Взрывозащищенный инфракрасный оптический датчик газов

Изобретение относится к взрывозащищенным газоанализаторам и может быть использовано для измерения концентрации газов, присутствующих в окружающей среде. Сущность: датчик включает корпус (1) со съемной крышкой (2). В корпусе (1) расположены оптический блок (4) с основным источником (5) ИК-излучения и приемником (7) ИК-излучения, блок (8) электроники с кабельными выводами, связанный с оптическим блоком (5). Корпус (1) с крышкой (2) снабжены сквозным входным отверстием (9) с огнепоглотителем (11) для доступа анализируемого газа в оптический блок (4). При этом оптический блок (4) расположен в защитном кожухе (3), а блок (8) электроники закреплен на кожухе (3) с его внешней стороны. Корпус (1) снабжен по меньшей мере одним дополнительным отверстием (10), закрытым огнепоглотителем (12). В кожухе (3) выполнено по меньшей мере одно отверстие (13) для доступа анализируемого газа в оптический блок (4). Пространство между корпусом (1) и кожухом (3) заполнено взрывобезопасным материалом (18) с образованием по меньшей мере одного канала, соединяющего отверстия (9, 10, 13) в корпусе (1) и в кожухе (3), а также полости (21) для размещения кабельных выводов от блока электроники (8). Технический результат: повышение быстродействия датчика при сохранении его устойчивости к ударным нагрузкам, а также обеспечение возможности повторного использования датчика после срабатывания без дополнительного обслуживания. 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам взрывозащищенных газоанализаторов, предназначенных для измерения концентрации газов, присутствующих в окружающей среде, и может использоваться в различных технологических процессах в химической, металлургической и других отраслях промышленности, где требуется анализ газовых смесей. Датчик газов может использоваться в условиях вибрации и во взрывоопасных зонах, в т.ч. производственных помещениях, где могут присутствовать взрывоопасные концентрации веществ, своевременное определение которых позволит предотвратить техногенные аварии с непредсказуемыми последствиями.

Как правило, для использования в условиях пожара, взрыва, вибрации и прочих, в том числе ударных нагрузках, электротехническое оборудование изготавливают во взрывозащищенном исполнении, в частности, помещают в прочную оболочку, способную выдержать внутренний взрыв без выхода пламени и продуктов взрыва наружу. При этом защита обеспечивается зазорами элементов корпуса, которые обеспечивают выход газов, образовавшихся во время вспышки во внешнюю атмосферу без подрыва окружающей взрывоопасной среды. Все электрические вводы тщательно герметизируют в местах ввода в оболочку (технический регламент Таможенного союза "О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах" (ТР ТС 012/2011)). Кроме того, также используют метод изоляции, основанный на принципе физического разделения взрывоопасных частей прибора от взрывоопасной среды, например, посредством их герметизации компаундом. В качестве огнепреградителей используют, в частности, сетчатые пламегасящие элементы, а также элементы из пористого и гранулированного материала.

Из уровня техники известны различные конструкции измерительных приборов (датчиков), взрывобезопасность которых обеспечивается за счет металлического корпуса со съемной крышкой.

Например, из патента РФ №39751 известен тепловой датчик, расположенный во взрывозащищенной коробке, содержащей соединенные между собой прочный корпус в виде цилиндрического стакана и крышку. При этом датчик установлен внутри корпуса на диэлектрической подложке. Крышка сопряжена со стаканом через уплотнитель, обеспечивая герметичность коробки. Коробка оснащена двумя кабельными вводами, встроенными в сквозные отверстия стенки коробки таким образом, что устанавливается герметичная защита полости стакана путем обжатия кабеля упругими элементами при размещении кабеля в кабельных вводах.

Однако наличие жесткого крепления датчика к корпусу может привести к его разрушению под воздействием ударных нагрузок. Кроме того, за счет выполнения корпуса коробки герметичным увеличивается время срабатывания датчика, снижается информативность. При возникновении взрыва кабельные вводы оказываются в поле воздействия ударной волны и осколков, что может привести к нарушению их целостности.

Из патента РФ №169978 известно взрывозащищенное устройство контрольно-измерительной аппаратуры, включающее соединенные между собой прочный корпус и крышку, внутри которого установлена контрольно-измерительная аппаратура. В днище выполнено одно сквозное отверстие для кабельного ввода, а крышка и стенки корпуса снабжены сквозными отверстиями, оснащенными сетчатыми фильтрами. Сквозные отверстия позволяют считывать показания датчиков при возникновении ударной волны с минимальным интервалом времени поступления сигнала непосредственно на измерительный элемент датчиков, а сетчатые фильтры исключают отрицательное влияние уровня пыли и закопчения на работу датчиков.

