Инфракрасный излучатель Советский патент 1993 года по МПК H01K3/02 

Изобретение относится к инфракрасной технике, а более конкретно ic инфракрасным излучателям шахтных приборов газового контроля, и может быть использовано в приборах, предназначенных для других взрывоопасных сред.

Целью изобретения является повышение вэрывозащитных свойств инфракрасного излучателя .

На чертеже изображена схема ингЬра- красного излучателя, содержащего ни- хромовую спираль 1, отражатель 2, искробеэопасную питающую цепь с источником питания 3, li - расстояние от внутреннего торца спирали до тыльной стороны отражателя, 100- длина спйра- яя Ift - расстояние от внешнего тор-

ца спирали до плоскости выходного отверстия отражателя. DCfj- наружный диаметр спнрали I) fa диаметр окружности в секущей.плоскости отражателя, I перпендикулярной оси отражателя и проходящей через внешний торец спирали, Do - диаметр выходного отверстия отражателя .i Экспериментальные исследования проводились с параболоидными отражателя- i ми из стали с длинами по оси от их тыльной стороны до плоскости выходного отверстия (по фиг. li+lcrt+lg), равными 15; 18,3 и 19,6 мм, и с диаметрй- ми выходных отверстий, равными 21 мм. При исследованиях использовалась нихромовая спираль из проволоки диаметром ,08 мм, ,66 мм, 1ся

О

с in

4 1

Јь

1,2 мм и шагом навивки спирали t -0,1 мм. Исследования проводились во взрывной камере с оптимальной метано- воэдушной смесью (5j5-6,0% метана в воздухе) для нагретых тел. Контрольный взрыв во взрывной камере производился специальной спиралью, которая давала безотказный взрыв.

Питание используемых спиралей осуществлялось от-аккумуляторной батареи с ЭДС 4,2 В и искробезопасным током короткого замыкания 10 А. При проведении опытов измерялся ток спирали I и температуры Т. Температура спирали измерялась микропирометром в наиболее нагретой точке спирали через смотровое окно взрывной камеры.

При установлении предельного положения спирали в отражателе, при кото- ром не происходит взрыва метановоэдуш ной смеси с оптимальной концентрацией метана, спираль переметали вдоль оси отражателя. В первом опыте спираль устанавливалась посредине отражате- ля. Если взрыв не происходил спираль для следующего опыта перенеща- ли к середине правой половины отражателя, которая ближе к его выходному отверстию. Если же взрыв происходил, то спиоаль для следующего опыта перемещали к середине левой половины отражателя. Таким образом устанавливали предельное положение спирали в отражателе, при котором не происходило взры ва метановоздушной смеси. Добиваясь, чтобы расхождение в положениях спира- ли, когда вЗрыв ПРОИСХОДИЛ и когда не происходил, составляло не более 1 мм.

Отражателя со спиралями при исследованиях во взрывной камере располагались так. чтобы оси их были параллельны горизонтальной плоскости, так как предварительно было доказано, что я таком положении спираль воспламеняет метан при минимальной температуре нагрева. Опыты с отражателем, у которого Ij+lt t+l2el5 мм, показали, что в таком отражателе взрыв происходит даже если спираль расположить вплотную к тыльной стороне отражателя. Опыты с двумя другими отражателями приведены в таблице. При проведении опытов с этими двумя отражателями отсутствие взрыва в предельном положении спирали в отражателе подтверждалось пятью опытами. После установления предельного положения спирали в

10

15

JQ25 30з5

5774ц

отражателе исследовались ее аварийные состояния: спираль растягивалась по оси или отгибалась к поверхности отражателя. На основании результатов опытов, приведенных в таблице, установлено, что вчрывоза- щита инфракрасного излучателя будет обеспечиваться при следующих геометрических соотношениях спирали и отражателя: lillurt, cn Чг. 410Dcn; ,,.

