PL136504B1 - Method of detecting presence of flammable gas,in particular methane,in ambient atmosphere and apparatus therefor - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykrywania zawartosci gazu palnego w atmosferze, zwlaszcza metanu, i urzadzenie do wykrywania zawartosci gazu palnego w atmosferze, zwlaszcza metanu.Znane sa rózne przyrzady do pomiaru zagrozenia wybuchem, za pomoca których mierzy sie zawartosc gazu palnego w atmosferze w wyniku spalania katalitycznego na platynowym drucie zarnikowym. Spalanie to powoduje nagrzanie, a wiec zmiane rezystancji, wykorzystywana do wywolania nierównowagi mostku Wheatstone'a, który jest zasilany ze zródla pradu stalego i do którego jest wlaczony drut zamikowy. W wyniku mierzy sie wartosc tej nierównowagi. Znane sa równiez detektory zawartosci gazu palnego w atmosferze, skladajace sie z metalowego drutu zarnikowego otoczonego porowatym materialem ogniotrwalym.W róznych detektorach zawartosci gazu palnego w atmosferze, a zwlaszca w automatycznych przyrzadach do pomiaru zagrozenia wybuchem, na ogól prowadzi sie badania w sposób nieciagly. W odniesieniu do niektórych gazów, a zwlaszcza do metanu, wynik badania detektorem w atmosferze o duzej zawartosci gazu, (to znaczy, w której zawartosc gazu przekracza pewna wartosc progowa zalezna od wlasnosci gazu) jest zwykle uzyskiwany przez zmiane biegunowosci sygnalu pomiarowego, który jest dostarczany przez detektor.Wykorzystywanie takiego zjawiska powoduje na ogól koniecznosc specyficznego obchodzenia sie z drutami zarnikowymi.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze w pierwszym etapie kolejnych badan zasila sie detektor slabym napieciem pierwszym i przerywa sie zasilanie po wykryciu sygnalu dodatniego a w drugim etapie, jezeli sygnal dostarczany przez detektor jest ujemny lub zerowy w pierwszym etapie zasila sie detektor w drugim etapie kolejnych badan drugim napieciem wiekszym od napiecia pierwszego i nastepnie mierzy sie czas trwania sygnalu na koncu drugiego etapu. Okres pierwszego etapu wybiera sie w zakresie od 0,5 do 0,7 sekundy, okres do konca drugiego etapu wybiera sie w zakresie od 1,9 do 2 sekund, napiecie pierwsze wybiera sie w zakresie od 0,9 wolta do 1 wolta, a napiecie drugie wybiera sie w zakresie od 1,2 do 1,4 wolta.Urzadzenie wedlug wynalazku zawiera dyskryminator, który jest dolaczony do przerywacza i którego wejscie jest dolaczone do wzmacniacza oraz uklad podstawy czasu dolaczony do przerywacza. W jednym z wykonan urzadzenie zawiera uklad alarmowy dolaczony do wzmacniacza. Korzystnie uklad alarmowy jest2 136 504 dolaczony do dyskryminatora. Urzadzenie wedlug wynalazku zawiera ukal przetwarzania sygnalu polaczony ze wzmacniaczem. Urzadzenie zawiera korzystnie uklad wskazywania zawartosci gazu palnego, polaczony z ukladem przetwarzania sygnalu. Zaleta wynalazku jest to, ze umozliwia on wskazanie w sposób jasny i niezawodny, czy zawartosc gazu palnego w atmosferze jest lub nie jest wieksza od uprzednio okreslonej wartosci progowej.Sposób wedlug wynalazku przeprowadza sie nastepujaco: jezeli sygnal jest dodatni w czasie pierwszego etapu badan wiadomo jest, ze wystepuje utlenienie, a wiec wysoka zawartosc gazu palnego, i w tym przypadku jest bezcelowe kontynuowanie pomiaru bezuzytecznie zuzywajacego drut zarnikowy. Jezeli sygnal jest ujemny lub zerowy w czasie pierwszego etapu badan, nie mozna wyciagnac wniosku i nalezy prowadzic pomiary w dal¬ szym ciagu przy drugim napieciu wiekszym od pierwszego napiecia. Jezeli sygnal uzyskany w drugim etapie badan jest ujemny, wystapila zmiana biegunowosci i wiadomo ze wystepuje duza zawartosc gazu palnego w atmosferze. W przeciwienstwie do tego, jezeli sygnal'otrzymany na zakonczenie drugiego etapu badan jest dodatni, zawartosc gazu palnego w atmosferze jest mala i mierzy sie ja przez wydluzenie czasu trwania sygnalu.W zaleznosci od wartosci otrzymanej przez ten pomiar, porównuje sie ja z góry zalozona wartoscia progowa zawartosci gazu palnego i wlacza sie sygnal alarmowy lub sie go nie wlacza.Wybór parametrów dla sposobu wedlug wynalazku jest zalezny od rodzaju badanego gazu palnego i na ogól odpowiada dwóm wymaganiom uzytkownika, które polegaja na tym, zeby calkowity okres badania do konca drugiego etapu nie byl zbyt dlugi i zeby mozna bylo stosowac sposób dla detektora dowolnego typu i wzorca a takze zeby nie prowadzil