ВЗРЫВОЗАЩИЩЕННОЕ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к устройствам для внешней защиты контрольно-измерительной аппаратуры, например измерительных приборов типа датчиков при необходимости их монтажа во взрывоопасных зонах.
Конструктивное решение контрольно-измерительной аппаратуры, помещенной во взрывоопасную зону, должно обеспечивать ее надежную работу в условиях вибрации, возможных ударных нагрузках и т.п., соответствующих взрывному воздействию. В таких случаях дополнительную защиту электротехническому прибору обеспечивает герметичный корпус. Известен ряд технических решений по повышению взрывозащищенности оборудования.
Известна коробка кабельных вводов монтажная взрывозащищенная [патент на полезную модель №45570, МПК H02G 15/04, Н02G 3/22, опубл. 10.05.2005 г.], применяемая во взрывоопасных зонах, которая содержит соединенные между собой прочный корпус и крышку, внутри которого установлена диэлектрически изолированная от корпуса контрольно-измерительная аппаратура, и кабельные вводы, герметизирующие полость корпуса.
Во внутренней полости корпуса жестко прикреплена распределительная токопроводящая контактная колодка и рейка защитного заземления. Кабельные вводы встроены в боковые стенки корпуса таким образом, что каждый кабельный ввод обжимает бронепокров кабеля через упругодеформируемый уплотнитель. При этом полная герметизация внутренней полости корпуса коробки достигается упором крышки непосредственно на механические крепления крышки и коробки в виде защелок или на болты через упругодеформируемый уплотнитель, уложенный между корпусом и упомянутой крышкой.
Однако недостатком вышеуказанного устройства является ограниченность его применения. При установке в корпусе измерительного прибора и необходимости считывания его показаний при возникновении ударной волны степень воздействия на корпус коробки и размещенного в ней оборудования не уменьшается, так как оборудование в полости корпуса жестко закреплено, и воздействие взрыва может вывести его из строя.
Известна коробка взрывозащищенная теплового датчика [патент на полезную модель №39751, МПК Н02В 1/06, H01R 4/50, опубл. 10.08.2004 г.]. Данная коробка содержит соединенные между собой прочный корпус и крышку, внутри которого установлен на диэлектрической подложке датчик температуры, и выполненное, по меньшей мере, одно сквозное отверстие для кабельного ввода.
Корпус коробки выполнен в виде цилиндрического стакана. Крышка сопряжена со стаканом через уплотнитель, обеспечивая герметичность коробки. Коробка оснащена двумя кабельными вводами, введенными в сквозные отверстия боковых стенок корпуса таким образом, что устанавливается герметичная защита полости коробки путем обжатия кабеля упругими элементами. Датчик температуры жестко прикреплен к внутренней стороне донышка стакана. Диэлектрическая подложка оснащена токопроводящими контактными элементами.
Данная коробка предназначена для эксплуатации в рабочем режиме при температуре от -55 до +150°С и применяется во взрывоопасных зонах второго класса по ГОСТ Ρ 5133.9-99 и ГОСТ 51330.13-99.
Вышеуказанное устройство является наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству и поэтому выбрано в качестве прототипа.
Недостатком прототипа, как и предыдущего аналога, является ограниченность его применения, связанная с низкой надежностью работоспособности контрольно-измерительной аппаратуры после взрыва. Так как датчик температуры жестко прикреплен к корпусу, то воздействие взрыва может привести к разрушению самого датчика даже при сохранении целостности коробки. Кроме этого, корпус коробки выполнен герметичным, что говорит о наличии некоторой инерционности конструкции в части времени регистрации изменений температуры, т.е. сначала должна нагреться коробка, потом датчик. Это означает, что пожар уже существует, а датчик молчит. В случае возникновения пожара датчик начнет регистрировать фактическое значение температуры окружающей среды уже после нагрева коробки и стабилизации температуры внутри нее. Это приведет к потере времени на принятие решения о дальнейших действиях и к усугублению ситуации. Также недостатком является то, что коробка и подводимые к ней кабели, закрепленные к профилю несущей конструкции, при возникновении взрыва оказываются в поле воздействия ударной волны и осколков. В этом случае коробка может сохранить свою целостность за счет конструктивных особенностей, а кабель окажется перебитым, что приведет к потере информации о состоянии окружающей обстановки и ее критичности. Приведенные недостатки уменьшают «живучесть» датчика после взрывного нагружения, снижая информативность.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение эффективности снижения ударных динамических нагрузок на контрольно-измерительную аппаратуру с сохранением ее работоспособности после пожара и взрывного воздействия, а также расширение области применения при повышении эксплуатационных возможностей.
