BE493102A - - Google Patents

Description

  SYSTEME AVERTISSEUR ET DETECTEUR DE FUMEE.

  
(ayant fait l'objet d'une demande de brevet déposée en Grande-Bretagne le 5 janvier 1949 conjointement avec MM. W.A. CHAMBERS et A.G. CLARKE - déclaration de la déposante.)

  
La présente invention est relative à un appareil pour détecter la présence de particules de fumée dans l'air, par la variation de l'illumination d'une cellule photoélectrique, cette variation étant due à la présence de telles particules dans un faisceau lumineux associé à la cellule photoélectrique.

  
Dans un tel appareil, le faisceau lumineux peut être orienté de manière à illuminer directement la cellule photoélectrique, auquel cas la présence de particules de fumée provoque un obscurcissement et diminue l'illumination de la cellule. Dans un autre cas, le faisceau lumineux peut être orienté par rapport à la cellule de façon que, bien que cette cellule ne soit normalement pas sensiblement illuminée en l'absence de fumée, elle soit cependant indirectement illuminée par la lumière dispersée ou diffusée par les particules de fumée, lorsque de telles particules sont présentes dans le faisceau lumineux. 

  
Suivant la présente invention, deux cellules photoélectriques correspondantes sont disposées, par rapport à une source de lumière, de façon que l'une des cellules soit illuminée directement, tandis que l'àutre est illuminée indirectement de là manière décrite ci-dessus, les deux cellules étant connectées en série l'une à l'autre aux bornes d'une source de tension de polarisation, de manière à former un circuit en pont. En conditions normales, les cellules sont polarisées au moyen d'une batterie, mais, dans certains

  
cas, il est plus avantageux d'employer du courant alternatif redressé. Le circuit en pont est équilibré optiquement en l'absence de fumée, par ajustement de l'intensité de la lumière frappant directement la première cellule,

  
la variation du potentiel au point médian entre les deux cellules, consécutive à l'apparition de fumée,..étant employée pour actionner un dispositif avertisseur. 

  
L'agencement décrit ci-dessus présente un certain nombre d9avanta= ges vis-à-vis de la forme ordinaire de circuit en pont, dans laquelle seule une des deux cellules, connectées en série aux bornes d'une batterie de polarisation, est affectée par 1' apparition de fumée. Dans la disposition adop-

  
 <EMI ID=1.1> 

  
tion de l'impédance de la cellule directement illuminée, tandis qu'en même temps l'impédance de la cellule indirectement illuminée est diminuée, ce qui amène le potentiel du point médian entre les deux cellules à varier dans une plus grande mesure que si 1-impédance d'une seule des cellules avait été modifiée. En plus de cette variation accentuée du potentiel au point médian entre les cellules, le domaine de sensibilité de l'appareil est également étendu. Lorsque la concentration en particules de fumée est faible, la variation d'illumination de la cellule influencée seulement par la lumière dif-

  
 <EMI ID=2.1> 

  
que la variation d'illumination de la cellule directement illuminée est faible. Lorsque la concentration en particules de fumée augmente., l'illumination de la cellule influencée par la lumière diffusée ne croit cependant pas proportionnellement, parce que les particules voisines de la cellule produi-

  
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particules de fumée, l'illumination de la cellule indirectement illuminée est réduite, à cause de l'obscurcissement précité. A ces hautes concentrations, l'illumination de la cellule directement illuminée est sensiblement réduite et maintient la sensibilité de l'appareil dans une large gamme de concentrations en particules de fumée.

  
La variation accrue du potentiel au point médian entre les deux cellules;, produite par la disposition décrite ci-dessus, peut être encore augmentée par l'emploi- de deux cellules;, munies chacune d&#65533;'une enveloppe;, dans laquelle on a fait le vide, et polarisées à une tension supérieure à la tension nécessaire pour produire le courant de saturation correspondant au degré d'illumination, en l'absence de particules de fumée. Chaque cellule est de

  
 <EMI ID=4.1> 

  
 <EMI ID=5.1> 

  
est nécessaire de faire référence à la figure 1 des dessins ci-.annexés, qui représente une famille de trois courbes typiques indiquant la variation du courant I (porté en ordonnée) par rapport à la tension de polarisation V
(portée en abscisse) pour une cellule à enveloppe;, dans laquelle .on a, fait le

  
 <EMI ID=6.1> 

  
tion accrue de la cellule indirectement illuminée lors de l'apparition de  particules de fumée.

