tran-20 sistor T3 qui bascule et devient conducteur.

L'alarme nécessite l'intervention de l'opérateur situé à la centrale en provoquant un arrêt du circuit général du détecteur qui commande le circuit C5 et T3.

T3 est polarisé par la résistance R5 qui est de forte valeur et pro-25 voque une commutation continue pour un courant de faible intensité. Pour obtenir un nouveau blocage de T3, la diode Dil commute le circuit sur la faible valeur de la résistance R3.

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5 feuilles dessins

Claims (9)

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1. Détecteur de fumées capacitif à modules plastiques interchangeables, caractérisé en ce qu'il comporte un socle inférieur (1) sur lequel se fixent par clips un enjoliveur (3), un socle supérieur (2) et un capot détrompeur (5) réalisés en plastique moulé, un dispositif de fixation à baïonnette (6, 19) et un capot (14) portant un circuit électronique (20) vélocimétrique de traitement des signaux et d'alarme, des raccordements électriques, des voyants lumineux (10) de fonctionnement et une prise de test de contrôle; à la base du capot se trouve une cellule contenant une source radioactive (32), une électrode collectrice et des armatures d'un condensateur polarisé (12, 31) constituant ainsi Félément actif du détecteur, qui est protégé de l'extérieur par un grillage métallique (13) et un capot plastique.

2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de détecter la fumée est un condensateur à air polarisé dont la constante diélectrique varie avec la composition de l'air séparant les deux armatures métalliques (12, 31), l'une de ces armatures contenant une source émettrice a de faible intensité servant à stabiliser à un niveau constant la capacité du condensateur.

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REVENDICATIONS

3. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les variations de la capacité du condensateur sont détectées au moyen d'une sonde (33) située entre les armatures du condensateur plus près de l'armature (31) contenant la source radioactive (32) que de l'armature (12) reliée à la polarité positive.

4. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de polariser les armatures (12, 31) du condensateur à air est une source de courant continu basse tension.

5. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif électronique vélocimétrique distingue les variations électriques du bruit de fond d'une alarme au moyen d'un condensateur qui se charge avec l'augmentation lente du potentiel électrique du bruit de fond sans provoquer la conduction électrique des transistors (Tl, T3, T6) destinés à provoquer une alarme.

6. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps du détecteur est réalisé au moyen de modules plastiques (1, 2, 3) moulés, qui s'emboîtent entre eux par des ergots et sont interchangeables.

7. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les modules plastiques (1,2, 3), le capot détrompeur (5) et le capot (30) portant le condensateur à air et le circuit imprimé sont raccordés au moyen d'une fixation de type baïonnette (19).

8. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capot plastique (30) portant le détecteur est équipé d'un voyant lumineux de contrôle (10) et d'une prise de contrôle test (11).

9. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capot (14) portant le détecteur est protégé contre les poussières et les chocs au moyen d'un grillage (13) métallique accroché par clips (15).