TR2022010479T2 - Yangin algilayici gazli detektör - Google Patents

Abstract

Buluş doğal ya da yapay olarak aydınlatılmış olsa dahi açık ya da kapalı ortamlardaki alevden yayılan UV aralığındaki fotonları, 100m mesafeye kadar, nano-saniyeler içinde, geniş bir açıda (yatayda 360, düşeyde 180 derece) algılayan ve sinyal üreten bir yangın algılayıcı detektör ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME YANGIN ALGILAYICI GAZLI DETEKTÖR TEKNIK ALAN Bulus, erken uyari özelligine sahip yeni nesil yangin algilayici detektör ile ilgilidir. Bulus özellikle dogal ya da yapay olarak aydinlatilmis olsa dahi açik ya da kapali ortamlardaki alevden yayilan UV araligindaki fotonlari, 100m mesafeye kadar, nano- saniyeler içinde, genis bir açida (yatayda 360, düseyde 180 derece) algilayan ve sinyal üreten bir yangin algilayici detektör ile ilgilidir. ÖNCEKI TEKNIK Günümüzde yangin tespiti için genellikle duman detektörleri kullanilmaktadir. Duman detektörlerinin yangini tespit edilebilmesi için önce bir seylerin yanip duman çikarmasi gerekir. Yani yanginin baslangicini takiben en az 3-5 dakika geçmesi gerekir. Bu asamadan sonra, yangin söndürme ekiplerine haber verilmesi, ekiplerin yangin mahalline intikali ve müdahalesi sürecinin sonucu genellikle can veya mal kaybidir. Bu algilama süresi bazi durumlarda (rüzgâr, ulasim zorlugu vb.) orman yanginlarinin tespiti için de oldukça uzun bir süredir. Zaten ormanlarda bu amaçla genellikle gözcü kuleleri kullanilmakta, gözcünün dikkati ve sorumluluk bilinci gibi kriterler göz ardi edilse bile, tespit edilebilmesi için yanginin gözcünün görebilecegi boyutlara ulasmis olmasi gerekir. Orman yanginlari istatistikleri incelendiginde, gözcü kuleleri tarafindan tespit edilmis ve zamaninda müdahale edilmis çok az vakaya rastlanmaktadir. Yakin zamanda gelistirilmis yari-iletken malzemeler kullanilarak foton algilama temelli alev detektörleri gelistirilmistir. Ancak bu detektörleri kullanan kullanicilar açik havada detektörü çogu zaman kapatmak durumunda kalmaktan mustariptirler. Çünkü günes isigindan gelen fotonlar çevredeki cisimler üzerinden yansidiktan sonra detektör tarafindan algilanirlar ve detektör bunu alev gibi algilayarak sinyal verir. Bu durum hem kullanicilarda hem de müsterilerinde yersiz panige yol açmakta olup gerçek bir yangin durumunda göstermeleri gereken ciddiyeti azaltmaktadir. Ayrica radyasyon hasari sebebiyle yari-iletken alev detektörleri yaklasik 10 yil gibi kisa bir sürede ömrünü tamamlayip tamamen degistirilme ihtiyaci dogurmaktadir. Yüksek maliyetli bu detektörlerin bu durumu kullanicilar için ciddi bir mali külfettir. Piyasada bulunan yangin detektörleri, kapali ortamda yayilan duman için 20-25 m araligindaki bir mesafede sinyal üretebilmektedirler. Son yillarda gelistirilen yari-iletken alev detektörlerinin ise kullanilan yari-iletken malzemenin fotonlar iIe etkilesimi marifetiyle degismesi temeline dayanarak, 10 m mesafeden alevi algilayabildigi iddia edilmektedir. Algilama mesafesinin limiti, belirli bir alan büyüklügünün üzerindeki depo, fabrika, orman gibi yerlerde daha fazla sayida detektörün kullanilmasi gerekliligini dogurmaktadir. Bu da daha fazla maliyet, daha karmasik bir yangin güvenlik sistemi yani kargasa demektir. Algilama açisi fotona duyarli bir alev detektörü için oldukça önemlidir. Piyasadaki alev detektörleri yatayda 100 ve düseyde 95 