  
Comme le montrent les.courbes, le courant varie, sensiblement pro-

  
 <EMI ID=7.1>  périeure à la tension nécessaire pour produire le courant de saturation, et

  
 <EMI ID=8.1>  

  
Iules diminuera légèrement, en sorte que le courant passant dans ces cellules

  
 <EMI ID=9.1> 

  
 <EMI ID=10.1> 

  
courbes X et Z respectivement ces points correspondant à leur tour aux ten-

  
 <EMI ID=11.1> 

  
cellules. Ainsi, on verra que la tension aux bornes de la cellule directe-

  
 <EMI ID=12.1> 

  
 <EMI ID=13.1> 

  
riation relativement grande du potentiel au point médian entre les deux cellules.

  
On décrira à.présent, à titre d'exemple, une forme d'exécution d'un appareil suivant l'invention" dans laquelle est appliqué le principe qui vient d'être décrit, en se référant aux figures 2, 3 et 4 des dessins ci-annexés, dans lesquels :
- la figure 2 est une vue en plan de l'appareil, après enlèvement de son couvercle supérieur; 
- la figure 3 est une coupe verticale suivant la ligne III-III de la figure 2, et
- la figure 4 est un schéma de circuit. 

  
L'appareil se compose essentiellement d'une boîte métallique carrée 1 de six pouces environ de côté et de deux pouces de hauteur. Dans la boîte, au voisinage d'un coin de celle-ci, se trouve une petite lampe électrique 2, derrière laquelle est monté un réflecteur cylindrique 3 et devant laquelle est

  
 <EMI ID=14.1> 

  
parallèles s'étendant diagonalement à travers la boîte 1, dans le sens de la flèche 5. Ce faisceau lumineux sert à illuminer directement une cellule photoélectrique 6, dont l'enveloppe a été mise sous vide et qui est montée dans le coin diagonalement opposé de la boîte. Une seconde cellule 7, qui correspond à la cellule 6 et dont l'enveloppe a également été mise sous vide, est montée dans le troisième coin de la boîte, cette seconde cellule faisant face à l'autre diagonale de la boite et ayant sa surface sensible voisine du bord du faisceau lumineux. 

  
La seconde cellule 7 n'est donc pas directement illuminée par le faisceau lumineux, en l'absence de fumée, et seule de la lumière.diffusée ou dispersée atteint sa surface sensible. Les deux cellules 6 et 7 sont con-

  
 <EMI ID=15.1> 

  
représentés schématiquement en 8, sont enfermés dans un compartiment triangulaire clos 9, disposé dans le quatrième coin de la boîte. La zone, dans laquelle de la fumée peut être présente dans le faisceau lumineux, est définie par un tunnel métallique vertical 10 de section carrée, prévu au centre de la boîte 1, ce tunnel s9étendant entre les couvercles supérieur et inférieur 11 et 12 respectivement de la boîte, des trous carrés correspondants 

  
 <EMI ID=16.1> 

  
et 12 sont recouverts de capots 13 et 14 respectivement, autour-desquels de l'air chargé de fumée peut s'infiltrer dans le sens des flèches et être entraîné dans le tunnel par convection. Dans le côté 15 du tunnel 10 est ménagée une ouverture rectangulaire, de façon à permettre au faisceau lumineux de traverser le tunnel. Dans le côté opposé 16 de ce tunnel est ménagée une petite ouverture centrale 17, dont la grandeur peut être modifiée grâce à un bras de guillotine 18 articulé en 19 entre le côté 16 du tunnel et la cellule 6. La position angulaire de ce bras 18 est commandée par une vis 20 agissant à l'encontre d'un ressort de tension 21. La tête de la vis 20 est accessible de l'extérieur de la boite, en sorte que la grandeur de.,l'ouverture
17 peut facilement être réglée.

   La partie restante du côté 16 du tunnel est conformée comme miroir destiné à réfléchir la lumière, qui ne passe pas par l'ouverture 17, cet agencement servant à doubler sensiblement la quantité de lumière passant devant la cellule 7 et ainsi à doubler la lumière diffusée dans cette cellule 7 par des particules de fumée.

  
Les deux cellules 6 et 7 sont connectées en série aux bornes de

  
 <EMI ID=17.1>  120 volts, de manière à donner une tension de 60 volts aux bornes de chaque cellule, lorsque le circuit en pont est équilibré, cette tension étant égale au double environ de la tension de saturation pour les cellules utilisées.

  
Le circuit en pont est optiquement équilibré en l'absence de fumée, par l'ajustement du bras de guillotine 18, de manière à réduire l'illumination de

  
la cellule directement illuminée 6 jusqu'à une valeur correspondant à celle de la lumière diffusée frappant la cellule 7. Dans ces conditions, il n'existera sensiblement pas de différence de potentiel entre la prise médiane 22

  
de la batterie et le point médian 23 entre les deux cellules.

