Способ приведения в действие электровоспламенителя и устройство для его осуществления

Изобретение относится к противопожарной технике и предназначено для автоматического тушения пожара. Способ приведения в действие электровоспламенителя включает предварительный заряд аккумулирующего конденсатора от источника электрической энергии через первый ключ и подачу энергии с аккумулирующего конденсатора на электровоспламенитель через второй ключ. Между сигналом, управляющим первым ключом, и сигналом, управляющим вторым ключом, формируется временная задержка, достаточная для заряда аккумулирующего конденсатора. Сигналом, управляющим первым ключом, служит срабатывание первого температурного датчика, а сигналом, управляющим вторым ключом, - срабатывание второго температурного датчика. Температура срабатывания второго температурного датчика выше температуры срабатывания первого температурного датчика, а формирование сигналов происходит при повышении температуры окружающей среды. Устройство приведения в действие электровоспламенителя содержит источник энергии, аккумулирующий конденсатор, первый ключ, электровоспламенитель и второй ключ. В качестве первого ключа используют первый нормально разомкнутый температурный датчик, в качестве второго ключа - второй нормально разомкнутый температурный датчик. Температура срабатывания второго температурного датчика выше температуры срабатывания первого температурного датчика. Тепловое сопротивление между первым и вторым датчиками меньше теплового сопротивления между каждым датчиком и окружающей средой. Предлагаемые способ и устройство позволяют производить запуск электровоспламенителя при повышении температуры во внешней среде, что расширяет область их применения. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к противопожарной технике и предназначено для автоматического тушения пожара. Технический результат - надежность и безопасность при применении устройства, а также более длительный срок его эксплуатации.

Известны способы приведения в действие электровоспламенителя с помощью накопленной в конденсаторе электрической энергии, например US 4843964. Недостатком устройства является необходимость питания схемы подзаряда конденсатора, что приводит к низкой экономичности схемы в целом и ограничивает применение устройства для длительной работы.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по количеству совпадающих признаков является способ управления подрывом тандемной боевой части (RU 2246095), включающий предварительный заряд первого аккумулирующего конденсатора, подачу энергии с первого аккумулирующего конденсатора на первое взрывное устройство после замыкания контактов датчика подрыва, последующее формирование задержанного импульса, которым подключают второе взрывное устройство ко второму аккумулирующему конденсатору, отличающийся тем, что осуществляют предварительный заряд первого и второго аккумулирующих конденсаторов от бортового источника питания, в момент замыкания контактов датчика подрыва формируют импульс запуска, передним фронтом которого формируют задержанный импульс.

Недостатком известного способа является узкая область применения устройства.

Техническим эффектом данного изобретения является расширение области применения устройства, изготовленного согласно предлагаемому способу.

Предлагается способ приведения в действие электровоспламенителя, включающий предварительный заряд аккумулирующего конденсатора от источника электрической энергии через первый ключ, подачу энергии от аккумулирующего конденсатора на электровоспламенитель через второй ключ, причем между сигналом, управляющим первым ключом и сигналом управляющим вторым ключом формируется временная задержка, достаточная для заряда аккумулирующего конденсатора, отличающийся тем, что сигналом, управляющим первым ключом служит срабатывание первого температурного датчика, сигналом, управляющим вторым ключом, служит срабатывание второго температурного датчика, температура срабатывания второго температурного датчика выше температуры срабатывания первого температурного датчика, а формирование сигналов происходит при повышении температуры окружающей среды.

Временная задержка, необходимая для формирования заряда аккумулирующего конденсатора, образуется в результате тепловой инерции датчиков относительно окружающей среды. Датчики имеют определенную теплоемкость, и между каждым датчиком и окружающей средой существует определенное тепловое сопротивление. Таким образом, даже если температура окружающей среды по каким-либо причинам мгновенно возрастет до существенных величин (например, при загорании быстровоспламеняющихся веществ, например бензина), температура датчиков будет постепенно повышаться благодаря наличию определенной теплоемкости датчиков и ненулевого теплового сопротивления датчик - окружающая среда.

Примерный вид графика повышения температуры приведен на фиг.1, где:

1 - ось абсцисс, соответствующая времени;

2 - ось ординат, соответствующая температуре;

3 - время срабатывания первого температурного датчика;

4 - время срабатывания второго температурного датчика;

5 - промежуток времени между срабатыванием первого и второго температурных датчиков.

