FI81921C - Gasdetektorer. - Google Patents

Description

1 81921

Kaasunilmaisimet Tämä keksintö koskee kaasunilmaisimia. Tarkemmin sanottuna keksinnön kohteena on kaasunilmaisin, joka kä-5 sittää kotelon, kaasun kennomuuttimen, joka on asennettu koteloon ja joka reagoi muuttamalla sähköominaisuutensa valitun kaasun pitoisuuden muutoksiin kotelossa, sähköval-vontapiirin, joka on asennettu koteloon ja on sähkökytken-nässä muuttimeen, joka on suunniteltu ottamaan vastaan 10 sähkön syötön kauko-ohjausasemasta ja syöttämään ohjaus-asemaan valvontasignaalin, joka osoittaa kaasupitoisuuden. Keksinnön kohteena on myös valitun kaasun pitoisuutta valvoa järjestelmä kaasun esiintymisen valvomiseksi ympäristössä, kuten maanalaisessa kaivoslouhoksessa, joka järjes-15 telmä sisältää useat kaasunilmaisimet, joista jokainen ilmaisin käsittää kaasun kennomuuttimen, joka on asennettu koteloon ja reagoi muuttamalla sähköominaisuutensa kaasu-pitoisuuden muutksiin kotelossa, ja koteloon asennetun sähkövalvontapiirin, joka on sähkökytkennässä muuttimeen, 20 joka on sovitettu muodostamaan valvontasignaaleja, jotka vastaavat muuttimen sähköominaisuutta ja kauko-ohjausase-man, joka on sähkökytkennässä jokaiseen valvontapiiriin ja . .·. joka antaa näihin sähkötehoa sekä vastaanottaa jokaisesta valvontapiiristä valvontasignaaleja, jotka ilmoittavat 25 kaasun kulloisetkin pitoisuudet vastaavien ilmaisimien koteloissa.

Aikaisemmin tunnetaan kaasunilmaisimet, joissa on muuttimet, jotka reagoivat yhden tai useampien, valittujen kaasujen läsnäoloon muuttaen sähköominaisuutensa, niin 30 että näiden ominaisuuksien sähkövalvonnan avulla valitun kaasun läsnäolon ja pitoisuuden ilmaisu ympäristössä on mahdollinen. Tavallisesti käytetään kojetta, jossa on muutin, sähkövalvontapiiri ja sähkön paikallinen lähde ja lisäksi kojeen näyttö, niin että valitun kaasun tai kaasu-35 jen läsnäolo ja/tai pitoisuus voidaan helposti määrittää 2 81 921 valitussa ympäristössä. Tällaiset kojeet ovat yleensä kalliita ja vähemmän kestäviä, varsinkin kun vaaditaan tarkkuutta ja on mitattava pieniä pitoisuuksia eli muutama miljoonasosa.

5 Po. keksinnön tarkoituksena on kehittää kaasunil- maisimet, jotka ovat verraten halpoja ja joilla ilmaistaan kaasun alhaiset pitoisuudet, varsinkin hiilimonoksidin ja metaanin. Keksinnön kaasunilmaisimia käytetään erityisesti, mutta ei yksinomaan, tulipalojen tai vaarallisten ti-10 lanteiden ilmaisemiseksi maanalaisissa kaivoksissa.

Keksinnön mukaiselle kaasuilmaisimelle on tunnusomaista, että valvontasignaalilla on maksimiarvo kun kaasupitoisuus on pienimmillään, jolloin valvontasignaalin arvo pienenee kun kaasupitoisuus kasvaa. Kaasunilmaisimen 15 edullisia suoritusmuotoja on esitetty oheistetuissa patenttivaatimuksissa 2-7.

Keksinnön mukaiselle kaasun pitosuutta valvovalle järjestelmälle on tunnusomaista, että valvontasignaaleilla on maksimiarvo kun kaasupitoisuus on pienemmillään valvon-20 tasignaalien arvon pienentyessä kun kaasupitoisuus kasvaa. Edullisesti jokainen valvontasignaali on analoginen virta-signali, joka edustaa kaasun pitoisuutta.

Kaasun kennomuuttimet voidaan järjestää siten, että ne reagoivat yhteen valittuun kaasuun, kuten hiilimonoksi-25 diin tai metaaniin, tai ne voivat reagoida kahteen tai useampiin kaasuihin tai niiden seoksiin.

