Пневматический искровой сигнализатор взрывоопасности

 

Изобретение относится к пневмоавтоматике и может быть использовано для обнаружения аварийных ситуаций в потенциально опасных производствах. Цель - повышение надежности и упрощение эксплуатации. Сигнализатор содержит камеру 1 взрыва со встроенным генератором 3 искры и огнепреградителями 2 и присоединенными к ней линией исследуемого газа, эжектором 5, детектором 4 взрыва и дозатором 6 горючего газа на основе стабилизатора давления и пульсирующей емкости 7 с двумя клапанами 8,9, посредством которых пульсирующая емкость 7 соединена с выходом стабилизатора 6 давления и входом камеры 1 взрыва, причем линия исследуемого газа и эжектор 5 соединены с камерой 1 через входной 10 и выходной 11 клапаны соответственно, а также блок управления. Для решения поставленной задачи сигнализатор снабжен баллоном 12 с топливом, дросселем 13 и одномембранным элементом 14 с пружиной в глухой камере, сообщенной с атмосферой, а в каждой из линий горючего газа, воздуха питания и исследуемого газа установлены светодиоды 16,18 и 20 и одномембранные элементы 15, 17, 19 с пружинами в глухой и проточной камерах и двумя сухими контактами. 3 ил.

Изобретение относится к пневмоавтоматике, а именно к пневматическим сигнализаторам взрывоопасности горючих газов и паров в воздухе производственных помещений, и может быть использовано для обнаружения аварийных ситуаций в потенци- ально опасных производствах.

Известны искровые сигнализаторы, реализующие метод непосредственного испытания на взрываемость с помощью искры контрольного объема исследуемой смеси, предварительно обогащенной в заданном соотношении горючим газом [1].

Наиболее близким по технической сущности к предложенному техническому решению является сигнализатор взрывоопасности искровой пневматический СВИП-1, содержащее камеру взрыва со встроенными генератором искры и огнепреградителями на входе и выходе камеры взрыва и линию исследуемого газа, эжектор с линиями питания воздухом и сброса газа, детектором взрыва и дозатор горючего газа на основе стабилизатора давления и пульсирующей емкости с двумя клапанами, посредством которых рабочая полость емкости соединена с выходом стабилизатора давления и входом камеры взрыва, а также блок управления с тремя выходами [2]. Благодаря специально сформированным с помощью блока управления сигналам в сигнализаторе циклически поочередно осуществляется следующая последовательность операций: очистка камеры взрыва от продуктов предыдущего цикла, забор в камеру свежего исследуемого газа, ввод в камеру определенной дозы горючего газа, формирование искры и детектирование взрыва по давлению в камере в момент взрыва. При этом по величине дозы горючего газа судят о степени взрывоопасности исследуемого газа. В сигнализаторе СВИП-1 величина дозы горючего газа равна 80% от нижнего предела воспламенения (НПВ) этого газа. Тогда СВИП-1 выдает сигнал опасности при появлении в исследуемом газе горючих компонентов с суммарным содержанием 20% НПВ.

В ряде случаев, например при использовании сигнализатора на морских судах, где отсутствует источник централизованного питания горючим газом, где возможно временное прекращение подачи воздуха питания, где крайне затруднителен визуальный или какой-либо другой простой способ контроля забивки достаточно длинных (до 100 м и более) линий связи с точками отбора, значительно усложняется эксплуатация и снижается надежность работы сигнализатора, что является недостатком.

Целью изобретения является повышение надежности и упрощение эксплуатации.

