ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ПОЖАРНОГО ИЗВЕЩАТЕЛЯ Российский патент 2001 года по МПК G08B17/06 

Изобретение относится к устройствам электрической пожарной сигнализации и может быть использовано для обнаружения распределения температуры над очагом пожара и автоматического включения систем сигнализации о пожаре.

Известно устройство, реализующее способ обнаружения пожара на основе батареи термопар, составленной из последовательно чередующихся головок (спаев) двух термопар, при этом спай одной из термопар покрыт слоем теплоизоляционного материала. Головки (спаи) другой термопары выполнены диаметром, достаточным для выполнения функций интегратора. Тепловая оболочка термостатируемой головки подбирается из условия, чтобы результирующая реакция на тепловой импульс носила квадратичную характеристику преобразования [Авторское свидетельство СССР N 1236527, кл. G 08 В 17/00].

Недостатком устройства является малая надежность обнаружения очага пожара из-за того, что предложенный преобразователь температуры, выделяя колебания теплового потока в диапазоне частот 0-5 Гц, преобразует их неодинаково. Так, в диапазоне частот 2-3 Гц, характерном для очага пожара, у него коэффициент преобразования почти в 2 раза меньше, чем в нехарактерном для этого диапазоне 1-2 Гц.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является термочувствительный элемент теплового пожарного извещателя с частотной фильтрацией, выполненный в виде батареи последовательно соединенных дифференциальных термопар, постоянные времени спаев которых выбраны в соответствии с условием выделения характерного диапазона частот пульсаций температуры конвективного потока над очагом пожара, причем свободные концы дифференциальных термопар термоизолированы от спаев. В данном устройстве три проводника образуют две последовательно соединенные термопары, при этом материал внутреннего (второго) проводника отличается от материалов внешних (первого и третьего) проводников, которые, в свою очередь, могут быть однородными (из одного материала) или неоднородными (из разных материалов) в зависимости от вида сигнала, поступающего на термопары [Патент России N 2110093, кл G 08 В 17/06].

Недостатки указанного устройства такие же, как и у аналога, однако с меньшим отличием величины коэффициента преобразования в выделенной области частот, но с более широкой полосой их преобразования (0-10 Гц).

Задачей изобретения является создание нового термочувствительного элемента, позволяющего получать надежную информацию о пожаре за счет придания термопарам способности контрастного выделения составляющей сигнала, воздействующего на них, в характерном для очага пожара диапазоне частот 2-3 Гц.

Поставленная задача достигается тем, что в термочувствительном элементе пожарного извещателя, содержащем батарею четырехпроводниковых последовательно соединенных дифференциальных термопар, постоянные времени спаев которых выделяют характерный диапазон частот пульсаций температуры конвективного потока над очагом пожара, применены два внутренних (второй и третий) проводника с характеристиками, обеспечивающими контрастное выделение составляющей сигнала о пожаре в узкой области частот 2-3 Гц.

Новым является то, что предлагаемый термочувствительный элемент состоит из двух термопар, образованных последовательно соединенными теплотехнически разнородными четырьмя проводниками, у которых материалы, форма и геометрические размеры внутренних (второго и третьего) проводников подобраны из условия соблюдения связи между коэффициентами термоЭДС и постоянными времени спаев согласно зависимости

где τ₁, τ₂ - постоянные времени спаев термопар, образованных соответственно 1 и 2, 3 и 4 проводниками;
α₁, α₂ - коэффициенты термоЭДС спаев, образованных соответственно 1 и 2, 3 и 4 проводниками;
l_n - натуральный логарифм.

Изобретение может быть реализовано с применением известных методов подбора материалов с наперед заданными характеристиками и соединения их в батарею.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого термочувствительного элемента, на фиг. 2 - эпюры, поясняющие его работу.

Конструкция термочувствительного элемента состоит из двух термопар, образованных четырьмя проводниками (фиг. 1). Внешние проводники (позиции 1 и 4) изготовлены из одного материала (например, из хромеля), а внутренние (позиции 2 и 3) - из разнородных материалов (например, из алюмеля и копеля) с характеристиками, подобранными на основе приведенной ранее связи между их коэффициентами термоЭДС и постоянными времени спаев. Подбор проводников осуществлен таким образом, что их спаи после воздействия теплового импульса синхронно изменяют свои характеристики и выделяют составляющую этого сигнала, удобную для регистрации вторичными приборами, входящими в состав пожарного извещателя.

Рассмотрим работу термочувствительного элемента. При воздействии на него теплового импульса Т (фиг. 2а) спаи выдают сигналы U, пропорциональные своим теплотехническим свойствам (линии 1, 2), которые одновременно достигают своих максимальных значений в некоторый момент времени t₁ (фиг. 2б). После достижения максимума сигналы термопар также синхронно убывают до нулевого значения в момент времени t₂ (линии 3, 4). В результате вычитания сигналов термопар получаем контрастно выделенную реакцию ΔU (фиг. 2в, линия 5) термочувствительного элемента на воздействие в диапазоне частот 2-3 Гц, удобную для регистрации вторичными приборами, входящими в состав пожарного извещателя.

Изобретение относится к устройствам электрической пожарной сигнализации и может быть использовано для обнаружения распределения температуры над очагом пожара и автоматического включения систем сигнализации о пожаре. Технический результат - повышение помехозащищенности информации о пожаре и надежности его обнаружения. Для этого термопарам придана способность контрастного выделения составляющей сигнала в диапазоне частот 2-3 Гц. Конструкция термочувствительного элемента представляет собой термобатарею, состоящую из двух термопар, образованных четырьмя проводниками, и отличается тем, что материалы, форма и размеры двух внутренних проводников батареи подобраны из условия соблюдения определенной связи между коэффициентами термоЭДС и постоянными времени спаев термопар. 2 ил.

Термочувствительный элемент пожарного извещателя, содержащий батарею последовательно соединенных дифференциальных термопар, образованных четырьмя проводниками, постоянные времени спаев которых удовлетворяют условию выделения характерного диапазона частот пульсаций температуры конвективного потока над очагом пожара, отличающийся тем, что материалы, форма и размеры двух внутренних проводников батареи подобраны из условия соблюдения связи между коэффициентами термоЭДС и постоянными времени спаев термопар согласно зависимости
1/τ₂= 1/τ₁-lnα₁/α₂,
где τ₁, τ₂ - постоянные времени спаев термопар, образованных соответственно первым и вторым, третьим и четвертым проводниками;
α₁, α₂ - коэффициенты термоЭДС спаев, образованных соответственно первым и вторым, третьим и четвертым проводниками;
ln - натуральный логарифм.