CC BY
41
УДК 658.310.8:622.333 Л.В. Винокуров
ТРИ ПАТЕНТА КОНТРОЛЯ ВЗРЫВНЫХ ВОЗДУШНО-ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ
Приведены описания трех патентов касающиеся обнаружения взрывных газовых смесей в жилых и производственных помещениях.
Ключевые слова: взрывы воздушно-газовых смесей, взрывной газ, искробезопасный прибор,
Яеобходимость совершенствования способов и устройств обнаружения взрывных газовых смесей в жилых и производственных помещениях основаны на поручении бывшего премьер-министра Виктора Зубкова, сделанное главе Ростехнадзора Константину Пуликовскому в середине января 2008 г., разобраться в причинах многочисленных чрезвычайных ситуациях, связанных со взрывами воздушно-газовых смесей в помещениях. Двенадцать регионов России в том числе Ставропольский край, Самарская область, Якутия, Волгоградская область, Чеченская республика, Краснодарский край, Липецкая область, Мордовия и города Сургут, Москва, Саратов, Казань пострадали от взрывов бытового газа с начала 2008 года по апрель месяц. Погибли 23 человека, пострадали 57 человек. Сотни людей остались без крова. Главная причина этих взрывов - отсутствие должного мониторинга в сфере газоснабжения.
Вместе с тем, имеются новые и универсальные разработки ученых, которые могли быть внедрены в практику, что избавило бы людей от гибели, а жилища - от разрушения.
Данные разработки защищены следующими патентами РФ:
- № 2283147 - Способ и устройство обнаружения взрывной газовой смеси в помещениях;
- № 2212263 - Способ и устройство обнаружения взрывной газовой смеси в жилых и нежилых помещениях;
- № 2295368 - Портативное устройство обнаружения взрывной газовой смеси.
Новизна способов отмечена серебряной медалью и дипломом Международного салона изобретений в г. Женеве в 2005 г.
В типовых устройствах контроля взрывных газов [1] используется керамическая трубка, внутренняя поверхность которой покрыта слоем диоксида олова ^п02), покрытого легирующей добавкой, повышающей чувствительность к тому или иному газу, содержащемуся в точках наблюдения атмосферы. Нагретое во взрывобезопасной камере до температуры выше 200 °С, это покрытие изменяет свое электрическое сопротивление при изменении процентного содержания взрывного газа в воздушной среде. Основными недостатками этих устройств являются: низкая информативность образования в атмосфере помещений взрывчатой газовой смеси, так как калибровку по концентрации газовой смеси выполняют на какой-то один взрывной газ, а в действительности могут появиться и смешиваться с воздухом посторонние взрывные газы; живучесть известных устройств не высока из-за наличия продетой через полость керамической трубки электрической спирали для нагрева керамической трубки и диоксида олова; инерционность более 1 мин и невысокая точность (15-20%) определения концентрации взрывного газа в атмосфере контролируемых помещений.
Предлагаемое устройство относится к области защиты жизнедеятельности человека, контактирующего с взрывными газовыми смесями. Оно предназначено для обнаружения взрывной газовой смеси, образующейся при одновременном присутствии многих всевозможных взрывных газов и паров в воздушной среде помещений. Устройство обладает повышенной точностью и информативностью за счет ввода дополнительной порции взрывного газа во взрывобезопасную камеру и контроля момента вхождения атмосферы в полосу нижнего предела взрывоопасной концентрации газовой смеси, путем принудительного взрывания ее в камере, что позволяет определять наличие взрывного газа в помещениях заблаговременно, т.е. до образования нижнего предела взрываемости смеси газов в помещении и оперативно принимать решение по выходу из опасной зоны. Устройство разработано на микросхемах, питание от электросети 220У. Изготовлен действующий образец устройства. Устройство без-инерционное, срабатывает при образовании взрывной газовой смеси без задержки. Предлагаемое устройство обладает большей живучестью и надежностью в работе (5 лет) по сравнению с известными уст-
ройствами, для которых настройка и профилактика необходимы каждые три месяца.
