LU85447A1

LU85447A1 - Detecteurs de gaz

Info

Publication number: LU85447A1
Application number: LU85447A
Authority: LU
Inventors: Bernardus Johannes Bout; Nicolaas Tjaart Van Der Walt; Ernest Phillipus Van Eeden
Original assignee: Anglo Amer Corp South Africa
Priority date: 1983-07-05
Filing date: 1984-07-04
Publication date: 1984-12-06
Also published as: GB2143043B; NL189877B; US4606219A; IE55541B1; FR2548782B1; FI842689L; GB2143043A; DK327484D0; NO161197B; IT1174248B; DK327484A; FI81921C; JPS6076656A; FI81921B; FI842689A0; NO842716L; PH22034A; ES8601472A1; DK163613C; NL189877C

Description

D.52 287

8 JT / "yGRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG

.....J______“J........«I ξ du ......4......Monsieur le Ministre övpSb de l’Économie et des Classes Moyennes

Titre délivré......................................... Service de la Propriété Intellectuelle

LUXEMBOURG

Demande de Brevet d’invention I. Requête

La société dite: ANGLO AMERICAN CORPORATION OF SOUTH AFRICA (1) LIMITED,......44.....Main. Street,.....Johannesburg,.....Transvaal,.....Afrique du Sud, représentée par Monsieur Jacques de Muyser, agissant en (2) qualité de mandataire dépose(nt) ce ..quatre juillet 19oo quatre-vingt quatre_________________________ (3) à..............15.........heures, au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, à Luxembourg : 1. la présente requête pour l’obtention d’un brevet d’invention concernant : "Détecteurs.....de ...gaz. "..................................................................................................................................................................................... (4) 2. la délégation de pouvoir, datée de........................................................................ le ..............................................................

3. la description en langue.......française.............................de l’invention en deux exemplaires; 4.............2................planches de dessin, en deux exemplaires; 5. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le ..........4.....juillet....I.9.8.4.............................................................................................................................................................................................

déclare(nt) en assumant la responsabilité de cette déclaration, quelles) inventeurs) est (sont) : l.-Bemardus Johannes BOUT, PLOT Nö.47,Bliqnautsrusr Walkerville, Transvaal (5) 2.rEmest Phillipus VAN EEDEN, 22 Ferox Drivef Glenvista. Johannesburg...............................

3.-NioolaæTiaart VAN PER ViALT,imi2Ï Denton Place, Kiblerheicihts, Mondeor/......................

.....aansMal^....Mriqœ....du...Sud.........................................................................................................................................................................................

revendique(nt) pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de (6).....................brevet .................................déposée(s) en (7) Afrique du Sud.................................................................

le ...5.......j..uill.e..t.....l9.8.3......Î.N.Q.,.......8.3./4..8.9..4..)........................:............................................................................................................ (8) au nom de ..la.....déposante.............................................................................................................................._....................................... (9) élit(élisent) pour lui (elle) et, si désigné, pour son mandataire, à Luxembourg...............................

...........3.5j......boulevard Royal...............................................................................................................................................................................(10) i soIIiciteÇnt) la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les \ annexes susmeimonnéei\— a\fôe ajournement de cette délivrance à________LL..............................................mois. (11) \Le /mandataire \j.............M„ η Λ • IL Procès-verbal de Dépôt

La susdite demande de brevet d’invention a été déposée au Ministère de l’Économie et des - Classes Moyennes, Service de la Propriété Intellectuelle à Luxembourg, en date du : 4 juillet 1984 U- Â&Ütb ' S\ Pr. le Ministre ,r k 15 henrps iP/A&Lî· s. \ è\de l’Économie et des Classes Moyennes, • ..............................* I Ç;1 / *. «P 1 -ll · p-d· \ % V #/

Vj. ··.. .v^·· A 68007 V'v'l··.........

REVENDICATION DE LA PRIORITE D, 52.287 de la demande de brevet / du modèle d'utilité

Afrique du Sud_

Du 5 juillet 1983 ^Λλχϊ7 Mémoire Descriptif déposé à l'appui d'une demande de

BREVET D’INVENTION

au

Luxembourg

au nom de : ANGLO. AMERICAN CORPORATION OF SOUTH AFRICA LIMITED

pour: Détecteurs de gaz.

* , , ) Détecteurs de gaz L'invention concerne des détecteurs de gaz.

