CN1066970C - 在管线中检测粉粒用的装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种包括在一个预防性安全系统中的检测器配置(1)，该预防性安全系统可使用在一个过程中，其中松散形式的过程物料在一第一单元(2)中产生而可通过(3)输送到一接受的第二单元(2)中，其中物料在第一单元中受到的处理易于产生其温度至少在第二单元(2)中高到足以起火或爆炸的一种或多种分散粉粒。松散物料在第一单元(1)和第二单元(2)之间的必要输送是沿一条包括一稳定区(7)、一高温粉粒指示区(8)和一灭火区(9)的路径产生效果，其中指示区包括一个或多个粉粒传感器(10)。传感器与指示和驱动单元(12)共同起作用，使传感器对指示和驱动单元中存在高温粉粒的指示将驱动一个与灭火区联结的装置，该装置的作用是释放一灭火剂和/或除去粉粒(15)。两个传感器单元(105，107)的感测半圆区覆盖输送路径的截面。该指示和驱动单元(12)适合于评定从每个上述传感器单元(105、107)来的感测到的强度并与接受的与强度有关的信号配合，从而计算和确定在此基础上粉粒起火和/或爆炸的可能性。

Description

在管线中检测粉粒用的装置

技术领域

本发明涉及一种检测器或传感器配置，其作用是检测那些在松散粉粒流或松散形式物料流中具有高温和/或高能量因而在下游的收集粉粒的危险区中构成起火或爆炸的诱因粉粒。

松散形式的物料指可以借助气体或气体混合物(通常为空气)输送的所有种类的物料，其中物料的粉粒互相分离。

此处提到的这类物料可以由极细的尘埃一样的粉粒组成。物料也可以由粉末或颗粒状粉粒组成，也包括木屑、粉末、稻草和类似的可以输送的物料。

本发明的检测器配置准备用在一个预防性安全系统中，后者可以用于一个过程中，其中松散的过程中物料产生于一第一单元中并从中输送到一个接受的第二单元，其中物料在第一单元中受到的处理可以形成被加热到至少在系统的第二部分或单元中温度高到足以起火和/或爆炸的各种粉粒或几种粉粒，其中，当松散物料从第一单元输送到第二单元时，它将通过一个稳定区或扰动区、一个高温粉粒指示区、一个实现区和一个位于第二单元中或其附近的危险区。

稳定区准备用于在下游区内特别是在危险区内不会构成起火危险或爆炸危险的低能量粉粒。稳定区能有效地减少此种粉粒的能量，使它们不会在位于紧邻稳定区下游的指示区中被指示。

指示区包括一个或多个传感器或检测器，它们预定用于指示那些其能量很可能在下游区中而后特别在危险区中引起起火的危险粉粒的存在。传感器与一个指示和驱动单元共同起作用，使得对危险粉粒的存在的感测会形成对一个装置或配置的驱动，使其释放灭火剂和/或起从系统中除去粉粒的作用，且该装置或配置包括在灭火区内。

指示区后接续一个实现区，其长度是这样配置的，使得在灭火区内驱动的装置将有时间在危险粉粒到达该区之前或到达该区时形成一个灭火屏障。

该灭火区也可以具有一个阀的形式，该阀的作用是使包含上述从输送路径导向危险区的危险粉粒的粉粒收集流偏转。

先有技术的说明

已知瑞典Huddinge的Fireny AB公司出售一种上述类型的预防性安全系统，该预防性安全系统的目的是试图指示火花和灼热粉粒的存在并采用灭火或窒息装置，使灼热粉粒不会到达下游的过程单元如过滤器、筒仓或类似装置或危险区，否则在这些地方可能会发生起火和/或爆炸。

该预防性安全系统使用不同的检测器系统，用以感测上述粉粒。

那些与当前应用和相似的预防性配置有关的检测器配置、及在工业生产过程中使用的传感器反应太慢，因而不能限制发生损坏的程度。

已知使用温度传感器，但是实际经验已经表明，此类传感器常常不起作用，直到起火实际上已经发生。

火焰检测器对小火焰确实灵敏，但此类检测器反应太迟钝，因此不能用于预防性安全系统中。

也已知使用压力检测器或高度灵敏而操作时时间常数小的传感器。但是，这些传感器在能够反应之前通常需要初始的爆炸或起火。

也已知使用一种能够指示其温度降到400℃的粉粒的存在的传感器配置。

实践经验表明，在输送路径中输送的其温度范围略高于400℃的粉粒将表示在不同过程装置中起火和爆炸的危险的粉粒，在这些装置中，可燃的微细物料借助于气体或气体混合物，如空气气流来输送。

