EP0961254A2 - Gasexplosions-Schutzgerät - Google Patents

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EP0961254A2
EP0961254A2 EP99110354A EP99110354A EP0961254A2 EP 0961254 A2 EP0961254 A2 EP 0961254A2 EP 99110354 A EP99110354 A EP 99110354A EP 99110354 A EP99110354 A EP 99110354A EP 0961254 A2 EP0961254 A2 EP 0961254A2
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EP
European Patent Office
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gas
protection device
explosion protection
signal
gas explosion
Prior art date
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Withdrawn
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EP99110354A
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English (en)
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EP0961254A3 (de
Inventor
Franz-Josef Leis
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Wendling Umwelttechnik
Original Assignee
Wendling Umwelttechnik
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
    • G08B21/12—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to undesired emission of substances, e.g. pollution alarms
    • G08B21/16—Combustible gas alarms
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B25/00—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems
    • G08B25/01—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium
    • G08B25/06—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium using power transmission lines

Definitions

  • the invention relates to a gas warning device with a Gas sensor, an encoder and a decoder.
  • a gas warning device of this type (DE 32 44 878 A1) is a Flammable gas sensor, a measurement conversion device, a transmission line and a test facility of the transmitting measurement signal provided, the measurement signal Error is checked, if necessary a warning signal is generated and otherwise the concentration of flammable gases is displayed becomes. There are extensive device facilities for these functions necessary.
  • the invention has for its object a gas explosion protection device to create that built up with simple means and can be installed.
  • the task is based on the characteristics of the Claim 1 solved and by the further features of Subclaims designed and further developed.
  • a gas sensor is used, which when exceeded the concentration of flammable gases.
  • Which he Signal status "Danger” is coded by an encoder Alarm signal via the house line to a decoder sent the remote to the house network is connected and for example in the fuse box located.
  • the decoder responds and issues a control signal which causes a switching device to Switch off the house power line in the danger area. From the fuse box can be in the danger zone Switch off the leading circuit easily.
  • a warning or alarm device can be switched on become. It is also possible to have a telephone dialer to activate, via which the alarm is given. Finally, there may also be a check valve in the gas line be present when switching off the circuit in the Locked state goes and the gas supply line blocks. Conveniently a memory is assigned to the decoder, which the Alarm state is maintained until it is willful, for example by pressing a button becomes.
  • the gas explosion protection device contains at least two parts, namely a gas warning device GWS and a gas alarm and Activation device GAF.
  • a gas warning device GWS can be an alarm siren, a valve actuator or VSA a telephone dialing device TWE can be controlled.
  • the Connection between the warning device GWS and the gas alarm and Activation device GAF takes place via the existing mains cable NL of the building in which the gas explosion protection device is installed.
  • the gas alarm and free-standing device GAF is preferred in an existing switch box Installed. If you hear the alarm elsewhere want, it is conveniently possible to add a gas warning device GWZ via an existing socket to the domestic power line NL to be connected to the encoder of the Alarm device emitted alarm signal and in the To give living area alarm.
  • the telephone dialing device TWE can also have a decoder be controllable, as is the case with the gas warning accessory is. Then this TWE device can be used anywhere where there is an outlet.
  • Fig. 2 shows the structure of the gas warning device GWS. It will a commercial gas sensor GS type TG 813 is used.
  • This gas detector GS warns early of dangers caused by Town gas, propane, butane, methane are generated.
  • the effect of Circuit is based on the conductivity of a Semiconductor increases when flammable gases (such as methane, Butane). In a nutshell this effect is due to the following physical behavior underlying. At the numerous grain boundaries of the Semiconductor crystals become oxygen atoms from the air bound and form there due to reversible oxidation Potential locks. When exposed to certain gases Reduction leading to an increase in electron density in the Space charge area leads and the potential difference to the Breaks down grain boundaries (increase in conductivity, decrease in Resistance). This process is reversible, i.e. at the Reaching the original state of the air accomplishes this Material again an old resistance.
  • the sensor used here essentially consists of tin dioxide (SnO 2 ), a sintered semiconductor material. Even low concentrations of certain gases cause a significant increase in conductivity, which can be more than two orders of magnitude. In other words, the electrical resistance of this material drops below 1% of the value it has in normal air when exposed to these gases.
  • the gas sensor TG 813 is connected to a signal evaluation SA of the type LM 311 N connected, which in turn from a power supply NT is fed for 12V DC voltage.
  • the signal evaluation SA is assigned a threshold value transmitter ⁇ , which determines when the signal state "danger" is given, which the Signal evaluation SA to a switch-on delay element EV from Type SE 555 passes on.
  • This switch-on delay element EV a CD 4011 BCN type link is connected downstream, which controls an HT 600 EC encoder. This generates a coded alarm signal by a network modulator NM switched as a transmitter on the house network line NL so that it can be received anywhere in the house.
  • Fig. 3 shows the gas alarm and free call device GAF.
  • a power supply NT for 12V DC voltage Supply of the various components include a demodulator DM as a receiver and one connected to it Decoder DC of type HT 614.
  • an ASA type ABB 5 2-A1 shunt release is connected, which in turn is a type SA S automatic circuit breaker 280 controls the endangered circuit of the house power line De-energize NL to prevent any sparking exclude in the danger zone.
  • the switching relay SR can also have a siren or flashing light be connected as shown.
  • a valve actuator VSA or a telephone dialer Connect TWE as indicated in Fig. 1.
  • the valve actuator can also be constructed so that it assumes its blocking position when de-energized. If so in the area of gas supply in the basement of a building gas is detected by the gas sensor and the house power line in this area is turned off at the same time the gas blocked. Because the network is elsewhere in the building remains switched on, can be given without further alarm become.
  • the switching relay SR in Fig. 3 is a one Memory for the coded alarm signal, since it is his Maintains the switching state until it is back in by hand the "safe" position is reset. So no one can Alarm signal go unnoticed and ignored.

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Abstract

Das Gasexplosionsschutzgerät enthält einen Gassensor (GS), der die An- oder Abwesenheit von brennbaren Gasen feststellt und einen Signalzustand "Gefahr" betreffend der Anwesenheit solcher brennbarer Gase einnimmt. Daraufhin gibt ein Encoder (EC) mit zugeordnetem Sender ein codiertes Alarmsignal an die Hausnetzleitung (NL) weiter, an welcher das Gerät angeschlossen ist. Ein Decoder (DC) mit zugeordnetem Empfänger ist an entfernter Stelle an die Hausnetzleitung (NL) angeschlossen ist, spricht auf das codierte Alarmsignal an und veranlaßt die Abgabe eines Stellsignals. Eine Schalteinrichtung (SR) wird von dem Decoder aktiviert und schaltet die Hausnetzleitung (NL) im Gefahrenbereich ab. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gaswarngerät mit einem Gassensor, einem Encoder und einem Decoder.
Bei einem Gaswarngerät dieser Art (DE 32 44 878 A1) ist ein Meßfühler für brennbare Gase, eine Meßwertumsetz-Einrichtung, eine Übertragungsleitung und eine Prüfeinrichtung des übertragenden Meßsignals vorgesehen, wobei das Meßsignal auf Fehler überprüft wird, ggf. ein Warnsignal erzeugt und andernfalls die Konzentration brennbarer Gase angezeigt wird. Für diese Funktionen sind umfangreiche Geräteeinrichtungen notwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gasexplosionsschutzgerät zu schaffen, das mit einfachen Mitteln aufgebaut und installiert werden kann.
Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst und durch die weiteren Merkmale der Unteransprüche ausgestaltet und weiter entwickelt.
Im einzelnen wird ein Gassensor verwendet, der beim Überschreiten der Konzentration brennbarer Gase anspricht. Dieer Signalzustand "Gefahr" wird von einem Encoder als codiertes Alarmsignal über die Hausnetzleitung zu einem Decoder gesendet, der an entfernter Stelle an die Hausnetzleitung angeschlossen ist und sich beispielsweise in dem Sicherungskasten befindet. Der Decoder spricht an und gibt ein Stellsignal ab, welches eine Schalteinrichtung dazu bringt, die Hausnetzleitung im Gefahrenbereich abzuschalten. Vom Sicherungskasten aus läßt sich der in den Gefahrenbereich führende Stromkreis leicht abschalten.
Gleichzeitig kann eine Warn- oder Alarmeinrichtung eingeschaltet werden. Es ist auch möglich, eine Telefonwähleinrichtung zu aktivieren, über die Alarm gegeben wird. Schließlich kann auch ein Sperrventil in der Gasleitung vorhanden sein, das beim Abschalten des Stromkreises in den Sperrzustand geht und die Gaszufuhrleitung sperrt. Zweckmässigerweise ist dem Decoder ein Speicher zugeordnet, der den Alarmzustand so lange aufrechterhält, bis dieser willentlich, beispielsweise durch Drücken eines Knopfes, aufgehoben wird.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
Fig. 1
eine Blockschaltung des prinzipiellen Aufbaus des Geräts;
Fig. 2
Gassensor mit Encoder und
Fig. 3
ein Gasalarm- und Freischaltgerät.
Das Gasexplosionsschutzgerät enthält mindestens zwei Teile, nämlich ein Gaswarnsendegeräte GWS und ein Gasalarm- und Freischaltgerät GAF. Von dem Gasalarm- und Freischaltgerät GAF kann eine Alarmsirene, ein Ventilstellantrieb VSA oder eine Telefonwähleinrichtung TWE angesteuert werden. Die Verbindung zwischen dem Warnsendegerät GWS und dem Gasalarm- und Freischaltgerät GAF erfolgt über die bestehende Netzleitung NL des Gebäudes, in welchem das Gasexplosionsschutzgerät installiert ist. Das Gasalarm- und Freischaitgerät GAF wird bevorzugt in einem sowieso vorhandenen Schaltkasten installiert. Wenn man den Alarm an anderer Stelle hören möchte, ist es bequem möglich, ein Gaswarnzusatzmeldegerät GWZ über eine bestehende Steckdose an die Hausnetzleitung NL anzuschließen, um im gegebenen Fall das vom Encoder des Gaswarngerätes abgegebene Alarmsignal aufzufangen und im Wohnbereich Alarm zu geben.
Die Telefonwähleinrichtung TWE kann auch über einen Decoder ansteuerbar sein, wie dies beim Gaswarnzusatzgerät der Fall ist. Dann kann dieses Gerät TWE überall eingesetzt werden, wo es eine Steckdose gibt.
Fig. 2 zeigt den Aufbau des Gaswarnsendegeräts GWS. Es wird ein handelsüblicher Gassensor GS vom Typ TG 813 verwendet.
Dieser Gasmelder GS warnt frühzeitig vor Gefahren, die durch Stadtgas, Propan, Butan, Methan entstehen. Der Effekt der Schaltung basiert darauf, daß die Leitfähigkeit eines Halbleiters zunimmt, wenn brennbare Gase (wie z.B. Methan, Butan) darauf einwirken. Auf einen kurzen Nenner gebracht liegt diesem Effekt folgendes physikalisches Verhalten zugrunde. An den zahlreichen Korngrenzen der Haibleiterkristalle werden Sauerstoffatome aus der Luft gebunden und bilden dort infolge reversibler Oxidation Potentialsperren. Beim Einwirken bestimmter Gase erfolgt Reduktion, die zur Zunahme der Elektronendichte im Raumladungsgebiet führt und die Potentialdifferenz an den Korngrenzen abbaut (Zunahme der Leitfähigkeit, Abnahme des Widerstandes). Dieser Vorgang ist reversibel, d.h. beim Erreichen des ursprünglichen Zustandes der Luft erreicht das Material wieder einen alten Widerstand.
Der hier verwendete Sensor bestehtim wesentlichen aus Zinndioxid (SnO2), einem gesinterten Halbleitermaterial. Selbst geringe Konzentrationen bestimmter Gase bewirken eine deutliche Zunahme der Leitfähigkeit, die mehr als zwei Zehnerpotenzen betragen kann. Anders ausgedrückt, der elektrische Widerstand dieses Materials sinkt bei Einwirkung dieser Gase auf unter 1% des Wertes, den er in normaler Luft hat.
Beispiel: bereits ein Volumenanteil von 0,1% Propangas in der Luft erhöht die Leitfähigkeit diese Gassensors um das 20fache gegenüber dem Normalzutand; eine so geringe Gaskonzentration liegt weit unter dem gefährlichen Grenzwert des explosionsfähigen Gemisches, das für Propan bei ca. 2% Volumenprozent beginnt (siehe Tabelle). Diese hohe Empfindlichkeit garantiert das zuverlässige Ansprechen weit vor Erreichen gefährlicher Konzentrationen.
Eine verkürzte Reaktionszeit ergibt sich, wenn man die Sensorfläche aufheizt (auf ca. 200 bis 400°C). Erst dadurch läßt sich der Effekt auch mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand nutzen.
Daten einiger Kohlenwasserstoffe
Gase Formel Exgrenze Gas/Luft rel.Dichte bezogen auf Luft
Methan CH4 5,0% 0,6
Äthan C2H6 3,0% 1,0
Propan C3H8 2,1% 1,6
Butan C4H10 1,8% 2,0
Pentan C5H12 1,4% 2,5
Hexan C6H14 1,2% 3,0
Heptan C7H16 1,0% 3,5
Oktan C8H18 0,9% 3,9
Dekan C10H22 0,7% 4,9
Zwei Dinge lassen sich daraus unmittelbar ableiten. Erstens nimmt die Explositionsgefährlichkeit mit der Kettenlänge zu. Beim Methan (dem hauptsächlichen Bestandteil von Stadtgas) ist dazu mindestens ein 5%iges Gas-Luftgemisch erforderlich, bei Propan genügen bereits 2,1%. Zweitens gibt es Konzentrationsunterschiede, Z.B. ist Methan leichter als Luft, Propan dagegen schwerer, was bei der Anbringungsstelle des Gaswarners natürlich zu berücksichtigen ist. Wer Stadtgas detektieren will, sollte den Sensor hoch montieren (ca. 0,3m unterhalb der Raumdecke). Wer auf Propangas aus ist, sollte den Sensor in Bodenähe anbringen (ca. 0,3 m oberhalb des Fußbodens).
Der Gassensor TG 813 ist an eine Signalauswertung SA vom Typ LM 311 N angeschlossen, die wiederum von einem Netzteil NT für 12V Gleichspannung gespeist wird. Der Signalauswertung SA ist ein Schwellwertgeber δ zugeordnet, welcher bestimmt, wann der Signalzustand "Gefahr" gegeben ist, den die Signalauswertung SA an ein Einschaltverzögerungsglied EV vom Typ SE 555 weitergibt. Diesem Einschaltverzögerungsglied EV ist ein Nandglied vom Typ CD 4011 BCN nachgeschaltet, welches einen Encoder EC vom Typ HT 600 steuert. Dieser erzeugt ein codiertes Alarmsignal, das von einem Netzmodulator NM als Sender auf die Hausnetzleitung NL geschaltet wird, so daß es überall im Haus empfangen werden kann.
Fig. 3 zeigt das Gasalarm- und Freischaitgerät GAF. Es gibt wiederum ein Netzteil NT für 12V Gleichspannung zur Versorgung der verschiedenen Komponenten. Diese umfassen einen Demodulator DM als Empfänger und einen daran angeschlossenen Decoder DC vom Typ HT 614. Dieser steuert ein Schaltrelais SR mit mehreren Schaltkontakten. An diese wird ein Arbeitsstromauslöser ASA vom Typ ABB 5 2-A1 angeschlossen, der widerum einen Sicherungsautomaten SA vom Typ ABB S 280 steuert, um den gefährdeten Stromkreis der Hausnetzleitung NL stromlos zu schalten, um jegliche Funkenbildung im Gefahrenbereich auszuschließen. An einen Schaltkontakt des Schaltrelais SR kann auch eine Sirene oder Blinkleuchte angeschlossen werden, wie dargestellt. Ferner ist es möglich, einen Ventilstellantrieb VSA oder ein Telefonwahlgerät TWE anzuschließen, wie in Fig. 1 angedeutet.
Der Ventilstellantrieb kann auch so aufgebaut sein, daß er bei Stromloswerden seine Sperrstellung einnimmt. Wenn daher im Bereich der Gaszuführung im Keller eines Gebäudes Gas durch den Gassensor festgestellt wird und die Hausnetzleitung in diesem Bereich abgeschaltet wird, wird gleichzeitig das Gas gesperrt. Da das Netz an anderer Stelle des Gebäudes eingeschaltet bleibt, kann ohne weiteres Alarm gegeben werden.
Das Schaltrelais SR in Fig. 3 stellt gwissermaßen einen Speicher für das codierte Alarmsignal dar, da es seinen Schaltzustand so lange beibehält, bis es von Hand wieder in die Stellung "gefahrlos" rückgesetzt wird. Somit kann kein Alarmsignal unbemerkt und unbeachtet bleiben.

Claims (7)

  1. Gasexplosionsschutzgerät mit folgenden Merkmalen:
    ein Gassensor (GS), der die An- oder Abwesenheit von brennbaren Gasen feststellt und einen Signalzustand "Gefahr" betreffend der Anwesenheit solcher brennbarer Gase einnimmt;
    ein Encoder (EC) mit zugeordnetem Sender, der entsprechend dem Signalzustand "Gefahr" des Gassensors ein codiertes Alarmsignal an die Hausnetzleicung (NL) weitergibt, an welcher das Gerät angeschlossen ist;
    ein Decoder (DC) mit zugeordnetem Empfänger, der an entfernter Stelle an die Hausnetzleitung (NL) angeschlossen ist, auf das codierte Alarmsignal anspricht und die Abgabe eines Stellsignals veranlaßt;
    eine Schalteinrichtung (SR), die von dem Decoder aktivierbar ist und die Hausnetzleitung (NL) im Gefahrenbereich abschaltet.
  2. Gasexplosionsschutzgerät nach anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Warneinrichtung von dem Steilsignal ansteuerbar ist.
  3. Gasexplosionsschutzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine automatische Telefonwähleinrichtung (TWE) beim Ansprechen des Decoders ansteuerbar ist.
  4. Gasexplosionsschutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilstellantrieb (VSA) von dem Stellsignal. antreibbar ist, der ein Sperrventil in der Gaszuführleitung des Gebäudes aufweist, in welchem das Gerät installiert ist.
  5. Gasexplosionsschutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Decoder (DC) ein Speicher (SR) zugeordnet ist, der den Alarmzustand solange aufrechterhält, bis dieser willentlich aufgehoben wird.
  6. Gasexplosionsschutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gaswarnzusatzgerät (GWZ) an eine beliebige Haussteckdose der Hausnetzleitung (NL) anschließbar ist und einen Demodulator sowie eine von diesem gesteuerte Alarmsirene enthält.
  7. Gasexplosionsschutzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine automatische Telefonwähleinrichtung (TWE) an eine beliebige Haussteckdose der Hausnetzleitung (NL) anschließbar ist und einen Demodulator als Empfänger sowie einen Decoder enthält.
EP99110354A 1998-05-28 1999-05-28 Gasexplosions-Schutzgerät Withdrawn EP0961254A3 (de)

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