Patents

Search tools Text Classification Chemistry Measure Numbers Full documents Title Abstract Claims All Any Exact Not Add AND condition These CPCs and their children These exact CPCs Add AND condition
Exact Exact Batch Similar Substructure Substructure (SMARTS) Full documents Claims only Add AND condition
Add AND condition
Application Numbers Publication Numbers Either Add AND condition

Method and device for continuous detection of combustible gas content in atmosphere by means of detector

Classifications

G01N33/0062 General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the measuring method or the display, e.g. intermittent measurement or digital display
View 1 more classifications

Landscapes

Show more

CS253573B2

Czechoslovakia

Other languages
English
Inventor
Maurice Boutonnat
Gerard Rose

Worldwide applications
1981 FR 1982 ZA PL EP DE MX CS RO ES US AU JP CA 1985 YU

Application CS828292A events

Description

Vynález se týká způsobu zjišťování obsahu hořlavého plynu v ovzduší a zařízení pro jeho provádění.
Jsou známy různé typy explozimeerů, v nichž se mění obsah hořlavého plynu v ovzduší, a to například katalytccýým spalováním na platnovvém vláknu. Toto spalování vyvolává ohřev a tedy i výchylku elektrického odporu. Té se používá pro vyvolání nerovnováhy Whhaastonova mCiůtku, napájeného zdrojem stejnosmnrného proudu a v nnmž je vloženo uvedené vlákno. Weeatt:onův můstek je seřízen v nepřítomnoosi jakékoli stopy hořlavého plynu pomocí potenciometru tak, aby při zjištnní nulového obsahu plynu v ovzduší vydával signál nulového výstupního nappní. Ohřev vlákna vyvolá nerovnováhu můstku zvýšením absslutní hodnoty výstupního napptí nad nulovou hodnotu, přčeemž toto nappní může být kladné nebo záporné. Tato hodnota výstupního nappní se nakonec mění.
U detektorů tohoto typu je známé, že po určité dobn dostatečné C tomu, aby se měřená hodnota stabilizovala, nabývá při nepřítomnnosi hořlavého plynu v ovzduší výstupní nappní nulové hodnoty. Zvyššje-li se obsah hořlavého plynu, zvyšuje se výstupní nappní až na určitou hodnotu závislou na povaze měnícího vl^á^kna a po té se ponnCud sníží a v záppní prudce poklesne na zápornou hodnotu, z^ě^tt^šuj^-lli se dále obsah hořlavého plynu přes určitý práh. Dochází tedy k inverzi signálu vydávaného detektorem, tj· hodnoty výstupního nappítí.
Měření obsahu hořlavého plynu pomocí detektorů tohoto typu se provádí cestou přetr^žitým způsobem, tj. nernmtí se průbtžný vývoj Co^:i výstupního napptí v iááisSosSi na čase, tj. postupu napájení měnícího vlákna. Některá mmtřcí vlákna však mohou v okammiku stabilZzacč hodnoty výstupního napptí vykazovat pro různé obsahy hořlavého plynu v ovzduší stejné výstupní napptí, takže bez předchozího sledování prů^hu výchylky výstupního signálu dochází C nebezpečí chybných závtrů v důsledku dvojznačnnosi měření. Stejnt taC mohou některá ovzduší s vysokým obsahem hořlavého plynu vykazovat již na počátku mmření chaaaaCe-rsticCý průbth, takže další m^ínení vyvolává zbytečné opotřebení vlákna tím, že se až do doby stabiizzace výstupní hodnoty nap^í normálním měnícím napětím. Toto další měnění je však zbytečné, neboť zpravidla stačí signalizace překročení určité prahové hodnoty mmaimmáního přípustného obsahu hořlavého plynu v atmosféře, aby se mohlo spiusit poplašné zařízení.
