CA2005282A1 - Detecteur de gaz par ionisation - Google Patents

Detecteur de gaz par ionisation

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CA2005282A1
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radioactive
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CA 2005282
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Inventor
Jean Collard
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Morrison & Co Ets
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ETABLISSEMENTS MORRISON & CO
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    • G08B17/00Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G08B17/11Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using an ionisation chamber for detecting smoke or gas
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Abstract

L'invention concerne un détecteur de gaz de combustion à ionisation, comportant une chambre de référence et une chambre d'analyse au moins en partie ouverte vers l'extérieur, qui sont pourvues d'une source radioactive et qui sont montées dans un circuit relié à au moins un système d'alarme de manière que celui-ci soit actionne par une variation d'impédance de la chambre d'analyse due à la présence de gaz de combustion dans ladite chambre d'analyse. Le détecteur selon l'invention est remarquable en ce que chaque source radioactive se présente sous la forme d'une plaquette d'un matériau de très faible radioactivité par unité de surface, tel que du thorium 232, qui est avantageusement émissive sur ses deux faces et qui est alors aménagée entre les deux chambres.

Description

Détecteur de gaz de combustion par ioni~ation.

L~invention concerne un détecteur de gaz de combustion par ionisakion.
05 Il existe de nombreux types de détecteurs d'incendie et~
notamment9 des détecteurs de fumée ou de gaz de combustion.
Ces derniers comportent généralement au moins une chambre d'ionisation parcourue par un courant qui varie en fonction des gaz qui la traversent.
Selon un mode de réalisation connu de détecteur, celui-ci comporte une chambre de référence et une chambre d'analyse au moins en partie Duverte vers l'extérieur 9 qui sont pourvues d'une so~rce radio-active et qui sont montées dans un circuit relié à au moins un système d'alarme de manière que celui-ci soit actionné par une variation d'impédance de la chambre d'analyse due à la presence de gaz de combus-tion dans ladite chambre d'analyse. Un tel dispositif est, par exemple, décrit dans les brevets Français 2402256 et 2408837. La chambre d'analyse est en contact avec l'air à analyser, tandis que la chambre de référence est isolée et permet de fournir la compensation 2n nécessaire lors des variations de pression, de température, d'hygromé-trie, ...
;; Un montage simple et connu consiste a disposer les deux chambres selon deux branches adjacentes d'un pont de Wheatstone et de déclencher le ~ystème d'alarme lorsque le pont, apras ajustement, subit un déséquilibre.
On a longtemps cherché une électronique fiable, qui permette de r~duire le taux de radioactivité des sources et c'est notamment le cas des brevets précités.
Il est donc deuenu possible de réduire la radioactivité et ;30 c'est la raison pour laquelle les dimensions des sources ont été de plus en plus rédùites.
Toutefois, la réduction de la radioactivité des sources présPn-te maintenant une autre limite, celle de leurs dimension-~. Il est en effet nécessaire de pouvoir calibrer les sources afin d'a~uster le pont de mesure en réglant la radioactivité nécessaire dans chaque cham-bre, cellss-ci ayant des dim~nsions généralement différentes.
L'inventeur à cherché et trouvé une autre solution que la .,.
:

seulP réduction des dimensions des sources pour résoudre le problème de la réduction de la radioactivité. Llinv~ntion permet9 dlune part/
dlutiliser des sources de très faible radioactivité et, d'autre part, de regler aisément le système.
05 Un détecteur selon l'invention est remarquable en ce que chaque source radioactive se présente sous la forme d'une plaquette d'un matériau de très faible radioactivité par unité de surFace.
En outre, l'inventeur a résolu un double problème. Tous les matériaux de très faible radioactivité et plus particulièrement ceux à
radioactivité naturelle ne permettent pas forcément, du moins de manière suffisante, d7ioniser les chambres. Il fallait donc rechercher et découvrir les bons matériaux. Qui plus est, pour les matériaux susceptibles de provoquer cette ionisation, pour les choisir, il a fallu comprendre et surmonter le fait d'une absence d'iunisation initiale tempor~ire, de telle sorte qu'au départ aucun matériau de très faible radioactivité ne semble permettre résoudre le problème.
L'inventeur a pu en sélectionner certains et notamment ceux qui éma-nent du radon ou un isotope du radon comme les ;sotopes du radium et plus particulièrement encore le thorium 232 qui émane du thoron et que l'inventeur revendique et préconise d'utiliser sous forme de plaquette métallique.
Les plaquettes peuvent alors avoir leur plùs petite dimension ` qui est d'au moins un millimètre, pour une radioactiuité inférieure à
un nano-curie.
Jusqu'à présent, les sources radioactives généralement utili-sées sont en americium 241 et la ualeur radioactiue totale pour les deux chambres est d'enuiron un micro-curie. La radioactiuité du ; thorium en plaquette peut avantageusement être déterminée en unité de surface et être, par exemple, sensiblement égale à 240 pico-curies/mm2 (pour une bande de l'ordre de 1,9 millimètre d'épaisseurj.
Un tel élément présente en outre l'avantage d'etre émissif sur ses deux faces, de telle sorte qu'un mode préférentiel selon llinven-tion est remarquable en ce qu'il ne comporte qu'une seule plaquette radioactive, qui est émissive sur ses deux faces et qui est aménagée entre les deux chambres, de manière telle que ladite plaquette soit en parti~ occult~ du c~t~ d~ 1~ chambr~ d~ plus p0tit~ dimarlsio~.
De la sorte, avec una plaquette d'environ trois millimètres de ~s~

diamètre, on obtient, pour une valeur de radioactivité mentionnée ci-avant, une source d'environ aoo plco-curies sur chaque face.
Avantageusement, la plaquette est disposée au-dessus d'un orifice ménagé sur un élément séparateur, qui sépare les chambres 05 respectivement de référence et d'analyse.
De préférence, la plaque~te est disposée dans la chambre de plus grande dimension, tandis qu'au moins une de ses dimensions est plus grande qu'au moins l t une des dimensions de l'orifice de l'élé~Pnt séparateur.
En outre, selon un mode de réalisation, l'orifice est au moins en partie obturable par un moyPn réglable. Le moyen réglable comporte, par exemple, une plaquette d'obturation montée mobile dPvant l'orifi-ce. Ceci permet de calibrer au moins l'une des faces émissives en fonction des dimensions de la chambre correspondante.
Pour un dispositif dans lequel les ehambres sont disposées selon deux branches adjacentes d'un pont de mesure et possèdent une électrode commune, l'électrode commune des chambres est avantageuse-ment constituée par l'élément séparateur qui porte la plaquette radio-act~veO
L'invention sera bien comprise à la leeture de la description qui va suiure et qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels:

- la figurP 1 montre schématiquement en coupe un détecteur selon l'invention - la figure 2 montre le détail D de la figure 1, vu selon la flèche A de ladite figure 19 - la figure 3 est un schéma électronique de commande de l'alarme, - la figure 4 est un schéma d'un générateur haute tension possible, utilisable dans le schéma de la figure 30 La figure 1 montre sch~matiquement un capot 1, qui recouvre un ~upport Z pour un clrcuit imprlm~ (nQn r~pr~scnt~). Le ~upport 1 e~t reli~ mécaniqument et electrlquement par une colonnette 3 à une
2~9~S~

