SE463281B - Gasdetektor - Google Patents

Description

“En Cfi CA! I\ 1 OJ En annan aspekt av uppfinningen avser ett system för övervak- ning av koncentrationen på en utvald gas, avsett för övervak- ning av närvaron av en gas i en miljö som tex arbetsplatser under jord i en gruva, innefattande ett flertal gasdetektorer, varvid varje detektor innefattar en gascellomvandlare som är monterad i ett hölje och som ändrar sina elektriska egenskaper i enlighet med förändringar av gaskoncentrationen i höljet, och en elektrisk övervakningskrets som är monterad i höljet, en kontrollstation som är elektriskt förbunden med varje detektor, för att förse dessa med elektricitet, och för att motta övervakningssignaler från varje detektor, vilka sig- naler indikerar gaskoncentrationen i resp. hölje.

Gascellomvandlarna kan arrangeras så att de reagerar på en enda utvald gas, såsom kolmonoxid eller metan, eller också kan de vara känsliga för två eller flera gaser och blandningar av dessa.

Höljet på varje detektor kan innefatta en inkapsling som omger cellerna och som är försedd med öppningar i dess väggar, så att gas kan tillåtas strömma in genom öppningarna. Före- trädesvis är sådana höljen arrangerade så att gas som kommer in genom öppningarna långsamt virvlar runt inuti höljena, även om dessa befinner sig i ett läge där det utanför höljet råder en kraftig luftström.

Cellomvandlaren är företrädesvis arrangerad så att den är lätt utbytbar, och utformad tex så att den kan inskjutas i sitt läge. Detta innebär att cellomvandlaren, på sådana ställen där dess livslängd är kort, kanske bara ett fåtal månader, mycket enkelt kan bytas ut om så krävs.

En gasdetektor för kolmonoxid i enlighet med uppfinningen kommer nu att beskrivas med ett utföringsexempel och med hän- visning till de bifogade ritningarna, i vilka 3 463 281 fig. l och 2 är snittvyer av två liknande detektorer, och fig. 3 och 4 är ett kretsschemata för detektorerna.

Den i fig. l visade gasdetektorn 9 är försedd med ett hölje , vilket innefattar en inre inkapsling 12 och en yttre inkapsling 14, varvid varje inkapsling har sex öppnings- springor, vilka inte är belägna mitt för varandra. Detta medför att om luft strömmar relativt snabbt förbi höljet 10, så kommer en del av luften fortlöpande att passera in till inkapslingens 12 inre via springorna,och virvlar sakta omkring inuti den. En gascellomvandlare 16 är monterad i inkapslingen 12, och reagerar på närvaron och koncentrationen av kol- monoxid, på så sätt att dess elektriska egenskaper ändras. En elektronisk krets 18 är monterad och inkapslad i en kammare 20 ovanför omvandlaren 16 och är elektriskt ansluten till omvandlaren 16. Tre kablar 22, 24 och 26 är anslutna till kretsen 18 och till en kopplingsplint 27.

Höljet 10 har ett lock 28, vilket är försett med en upphäng- ningsögla 30, så att detektorn 9 enkelt kan placeras på något utvalt ställe.

Vid användning är detektorn 9 belägen på ett utvalt ställe på ett brytningsställe under jord, och är sammankopplad med ett antal likadana detektorer på olika lämpliga ställen i ett område med underjordiska brytningsställen. Alla detektorerna förses med elektricitet från en central kontrollstation, till vilken övervakningssignaler förs från detektorerna, vilka signaler indikerar koncentrationen av kolmonoxid i området kring resp. detektor.

Detektorn i fig.2 är densamma som i fig.l, med undantag för att en liten fläkt 32 har anordnats innanför locket 28.

Fläkten 32 drivs med elektricitet från stationen via kabeln 26. Fläkten 32 drar luft in i kammaren 12 via springorna i J* ON (_23 FJ CÖ -b- inkapslingarnas 12 och 14 väggar. Den anordnade fläkten 32 gör det möjligt för detektorn 9 att reagera effektivt och snabbt på ändringar av kolmonoxidkoncentrationen, även då detektorn är monterad i ett område där det förekommer ringa eller litet luftflöde. Vid brytningsställen i gruvor ges normalt en adekvat cirkulation förbi detektorn, genom konventionell fläktventilation, när detektorn är _placerad i. eller i närheten av en större ventilationsledning. Emellertid är det möjligt att detektorn 9 kan vara placerad i ett område med relativt dålig cirkulation, eller också kan luftventilationen vara avstängd för underhåll, eller vara satt ur funktion p.g.a. något fel. I sådana fall, säkerställer fläkten 32 att det föreligger adekvat luftrörelse så att luft verkligen tränger in i inkapslingen 12, och gör det möjligt för omvandlaren 16 att reagera på och detektera närvaro av kolmonoxid.

I fig. 3 innefattar kretsen en matarströmkrets vilken tar emot en likspänning på -15 V från en central kontrollstation mellan ledningarna 22 och 26. Ett stabiliserande nät 40 reducerar spänningen till -12 V och tillhandahåller en delningskrets, innefattande en förstärkare 42, vilka ger en gemensam jord, tillsammans med en utgång på +6 V och en utgång på -6 V för resten av kretsen.