Цель достигается тем, что предложенный сигнализатор, содержащий камеру взрыва со встроенными генератором искры и огнепреградителями на входе и выходе камеры взрыва, линию исследуемого газа, эжектор с линиями питания воздуха и сброса газа, детектор взрыва и дозатор горючего газа на основе стабилизатора давления и пульсирующей емкости с двумя клапанами, посредством которых рабочая полость емкости соединена с выходом стабилизатора давления и входом камеры взрыва, причем линия исследуемого газа и эжектор соединены с входом и выходом камеры и через входной и выходной клапаны соответственно, а также блок управления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с управляющими входами входного клапана и двух клапанов пульсирующей емкости, выходного клапана и генератора искры, снабжен баллоном с топливом, дросселем и одномембранным элементом с пружиной в глухой камере, сообщенной с атмосферой, причем выход баллона соединен через дроссель с входом стабилизатора давления и через проточную камеру и сопло одномембранного элемента с линией сброса, детектор взрыва выполнен в виде трехмембранного реле, первое сопло которого соединено с вторым выходом блока управления, первая проточная камера плюс камера и второе сопло - с выходом сигнализатора, вторая проточная камера - с выходом камеры взрыва, а в каждой из линий горючего газа, воздуха питания и газа из камеры взрыва установлены светодиод и одномембранный элемент с пружинами в глухой и проточной камерах и двумя сухими контактами в проточной камере и сопле, причем один из контактов выполнен в виде электрода, герметично встроенного в сопловой камере и электрически изолированного от нее, а другой - в виде металлической заслонки, жестко связанной с мембраной и электрически соединенной с корпусом одномембранного элемента, при этом глухие камеры всех одномембранных элементов сообщены с атмосферой, проточные камеры одномембранных элементов с пружинами соединены с линией питания воздухом, с выходом дросселя и с входом эжектора соответственно, а каждый светодиод через соответствующие сухие контакты включен в электрическую цепь.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема сигнализатора; на фиг.2 - циклограмма его работы; на фиг.3 - конструктивная схема одномембранного элемента со встроенными сухими контактами.

Сигнализатор состоит из камеры 1 взрыва со встроенными огнепреградителями 2 и генератором 3 искры, детектора 4 взрыва, эжектора 5, дозатора горючего газа на основе стабилизатора 6 давления и пульсирующей емкости 7 с клапанами 8,9 в ее рабочей полости 7х, входного 10 и выходного 11 клапанов, баллона 12 с топливом, дросселя 13, одномембранного элемента 14, одномембранных элементов 15,17,19 с пружинами в глухих и проточных камерах и встроенными сухими контактами, светодиодов 16,18,20, а также блока управления для формирования управляющих сигналов P_t,P_τ ,P_f и линий исследуемого газа и сброса газа. Каждый из элементов 15,17,19 состоит из крышки 21, регулировочного винта 22, направляющей втулки 23, пружины 24, мембраны 25, корпуса 26, электрода 27, изолятора 28 и заслонки 29.

Работает сигнализатор следующим образом.

Горючий газ из баллона 12 при открытом вентиле поступает на вход стабилизатора 6, на выходе которого устанавливается заданное давление Р_о. При подаче воздуха питания на выходах блока управления появляются сигналы P_t,P_τ ,P_f в соответствии с циклограммой (фиг.2). При P_t = 0 и P_τ = 1 клапаны 11,8 и 10 замкнуты, а клапан 9 разомкнут. Исследуемый газ непрерывно просасывается эжектором 5 через огнепреградители 2 и камеру 1, а горючий газ поступает в полость 7х емкости 7. При этом из камеры удаляются продукты предыдущего анализа, а сама камера заполняется свежим исследуемым газом. Одновременно в полости 7х формируется доза горючего газа, пропорциональная объему емкости 7 и абсолютному давлению Р_о. В дальнейшем при P_t = 0 и P_τ = 0 клапаны 11 и 9 замкнуты, а клапаны 8 и 10 разомкнуты. Камера 1 отключается от линии исследуемого газа и сообщается с полостью 7х. В этот момент в камере растет вакуум, под действием которого доза горючего газа из полости 7х поступает в камеру 1. Затем одновременно P_t = 1 и P_τ = 1. Клапаны 11 и 9 размыкаются, а клапаны 8 и 10 замыкаются. Под действием вакуума в камере 1 в нее дополнительно засасывается некоторое количество исследуемого газа до установления в камере атмосферного давления. При этом происходит форсированное перемешивание горючего и исследуемого газа в камере.

Через некоторое время, необходимое для перемешивания, под действием импульсов P_f в камере формируется серия искр, поджигающих газовую смесь. Если при этом концентрация горючих компонентов в исследуемом газе соответствует сигнальной точке (20% НПЕ), то в камере происходит взрыв, что ведет к срабатыванию детектора 4. В дальнейшем описанные выше процессы циклически повторяются.

Обычно баллон 12 заполняют жидким топливом, например пропаном. Смеси жидкого топлива с воздухом хотя и труднее поджигаются по сравнению с водородовоздушными, но при взрыве дают значительно больший импульс давления, что позволяет использовать в качестве детектора взрыва трехмембранное реле, а не элемент сравнения, как в СВИП-1. Это способствует повышению надежности при сохранении точности. Последнему в значительной мере способствует специальная схема включения этого реле, обеспечивающая блокировку его выходным сигналом, поступающим в плюсовую камеру, с одновременным отключением от этой камеры входного сигнала.