plaque 4.
La plaque 4 supporte un carter 59 tandis que l'extremité de la colonnette 3 est munie d'une électrode 6 maintenue par une bague isolante 7.
05 Le carter 5 est muni d'un orifice B (figure 1 et surtout 2), ménagé sensiblement en regard de l'électrode 6.
Au-dessus de l'orifice 8, est disposée une plaquette 9, par exemple de thorium 232.
En dessous de la plaquette 9, sur la face ;ntérieure du carter 5, est aménagée une plaquette 10s qui est montée dans des glissières 11 de manière coulissante, devant l'orifice B de maniere a obturer plus ou moins ce de~nier, à uolonté.
Le eapot 1 est en partie ajouré (de man;ère non visible sur la figure 1) et son volume interieur constitue la chambre d'analyseO
Le volume délimité entre la plaque 4 et le carter 5 constitue la chambre de référence.
Le carter 5 constitue une électrode commune de connexion pour les chambres de référence et d'analyse, qui sont par ailleurs pourvues d'une autre électrode telle que 6, pour la chambre de référenceg l'autre électrode de la chambre d'analyse étant, par exemple, formée par le capot 1 lui-m8me.
On comprend que la plaquette 9 qui est émiss;ve sur ses deux faces constitue une source radioactive unique pour les deux chambres.
Par ailleurs, il est clair, comme le montre bien la figure 2, qu'il suf~it de manoeuvrer la plaquette 10 devant l'orifice 8 pour exposer plus ou moins la chambre de référence (4t5) au rayonnement radioactif.
Dans l'exemple représenté, la chambre d'analyse est plus grande que la chambre de référence et c'est pourquoi la plaquette 9 est disposée dans ladite chambre d'analyse, tandis que sa face tournée vers la chambre de référence peut 8tre en partie occultée par la plaquette 10. Toutefois, cette disposition pourrait être inversée, le tout étant de pouvoir ajuster un système de mesure dont il sera ques~
tion ci-apr~s.
De plus, il est clair que la plaquette 10, qui sert à établir un ~quilibr~, oonst~tu~ 3urtcut ~n moy~n d~ r~gl~g~ initial, d~ t~lle sorte qu'il est parfaitement possible, après un premier réglage d'un .

7Z~

détecteurJ d'envisager une production en série de detecteurs munis chacun d'un orifice dont les dime~sions auront été déterminées au moyen du détecteur réglable.
La figure 3 montre un schéma électronique de montage possible.
05 Les chambres respectivement d'analyse A et de référence R9 schémati-sées sur la figure 3, présentent une électrode commune S et des élec-trodes respectivement 1 pour la chambre d'analyse et 6 pour la chambre de référence, pnur reprendre les références de la figure 1.
- Pour généraliser le dessin, on a représenté deux sources1 n radioactiveg 9 ~ et 9", disposées dans chacune des chambres 9 mais il est clair que les sources 9' et 9" peuvent avantageusement être consti-tuées par les deux faces d'une source unique 9 (figures 1 et 2).
Les électrodes 1 et 6 sont respectivement connectées à la masse et sur un générateur haute tension HT, dont il sera question plus en détail ci-après.
Comme le montre la figure 3, les chambres A et R sont dispo-sées selon deux branches adjacentes d'un pont de Wheatstone.
Dans l'exemple représenté, les chambres sont montées en série (elles peuvent bien sûr être montées en parallèle), les deux autres branches du pont étant formees par des résistances R2 et R3~ ainsi qu'un potentiomètre PT connecté entre les deux résistances R2 et R3.
L'électrode commune 5 est connectée en X à un adaptateur d'impédance sous forme d'un transistor FET dont la sortie X' consti-tue, avec la sortie Y du potentiomètre PT, la diagonale de mesure du pont.
Le transistor FET est en outre muni d'une alimentation basse tension V connectée, comme représenté, aussi sur R2 et sur le généra-; teur HT, et d'une résistance R1 à la masse.
La ou les sources radioactives étant faibles, l'impédance des chambres est très élevée de telle ~orte que l'équilibre du pont présen-te une stabilité difficile à maintenir, les chambre~ étant très sensi-bles. Pour résoudre ce problème, l'inventeur préconise de disposer un condensateur C1, par exemple d'une valeur d'un micro-farad en parallè-le sur la résistance R1 de manière à rapprocher le pcint X' de la masse ~ chaque mise en se~vice.
Comma 1Q montr0 la ~iguro 3, l~s polnt~ X1 et Y' sont connec-tés chacun a l'une des entrées d'un comparateur CP, lui-m8me branche ~ s~