Однако данное устройство не обеспечивает взрывозащищенность датчика внутри, поскольку оборудовано сетчатыми фильтрами, не соответствующими нормам ГОСТов (ГОСТ IEC 679-29-1-2014) по взрывоопасным средам и взрывобезопасному оборудованию. Кроме того, внутренний объем известного датчика достаточно велик, что обусловливает значительный интервал времени, проходящего с момента наступления критической концентрации газа до момента срабатывания датчика. Помимо этого, конструкция устройства, известного из патента РФ №169978, не является универсальной и не предполагает применения в ней газовых датчиков, изначально не предназначенных для взрывозащищенного исполнения.

Из уровня техники известны также различные оптические сенсоры, применяемые в газоанализаторах (например, газоанализатор ИГМ-10, газосигнализаторы серии ИГС-98) с диффузионным способом забора пробы, чувствительные элементы которых расположены в неразборной оболочке, состоящей из корпуса и огнепреградителя, выполненного из металлокерамики или сетки. Для подвода внешних цепей используется взрывозащищенный кабельный ввод (например, залитый компаундом).

Известные решения газоанализаторов характеризуются малыми габаритами, позволяющими располагать их в малом объеме, обеспечив взрывозащиту посредством стального корпуса устройства, который закрывается огнепоглотителем. Как правило, наличие огнепоглотителя и корпуса ухудшают параметры газоанализатора: увеличивается время срабатывания датчика, так как из-за наличия огнепоглотителя уменьшается скорость диффузии газа. Взрывозащищенный корпус имеет пустоты между его внутренней поверхностью и датчиком, которые должны быть заполнены газом в силу диффузионного принципа работы устройств подобного класса. Увеличение внутреннего объема полости, заполняемой газом, также приводит к увеличению времени срабатывания устройства. Кроме того, за счет отсутствия свободного протока газа, известные газоанализаторы требуют технического обслуживания после срабатывания, заключающегося в продувке корпуса сжатым воздухом или другой подходящей газовой смесью (например, азотом).

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является взрывозащищенный датчик-газоанализатор ДАК (http://www.analitpribor-smolensk.ru/files/rukovodstva/2015/dak/dak_ibyal_418414_071_26_re.pdf), включающий корпус в виде цилиндрического стакана с крышкой и огнепоглотителем, расположенные в корпусе оптический блок с источником и приемником ИК-излучения, при этом корпус снабжен разъемами для подключения внешних цепей.

Недостатками данного датчика является низкое быстродействие (60 сек.), необходимость продувки сжатым воздухом после срабатывания из-за отсутствия проточности. Кроме того, отсутствие свободной циркуляции газа увеличивает время прогрева датчика, снижает возможности термокомпенсации показаний при быстром изменении температуры окружающей среды, способствует конденсации влаги.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание надежного быстродействующего взрывозащищенного инфракрасного оптического датчика газоанализатора (по классу взрывобезопасности b).

Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия взрывозащищенного инфракрасного оптического датчика газов при сохранении его устойчивости к ударным нагрузкам, а также обеспечение возможности повторного использования датчика после срабатывания без дополнительного обслуживания.

Технический результат достигается тем, что во взрывозащищенном инфракрасном оптическом датчике газов, включающем корпус со съемной крышкой, расположенные в корпусе оптический блок с основным источником ИК-излучения и приемником ИК-излучения, блок электроники с кабельными выводами, связанный с оптическим блоком, при этом корпус с крышкой снабжены сквозным входным отверстием с огнепоглотителем для доступа анализируемого газа в оптический блок, согласно предлагаемому техническому решению, оптический блок расположен в защитном кожухе, а блок электроники закреплен на кожухе с его внешней стороны; корпус снабжен, по меньшей мере, одним дополнительным отверстием, закрытым огнепоглотителем; в кожухе выполнено, по меньшей мере, одно отверстие для доступа анализируемого газа в оптический блок; при этом пространство между корпусом и кожухом заполнено взрывобезопасным материалом с образованием, по меньшей мере, одного канала, соединяющего отверстия в корпусе и в кожухе, а также полости для размещения кабельных выводов от блока электроники.

Заполнение пространства между корпусом и кожухом может быть обеспечено посредством вставки из взрывобезопасного материала.

Оптический блок содержит дополнительный источник ИК-излучения, расположенный вблизи приемника ИК-излучения.

Датчик может содержать, по меньшей мере, два дополнительных сквозных отверстия, выполненных в торцевой части корпуса со стороны приемника ИК-излучения, которые могут быть выполнены в виде прорезей в торцевой части корпуса и расположены по линии окружности симметрично относительно центра.

Датчик может содержать двенадцать дополнительных сквозных отверстий, выполненных в торцевой части корпуса со стороны приемника ИК-излучения, равномерно расположенных по линии окружности.

