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PERFECTIONNEMENTS AUX DETECTEURS THERMOSTATIQUES D'INCENDIE.
On sait que le procédé le plus couramment utilisé pour détec- ter un commencement d'incendie consiste à établir des appareils sensibles à l'élévation de température provoquée par la combustion. Dans la forme la plus simple un détecteur d'incendie du genre en question comporte un élément déformable sous l'influence de la température et qui', lorsque sa température propre atteint une limite déterminée, établit un circuit électrique d'alarme ou d'e déclencement, ou bien au contraire interrompt un circuit électrique dis- posé de manière à fonctionner normalement avec passage permanent d'un cou- rant faible.
L'inconvénient des détecteurs thermostatiques purs est qu'ils doivent être réglés pour ne pas fonctionner à la plus haute température sus- ceptible d'être atteinte de façon normale dans les locaux où ils se trouvent.
Ils doivent donc être prévus pour ne comporter aucun risque de fonctionnement par les plus chaudes journées d'été, de telle sorte qu'en hiver l'échauffe- ment nécessaire pour les mettre en action est excessivement important. Pour prendre un exemple concret, un détecteur thermostatique, placé au plafond d'un local mal protégé du soleil, peut exiger une température de réglage de l'ordre de 60 à 80 pour ne pas déterminer d'alarme intempestive. Par temps d'hiver froid, quand la température normale dans le local est de l'ordre de 0 ,il faudra donc avant qu'il ne fonctionne que réchauffement auquel il est Soumis élève sa température de 60 à 80 C, tandis qu'en été une élévation de température de l'ordre de 10 à 30 C pourra être suffisante.
On conçoit que le fonctionnement n'est donc pas le même en été qu'en hiver, ce qui con- stitue un inconvénient grave et peut dans bien des cas-provoquer des alarmes tardives.
Pour remédier à cet inconvénient on a imaginé des détecteurs dits thermovélocimétriques et qui sont sensible à la rapidité d'élévation
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de leur température. Ils peuvent par exemple répondre à des vitesses d'échauffement correspondant à 5 C par minute et cela bien àvantque leur température propre se soit élevée de façon anormale. Pour reprendre l'exemple plus haut, dans le local se trouvant à 0 C en hiver, un détecteur thermovélocimétrique peut parfaitement fonctionner quand sa température atteint environ 10 à 15 C, si la vitesse de l'échauffement a été telle qu'elle ait dépassé 5 C par minute.
De tels détecteurs assurent donc une rapidité de fonctionnement bien supérieure à celle des détecteurs thermostatiques purs, mais ils ont par contre l'inconvénient de ne pas répondre à un échauffement très lent, par exemple de l'ordre de 10 par heure. Il en résulte qu'un incendie qui prend naissance loin du détecteur peut atteindre des proportions considérables avant de parvenir à faire fonctionner celui-ci. Pour cette raison, on emploie le plus souvent les détecteurs thermovélocimétriques en combinaison avec des détecteurs thermostationes purs afin d'augmenter la sécurité.
La combinaison précitée laisse toutefois subsister 1'inconvénient du détecteur thermostatique pur de ne répondre à 1-'échauffement que lorsque sa température est devenue supérieure à la plus forte température normale à laquelle il puisse se trouver. En d'autres termes, le détecteur thermostatique comble la lacune de fonctionnement du détecteur thermovélocimétrique auquel il est associé, mais il la comble mal.
La présente invention vise à permettre de réaliser un déted- teur thermostatique dans lequel le réglage de la température de fonctionnement varie avec la température moyenne de la période de l'année dans laquelle on se trouve.
Le détecteur suivant l'invention est essentiellement remarquable en ce qu'il est compensé par un organe thermostatique suffisamment calorifugé pour être pratiquement insensible à des variations de température ambiante dépassant une vitesse d'échauffement de l'ordre d9une fraction de degré C par heure.
Dans ces conditions on conçoit que l'élément thermostatique calorifugé se trouve à une température qu'on peut considérer comme la moyenne de température ambiante envisagée sur plusieurs heures, voire meme sur plusieurs jours. L'état de cet élément thermostatique n'est donc nullement affecté par un commencement d'incendie couvant depuis un temps très long, par exemple une journée. Par contre il répond aux variations saisonnières de la température ambiante, c'est-à-dire qu'il modifie en quelque sorte le réglage de l'élément thermostatique exposé en fonction de la température saisonnière régnant dans le local protégé.