  
La prise médiane 22 de la batterie 8 est connectée à la cathode d'un tube à cathode froide 24, tandis que le point médian 23 entre les deux cellules est connecté, par l'intermédiaire d'une résistance 25 de 10 megohms, à l'électrode de commande du tube 24. Un condensateur 26 est connecté en série à l'enroulement 27 d'un petit relais 28 entre la cathode et l'anode du tube 24. Le condensateur 26 est chargé, par l'intermédiaire d'une résistance de chargement 28 d'un megohm, à partir d'une batterie à haute tension 29 de 150 volts. Lorsque le condensateur 26 est chargé, l'anode du tube 24 est maintenue à sa tension de fonctionnement et dès que la différence de potentiel entre l'électrode de commande et la cathode du tube 24 atteint une va-

  
 <EMI ID=18.1> 

  
qu'un fonctionnement très sensible du tube 24 est assuré, lorsque la décharge dans ledit tube est amorcée en polarisant l'électrode de commande à une faible tension négative par rapport à la cathode. C'est pourquoi les cellu-

  
 <EMI ID=19.1> 

  
le point médian entre les cellules négatif par rapport à la prise médiane de la batterie, lors de l'apparition de fumée. Dès qu'une décharge est amorcée par l'apparition de fumée, le condensateur 26 se décharge par l'enroulement
27 du relais 28, le courant étant limité par une résistance anodique 30 de
10.000 ohms.

  
Dès que la décharge a eu lieu, la tension aux bornes du condensateur 26 tombe rapidement jusqu'à être inférieure à celle nécessaire pour maintenir la décharge dans le tube 24, en sorte que cette dernière décharge est interrompue, étant donné que la résistance de chargement 28 ne peut laisser passer qu'un courant très faible, qui est nettement insuffisant pour maintenir la décharge. La brève décharge est, toutefois, suffisante pour actionner le relais 28, qui est alors maintenu dans la position actionnée par un.faible courant circulant dans l'enroulement 27, ce faible courant étant fourni par une source à faible tension 31 et limité par une résistance 32, un condensateur 33 d'une capacité de 1 microfarad étant connecté en parallèle à l'enroulement 27 du relais 28.

   La borne positive de la source à faible tension 31 est connectée à la borne négative de la batterie 29, de façon à assurer la circulation d'un courant de maintien dans le même sens que le courant de décharge à partir du condensateur 26.

  
Lorsque le relais 28 est actionné, il ferme ses contacts 34, de façon à fermer un circuit vers un dispositif avertisseur 35 alimenté par lasource à faible tension 31. Ainsi, lorsqu'il apparaît de la- fumée dans le faisceau lumineux, une décharge est amorcée dans le tube 24, le relais 28

  
est actionné et le dispositif avertisseur 35 est mis en service. Lorsque la fumée s'est dissipée, le relais peut être ramené dans sa position originelle, en coupant momentanément le circuit de maintien à l'aide d'un commutateur à bouton-poussoir 36, l'appareil étant alors à nouveau prêt à l'emploi..

  
Le tube à cathode froide 24 et le relais 28, représentés schématiquement à la figure 2, sont enfermés dans un compartiment clos 37, qui peut être retiré et remis en place, dans son ensemble, en cas de défaillance. Les connexions entre les cellules, la batterie et le tube, qui ne sont pas représentées à la figure 2, passent à travers des ouvertures scellées, ménagées dans les parois du compartiment. Le restant de l'équipement électrique est monté sur un tableau de commande, qui peut être placé en un endrôit éloigné de l'appareil de détection. Des fils conducteurs relient l'appareil de détection au tableau de commande, en passant par des manchons de sortie 38 scellés dans la paroi de la boite 1. Comme le montrent les dessins, l'appareil de détection constitue en lui-même un ensemble complètement indépendant.

Claims (1)

1. <EMI ID=20.1>

   très simple. Si le circuit en pont est déséquilibré., en sorte que l'électrode de commande du tube à cathode froide est rendue négative par rapport à la cathode, le dispositif avertisseur est mis en marche et ceci indique qu'une

   <EMI ID=21.1>

   <EMI ID=22.1>

   que le dispositif avertisseur 35 cesse d'être en action. Ceci constitue une bonne indication que le pont est équilibré pour tous usages pratiques et 19 appareil présente alors une sensibilité suffisante pour que 1* apparition de fumée, même à faible concentration, déséquilibre le circuit en pont et provoque l' actionnement du dispositif avertisseur.

   REVENDICATIONS.

   1. Système avertisseur et détecteur de fumée dans lequel deux cellules photoélectriques correspondantes sont disposées, par rapport à'une source de lumière, de façon que l'une des cellules soit illuminée directement par la source de lumière, et de façon que 19 autre cellule soit sensiblement non illuminée en l'absence de fumée, mais soit illuminée indirectement par la lumière diffusée par les particules de fumée, lorsque de telles particules sont présentes, les deux cellules étant connectées en série l'une à 1-'autre aux bornes d'une source de tension de polarisation, de manière à former un

   <EMI ID=23.1>

   de la quantité de lumière frappant directement la première cellule, la variation du potentiel au point médian entre les deux cellules, consécutive à 1-'apparition de fumée., étant utilisée pour actionner un dispositif-avertisseur.

