Искробезопасное разрядное устройство Советский патент 1982 года по МПК H05F3/00 

(5) ИСКРОБЕЗОПАСНОЕ РАЗРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к технике безопасности и может быть использовано в устройствах для искробезопасного отвода накапливаемых электростатических зарядов с наэлектризованного материала (пыль, жидкость, пары, твердые материалы и т.д.), элементов оборудования, а также с человека.

Известно разрядное устройство,.со-JQ держащее подключенную между рабочей частью и заземленной клеммой разрядную цепь с ограничением тока резистором. В этом устройстве с целью ограничения разрядного тока при при- ,5 косно.вении наэлектризованных объектов к рабочей части (конструктивные элементы) между рабочей частью и цепью разряда включают ограничительный резистор, на котором выделяется 20 электростатическая энергия с заряженных объектов. При этом уменьшается энергия разряда, выделяющаяся между наэлектризованным объектом и

рабочей частью, и происходит защита от разрядного тока элементов оборудования lj.

Однако применение этого устройст-. ва в пожаровзрывоопасных производствах для снятия электростатических зарядов с человека путем касания пальцем к рабочей части устройства или для искробезопасного отвода электростатических зарядов с наэлектризованных объектов мало эффективно, так как при снятии зарядов с человека или с наэлектризованных объектов оператор не имеет информации о наличии на нем-или на объекте электростатической, энергии и о конечном значении процесса стекания зарядов статического электричества; кроме того, отсутствие наглядности процесса стекания электростатических зарядов значительно ухудшает условия безопасности проведения работ с вещест.вами, чувствительными к электрическим разрядам.

39

Наиболее близким по техническбй сущности к изобретению является искробезопасное разрядное устройство, содержащее конденсаТор, между обкладками которого расположена токопрово дящая частица сферической формы . В указанном устройстве токопроводящая частица подвешена на изоляционной нити между вертикально расположенными обкладками конденсатора. При приложении напряжения к обкладкам конденсатора токопроводящая частица приходит в колебательное движение между обкладками конденсатора и обеспечивает искробезопасный порционный перенос заряда между обкладками конденсатора 2.

Однако подвешивание частицы на нити усложняет конструкцию устройства. Кроме того, при малейшем наклоне устройства частица не будет совер , шать колебания; располок ение частицы в газовой среде не обеспечивает требуемую электрическую прочность, между обкладками конденсатора, без дополнительных мер (создания давления газа порядка 5-10 атмосфер или создания высокого вакуума), которые усложняют конструкцию устройства. Причем подвешивание.частицы на нити повышает порог срабатывания устройства. Все это делает описанное устройство непригодным для работы в качестве электростатического разрядчика.

Цель изобретения - расширение функицональных возможностей путем обеспечения возможности использования разрядного устройства для переноса электростатических зарядов с наэлектризованного объекта на землю.

Цель достигается тем, что в искробезопасном разрядном устройстве, содержащем конденсатор, между об- кладками которого расположена токопроводящая частица сферической формы, обкладки конденсатора закреплены в дополнительно введенном прозрачном диэлектрическом корпусе, закрепленном неполярной диэлектрической жидкостью, токопроводящая частица взвешена в указанной диэлектрической жидкости, обкладки конденсатора выполнены с вогнутыми противостоящими поверхностями, причем одна из обкладок конденсатора снабжена клеммой заземления, а другая обкладка соединена с дополнительно введенной токопроводящей рабочей частью, расположенной снаружи указанного корпуса.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема искробезопасного разрядного устройства; на фиг. 2 - электрическая схема устройства.

Разрядник содержит заполненный диэлектрической жидкостью прозрачный корпус 1, металлическую рабочую часть 2j верхнюю 3 и нижнюю и обкладки конденсатора, с вогнутыми противостоящими поверхностями, токопроводящую сферическую частицу 5 и клемму заземления 6. Для повышения чувствительности порога срабатывания устройства токопроводящая частица 5 выполнена в виде пустотелой сферы, плотность которой равна плотности диэлектрической жидкости (гексан, перфтортриэтилен или др.), заполняющей зазор между обкладками конденсатора. Для герметизации между обкладками конденсатора и корпусом установлены, прокладки 7. Верхняя обкладка 3 под- жимается эбонитовой гайкой 8, а нижняя обкладка 4 поджимается клеммой заземления 6. Рабочая часть 2 крепится к верхней обкладке 3 резьбовым соединением и может быть выполнена конструктивно в виде совка, пробоотборника или другой конструкции в зависимости от технологического процесса. На фиг. 1 рабочая часть, выполнена в виде сферически выпуклой конструкции для отвода зарядов статического электричества с человека.