Огнепоглотитель, закрывающий дополнительное сквозное отверстие, снабжен отверстием для кабельных выводов, выполненным в его центральной части и сообщающимся с полостью для кабельных выводов.

Количество отверстий в кожухе может быть равным двум, при этом одно из отверстий может быть расположено вблизи источника ИК-излучения, а другое – вблизи приемника ИК-излучения, а пространство между корпусом и кожухом может быть заполнено взрывобезопасным материалом с образованием двух каналов, один из которых соединяет входное отверстие корпуса и отверстие в кожухе вблизи источника ИК-излучения, а другой – отверстие в кожухе вблизи приемника ИК-излучения и дополнительное отверстие в корпусе.

Отверстие в кожухе вблизи приемника ИК-излучения может быть выполнено сквозным, проходящим через блок электроники.

Крышка может быть выполнена с возможностью соединения с корпусом посредством резьбового соединения.

Огнепоглотитель может быть выполнен в виде пористого огнезащитного фильтра из бронзы пористостью 0,05-1,6 и толщиной 2-7 мм.

Кожух может быть выполнен цилиндрической формы или в форме параллелепипеда.

Корпус может быть выполнен цилиндрической формы.

Корпус выполнен из металла, а кожух – из взрывобезопасного материала, например, фторопласта.

В качестве взрывобезопасного материала для заполнения пространства между корпусом и кожухом может быть выбран фторопласт или компаунд.

Пространство между корпусом и кожухом может быть заполнено взрывобезопасным материалом с образованием зазора между внутренней поверхностью корпуса и блоком электроники не менее 3 мм.

Часть корпуса со стороны приемника ИК-излучения выполнена с возможностью соединения с внешним оборудованием, при этом кабельные выводы от блока управления выполнены загерметизированными в ней.

Совокупность признаков изобретения обеспечивает ускорение процесса заполнения внутреннего пространства датчика газом, и как, следствие, повышает его быстродействие: наличие кожуха и расположение блока электроники снаружи кожуха позволяет обеспечить максимальное заполнение свободного пространства в корпусе взрывобезопасным материалом, сохранив при этом возможность доступа газа в оптический блок, и сократив тем самым время заполнения датчика газом. Наличие дополнительного отверстия в корпусе также ускоряет процесс диффузии газа, обеспечивая его «проточную» циркуляцию, способствующую увеличению скорости срабатывания датчика.

Заявляемое устройство поясняется чертежами, где на Фиг.1 представлен продольный разрез устройства, на Фиг.2 – вариант выполнения торцевой стенки корпуса, снабженной прорезями для циркуляции газа, на Фиг.3 – вариант выполнения торцевой стенки корпуса, снабженной отверстиями для циркуляции газа, на Фиг.4 - вариант выполнения вставки для заполнения внутреннего пространства датчика между корпусом и кожухом.

Позициями на чертежах обозначены:

1 – корпус датчика, 2 - крышка, 3 – кожух, 4 – оптический блок датчика, 5 – основной источник инфракрасного (ИК) излучения, 6 – дополнительный источник ИК-излучения, 7 – приемник ИК-излучения, 8 – блок электроники датчика, 9 – входное отверстие в корпусе для доступа анализируемого газа в датчик, 10 – дополнительное отверстие в корпусе, обеспечивающее проточную циркуляцию газа (из/в корпус), 11 – огнепоглотитель, закрывающий входное отверстие 9 (расположенный на входе газа в корпус), 12 – огнепоглотитель, закрывающий дополнительное отверстие 10 (расположенный на выходе газа из корпуса), 13 – входное отверстие в кожухе для доступа газа в оптический блок газоанализатора, 14 – выходное отверстие в кожухе для выхода анализируемого газа из оптического блока, 15 – кабельные выводы, 16 – часть корпуса, предназначенная для соединения с внешним оборудованием, 17 – отверстие в огнепоглотителе 12 под кабельные выводы 15; 18 – фторопластовая вставка, обеспечивающая заполнение внутреннего пространства корпуса между его внутренней поверхностью и внешней поверхностью кожуха; 19 – канал внутри корпуса, соединяющий отверстия 9 и 13; 20 – канал внутри корпуса, соединяющий отверстия 14 и 10; 21 – полость внутри корпуса для размещения кабельных выводов от блока электроники; 22 – втулка для крепления огнепоглотителя; 23 – вырез во фторопластовой втулке для формирования полости 21; 24 – вырез во фторопластовой втулке для формирования канала 20; 25 – вырез во фторопластовой втулке для формирования канала 19.