dereceye kadar algilama yapabilmektedir. Tabii ki alevin olusacagi bölge tahmin edilebilir ve detektörün kapsama alanina giren bölge, alevin çikmasi olasi olan bölge ile örtüstürülebilir. Ancak bu kesinlikle bir risk dogurur ve yangin algilama sistemlerinde böyle risklere yer verilmesi ihmaIin diger adidir. Sonuçta yukarida bahsedilen ve mevcut teknik isiginda çözülemeyen sorunlar ilgili teknik alanda bir yenilik yapmayi zorunlu kilmistir. BULUSUN KISA AÇIKLAMASI Mevcut bulus yukarida bahsedilen dezavantajlari ortadan kaldirmak ve ilgili teknik alana yeni avantajlar getirmek üzere yangin algilayici gazli detektör ile ilgilidir. Bulusun ana amaci, dogal ya da yapay olarak aydinlatilmis olsa dahi açik ya da kapali ortamlardaki alevden yayilan UV araligindaki fotonlari, 100m mesafeye kadar, nano- saniyeler içinde, genis bir açida (yatayda 360, düseyde 180 derece) algilayan ve sinyal üreten bir yangin algilayici gazli detektör yaratmaktir. Bulusun bir diger amaci, yangin algilama süresi milisaniyeler mertebesinde olan bir yangin algilayici gazli detektör olusturmaktir. Bulusun bir diger amaci, UV Kaynasmis Silikon (UV fused silica), UV Quartz cam, Chinese JGS1, JGSZ, JGSS, 7980 GF gibi malzemelerden herhangi birisi ile yapilmis bir pencereye ve istege bagli olarak detektör hacmine girecek fotonlari dalga boylarina göre süzmek için gelistirilmis bir ekstra kristal fiItreye (CaF2, LiF veya BaF2) sahip olan ve bu sayede yalnizca alevden gelebilecek olan 185-260 nm dalga boyundaki mor ötesi fotonlarin detektör hacmine girerek sinyal üretmesini saglayan yangin algilayici gazli detektör ortaya koymaktir. Bulusun bir diger amaci, günes isigi altinda hatali sinyal üretilmesini engelleyen bir yangin algilayici gazli detektör tasarlamaktir. Bulusun bir diger amaci, düzenli bakim ve gaz degisim islemlerinin gerçeklestirilmesi ile radyasyon hasarinin giderilebildigi ve bu sayede 40 yili askin bir süre boyunca kullanilabilecek bir yangin algilayici gazli detektör saglamaktir. Bulusun bir diger amaci, tamamen iyonizasyon temeline dayanarak çalisan, 100 metre mesafeye kadar gelen ve optik kristal filtreden geçebilen çok az sayida fotonun detektör hacmindeki foto-katot gazini iyonlastirmasi yoluyla sinyal üreten bir yangin algilayici gazli detektör meydana getirmektir. Bulusun bir diger amaci, yarim dairesel veya silindirik geometrisi sayesinde yatayda 360, düseyde 180 dereceye kadar sorunsuz olarak alevi algilar ve sinyal üreten yangin algilayici Bulusun bir diger amaci, belirli açilarda detektör penceresine kirilarak gelen fotonlarin da detektör tarafindan algilanmasi ile bir tek detektör ile çok genis bir alanin kontrol altinda tutulmasini saglayan yangin algilayici gazli detektör yaratmaktir. Bulusun bir diger amaci, alevin erken teshisinin hayati önem arz ettigi akaryakit istasyonlari, gaz dolum/depolama tesisleri, yanici/parlayici maddeler üreten veya bulunduran boya/kimyasal fabrikalari, bazi hava araçlarinin UV algilama sistemleri tarafindan kullanilan bir yangin algilayici gazli detektör olusturmaktir. Bulusun bir diger amaci, uzak mesafelerden alev tespit gereksiniminin oldugu, orman, milli park, hayvanat bahçesi gibi dis mekanlarda kullanilabilen bir yangin algilayici gazli detektör gelistirmektir. Yukarida bahsedilen ve asagidaki detayli anlatimdan ortaya çikacak tüm amaçlari gerçeklestirmek üzere mevcut bulus, yangin