Uvedené nedostatky odstraňuje vyiááee, spoOívažící v přetržitém zjišťování obsahu hoolavého plynu v ovzduší detektorem, poletujícím polarizovaný signál nerovnováhy, projevuúící se v hodnotě výstupního ·-l-Ci.rickéeo detektoru, jehož podstatou je, že v prvním stupni zjšštovacíeo sledu se detektor prvním napětím a pokud se zjistí kladné výstupní nappní, přeruší se napááení detektoru, načež se ve druhém stupni, pokud signál ijištёjý v prvním stupni byl záporný nebo nulový, detektor nap^í druhým 'napětím, které je vyšší než je první nappní, a mění se výstupní nappní v dobn na konci druhého stupni přččemž doba konce druhého stu^nn se volí v okamžiku stzbilZzacč hodnoty výstupního nap^í a doba konce prvního stupen se volí od 0,4 do 1 sekundy.
Doba konce prvního ^^пП je dále v souladu s ičrminj)looií, která bude používána při vysvětlování příkladů provedení s odvoláním na výkresy, označována jako doba nebo čas tj a doba konce druhého stupán t2.
V praxi se velikost hodnoty t může různí podle typu mměicíeo vlákna a v zásadn se volí taková, v níž se vlákno zahřeje na funkční t^epLot^u, u^moňuůíc^:£ odfiltrovat případy, Cdy obsah plynu přesahuje přípustný práh a další měnění je zbytečné. Doba £2 se volí s výhodou v rozmezí od 1,9 do 2 sekund.
Druhé nappní je normmání ramni^ nap^í a volí se s výhodou v rozm^í^:í od 1,2 do 1,4 V. První je snížené napmí, určené C odfiltrování případů s velmi vysokým obsahem hořlavého plynu, a volí se s výhodou v rozm^i^Jí od 0,9 do 1,0 V.
Vynález se taktéž vztahuje na zařízení pro zjišťování obsahu hořlavého plynu v ovzduší výše uvedeným způsobem, obsahující detektor, zesilovač připojený k detektoru, a snižovací obvod napPtí, jednak uzemněný na kostru přes první spínač a jednak připojený přes druhý spínač k detektoru, a napájecí ússrojí, a dále obsaauuící podle vynálezu diskriminátor, připojený jednak k prvnímu spínači a' jednak k zesilovači, a časovou základnu, připojenou ke druhému spínači.
Vynález přináší oppoti známému stavu podstatnou výhodu v tom, že umožňuue v prvním stupni mmření odfiltrovat případy velmi vysokého obsahu hořlavého plynu v ovzduší, kde již zjištění kladné hodnoty výstupního napptí v čase t^ samo o sobt stačí ke spuštění poplašného zařízení bez dalšího zjišťování konkrétní hodnoty procentuelního obsahu, šeeří se tedy vlákno detektoru, přččemž úspornost způsobu podle ' vynálezu je dále zvýrazněna tím, že se v prvním stupni volí podnormáání napááecí napptí, které je pro zjištění případů, jež se mají oddiltrovat, zcela pooaaačjící. Při postupu dle známého stavu techniky, kdy.se v každém případt pokračuje mmření norm^lní^m napájecím napětím až po stabilizaci hodnoty výstupního najptí,· naprooi tomu dochází k tomu, že opakovaná mmření při velkých obsazích hořlavého plynu, například při obsahu vyšším než 30 %, vedou ke krakovacím jevům, vyvolávajícím tvorbu nánosu uhlíku na detekčním vláknu. Dochází pak v průbPhu života detektoru k moddfikaci křivky výstupního napptí, chharakterzuuící pro daný obsah hořlavého plynu v ovzduší jeho závislost na čase.
Druhou zásadní přednoosí vynálezu, vyprývvhící z oddiltoování velkých obsahů hořlavého plynu v prvním stupni, je naprostá spolehUivlst mmření pro jhkýkoli obsah od 0 do 100 %. Vyloučí se totiž případy dvojznačných výsledků mětení, kdy se při různém průbPUu křivky v čase od počáteční doby až po dobu t2 a tedy při různém obsahu hořlavého plynu v ovzduší nar^tí stejná sLabi^^vaná hodnota výstupního napptí v čase t^·
Způsob podle vynálezu má všeobecné uplatntní a nezáávsí na povaze vlákna. Je pouuitelný ve spodní s jakýmk^i mPticím můstkem, pos^ktujícim polarizovaný signál nerovnováhy a s jakoukooi amppitudou, vyznaačujcí se nebo nevyznnačúící se inverzním jevem.
Způsob podle vynálezu se o^:^\^láštt hodí pro pocítí při zjišťování metanu v uhelných dolech.
Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popise s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr. 1 diagram rtůbPUu výstupního nap^í v zdávslossi na čase v dobP od 0 do t-j demρnsasující přerušení napájení detektoru v prvním stupni mPPena, když byla zji^ítt^r^a kladná hodnota výstupního napptí, obr. 2 diagram průběhu výstupního nap^í v na čase demonsarujjcí stav v okammiku t^ pro různé obsahy plynu v ovzduuí, obr. 3 diagram průbPhu výstupního nap^í v z^\^ví^].os^t^:L na čase pro případ nulového obsahu hořlavého plynu v ovzduší, demposarujjcí vliv druhu mměicího vlákna nebo jeho stár^^t^:í na průběh křivky, obr. 4 obdobný diagram jako na obr. 3 pro případy mmření jedné a téže atmooféry s velmi vysokým obsahem hořlavého plynu různými pPPicími detektory, obr. 5 diagram průběhu výstupního nap^í v z^v^ví^].o£^t^:^ na čase demonsarující případy, kdy různá ovzduší maaí v intervalu od 0 do t^ stejný průbth křivky výstupního nap^í, obr. 6 diagram rrůbPhu výstupního nap^í v uááVsSosti na čase, ukaa^jcJí, jak měřením ve dvou stupních ummoňuje způsob podle vynálezu vylouučt dvojznačnost výsledků mmtení, a obr. 7 blokové schéma zařízení podle vynálezu. Na obr. 1 až 6 je na vodorovné ose vynášen čas t a na svislé ose výstupní aaprpí jako signál + ss.
Obr. 1 a 2 v zásadě zobbaaиuí graficky nejrůznější možné situace, k nimž může doiít při zjišťování obsahu plynu v ovzduší způsobem podle vynálezu. Vychází se přiom z okammiku 0, reprezenoovaném počátkem vodorovné souřadnicové osy, na níž jsou vyneseny časové hodnoty odpovídaje! dobP n^j^c^jie^Jí detektoru. V tomto* okammiku je vlákno chladné a výstupní napétí je bez ohledu na druh měPicího vlákna záporné a činí přibližaP -50 mV. V průběhu nhpájeaí se vl^ákno zahřívá a měřené výstupní se mění v zááislossi na čase podle obsahu hořlavého plynu ve sledovaném ovzduší.
Obr. 1 ukazuje případy, kdy obsah plynu je vysoký a zjevně přesahuje pinipPVní přípustnou prahovou hodnotu. V tomto případě dochází v ‘ okammiku J k dosažení hodnoty výstupního nap^í větší než £, načeš se další n^]^í^jen:í měřicího vl^ci^na přeruší a měření se ukončí spuštěním poplašného zařízení nebo jinou indikací nepřípustné velikosti obsahu hořlavého plynu v ovzduší. Jak je z obr. 1 patrné, může k překročení nulové hodnoty výstupního napěří dojít v různém časovém okamžžku, a to podle povahy měřicího vlákna detektoru, t j. podle toho, kdy se vlákno zahřeje na funkční teplotu. Toto časové rozmeeí, vymeezjící konec prvního stůpně zjišťování obsahu plynu v ovzduuí, se pohybuje od 0,4 do 1 sekundy.
Při vysokém obsahu hořlavého plynu v ovzduší však nemusí vždy výstupní nappří překročit v čase t| nulovou hodnotu a nabýt kladné hodnoty. Je-li proto v čase t^ výstupní nappří detektoru stále záporné nebo nulové, nelze měření uzaařít, a v měření se ppktačujt. Detektor se pak nappjí nikoliv sníženým prvním napětím Vo velikosti zpravidla’ 0,9 až 1,0 V, ale normálním měřicím druhým napětím V2 o hodnoťř 1,2 až 1,4 V. Od okamžiku t^ do doby t2' kdy se hodnota výstupního nappří stabilizuje, je pr^ůbřh výstupního napěří v záářsSčsSi na Sase pro určitý detektor různý ^dlt tčhč, jaký je obsah hořla^ho plynu v ovzduuí. V zása^ jvšak rozbooduící to, jaké hodnoty nabude výstupní nappří v čase t2' tj. s výhodou po 1,9 až 2 sekundách od počářku mPření. Tařo hodnořa se mPří a zjišťuje se, j--li obsah hořlavého plynu v ovzduší malý, t j. pod prahovou hodnořou T (T<T\) , zda je nulový (T = OJ , nebo zda je nepřípust^ vysoký, t j. přesah^ící prahovou hodnořu T\ (T>Tp nebo velmi vysoký, tj. značně ěřtsahující prahovou hodnořu (T^T.). Jak je z obr. 2 pařrné, dochází ve dvou případech v dobř meei £3 a t2 k inverzi výstupního nappří detektoru, tj. záporné nappří se mPní na kladné, ěíitemž v případř vysokého obsahu hořlavého plynu v ovzduší (Τ>τρ, tj· čárkované křivky A, se výstupní nappří nejprve mPní na kladné a po té znovu klesá pod nulovou hodnotu.