Såsom framgår av fig. 4 så är gascellomvandlaren 16 ansluten till en anpassad förstärkare 44, med ett motstånd 46 i sin återkopplingskrets, vars utgång är ansluten via en förstärkare 48 till ytterligare en förstärkare 50, som ger en återkoppling för temperaturkorrektion. Ytterligare förstärkare 52, 54 och 56 är anslutna i serie till en med ström arbetande drivkrets 58, vars utgång är ansluten till kabeln 24.

Ingångarna till förstärkarna 52 och 54 kan justeras så att kretsens nollinställning, och även dess mätområde ändras.

UI ON O! PO CD Förstärkarens 56 ingång kan också justeras varvid kretsens totala utgång kan förskjutas.

I den beskrivna kretsen väljs en utgång för matning via kabeln 24 av en signal som indikerar kolmonoxidkoncentrationen så att, när koncentrationen av kolmonoxid är noll, drivkretsens 58 utgång är l mA. Detta motsvarar en utgångssignal av noll på förstärkaren 54, så att förskjutningen av förstärkarens 56 ingång måste vara 1 V.

Nollinställningen för kretsen justeras genom ändring av en ingång till förstärkaren 52. Denna justerbara ingång krävs för att kunna balansera den svaga ström som flyter genom omvandla- ren 16 när ingen kolmonoxid är närvarande.

Det utvalda detektionsområdet kontrolleras eller justeras med en ingång på förstärkaren 54, och värdet noll väljs vid en halt av kolmonoxid på 100 ppm. Detta område kan också justeras om så önskas, genom ändring av resistansvärdet på motståndet 46. Efter den första uppkopplingen av kretsen testas detektorn genom att utsätta omvandlaren 16 för en känd koncentration av kolmonoxid, och detektionsomrâdet justeras för att passa det valda omfånget.

Normalt kan var och en av de nämnda justeringarna utföras med hjälp av anordnade lämpliga variabla motstånd, vilka är åtkom- liga med tex en skruvmejsel, utan att skada eller menligt inverka på inkapslingen av kretsen i kammaren 20.

Då den används svarar omvandlaren 16, vilken i och för sig inte utgör någon del av uppfinningen, på närvaron av kolmon- oxid och ändrar därvid sina elektriska egenskaper, så att ingångarna till förstärkaren 48 blir obalanserade och driv- kretsens 58 utgångsström minskar i motsvarande omfattning. För övervakning av brytningsställen i gruvor, är det valda detek- tionsområdet 100 ppm som beskrivits, så att om koncentrationen stiger till denna nivå, minskar drivkretsens 58 utgångsström från]_mA till O.

Det bör observeras att andra kretsarrangemang kan tillhanda- hållas, kretsen. och man kan också använda andra inställningar i Det är emellertid att föredra att man använder en utgängsström som minskar när gaskoncentrationen ökar, då detta automatiskt ger en felindikering. Det är dessutom fördelaktigt att ha fullskale- eller maximalutslag vid gaskoncentrationen O, i synnerhet när signalerna registraras med skrivare.

Omvandlaren 16 skjuts in i sitt läge i höljet 10. Detta gör det möjligt att byta ut omvandlaren 16 på ett mycket enkelt sätt. Lämpliga och för närvarande tillgängliga omvandlare har en arbetslivslängd på sex till arton månader i gruvmiljö, och därför i allmänhet utbytas var sjätte till tolfte möjliggör den beskrivna kretsen måste månad. Som kommer att inses, kalibrering av var och en av de utbytta omvandlarna, och justering av kretsen när en utbytesomvandlare har skjutits in i höljet 10, men också om så krävs vid andra tidpunkter. är den kopplad till kabeln 26 såsom visas med en streckad linje i fig. 3.

När fläkten 32 är ansluten, Som nämndes tidigare är detektorerna lämpligen belägna på olika utvalda ställen, fördelade över ett område av under- jordiska brytningsställen. Den centrala kontrollstationen är i allmänhet och bekvämast'belägen.i ytnivån vid gruvan. Det är att föredra om det vid kontrollstationen finns ett antal skrivare, var och en ansluten till en detektor för övervakning av förändringar i koncentrationen av kolmonoxid. Skrivarna kan var och en vara sammankopplade med en larmkrets, och arrange- rade för att tillhandahålla ett hörbart och/eller synligt larm, närhelst koncentrationen stiger till en på förhand bestämd nivå. Larmkretsen, eller en tillkommande krets, som inkorporerats i den beskrivna elektriska kretsen i kammarens 1.7 WD CO ...A inkapsling i varje detektory kan vara utformad så att den producerar en sådan larmsignal. Vidare kan detektorerna eller larmkretsen vid marknivån vara försedda med ytterligare ett kretsarrangemang, som svarar på hastigheten med vilken kolmo- noxidkoncentrationen förändras, och därvid producera ytterli- gare en larmsignal, närhelst denna hastighet överskrider en på förhand bestämd hastighet.