sonucu olusan alevlerden gelen fotonlari süzerek bir sinyal isleme mekanizmasi vasitasi ile yangin tespiti ve uyarimi yapan yangin algilayici gazli detektördür. Buna göre bulus, 0 185-280 nm araligindaki mor ötesi fotonlar atmosferin ozon tabakasinda tamamen sogrulur. Bir alevden çikan fotonlarin dalga boyu araligi ise 185-260 nm araligindadir. Dolayisiyla bu dalga boyu araliginda çalismak için dizayn edilmis bir detektör günes isigi altinda sinyal vermez. Yukarida özelliklerinden bahsedilmis ve hassasiyet gerektiren durumlarda filtrelenmis optik detektör penceresi (1), bahsedilen optik pencereden (1) geçen fotonlar ile etkilesime girerek iyonlasan foto-katot gaz (etil ferrosen (EF) veya etil Tetrakis(dimethyl - amino)ethylene (TMAE))(7), üzerinde olusturulmus gerilim sayesinde çevresinde elektrik alan olusturan, detektör hacmine optik pencereden (1) geçerek giren fotonlarin foto-katot gaz (7) ile iyonlasmasi sonucu olusan foto elektronlarin (9) elektrik alaninda sürüklenerek sinyali indükledigi en az bir anot teli (2), içermektedir. Bulus ayni zamanda, yangin sonucu olusan alevlerden gelen fotonlari süzerek bir sinyal isleme mekanizmasi vasitasi ile yangin tespiti ve uyarimi yapan yangin algilayici gazli detektör ile gerçeklestirilen yangin tespit yöntemini de kapsamaktadir. Buna göre yöntem; çevreden gelen fotonlarin, 185-260 nm dalga boyundaki mor ötesi isiga karsi seffaf olan ve ekstra hassasiyet gerektiren durumlarda istege bagli olarak kristallerle kaplanarak filtrelenmis bir optik pencere (1) tarafindan , yalnizca alevden gelen fotonlarin (8) detektör detektör hacmine giren fotonun (8), dedektör içerisindeki foto-katot gaz ile etkilesime girerek anot teli (2) üzerinde sinyal indükleyecek foto elektronlari (9) meydana getirmesi, ortaya çikan foto elektronlarin (9) üzerinde gerilim bulunan kendisine en yakin anot telinin (2) elektrik alanina kapilarak sürüklenmesi ve sinyal indüklenmesi, kendisine en yakin anot teline (2) yaklasip, eksponansiyel olarak artan elektrik alanda sürüklendikçe kinetik enerji kazanan foto-elektronlarin (8) yeni iyonlasmalar meydana getirmesi, meydana gelen foto-elektronlarin (9) bir elektron çigi (10) olusturmasi sayesinde sinyal siddetinin yükselmesi, üretilen sinyalin bir sinyal isleme mekanizmasi (5) ile islenerek gerekli uyaranlara dönüstürülmesi Mevcut bulusun yapilanmasi ve ek elemanlarla birlikte avantajlarinin en iyi sekilde anlasilabilmesi için asagida açiklamasi yapilan sekiller ile degerlendirilmesi gerekir. SEKILLERIN KISA AÇIKLAMASI Sekil 1, bulusumuza konu olan alev detektörünün yarim küresel geometride olan modelinin iç görüntüsünü vermektedir. Sekil 2, bulusumuza konu olan alev detektörünün silindirik geometride olan modelinin iç görüntüsünü vermektedir. Sekil 3, bulusumuza konu olan sistemin farkli iki modelinin görüntüsünü geometrik Sekil 4, alevden gelen ve detektör içerisine girebilen ve alevden gelmedigi için detektör içerisine girmesine izin verilmeyen fotonlarin görüntüsünü vermektedir. Sekil 5, foto-katot gazinin iyonlasmasi neticesinde ortaya çikan foto-elektronlarin olusturdugu elektron çiginin görünümüdür. REFERANS NUMARALARI Optik pencere Anot teli Gaz dolum vanasi Gaz bosaltma vanasi Sinyal isleme mekanizmasi Foto-katot gaz Foto elektron APWNQWPWNT* 0. Elektron çigi A: A-uzunlugu (200 mm) B: B-uzunlugu (100 mm) C: C-uzunlugu (400 mm) BULUSUN DETAYLI