Устройство для обнаружения движущегося фронта пламени Советский патент 1988 года по МПК E21F5/00 

4 Oi

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к пожа- ро- и взрывобезопасности и средствам контроля при ведении горноспасательных работ.

Цель изобретения - повышение надежности обнаружения движущегося фронта пламени в горных выработках.

На фиг. I изображено устройство для обнаружения движущегося фронта пламени в горных выработках, общий вид; на фиг. 2 - блок-схема устройства.

Основной элемент устройства - датчик 1 фронта пламени - состоит из пассивного электрического зонда 2 и компенсационного электрода 3, а также опорного электрода 4. Опорный электрод 4 расположен коак- сиал1 но электродам 2 и 3 и имеет цилиндрическую форму. Электроды 2-4 крепятся на диэлектрическом держателе 5, при этом компенсационный электрод 3 полностью находится в изоляторе, исключая один вывод для его подключения. Диэлектрический держатель 5 с помощью винтового соединения крепится своей хвостовой частью в металлической штанге 6, которая с помощью подвесок 7 подвешивается к верхнему элементу шахтной арочной крепи 8, имеющей U-об- разный профиль. Датчик 1 фронта пламени с помощью коммутирующего кабеля 9, проходящего внутри штанги 6, подключен на дифференциальный вход усилителя 10. Пассивный электрический зонд 2 подключен на один вход дифференциального усилителя, имеющий сопротивление относительно «земли, определяемое резистором 1, а компенсационный электрод 3 - на другой вход, имеющий сопротивление относительно «земли, определяемое резистором 12. Сопротивления 11 и 12 имеют равные величины. Опорный электрод 4 соединен с «землей и со средней точкой на входе усилителя. .В нагрузку усилителю 10 подключен блок 13 сигнализации.

Устройство работает следующим образом.

В случае наличия в горной выработке движущегося фронта пламени последнее попадает в пространство между пассивным электрическим зондом 2 и опорным электродом 4, при этом потенциал опорного электрода остается равным потенциалу «земли, а потенциал пассивного электрического зонда 2 изменяется в соответствии с собственной электрической структурой фронта пламени. Избыточный электрический заряд, «стекая с пассивного электрического зонда 2 на «землю через сопротивление 11, вызывает на нем падение напряжения, которое после усиления усилителем 10 поступает на вход блока 13 сигнализации и вызывает его срабатывание. Если же сигнал вызы вается электромагнитной наводкой, то пассивный электрический зонд 2 и компенсационный электрод 3 генерируют одинаковые сигналы вследствие полной своей симметричности. В этом случае на дифференциальном входе усилителя 10 имеется нулевой сигнал.

Устройство может иметь электроды цилиндрической формы, расположенные параллельно на расстоянии, равном толщине диэлектрического чехла компенсационного электрода. При этом достигается лучщее обQ текание электродов проходящим пламенем, в связи с чем несколько уменьшается возмущающее действие электродов на зону горения и повышается уровень сигнала, воспринимаемого пассивным электрическим зондом.

5 Экспериментально определенные оптимальные параметры устройства являются следующими. Длина пассивного электрического зонда и компенсационного электрода 35-40 мм, ширина 7-8 мм, толщина 0,5 мм.

Q Электроды выполняются из нихрома или нержавеющей стали для обеспечения возможности длительной эксплуатации во влажной атмосфере. Толщина диэлектрического покрытия компенсационного электрода 0,8- 1,0 мм. Опорный заземленный электрод име5 ет форму цилиндра диаметром 30-35 .мм и располагается коаксиально оси симметрии пассивного электрического зонда и компенсационного электрода. Опорный заземленный электрод выполняется из металлиQ ческой сетки с ячейками, имеющими размер от мм до 9x9 мм. При этом уменьшение этого размера недопустимо из-за существенного охлаждающего действия опорного электрода на пламя и уменьшения полезного сигнала из-за интенсификации гибели заря5 женных частиц на нем. Увеличение размера ячейки нежелательно из-за относительного у.меньшения площади опорного электрода и соответственно уменьшения уровня полезного сигнала. Входные сопротивления выбираются в диапазоне 5-15 МОм, что определяется наилучшим отношением сигнал/шум в этом диапазоне. При этом уменьшение входного сопротивления меньше 5 МОм требует соответствующей компенсации за счет коэффициента усиления, а увеличение свыще

5 15 МОм увеличивает постоянную времени. Использование предлагаемого устройства для контроля распространения взрывов метановоздушных смесей в угольных шахтах позволяет повысить безопасность проведения горноспасательных работ за счет

надежного и практически безынерционного обнаружения движущегося фронта пламени. Использование пассивного электрического зонда в качестве рабочего электрода в устройстве гарантирует полную искробезопас5 ность устройства при эксплуатации его во взрывоопасной атмосфере. Устройство обладает высокой помехозащищенностью, что исключает ложные срабатывания.

0

Формула изобретения

1. Устройство для обнаружения движущегося фронта пламени, содержащее датчик фронта пламени, состоящий из опорного .заземленного электрода и пассивного электрического зонда, и блок сигнализации, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности обнаружения движущегося фронта пламени в горных выработках, устройство снабжено дифференциальным усилителем, а датчик фронта пламени снабжен

компенсационным электродом, который подключен к одному из входов дифференциального усилителя, другой вход которого подключен к пассивному электрическому зонду, а выход - к входу блока сигнализации.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что компенсационный электрод датчика фронта пламени выполнен изолированньш, одинаковым по форме с пассивным зондом и расположены они симметрично друг другу внутри опорного электрода, выполненного из сетки размером ячейки 7-9 мм.

Изобретение относится к горнодобывающей пром-ти и предназначено для ножаро- и взрывобезопасности и для средств контроля при ведении горно-спасательных работ. Цель изобретения - повышение надежности обнаружения движущегося фронта пламени в горных выработках. Устр-во содержит датчик 1 фронта пламени, состоящий из опорного заземленного электрода 4 и пассивного электрического зонда 2, и блок сигнализации. Дополнительно устр-во снабжено дифференциальным усилителем, а датчик 1 - компенсационным электродом 3, подключенным к одному из входов усилителя. Другой вход последнего подключен к пассивному зонду 2, а выход - к блоку сигнализации. Электрод 3 выполнен изолированным, одинаковым по форме с зондом 2 и расположены они симметрично друг другу внутри опорного электрода 4, выполненного из сетки с размером ячейки 7-9 мм. Благодаря такому выполнению и расположению электродов достигается лучшее их обтекание проходящим пламенем, в связи с чем повышается уровень сигнала зонда 2. Использование зонда 2 гарантирует парную ис- кробезопасность при эксплуатации во взрывоопасной среде. Устр-во обладает высокой помехозащищенностью. 1 з. п. ф-лы. 2 ил. S сл

ф1/г.г