发明概述

技术问题

本发明的主要目的是进一步改进被构成指示温度稍高于400℃的粉粒的存在的已知检测器配置并使这样一种配置能够被包括在上述类型的预防性安全系统中。在这方面可以看出，一个技术问题在于认识到当至少两个检测器单元具有覆盖输送路径的截面的感测半圆区时提供的优点和根据接受的信号不管上述截面内的取向并同时考虑，即观测离各个传感器或检测器的距离而高度准确地评定所指示的粉粒的能量。

也可以看到，一个技术问题是使指示和驱动单元适合于评定通过这些检测器单元中的每一个感测到的强度的重要性并协调所接受的与强度有关的信号，从而能够计算和确定粉粒在下游危险区内引发起火和/或爆炸的可能性。

也可以看出，一个技术问题在于将检测器单元或传感器在直径方向上配置在圆形截面的物料输送管的内周面上的重要性，或者将上述单元围绕上述管内周面均匀地配置，并认识所用检测器单元的数目和取向的重要性。

也可以看出，另一个技术问题是认识将检测器单元围绕具有角形截面的管子的内周面互相相对地安置的重要性，并认识将检测单元安置在上述截面的角部中的重要性。

另一个技术问题是认识围绕方形或矩形截面的管子的内周面对称并互相对立地配置检测器单元的重要性之一，并认识到对于这种应用检测器单元应当与角部有关。

一个技术问题也是认识到，与强度有关的信号应是完全或部分地可以相加的和/或与校正因子形成平均值，并能够在一个比较电路中评定，以便确定接受的信号是否超过特定值，而在另一电路中评定该值，在其基础上将一个驱动信号送往适当的灭火设备。

将会理解，一个检测器单元可以有一个约180°的感测角度或检测角度并具有半圆形的感测半圆区。

另一个技术问题在于认识到下述做法的重要性，就是用一个包括许多个互相邻接的槽的保护盖盖住每个检测器或传感器，这些槽的延伸方向垂直于或基本上垂直于物料的输送方向，其中所有检测器单元围绕穿过输送路径的一个和同一个横向平面相互配合。

解决方案

为解决一个或多个上述技术问题，根据本发明提出一种检测器配置，它可以有利地包括在介绍中叙述的预防性安全系统中，它具有光电晶体管形式的光敏装置及用于检测高能粉粒，如温度高于400℃的粉粒的相关感测电路。

根据本发明所提供的一种用于预防性安全系统中的粉粒检测器装置，该预防性安全系统可使用在一个过程中，其中松散形式的过程物料在一第一单元中产生并可以输送到一个接受的第二单元中，其中，物料在该第一单元中受到的处理易于产生一种或几种其温度至少在第二单元中高到足以产生燃烧和/或爆炸的分散粉粒，其中，松散形式的物料在第一单元和第二单元之间的必要的输送过程是沿一条包括一稳定区、一高温粉粒指示区和一灭火区的路径产生效果，其中，指示区包括一个或多个粉粒传感器，其中传感器与指示和驱动单元共同起作用，使得通过传感器对该指示和驱动单元中存在一高温粉粒的指示将驱动一个与灭火区联结的装置，该装置的作用是释放灭火和/或除去粉粒，至少两个传感器单元的感测半圆区覆盖输送路径的截面；该指示和驱动单元适合于评定从每个该传感器单元来的感测到的强度并与接受到的与强度有关的信号配合，从而计算和在此基础上确定粉粒起火和/或爆炸的可能性。

根据提出的属于本发明概念的范围内的实施例，检测单元在直径方向上设置在圆形截面的管子的内周面上或围绕该内周面均匀地设置。

根据另一实施例，检测器单元围绕围绕角形截面的管子的内周面互相相对设置，其中检测器单元安置成与该截面的角部有关。

根据另一实施例，检测器单元围绕方形或矩形截面的管子的内周面对称地和相对地设置，其中检测器单元对于某些应用最好与角部有关。

根据另一实施例，与强度有关的信号可以完全或部分地相加和/或与校正因子形成平均值，并可在比较电路中受到评定，以便确定一个或几个接受的信号是否超过一个给定值，其中可以在前一个值的基础上在另一个电路中评定另一个值，从而选择驱动灭火设备的范围。

