Взрывозащищенный термохимический датчик газового контроля

 

Изобретение относится к технической физике и электротехнике и может быть использовано во взрывобезопасных термохимических датчиках контроля сред в угольных, нефтяных и других шахтах, а также во взрьшоопасных помещениях. Цель - обеспечение особовзрывобезопасного уровня контроля газовых сред, содержащих взрывоопасные смеси различных категорий и групп. Датчик содержит камеру , в которой размещены газопроницаемые экраны, образующие полости. В этих полостях установлены термоэле-§ менты. Взрывобезопасность обеспечивается выбором гасящего расстояния wr от края полости до термоэлемента. 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (sI) 4 С 01 Н 27/16

laaiL

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4 120409/24-25 (22) 20.06.86 (46) 07.11.88. Бюл. В 41 (71) Восточный научно-исследовательский институт по безопасности работ в горной промышленности (72) Ю.А. Орлов, А.А. Каймаков, М.А. Васнев и М.A. Латыпов (53) 543.274(088.8) (56) Карпов E.Ô. и др. Автоматическая газовая защита и контроль рудничной атмосферы. — М.: Недра, 19849 с. 35-36.

ГОСТ 24032-80. Приборы шахтные газодинамические: Общие технические требования. Методы испытаний. Введ.

01,01.81. Группа П63. СССР, с. 7-8.

„„Я0„„1436047 А 1 (54) ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННЫИ ТЕРМОХИМИЧЕСКИЙ

ДАТЧИК ГАЗОВОГО КОНТРОЛЯ (57) Изобретение относится к технической физике и электротехнике и может быть использовано во взрывобеэопасных термохимических датчиках контроля сред в угольных, нефтяных и других шахтах, а также во взрывоопасных помещениях. Цель — обеспечение особовзрывобезопасного уровня контроля газовых сред, содержащих взрывоопасные смеси различных категорий и групп. Датчик содержит камеру, в которой размещены газопроницаемые экраны, образующие полости.

В этих полостях установлены термоэле- и

С2 менты. Взрывобезопасность обеспечивается выбором гасящего расстояния от края полости до термоэлемента. С

8 ил.

1436047

Изобретение относится к технической физике и электротехнике, например к взрывозащишенному электрооборудованию, и может быть использовано в конструкции особовзрывобезопасных термохимических (термокаталитических) датчиков газового контроля, входящих в состав газоаналитических приборов (анализаторов и сигнализаторов), 10 предназначенных для непрерывного автоматического контроля содержания различных горючих газов и паров в атмосфере угольных, нефтяных и других шахт и взрывоопасных производств.15

Целью изобретения является обеспечение особовзрывобезопасного уровня контроля газовых сред, содержащих взрывоопасные смеси различных категорий и групп.

На фиг. 1 показана реакционная камера с экранами в виде плоских пластин, на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг, 3 — реакционная камера с экранами в виде прямоугольной 25 оболочки с открытыми торцами; на фиг. 4 — сечение Б-Б на фиг. 3; на фиг ° 5 — реакционная камера со сфери-1 ческими экранами; на фиг. 6 — сечение

В-В на фиг. 5; на фиг. 7 - реакционная камера с экранами в виде цилиндрической оболочки; на фиг. 8 - сече ние Г-Г на фиг. 7.

Взрывозащищенный термомеханический датчик газового контРоля содержит ре-З5 акционную камеру 1 и термоэлементы2 с искробеэопасными цепями 3 ритания особовзрывобезопасного уровня.

Реакционная камера показана в виде газопроницаемой цилиндрической обо- 40 лочки. Внутри камеры установлены экраны 4 из .газопроницаемого материала, например керамики, образующие полости, в которых помещены термоэлементы. Определяющий размер полости -45 не должен превышать гасящего расстояния. Под определяющим размером S полости понимается минимальный ее размер, ограничивающий пространство полости. Например, определяющим размером S полости в виде узкой щели является ширина щели, цилиндрической и сферической полости — ее диаметр, прямоугольной полости — наименьший размер (высота, длина или ширина) и т.д. Исследованиями установлено, что величина гасящего расстояния не зависи r от группы смеси, а определяется ее категорией.