On connaît déjà des détecteurs de gaz comprenant des transducteurs réagissant à la présence d'un ou de plusieurs gaz choisis pour modifier leurs carac-5 téristigues électriques et permettre, par le contrôle électrique de ces caractéristiques, la détection de la présence et de la concentration du gaz choisi dans un milieu ambiant. On prévoit habituellement un instrument comportant un transducteur, un circuit de contrôle 10 électrique, une alimentation électrique locale et un dispositif de visualisation, de telle sorte que l'on puisse déterminer aisément la présence et/ou la concentration du ou des gaz choisis dans un milieu ambiant déterminé. Ces instruments ont tendance à être 15 coûteux et non rubustes, en particulier, lorsque la précision est requise et lorsqu'on doit mesurer de faibles concentrations (quelques parties par million).

La présente invention consiste à fournir des détecteurs de gaz qui sont relativement économi-20 ques et qui sont destinés à être utilisés pour détecter de faibles concentrations de gaz, en particulier, d'oxyde de carbone et de méthane. Les détecteurs de gaz de la présente invention sont appliqués, en particulier, mais non exclusivement dans la détection de la 25 présence d'incendies ou de conditions virtuellement

' K

j • ' > 2 dangereuses dans des exploitations minières souterraines.

" Suivant un aspect de l'invention, on prévoit un détecteur de gaz comprenant un logement, un transducteur à pile à gaz monté dans le logement et réagis-5 sant pour modifier ses caractéristiques électriques en présence de changements survenant dans la concentration du gaz choisi dans le logement, un circuit de contrôle électrique supporté dans le logement et accouplé à la pile pour recevoir une alimentation . 10 électrique à partir d'un poste de commande éloigné et pour acheminer, à ce dernier, un signal de contrôle indiquant la concentration du gaz.

Suivant un aspect de l'invention, on prévoit un système de contrôle de la concentration d'un gaz 15 choisi en vue de contrôler la présence de ce gaz dans un milieu ambiant tel qu'une exploitation minière souterraine, ce système comprenant plusieurs détecteurs de gaz, chaque détecteur comprenant un transducteur à pile à gaz monté dans un logement et 20 réagissant pour modifier ses caractéristiques électriques en présence de changements survenant dans la concentration du gaz contenu dans le logement, ainsi qu'un circuit de contrôle électrique supporté dans ce logement et un poste de commande raccordé électri-25 quement à chaque détecteur pour lui fournir une alimentation électrique et pour recevoir des signaux de contrôle venant de chaque détecteur et indiquant les concentrations du gaz dans les logements respectifs.

30 Les transducteurs à pile à gaz peuvent être conçus pour réagir à un seul gaz choisi tel que l'oxyde de carbone ou le méthane, ou encore ils peuvent réagir à deux gaz ou plus et leurs mélanges.

Les logements de chaque détecteur peuvent 35 comporter une enceinte entourant les piles et com- L· ' ί 3 portant des orifices dans ses parois pour permettre, au gaz, de pénétrer par ces orifices. De préférence, ces logements sont conçus de telle sorte que le gaz pénétrant par les orifices tourbillonne lentement 5 à 1*intérieur,même lorsque ces logements occupent une position dans laquelle un courant d'air se déplace rapidement à l'extérieur.

De préférence, le transducteur à pile est conçu de façon à pouvoir être remplacé aisément et * 10 il comporte, par exemple, une monture à enficher, ce qui signifie que ;lorsque la durée de vie du transducteur à pile est courte (par exemple, quelques mois seulement), il peut être remplacé aisément selon les conditions requises.

15 Un détecteur d'oxyde de carbone suivant l'invention sera à présent décrit à titre d'exemple . en se référant aux dessins annexés dans lesquels : les figures 1 et 2 sont des élévations en , coupe de deux détecteurs semblables ; et 20 la figure 3 est un schéma de circuit des détecteurs.

En se référant aux dessins annexés, en figure 1, le détecteur de gaz 9 comporte un logement 10 comprenant une enceinte intérieure 12 et une enceinte 25 extérieure 14, chaque enceinte comportant six fentes formant orifices et non alignées l'une avec l'autre, ce qui signifie que, lorsque l'air s'écoule assez rapidement sur le logement 10, une certaine quantité pénètre progressivement à l'intérieur de l'enceinte 30 12 via les fentes en tourbillonnant lentement autour de ces dernières. Un transducteur à pile à gaz 16 est monté dans l'enceinte 12 et réagit à la présence et à la concentration de l'oxyde de carbone pour modifier ses caractéristiques électriques. Un circuit , 35 électronique 18 est monté et enfermé dans une chambre L 1 : i 4 20 au-dessus du transducteur 16 et il est raccordé électriquement à ce dernier. Trois fils 22, 24 et 26 sont raccordés au circuit 18 et à un bloc de connection 27.