根据本发明的一个特定实施例，每个检测器或传感器具有约180°的感测角度。

根据本发明的另一个实施例，每个传感器或检测器最好用一个包括许多个互相邻接的槽的保护罩盖住，这些槽的延伸方向垂直于或基本上垂直于物料的输送方向，其中所有检测器沿一个和同一个平面取向或最终取向，使得一个通过两个或更多个检测器的粉粒可以由所有检测器同时评定。

优点

那些被认为对本发明的检测器配置具有特别特征的优点，尤其当该配置被包括在一个预防性安全系统中时，在于提供这样的条件，即使两个或更多个检测器单元能够借助于在每个检测器单元中同时感测或检测一个粉粒，而比早先可能做到的更准确地确定通过粉粒的能量，与粉粒在截面中的位置无关，其中，粉粒的能量是在传送到每个检测器单元的粉粒强度信号的基础上计算的。

附图简要说明

现在参照附图同时参照检测器配置在一种预防性安全系统中的应用更详细地说明目前优选的本发明的检测器配置的示范性

实施例，附图中：

图1是一个示意框图，其概括地例示一个其中使用本发明的检测器配置的处理设备，该配置接续一个指示和驱动单元；

图2是一个三壁管部件的截面图，其中在该管子的三个角部的每一个角部中安置一个检测器单元；

图3例示一个圆形截面的输送导管，其中对称地安置四个检测器单元；

图4例示一个方形截面的管子，在四个角部的每一个角部中安置一个检测器单元；

图5是图3中所示管子的截面图，同时例示检测器单元的取向；

图6例示评定一个通过每个检测器单元的高温粉粒的发明原理；

图7是与具有重叠的光电晶体管的所用检测器单元有关的灵敏度图；和

图8例示粉粒强度在高检测器不同距离处的变化以及那些在评定上述截面中不同位置处的粉粒的能量时必需的考虑的因素。

目前优选的实施例的说明

图1例示一种可以用于一种过程，一种工业过程中的预防性安全系统，在该过程中松散形成的过程物料在一第一单元1中产生并可以利用传送带3输送到一个接受的第二单元2中。

本发明以这样一种假定为基础，就是单元1中处理的物料将产生各种粉粒或几种粉粒，它们被加热到一个易于使一种或几种粉粒在系统中起火和/或爆炸的温度。这方面的一个例子是沿箭头4的方向进入碾碎机1的纸浆的粉碎和最终的纤维素绒毛借助空气流6沿包括导管系统7、8、9的传送带路径3从中输送到筒仓形式的第二单元2中。纸浆在单元1中的粉碎可能生成各种粉粒或几种分散的粉粒，它们被加热到温度至少在第二部分或第二单元2中并且也可能在粉粒输送系统3中高到足以引起起火和/或爆炸的温度。

虽然示范性的实施例是参照借助空气流输送到筒仓中的纸浆的粉碎来说明的，但很显然，本发明的概念也可应用于其它领域和其它目的。

另一个要求是从上述粉碎过程生成的粉粒作为松散物料由一种气体或气体混合物，通常为空气进行输送。

另一个要求是单元1中完成的处理的性质是这样的，就是易于生成其热量能够在导管系统或储存空间即所谓危险区中构成起火危险的粉粒。

根据本发明，利用其来使导管5中存在的松散形式的物料在第一单元和第二单元2之间输送的系统3在其它条件下还包括一稳定区7、一用作指示危险高温粉粒的指示区8和一在第二单元或危险区(2)之前的灭火区9。

指示区8一开始就包括多个已知的传感器10，例如在瑞典公开说明书364 588中说明和例示的类型或其它种类的能够检测此种粉粒存在的传感器。

几个传感器10能够通过线路11与指示和驱动单元12共同起作用。

由传感器10指示的高温粉粒将在单元12中形成对装置15的驱动，装置15与灭火区9联结而释放一种灭火剂和/或除去危险的高温粉粒。

根据本发明，在一个或多个传感器10中感测到的与检测有关的强度可以在指示和驱动单元12中包含的电路16中得到评定，而在计算电路17中通过电路18的中介可以驱动几个可使用的、指示的和适当的措施或步骤中的一个。