do wskazan niejasnych. Przez gaz palny rozumie sie w ramach wynalazku na przyklad weglowodory posiadajace z jednej strony 1 do 4 atomów wegla a z drugiej strony acetylen. W warunkach eksploa¬ tacyjnych wynalazek daje calkowita gwarancje niezawodnosci okreslenia zawartosci gazu palnego w atmosferze, niezaleznie od tego, jak wielka bylaby ta zawartosc w granicach od 0 do 100%. Wynalazek moze byc stosowany bardzo ogólnie i nie zalezy od rodzaju drutu zarnikowego, w polaczeniu ze wszystkimi mostkami pomiarowymi dajacymi spolaryzowy sygnal nierównowagi, o dowolnej amplitudzie niezaleznie od tego czy wywoluje zjawisko zmiany biegunowosci, czy tez go nie wywoluje.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat elektryczny urzadzenia do wykrywania zawartosci gazu palnego w atmosferze.Urzadzenie zawiera detektor 4 i wzmacniacz 5 spolaryzowanego sygnalu s nierównowagi, dostarczanego prezz detektor 4. Obwód zasilania 1 do zmniejszania napiecia jest polaczony z jednej strony z masa poprzez przerywacz 2, a z drugfej strony z detektorem 4 poprzez przerywacz 3 i dostarcza dwa napiecia N^ i V2 ze zródla zasilania 7. Dyskryminator 6 uzaleznia dzialanie przerywacza 2 od znaku i/lub czasu trwania sygnalu S dostarczanego przez wzmacniacz 5. Uklad 8 podstawy czasu jest przystosowany do zapoczatkowania kolejnych badan, oddzialujacy na przerywacz 3. Detektor 4 jest wykonany np. w postaci mostka Wheatstone'a, którego cztery galezie sa utworzone odpowiednio przez drut zarnikowy detekcyjny F, drut zarnikowy kompensacyj¬ ny F', rezystancje oraz rezystancja polaczona szeregowo z potencjometrem do nastawienia zera, przy czym nastawienie jest uzyskiwane przy calkowitym braku sladu gazu palnego. W czasie wykrywania obecnosci gazu palnego w atmosferze mostek dolaczony do napiecia badania wzbudza sygnal s nierównowagi, który na ogól ma postac napiecia. Wzmacniacz 5 jest wzmacniaczem pradu stalego, którego zasilanie zapewnia zródlo napiecia dodatniego. Przetwarza on sygnal s o danej wartosci w sygnal S o wiekszej wartosci.Obwód zasilania 1 zawiera elementy przystosowane do zmniejszania napiecia dostarczanego przez zródlo napiecia dodatniego do dwóch wybranych napiec \Zt i V2, przy czym napiecie V2 jest mniejsze od napiecia V2.Zródlo napiecia dodatniego moze byc utworzone przez jedno lub dwa ogniwa, baterie lub transformator — pros¬ townik zasilany przez siec elektryczna miejska i zawierajacy korzystnie obwód stabilizujacy. Przerywacz 2 i 3 moga byc dowolnego typu i korzystne jest, jezeli sa one typu elektronicznego. Dyskryminator 6 jest utworzony przez obwody wykonujace operacje logiczne; uzaleznia on dzialanie przerywacza 2 od znaku i/lub czasu trwania sygnalu S. Uklad 8 podstawy czasu zapoczatkowujacy kolejne badania jest sterowany albo recznie albo elektro¬ nicznie. Urzadzenie wedlug wynalazku moze byc korzystnie polaczone z ukladem alarmowym 9 sterowanym przez znak i/lub sygnal S i polaczonym albo ze wzmacniaczem 5, albo z dyskryminatorem 6, jak przedstawiono na rysunku. Alarm moze byc dzwiekowy i/lub wizualny. Urzadzenie moze byc polaczone z ukladem przetwa¬ rzania sygnalu S, nieuwidocznionym na rysunku, a dolaczonym do wzmacniacza 5 i przystosowanym do prze¬ twarzania czasu trwania tego sygnalu w zawartosc gazu palnego.Urzadzenie wedlug wynalazku pracuje w nastepujacy sposób: w momencie t^JLzapoczatkowanie kolejnych badan powoduje zamkniecie przerywaczy 2 i 3 uprzednio otwartych. Przerywacz 3 zamyka sie w polozeniu odpowiadajacym napieciu Vj. Do momentu ti, jezeli sygnal S jest dodatni, dyskryminator 6 powoduje otwarcie przerywacza 2 i uklad alarmowy 9 zostaje wylaczony. Do momentu ti, jezeli sygnal S jest ujemny lub zerowy, dyskryminator utrzymuje zamkniecie przerywacza 2, a uklad 8 podstawy czasu przestawia przerywacz 3 w polozenie odpowiadajace napieciu V2, wywolujac w ten sposób druga faze kolejnych badan. Do momentu t2,136 504 3 który oznacza koniec kolejnych badan, jezeli sygnal S pozostaje ujemny lub zerowy, dolaczony uklad alarmowy jest wylaczony; jezeli sygnal jest dodatni, dolaczony uklad alarmowy nie bedzie wylaczony, jezeli wartosc sygnalu S jest wieksza od wartosci odpowiadajacej uprzednio okreslonej wartosci progowej zawartosci gazu palnego. W koncu do momentu t2 dyskryminator 6 powoduje otwarcie przerywacza 2 a uklad 8 podstawy czasu otwarcie przerywacza 3. We wszystkich powyzej opisanych przykladach uklad przetwarzania sygnalu S dolaczony do urzadzenia wedlug wynalazku umozliwia poznanie wykrytej zawartosci gazu palnego.