5 Le logement 10 comporte un couvercle 28 pourvu d'un oeillet support 30 de telle sorte que le détecteur 9 puisse être aisément suspendu à un endroit choisi.

Lors de l'utilisation, le détecteur 9 est 10 placé dans un endroit choisi d'une exploitation souterraine et il est associé à un certain nombre de détecteurs analogues situés à différents endroits appropriés d'une zone de ces exploitations. Tous les détecteurs sont alimentés électriquement à partir 15 d'un poste de commande central auquel des signaux de contrôle sont acheminés à partir des détecteurs pour indiquer la concentration en oxyde de carbone régnant dans la zone des détecteurs respectifs.

En figure 2, le détecteur est identique 20 à celui de la figure 1, avec cette exception qu'un petit ventilateur 32 est installé à l'intérieur du couvercle 28. Ce ventilateur 32 est alimenté à partir du poste de commande via le fil 26. Le ventilateur 32 aspire l'air dans la chambre 12 via les 25 fentes pratiquées.dans les parois des enceintes 12 et 14. Grâce à ce ventilateur 32, le détecteur 9 peut réagir efficacement et rapidement aux changements survenant dans la concentration en oxyde de carbone, même lorsque ce détecteur est monté dans une zone 30 où il y a peu ou pas de courant d'air. Normalement, dans les exploitations minières, une ventilation classique par air forcé assure une circulation adéquate sur le détecteur, même lorsque celui-ci est situé dans ou près d'une galerie d'aérage principale. 35 Toutefois, il est possible d'installer le détecteur 9

L

' > 5 dans une zone où règne une circulation d’air relativement faible, ou la ventilation d’air peut être coupée à des fins d'entretien ou encore elle peut être inopérante suite à une défaillance. Dans ce 5 cas, le ventilateur 32 assure un mouvement adéquat de l'air, si bien que ce dernier pénètre dans l'enceinte 12 pour permettre, au transducteur 16, de réagir à l'oxyde de carbone et d'en assurer la détection.

10 En figure 3, le circuit comprend un circuit d'alimentation recevant une alimentation de courant continu de -15 volts venant d'un poste de commande central entre les lignes 22 et 26. Un réseau de stabilisation 40 réduit la tension à -12 volts et 15 alimente un circuit diviseur comportant un amplificateur 42 pour fournir, au reste du circuit, une „ sortie zéro commune, conjointement avec une sortie de +6 volts et une sortie de -6 volts.

Le transducteur à pile à gaz 16 est raccordé 20 à un amplificateur adaptateur 44 pourvu d'une résistance 46 dans son circuit de réaction et dont la sortie est raccordée, via un amplificateur 48, à un autre amplificateur 50 comportant un circuit de réaction de correction de température. D'autres 25 amplificateurs 52, 54 et 56 sont raccordés en série à un étage d'attaque de courant 58 dont la sortie est raccordée au fil 24.

Les entrées des amplificateurs 52 et 54 sont réglables afin de modifier le réglage zéro du 30 circuit et la portée de l'intervalle respectivement.

L'entrée de l'amplificateur 56 est également réglable afin d'assurer une compensation de la sortie globale du circuit.

Dans le circuit décrit, on choisit une sor-35 tie pour l'alimentation le long du fil 24, cette sortie k 6 ’ i indiquant la concentration en oxyde de carbone de telle sorte que, lorsque cette concentration est de zéro, la sortie de l'étage d'attaque de courant 58 soit de 1 milliampère, ce qui correspond à une 5 sortie zéro à l'amplificateur 54, si bien que l'en trée de compensation de l'amplificateur 55 doit être de 1 volt.

Le réglage zéro du circuit est obtenu en modifiant une entrée à l'amplificateur 52. Cette 10 entrée réglable est nécessaire pour équilibrer le courant faible passant dans le transducteur 16 lorsqu'il n'y a pas d'oxyde de carbone.

L'intervalle de détection choisi est contrôlé ou réglé par une entrée à l'amplificateur 54 15 et il est choisi entre 0 et 100 parties par million d'oxyde de carbone ; cet intervalle peut éventuellement être également réglé en modifiant la valeur de résistance de la résistance 46. Après le réglage initial du circuit, le détecteur subit un essai en 20 soumettant le transducteur 16 à une concentration connue en oxyde de carbone et l'intervalle est réglé entre les valeurs choisies.