Рис. 1. Блок-схема устройства заблаговременного обнаружения взрывного газа: 1 - взрывбезопасная камера; 2 - пара электродов поджига; 3 - пара электродов сигнализации; 4, 9 - блок сигнализации (световая, звуковая и часы); 5, 6, 7, 8 - элемент фиксации микровзрыва; 10 - таймер; 11 - источник питания; 12 - герконовое реле; 13 - баллончик с газом; 14 - электромагнитный клапан; 15 - усилитель; 16 -вилка включения в электросеть
Схема устройства №2283147, реализующего данный вариант представлена на рис. 1.
Работа схемы заключается в следующем.
Работа предлагаемого изобретения №2283147 (способа). Появившийся взрывной газ в помещении смешивается с воздухом и через металлическую сетку входит внутрь взрывобезопасной камеры сгорания. Концентрация взрывного газа из помещения, находящегося в камере, периодически (например, через 3 минуты) увеличивается за счет ввода порции взрывного газа по газопроводу из баллончика. Приращение концентрации взрывного газа в камере может быть только за счет прибавки в помещении, так как прибавка из баллончика периодическая одной величины. При достижении концентрации газовой смеси в камере, соответствующей нижнему пределу взрываемости, принудительно взрывают в камере эту газовую смесь, фиксируют момент микровзрыва газовой смеси в камере, при этом срабатывает навеска пироксилина - второй микровзрыв в камере, происходит расплав (разрыв) пластинки элемента
сигнализации, в результате обесточивается цепь, шунтирующая блок сигнализации, который начнет сигнализировать о наличии взрывчатой газовой смеси во взрывобезопасной камере, которая, фактически, еще не достигла в помещении концентрации, соответствующему нижнему пределу взрываемости газовой смеси. Подготовка способа к дальнейшей работе заключается в замене элемента сигнализации.
Работа предлагаемого изобретения - устройства №2283147 (чертеж) заключается в следующем. Образовавшаяся в помещении газовая смесь через металлическую сетку проходит внутрь взрывоопасной камеры 1, на электроды пары 2 периодически подается напряжение зажигания, инициирующее взрыв газовой смеси. Одновременно с подачей напряжения открывается электроприводной клапан 14 впуска порции взрывного газа в камеру из баллончика 13. Периодичность подачи напряжения и газа в камеру обеспечивается таймером 10. При смешении в камере газов, поступивших из помещения и из баллончика 13, происходит принудительный микровзрыв газовой смеси в камере 1, если в ней образовалась взрывная концентрация. Этот микровзрыв инициирует поджиг пироксилиновой навески 8, расположенной на пластинке 7 элемента сигнализации 5, при этом просиходит разрыв (расплав) пластинки 7, в результате обесточивается цепь, шунтирубщая прибор сигнализации 9, который начнет сигнализировать о наличии взрывного газа в помещении. Установка в камере 1 исправного элемента сигнализации 5 обеспечит дальнейшую работу устройства.
Для полного рассмотрения вопроса о способах и устройствах этого типа необходимо рассказать еще о «Портативных устройствах обнаружения взрывной газовой смеси» [4].
Устройство предназначено для обнаружения взрывной газовой смеси в точке нахождения исследователя.
Устройство обнаруживает взрывную газовую смесь путем принудительного взрывания ее во взрывобезопасной камере при образовании нижнего предела взрываемости. Устройство изготовлено на микросхемах, питание от батареи продолжительностью 12 часов. Устройство обеспечивает повышение точности определения момента образования взрывной газовой смеси в атмосфере в точке нахождения человека и оперативности принятия решения по выходу из опасной зоны.
Рис. 2: Блок схема портативного устройства
Цель предлагаемого устройства - повышение точности и информативности за счет контроля момента вхождения атмосферы в полосу взрываемости газовой смеси в точке нахождения исследователя.
