ИСКРОВОЙ СИГНАЛИЗАТОР ВЗРЫВООПАСНОСТИ Российский патент 2005 года по МПК G08B17/04 

Изобретение относится к приборам техники безопасности и может быть использовано для контроля довзрывоопасных концентраций горючих газов, паров и их смесей в воздухе производственных помещений.

Искровыми принято называть сигнализаторы, реализующие метод непосредственного испытания на взрываемость, состоящий в поджигании с помощью искры в камере взрыва контрольного объема анализируемого воздуха, предварительно обогащенного соответствующим объемом горючего газа, и в обнаружении взрыва, например, по давлению в камере. При этом по величине объема горючего газа судят о степени взрывоопасности анализируемого воздуха, которую измеряют в долях от нижнего концентрационного предела распространения пламени (НКПР).

Известен сигнализатор довзрывной концентрации по а. с. СССР №943659, М.кл.³ G 05 D 11/02 и G 08 В 17/04, опубл. 15.07.82 в бюл. №26.

Сигнализатор содержит камеру взрыва со встроенным генератором искры и четырьмя огнепреградителями, через которые камера соединена с дозатором горючего газа на основе стабилизатора давления и пульсирующей емкости, с эжектором, с линией анализируемого воздуха и с индикатором взрыва, а также блок управления и пять клапанов.

Недостатком известного сигнализатора является сложность конструкции, обусловленная избыточным количеством огнепреградителей и клапанов, и ограниченная надежность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является сигнализатор взрывоопасности искровой пневматический СВИП-1, серийно выпускаемый АООТ "Автоматика", г. Воронеж. (Техническое описание и инструкция по эксплуатации 2.306.052 ТО, Воронеж, 1989 г.).

Сигнализатор содержит камеру взрыва с генератором искры, входным и выходным огнепреградителями, дозатор горючего газа на основе стабилизатора давления и пульсирующей емкости, эжектор, индикатор взрыва, блок управления и устройство контроля работоспособности.

С помощью стабилизатора давления и пульсирующей емкости настраивают дозу (объем) горючего газа так, чтобы концентрация последнего в камере взрыва соответствовала 80% НКПР, что при использовании, например, водорода, НКПР которого равен 4,1% об., составляет 0,8×4,1=3,28% об. (При настройке поступающий в камеру взрыва анализируемый воздух не должен содержать горючих компонентов). В процессе работы сигнализатора, когда суммарная концентрация горючих компонентов в анализируемом воздухе достигнет значения, соответствующего 20% НКПР (это значение называют сигнальной точкой или сигнальной концентрацией), в камере взрыва образуется взрывоопасная смесь (поскольку общее содержание горючих компонентов достигнет значения, соответствующего 80+20=100% НКПР). В момент образования искры эта смесь воспламенится и в камере произойдет взрыв, сработает индикатор взрыва и на его выходе появится сигнал ОПАСНОСТЬ. Через каждые 60-80 циклов в камеру подается избыточная доза горючего газа, создающая в камере заведомо взрывоопасную смесь. Наличие взрыва в камере в этом случае свидетельствует о нормальном функционировании, а его отсутствие - о возникшей неисправности сигнализатора (соответствующий сигнал НЕИСПРАВНОСТЬ появится на выходе устройства контроля работоспособности).

Поскольку процессы воспламенения и распространения пламени в камере взрыва происходят в достаточно малом объеме, с крайне ограниченной энергией поджигающего импульса и при низких концентрациях горючего, то погрешность определения степени взрывоопасности оказывается достаточно большой и составляет ±10% НКПР, что является недостатком.

Наличие в сигнализаторе достаточно сложного устройства контроля работоспособности приводит к снижению надежности, что также является недостатком.

Технический результат: повышение точности и надежности.

Указанный технический результат достигается тем, что в искровой сигнализатор взрывоопасности, содержащий камеру взрыва с генератором искры, входным и выходным огнепреградителями; дозатор водорода на основе стабилизатора давления, пульсирующей емкости с рабочей и управляющей полостями и нормально открытого клапана, посредством которого рабочая полость пульсирующей емкости соединена со входным огнепреградителем; индикатор взрыва, эжектор и нормально закрытый клапан, посредством которого эжектор соединен с выходным огнепреградителем, соединенным, кроме того, с индикатором взрыва; а также блок управления с тремя выходами, подключенными к управляющим входам генератора искры, нормально открытого и нормально закрытого клапанов, дополнительно введены стабилизатор разрежения с сопловой, глухой и расходной камерами, детектор взрыва, ламинарный и турбулентный дроссели. При этом сопловая и глухая камеры стабилизатора разрежения соединены с эжектором, расходная камера стабилизатора разрежения соединена с линией анализируемого воздуха непосредственно, а через турбулентный дроссель - со входным огнепреградителем и детектором взрыва, стабилизатор давления соединен с рабочей полостью пульсирующей емкости через ламинарный дроссель, управляющая полость пульсирующей емкости соединена с линией опорного давления; камера взрыва установлена вертикально, электроды генератора искры размещены в центре сечения, находящегося от 0,1 до 0,9 высоты камеры взрыва, в глухой камере стабилизатора разрежения установлена регулировочная пружина.

