УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ УТЕЧКИ ГАЗА

Полезная модель относится к противопожарной технике и может быть использована для высокоточного определения массы огнетушащего вещества, в частности диоксида углерода, в модуле газового пожаротушения.
Известно устройство для определения его массы в баллоне, содержащее датчик массы, образованный совокупностью сифонной трубки и соосно по отношению к ней расположенной снаружи металлической трубы, и электронный блок, в котором между нижними концами сифонной трубки и металлической трубы подключено реактивное сопротивление (см. патент РФ №2476760, 27.02.2013).
Данное известное устройство не обеспечивает достаточную точность определения утечки.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство контроля утечки газа из модуля газового пожаротушения, включающее цилиндрический конденсатор, размещенный внутри модуля и соединенный с электронным измерительным устройством, причем обкладки конденсатора образованы сифонной трубкой модуля и надетой на нее через изоляторы внешней трубкой (см. патент РФ №2266464, 20.12.2005).
Недостатками известного устройства являются сильная зависимость его показаний от температуры окружающей среды, большая инерционность.
Задача, решаемая полезной моделью - мониторинг состояния огнетушащего вещества в модуле газового пожаротушения, повышение точности определения утечки.
Достигаемый при этом технический результат состоит в уменьшении инерционности проникания огнетушащего вещества и исключении образования воздушной пробки.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве контроля утечки газа из модуля газового пожаротушения, включающем цилиндрический конденсатор, размещенный внутри модуля и соединенный с электронным измерительным устройством, причем обкладки конденсатора образованы сифонной трубкой модуля и надетой на нее через изоляторы внешней трубкой, согласно полезной модели на внешней трубке конденсатора выполнена перфорация.
Перфорация может быть выполнена в виде продольных прорезей.
Электронное измерительное устройство может быть выполнено с возможностью обеспечения задержки.
Устройство контроля утечки (далее по тексту УКУ-К) представлено на фиг. 1-5 (в разрезе), на которых:
на фиг. 1 представлен общий вид модуля пожаротушения с устройством контроля утечки;
на фиг. 2, 3 представлены верхний и нижний узлы крепления внешней трубки;
на фиг. 4 представлен цилиндрический конденсатор;
на фиг. 5 представлено соединение конденсатора и электронного измерительного устройства.
УКУ-К состоит из цилиндрического конденсатора 1, размещенного внутри модуля (баллона) 2, и электронного измерительного устройства 3, соединенного с конденсатором 1 проводом 4.
В роли обкладок конденсатора 1 используется сифонная трубка 5 модуля 2 и надетая на нее внешняя трубка 6. Внешняя трубка 6 закреплена на сифонной трубке 5 посредством верхней и нижней втулок 7, 8, служащих также изоляторами, разделяющими трубки 5, 6. Втулки 7, 8 выполнены из фторопласта. Верхняя втулка 7 выполнена с пазом для вывода провода 4 от трубки через запорно-пусковое устройство (ЗПУ) 9 к УКУ-К. На нижнем конце внешней трубки 6 установлено опорное кольцо 10. Внешняя трубка 6 (обкладка) конденсатора имеет перфорацию 11, выполненную, например, в виде продольных прорезей.
Соединение конденсатора 1 и электронного измерительного устройства 3 производится через герметичный узел (фиг. 5), расположенный в стенке корпуса ЗПУ 9 модуля 1. Узел состоит из изолированного провода 4, припаянного к металлической шпильке 12, вставок 13, изготовленных из диэлектрического материала, и зажимного болта 14.
Электронное измерительное устройство 3 состоит из печатной платы, металлического корпуса, выходных реле «НОРМА» и «УТЕЧКА» и пленочной клавиатуры (на чертеже не показаны). Пленочная клавиатура имеет два световых индикатора: «НОРМА» и «УТЕЧКА» и две кнопки управления: «УСТ.» и «СБРОС». Основными элементами печатной платы являются стабилизатор напряжения, микроконтроллер, компаратор, катушка индуктивности, два управляющих реле и два датчика температуры (один меряет температуру катушки индуктивности внутри УКУ-К, второй меряет температуру внутри модуля).