Поставленная цель достигается усовершенствованием портативного устройства обнаружения взрывной газовой смеси (рис.2), содержащего взрывобезопасную камеру сгорания 1, в которую введены две пары электродов 2 и 3, пара 2 электрозажигания снабжена пробиваемым воздушным зазором, пара 3 сигнализации подключена к делителю напряжения 4 и снабжена прижимными контактами и элементом 5 фиксации нижнего предела взрываемости газовой смеси, содержащим П-образную текстолитовую поделку 6 с закрепленной на ее концах пластинкой 7 из легкоплавкого припоя, снабженной пироксилиновой навеской 8, искробезопасный прибор сигнализации 9, таймер 10 периодической подачи электросигнала зажигания, подключенный к батарее электропитания 11, герконовое реле 12, включенное в цепь электродов 2 электрозажигания и к выходу таймера 10, и подключено к накопителю электроэнергии 13, подключенному к выпрямителю 14 и через трансформатор 15 и мультивибратор 16
к батарее электропитания 11, резистор включен между батареей 11 и парой 3 электродов сигнализации, а резистор включен между прибором сигнализации 9 и землей.
Работа портативного изобретения №2295368. При движении в производственных условиях исследователь может оказаться в точке образовавшейся газовой смеси, концентрация которой находится в полосе взрываемости. Эта смесь проходит внутрь взрывобезопасной камеры 1 за счет диффузии. На электроды пары зажигания 2 периодически подается инициирующее взрыв газовой смеси напряжение, находящееся в накопителе 13, которое образуется путем
генерации___напряжения мультивибратором 16, преобразования его
трансформатором 15 и выпрямления этого напряжения выпрямителем 14. Заданная периодичность подачи напряжения обеспечивается таймером 10 и герконовым реле 12. Происходит принудительный микровзрыв газовой смеси во взрывобезопасной камере 1, который инициирует второй микровзрыв (поджиг) пироксилиновой навески 8, расположенной на пластинке 7 элемента сигнализации 5, при этом происходит разрыв (расплавка) пластинки 7, в результате обесточивается цепь, шунтирующая прибор сигнализации 9, который начнет сигнализировать о наличии взрывной газовой смеси в точке нахождения человека с портативным устройством обнаружения взрывной газовой смеси.
Установка во взрывобезопасной камере 1 исправного элемента сигнализации 5 обеспечит дальнейшую работу портативного устройства.
Наиболее близким по технической сущности (первичным в нашей системе) является устройство обнаружения взрывной газовой смеси в жилых и нежилых помещениях (патент РФ №2212263 "Способ и устройство обнаружения взрывной газовой смеси в жилых и нежилых помещениях"), которое содержит взрывобезопасную камеру сгорания, пару электродов электрозажигания, пару электродов сигнализации, делительнапряжения, элемент фиксации нижнего предела взрываемости газовой смеси, П-образную текстолитовую поделку, пластинку из легкоплавкого припоя, пироксилиновую навеску, искробезопасный прибор сигнализации, таймер, искробезопасный источник питания, герконовое реле, вилку и провод подвода электроэнергии от электросети 220 В для питания устройства. Подробно на нем не останавливаемся.
1. Виноградов Ю. Контроль взрывоопасных газов, //Радио, №10, 2000.
2. Винокуров Л.В. Детектор взрывоопасных воздушно-газовых смесей,// Неделя горняка, №2, 2006.
3. Патент №2283147 РФ Способ и устройство обнаружения взрывной газовой смеси в помещениях,//Винокуров Л.В. ,// Неделя горняка бюл. №25, 2006.
4. Патент "2295368 Портативное устройство обнаружения взрывной газовой смеси,//Винокуров Л.В.,// Неделя горняка бюл. №8, 2007. И5И=1
Vinokurov L. V.
THREE PATENTS OF CONTROL OF EXPLOSIVE AIR-GAS MIXES In this work there are resulted the descriptions of three patents concerning detection of explosive gas mixes in inhabited and industrial premises.
Key words: explosions of air-gas mixes, explosive gas, intrinsically safe device.
— Коротко об авторе ------------------------------------------
Винокуров Л.В.- доктор технических наук, ВНИИ Гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций.
А