Obr. 3 a 4 ukaauuí vliv povahy mPřicího vlákna nebo jeho čptíťbtní na průbřh křivky výstupního v závássoosi na čase od okamžiku £ do okamžiku t2- Obr. 3 ukazuje případy různř strmého průbřhu křivky pro stejná ovzduuí, kdy je obsah hořlavého plynu nulový a kdy se napěří nakonec vždy v čase £2 hnujuít. Obr. 4 ukazuje obdobnou situaci pro j—dnu a tutéž atmosféru s vysokým obsahem hořlavého plynu (T>!\) , měřenou různými detektory. V prvním případř (křivka E) má křivka zpočátku strmý průbřh, v čase V výstupní napětí nabude kladné hodnoty a další mPření se v důsledku poostivního zjiS^ní V případř křivek F a
G mPření pokračuje při napáá-ní detektoru druhým napětím V2 až do doby £2, kdy se zjistí stejný výsledek, tj. záporné výstupní nappří, chahahkterzující nepřípustnou kčncetnrhci hořlavého plynu v ovzduší. U křivky F přitom dochází k inverzi výstupního nappří až vt druhém stupni m^ří^i^í, zatímco u křivky G k inverzi vůbec nedochááí.
Obr. 5 dokumeenuje blíže význam dvoustupňového měření v případř, kdy v intervalu od t = θ a t = tj poosyřtu! ovzduší s různým obsahem hořlavého plynu v ovzduší stejný průbřh křivky výstupního bez jeho inv-rzt. Výsledky získané ve druhém stupni dotazování detektoru však mohou být různé a mohou v zásadř spadat do všech čtyř výše uvedených Уhtegočrí, vyznačených v obr. 2. Vynález ttdy umečňuje odstranit ne-istoty -xistuící v okamžiku tp které jsou zpravidla důsledkem povahy vlákna, a to pokračováním měření při napájecím druhém £2. Pro hodnoty obsahu hořlavého plynu v ovzduší T>T< k takovým situacím ddoít může, avšak jsou zpravidla výjimečné, ntboť vříš^a m^ři.cích vlák-n poskytuj— v čase meti t = 0 a t = t· kladnou hodnotu výstupního n^jopířtí. , ‘
Obr. 6 ukazuj— nevýhody způsobem podle známého stavu techniky, při kterém se ne-ofiltruuí případy T> TV v prvním stupni dotazování detektoru. Jak je z di^a^c^i^i^mu patrné, může doorí-t v některých případech k nameěení stejných hodnot v čas— t2, i když obsah hořlavého plynu v ovzduší je zcela odlišný. Tečkovaná křivka na obr. 3 charahkerizuíe průbřh výstupního nappří detektoru pro ovzduší s obsahem hořlavého plynu 3 %, zatímco čárkovaná křivka odpovídá ovzd^^í s obsahem hořlavého plynu 60 %. PPi př—ruš—ní mmření v čas— tj pro ovzduší s obsahem 60 %, tj. T>T., čímž se přtdtm vylouč j—dna z mečnnčt.í připadájjících v úvahu, tak nemůže Sojít ke dvojznačnnosi meěení.
Podle vynálezu se v druhém stupni dotazování detektoru registruje pouze signál odpovídající tečkované křivce, zjistí se, že je v čase t2 kladný, což ve si^slu obsahu obr. 2 známe5 ná, že obsah hořlavého plynu v ovzduší je malý (Τ<Ί\) a tento obsah se změří na podkladě zjištění hodnoty výstupního napětí detektoru. Podle známého stavu techniky by však bylo možné v případě takového ovzduší usuzovat na obsah 60 % a vyvolat planý poplach.
Na obr. 7 je formou blokového schématu znázorněno zařízení pro provádění výše uvedeného způsobu, obsahující detektor 4, zesilovač _5 výstupního signálu, který je к tomuto detektoru _4 připojen, a dále snižovací obvod 2 napětí, který je jednak uzemněn přes spínač 2 a jednak je přes spínač 2 spojen s detektorem £, a napájecí ústrojí 7. Podle vynálezu obsahuje zařízení dále diskriminátor £, připojený jednak к prvnímu spínači 2 a jednak к zesilovači 2, a časovou základnu £, připojenou ke druhému spínači 2· Druhý spínač 2 je dvojpolohový spínač a jeho první poloha 11 odpovídá sníženému napájecímu prvnímu napětí Vg a druhá poloha 12 odpovídá normálnímu napájecímu druhému napětí V2.
