RU29389U1 - Газочувствительный элемент - Google Patents

Description

ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ.

Устройство относится к контрольно-измерительным приборам и может быть использовано в составе типовых систем охранно-пожарной сигнализации 1, с. 237-241 в качестве извещателя наличия опасных концентраций (аварийной утечки) горючих газов (паров) на объекте, контролируемом системой, включающей в себя стандартные приборы охранно-пожарной сигнализации.

Известен чувствительный элемент датчика метана термокаталитический регистрирующий присутствие в окружающем воздухе опасных концентраций горючего компонента (СН4) путем каталитического окисления СН4 кислородом воздуха (катализатор - Pt) 2, с. 309.

Указанное устройство не адаптировано к типовым системам охранно-пожарной сигнализации, предназначено только для использования в составе специализированного датчика метана.

Известен такясе извещатель омический охранной сигнализации - устройство, формирующее сигналы извещениий о состоянии охраняемого объекта изменением одного из своих физических параметров - электрической проводимости 1, с. 24-28, 1, с. 24-28.

Указанное устройство не предназначено для газового контроля.

Наиболее близким по существенным физическим свойствам рабочей части чувствительного элемента устройства - нелинейная вольтамперная характеристика в рабочем интервале температур - является бареттер 3, с. 45, принятый в качестве прототипа заявляемого устройства.

Бареттер применяется по иному назначению - в качестве стабилизатора тока Существенное отличие прототипа от заявляемого устройства - герметичный (воздухонепроницаемый) корпус, изолирующий рабочую часть устройства от

окружающей газовой среды, что не позволяет использовать его в качестве газочувствительного элемента.

Цель заявленного объекта - создание устройства регистрации присутствия в окружающем воздухе опасных концентраций горючих компонентов, адаптированного по своим параметрам к типовым системам охранно-пожарной сигнализации интегрируемого непосредственно в шлейф охранно-пожарной сигнализации.

Указанная цель достигается тем, что корпус выполнен воздухопроницаемым - с отверстиями, перекрытыми сухим огнепреградителем, и снабжен радиатором, а в качестве рабочей части газочувствительного элемента применен электронагревательный элемент - проводник с высоким сопротивлением электрическому току, изготовленный из материала с высоким температурным коэффициентом электрического сопротивления 4, с. 113, устойчивого к воздействию повышенных температур 4, с. 64.

Вариант 1 (фиг I): электронагревательный элемент 1, выполненный в форме нити накаливания из термостойкого электропроводящего материала, присоединен своими концами к контактам вводного устройства 2, подключаемого к внешней электрической цепи (шлейфа охранно-пожарной сигнализации) и заключен в механически прочный корпус 3 с отверстиями, перекрытыми сухим огнепреградителем 4 5, с. 336-337 (например - мелкоячеистой сеткой - пламегасящий элемент из материала с высокой удельной теплопроводностью), соединенным с дополнительными поглощающими и рассеивающими избыточное тепло элементами - радиаторал1и 5.

В -данном варианте корпус 3 выполнен с дополнительными конструктивными элементами - радиаторами 5 с целью понижения температуры огнепреградителя 4 и корпуса для предотвращения воспламенения горючих компонентов вне устройства от

г

Вариант 2 (фиг. 2): корпус устройства выполнен из материала с высокой удельной теплоемкостью и теплопроводносгыо, остальные элементы устройства аналогичны варианту 1.

В данном варианте корпус выполняет функцию радиатора, что упрощает конструкцию, cymecTBefiHO улучшая технологичность и экономичность изготовления устройства.

Вариант 3: конструкция усгройства аналогична конструкции, описанной по вариантам 1 и 2 (подварианты 3.1 и 3.2), за исключением - поверхность рабочей части газочувствительного элемента нанесено покрытие из материала с каталитическими свойствами для экзотермических реакций окисления горючих газов (паров) окислителем, входящим в состав контролируемой газовой среды при температуре ниже температуры самовоспламенения контролируемой газовой смеси (например - реакций экзотермического окисления горючих газов молекулярным кислородом, катализатор - шпинель 8, с. 17).