Для упрощения эксплуатации и повышения техники безопасности при работе с сигнализатором на линии горючего газа после баллона 12 установлены ограничивающий расход этого газа дроссель 13 и элемент 14, выполняющий функции предохранительного клапана, т.е. при превышении давления за дросселем 13 на определенную величину (настраивается с помощью элемента 14) открывается сопло элемента 14 и горючий газ сбрасывается в линию сброса. Кроме того, на каждой из линий горючего газа, воздуха питания и исследуемого газа установлены элементы 15,17 и 19, которые при понижении соответствующих давлений на определенную величину срабатывают, замыкая соответствующие сухие контакты, включая соответствующую электрическую цепь и вызывая свечение светодиодов 16,18 и 20. При этом величину допустимого понижения давления (повышения вакуума) на элементе 19 настраивают с учетом степени забивки линии исследуемого газа и, следовательно, уменьшения расхода его через камеру (обычно не более 50% от первоначально установленной его величины). Сигналы замыкания сухих контактов по электрическим линиям связи могут быть переданы практически на любое расстояние. Использование искробезопасных цепей позволяет сохранить параметры взрывозащищенности сигнализатора.

Выполнение каждого из элементов 15,17,19 на основе повторителя со сдвигом, как это показано на фиг.3, за счет совмещения функций собственно компаратора и дискретного пневмоэлектропреобразователя с сухими контактами также способствует повышению надежности и упрощению конструкции. При этом крышка 21, регулировочный винт 22, направляющая втулка 23, пружины 24 и мембрана 25 целиком заимствованы из повторителя со сдвигом П2П.2, корпус 26 и мембранный блок доработаны с цепью установки в корпусе 26 электрода 27 с изолятором 28 и в мембранном блоке металлической заслонки 29. Электрод 27 непосредственно, а заслонка 29 через пружину 24 и корпус 26 соединены с выходными клеммами сухих контактов.

Таким образом, благодаря введению в схему сигнализатора одномембранных элементов 14,15,17,19 и баллона 12 с дросселем 13, а также благодаря выполнению детектора 4 на основе трехмембранного реле существенно упрощается процесс эксплуатации сигнализатора и повышается надежность его работы.

Формула изобретения

ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ИСКРОВОЙ СИГНАЛИЗАТОР ВЗРЫВООПАСНОСТИ, содержащий камеру взрыва со встроенными генератором искры и огнепреградителями на входе и выходе камеры взрыва и линию исследуемого газа, эжектор с линиями питания воздуха и сброса газа, детектор взрыва и дозатор горючего газа на основе стабилизатора давления и пульсирующей емкости с двумя клапанами, посредством которых рабочая полость емкости соединена с выходом стабилизатора давления и входом камеры взрыва, причем линия исследуемого газа и эжектор соединены с входом и выходом камеры через входной и выходной клапаны соответственно, а также блок управления, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с управляющими входами входного клапана и двух клапанов пульсирующей емкости, выходного клапана и генератора искры, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения эксплуатации сигнализатора, он снабжен баллоном с топливом, дросселем и одномембранным элементом с пружиной в глухой камере, причем выход баллона соединен через дроссель с входом стабилизатора давления и через проточную камеру и сопло одномембранного элемента - с линией сброса, детектор взрыва выполнен в виде трехмембранного реле, первое сопло которого соединено с вторым выходом блока управления, первая проточная камера, плюсовая камера и второе сопло - с выходом сигнализатора, вторая проточная камера - с выходом камеры взрыва, а в каждой из линий горючего газа, воздуха питания и газа из камеры взрыва установлены светодиод и одномембранный элемент с пружинами в глухой и проточной камерах и двумя сухими контактами в проточной камере и сопле, причем один из контактов выполнен в виде электрода, герметично встроенного в сопло и электрически изолированного от нее, а другой - в виде металлической заслонки, жестко вязанной с мембраной и электрически соединенной с корпусом одномембранного элемента, при этом глухие камеры всех одномембранных элементов сообщены с атмосферой, проточные камеры одномембранных элементов с пружинами соединены с линией питания воздухом , с выходом дросселя и с входом эжектора соответственно, а каждый светодиод через соответствующие сухие контакты включен в электрическую цепь.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3