On conçoit ainsi que finalement le détecteur suivant l'invention peut arriver à répondre à une élévation de température anormale d'une façon identique quelle que soit l'époque de 1-'année à laquelle on se trouve et quelles que soient les conditions météorologiques.
Dans la forme d'exécution préférée de l'invention, l'élément thermostatique compensateur est enfermé à l'intérieur d'un récipient à double paroi du genre dit vase de Dewar, ce qui lui procure un isolement thermique extrêmement élevé, qu'il est d'ailleurs possible de régler à volonté en prévoyant un certain courant de convexion entre 1-'extérieur et l'intérieur du vase. Comme élément thermostatique on peut utiliser des blames actionnant des contacts métalliques ou bien encore des capacités remplies d'un gaz dilatable et agissant sur un manomètre à mercure pourvu d'un contact approprié.
Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer
Fig. 1 est une coupe d'une première forme d'exécution de l'invention, établie par le moyen de bilames.
Fig. 2 est une coupe schématique d'un appareil suivant 19invention établi par le moyen de récipients remplis d'un gaz dilatable.
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Le dispositif représenté en fig. 1 comporte-un vase de Dewar
1, de forme cylindrique, disposé avec son axe horizontal. Ce vase est fermé par un bouchon 2 fait en une matière très isolante de la chaleur. Le bouchon
2 porte intérieurement un socle 3 à l'extrémité duquel est fixée une premiè- re bilame 4. Ce bouchon 2 porte encore extérieurement un autre socle 5 sur lequel sont montées une bilame 6 portant un contact électrique 7 et une lame métallique flexible 8 portant un contact 9 propre à coopérer avec le contact 7.
L'extrémité libre de la lame 8 est attelée à l'extrémité li-' bre de la bilame 4 par une tige 10, faite en une matière isolante de la cha- leur (verre, quartz, matière moulée, etc...) qui traverse le bouchon 2 à tra- vers une ouverture appropriée avec un jeu aussi réduit que possible.
Les bilames 4 et 6 sont agencées de manière que sous Inaction d9une élévation de température elles fléchissent toutes deux dans le sens indiqué par les flèches, c'est-à-dire en s'éloignant toutes deux de la lame- flexible 8, laquelle est disposée extérieurement à 1?ensemble des deux bilames sus-metionnées 4 et 6. D9autre part la lame 8 est suffisamment souple' et légère pour que sa réaction d'élasticité ne gene pratiquement pas les déformations de la bilame 4 avec laquelle elle est attelée par la tige 10.
Dans ces conditions le fonctionnement est le suivant :
La bilame 4, isolée de 19ambiance par le vase de Dewar 1 et par le bouchon isolant 2, ne suit les variations de température extérieure qu'avec une extrême lenteur. Il est facile de réaliser des appareils dans lesquels l'élévation de température de la bilame 4 sous l'influence d'un échauffement prononcé de l'ambiance extérieure ngest que de 1-'ordre dune fraction de degré C par heure. Au contraire la bilame extérieure 6 suit presque instantanément les variations de la température ambiante.
Dans ces conditions, tant que la situation est normale dans le local où se trpuve le détecteur, on peut admettre que les deux bilames 4 et 6 sont influencées sensiblement de même façon par les variations de température moyenne. Comme la lame 8 est directement attelée à la bilame 4, il en résulte que ladite lame 8 et la bilame 6 conservent une position respective qui n'est pas sensiblement affectée par les variations saisonnières de température. Si par exemple on s9arrange pour que les contacts 7 et 9 se touchent légèrement en situation normale, ils ne se sépareront pas 1?un de 1?autre lorsque Pété succédera à 1-'hiver ou, plus généralement, quand une période de journées chaudes succédera à une période de journées froides.
Au contraire, lors d'un échauffement anormal, même assez lent, par exemple de 1-'ordre de quelques degrés C par heure, la bilame extérieure 6 s'échauffera beaucoup plus rapidement que la bilame calorifugée 4. Elle se déformera plus vite et par conséquent les contacts électriques 7 et 9 se sépareront en déterminant ainsi 1-'alarme ou l'extinction automatique ou toute autre opération prévue.
On comprend aisément qu'on puisse modifier dans une large mesure la constante de temps de la bilame intérieure 4. Pour augmenter cette constante de temps, on peut augmenter les dimensions du vase de Dewar 1, accroître l'épaisseur du bouchon isolant 2, remplacer le bouchon isolant unique par plusieurs bouchons successifs déterminant entre eux des matelas d9air isolant et formant en quelque sorte joint à labyrinthe pour la tige 10. On peut encore disposer à l'intérieur du base une masse d'une matière à forte chaleur spécifique, susceptible de constituer un volant thermique important Inversement,pour réduire la constante de ternes de la bilame 4,'on peut pratiquer dans le bouchon 2 des trous calibrés permettant une circulation d'air contrôlée.