Взрывозащищенный оптический ИК-датчик газов представляет собой корпус 1 с крышкой 2, расположенные в корпусе 1 оптический блок 4 с основным 5 и дополнительным 6 источниками ИК-излучения и приемником ИК-излучения 7 и блок электроники 8. При этом оптический блок 4 защищен кожухом 3, выполненным из негорючего материала (например, фторопласта Ф-4), который расположен во внутреннем объеме корпуса 1, а блок электроники 8 закреплен на кожухе с его внешней стороны, например, посредством винтового соединения. Крышка 2 расположена со стороны источника ИК-излучения 5 и выполнена с возможностью герметичного соединения с корпусом 1, например, посредством резьбового соединения. В корпусе 1 и крышке 2 выполнено отверстие 9 для доступа анализируемого газа в датчик, в котором установлен огнепоглотитель 11. Огнепоглотитель 11 может быть закреплен на крышке, например, с помощью втулки 22. Торцевая поверхность корпуса 1 со стороны приемника ИК-излучения 7 снабжена, по меньшей мере, одним дополнительным отверстием 10, через которое газ может проникать из корпуса 1 наружу и обратно. В одном из вариантов реализации устройства, в корпусе выполнены два дополнительных отверстия в виде сквозных прорезей (пазов), симметрично расположенных друг относительно друга по линии окружности (Фиг.2). В другом частном варианте, в корпусе выполнено, по меньшей мере, четыре отверстия. На Фиг.3 представлена торцевая стенка корпуса с 12 отверстиями, равномерно расположенными по окружности. Отверстия 10 обеспечивают проточность корпуса датчика, позволяя газу свободно циркулировать в корпусе. Количество дополнительных отверстий в корпусе и их размер выбирают из условий свободного газообмена между корпусом и внешней средой. Дополнительное отверстие 10 закрыто, по меньшей мере, одним дополнительным огнепоглотителем 12.

В кожухе 3 выполнено, по меньшей мере, одно отверстие 13, обеспечивающее доступ газа в оптический блок 4. В одном из частных вариантов, в кожухе может быть выполнено дополнительное отверстие 14. Свободное пространство между внутренней поверхностью корпуса 1 и внешней поверхностью кожуха 3 заполнено взрывобезопасным материалом, например, фторопластом или компаундом, с образованием, по меньшей мере, одного канала, соединяющего отверстия 9, 10 в корпусе и отверстие 13 в кожухе, а также полости 21 для размещения кабелей от блока электроники 8. При использовании кожуха с двумя отверстиями 13, 14, количество каналов равно двум, при этом один из них соединяет отверстия 9 и 13 – канал 19, а другой соединяет отверстия 10 и 14 – канал 20. При этом заполнение свободного пространства между корпусом 1 и кожухом 3 может быть реализовано посредством вставки 18 из взрывобезопасного материала (например, фторопласта), в которой выполнены вырезы, один из которых (вырез 23) выполнен под блок электроники, а другие обеспечивают, при размещении вставки в корпусе, формирование каналов для циркуляции газа и полости для кабельных выводов (Фиг.4). При этом поперечные размеры каналов соответствуют диаметрам отверстий (с технологическим зазором 1-2 мм), ширина полости для кабельных выводов соответствует длине разъема для выводов на плате управления, а высота полости - высоте стандартного PLS - разъема или любого другого разъема на плате управления.

Часть корпуса 16 со стороны источника ИК-излучения содержит кабельные выводы 15 для подключения внешних устройств, загерметизированные взрывобезопасным материалом, например, компаундом, с образованием соединительного узла (для подключения, например, к взрывозащищенному сигнализатору загазованности или блоку контроля). При этом соединительный узел может быть выполнен съемным, а его соединение с корпусом реализовано посредством резьбы.

Оптический блок 4 и блок электроники 8 могут быть реализованы аналогично описанным в патенте РФ №2596035. При этом оптический блок 4 содержит размещенные последовательно на одной оптической оси основной источник инфракрасного излучения с отражателем, измерительную кювету, интерференционный светофильтр и приемник инфракрасного излучения. В измерительной кювете выполнены два отверстия в боковой стенке по разные стороны от оптической оси, совпадающие с отверстиями 13, 14 кожуха 3, при этом в первом отверстии размещен широкополосный фотоприемник, во втором отверстии размещен дополнительный источник инфракрасного излучения, причем расстояние между дополнительным источником инфракрасного излучения и приемником инфракрасного излучения много меньше расстояния между основным источником инфракрасного излучения и приемником инфракрасного излучения.

Блок электроники 8 включает расположенные на одной плате микропроцессор, усилители, при этом микропроцессор связан с приемником ИК-излучения и фотоприемником, а также основным и дополнительным источниками инфракрасного излучения через соответствующие усилители.

Кожух 3 может быть снабжен углублением для размещения блока электроники 8 (платы), а выходное отверстие 14 в кожухе может проходить через плату блока электроники (Фиг.1).