На чертеже и представлены принципиальная схема (а) и циклограмма работы сигнализатора (б).

Сигнализатор содержит камеру взрыва 1 с генератором искры 2, входным 3 и выходным 4 огнепреградителями; дозатор водорода на основе стабилизатора давления 5, пульсирующей емкости 6 с рабочей 6х и управляющей 6у полостями, нормально открытого клапана 7 и ламинарного дросселя 13; эжектор 8, нормально закрытый клапан 9 и индикатор взрыва 10; стабилизатор разрежения 11, детектор взрыва 12 и турбулентный дроссель 14; а также блок управления (на чертеже не показан) с тремя выходами Pt, Pt₁ и Рτ. При этом стабилизатор давления 5 с помощью дросселя 13 соединен с рабочей полостью 6x, которая через клапан 7 соединена со входным огнепреградителем 3, управляющая полость 6у соединена с линией опорного давления Ро. Сопловая и глухая камеры стабилизатора разрежения 11 соединены с эжектором 8, расходная камера стабилизатора 11 непосредственно соединена с линией анализируемого воздуха, а через турбулентный дроссель 14 - со входным огнепреградителем 3 и детектором взрыва 12. Камера взрыва 1 через выходной огнепреградитель 4 соединена с индикатором взрыва 10 непосредственно, а через нормально закрытый клапан 9 - с эжектором 8. Камера 1 установлена вертикально, а электроды генератора искры расположены в центре сечения, находящегося от 0,1 до 0,9 высоты камеры. Это обеспечивает возможность распространения пламени от источника зажигания (электродов генератора 2) как снизу вверх, так и сверху вниз при достижении соответствующих значений НКПР: 4,1% об. и 9,0% об. (При этом используется уникальное свойство водорода, состоящее в наличии у него двух существенно различных значений НКПР: нижнего 4,1% об. и верхнего - 9,0% об., соответствующих распространению пламени снизу верх и сверху вниз). Если обогащение анализируемого воздуха в камере 1 выполнить пропорционально верхнему значению НКПР, то для получения сигнальной концентрации, равной, например, 20% НКПР, в камеру необходимо подать столько водорода, чтобы его концентрация оказалась равной 0,8×9,0=7,2% об.

Поскольку значение этой концентрации превышает нижнее значение НКПР - 4,1% об., то в камере 1 в момент формирования искры смесь воспламенится даже при отсутствии горючих компонентов в анализируемом воздухе, но пламя распространится от электродов генератора 2 только вверх, создавая относительно небольшой импульс давления Рн, достаточный, однако, для срабатывания детектора взрыва 12. Наличие сигналов на выходе детектора 12 будет свидетельствовать о нормальном функционировании сигнализатора, а их отсутствие, следовательно, о возникшей неисправности.

Если суммарная концентрация горючих компонентов в анализируемом воздухе достигнет значения, соответствующего 20% от верхнего значения НКПР водорода (9,0% об.), то после воспламенения такой смеси пламя в камере распространится от электродов генератора 2 как снизу вверх, так и сверху вниз, создавая значительно больший импульс давления Рв, достаточный для срабатывания индикатора взрыва 10 и появления на его выходе сигнала ОПАСНОСТЬ.

Работает сигнализатор следующим образом.