Технический результат достигается тем, что взрывозащищенное устройство контрольно-измерительной аппаратуры содержащит соединенные между собой прочный корпус и крышку, внутри которого установлена контрольно-измерительная аппаратура в виде датчика температуры на диэлектрической подложке, и выполненное, по меньшей мере, одно сквозное отверстие для кабельного ввода, согласно полезной модели, в корпус введен датчик давления, установленный через демпфирующее уплотнение в собственном диэлектрическом корпусе, к одной из стенок корпуса прикреплен кронштейн из пружинного материала, служащий опорой для датчиков, при этом крышка и стенки корпуса снабжены сквозными отверстиями, оснащенными сетчатыми фильтрами, а отверстие для кабельного ввода размещено в днище корпуса.
Крепление к одной из стенок корпуса кронштейна из пружинного материала, служащего опорой для датчиков, дает возможность гасить перегрузки, сохраняя работоспособность датчиков в экстремальных условиях эксплуатации после взрывного нагружения.
Введение в корпус датчика давления, установленного через демпфирующее уплотнение в собственном диэлектрическом корпусе с опорой на кронштейн, позволяет расширить область применения, повысить эксплуатационные возможности (расширить информативность взрывного процесса) при обеспечении работоспособности датчика давления после взрывного эксперимента. При этом наличие демпфирующего уплотнения дополнительно снижает взрывное воздействие, влияющее на надежную работу датчика давления во взрыво- и пожароопасных зонах в аварийных ситуациях.
Снабжение крышки и стенок корпуса сквозными отверстиями, оснащенными сетчатыми фильтрами, позволяет считывать показания датчиков при возникновении ударной волны с минимальным интервалом времени поступления сигнала непосредственно на измерительный элемент датчиков. Изменение температуры и давления окружающей среды регистрируется на начальном этапе возгорания. Есть время для принятия мер. Для исключения отрицательного влияния уровня пыли и закопчения на работу датчиков в отверстиях предусмотрены сетчатые фильтры.
Расположение отверстия для кабельного ввода в днище корпуса позволяет проложить кабель внутри несущей конструкции, к которой прикреплен корпус устройства, и защитить кабель от воздействия продуктов взрыва непосредственно самим прочным корпусом, что дает возможность проводить контроль, по сравнению с прототипом, не только при высоких нагрузках, но и при осколочном воздействии.
Наличие в заявляемой полезной модели признаков, отличающих его от прототипа, позволяет считать его соответствующим условию "новизна".
Заявляемая полезная модель поясняется чертежом, где изображен общий вид устройства.
Взрывозащищенное устройство контрольно-измерительной аппаратуры выполнено следующим образом.
Взрывозащищенное устройство содержит прочный корпус 1, в днище которого выполнено отверстие 2 для подвода жгута 3 вывода сигналов от помещенной в корпусе 1 контрольно-измерительной аппаратуры за стенки профиля несущей конструкции 4. Корпус 1 прикреплен к профилю несущей конструкции 4 при помощи болтов 5 (фиг.).
Корпус 1 соединен с крышкой 6 при помощи винтов 7. Прочность соединения крышки 6 с корпусом 1 обеспечивается дополнительным заходом крышки 6 внутрь корпуса 1 посредством имеющегося у нее буртика 8. Для снижения воздействия осколков и продуктов взрыва крышка 6 снаружи выполнена обтекаемой формы.
Контрольно-измерительная аппаратура, представленная в виде измерительного блока датчиков давления 9 и температуры 10, установлена следующим образом. Для изоляции от статического напряжения датчик температуры 10 при помощи винтов 11 установлен на диэлектрической подложке 12 (капролон Л1). А датчик давления для фиксации и дополнительного исключения влияния ударной нагрузки установлен через демпфирующие резиновые кольца 13 в собственном диэлектрическом корпусе 14 (капролон Л1). К одной из стенок корпуса 1 прикреплен при помощи болтов 15 кронштейн 16 из пружинного материала, который служит опорой датчикам 9, 10, прикрепленным к нему посредством крепежных элементов 17, 18. При этом отсутствует контакт измерительного блока с внутренней поверхностью корпуса 1. Крышка 6 и стенки корпуса 1 снабжены сквозными отверстиями 19, оснащенными сетчатыми фильтрами 20.
Сборка устройства осуществляется следующим образом.
Корпус 1 днищем при помощи болтов 5 прикрепляют на профиле несущей конструкции 4 (например, контейнера, локализующего продукты взрыва). Датчик температуры 10, зафиксированный с помощью винтов 11 на диэлектрической подложке 12, прикрепляют к кронштейну 16 при помощи крепежных элементов 17. Датчик давления 9, зафиксированный в отверстии диэлектрического корпуса 14 демпферными уплотнительными кольцами 13, также прикрепляют к кронштейну 16 при помощи крепежных элементов 18. Затем жгуты 3 пропускают через отверстие 2 и подсоединяют к датчикам 9, 10. Кронштейн 16 с датчиками 9, 10 прикрепляют при помощи болтов 15 к одной из стенок корпуса 1. Затем корпус 1 закрывают крышкой 6 с помощью болтов 7. Фильтрующие сетчатые элементы 20 устанавливают в отверстия 19 крышки 6 и стенок корпуса 1 на любом этапе сборки.
Устройство работает следующим образом.
После изменения параметров окружающей среды, вызванных, например, подрывом взрывного устройства, газообразные продукты взрыва поступают во внутреннюю полость корпуса 1 через отверстия 19, при этом сажа и пыль улавливаются фильтрами 20. Динамическое воздействие на датчики 9, 10 минимально из-за наличия в конструкции кронштейна 16, выполненного из пружинного материала. Электрическое сопротивление изоляции диэлектрического корпуса 14 и подложки 12 полностью защищает датчики 9, 10 от статических поводок. Таким образом, обеспечивается информативность датчиков 9, 10, сокращается время поступления сигналов об изменение параметров окружающей среды (давления, температуры) непосредственно на измерительные элементы датчиков. Электрические сигналы о параметрах давления газа и его температуре передаются по жгуту 3 за стенку профиля несущей конструкции 4 к регистрирующей аппаратуре. В случае засорения некоторых из отверстий 19 работоспособность датчиков 9, 10 сохраняется. Датчики передают информацию до и после эксперимента.
На предприятии были проведены испытания, которые показали, что заявляемое устройство обеспечивает эффективное снижение передачи ударных динамических нагрузок на помещенное в корпусе оборудование с сохранением его работоспособности после взрыва. Помимо указанных датчиков по данной конструктивной схеме возможна установка и других датчиков различной геометрической формы.
Итак, представленные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемой полезной модели следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленную полезную модель при ее осуществлении, относится к области электротехники, а именно к устройствам для внешней защиты контрольно-измерительной аппаратуры, например измерительных приборов типа датчиков при необходимости их монтажа во взрывоопасных зонах;
- обеспечение эффективности снижения ударных динамических нагрузок на установленную в устройстве контрольно-измерительную аппаратуру с сохранением ее работоспособности после пожара и взрывного воздействия и расширение эксплуатационных возможностей;
- для заявляемого устройства в том виде, в котором оно охарактеризовано в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».