Jokaisen ilmaisimen kotelo voi käsittää suljetun tilan, joka ympäröi kennoja ja jonka seinissä on aukkoja, joiden kautta kaasu voi tulla sisään. Nämä kotelot on mie-30 luiten järjestetty siten, että aukkojen kautta tuleva kaasu saa hitaan pyörreliikkeen kotelon sisäpuolta pitkin silloinkin, kun kotelo on sellaisessa asennossa, että ilmavirta liikkuu nopeasti kotelon ulkosivun ohi.

Kennomuutin on mieluiten järjestetty helpostivaih-35 dettavaksi ja varustettu esim. pistotulppa-asennuksella.

Il 3 81921

Kun kennomuuttimen kestoikä on verraten lyhyt, esim. vain muutamia kuukausia, voidaan kennomuutin tällöin helposti vaihtaa tarvittaessa.

Seuraavassa kuvataan keksinnön mukaista hiilimonok-5 sidikaasun ilmaisinta esimerkkinä ja viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuviot 1 ja 2 esittävät pystyleikkauskuvantoja kahdesta samanlaisesta ilmaisimesta; ja kuvio 3 esittää ilmaisimien kaaviomaista kytkentä-10 kaaviota.

Piirustuksiin viitaten kuvio 1 näyttää kaasunilmai-simen 9, jossa on kotelo 10, joka käsittää sisäisen, suljetun tilan 12 ja ulomman, suljetun tilan 14, joissa mo lemmissa tiloissa on kuusi ohjausrakoa, jotka eivät ole 15 keskenään yhteensuunnattuja. Tämä merkitsee, että kun ilma virtaa verraten nopeasti kotelon 10 ohi, menee osa ilmasta vähitellen suljetun tilan 12 sisälle rakojen kautta ja pyörii hitaasti ympäri tässä. Suljettuun tilaan 12 on asennettu kaasun kennomuutin 16, joka reagoi hiilimonoksi-20 din läsnäoloon ja pitoisuuteen muuttamalla sähköominaisuu- tensa. Elektroninen piiri 18 on asennettu kapseloidusti kammioon 20 muuttimen 16 ylle ja se on sähkökytkennässä muuttimen 16 kanssa. Kolme johdinta 22, 24 ja 26 on kytketty piiriin 18 ja päätesarjaan 27.

25 Kotelo 10 on varustettu kannella 28, jossa on tuki- silmukka 30, niin että ilmaisimen 9 voi helposti ripustaa haluttuun paikkaan.

Käytössä ilmaisin 9 sijoitetaan valittuun paikkaan maan alla ja yhdistetään muihin samanlaisiin ilmaisimiin 30 eri sopivissa kohdissa maanalaisella kaivosalueella. Kaikki ilmaisimet saavat sähköä keskeisestä ohjausasemasta, johon syötetään valvontasignaaleja ilmaisimista, jotka signaalit osoittavat hiilimonoksidipitoisuuden eri ilmaisimien alueella.

• · 35 Kuvion 2 näyttämä ilmaisin on sama kuin kuvion 1 ilmaisin, paitsi että kannen 28 sisäpuolelle on asennettu 4 81 921 pieni tuuletin 32. Tuuletin 32 saa voiman asemasta johtimen 26 kautta. Tuuletin 32 imee ilmaa kammioon 12 suljettujen tilojen 12 ja 14 seinissä olevien rakojen kautta. Tuulettimen 32 ansiosta ilmaisin 9 voi reagoida tehokkaas-5 ti ja nopeasti hiilimonoksidipitoisuuden muutoksiin silloinkin, kun ilmaisin on asennettu alueelle, jossa on vain vähän tai ei lainkaan ilman virtausta. Kaivoksissa saa tunnettu pakotettu ilmatuuletus normaalisti aikaan riittävän kiertoliikkeen ilmaisimen ohi, kun tämä sijaitsee pää-10 ilmatiessä tai sen lähellä. On kuitenkin mahdollista sijoittaa ilmaisin 9 alueelle, jossa on verraten vähän ilmankiertoa, tai ilmatuuletus voidaan katkaista huoltoa varten tai se mahdollisesti ei toimi vian takia. Tällöin tuuletin 32 varmistaa sen, että on riittävästi ilman lii-15 kettä, niin että ilmaa tulee suljettuun tilaan 12, niin että muutin 16 voi reagoida hiilimonoksidiin ja antaa siitä ilmaisun.