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wykrywania zawartosci gazu palnego w atmosferze, zwlaszcza metanu, w którym dostarcza sie spolaryzowany sygnal nierównowagi za pomoca detektora stanowiacego mostek Wheatstone'a, znamienny tym, ze w pierwszym etapie kolejnych badan zasila sie detektor slabym napieciem i przerywa sie zasilanie po wykryciu sygnalu dodatniego, a w drugim etapie, jezeli sygnal dostarczany przez detektor byl ujemny lub zerowy w pierwszym etapie, zasila sie detektor w drugim etapie kolejnych badan drugim napieciem wiekszym od napiecia pierwszego i nastepnie mierzy sie czas trwania sygnalu na koncu drugiego etapu. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze okres pierwszego etapu wybiera sie w zakresie od 0,5 do 0,7 sekundy, okres do konca drugiego etapu wybiera sie w zakresie od 1,9 do 2 sekund,napiecie pierwsze wybiera sie w zakresie od 0,9 wolta do 1 wolta, a napiecie drugie wybiera sie w zakresie od 1,2 do 1,4 wolta. 3. Urzadzenie do wykrywania zawartosci gazu palnego w atmosferze, zwlaszcza metanu, zawierajace detektor, do którego jest dolaczony wzmacniacz spolaryzowanego sygnalu nierównowagi i obwód zasilania do zmniejszania napiecia, który jest dolaczony z jednej strony poprzez przerywacz do masy i z drugiej strony do zródla zasilania, znamienne tym, ze zawiera dyskryminator (6), który jest dolaczony do przerywacza (2) i którego wejscie jest dolaczone do wzmacniacza (5) oraz uklad (8) podstawy czasu dolaczony do przerywacza (3). 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze zawiera uklad alarmowy dolaczony do wzmacniacza (5). 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze zawiera uklad alarmowy dolaczony do dyskryminatora (6). 6. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, albo 4 albo 5, znamienne- tym, ze zawiera uklad przetwarzania sygnalu (S) polaczony ze wzmacniaczem (5). 7. Urzadzenie wedlug zastrz. 6, znamienne tym, ze zawiera uklad wskazywania zawartosci gazu palnego, polaczony z ukladem przetwarzania sygnalu (S).136 504 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 130 zl PL PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wykrywania zawartosci gazu palnego w atmosferze, zwlaszcza metanu, w którym dostarcza sie spolaryzowany sygnal nierównowagi za pomoca detektora stanowiacego mostek Wheatstone'a, znamienny tym, ze w pierwszym etapie kolejnych badan zasila sie detektor slabym napieciem i przerywa sie zasilanie po wykryciu sygnalu dodatniego, a w drugim etapie, jezeli sygnal dostarczany przez detektor byl ujemny lub zerowy w pierwszym etapie, zasila sie detektor w drugim etapie kolejnych badan drugim napieciem wiekszym od napiecia pierwszego i nastepnie mierzy sie czas trwania sygnalu na koncu drugiego etapu.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze okres pierwszego etapu wybiera sie w zakresie od 0,5 do 0,7 sekundy, okres do konca drugiego etapu wybiera sie w zakresie od 1,9 do 2 sekund,napiecie pierwsze wybiera sie w zakresie od 0,9 wolta do 1 wolta, a napiecie drugie wybiera sie w zakresie od 1,2 do 1,4 wolta.

3. Urzadzenie do wykrywania zawartosci gazu palnego w atmosferze, zwlaszcza metanu, zawierajace detektor, do którego jest dolaczony wzmacniacz spolaryzowanego sygnalu nierównowagi i obwód zasilania do zmniejszania napiecia, który jest dolaczony z jednej strony poprzez przerywacz do masy i z drugiej strony do zródla zasilania, znamienne tym, ze zawiera dyskryminator (6), który jest dolaczony do przerywacza (2) i którego wejscie jest dolaczone do wzmacniacza (5) oraz uklad (8) podstawy czasu dolaczony do przerywacza (3).

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze zawiera uklad alarmowy dolaczony do wzmacniacza (5).

5. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze zawiera uklad alarmowy dolaczony do dyskryminatora (6).

6. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, albo 4 albo 5, znamienne- tym, ze zawiera uklad przetwarzania sygnalu (S) polaczony ze wzmacniaczem (5).

7. Urzadzenie wedlug zastrz. 6, znamienne tym, ze zawiera uklad wskazywania zawartosci gazu palnego, polaczony z ukladem przetwarzania sygnalu (S).136 504 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz. Cena 130 zl PL PL