Огнепоглотители 11, 12 могут быть выполнены в виде защитных пористых фильтров из бронзы пористостью 0,05-1,6 и толщиной 2-7 мм. Фильтр 12 со стороны приемника ИК-излучения, закрывающий отверстия 10, выполненные в торцевой части корпуса, снабжен отверстием для размещения кабелей 15 от блока электроники 8, которое может располагаться соосно полости 21, при этом фильтр 12 расположен между оптическим блоком 4 и загерметизированной частью корпуса 16 с кабельными вводами.

Корпус 1 и кожух 3 могут быть выполнены цилиндрической формы или в форме параллелепипеда (иметь форму поперечного сечения в виде прямоугольника). В одном из вариантов реализации изобретения корпус 1 может быть выполнен цилиндрической формы, а кожух 3 – в форме прямоугольного параллелепипеда. При этом размеры кожуха обеспечивают его размещение вплотную к корпусу с минимизацией свободного пространства между внутренней поверхностью корпуса и внешней поверхностью кожуха. При этом расстояние между внутренней поверхностью корпуса и блоком электроники (платой управления) соответствует требованиям ГОСТ по электронному оборудованию.

Предлагаемый датчик собирают следующим образом.

Блок электроники 8 датчика прикрепляют к кожуху 3, например, с помощью винтов. Основной источник ИК-излучения 5, дополнительный источник 6 и приемник ИК-излучения закрепляют на кожухе 3, например, при помощи эпоксидного клея, и подсоединяют выводами к блоку электроники 8. Затем кожух 3 (со всеми элементами) вставляют во фторопластовую вставку 18 цилиндрической формы, снабженную вырезами для формирования каналов 19, 20 и полости 21, и прикрепляют к ней винтами. Блок электроники 8 при этом заливают специальным компаундом для заливки плат таким образом, чтобы осталось отверстие 14 для выхода газа из оптического блока 4 и при размещении его в корпусе, между блоком электроники и стенкой корпуса оставался зазор не менее 3 мм в соответствии с требованиями ГОСТ. В корпус 1 вставляют огнепоглотитель 12 с центральным отверстием 17, который фиксируют на корпусе втулкой 22. Внутрь корпуса 1 вставляют фторопластовую вставку 18 с прикрепленным кожухом 3, при этом кабельные выводы 15 от блока электроники выводят наружу через отверстие 17 фильтра и часть корпуса 16, предназначенную для соединения с внешним оборудованием, и герметизируют специальным герметиком типа «Гермикон». В крышку 2 вставляют огнепоглотитель 11, который фиксируют втулкой 22. Затем крышку 2 в сборе навинчивают на корпус 1.

Устройство работает следующим образом.

Воздушная смесь поступает через отверстие 9 и огнепоглотитель 11 в канал 19 корпуса 1 и затем через отверстие 13 в кожухе попадает в оптический блок 4. Поступивший в оптический блок исследуемый газ поглощает ИК-излучение основного излучателя 5 сильнее, чем воздух без присутствия этого газа, что детектируется приемником излучения 7. Сигнал с приемника 7 поступает в блок электроники 8, который формирует сигнал об изменении концентрации исследуемого газа в воздухе и передает его по кабельным выводам 15 во внешнее устройство, к которому подключен датчик. При этом работа оптического блока и блока электроники может осуществляться аналогично описанной в патенте РФ №2596035.

Поскольку принцип работы датчика является диффузионным, то газ должен заполнить все свободное пространство внутри корпуса для успешного детектирования газа. За счет уменьшенного внутреннего объема датчика (за счет фторопластовой вставки), ускоряется процесс его заполнения газом, и, как следствие, увеличивается скорость срабатывания датчика. Кроме того, за счет наличия дополнительного отверстия 10 в корпусе, которое через канал соединено с отверстием в кожухе, обеспечивается дополнительная циркуляция газа в корпусе («проточность» корпуса датчика), что позволяет дополнительно ускорить процесс диффузии газа (а значит, и увеличить скорость заполнения корпуса датчика газом). При этом скорость срабатывания датчика является прямо пропорциональной скорости заполнения корпуса газом. Таким образом, сокращается время, прошедшее с начала поступления газа в корпус прибора, до его срабатывания, т.е. увеличивается скорость срабатывания датчика, что является главным критерием оценки его эффективности.

Для повышения надежности срабатывания – отсутствия ложных срабатываний или несрабатываний датчика из-за неисправности основного источника излучения (запыленность, «старение» со временем – нелинейное изменение характеристик излучения, перебои с питанием, изменение нулевого уровня и пр.) дополнительно в оптический блок вводят второй источник излучения 6, находящийся в непосредственной близости от приемника. Данный источник формирует опорный сигнал, который используют для расчета концентрации газа.