Pour obtenir de 1?appareil le maximum de sensibilité. il est préférable que la tige 10 ne soit pas rigidement attachée à la bilame 4 et à la lame élastique 8, mais qu'elle leur soit simplement articulée, par exemple en les traversant avec du jeu et en leur étant liée longitudinalement par des butées.
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Au lieu de la lame élastique 8, on a avantage en pratique à utiliser une bilame beaucoup plus légère que la bilame intérieure 4 (laquelle peut d'ailleurs être réalisée par un faisceau d'éléments assembles afin de renforcer la rigidité). Il est facile de vérifier qu'en pareil cas, lors d'un échauffement anormal, la bilame interne 4 retient la bilame externe 8, la tige 10 travaillant ainsi à la compression. Il suffit donc que cette tige soit pourvue de butées prévues à cet effet.
Dans la forme d'exécution de fig. 2, le vase de Dewar 1 renferme une ampoule 11 remplie d'un gaz dilatable approprié (air, hydrogène, etc...). Cette ampoule 11 est relire par un tube 12 à l'une des branches d'un manomètre à mercure 13 du type à tube en Ua Gomme montré, le tube 12 traverse le couvercle isolant 2 du vase 1. L'autre branche du manomètre 13 est reliée par un tube 14 à une autre ampoule 15 identique à l'ampoule 11, mais directement opposée à l'ambiance.
Le manomètre 13 comporte deux fils de contact 16, normalement court-circuités par la colonne de mercure qui s'équilibre au même niveau dans les deux branches.
Là encore les variations très lentes de la température du local (variations de la température moyenne) restent sans action sur le manomètre 13 puisqu'elles affectent à peu près également les deux ampoules 11 et 15. Au contraire un échauffement notablement plus rapide qu'une variation de température moyenne normale, et plus particulièrement un échauffement du à un incendie, affecte bien davantage l'ampoule 15 que l'ampoule 11 et par conséquent déplace la colonne de mercure en interrompant la liaison électri- que entre les deux fils 16 et en déterminant ainsi l'actionnement de l'alarme ou autre opération prévue.
Le réglage de la constante de temps peut là encore s'effec- tuer en agissant sur le bouchon 2.
L'appareil suivant fig. 2 est plus fragile que l'appareil de fig. 1, mais il a l'avantage d'être insensible aux vibrations et aux poussières, de pouvoir fonctionner même dans une atmosphère susceptible de renfermer des gaz explosifs, de comporter moins d'inertie et de pouvoir être controlé facilement à vue, puisque il suffit de repérer la hauteur du mercure dans les deux branches du manomètre pour savoir dans quel état se trouve l'appareil.
On notera au surplus que pour certaines applications on peut remplacer l'ampoule 15 par un tube s'étendant tout le long des locaux à prot éger.
Il doit du reste être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécu- tion décrits par tous autres équivalents. On conçoit notamment qu'on puisse utiliser d'autres éléments sensibles à la température qu'une bilame ou une ampoule à gaz dilatable, par exemple on pourrait employer des résistances électriques à fort coefficient de température, insérées dans les branches opposées d'un pont de Wheatstone, l'une étant enfermée à l'intérieur d'un vase de Dewar tandis que l'autre est exposée dans le local à protéger. On pourrait agencer un système de couples thermoélectriques, etc...
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IMPROVEMENTS TO THERMOSTATIC FIRE DETECTORS.
It is known that the most commonly used method of detecting the onset of fire is to establish devices responsive to the temperature rise caused by combustion. In the simplest form a fire detector of the kind in question comprises an element which can be deformed under the influence of temperature and which ', when its own temperature reaches a determined limit, establishes an electrical circuit for alarm or e triggering, or on the contrary interrupts an electric circuit arranged so as to function normally with permanent passage of a weak current.
The disadvantage of pure thermostatic detectors is that they have to be set so as not to operate at the highest temperature that can normally be reached in the rooms where they are located.