   <EMI ID=24.1>

   cation 1, dans lequel chaque cellule photoélectrique possède une enveloppe, dans laquelle on a fait le vide, et dans lequel la. tension fournie par la source de tension de polarisation est supérieure à la tension nécessaire pour produire le courant de saturation correspondant au degré d'illumination, en l'absence de particules de fumée.

   3. Système avertisseur et détecteur de fumée suivant la revendication 2, dans lequel la tension de la batterie de polarisation est égale au double environ de la valeur nécessaire pour produire ledit courant de saturation.

   4. Système avertisseur et détecteur de fumée, dans lequel un boîtier présente des ouvertures centrales, ménagées dans ses parois, supérieure et inférieure et reliées par un tunnel vertical, les ouvertures susdites étant chacune recouvertes d'un capot, sur le pourtour duquel de l'air chargé de fumée peut s'infiltrer par convection dans le tunnel, le boîtier susdit contenant une lampe électrique située d'un côté du tunnel, de manière à diriger un faisceau de rayons lumineux parallèles à travers une ouverture ménagée dans le tunnel et à travers ce dernier, de façon à illuminer directement une cellule photoélectrique placée derrière une ouverture., pratiquée dans le côté

   <EMI ID=25.1>

   photoélectrique placée derrière une autre ouverture pratiquée dans le tunnel, de façon que la surface sensible de cette seconde cellule photoélectrique soit voisine et parallèle au faisceau de rayons lumineux, les deux cellules étant connectées en série 1-lune à 19 autre aux bornes d'une batterie de polarisation, de manière à former un circuit en pont optiquement équilibré par l'ajustement de l'illumination de la cellule directement illuminées la variation de tension au point.médian entre les deux cellules consécutive à la présence de fumée dans le tunnel? étant utilisée pour actionner un dispositif avertisseur.

   5. Système avertisseur et détecteur de fumée suivant la revendi-

   <EMI ID=26.1>

   rée, la lampe électrique susdite étant placée approximativement au milieu d'un côté du tunnel tandis que la cellule directement illuminée se trouve approximativement au milieu du côté opposé de tunnel, l'illumination de cette cellule étant réglée en faisant varier la grandeur de couverture se trouvant devant elle, au moyen d'un bras de guillotine commandé par une vis agissant

   à rencontre d'un ressort et accessible à la partie supérieure du boîtier, de façon à permettre l'équilibrage optique du circuit en pont.

   6. Système avertisseur et détecteur de fumée suivant la revendication 5, dans lequel le boîtier susdit présente une section carrée et le tunnel susdit est agencé de façon que ses côtés soient sensiblement parallèles aux diagonales du boîtier, la lampe électrique étant placée dans le premier coin du boîtier, la cellule photoélectrique indirectement illuminée étant placée dans le second coin du boîtier, la cellule directement illuminée étant disposée dans le troisième coin du boîtier et un compartiment triangulaire contenant les éléments de la batterie de polarisation occupant le quatrième coin du boîtier.

   7. Système avertisseur et détecteur de fumée suivant l'une ou l'autre des revendications 4 à 6, dans lequel les deux cellules photoélectriques possèdent chacune une enveloppe, dans laquelle on a fait le vide, et dans lequel la tension de la batterie de polarisation est supérieure à la tension nécessaire pour produire le courant de saturation correspondant au degré d'illumination, en l'absence de fumée.

   8. Système avertisseur et détecteur de fumée suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, dans lequel la variation de tension au point médian entre les cellules photoélectriques, consécutive à l'apparition de fumée, est employée pour polariser l'électrode de commande d'un tube à cathode froide, dans un sens négatif, par rapport à la cathode dudit tube, et pour amorcer ainsi une décharge dans ce tube, de manière à actionner le dispositif avertisseur.

   9. Système avertisseur et détecteur de fumée suivant la revendication 8, dans lequel la majeure partie de l'énergie nécessaire à la décharge dans le tube à cathode froide provient d'un condensateur chargé à partir d'une source de potentiel à courant continu, par l'intermédiaire d'une résistance élevée.

   10. Système avertisseur et détecteur de fumée suivant la revendication 5, comportant un appareil de détection agencé et fonctionnant, en substance, de la manière décrite en référence aux figures 2 et 3 des dessins ciannexés'.

   11. Système avertisseur et détecteur de fumée suivant la revendication 1, dont le circuit électrique est connecté et agencé, en substance, de la manière décrite en référence à la figure 4 des dessins ci-annexés.