Kuviossa 3 piiri sisältää syöttöpiirin, joka saa -15 voltin tasavirran keskeisestä ohjausasemasta johtojen 20 22 ja 26 välillä. Stabiloiva verkko 40 alentaa jännitteen -12 volttiin ja antaa syötön jakopiiriin, joka sisältää vahvistimen 42, yhteisen nollan saamiseksi sekä +6 voltin ja -6 voltin antotehon saamiseksi piirin muuta osaa varten.

25 Kaasun kennomuutin 16 on kytketty sovitusvahvis- . . timeen 44, jonka takaisinkytkentäpiirissä on vastus 46 ja jonka antoliitin on kytketty vahvistimen 48 kautta toiseen vahvistimeen 50, joka sisältää takaisinkytkennän lämpötilan korjausta varten. Muut vahvistimet 52,54 ja 56 on 30 kytketty sarjaan virtakäyttölaitteen 58 kanssa, jonka antoliitin on kytketty johtimeen 24.

Vahvistimien 52 ja 54 ottotehot ovat säädettävissä piirin nollasäädön ja vastaavasti säätöalueen muuttamiseksi. Vahvistimen 56 ottoteho on myös säädettävissä piirin 35 kokonaisantotehon korjauksen aikaansaamiseksi.

Kuvatussa piirissä valitaan johtimen 24 kautta ta- 5 81 921 pahtuvan syötön antoteho, joka osoittaa hiilimonoksidipitoisuuden, niin että kun hiilimonoksidipitoisuus on nolla, on virtakäyttimen 58 antoteho yksi milliampeeri. Tämä vastaa nollaantotehoa vahvistimen 54 kohdalla, niin että vah-5 vistimen 56 korjausottotehon on oltava 1 voltti.

Nollasäätöä piiriä varten korjataan muuttamalla vahvistimen 52 saamaa ottotehoa. Tämä säädettävä ottoteho on tarpeellinen sen pienen virran tasapainoittamiseksi, joka virtaa muuttimen 16 kautta, kun hiilimonoksidia ei 10 ole paikalla.

Valittua ilmaisualuetta ohjaa tai säätää vahvistimen 54 saama ottoteho ja se valitaan nollaksi hiilimonoksidin sadalle miljoonasosalle; tämäkin alue on tarvittaessa säädettävissä muuttamalla vastuksen 46 vastusarvoa. 15 Piirin alkuasennuksen jälkeen testataan sitten ilmaisinta kohdistamalla muuttimeen 16 tunnettu hiilimonoksidipitoisuus ja säätöalue säädetään valitun alueen mukaiseksi.

Normaalisti voidaan jokainen mainittu säätö suorittaa käyttämällä sopivia, säädettäviä vastuksia, joihin 20 pääsee käsiksi esim. ruuvimeisselin avulla vahingoittamat ta tai häiritsemättä piirin kotelointia kammiossa 20.

Käytössä muutin 16, joka sinänsä ei ole osa keksinnöstä, reagoi hiilimonoksidin läsnäoloon muuttamalla säh-köominaisuutensa, niin että vahvistimen 48 saamat ottote-25 hot epätasapainottuvat ja virtakäyttimen 58 antovirta pienenee asianmukaisesti. Kaivoslouhosten valvomiseksi valitaan alueeksi 100 miljoonasosaa, kuten on selitetty, niin että jos pitoisuus nousee tälle tasolle, pienenee virtakäyttimen 58 antovirta 1 milliampeerista nollaan.

30 On selvää, että on mahdollista käyttää muita pii ri järjestelyjä ja muita asetuksia piirissä. Parhaana pidetään kuitenkin kasvavan kaasupitoisuuden myötä pienentyvää antovirtaa, koska näin saadaan aikaan häiriötön ominaisuus. Tallennuksia tehtäessä, varsinkin korttipiirtu-35 reiden avulla, on täys- tai enimmäispoikkeutus sitä paitsi edullinen kaasun nollapitoisuuden yhteydessä.