以这种方式驱动的措施或步骤可以包括许多个可以使用的装置中的一个，如三个装置19、20和21中的一个，这取决于线路19a、20a或21a上驱动信号的性质。

或者，通过变化其中一个线路上的信号，在不同程度上可以使用一个或同一个装置。

本发明同时提供为计算电路17编制程序的可能性，使得采取的措施或步骤将由电路根据过程的性质来选择，它们可以通过联接在单元12上的一个电路25而加载。

在这方面，选择的措施或步骤可以构成一个阀的驱动，该阀安装在导管区段9中，且它的作用是按照图6使包含上述危险粉粒的粉粒收集流偏转，图6例示一个在用虚线表示的位置60′处倾斜的阀活门，该阀活门在该位置处所起的作用是使粉粒偏转进入排放导管61。

排放导管61包括另一个阀活门62，它也可以移动到一个开通位置。同时示出一个灭火系统63。

传感器10安置在距第一单元1一段距离处，使得产生的低能量的粉粒将通过相应的传感器而不会触发单元12的驱动，从而不会通过单元18起动安全措施或步骤。

上述安全措施或安全步骤也可以包括驱动整个以水为基础的灭火系统或仅仅该系统的几部分，如图2所示，其中系统30的不同喷嘴可以借助于到达线路19a和20a上的信号而受到驱动。

线路20a上的信号将驱动两个电磁阀31和32，输送中的物料将根据该信号而与水输送系统33中的保持在压力下的水一起喷洒。

线路19a上的信号将驱动一个单独的附加电磁阀34。

水传送系统随线路21a上的信号而关闭。

在这种情况下，计算单元17将以简单的可编程序方式选择一种安全措施或步骤以及使安全措施或步骤保持有效的持续时间。

单元12也可以通过电路26编制程序，以便考虑过程内部条件，如所选物料的性质、取决于输送物料的瞬时速度的所需时间延迟，而在该处瞬时速度可以通过传感器10a计算，且与该速度对应的一个信号在线路11a上发送到电路17。

单元12也可以编制程序而考虑灭火设备的构造和操作方法，使得在一种或多种危险粉粒进入灭火区之前灭火区立刻就开始有效。

图2是一种具有对称的三角形截面并准备输送空气承载的粉粒的管子的截面。检测器单元101、102和103安置在三角形的三个角部中。

图3例示一个圆形截面管子，其中对称地安置检测器单元104、105、106和107，它们相互处于直接相对的关系。将会理解，可以使用三个检测单元或多于四个的检测器单元。

图4是一个四角管子的截面图，其中检测器单元108、109、110和111安置在相应的角部中。

在图4实施例的情况下，可以在中央安置检测器元件，使其相对测部112、113、114和115具有180°的感测半圆区。检测器元件的位置取决于有关应用。

图5是图3所示配置的截面图，其中圆管50已被切开，因此只能看到检测器单元104、106和107。

本发明的一个重要特点是，每个检测器单元设有许多个槽，例如七个，其中每个单个的槽在垂直于输送方向的平面内延伸。

例如，安置在输送方向P的上游的相应的第一槽在一第一平面51中延伸，而相应的第二槽在平行于第一平面的一第二平面52内延伸，等等，直到平面57。

图6用于例示一个升温的粉粒，其将首先通过平面51的点(P1)并随即在检测器单元104中产生一个与平面51联系的脉冲。当同一个粉粒通过点P2时，在检测器单元104中得到一个相应值的信号。

这样，当一个具有足够能量的粉粒通过导管50中的平面51-57时，它将总共产生七个脉冲。

需要专门的计算过程来计算和评定由不同检测器单元给出的指示值得到的结果。这样，为了尽可能好地补偿这样一个事实，即粉粒的光强度将随远离检测器的距离的平方而减小，并随朝向检测器的距离的平方而增大，最好对从检测器收到的每个信号进行合适的计算，以便能够确定该粉粒的瞬时能量。

图8例示一个在两个检测器如图3中的检测器105和103之间延伸的平面。

曲线107′用于表示从一个粉粒得到的取决于它与传感器107的距离的光强度，而曲线105′用于表示从同一粉粒得到的取决于与传感器105的距离的光强度。

假定粉粒(P)并不含有足够的能量来触发和驱动灭火设备，但如果粉粒离传感器107非常近，它将使灭火设备受到驱动。

粉粒在区域71中产生一个受到传感器107中的电平72限制的信号，但数值105a是在传感器105中得到的。

在这种情况下，计算电路阻止从传感器107来的信号通过(传感器107被饱和)并使其计算以从传感器105来的信号为基础，而且能够根据两个传感器105和107之间的距离评定粉粒的能量。