AÇIKLAMASI Bu detayli açiklamada, bulus konusu yenilik sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik hiçbir sinirlayici etki olusturmayacak örneklerle açiklanmaktadir. Bulusumuz, yangin sonucu olusan alevlerden gelen fotonlari (8) süzerek bir sinyal isleme mekanizmasi (5) vasitasi ile yangin tespiti ve uyarimi yapan yangin algilayici gazli detektördür. Buna göre bulus, 185-260 nm dalga boyu araligindaki mor ötesi isiga karsi seffaf olan bir pencere olan ve disaridan gelen fotonlari (8) fiItreIeyerek yalnizca alevden gelen fotonlarin (8) içeriye girisine izin veren optik pencere (1), bahsedilen optik pencereden (1) geçen fotonlar (8) ile etkilesime girerek iyonlasan foto-katot gaz (7), üzerinde olusturulmus gerilim sayesinde çevresinde elektrik alan olusturan, detektör hacmine optik pencereden (1) geçerek giren fotonlarin (8) foto-katot gaz(7) ile etkilesmesi sonucu olusan foto eIektronIarin (9) elektrik alaninda sürüklenerek sinyali indükledigi en az bir anot teli (2) içermektedir. Sistemin tercih edilen uygulamasinda, bahsedilen optik pencere (1) UV kaynasmis silikon (UV fused silica), UV Quartz cam, Chinese JGS1, JGSZ, JGSB, 7980 OF gibi malzemelerden birisi ile yapilmistir. Optik pencere (1) istege bagli olarak Lityum FIorit (LiF), Kalsiyum FIorit (CaFg) veya Baryum FIorit (BaFg) kristalinden yapilmis optik filtre ile kaplanmistir. Bahsedilen optik pencere (1) Sekil-3*te görüldügü üzere, yarim küre veya silindir sekillerinde qusturuIabiImektedir. Bahsedilen anot telleri (2) 50-100 um kalinliginda, düz-tek veya damla seklinde bir kafes sekli verilmis toplam 8 adet iletken telden meydan gelmektedir. Detektör hacmine fiItreden geçerek giren fotonlar (8), foto-katot gazi (7) iyonlastirmasi suretiyle ortaya çikan foto elektronlar (9), üzerinde tercihen olusturdugu ve yaklastikça eksponansiyel olarak artan elektrik alana kapilarak tel üzerinde sinyal indüklemektedir. Sistemin tercih edilen uygulamasinda detektör hacmine foto-katot gazi (7) doldurma islemi gaz dolum vanasi (3), detektör hacminden gaz bosaltma islemi ise gaz bosaltma vanasi (4) vasitasi ile gerçeklestirilmektedir. Bahsedilen foto-katot gaz (7), etil ferrosen (EF) veya tetrakis (dimethylamine) etherne (TMAE) gazlari olarak tercih edilebilmektedir. Sistemin çalisma prensibi ise su sekildedir: Bir alev çevresine 185-260 nm dalga boyunda fotonlar (8) yayar. Aslinda ayni dalga boyundaki fotonlar (8) günesten de yayilir ancak dünyanin atmosfer tabakasi bu fotonlarin (8) çogunlugunu emerek filtreler. Alevden yayilan dalga boyu ile çakisan 185-260 nm araligindaki fotonlarin tamami ozon tabakasinda emilir, yani yeryüzüne ulasamazlar. Alevden yayilan bir foton (8) öncelikle istege bagli olarak eger kuIIaniImissa Lityum FIorit (LiF), Kalsiyum FIorit (CaFg) veya Baryum FIorit (BaFg) kristaIi iIe kaplanmis optik pencerede (1) fiItreIenir. Böylece yüksek hassasiyet gerektiren durumlarda gelen fotonun (8) kesinlikle alevden geldiginden emin olunur. Detektör hacmine giren foton (8), bir gaz dolum vanasi (3) ile hapsediImis foto-katot gaz (7) ile etkilesir ve iyonlastirir. Ortaya çikan foto-elektronlar (9), üzerinde en yakin olaninin elektrik alanina kapilarak sürükIenir. BirinciI elektronlar olarak da bilinen bu foto-elektronlar (9), kendisine en yakin anot teIine (2) yaklastikça eksponansiyel olarak artan elektrik alanda sürüklendikçe kinetik enerji