Так как тепловое сопротивление между датчиками меньше теплового сопротивления между каждым датчиком и окружающей средой, температуры обоих датчиков равны в каждый момент времени.

В момент времени 3 срабатывает первый датчик. В момент времени 4 срабатывает второй датчик. Промежуток времени между срабатыванием первого и второго температурных датчиков обозначен как 5.

В промежуток времени 5 срабатывание первого датчика вызывает замыкание первого ключа, и начинается заряд аккумулирующего конденсатора. Схема устройства, действующая в промежутке времени 5, показана на фиг.2.

Схема заряда аккумулирующего конденсатора показана на фиг.2, где:

6 - источник электрического напряжения;

7 - внутреннее сопротивление источника электрического напряжения;

8 - аккумулирующий конденсатор;

9 - контрольный вольтметр;

10 - первый ключ.

Аккумулирующий конденсатор 8 заряжается посредством источника питания 6 через внутреннее сопротивление источника питания 7 и первый ключ 10. Контрольный вольтметр 9 позволяет проследить процесс зарядки аккумулирующего конденсатора 8.

Примерный график возрастания напряжения на аккумулирующем конденсаторе (показания контрольного вольтметра) в промежуток времени 5 показан на фиг.3, где:

11 - ось абсцисс, соответствующая времени;

12 - ось ординат, соответствующая показанию вольтметра;

13 - график напряжения на аккумулирующем конденсаторе в зависимости от времени;

14 - начальное напряжение;

15 - конечное напряжение;

16 - напряжение холостого хода источника питания;

17 - напряжение гарантированного срабатывания электровоспламенителя.

Напряжение на аккумулирующем конденсаторе 8, измеряемое контрольным вольтметром 9, возрастает в зависимости от величины емкости конденсатора, напряжения холостого хода источника питания 6 и величины внутреннего сопротивления источника питания 7. Напряжение на аккумулирующем конденсаторе 8 во время зарядки изменяется от начального напряжения 14 до конечного напряжения 15. Кривая заряда 13 во время зарядки асимптотически приближается к напряжению холостого хода источника питания 16. Энергии, накопленной в аккумулирующем конденсаторе 8 за промежуток времени между срабатыванием первого и второго температурных датчиков 5, должно быть достаточно для приведения в действие электровоспламенителя. Энергии гарантированного срабатывания соответствует определенное напряжение гарантированного срабатывания 17 для конденсатора определенной емкости. Таким образом, напряжение гарантированного срабатывания зависит от свойств электровоспламенителя и емкости аккумулирующего конденсатора.

При расчете конструкции датчика необходимо учитывать ряд параметров: теплоемкость датчиков, тепловое сопротивление между датчиками и окружающей средой, максимальную скорость нарастания температуры окружающей среды, разницу в температурах срабатывания датчиков. Все эти параметры оказывают влияние на величину промежутка времени 5 между срабатыванием первого и второго температурных датчиков. Величина промежутка времени 5 должна быть достаточной, чтобы сообщить аккумулирующему конденсатору энергию от источника электрического напряжения, превышающую гарантированную энергию срабатывания электровоспламенителя. Напряжение на аккумулирующем конденсаторе в конце времени заряда 15 должно быть больше напряжения гарантированного срабатывания электровоспламенителя 17, соответствующего энергии гарантированного срабатывания при определенной величине емкости аккумулирующего конденсатора. На величину энергии, сообщаемой аккумулирующему конденсатору, оказывает влияние емкость аккумулирующего конденсатора, величина внутреннего сопротивления источника электрической энергии, величина напряжения холостого хода источника питания.

Используя известные методики расчета тепловых и электрических характеристик, представляется вполне возможным рассчитать тепловые и электрические параметры конструкции устройства, приводящие к гарантированному срабатыванию электровоспламенителя.

Способ приведения в действие электровоспламенителя может включать каким-либо образом рассчитанное расположение датчиков относительно предполагаемого источника возгорания, определяющего необходимую последовательность срабатывания температурных датчиков и соблюдение необходимого временного интервала между срабатываниями датчиков.