Данный вариант позволяет осуществлять газовый контроль при значительно более низких рабочих температурах рабочей части элемента, что повыщает безопасность эксплуатации.

Вариант 4: конС1рукция устройства аналогична конструкции, описанной гю вариантам 1, 2, 3 за исключением: рабочая часть газочувств1ггельного элемента выполнена в форме пленошого электропроводящего покрытия из материала, удовлетворяющего по свойствам выщеописанным условиям, нанесенного на изолирующую механически прочную термостойкую основу (пример материала основы

- электротехническая керамика) 9, с. 59, прочие существенные признаки устройства

Данный вариант имеет преимущество по сравнению с предыдущими по механической прочности и износостойкости рабочей части газочувствительного элемента.

Вариант 5: конс1рукция усгройства аналогична конструкции, описанной по вариантам 1, 2, 3, 4, за исключением: рабочая часть газочувствтгельного элемента выполнена в виде сборки соединенных между собой элементов с активным сопротивлением электрическому току, прочие существенные признаки соответствуют вариантам 1, 2, 3, 4-подварианты 5.1, 5.2, 5.3, 5.4.

Данный вариант позволяет использовать для изготовления рабочей части заявляемого устройства использовать стандартные радиотехнические детали резисторы, что улучшает технологичность и экономичность изготовления устройства.

Заявляемое устройство (варианты 1-5) работает следующим образом: Электрические параметры рабочей части устройства соответствует электрическим параметрам типового объектового устройства систем охранно-пожарной сигнализации: при концентрации горючих компонентов в окружающей газовой среде () ниже порогового значения, нормируемого для данной категории охраняемого объекта 7, с. 48-49, 64-65 - параметр чувствительного элемента соответствует состоянию «норма электрической цепи шлейфа приемно-контрольного прибора 1, с. 9, при превышении концентрацией горючих компонентов уровня порогового значения - соответствует величине электрического тока, формирующего уровень тревожного сигнала в электрической цепи шлейфа приемно-контрольного прибора. Осуществление указанных функций устройства достигается с помощью конструктивных особенностей электронагревательного элемента: удельное электрическое сопротивление, температурный коэффициент электр1тческого сопротивления 5, с. 113, терм№1еская стойкость материала (температура плавления)

5, с. 64 и линейные размеры (длина и сечение) рабочей части элемента подобраны и выполнены по двум нижеописанным условиям.

Условие 1: рабочая часть имеет такие активное сопротивление и массу, гго нагревается протекающим по нему током электрической цепи шлейфа приемноконтрольного прибора в режиме «норма до температуры, достаточной для начала на поверхности рабочей части экзотермической реакщш окисления 6, с. 311; 8, с. 17 контролируемых горючих компонентов газовой среды окисляющим компонентом (например - кислородом воздуха), входящим в состав данной среды.

Условие 2: при наличии в окружающей рабочую часть газовой среде контрол фуемых горючих компонентов в концентрации, превышающей допустимый нормой 7, с. 48, 64 предел, около поверхности рабочего элемента происходит окислент упомян)ггых газовых компонентов окисл} телем, входящим в состав данной газовой среды (кислородом ъсздухл) с вьщелением тепла, нагревающего рабочую часть газочувствительного элемента настолько, что её сопротивление изменяется (благодаря высокому температурному коэффициешу сопротивления материала рабочей части), вызывая тем самым изменение общего электрического сопротивления щлейфа сверх нормируемого для используемого приемно-контрольного прибора, приводящее к формированию тревожного сигнала. Способ подключения устройства в электрическую цепь шлейфа охранно-пож ной сигнализации - последовательно оконечному устройству.