如果假定粉粒位于中部(Pm)，从两个传感器来的信号将互相相等并可以加在一起。叠加值或形成的平均值将形成一个低于极值72的值。

该评定过程在区域73内完成。

电平72可以升高或降低，而曲线105′和107′可以根据预置的极限值而变化。

虽然没有表示，但可以引入其它电平，以便能够选择作用方式。

从传感器104和106来的信号作用可以认为在区域73中恒定，并可以加在一起，或由剩余信号的值形成一个平均值。

这样，只要传感器之一指示“饱和”，由其它传感器传送的信号信息将受到处理。如果两个或更多个饱和状态受到指示，将假定已经达到最大电平。

考虑这些情况的计算电路的构造不要求发明性质的工作。

下属情况也是在本发明的范围内可行的，就是当一个粉粒已经通过选定数目的平面，例如平面51、52和53，而这些平面中的每一个已经指示一个驱动装置15的足够高的光信号，该装置属于灭火区，且其作用是释放灭火剂和/或除去粉粒，该装置将在规定数目的清除指示(例如三次指示)已经给出后受到驱动。

上述检测器配置可以便利地用于与本申请书同时提出申请的题为“预防性安全系统”的专利申请书中说明的那种类型的预防性安全系统中。

可以理解，本发明不限于上面说明和例示的示范性实施例，而在下述权利要求书中说明的发明概念的范围内可以进行变化。

Claims (7)

1．一种用于预防性安全系统中的粉粒检测器装置，所述预防性安全系统可使用在一个过程中，其中松散形式的过程物料在一第一单元(1)中产生并可以输送到一个接受的第二单元(2)中，其中，物料在所述第一单元(1)中受到的处理易于产生一种或几种其温度至少在第二单元(2)中高到足以产生燃烧和/或爆炸的分散粉粒，其中，松散形式的物料在第一单元和第二单元之间的必要的输送过程是沿一条包括一稳定区(7)、一高温粉粒指示区(8)和一灭火区(9)的路径产生效果，其中，指示区(8)包括一个或多个粉粒传感器(101～103；104～107；108～111)，其中传感器(101～103；104～107；108～111)与指示和驱动单元(12)共同起作用，使得通过传感器(101～103；104～107；108～111)对所述指示和驱动单元(12)中存在一高温粉粒的指示将驱动一个与灭火区(9)联结的装置(15)，所述装置(15)的作用是释放灭火和/或除去粉粒，其特征在于：至少两个传感器单元(101～103；104～107；108～111)的感测半圆区覆盖输送路径的截面；所述指示和驱动单元(12)适合于评定从每个所述传感器单元(101～103；104～107；108～111)来的感测到的强度并与接受到的与强度有关的信号配合，从而计算和在此基础上确定粉粒起火和/或爆炸的可能性。

2．一种如权利要求1所述的装置，其特征在于：传感器单元(104～107)在直径方向上配置在一个圆截面的管子的内周面上，或者围绕所述周面均匀地配置。

3．一种如权利要求1所述的装置，其特征在于：传感器单元(101～103)彼此相对地配置在一个具有角形截面的管子的内周面上，所述传感器单元安置在所述截面的角部中。

4．一种如权利要求1所述的装置，其特征在于：传感器单元(108～111)围绕一个具有方形截面或矩形截面的管子的内周面对称地和彼此相对地配置。

5．一种如权利要求1所述的装置，其特征在于：与强度有关的信号是完全地或部分地可以相加并形成平均值的和/或受到禁止的，且可在一个比较电路中评定，以便确定接受的信号是否超过一个给定值，这个值在另一电路中受到评定，用于在所述值的基础上选择驱动的范围。

6．一种如权利要求1所述的装置，其特征在于：每个传感器(101～103；104～107；108～111)具有约180°的传感角度。

7．一种如权利要求1所述的装置，其特征在于：每个传感器(101～103；104～107；108～111)盖有一个包括许多个互相邻接的槽的罩，这些槽的取向是沿一个与所述物料的运动方向成直角或基本上成直角的方向。

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