6 81 921

Muutin 16 kytketään tulpalla paikalleen koteloon 10. Näin voidaan muutin 16 helposti vaihtaa. Nykyisin saatavissa olevien, sopivien muuttimien kestoikä on 6-18 kuukautta kaivosympäristössä, minkä vuoksi ne on normaalisti 5 vaihdettava 6-12 kk välein. On ilmeistä, että kuvattu piiri mahdollistaa jokaisen vaihdetun muuttimen kalibroimisen ja piirin säätämisen, kun uusi muutin kytketään ensi kertaa koteloon 10, ja muulloinkin tarvittaessa.

Kun tuuletin 32 on asennettu, se kytketään johti-10 meen 26, kuten katkoviiva näyttää kuviossa 3.

Kuten on mainittu edellä, sijoitetaan ilmaisimet sopiviin, eri valittuihin paikkoihin maanalaisen louhoksen koko alueelle; keskusohjausasema on normaalisti ja käytännöllisesti kaivoksen pinnan kohdalla. Ohjausasemassa on 15 mieluiten korttipiirtureita, jotka kytketään eri ilmaisimiin hiilimonoksidipitoisuuden muutosten valvomiseksi. Jokainen korttipiirturi voidaan yndistää hälytyspiiriin ja järjestää antamaan kuuluvan ja/tai näkyvän hälytyksen, kun pitoisuus nousee ennaltamäärätylle tasolle. Tämän hälytys-20 signaalin saamiseksi voidaan käyttää hälytyspiiriä tai lisäpiiriä, joka sisällytetään kuvattuun sähköpiiriin jokaisen ilmaisimen kammioon 20 koteloinnissa. Lisäksi voidaan ilmaisimet tai hälytyspiiri pinnan kohdalla varustaa lisäpiirillä, joka reagoi hiilimonoksidipitoisuuden muuto-25 sarvoihin ja kehittää toisen hälytyssignaalin, kun tämä arvo ylittää ennaltamäärätyn arvon.

Kaukomittausjärjestelmän avulla voidaan viestittää virtakäyttimen 58 antovirran suuren keskusohjausasemaan. Tällöin syötetään tehoa kaukomittauslenkin avulla sekä 30 ilmaisimien sähköpiireille että jokaisessa ilmaisimessa olevaan kaukomittauspiiriin.

Hiilimonoksidin valvominen on erityisen edullista, kun halutaan saada selville maanalaisen tulipalon alku tai jopa palon kannalta vaarallisten olosuhteiden läsnäolo tai 35 esiintyminen, jollaisia voi kehittyä varsinkin hiilikaivoksessa. Muidenkin kaasujen, esim. hiilidioksidin, läsnä- li 7 81921 oloa voidaan myös käyttää. Mutta koska kaivoksessa voi esiintyä tilapäisesti hiilidioksidin verraten korkeita taustapitoisuuksia silloinkin, kun tulipaloa tai sen vaaraa ei ole, ei ole helppoa erottaa paloa osoittavia muu-5 toksia normaaleista turvallisista olosuhteista. Valvomalla hiilimonoksidin, metaanin tai niiden seosten läsnäoloa näiden kaasujen pienten pitoisuuksien alku ja kasvu muodostavat yleensä paljon luotettavamman ja helpommin erotettavan olosuhteen, jonka avulla voidaan nopeasti havaita 10 tulipalon syttyminen tai muita vaarallisia olosuhteita.

Koska jokainen kuvattu ilmaisin järjestelmässä, joka valvoo kaasupitoisuutta maanalaisella alueella, ei tarvitse paikallista voimanlähdettä ja se on varustettu kauko-osoittimilla, esim. korttipiirtureilla, voidaan jo-15 kainen ilmaisin valmistaa verraten halvalla. Lisäksi kauko-ohjausasema ei vain anna aikaista osoitusta palosta, mutta kaasupitoisuuden keskusvalvonnalla on lisäksi se etu, että vialliset tai toimimattomat ilmaisimet voidaan tunnistaa. Tämä voidaan tehdä joko tarkkailemalla epäluon-20 teenomaisia muutoksia niiden antovalvontasignaaleissa tai vertaamalla näitä signaaleja niihin, jotka tulevat ilmaisimista, jotka sijaitsevat lähellä samalla alueella.

Järjestelmällä voidaan myös valvoa vaarallisten kaasupitoisuuksien esiintymistä tai alkua joko kaivos- tai 25 jopa pitkissä tietunneleissa, joissa kysymyksessä ei tarvitse olla tulipalo tai palon vaara, vaan mahdollisesti terveydelle vaaralliset olosuhteet.