Режимы работы устройства по варианту 1 (2, 4.1, 4.2, 5.1, 5.2): при нормальных климатических условиях и допустимых (безопасных) концентрациях горючих компонентов О1фужающей среды температура рабочей части газочувствительного элемента в режиме «норма - б50-:-700 град. С (выше температуры самовоспламенения щироко распространенных в природе и хозяйственной

г

деятельности горючих газов 6, с. 311); в режиме срабатывания - при превышении

горючими компонентами предельно допустимых концентрации, температура раоочеи

части газочувствительиого элемента превышает температуру режима «норма на 10-:-20 процентов, вызывая соотвегствующее изменение элеюрического сопротивления рабочего элемента, приводящее к надежному срабатыванию приемноконтрольного прибора («тревога).

Режимы работы устройства по варианту 3 (4.3, 5.3): при нормальных климатических условиях окружающей среды и отс тствии горючих компонентов газовой среды (режим «норма) температура рабочего элемента поддерживается за счет нагрева протекающим через него током в диапазоне температур 350-:-400 град. С (ниже температур самовоспламенения широко применяемых в хозяйственной деятельности горючих летучих веществ) 8, с. 17 (гго повышает безопасность эксплуатации устройства), при появлении горючих компонентов с концентрацией выше допустимой 7 с.48-49, 64-65 - температура возрастает за счет протекания экзотермической реакции окисления, инициируемой катализатором (режим «тревога).

Газочувствительный элемент - экономичное в изготовлении и простое в эксплуатации устройство, позволяющее существенно расширить сферу применения типовых систем охранно-пожар юй сигнализации, а именно - осуществлять газовый контроль на охраняемом системой объекте с целью обеспечения пожаровзрывобезопасности объекта.

Авторы:- 4г- Зубов

К.

К.С. Зубов

ИСТОЧНРЖИ ИНФОРМАЦИИ:

1.Справочник инженерно-технических работников и электромонтеров технических средств охранно-пожарной сигнализации. М. НИЦ «Охрана ВНИИПО, 1997.

2.Кораблев А. А., Цетнарский И.А. Справочник подземного электрослесаря, М., Недра, 1985.

3.Политехнический словарь, гл. ред. Артоболевский И.И., М., «С. Э., 1976.

4.Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике, 8-е изд., М., Наука, 1980.

5.Охрана труда в химической промышленности. Макаров Г.В., Васин А. Я., Маринина Л.К., Софийский П.И., Старобинский В.А., Торопов Н.И., М., «Химия, 1989.

6.Краткий справочник по химии, Гороновский .Т., Назаренко .П., Некряч Е.Ф., Киев, изд. АН УССР, 1962.

7.Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах, М., Недра, 1986.

8.Жаброва Г.М., Кадевдци Б.М., Беспламенное каталитическое горение. М., «Знание, 19 72.

9.Бодиловский В.Г. Справочник молодого радиста, М., Высш. Шк., 1983.

Claims (5)

1. Газочувствительный элемент, состоящий из рабочей части, выполненной в виде электронагревательного элемента, и из корпуса, отличающийся тем, что корпус выполнен воздухопроницаемым - с отверстиями, которые перекрыты сухим огнепреградителем, и снабжен радиатором.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус газочувствительного элемента выполнен из материала с высокой теплоемкостью и теплопроводностью.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что на рабочую часть газочувствительного элемента нанесено покрытие из материала с каталитическими свойствами для экзотермических реакций окисления горючих газов (паров) окислителем, входящим в состав контролируемой газовой среды при температуре ниже температуры самовоспламенения контролируемой газовой смеси.

4. Устройство по пп.1-3, отличающееся тем, что рабочая часть газочувствительного элемента выполнена в форме электропроводящего пленочного покрытия, которое нанесено на изолирующую механически и термически прочную основу.

5. Устройство по пп.1-4, отличающееся тем, что рабочая часть газочувствительного элемента выполнена в виде сборки соединенных между собой элементов с активным сопротивлением электрическому току.