Устройство работает следующим образом.

При приближении или касании рабо. чей,части 2 разрядника (фиг. 2) к наэлектризованной области 9, рабочая часть 2, соединенная с верхней обкладкой 3 конденсатора, заряжается до потенциала наэлектризованной области 9. Под воздействием электростатического поля в межэлектродном пространстве частица 5 совершает колебательное движение, периодически касаясь обкладок конденсатора. При этом частица переносит на заземленную нижнюю обкладку А определенное количество зарядов. Если на рабочей части 2 нет притока новых заря дов, то процесс колебания частицы будет затухающим до выравнивания потенциалов на обкладках 3 и конденсатора. Так как заземленная обкладка k имеет нулевой потенциал, то и обкладка 3, соединенная с рабочей частью, разряжается до нулевого потенциала, т.е. до полного стекания зарядоа с рабочей части. Таким образом, электростатическая энергия с наэлектризованных объ ектов переносится частицей небольши ми порциями на землю полностью, если не будет притока новых зарядов на объектах. При появлении свободных зарядов на рабочей части разряд ного устройства процесс колебания частицы будет непрерывным. Конечное значение процесса стекания заря дов фиксируется визуально через про рачный корпус по прекращению колеба ния частицы. Единичная порция электростатической энергии, переносимой частицей на землю, прямо пропорционально зависит от емкости частицы и от квад рата потенциала частицы после перераспределения зарядов с верхней обкладки на частицу. Первая порция переносимой частицей энергии ввиду малой емкЬсти частицы намного меньше первоначальной энергии заряда рабоче го тела устройства. Последующие порции энергии по ча.стице уменьшаются по экспоненциальному закону, так как потенциал на верхней обкладке конден сатора уменьшается за счет переноса частицей зарядов; кроме того, время между единичными порциями электростатической энергии, переносимой частицей на землю, которое определяется прохождением пути частицей от нижней до верхней обкладки и обратно намного больше времени воздействия энергии на горючую смесь или времени протекания химической ч)еакции (горения) смеси, поэтому искробезопасность, т.е. чувствительность перерабатываемого горючего Мч|териала, присутствующих паров, газов, пылей и т.д. к электрической искре определяется в основном первоначальной энергией заряда рабочего тела устройства. Постоянная времени, с которой будут уменьшаться переносимые частицы порции энергий, зависит от электрических и физических свойств частицы и среды, в которую она помещена. 75 При выполнении рабочей части устройства с малой электрической емко стью относительно земли, разрядное устройство можно применять практически во всех взрывопожароопасных производствах при соответствующей категории воспламеняемости горючих газопаровоздушных смесей. Для обеспечения взвешивания токопроводящей частицы в .диэлектрической жидкости она может быть выполнена, полой или путем нанесения металлического покрытияна основу из материала с малой плотностью (пенопласт, вспененный полистирол). Таким образом, предложенное устройство позволяет использовать его в качестве электростатического разрядника. Применение такого электростатического разрядника в пожаровзрывоопасных производствах имеет значительные преимущества перед существукмцими устройствами отвода зарядов статического электричества: оператор при снятии с себл или с наэлектг ризованного объекта электростатического заряда может визуально наблюдать процесс стекания зарядов и момент окончания, стекания, что повышает условия безопасности технологического процесса;-разрядник может применяться в производствах в различных агрессивных средах и на различных технологических операциях, так как выбор материала и конструкции рабочей части не представляет трудности; пространственное положение разрядника не влияет на процесс переноса заряда; разрядник имеет высокую чувствительность (низкий порог срабатывания), что повышает эффективность снятия заряда. Формула изобретения Искробезопасное разрядное устройство, содержащее конденсатор, между обкладками которого расположена токоп|: оводящая частица сферической формы, отличающееся тем, что, с цеЛью расширения функциональных возможностей, обкладки конденсатора закреплены в дополнительно введенном прозрачном диэлектрическом корпусе, заполненном неполярной диэлектрической жидкостью, токопроводящая частица В13вешена в