Normalement, chacun des réglages mentionnés peut être effectué en prévoyant des résistances 25 variables appropriées auxquelles on peut avoir accès en utilisant, par exemple, un tournevis, sans pour autant détériorer ou perturber l'installation du circuit dans la chambre 20.

Lors de l'utilisation, le transducteur 16 30 qui, en soi, ne fait pas partie de l'invention, réagit à la présence de l'oxyde de carbone pour modifier ses caractéristiques électriques, si bien que les entrées à l'amplificateur 48 se déséquilibrent et que le courant de sortie de l'étage d'attaque 58 35 est réduit de manière appropriée. Pour le contrôle / > 7 des exploitations minières, ainsi qu'on l'a exposé, l'intervalle choisi va jusqu'à 100 parties par million si bien que, si la concentration s'élève à cette valeur, le courant de sortie de l'étage d'at-5 taque 58 est réduit de 1 milliampère à 0.

On comprendra que l'on peut prévoir d'autres systèmes de circuits et que l'on peut également utiliser d'autres réglages dans ces circuits. Toutefois, il est préférable d'utiliser une sortie de cou-10 rant se réduisant à mesure que la concentration en gaz augmente, car ainsi on assure une caractéristique de sécurité intégrée. De même, lorsqu'on effectue des enregistrements, en particulier, au moyen d'enregistreurs à diagrammes, une déviation totale ou maxi-15 male à une concentration en gaz de zéro est avantageuse .

Le transducteur 16 est enfiché en place dans le logement 10, si bien qu'il peut être remplacé aisément.- Des transducteurs appropriés actuellement 20 disponibles ont une durée de vie de 6 à 18 mois dans les milieux ambiants des exploitations minières et, par conséquent, ils doivent être remplacés normalement tous les 6 à 12 mois. Comme on le comprendra, le circuit décrit permet de calibrer chaque transducteur » 25 remplacé et de procéder à un réglage lorsqu'un trans ducteur de remplacement est enfiché pour la première fois dans le logement 10 et également à d'autres moments lorsque cela est nécessaire.

Lorsqu'il est monté, le ventilateur 32 est 30 raccordé au fil 26 comme représenté en traits discontinus en figure 3.

Ainsi qu'on l'a mentionné précédemment, les détecteurs sont judicieusement installés en différents endroits choisis d'une zone d'exploitation 35 souterraine ; le poste de commande central est norma-

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' ι 8 lement et commodément situé à la surface de là mine.

Au poste de commande, il est préférable de raccorder respectivement un certain nombre d’enregistreurs à diagrammes à chacun des détecteurs afin de contrôler 5 les changements survenant dans la concentration en oxyde de carbone. Chaque enregistreur à diagramme peut être associé à un circuit d’alarme et il peut être conçu pour émettre un signal d’alarme audible et/ou visible chaque fois que la concentration 10 s'élève à un niveau prédéterminé. Le circuit d’alarme ou un circuit supplémentaire incorporé dans le circuit électrique décrit se trouvant enfermé dans la chambre 20 de chaque détecteur peut être prévu pour émettre ce signal d'alarme. De plus, les dé-15 tecteurs ou le circuit d'alarme se trouvant à la surface peuvent comporter un circuit supplémentaire réagissant aux vitesses de changement de la concentration en oxyde de carbone et émettant un signal d'alarme supplémentaire chaque fois que cette vitesse dépasse 20 une valeur prédéterminée.

On peut utiliser un système de télémétrie pour communiquer l'amplitude du courant de sortie de l'étage d'attaque 58 au poste de commande central. Dans ce cas, la jonction de télémesure est utilisée '25 pour alimenter les circuits électriques des détecteurs, ainsi que le circuit de télémesure dans chaque détecteur.

Le contrôle de l'oxyde de carbone est particulièrement avantageux pour détecter le début d'un 30 incendie souterrain, voire même la présence ou l’apparition de conditions d'incendies dangereuses,lorsqu' elles surviennent, en particulier, dans une mine de charbon. Toutefois, on peut également détecter la présence d'autres gaz, par exemple, l'anhydride 35 carbonique. Néanmoins, une concentration globale / i « 9 occasionnelle de fond relativement élevée d’anhydride carbonique dans une mine, même lorsqu'il n'y a pas d'incendie ou risque d'incendie, signifie que des changements indiquant un incendie ne peuvent être 5 distingués aussi aisément des conditions normales de sécurité. En contrôlant la présence de l'oxyde de carbone, du méthane ou de leurs mélanges, le début ; et 1'accroissement de faibles concentrations de ces gaz constituent un état généralement beaucoup plus 10 fiable et pouvant être distingué plus aisément pour détecter rapidement la naissance d'un incendie ou d'autres conditions dangereuses.