Устройство работает в нескольких режимах.
При нормальном режиме утечка огнетушащего вещества отсутствует, светодиод «НОРМА» мигает зеленым цветом раз в секунду, светодиод «УТЕЧКА» не горит. Реле «НОРМА» - включено, реле «УТЕЧКА» - отключено.
В режиме «предутечка» утечка огнетушащего вещества зафиксирована, но с момента фиксации прошло менее 3 часов. Светодиод «УТЕЧКА» мигает раз в секунду красным цветом, светодиод «НОРМА» не горит. Реле «НОРМА» - включено, реле «УТЕЧКА» - отключено. Данный режим служит как защита от ложного срабатывания за счет задержки.
В режиме «утечка» утечка огнетушащего вещества зафиксирована и с момента фиксации прошло более 3 часов или значение утечки превышает 15% (значительная утечка) не зависимо от времени. Светодиод «УТЕЧКА» мигает раз в секунду красным цветом, светодиод «НОРМА» не горит. Реле «УТЕЧКА» - включено, реле «НОРМА» - отключено.
Режим «нестабильное состояние» осуществляется, когда температура окружающей среда и/или емкость изменяются со скоростью более допустимой (0,3 градуса и/или 0,3 пФ в 30 мин). Светодиод «УТЕЧКА» мигает раз в секунду красным цветом, светодиод «НОРМА» мигает раз в секунду красным цветом. Реле остаются в том же положении, что были до данного режима. Данный режим служит для защиты от ложного срабатывания за счет задержки.
УКУ-К работает следующим образом.
Огнетушащее вещество (в качестве которого могут быть использованы двуокись углерода или хладоны) в модуле 2 может находиться в трех состояниях: жидком, газообразном и в состоянии сверхкритической жидкости. При температуре ниже критической огнетушащее вещество в модуле 2 находится в двух состояниях: жидком и газообразном, при этом отношение объема жидкости к объему газа напрямую зависит от температуры. При повышении температуры выше критической огнетушащее вещество переходит в сверхкритическое состояние.
После заправки модуля 2 пространство между обкладками встроенного конденсатора 1 заполняется огнетушащим веществом, которое, в свою очередь, является диэлектриком. Диэлектрическая проницаемость изменяется в зависимости от плотности вещества, соответственно, чем больше конденсатор 1 заполняется жидкой фазой огнетушащего вещества, тем больше его емкость. Если огнетушащее вещество перейдет в состояние сверхкритической жидкости, то емкость конденсатора будет максимальной.
Электронное измерительное устройство 3 в режиме настройки считывает емкость встроенного конденсатора 1 и температуру модуля 2. На основании запрограммированных экспериментальных данных электронное измерительное устройство 3 высчитывает «опорную точку» (точка отсчета при постоянной температуре, в настоящий момент 24°C) и заносит ее в энергонезависимую память. В дальнейшем, в режиме контроля, электронное измерительное устройство 3 фиксирует текущее значение емкости конденсатора 1 и температуры в модуле 2, высчитывает предельные значения емкости при данной температуре относительно опорной точки и сравнивает полученные значения. Если текущее значение емкости при соответствующей температуре меньше предельного значения при этой же температуре, то УКУ-К переходит в режим «утечка».
В алгоритме обнаружения утечки используется задержка, предназначенная для того, чтобы после изменения температуры окружающей среды и соответственно температуры самого модуля весь объем газового огнетушащего вещества пришел в термодинамическое равновесие (насколько это возможно). Таким образом, данный подход дает возможность огнетушащему веществу принять уровень жидкой фазы равной текущей температуре, что исключает ложные срабатывания устройства на утечку при резких изменениях температуры окружающей среды модуля. Время задержки было получено при испытаниях опытным путем.