Одновременно с опытами, результаты которых приведены в таблице, выполнялась проверка влияния скорости движения метановоздутаной смеси с содержанием метана 5,5-6,0% на взрыво- эащиту нихромовой спирали в отражателе. При этом метановоздуганая смесь с различными скоростями продувалась через один штуцер взрывной камеры и выходила через другой штуцер. Диаметр выходного отверстия штуцера составлял 6 мм. Отражатель по оси штуцера помей1ался на расстоянии 10 мм от выходного отверстия штуцера. Поток мета- новоздушной смеси направлялся в отражатель по его оси и перпендикулярно оси. Скорость движения метановоздушной смеси определялась по расходу метановоздушной смеси, измеряемому в опытах реометрами. При проведении опытов устанавливалось 4 скорости потока метановоздушной смеси - 0,1; 2,5; 3.5 м/с. Регулировка скорости движения потоке метановоздушной смеси осуществлялась давлением на подушку с метановоэдуш- ной смесью различными грузами. При каждой скорости движения метановоздушной смеси выполнялось два опыта. В одном опыте поток направлялся в отражатель по оси его, я. в другом - перпендикулярно оси. Спираль в.опы- . rSx доводилась до разрушения от нагрева. Отражатель использовался с It+lw+lae18,3 мм И 1| «Ю,8 мм, т.е. когда спираль в отражателе была в предельном положении, обеспечивающем ее взрывобеэопасность. Во всех опытах взрывов от спиралей не происходило. Контрольный взрыв был во всех опытах. Опыты с нихромовымн спиралями с Dee 0,5 мм и мм указанных отра-.

40

45

50

SS

жателях показали, что спирали расплавляются в отражателе и не дают взрыва, что подтверждает правильность предложенного технического решения.

516

Приведенные результаты опытов с нихромовыми спиралями в отражателях показываютf что при определенном расположении спиралей в отражателях они не способствуют воспламенению метана, что обусловливается отводом тепла поверхностью отражателей и созданием инертной среды из продуктов окисления метана межпу спиралями и поверх- ностями отражателей.

Формула изобретения

Инфракрасный излучатель для работы во взрывоопасной среде, содержащий нихромовую цилиндрическую спираль, расположенную в параболоидном отражателе соосно с ним, о т л и ч a rout и и с я тем, что, с целью повышения его взрывозащитных свойств, отно74°

сительные размеры спирали и отражателя удовлетворяют следующим соотношениям:

1г 151са, nt Ј10l)cr7.

По ЗОВсл, где Ijj - расстояние от BHvrpeHHero

торца спирали до тыльной стороны отражателя

1л - ра сстояние от внешнего ТОР- ца спирали до плоскости выходного отверстия отражателя ,

1«1 и Den

По

D длина и диаметр спирали; . диаметр выходного отверстия отражателя,}

диаметр отражателя в плоскости, проходящей через внешний торец спирали Перпендикулярно ее оси.

0,1 0,1 0,1

o.t

0,1 0,1 0,1 0,1

О. 0,1

I 13,5 14,25 14.25 13.42 13.42 13.42 13.42 «3,42 Л3.42

13,2 «Э,2 13.42 13.42 -8.S8

-8.58 -8,58 л4,58 ta.S8

14,0431.82

t4,1)31,82

,0431,82

,0431,82

22,133I,

-22,1531.82

«2,1531,82

8,5S ,58 t2,58 12,58

22,1531.82

22,1531,82

t5,7431,82

спкрялыо м ловерхк. сгтрзхЬтеля 0,1 мм. Стпшаль доаепепа по ряшиялмт. То ж

- - Спяраяь с U ™ 2,3 нн растютт DO оси до «оэмопоА длины 7 им я доведем до распяшлаху.

То же

Слярапь с lj-2,3 мм рЯстюттл до возножяой дттан 7 мн, отогнтг к поверхности отражатвяя, между помршостмо отражателя н стоили 0,1 т. Спярат двееде до расплолеюм.

То т

Стшраяь a omrr я ршргмяаеь То

ft Zen