В качестве конкретного примера воплощения способа предлагается конструировать датчики таким образом, что тепловое сопротивление между первым и вторым датчиками меньше теплового сопротивления между каждым датчиком и окружающей средой. При этом действие окружающей среды уравнивается на оба датчика и температуры обеих датчиков близки независимо от направления теплового воздействия на них.

Для дальнейшего уравнивания воздействия окружающей среды на оба датчика тепловые датчики могут быть помещены в плохо теплопроводящую физическую среду и соединены между собой высокотеплопроводным материалом.

В качестве высокотеплопроводного материала возможно использовать оловосодержащий сплав.

В качестве физической среды возможно применить воздух, жидкость или теплопроводящий порошок.

Блок-схема устройства, воплощающего способ приведения в действие электровоспламенителя, представлена на фиг.4, где:

18 - источник питания;

19 - аккумулирующий конденсатор;

20 - первый ключ;

21 - второй ключ;

22 - электровоспламенитель.

Для дальнейшего увеличения контрольных и сервисных функций устройство может содержать цепь проверки работоспособности устройства.

Цепь проверки работоспособности устройства может содержать кнопку контроля, подключенную параллельно первому ключу.

Устройство проверки работоспособности устройства дублирует замыкание первого ключа, вызывая заряд аккумулирующего конденсатора. Проверить работоспособность устройства можно, присоединив к аккумулирующему конденсатору контролирующие цепи, например вольтметр.

Для упрощения тестирования устройства можно в состав устройства в качестве цепи проверки работоспособности устройства ввести блок визуальной индикации, подключенный параллельно аккумулирующему конденсатору. Блок визуальной индикации может быть выполнен в виде мигающего светодиода.

Также для упрощения тестирования устройства можно в состав устройства в качестве цепи проверки работоспособности устройства ввести блок звуковой индикации, подключенный параллельно аккумулирующему конденсатору. Блок звуковой индикации может представлять собой звукогенератор (звукоизлучатель со встроенным генератором, синонимы: сирена, рингер, бузер), используемый как отдельное устройство в системах оповещения, электромеханических будильниках и т.д.

При срабатывании первого датчика или нажатии кнопки контроля напряжение на аккумулирующем конденсаторе повысится, что вызовет действие блоков визуальной и звуковой индикации. В результате действия вышеуказанных блоков появляется возможность оценить работоспособность устройства, не прибегая к дополнительным методам тестирования. По временной характеристике нарастания величины звуковой и визуальной информации можно судить об исправности блока питания - наличии напряжения и величине внутреннего сопротивления. По временной характеристике спада величины звуковой и визуальной информации после отжимания кнопки проверки индикации можно судить об исправности и наличии достаточной величины емкости аккумулирующего конденсатора.

Для дальнейшего увеличения контрольных и сервисных функций устройство может содержать узел контроля целостности цепи электровоспламенителя.

Узел контроля целостности цепи электровоспламенителя может содержать последовательно соединенные тестовый светоизлучающий диод и токоограничивающий резистор. При замыкании кнопки контроля аккумулирующий конденсатор заряжается, и в цепи узла проверки целостности электровоспламенителя возникает электрический ток. Величина протекающего через цепь тока ограничивается резистором и не вызывает срабатывания электровоспламенителя. В то же время величина тока достаточна для возникновения излучения от тестового светоизлучающего диода.

Для повышения качества тестирования узел проверки целостности цепи электровоспламенителя может содержать минимум один элемент с фиксированным падением напряжения, например полупроводниковый кремниевый диод, включенный в прямом (проводящем) направлении. Элементы с фиксированным падением напряжения предотвращают возникновение тока в цепи и соответственно свечение тестового светоизлучающего диода при падении напряжения элемента питания ниже допустимого предела. При наличии свечения тестового светоизлучающего диода можно убедиться не только в наличии напряжения на аккумулирующем конденсаторе, но и в его достаточной величине для срабатывания электровоспламенителя.

Электрическая схема примера воплощения устройства приведения в действие электровоспламенителя согласно п.п.8-18 формулы изобретения представлена на фиг.5, где:

23 - кнопка проверки работоспособности устройства;

24 - устройство звуковой индикации - рингер;

25 - мигающий светодиод;

26 - второй ключ;

27 - токоограничивающий резистор;

28 - тестовый светоизлучающий диод;

29 - полупроводниковый кремниевый диод;

30 - электровоспламенитель.