Для промышленной апробации был изготовлен экспериментальный образец газового датчика, предназначенный для использования в качестве чувствительного элемента в составе газовых сигнализаторов, который представлял собой цилиндрический корпус длиной 98 мм и диаметром 35 мм, длина загерметизированной части корпуса, предназначенной для соединения с внешним оборудованием, составляла 15 мм, а ее диаметр – 14 мм. С торца корпуса было выполнено 12 дополнительных отверстий диаметром 2,5 мм, расположенных на расстоянии 22,5 мм от центра. Диаметр крышки составлял 32 мм, высота 12 мм, диаметр входного отверстия 25 мм. Корпус и крышка выполнены из материала сталь 8Х20Н14С2 ГОСТ 5949-75. В качестве заполнения корпуса использовалась цилиндрическая деталь из фторопласта Ф-4 (вставка) длиной 75 мм, диаметром 25 мм (Фиг.4), в которой были выполнены вырез 23 размером 25х12х4 мм (для кабельных выводов), вырез 24 размером 72х15х19 мм (для размещения оптического блока и доступа газа из оптического блока наружу) и вырез 25 размером 5х5х24 мм (для доступа газа в оптический блок). Огнепоглотители (фильтры) были выполнены из спеченных бронзовых гранул диаметром 0,6 мм, при этом диаметр "переднего" фильтра (со стороны крышки) составлял 25 мм, толщина 3 мм, диаметр "заднего" фильтра - 28 мм, толщина – 3 мм, диаметр центрального коаксиального отверстия – 14 мм. Кожух был выполнен прямоугольной формы из эбонита. Длина оптического блока (измерительной кюветы) составляла 70 мм. При этом оптический блок был реализован в соответствии с примером по патенту РФ №2596035. В кожухе были выполнены два отверстия, совпадающие с отверстиями в оптическом блоке (измерительной кювете) и выемками во фторопластовой вставке.

Образец датчика помещали во взрывоопасную среду (в качестве газа использовался метан СН4), подводили воспламеняющий элемент (два проводника, генерирующие искру), проводили подрыв газа путем образования искры и измеряли параметры устройства в момент до и сразу после взрыва, осуществляли контроль за целостностью компонент датчика внутри корпуса. В результате эксперимента было показано, что внутрь датчика не проникла искра и пламя от воспламенения газа. Была измерена скорость срабатывания датчика до и после эксперимента. Время срабатывания в обоих случаях составило менее 30 сек, тогда как скорость срабатывания прототипа составляет менее 60 сек. Кроме того, время прогрева в диапазоне температур от минус 30°С до верхней границы рабочих температур было уменьшено до 3-х минут (у прототипа - 10 минут). Второй эксперимент заключался в подрыве внутри корпуса аналогичной взрывоопасной среды. Оценивалась возможность проникновения пламени за пределы корпуса. В результате эксперимента установлено, что наружу из корпуса не выходило пламя, и взрывоопасная среда снаружи корпуса не воспламенялась от воспламенения, произошедшего внутри устройства. Тестирование скорости срабатывания проводилось с использованием поверочной 1,1% воздушно-метановой смеси (25% НКПР). После срабатывания подача воздушно-метановой смеси отключалась. Время выхода на нулевые показания также составило 30 сек.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение быстродействия взрывозащищенного ИК-датчика газа, при этом предлагаемый датчик является устойчивым к внешним воздействиям, таким как пожар, взрыв, перепады влажности, температуры или вибрации и может применяться на опасных производственных объектах. Кроме того, за счет свободной циркуляции газа сквозь датчик, не требуется осуществлять обслуживание датчика после срабатывания, циркуляция воздуха уменьшает время прогрева датчика, препятствует конденсации влаги.

1. Взрывозащищенный инфракрасный (ИК) оптический датчик газов, включающий корпус со съемной крышкой, расположенные в корпусе оптический блок с основным источником ИК-излучения и приемником ИК-излучения, блок электроники с кабельными выводами, связанный с оптическим блоком, при этом корпус с крышкой снабжены сквозным входным отверстием с огнепоглотителем для доступа анализируемого газа в оптический блок, отличающийся тем, что оптический блок расположен в защитном кожухе, а блок электроники закреплен на кожухе с его внешней стороны; корпус снабжен по меньшей мере одним дополнительным отверстием, закрытым огнепоглотителем; в кожухе выполнено по меньшей мере одно отверстие для доступа анализируемого газа в оптический блок, при этом пространство между корпусом и кожухом заполнено взрывобезопасным материалом с образованием по меньшей мере одного канала, соединяющего отверстия в корпусе и в кожухе, а также полости для размещения кабельных выводов от блока электроники.