kazanirlar. Dolayisiyla yeni iyonlasmalar meydana getirirler. Her yeni iyonlasmadan çikan ikincil elektronlar ise yine elektrik alanda hizlanarak yeni iyonlasmalar meydana getirir. Buna elektron çigi (10) denir. Aslinda bu olay sirasinda elde edilen sinyal cihazin kendisi tarafindan yükseltilmis olur. Bulusumuz olan yangin algilayici gazli detektör, kendiliginden sinyali yükseltme becerisine sahiptir. Olusan elektron çigi (10) anot te" (2) üzerinde sinyal indükIer ve bu sinyal, sinyal isleme mekanizmasi (5) tarafindan islenerek ses veya isik gibi uyaranlara dönüstürülür. Istege göre kullaniciya SMS veya çagri yoluyla da ulasim saglanabilir. TR TR TR

Claims (1)

1.ISTEMLER Yangin sonucu olusan alevlerden gelen fotonlari süzerek bir sinyal isleme mekanizmasi vasitasi ile yangin tespiti ve uyarimi yapan yangin algilayici gazli bir detektör olup, özelligi; 0 185-260 nm dalga boyu araligindaki mor ötesi isiga karsi seffaf olan ve istege bagli olarak kristallerle kaplanan bir pencere olan ve disaridan gelen fotonlari filtreleyerek yalnizca alevden gelen fotonlarin içeriye girisine izin veren optik o bahsedilen optik pencereden (1) geçen fotonlar ile etkilesime girerek iyonlasan foto-katot gaz (7), 0 üzerinden geçen gerilim sayesinde çevresinde elektrik alan olusturan, detektör hacmine optik pencereden (1) geçerek giren fotonlarin foto-katot gaz (7) ile iyonlasmasi sonucu olusan foto elektronlarin (9) elektrik alaninda sürüklenerek sinyali indükledigi en az bir anot teli (2), içermesidir. Istem-1,e uygun yangin algilayici gazli detektör olup, özelligi; bahsedilen optik pencerenin (1) UV kaynasmis silikondan yapilmis olmasidir. Istem-1,e uygun yangin algilayici gazli detektör olup, özelligi; bahsedilen optik pencerenin (1) UV Quartz camdan yapilmis olmasidir. Istem-1,e uygun yangin algilayici gazli detektör olup, özelligi; bahsedilen optik pencerenin (1) Chinese JGS1 / JG82 / JGSB / 7980 OF malzemeden yapilmis olmasidir. Istem-1,e uygun yangin algilayici gazli detektör olup, özelligi; bahsedilen optik pencerenin hassasiyet ihtiyacina bagli olarak(1) Lityum Florit (LiF) / Kalsiyum Florit (CaFg) / Baryum Florit (BaFg) kristalinden yapilmis optik filtre ile kaplanmis olmasidir. Istem-1,e uygun yangin algilayici gazli detektör olup, özelligi; bahsedilen optik pencerenin (1) silindir seklinde olmasidir. Istem-1,e uygun yangin algilayici gazli detektör olup, özelligi; bahsedilen optik pencerenin (1) yarim küre seklinde olmasidir. Istem-1,e uygun yangin algilayici gazli detektör olup, özelligi; 50-100 um kalinliginda, üzerinde içermesidir. istem-Te uygun yangin algilayici gazli detektör olup, özelligi; 50-100 um kalinliginda damla seklinde kafes sekli verilmis üzerinde 1.5 kVoIt gerilim bulunan 8 adet anot teli (2) içermesidir. Istem-ölya uygun yangin algilayici gazli detektör olup, özelligi; detektör hacmini kapatan ve üzerinde gaz, elektrik, sinyal iletim hatlari bulunan kapak(-Iar) (6) içermesidir. istem-Te uygun yangin algilayici gazli detektör qup, özelligi; optik pencere (1) içerisine foto-katot gazi (7) doldurulan gaz dolum vanasi (3) içermesidir. istem-Te uygun yangin algilayici gazli detektör qup, özelligi; optik pencere (1) içerisindeki foto-katot gazinin (7) bosaltilmasini saglayan gaz bosaltma vanasi (4) içermesidir. istem-Te uygun yangin algilayici gazli detektör olup, özelligi; bahsedilen foto-katot gazinin (7) etil