Устройство, выполненное согласно фиг.5, обладает необходимым и достаточным набором функций как для приведения в действие электровоспламенителя, так и для неразрушающей тестовой проверки исправности блоков и цепей устройства.

Предлагаемое устройство позволяет производить запуск электровоспламенителя при повышении температуры во внешней среде, что, несомненно, расширяет область применения устройства.

Предлагаемое устройство может быть спроектировано с применением известных теплотехнических и электротехнических расчетов и с успехом может быть применено, например, в качестве устройства приведения в действие огнетушителей с электровоспламенителем. Правильно спроектированнное устройство обладает достаточной инерционностью для заряда аккумулирующего конденсатора и приведения в действие электровоспламенителя даже при росте температуры на 100 градусов в секунду, что позволяет применять устройство в качестве системы огнетушения при случайном возгорании бензина, что особенно актуально для автомобильных гаражей.

Промышленное применение. Изобретение может быть использовано при промышленном производстве устройств приведения в действие электровоспламенителей.

1. Способ приведения в действие электровоспламенителя средства автоматического тушения возгорания, включающий предварительный заряд аккумулирующего конденсатора от источника электрической энергии через первый ключ, подачу энергии с аккумулирующего конденсатора на электровоспламенитель через второй ключ, причем между сигналом, управляющим первым ключом и сигналом управляющим вторым ключом, формируется временная задержка, достаточная для заряда аккумулирующего конденсатора, отличающийся тем, что в качестве сигнала, управляющего первым ключом, используют срабатывание первого температурного датчика, а сигнала, управляющего вторым ключом - срабатывание второго температурного датчика, при этом температура срабатывания второго температурного датчика выше температуры срабатывания первого температурного датчика, а формирование сигналов происходит при повышении температуры окружающей среды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что тепловые датчики сконструированы таким образом, что тепловое сопротивление между первым и вторым датчиками меньше теплового сопротивления между каждым датчиком и окружающей средой.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что тепловые датчики помещают в слаботеплопроводную физическую среду и соединяют между собой высокотеплопроводным материалом.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве высокотеплопроводного материала используют оловосодержащий сплав.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве физической среды выбирают воздух.

6. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве физической среды выбирают жидкость.

7. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве физической среды выбирают теплопроводящий порошок.

8. Устройство приведения в действие электровоспламенителя средства тушения возгорания, содержащее источник энергии, аккумулирующий конденсатор, первый ключ, электровоспламенитель, второй ключ, отличающееся тем, что в качестве первого ключа используют первый нормально разомкнутый температурный датчик, в качестве второго ключа используют второй нормально разомкнутый температурный датчик, причем температура срабатывания второго температурного датчика выше температуры срабатывания первого температурного датчика, а первый и второй температурные датчики сконструированы таким образом, что тепловое сопротивление между первым и вторым датчиками меньше теплового сопротивления между каждым датчиком и окружающей средой.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оно содержит цепь проверки работоспособности устройства.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что цепь проверки работоспособности устройства содержит кнопку контроля, подключенную параллельно первому температурному датчику.

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что цепь проверки работоспособности устройства содержит блок визуальной индикации, подключенный параллельно аккумулирующему конденсатору.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что блок визуальной индикации состоит из мигающего светодиода.

13. Устройство по п.9, отличающееся тем, что цепь проверки работоспособности устройства содержит блок звуковой индикации, подключенный параллельно аккумулирующему конденсатору.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что блок звуковой индикации состоит из звукогенератора.

15. Устройство по п.9, отличающееся тем, что оно содержит узел контроля целостности цепи электровоспламенителя.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что узел контроля целостности цепи электровоспламенителя содержит последовательно соединенные светоизлучающий диод и токоограничивающий резистор, подключенные параллельно второму температурному датчику.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что узел контроля целостности цепи электровоспламенителя содержит минимум один элемент с фиксированным падением напряжения.

18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что в качестве элемента с фиксированным падением напряжения выбран полупроводниковый кремниевый диод, включенный в прямом направлении.