Etant donné que chaque détecteur décrit faisant partie d'un système en vue de contrôler la 15 concentration de gaz dans une zone souterraine ne nécessite pas une source d'alimentation locale et qu'il comporte des indicateurs à distance, par exemple, des enregistreurs à diagrammes, chaque détecteur * peut-être réalisé de manière relativement économique. 20 De plus, non seulement le poste éloigné fournit aisément une indication précoce d'un incendie, mais le contrôle central dé la concentration de gaz offre un avantage supplémentaire du fait que l'on peut identifier des détecteurs défectueux ou inopérants.

25 A cet effet, on peut observer des changements non caractéristiques survenant dans les signaux de contrôle de sortie ou en comparant ces signaux avec ceux émis par des détecteurs situés au voisinage dans la même zone.

30 Le système peut également être utilisé pour contrôler la présence ou le début de concentrations dangereuses en gaz dans des mines ou même dans de longs tunnels routiers où il n'y a pas nécessairement des incendies ou des risques d'incendie, mais où 35 peuvent survenir des conditions dangereuses pour la / * i 10 santé.

* De préférence, le poste de contrôle central est du type déjà utilisé avec des détecteurs de fumée du type à ionisation. De plus, on peut avantageusement 5 -utiliser, pour les détecteurs, les mêmes logements que ceux employés et habituellement disponibles pour ces détecteurs de fumée, permettant ainsi de fabriquer les détecteurs de gaz en quantités importantes en utilisant le même équipement que pour la réalisation 10 des logements des détecteurs de fumée. De plus, les détecteurs de gaz peuvent éventuellement être incorporés dans un système contrôlant simultanément et ainsi qu'on le désire un certain nombre de détecteurs de fumée et un certain nombre de détecteurs d'oxyde 15 de carbone répartis dans la même zone.

Claims

11 m

1. Détecteur de gaz, caractérisé en ce qu'il comprend un logement, un transducteur à pile à gaz monté dans ce logement et réagissant pour mo- 5 difier ses caractéristiques électriques en fonction des changements survenant dans la concentration du gaz choisi dans le logement, un circuit de contrôle électrique supporté dans le logement et accouplé à la pile pour recevoir une alimentation électrique 10. partir d'un poste de commande éloigné et pour acheminer, à ce poste de commande, un signal de contrôle indiquant la concentration du gaz.

2. Détecteur de gaz suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le transducteur à 15 pile à gaz est conçu pour réagir aux changements survenant dans les concentrations en oxyde de carbone dans le logement.

3. Détecteur de gaz suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le logement com- 20 prend une enceinte entourant le transducteur à pile et comportant, dans ses parois, des orifices permettant au gaz;de pénétrer à travers ces derniers.

4. Détecteur de gaz suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le logement comprend 25 deux enceintes disposées l'une dans l'autre, tandis que les orifices pratiqués dans les parois de ces enceintes sont hors alignement afin de créer un parcours sinueux pour l'air pénétrant à l'intérieur de l'enceinte intérieure entourant le transducteur à 30 pile.

5. Détecteur de gaz suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le transducteur à pile est supporté de manière amovible dans le logement. U m » ί 12

6. Détecteur de gaz suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un ventilateur monté dans le logement et conçu pour aspirer l'air dans le détecteur en direc- 5 tion du transducteur à pile.

7. Système de contrôle de la concentration d'un gaz choisi en vue de contrôler la présence de ce gaz dans un milieu ambiant tel que celui d'une exploitation minière souterraine, ce système compre-10 nant plusieurs détecteurs de gaz, chaque détecteur comportant un transducteur à pile à gaz monté dans un logement et réagissant pour modifier ses caractéristiques électriques en fonction des changements survenant dans la concentration du gaz dans le logement, 15 un circuit de contrôle électrique supporté dans ce dernier, de même qu'un poste de commande raccordé électriquement à .chaque détecteur pour lui fournir une alimentation électrique et pour recevoir des signaux de contrôle émis par chaque détecteur et indi-20 quant les concentrations du gaz dans les logements respectifs.

8. Détecteur de gaz, en substance comme décrit dans la spécification ci-dessus en se référant à l'une quelconque ou à plusieurs des figures 1 à 4 25 des dessins annexés.

9. Système de contrôle de la concentration d'un gaz choisi, en substance comme décrit dans la spécification ci-dessus en se référant à l'une quelconque ou à plusieurs des figures 1 à 4 des dessins 30 .annexés.