They must therefore be designed so as not to involve any risk of operation on the hottest summer days, so that in winter the heating required to put them into action is excessively high. To take a concrete example, a thermostatic detector, placed on the ceiling of a room that is poorly protected from the sun, may require an adjustment temperature of around 60 to 80 so as not to determine an untimely alarm. In cold winter weather, when the normal temperature in the room is of the order of 0, it will therefore be necessary before it operates that heating to which it is Subject raises its temperature from 60 to 80 C, while in been a temperature rise of the order of 10 to 30 ° C. may be sufficient.
It will be understood that the operation is therefore not the same in summer as in winter, which constitutes a serious drawback and can in many cases cause late alarms.
To remedy this drawback, so-called thermovelocimetric detectors have been devised which are sensitive to the speed of rise.
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of their temperature. They can, for example, respond to heating rates corresponding to 5 ° C. per minute and this well before their own temperature has risen abnormally. To take the example above, in a room located at 0 C in winter, a thermovelocimetric detector can function perfectly when its temperature reaches around 10 to 15 C, if the rate of heating has been such that it has exceeded 5 C per minute.
Such detectors therefore provide much greater speed of operation than that of pure thermostatic detectors, but they have the drawback, on the other hand, of not responding to very slow heating, for example of the order of 10 per hour. As a result, a fire which starts far from the detector can reach considerable proportions before it is able to operate the latter. For this reason, thermovelocimetric detectors are most often used in combination with pure thermostation detectors in order to increase safety.
The aforementioned combination, however, leaves the disadvantage of the pure thermostatic detector of responding to 1-heating only when its temperature has become higher than the highest normal temperature at which it can be found. In other words, the thermostatic detector fills the operational gap of the thermovelocimetric detector with which it is associated, but it does not fill it well.
The present invention aims to make it possible to produce a thermostatic sensor in which the adjustment of the operating temperature varies with the average temperature of the period of the year in which it is located.
The detector according to the invention is essentially remarkable in that it is compensated by a thermostatic member sufficiently insulated to be practically insensitive to variations in ambient temperature exceeding a heating rate of the order of a fraction of a degree C per hour.
Under these conditions, it can be understood that the thermostatic thermally insulated element is at a temperature which can be considered as the average ambient temperature envisaged over several hours, or even over several days. The state of this thermostatic element is therefore in no way affected by the onset of a smoldering fire for a very long time, for example a day. On the other hand, it responds to seasonal variations in ambient temperature, that is to say it modifies in a way the setting of the exposed thermostatic element according to the seasonal temperature prevailing in the protected room.
It can thus be seen that finally the detector according to the invention can succeed in responding to an abnormal temperature rise in an identical manner whatever the epoch of the year in which it is located and whatever the meteorological conditions.
In the preferred embodiment of the invention, the compensating thermostatic element is enclosed inside a double-walled container of the so-called Dewar type, which provides it with extremely high thermal insulation, which it requires. is also possible to adjust at will by providing a certain convection current between 1-outside and inside the vessel. As a thermostatic element, it is possible to use blames actuating metal contacts or even capacitors filled with an expandable gas and acting on a mercury manometer provided with an appropriate contact.
The appended drawing, given by way of example, will make it possible to better understand the invention, the characteristics it presents and the advantages that it is likely to provide.
Fig. 1 is a section of a first embodiment of the invention, established by means of bimetallic strips.
Fig. 2 is a schematic sectional view of an apparatus according to the invention established by means of containers filled with an expandable gas.
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The device shown in FIG. 1 features -a dewar vase
1, cylindrical in shape, arranged with its horizontal axis. This vase is closed by a stopper 2 made of a very heat insulating material. Cap
2 internally carries a base 3 at the end of which is fixed a first bimetallic strip 4. This plug 2 also carries on the outside another base 5 on which are mounted a bimetallic strip 6 carrying an electrical contact 7 and a flexible metal strip 8 carrying a contact 9 suitable for cooperating with contact 7.
The free end of the blade 8 is coupled to the free end of the bimetallic strip 4 by a rod 10, made of a heat insulating material (glass, quartz, molded material, etc.) which passes through the plug 2 through a suitable opening with as little play as possible.
The bimetallic strips 4 and 6 are arranged so that under the influence of a rise in temperature they both flex in the direction indicated by the arrows, that is to say, both away from the flexible strip 8, which is disposed externally to 1 set of the two aforementioned bimetallic strips 4 and 6. On the other hand the blade 8 is sufficiently flexible and light so that its elasticity reaction practically does not interfere with the deformation of the bimetallic strip 4 with which it is coupled by rod 10.