Поскольку гасящее расстояние зависит от давления и температурьI смеси, при выборе значений определяюшего размера полости учитывают максимальные значения температуры и давления среды, контролируемой датчиком, а также коэффициент безопасности. Для обеспечения нормальной работы термоэлемента размеры полости выбирают такие, чтобы расстояние между термоэлементом и внутренней поверхностью полости было не менее толщины диффузионного пограничного слоя

d, в котором реализуется градиент концентраций, существующий на поверхности термоэлемента и в объеме среды, и происходит основная часть изменения температуры между поверхностью термоэлемента и средой. Толщина диффузионного слоя зависит от формы и размеров термоэлемента и ее определяют расчетным путем. Для термо1 элемента сферической формы толщину диффузионного слоя. д (мм) определяют из выражения д"= d/(2+111-d ), где d — - диаметр термоэлемента, мм.

В реальных конструкциях датчиков газового контроля определяющие размеры термоэлементов находятся в пределах 0,01-3 мм, а соответствующие им толщины диффузионного пограничного слоя — в пределах 0,0018-0,0118 мм для термоэлементов сферической формы;

0,0028-0,0057 мм для термоэлементон цилиндрической формы.

Определяющий размер полости S выбирается из условия

d+ 2 d

Sr

К где Sr — гасящее расстояние для контролируемой взрывоопасной среды, мм;

К вЂ” коэффициент безопасности (1,5-2,5).

Экспериментально установлено, что при помещении источника зажигания в незамкнутую полость, например, между плоскими пластинами, гасящие раз" меры при малой длине полости уменьшаются при увеличении мощности и энергии источника зажигания. Поэтому термоэлементы, установленные в незамкнутых полостях (узкие щели отверстия), непосредственно сое.,пняющих- ся с основной полостью реакционной камеры, располагают от наружных кро14360 мок полости на определенном расстоянии L. Экспериментально установлено,,что L = 5- 12,5 мм.

При величине Ь Ъ 5 мм мощность и энергия источника зажигания не окаэы-5 вают влияния на величину гасящего размера, что позволяет достигнуть максимального значения гасящего расстояния и упростить изготовление 10 датчика, применив термоэлементы большего размера. Увеличение значения Ь более 12,5 мм нецелесообразно по условиям инерционности датчика и иэ-эа увеличения габаритов. 15

Экраны выполняются из газопроницаемого материала, например керамики.

Датчик работает следующим образом.

При помещении датчика во взрыво- gp опасную среду газ через гаэообиенную реакционную камеру 1 проникает в полости к термоэлементам 2. Из-sa термокаталнтического окислеяяя газа на поверхности рабоЧего териоэлеиещ- 2б та температура последнего повыжается, однако воспламенения взрывоопасной среды не происходит вследствие того, что определяющий размер нолостещ 8 принят иэ условия, исключвзощего реализацию этой возможности. Конструкция измерительных узлов датчика и принцип измерения не отличаются от известных датчиков газового контроля, например метанометров.

Формула изобретения

d+ 2 d iSc

Sr к где S определяющий размер полости, мм; определяющий размер термоэлемента, мм; толщина диффузионного пограничного слоя термоэлемента, мм3 гасящее расстояние для контролируемой взрывоопасной среды, мм, коэффициент безопасности, 1,5-2,5, Вэрывоэащищенный термохимический датчик газового контроля, содержащий гаэообменную реакционную камеру и помещенные в ней термоэлементы с искробезопасными цепями питания особовэрывобезопасного уровня, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью обеспечения особовзрывобезопасного уровня контроля газовых сред, содержащих взрывоопасные смеси различных категорий и групп, гаэообменная реакционная камера снабжена экранами из газопролицаемого материала, образующими полости, в которых установлены термоэлементы, причем определяющий размер каждой полости выбран из условия

1436047

Составитель B.Åêàåâ

Техред И. Дндык

Корректор H.Êîðîïü

Редактор А.Шандор

Заказ 5642/45

Тираж 847 Подписное

В1!ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35. Рауиская наб., д. 4/5

Производственно-пслиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Пр< ектнпя, 4