Detektor _4 je tvořen například Wheatstonovým můstkem, jehož čtyři větve jsou tvořeny detekčním vláknem 22, kompenzačním vláknem 22/ prvním odporem' a druhým odporem, sériově zapojeným s potenciometrem pro regulaci nulové hodnoty, přičemž tato regulace se provádí za nepřítomnosti jakékoli stopy hořlavého plynu, jak již bylo uvedeno.
Zesilovač 5 je zesilovač stejnosměrného proudu, vyvíjeného zdrojem kladného napětí. Jeho úkolem je přeměňovat hodnotu výstupního signálu detektoru 4 na vyšší hodnotu.
Napájecí obvod 2 zahrnuje prvky schopné snižovat napětí, poskytované kladným zdrojem, na dvě volené hodnoty napětí, a to první napětí Vg a druhé napětí y2, z nichž první napětí Vg je nižší než druhé napětí y2 . Zdroj kladného napětí může být tvořen jedním nebo více články, baterií nebo transformátorem s usměrňovačem, napájeným sítí a obsahujícím s výhodou stabilizační obvod. Spínače 2 a 2 mohou být jakéhokoli známého typu. S výhodou jsou elektronického typu.
Diskriminátor £ je tvořen obvody, provádějícími logické operace. Ovládá spínač 2 podle znaménka a/nebo velikosti hodnoty výstupního napětí detektoru 2· Časová základna £, umožňující zahájit dotazovací sled, je ovládána bud ručně nebo elektronicky.
Zařízení podle vynálezu může být s výhodou připojeno к poplašnému systému 2, ovládanému znaménkem a/nebo velikostí hodnoty výstupního napětí detektoru £. Poplašný systém 2 je připojen bud к zesilovači 2/ anebo, jak je znázorněno na obr. 7, к diskriminátoru £. Poplach může být vydáván zvukově nebo vizuelně, popřípadě obojím způsobem. Zařízení podle vynálezu může být konečně kromě toho spojeno s ústrojím pro zpracování signálu, připojeným к zesilovači 2 a schopným měnit naměřenou hodnotu výstupního napětí detektoru na údaje o obsahu hořlavého plynu v ovzduší. Tato ústrojí jsou cejchována klasickým způsobem tak, že se do jejich paměti vloží bod nula, tj. nulový obsah hořlavého plynu, bod x , tj. obsah x procent hořlavého plynu ve vzduchu, který je přesně znám, a tvar křivky charakterizující průběh výstupního napětí detektoru.
Zařízení pracuje následujícím způsobem. V čase t = £ vyvolá zahájení dotazovacího sledu sepnutí před tím rozpojených spínačů 2 a 2· Spínač 2 se sepne na první polohu 22· v čase tg, je-li hodnota výstupního napětí kladná, vyvolá diskriminátor 6 rozpojení spínače 2 a připojený poplašný systém 2 je uveden v činnost. Je-li v čase tg výstupní napětí detektoru £ záporné nebo nulové, udržuje diskriminátor £ sepnutí spínače 2 a časová základna £ překývne spínač £ nad druhou polohu 22' čímž se zahájí druhý stupeň dotazovacího sledu. V čase tэ, který značí konec dotazovacího sledu, může dojít ke dvojí situaci. Zůstává-li hodnota výstupního napětí záporná, spustí poplašný systém, nebot obsah hořlavého plynu v ovzduší je velmi vysoký (T^> T.) . Je-li naproti tomu zjištěná hodnota výstupního napětí kladná, uvede se poplašný systém 9 v činnost pouze tehdy, přesahuje-li hodnota výstupního napětí hodnotu odpovídající předem určenému prahu obsahu hořlavého plynu.
V čase t2 konečně diskriminátor £ vyvolá rozpojení spínače _2 a časová základna rozpojení spínače £. Ve všech popsaných příkladech dovoluje připojené neznázorněné ústrojí pro zpracování signálu znát přesně obsah hořlavého plynu ve vyšetřovaném ovzduší.

Claims (3)
Hide Dependent

PŘEDMĚT VYNÁLEZU
1. Způsob přetržitého zjišťování obsahu hořlavého plynu v ovzduší detektorem, poskytu- jícího polarizovaný signál nerovnováhy, projevuúící se v hodnotě výstupního elektrického napětí detektoru, vyznačený tím, že v prvním stupni od počáteční doby do doby t^ zjišťovacího sledu se detektor napájí prvním napětím V^ a pokud se zjistí kladné napětí, přeruší se napájení detektoru, načež se ve druhém stupni, pokud signál zjištěný v prvním stupni byl záporný nebo nulový, detektor napááecí od doby tx do doby t2 zjišťovacího sledu druhým napětím
V2 o hodnotě vyšší než je první napptí V^, a měří se výstupní nappt.í v době t2, přičemž doba t2 se volí v okamžiku stabilizace hodnoty výstupního nappěí, a doba t^ se volí od 0,4 do 1 sekundy.
2. Způsob zjišťování obsahu hořlavého plynu v ovzduší podle bodu 1, vyznačený tím, že doba t2 je v rozm^;^:í od 1,9 do 2 sekund, hodnota prvního napětí V je v rozmezí od 0,9 do 1,0 V a hodnota druhého napětí V2 od 1,2 do 1,4 V. .
3. Zařízení pro zjišťování obsahu hořlavého plynu v ovzduší podle bodu 1 nebo 2, obsahující detektor, zesilovač připojený k detektoru, a snižovací obvod nappěí, který je jednak uzemněn přes první spínač a jednak připojen přes druhý spínač k detektoru, a napájecí ústrojí, vyznačené tím, že obsahuje diskriminátor (6), připojený jednak k prvnímu spínači (2) a jednak k zesilovači (5), a časovou základnu (8), připojenou ke druhému spínači (3), přičemž tento druhý spínač (3) je dvojpolohový spínač, jehož první poloha (11) odpovídá jednomu napájecímu napětí detektoru a druhá poloha (12) odpovídá druhému napájecímu napptí detektoru (4).