Under these conditions the operation is as follows:
The bimetallic strip 4, isolated from the atmosphere by the Dewar vessel 1 and by the insulating plug 2, follows the variations in outside temperature only extremely slowly. It is easy to produce devices in which the temperature rise of the bimetallic strip 4 under the influence of a pronounced heating of the external environment is only 1-order of a fraction of a degree C per hour. On the contrary, the external bimetallic strip 6 almost instantly follows the variations in the ambient temperature.
Under these conditions, as long as the situation is normal in the room where the detector is bathed, it can be assumed that the two bimetallic strips 4 and 6 are influenced substantially in the same way by the variations in mean temperature. As the blade 8 is directly coupled to the bimetal 4, it follows that said blade 8 and the bimetal 6 retain a respective position which is not appreciably affected by the seasonal variations in temperature. If, for example, we arrange for the contacts 7 and 9 to touch each other lightly in a normal situation, they will not separate from one another when Summer follows 1-'winter or, more generally, when a period of hot days will follow a period of cold days.
On the contrary, during an abnormal heating, even rather slow, for example of 1-order of a few degrees C per hour, the outer bimetallic strip 6 will heat up much more quickly than the heat-insulated bimetallic strip 4. It will deform more quickly and consequently the electrical contacts 7 and 9 will separate thereby determining 1-alarm or automatic extinction or any other planned operation.
It is easy to understand that it is possible to modify to a large extent the time constant of the internal bimetal 4. To increase this time constant, the dimensions of the dewar 1 can be increased, the thickness of the insulating plug 2 increased, and replaced. the single insulating plug by several successive plugs determining between them insulating air mattresses and forming a sort of labyrinth seal for the rod 10. It is also possible to place inside the base a mass of a material with high specific heat, susceptible to constitute a significant thermal flywheel Conversely, to reduce the dull constant of the bimetallic strip 4, calibrated holes can be made in the stopper 2 allowing controlled air circulation.
To obtain maximum sensitivity from the device. it is preferable that the rod 10 is not rigidly attached to the bimetallic strip 4 and to the elastic blade 8, but that it is simply articulated to them, for example by passing through them with play and by being linked to them longitudinally by stops.
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Instead of the elastic strip 8, it is advantageous in practice to use a bimetallic strip that is much lighter than the internal bimetallic strip 4 (which can moreover be produced by a bundle of elements assembled in order to reinforce the rigidity). It is easy to verify that in such a case, during an abnormal heating, the internal bimetallic strip 4 retains the external bimetal 8, the rod 10 thus working in compression. It is therefore sufficient that this rod be provided with stops provided for this purpose.
In the embodiment of FIG. 2, the Dewar vessel 1 contains an ampoule 11 filled with an appropriate expandable gas (air, hydrogen, etc.). This bulb 11 is read again by a tube 12 to one of the branches of a mercury manometer 13 of the U-tube type. Gum shown, the tube 12 passes through the insulating cover 2 of the vessel 1. The other branch of the manometer 13 is connected by a tube 14 to another bulb 15 identical to the bulb 11, but directly opposite to the atmosphere.
The manometer 13 has two contact wires 16, normally short-circuited by the column of mercury which equilibrates at the same level in the two branches.
Here again, the very slow variations in the temperature of the room (variations in the average temperature) have no effect on the pressure gauge 13 since they affect more or less equally the two bulbs 11 and 15. On the contrary, a heating up notably faster than one. variation in normal average temperature, and more particularly heating due to fire, affects bulb 15 much more than bulb 11 and consequently displaces the column of mercury by interrupting the electrical connection between the two wires 16 and by thus determining the activation of the alarm or other planned operation.
Here again, the time constant can be adjusted by acting on plug 2.
The apparatus according to fig. 2 is more fragile than the apparatus of FIG. 1, but it has the advantage of being insensitive to vibrations and dust, of being able to operate even in an atmosphere likely to contain explosive gases, of having less inertia and of being easily controlled by sight, since it is sufficient to locate the height of the mercury in the two branches of the manometer to know in which state the device is.
It will also be noted that, for certain applications, the bulb 15 can be replaced by a tube extending all along the premises to be protected.
It must also be understood that the foregoing description has been given only by way of example and that it in no way limits the field of the invention, from which one would not depart by replacing the details of execution. described by all other equivalents. It can be seen in particular that it is possible to use elements sensitive to temperature other than a bimetallic strip or an expandable gas bulb, for example one could use electrical resistors with a high temperature coefficient, inserted in the opposite branches of a bridge. Wheatstone, one being enclosed inside a Dewar vessel while the other is displayed in the room to be protected. We could arrange a system of thermoelectric couples, etc ...