Ett telemetrisystem kan användas för överföring av storleken på drivkretsens 58 utgångsström till den centrala kontroll- stationen. I ett sådant fall används telemetrilänken för kraftförsörjning till detektorernas elektriska kretsar, såväl som för telemetrikretsarna som är anordnade i varje detektor. Övervakning av kolmonoxid är särskilt fördelaktig för detekte- ring av begynnande bränder under mark, eller tmmnn närvaron eller uppkomsten av betingelser som ger ökad brandrisk, medan dessa betingelser utvecklas, i synnerhet i en kolgruva. Om andra gaser föreligger kan tex koldioxid också användas. Emel- lertid kan tillfälliga totala, jämförelsevis höga bakgrunds- halter av koldioxid i en gruva innebära att förändringar som skulle indikera att en brand föreligger inte så lätt kan skil- jas från normala och säkra betingelser. Genom övervakning av närvaro av kolmonoxid, metan eller blandningar av dessa, kan uppkomsten och ökningen av små koncentrationer av dessa gaser i allmänhet ge mycket tillförlitliga och lättare urskiljbara betingelser, på vilka man snabbt kan detektera uppkomsten av en brand eller andra riskförhållanden.

Eftersom de beskrivna detektorerna i ett system för övervakning av gaskoncentrationen i ett underjordiskt område, inte kräver separata lokalt belägna kraftkällor, och har indikatorer,tex skrivaare, som är belägna på annat ställe, kan varje detektor tillverkas relativt billigt. Vidare ger den avlägsna stationen inte bara en tidig indikation på en brand, utan den centrala övervakningen av gaskoncentrationen har den tillkommande fördelen, att felaktiga eller inte längre fungerande detektorer kan identifieras. Detta kan göras antingen genom observation av ej karakteristiska förändringar i deras utgående signal, eller genom att jämföra dessa signaler med de signaler som kommer från detektorer vilka är belägna i närheten, i samma område.

Systemet kan också användas för att kontrollera närvaron eller uppkomsten av farliga gaskoncentrationer, antingen i en gruva eller t.o.m. i långa vägtunnlar, vilka koncentrationer inte behöver sammankopplas med bränder eller brandrisker, utan kan hänföras till förhållanden som utgör hälsorisker.

Företrädesvis är den centrala övervakningsstationen av en typ som redan användsj.rökdetektorer av joniseringstyp.Vidare kan med fördel samma höljen användas för detektorerna, som för närvarande används och är tillgängliga för rökdetektorer av den nyss nämnda typen. Detta gör det möjligt att producera gasdetektorer i stora mängder, med användning av samma maski- ner som vid tillverkning av höljena för rökdetektorerna. Slut- ligen kan tilläggas att gasdetektorerna om så önskas kan in- korporeras i ett system, som samtidigt övervakar ett antal rökdetektorer och ett antal kolmonoxiddetektorer, fördelade över samma område.

(I

Claims (6)

Q __¶'\. (_,\ 04 FJ C? PATENTKRAV

1. Gasdetektor (9) bestående av ett hölje (10) och en gascellomvandlare (16), som är monterad i höljet (10) och som reagerar på så sätt att dess elektriska egenskaper ändras när koncentrationen av en utvald gas inuti höljet (10) ändras, k ä n n e t e c k n a d av att en elektrisk övervaknings- krets (18), som är monterad i höljet (10) och som är kopplad till gascellomvandlaren (16), är arrangerad så att den mottar elektricitet från en på avstånd belägen kontrollstation och avger en övervakningssignal till kontrollstationen, vilken signal indikerar gaskoncentrationen varvid övervakningskretsen (18) innefattar förstärkare som är justerbar så, att kretsens totala utgång är påverkbar så att signalen har ett högsta värde när gaskoncentrationen är som lägst och ett sjunkande värde allteftersom gaskoncentrationen ökar.

2. Gasdetektor enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att gascellomvandlaren (16) reagerar på förändringar av kolmonoxidkoncentrationen i höljet (10).

3. Gasdetektor enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k- n a d av att höljet (10) innefattar en inkapsling (12), som omger cellomvandlaren (16) och som är försedd med öppningar i sina väggar, genom vilka gas får passera.

4. Gasdetektor enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att höljet (10) innefattar två inkapslingar (12, 14), den ena belägen inuti den andra, varvid öppningar går genom deras väggar, vilka öppningar är förskjutna från varandra, så att inkommande luft måste ta en slingrande väg för att nå insidan av den inre inkapslingen (12), vilken omger cellomvandlaren (16).

5. Gasdetektor*enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k- n a d av att cellomvandlaren (16) är löstagbart monterad i höljet (10). m. Ux CN F.) CO .__Ä 10

6. Gasdetektor enligt något av de föregående kraven, k ä n- n e t e c k n a d av att en fläkt (32) är monterad i höljet (10) och arrangerad för att suga in luft i detektorn mot cellomvandlaren (16).