en sorkie sur une alarmP S.
Le générateur haute tension HT de la figure 3 peut fonctionner selon le schéma de la figure 4.
La figure 4 montre en effet un yénérateur haute tension de 05 faible consommation particulièrement bien adapté.
Le générateur représenté sur la figure 4 comporte un oscilla-teur OS suivi d'une cascade de récupérateurs de tension RT1 à RT3.
Comme le montre la figure 4 9 chaque récupérateur de tensinn comporte deux condensateurs et une diode tandis qu'ils sont branchés les uns derrière les autres par l'intermédiaire d'une diode de liaison : Dl, D2-La figure 4 montre trois récupérateurs RT1 à RT3 mais il est clair que ce nombre peut être different. La sortie du dernier récupéra-teur RT3 fournit la haute tension voulue pour s'intégrer dans le circuit de la figure 3.
Le pont de mesure de la figure 3 est ajusté au repos avec le potentiomètre PT, mais aussi gr~ce au calibrage aisé des sources, comme le montrent les figures 1 et 2 puisqu'il suffit de faire plus ou moins coulisser la plaquette 10.
2û Après les réglages au départ, la présence de gaz de combustion dans la chambre d'analyse entra~nera un désequ;libre du pont et le déclenchement du système d'alarme.
Il est clair toutefois que les schémas électroniques peuvent etre tout autre. Les chambres peuvent, par exempleJ atre montées en parallèle. Il peut y avoir, de manière connue, deux systèmes d'alarme selon le sens de déséquilibre du pont, etc.
En outre, si l'inventeur préconise d'utiliser, à titre d'appli-cation nouvelles du thorium 232 en plaquette ou en bande, avec tous les avantages que cela représentef notamment dus au fait qu'il s'agit d'un élément naturel, contrairemRnt, par exemple, à l'américium 241, il est possible d'imaginer d'utiliser d'autres éléments de faible ra-dioactivité sous forme de plaquettes et notamment tous ceux suscepti-bles d'émaner un gaz tel que le radon et ses isotopes.
Il est clair aussi que le dispositif représenté en détail a la figure 2 peut 8tre tout autrement, sous forme de diaphragme ou similai-re, par exemple.

~ .

Claims (10)

1) Détecteur de gaz de combustion à ionisation, comportant une chambre de référence et une chambre d'analyse au moins en partie ouverte vers l'extérieur, qui sont pourvues d'une source radioactive et qui sont montées dans un circuit relié à au moins un système d'alarme de manière que celui-ci soit actionné par une variation d'impédance de la chambre d'analyse due à la présence de gaz de combus-tion dans ladite chambre d'analyse, détecteur caractérisé en ce que chaque source radioactive se présente sous la forme d'une plaquette d'un matériau de très faible radioactivité par unité de surface.
2) Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau utilisé est un matériau de très faible radioactivité
qui émane du radon ou un isotope du radon.
3) Détecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau utilisé est du thorium 232.
4) Détecteur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la plus petite dimension de la plaquette radioactive est d'au moins un millimètre et que la radioactivité du matériau est inférieure à un nano-curie par millimètre carré.
5) Détecteur selon la revendications 1, caractérisé en ce qu'il ne comporte qu'une seule plaquette radioactive, qui est émissive sur ses deux faces et qui est aménagée entre les deux chambres, de manière telle que ladite plaquette soit en partie occultée du côté de la chambre de plus petite dimension.
6) Détecteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la plaquette est disposée au-dessus d'un orifice ménagé sur un élément séparateur, qui sépare les chambres respectivement de référence et d'analyse.
7) Détecteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que la plaquette est disposée dans la chambre de plus grande dimension, tandis qu'au moins une de ses dimensions est plus grande qu'au moins l'une des dimensions de l'orifice de l'élément séparateur.
8) Détecteur selon la revendications 6, caractérisé en ce que l'orifice est au moins en partie obturable par un moyen réglable.
9) Détecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit moyen réglable comporte une plaquette d'obturation montée mobile devant l'orifice.
10) Détecteur selon l'une des revendications 6 à 6, dans lequel les chambres sont disposées selon deux branches adjacentes d'un pont de mesure et possèdent une électrode commune, caractérisé en ce que l'électrode commune des chambres est constituée par l'élément séparateur qui porte la plaquette radioactive.
CA 2005282 1988-12-13 1989-12-12 Detecteur de gaz par ionisation Abandoned CA2005282A1 (fr)

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