С помощью эжектора 8 основной поток анализируемого воздуха через расходную и сопловую камеру стабилизатора разрежения 11 непрерывно поступает в линию сброса, что обеспечивает достаточно эффективную подачу анализируемого воздуха к сигнализатору, устраняя влияние транспортного запаздывания в линии связи сигнализатора с точкой отбора. При открытом клапане 9 (Pt₁=0) некоторая часть анализируемого воздуха через дроссель 14, входной огнепреградитель 3, камеру 1 и выходной огнепреградитель 4, клапан 9 и эжектор 8 также поступает в линию сброса. С учетом гидравлического сопротивления огнепреградителей подбирают величину сопротивления дросселя 14 и настраивают давление разрежения Рp с помощью стабилизатора 11 такими, чтобы за время Pt₁=0 обеспечить 5-7-кратное смывание камеры, что необходимо для эффективного удаления из камеры продуктов сгорания и заполнения ее свежим анализируемым воздухом. Водород с выхода стабилизатора давления 5 через дроссель 13 при закрытом клапане 7 (Рτ=1) под действием давления Рс> Ро поступает в рабочую полость 6х пульсирующей емкости 6. При появлении кратковременного (1,5-2,0 сек) импульса Рτ=0 водород под действием давления Ро и разрежения в камере через открытый клапан 7 и огнепреградитель 3 вытесняется из полости 6х в камеру 1, где при закрытом клапане 9 (Pt₁=1) перемешивается с анализируемым воздухом. Сопротивление дросселя 13 и объем емкости 6 подбирают так, чтобы за время Рτ=1 в полости 6х сформировалась необходимая доза водорода, а давление в полости 6х достигло значения Рс (с помощью давления Рс производят настройку дозы). В момент появления Pt=0 между электродами генератора 2 возникает искра и смесь в камере воспламеняется, что приводит к повышению давления в камере. По уровню этого давления судят как о степени взрывоопасности анализируемого воздуха (Рв), так и о нормальном функционировании самого сигнализатора (Рн).

Предварительные испытания, проведенные в лаборатории АООТ "Автоматика", г.Воронеж в IV кв. 2000 г., прошли успешно и подтвердили работоспособность, надежность и эффективность предлагаемого технического решения при определении степени взрывоопасности парогазовоздушных смесей.

Использование предлагаемого решения позволило уменьшить погрешность до ±5% НКПР, повысить надежность как за счет упрощения схемы и конструкции сигнализатора, так и за счет получения информации о нормальном функционировании сигнализатора в каждом цикле.

В III квартале текущего года планируется проведение Государственных испытаний сигнализатора как средства измерения, а с IV кв. - серийный его выпуск взамен сигнализатора СВИП-1 и поставка на предприятия химической, нефтехимической, газовой и др. отраслей промышленности.

Изобретение относится к приборам техники безопасности и может быть использовано для определения степени взрывоопасности парогазовоздушных смесей. Технический результат - повышение точности и надежности. Сущность изобретения: в искровой сигнализатор взрывоопасности, содержащий камеру взрыва с генератором искры, входным и выходным огнепреградителями, дозатор водорода на основе стабилизатора давления, пульсирующей емкости с рабочей и управляющей полостями и нормально открытого клапана, индикатор взрыва, эжектор и нормально закрытый клапан, а также блок управления с тремя выходами, подключенными к управляющим входам генератора искры, нормально открытого и нормально закрытого клапанов; дополнительно введены стабилизатор разрежения с сопловой, глухой и расходной камерами, детектор взрыва, ламинарный и турбулентный дроссели. Камера взрыва установлена вертикально, электроды генератора искры размещены в центре сечения, расположенного на расстоянии от 0,1 до 0,9 высоты камеры взрыва. В глухой камере стабилизатора разрежения установлена регулировочная пружина. 1 ил.

Искровой сигнализатор взрывоопасности, содержащий камеру взрыва с генератором искры, входным и выходным огнепреградителями, дозатор водорода на основе стабилизатора давления, пульсирующей емкости с рабочей и управляющей полостями и нормально открытого клапана, посредством которого рабочая полость пульсирующей емкости соединена со входным огнепреградителем, индикатор взрыва, эжектор и нормально закрытый клапан, посредством которого эжектор соединен с выходным огнепреградителем, соединенным, кроме того, с индикатором взрыва, а также блок управления с тремя выходами, подключенными соответственно к управляющим входам генератора искры, нормально открытого и нормально закрытого клапанов, отличающийся тем, что в него дополнительно введены стабилизатор разрежения с сопловой, глухой и расходной камерами, детектор взрыва, ламинарный и турбулентный дроссели, при этом сопловая и глухая камеры стабилизатора разрежения соединены с эжектором, расходная камера стабилизатора разрежения соединена с линией анализируемого воздуха непосредственно, а через турбулентный дроссель - со входным огнепреградителем и детектором взрыва, стабилизатор давления соединен с рабочей полостью пульсирующей емкости через ламинарный дроссель, управляющая полость пульсирующей емкости соединена с линией опорного давления, камера взрыва установлена вертикально, в глухой камере стабилизатора разрежения установлена регулировочная пружина.