ferrosen (EF) /tetrakis (dimethylamine) ethylene gazi olmasidir. Kivilcim sonucu olusan alevlerden gelen fotonIari (8) süzerek bir sinyal isleme mekanizmasi (5) vasitasi ile yangin tespiti ve uyarimi yapan yangin algilayici gazli detektör ile gerçeklestirilen yangin tespit yöntemi qup, özelligi; çevreden gelen fotonIarin (8), 185-260 nm dalga boyu araligindaki mor ötesi isiga karsi seffaf olan kristaIIerIe kaplanmis bir optik pencere (1) tarafindan filtrelenerek, yalnizca alevden gelen fotonIarin (8) detektör içine geçisine izin verilmesi, filtrelenerek detektör hacmine giren fotonun (8), dedektör hacmindeki foto-katot gaz (7) ile etkilesime girerek,anot teli (2) üzerinde sinyal indükleyecek foto elektronlari (9) meydana getirmesi, ortaya çikan foto elektronlarin (9) üzerinde gerilim bulunan kendisine en yakin anot telinin (2) elektrik alanina kapilarak sürüklenmesi ve sinyal indüklenmesi, kendisine en yakin anot teline (2) yaklasip, eksponansiyel olarak artan elektrik alanda sürüklendikçe kinetik enerji iyonIasmaIar meydana getirmesi, foto-elektronlarin o meydana gelen foto-elektronlarin (9) bir elektron çigi (10) olusturmasi ile sinyalin yükseltilmesi, o üretilen sinyalin bir sinyal isleme mekanizmasi (5) ile islenerek gerekli uyaranlara dönüstürülmesi islem adimlarini içermesidir. Istem-14,e uygun yangin tespit yöntemi olup, özelligi; gaz dolum vanasi (3) vasitasi ile optik pencere (1) içerisindeki hacme foto-katot gazin (6) doldurulmasi islem adimini içermesidir. Istem-14,e uygun yangin tespit yöntemi olup, özelligi; gaz bosaltma vanasi (4) vasitasi ile optik pencere (1) içerisindeki hacimden foto-katot gazi (6) bosaltilmasi islem adimini içermesidir. Istem-14*e uygun yangin tespit yöntemi olup, özelligi; çevreden gelen fotonlarin (8), her hangi bir alevden yayilan 185-260 nm dalga boyu araligindaki mor ötesi isiga karsi seffaf olan kristallerle kaplanmis silindir seklinde bir optik pencere (1) tarafindan filtrelenerek, yalnizca alevden gelen fotonlarin (8) detektör içine geçisine izin verilmesi islem adimini içermesidir. Istem-14*e uygun yangin tespit yöntemi olup, özelligi; çevreden gelen fotonlarin (8), her hangi bir alevden yayilan 185-260 nm dalga boyu araligindaki mor ötesi isiga karsi seffaf olan hassasiyet ihtiyaciagöre kristallerle kaplanmis yarim küre seklinde bir optik pencere (1) tarafindan filtrelenerek, yalnizca alevden gelen fotonlarin (8) detektör içine geçisine izin verilmesi islem adimini içermesidir. Istem-14*e uygun yangin tespit yöntemi olup, özelligi; birden fazla anot teli (2) kullanilarak algilanan fotonun gelis yönünün belirlenmesi islem adimini içermesidir. Istem-14*e uygun yangin tespit yöntemi olup, özelligi; birden fazla alev detektörü kullanilarak alevin konumunun belirlenmesi islem adimini içermesidir. Istem-17lye uygun yangin tespit yöntemi olup, özelligi; detektör hacminin üzerinde gaz, elektrik, sinyal iletim hatlari bulunan kapak (6) vasitasi ile kapatilmasi islem adimini içermesidir. Istem-14*e uygun yangin tespit yöntemi olup, özelligi; üretilen sinyalin bir sinyal isleme mekanizmasi (5) ile islenerek sesli / görüntülü uyari verilmesi islem adimini içermesidir. 23. Istem-14*e uygun yangin tespit yöntemi olup, özelligi; üretilen sinyaIin bir sinyal isleme mekanizmasi (5) ile islenerek kullaniciya SMS veya çagri yolu ile uyari verilmesi islem adimini içermesidir. TR TR TR