2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что заполнение пространства между корпусом и кожухом обеспечено посредством вставки из взрывобезопасного материала.

3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что оптический блок содержит дополнительный источник ИК-излучения, расположенный вблизи приемника ИК-излучения.

4. Датчик по п.1, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере два дополнительных сквозных отверстия, выполненных в торцевой части корпуса со стороны приемника ИК-излучения.

5. Датчик по п.4, отличающийся тем, что отверстия выполнены в виде прорезей в торцевой части корпуса и расположены по линии окружности симметрично относительно центра.

6. Датчик по п.1, отличающийся тем, что содержит двенадцать дополнительных сквозных отверстий, выполненных в торцевой части корпуса со стороны приемника ИК-излучения, равномерно расположенных по линии окружности.

7. Датчик по п.1, отличающийся тем, что огнепоглотитель, закрывающий дополнительное сквозное отверстие, снабжен отверстием для кабельных выводов, выполненным в его центральной части и сообщающимся с полостью для кабельных выводов.

8. Датчик по п.1, отличающийся тем, что в кожухе выполнены два отверстия, одно из которых расположено вблизи источника ИК-излучения, а другое – вблизи приемника ИК-излучения, а пространство между корпусом и кожухом заполнено взрывобезопасным материалом с образованием двух каналов, один из которых соединяет входное отверстие корпуса и отверстие в кожухе вблизи источника ИК-излучения, а другой – отверстие в кожухе вблизи приемника ИК-излучения и дополнительное отверстие в корпусе.

9. Датчик по п.8, отличающийся тем, что отверстие в кожухе вблизи приемника ИК-излучения выполнено сквозным, проходящим через блок электроники.

10. Датчик по п.1, отличающийся тем, что крышка выполнена с возможностью соединения с корпусом посредством резьбового соединения.

11. Датчик по п.1, отличающийся тем, что огнепоглотитель выполнен в виде пористого огнезащитного фильтра из бронзы пористостью 0,05-1,6 и толщиной 2-7 мм.

12. Датчик по п.1, отличающийся тем, что кожух выполнен цилиндрическим или в форме параллелепипеда.

13. Датчик по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен цилиндрической формы.

14. Датчик по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен металлическим.

15. Датчик по п.1, отличающийся тем, что кожух выполнен из взрывобезопасного материала, например фторопласта.

16. Датчик по п.1, отличающийся тем, что в качестве взрывобезопасного материала для заполнения пространства между корпусом и кожухом выбран фторопласт или компаунд.

17. Датчик по п.1, отличающийся тем, что пространство между корпусом и кожухом заполнено взрывобезопасным материалом с образованием зазора между внутренней поверхностью корпуса и блоком электроники не менее 3 мм.

18. Датчик по п.1, отличающийся тем, что часть корпуса со стороны приемника ИК-излучения выполнена с возможностью соединения с внешним оборудованием, при этом кабельные выводы от блока управления выполнены загерметизированными в ней.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электрическим модулям с электрическими компонентами, в частности стопками компонентов, при которых для сжатия создается зажимное усилие. Технический результат - создание электрического модуля, в котором зажимное усилие для сжатия модуля можно генерировать с очень незначительными затратами, а также очень однородно по поверхности модуля, - достигается тем, что электрический модуль (10) имеет по меньшей мере одно полое тело (40, 50, 200), заполненное или заполняемое газовой средой, которое прикладывает усилие сжатия, зависящее от существующего внутри полого тела (40, 50, 200) внутреннего давления, к по меньшей мере одному компоненту (21, 22) модуля (10).

Изобретение относится к средствам защиты бортовых накопителей полетной информации (НПИ) летательных аппаратов (ЛА) - самолетов и вертолетов от воздействия внешних разрушающих факторов: механических ударов, перегрузок, вибрации, статических давлений, а также факторов пожара и агрессивных жидкостей.

Изобретение относится к способам защиты объекта от взрывного воздействия, может использоваться в защитных системах от подводного или воздушного взрывов и решает задачу повышения стойкости безнаборной защитной преграды, закрепленной на опорном контуре, к фугасному воздействию взрыва.

Изобретение относится к области экранирования и может быть использовано в конструкциях, подвергаемых импульсным нагружениям высокой интенсивности. Устройство содержит взрывозащитный экран, разрушаемый под действием внешней импульсной нагрузки, основание, жестко закрепленное при помощи стоек на корпусе защищаемой конструкции.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для взрывозащиты технологического оборудования, в частности защиты аппаратов от разрушения при взрыве горючей смеси разрывной мембраной.
Изобретение относится к способу самоликвидации информации, содержащейся в радиоэлектронных блоках с микросхемными платами. .