Keskusvalvonta-asema on mieluiten sellainen, jota jo käytetään ionointityyppisten savunilmaisijoiden kanssa. 30 Lisäksi voidaan käyttää samoja koteloita, joita jo käytetään ja jotka ovat nykyisin saatavissa tällaisia savunil-maisimia varten. Näin voidaan kaasunilmaisimet valmistaa suurina määrinä käyttäen samaa koneistoa, jolla valmistetaan savunilmaisimien kotelot. Lisäksi voidaan kaasunil-35 maisimet haluttaessa sisällyttää järjestelmään, joka valvoo samanaikaisesti useita savunilmaisimia ja useita hiilimonoksidin ilmaisimia, jotka on jaettu samalle alueelle.

Claims (10)

1. Kaasunilmaisin, joka käsittää kotelon (10), kaasun kennomuuttimen (16), joka on asennettu koteloon ja 5 joka reagoi muuttamalla sähköominaisuutensa valitun kaasun pitoisuuden muutoksiin kotelossa, sähkövalvontapiirin (18), joka on asennettu koteloon (10) ja on sähkökytken-nässä muuttimeen (16), joka on suunniteltu ottamaan vastaan sähkön syötön kauko-ohjausasemasta ja syöttämään oh-10 jausasemaan valvontasignaalin, joka osoittaa kaasupitoi-suuden, tunnettu siitä, että valvontasignaalilla on maksimiarvo kun kaasupitoisuus on pienimmillään, jolloin valvontasignaalin arvo pienenee kun kaasupitoisuus kasvaa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaasunilmaisin, tunnettu siitä, että kaasun kennomuutin on tarkoitettu reagoimaan hiilimonoksidipitoisuuksien muutoksiin kotelossa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kaasunil-20 maisin, tunnettu siitä, että kotelo (10) käsittää suljetun tilan (12), joka ympäröi kennomuutinta (16) ja jonka seinissä on aukkoja, joiden kautta kaasu voi tulla sisään.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kaasunilmaisin, 25 tunnettu siitä, että kotelo (10) käsittää kaksi suljettua tilaa (12, 14) toistensa sisällä ja sen seinissä olevat aukot ovat eri tavalla suunnatut mutkittelevan tien muodostamiseksi ilmalle, joka tulee kennomuutinta (16) ympäröivän sisäisen suljetun tilan sisään.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen kaa sunilmaisin, tunnettu siitä, että kennomuutin (16) on asennettu koteloon irrotettavasti.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen kaasunilmaisin, tunnettu siitä, että se sisältää tuu-35 lettimen (32), joka on asennettu koteloon (10) ja on tar- II 9 81 921

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen kaa-sunilmaisin, tunnettu siitä, että valvontasignaali on analoginen virtasignaali, joka edustaa kaasun pitoisuutta.

8. Valitun kaasun pitoisuutta valvoa järjestelmä kaasun esiintymisen valvomiseksi ympäristössä, kuten maanalaisessa kaivoslouhoksessa, joka järjestelmä sisältää useat kaasunilmaisimet (9), joista jokainen ilmaisin käsittää kaasun kennomuuttimen (16), joka on asennettu kotelo loon (10) ja reagoi muuttamalla sähköominaisuutensa kaasu-pitoisuuden muutoksiin kotelossa, ja koteloon asennetun sähkövalvontapiirin (18), joka on sähkökytkennässä muut-timeen (16), joka on sovitettu muodostamaan valvontasig-naaleja, jotka vastaavat muuttimen (16) sähköominaisuutta 15 ja kauko-ohjausaseman, joka on sähkökytkennässä jokaiseen valvontapiiriin ja joka antaa näihin sähkötehoa sekä vastaanottaa jokaisesta valvontapiiristä valvontasignaaleja, jotka ilmoittavat kaasun kulloisetkin pitoisuudet vastaavien ilmaisimien (9) koteloissa (10), tunnettu 20 siitä, että valvontasignaaleilla on maksimiarvo kun kaasu-pitoisuus on pienemmillään valvontasignaalien arvon pienentyessä kun kaasupitoisuus kasvaa.

8 81 921

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että jokainen valvontasignaali on 25 analoginen virtasignaali, joka edustaa kaasun pitoisuutta.

10 81 921