Изобретение относится к технологии изготовления электрооборудования, эксплуатируемого на летательных аппаратах, в частности агрегатов зажигания авиационных газотурбинных двигателей и жидкостных ракетных двигателей, и может также быть использовано для изготовления изделий с применением пенопластов, к которым предъявляются повышенные требования к термостойкости и вибропрочности.

Изобретение относится к области авиации и космонавтики, а именно к контейнерам для полетных регистраторов (черных ящиков). .

Изобретение относится к области экранирования и может быть использовано в конструкциях, подвергаемых импульсным нагружениям высокой интенсивности. .

Изобретение относится к области аналитической химии и может найти применение в лабораториях, осуществляющих аналитический контроль технологических производств, связанных с получением полистирола.

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Предложено устройство и способ оптического контроля химической реакции.

Изобретение относится к области метеорологии, а более конкретно к способам определения оптических характеристик атмосферы, и может использоваться, например, для определения оптических параметров аэрозольных частиц в атмосфере.

Изобретение относится к области аналитической химии и касается способа приготовления газовых смесей, аттестованных по содержанию фтороводорода и предназначенных для градуировки ИК-Фурье-спектрометра.

Предложен способ отбора растворителей для солюбилизации углеводородов нефти, который включает в себя смешивание от по меньшей мере 10 до 120 частей на миллион (ррm) углеводородов нефти с выбранным растворителем с образованием первого раствора; измерение оптической плотности первого раствора спектроскопическим методом с применением датчика; добавление к первому раствору сорастворителя, включающего ионную жидкость, и смешивание с образованием второго раствора; измерение оптической плотности второго раствора спектроскопическим методом с применением датчика; и определение увеличения оптической плотности второго раствора относительно первого раствора с применением блока управления, соединенного с датчиком, при этом увеличение оптической плотности составляет по меньшей мере приблизительно 70%.

Изобретение относится к измерительной емкости, которая предназначена для циркуляции газа, анализируемого методом спектрометрии. Емкость выполнена в виде полой трубки (20), снабженной отражающим материалом, образующим отражающий оптический слой.

Группа изобретений относится к области исследований или анализа воздуха на наличие в нем биопримесей, любых биологических объектов содержащих ДНК, для защиты человека или животных от вредного воздействия бактерий, вирусов, генетических векторов и объектов нанотехнологий.

Изобретение относится к измерению концентрации частиц и массовой концентрации в аэрозоле. В способе используют систему датчиков для измерения концентрации частиц и массовой концентрации в аэрозоле, включающую оптический датчик для измерения концентрации частиц и распределения частиц по размерам, механический датчик для измерения массы собранных частиц и контроллер, выполненный с возможностью контроля концентрации частиц и распределения частиц по размерам в аэрозоле с использованием оптического датчика до тех пор, пока не обнаружено порождающее частицы событие, соответствующее конкретному сочетанию информации о концентрации частиц и о диапазоне размеров частиц; выполнения измерения массы с использованием механического датчика при обнаружении порождающего частицы события и использования результата измерения массы для калибровки оптического датчика.

Изобретение относится к системе дистанционной связи, выполненной с возможностью встраивания в летательный аппарат (1А, 1B, 1С), содержащий по меньшей мере один винт (50А, 50B, 50С) двигателя с множеством лопастей (52А, 52B, 52С), выполненный с возможностью вращения относительно неподвижного модуля (10А, 10B, 10С) летательного аппарата вокруг оси (X) двигателя.

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства, в частности к средствам и методам для управления робототехникой и аграрной техникой для обработки зон посева сельскохозяйственных культур на основании данных мониторинга.

Изобретение относится к взрывозащищенным газоанализаторам и может быть использовано для измерения концентрации газов, присутствующих в окружающей среде. Сущность: датчик включает корпус со съемной крышкой. В корпусе расположены оптический блок с основным источником ИК-излучения и приемником ИК-излучения, блок электроники с кабельными выводами, связанный с оптическим блоком. Корпус с крышкой снабжены сквозным входным отверстием с огнепоглотителем для доступа анализируемого газа в оптический блок. При этом оптический блок расположен в защитном кожухе, а блок электроники закреплен на кожухе с его внешней стороны. Корпус снабжен по меньшей мере одним дополнительным отверстием, закрытым огнепоглотителем. В кожухе выполнено по меньшей мере одно отверстие для доступа анализируемого газа в оптический блок. Пространство между корпусом и кожухом заполнено взрывобезопасным материалом с образованием по меньшей мере одного канала, соединяющего отверстия в корпусе и в кожухе, а также полости для размещения кабельных выводов от блока электроники. Технический результат: повышение быстродействия датчика при сохранении его устойчивости к ударным нагрузкам, а также обеспечение возможности повторного использования датчика после срабатывания без дополнительного обслуживания. 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх