НЕВОССТАНОВИМЫЙ ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ДАТЧИК ЛИНЕЙНОГО ТИПА
IRRETRIEVABLE LINEAR THERMAL SENSOR

Область техники
Настоящее изобретение в общем имеет отношение к созданию невосстановимого термочувствительного датчика линейного типа, а более конкретно, к созданию невосстановимого термочувствительного датчика линейного типа, имеющего функцию тревожной сигнализации короткого замыкания из-за повреждения.
Уровень техники
Обычные невосстановимые термочувствительные датчики линейного типа широко используют в качестве датчиков пожарной сигнализации. На фиг.1 и на фиг.2 показаны соответственно обычный невосстановимый термочувствительный датчик линейного типа и поперечное сечение его кабеля обнаружения пожара. Кабель обнаружения пожара датчика содержит оболочку 1, в которой находятся два или больше (например, 3 или 4) проводников 3 обнаружения пожара, скрученных друг с другом внутри нее. Проводником обнаружения пожара может быть гибкий проводник, такой как провод из сплава с эффектом запоминания формы. Проводники обнаружения пожара покрыты пластиковым слоем 2 с заданной температурой плавления. Когда кабель обнаружения пожара нагревается, пластиковый слой размягчается или плавится, и тогда проводники входят в контакт друг с другом под действием силы упругости гибких проводников (или под действием силы упругости проволоки из сплава с эффектом запоминания формы). Таким образом, происходит короткое замыкание, в результате чего вырабатывается сигнал пожарной тревоги. Такой датчик имеет следующие преимущества. Кабель обнаружения пожара позволяет создавать сигнал тревоги о коротком замыкании, когда температура любой точки кабеля обнаружения пожара достигает заданной температуры подачи сигнала тревоги. Чувствительность датчика не зависит от нагреваемой длины кабеля. Таким образом, датчик обеспечивает высокую чувствительность, когда защищаемое изделие перегревается частично или пожар распространяется снаружи. Кроме того, если происходит разъединение (разрыв) одного из проводников датчика, также подается сигнал тревоги. Недостаток заключается в том, что термочувствительный датчик не имеет функции тревожной сигнализации о коротком замыкании за счет повреждения, а имеет только функцию тревожной сигнализации о коротком замыкании в случае пожара. Следовательно, трудно различить короткое замыкание за счет повреждения от короткого замыкания в случае пожара. Таким образом, необходимо создать невосстановимый термочувствительный датчик линейного типа, имеющий функцию тревожной сигнализации о коротком замыкании, который способен различать короткое замыкание за счет повреждения от короткого замыкания, вызванного пожаром.
Сущность изобретения
Задачей настоящего изобретения является создание невосстановимого термочувствительного датчика линейного типа, имеющего функцию тревожной сигнализации о коротком замыкании, причем такой датчик способен различать короткое замыкание за счет повреждения от короткого замыкания, вызванного пожаром. За счет этого устранен недостаток известного ранее невосстановимого термочувствительного датчика линейного типа обнаружения пожара, связанный с отсутствием тревожной сигнализации о коротком замыкании за счет повреждения, в результате чего в соответствии с настоящим изобретением повышена надежность невосстановимого термочувствительного датчика линейного типа.
Задача настоящего изобретения решена за счет создания невосстановимого термочувствительного датчика линейного типа, имеющего функцию тревожной сигнализации о коротком замыкании за счет повреждения, содержащего кабель обнаружения пожара, резистор и устройство измерения сопротивления, при этом кабель обнаружения пожара содержит по меньшей мере два проводника обнаружения пожара, установленные в параллель, и плавкий изоляционный слой, отличающегося тем, что кабель обнаружения пожара дополнительно содержит полупроводниковый слой, причем полупроводниковый слой и плавкий изоляционный слой расположены между проводниками обнаружения пожара, чтобы создать промежуток между проводниками обнаружения пожара.
В соответствии с настоящим изобретением кабель обнаружения пожара невосстановимого термочувствительного датчика линейного типа дополнительно содержит проводящий слой, который расположен между полупроводниковым слоем и плавким изоляционным слоем, в параллель с полупроводниковым слоем и плавким изоляционным слоем. Проводящий слой представляет собой прерывисто проводящий слой или непрерывно проводящий слой и создает прерывистую или непрерывную проводимость. Проводящий слой может быть изготовлен из металлической проволоки, неметаллической проволоки, металлического листа, металлической фольги, выполнен в виде полой цилиндрической металлической втулки, изготовлен из токопроводящих клеев или выполнен в виде токопроводящих покрытий.
Невосстановимый термочувствительный датчик линейного типа в соответствии с настоящим изобретением дополнительно содержит оболочку, расположенную снаружи от кабеля обнаружения пожара.
f
По меньшей мере один из проводников обнаружения пожара невосстановимого термочувствительного датчика линейного типа в соответствии с настоящим изобретением представляет собой гибкий проводник. Гибким проводником может быть упругая (пружинистая) стальная проволока или проволока из сплава с эффектом сохранения формы. Расчетное значение температуры доводки A мартенситного обратного преобразования провода из сплава с эффектом запоминания формы может быть выбрано в диапазоне между 20 и 140°С.
В невосстановимом термочувствительном датчике пожара линейного типа в соответствии с настоящим изобретением полупроводниковый слой изготовлен по меньшей мере из одного материала, выбранного из группы, в которую входят материал с положительным температурным коэффициентом, CRT, материал с отрицательным температурным коэффициентом, токопроводящая резина и токопроводящая керамика. Температура плавкого изоляционного слоя лежит в диапазоне от 40 до 180°С. Плавкий изоляционный слой изготовлен по меньшей мере из одного материала, выбранного из группы, в которую входят воск, нафталин, антрацен, стеариновая кислота, розон (rosone), полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности, полипропилен и поливинилхлорид.
По сравнению с известным ранее датчиком, датчик в соответствии с настоящим изобретением имеет дополнительно полупроводниковый слой между двумя проводниками известного ранее невосстановимого термочувствительного датчика линейного типа, так что измеряемые сопротивления кабелей обнаружения пожара будут различными при различных условиях. Это позволяет различать короткое замыкание за счет повреждения от короткого замыкания в результате пожара и, следовательно, позволяет устранить недостаток, связанный с невозможностью различать короткое замыкание за счет повреждения от короткого замыкания в результате пожара. Кроме того, невосстановимый термочувствительный датчик линейного типа в соответствии с настоящим изобретением может обеспечивать функцию тревожной сигнализации о разомкнутом контуре, в результате чего повышается надежнось невосстановимого термочувствительного датчика линейного типа
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематично показан кабель обнаружения пожара известного ранее невосстановимого термочувствительного датчика линейного типа.
На фиг.2 схематично показано поперечное сечение кабеля обнаружения пожара известного ранее невосстановимого термочувствительного датчика линейного типа.
На фиг.3 схематично показано поперечное сечение кабеля обнаружения пожара невосстановимого термочувствительного датчика линейного типа в соответствии с первым вариантом настоящего изобретения.
На фиг.4 схематично показано продольное сечение кабеля обнаружения пожара невосстановимого термочувствительного датчика линейного типа в соответствии с первым вариантом настоящего изобретения.
На фиг.5 показана эквивалентная схема невосстановимого термочувствительного датчика линейного типа в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.6 схематично показано поперечное сечение кабеля обнаружения пожара невосстановимого термочувствительного датчика линейного типа в соответствии с другим вариантом настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Термочувствительный датчик в соответствии с настоящим изобретением будет описан далее со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Невосстановимый термочувствительный датчик линейного типа в соответствии с настоящим изобретением содержит кабель, а также дополнительно содержит резистор и устройство измерения электрического сигнала. Кабель обнаружения пожара содержит два проводника обнаружения пожара, полупроводниковый слой, расположенный между двумя проводниками обнаружения пожара, и плавкий изоляционный слой. На фиг.3 показан термочувствительный элемент линейного типа невосстановимого термочувствительного датчика обнаружения пожара линейного типа в соответствии с настоящим изобретением, где можно видеть поперечное сечение части кабеля обнаружения пожара. На фиг.4 показано продольное сечение кабеля обнаружения пожара. Как это показано на фиг.3 и на фиг.4, в невосстановимом термочувствительном датчике обнаружения пожара линейного типа в соответствии с настоящим изобретением кабель обнаружения пожара содержит два проводника 4 и 5 обнаружения пожара, полупроводниковый слой 7, расположенный между двумя проводниками обнаружения пожара, и плавкий изоляционный слой 6. Невосстановимый термочувствительный датчик обнаружения пожара линейного типа дополнительно содержит резистор R2 и устройство 9 измерения электрического сигнала, как это показано на фиг.5. В соответствии с настоящим изобретением два проводника 4 и 5 обнаружения пожара расположены рядом друг с другом. Существует три вида расположения проводников рядом друг с другом: коаксиальное расположение, линейное расположение параллельно друг другу или расположение со скруткой проводников вместе. Полупроводниковый слой 7 и плавкий изоляционный слой 6 могут быть расположены между двумя проводниками 4 и 5 обнаружения пожара и параллельно им, за счет чего проводники 4 и 5 обнаружения пожара будут расположены с промежутком друг от друга. Температура плавления плавкого изоляционного слоя преимущественно лежит в диапазоне от 40 до 180°С.
На фиг.5 показана эквивалентная схема невосстановимого термочувствительного датчика линейного типа в соответствии с настоящим изобретением. Обратимся к рассмотрению фиг.5, где показан невосстановимый термочувствительный датчик обнаружения пожара линейного типа в соответствии с настоящим изобретением, который содержит резистор R2 и устройство 9 измерения электрического сигнала. Проводники 4 и 5 обнаружения пожара эквивалентны проводам 10 и 11, плавкий изоляционный слой 6 эквивалентен переключателю К, а полупроводниковый слой 7 является эквивалентом резистора R1 на фиг.5. Резистор R2 представляет собой нагрузочный резистор термочувствительного элемента линейного типа и имеет сопротивление от 1 кОм до 20 МОм. Сигнальный вход устройства 9 измерения электрического сигнала подключен к одному концу проводника обнаружения пожара, в то время как резистор R2 подключен к другому концу проводника обнаружения пожара. Таким образом, устройство 9 измерения электрического сигнала подключено к одному концу термочувствительного элемента линейного типа, в то время как резистор R2 подключен к другому концу термочувствительного элемента линейного типа.
В условиях нормальной работы, то есть когда нет пожара и короткого замыкания за счет поверждения и когда плавкий изоляционный слой находится в хорошем состоянии и вместе с полупроводниковым слоем образует промежуток между проводниками обнаружения пожара, переключатель К разомкнут. При этом устройство 9 измерения электрического сигнала измеряет сопротивление R термочувствительного элемента линейного типа, которое равно сопротивлению резистора R2, то есть R=R2.
Когда образуется разомкнутый контур, например, в одной из точек термочувствительного элемента линейного типа, когда разомкнут по меньшей мере один из двух проводников обнаружения пожара, плавкий изоляционный слой все еще находится в хорошем состоянии и вместе с полупроводниковым слоем все еще образует промежуток между проводниками обнаружения пожара. Таким образом, переключатель К на фиг.5 не замкнут, но произошел разрыв в точке контура, который содержит провода 10, 11 и резистор R2. В результате устройство 9 измерения электрического сигнала измеряет сопротивление R кабеля обнаружения пожара, которое равно бесконечности, то есть R=∞. В этот момент устройство 9 измерения электрического сигнала посылает сигнал о повреждении в виде обрыва (разомкнутого контура), чтобы подать сигнал тревоги о повреждении в виде обрыва.
Когда происходит короткое замыкание, при условии отсутствия пожара, то будет наблюдаться полная проводимость между двумя проводниками обнаружения пожара кабеля обнаружения пожара датчика. Это свидетельствует о повреждении в виде короткого замыкания, причем короткое замыкание происходит в точке контура на фиг.5, образованного проводами 10, 11 и резистором R2. При этом плавкий изоляционный слой может находиться в хорошем состоянии. Переключатель К на фиг.5 не замкнут, однако по причине короткого замыкания сопротивление R термочувствительного элемента линейного типа, измеренное устройством 9 измерения электрического сигнала, будет ориентировочно рано нулю, то есть R≅0. В этом случае устройство 9 измерения электрического сигнала посылает сигнал о повреждении в виде короткого замыкания, чтобы подать сигнал тревоги о повреждении в виде короткого замыкания.
Когда происходит пожар, то есть когда термочувствительный элемент линейного типа датчика нагрет, температура возрастает, и когда температура достигает температуры размягчения плавкого изоляционного слоя, плавкий изоляционный слой расплавляется, размягчается или плавится. За счет силы упругости два проводника обнаружения пожара устраняют плавкий изоляционный слой между двумя проводниками обнаружения пожара нагретой части кабеля обнаружения пожара датчика. При этом в эквивалентной схеме, показанной на фиг.5, плавкий изоляционный слой термочувствительного элемента линейного типа плавится в точке 8, и замыкается переключатель К в точке 8. В этот момент все еще имеется полупроводниковый слой между двумя проводниками обнаружения пожара нагретого участка датчика, и этот участок эквивалентен резистору R1 в точке 7а на фиг.5. Сопротивление R, измеренное устройством измерения электрического сигнала, определяется параллельным соединением эквивалентного резистора R1 и нагрузочного резистора R2. При этом измеренное сопротивление R будет меньше сопротивления нагрузочного резистора R2, то есть 0<R<R2. В этом случае датчик посылает сигнал пожарной тревоги.
Термочувствительный датчик обнаружения пожара линейного типа в соответствии с этим вариантом позволяет надежно различать сигналы тревоги в соответствии с различными результатами измерения сопротивления при помощи устройства измерения электрического сигнала. Следовательно, надежность невосстановимого термочувствительного датчика пожара линейного типа существенно возрастает.
f
В соответствии с настоящим изобретением по меньшей мере один из двух проводников 4 и 5 обнаружения пожара кабеля обнаружения пожара может быть гибким проводником, таким как гибкая стальная проволока или проволока из сплава с эффектом запоминания формы, а другим проводником может быть металлическая проволока или гибкий проводник, такой как гибкая стальная проволока или проволока из сплава с эффектом запоминания формы. Проволока из сплава с эффектом запоминания формы может быть изготовлена из никель титанового сплава с эффектом запоминания формы, из сплава никеля, титана и меди с эффектом запоминания формы, из сплава с эффектом запоминания формы на базе железа, из сплава с эффектом запоминания формы на базе меди или из другого материала с эффектом запоминания формы. Расчетное значение температуры доводки A мартенситного обратного преобразования провода из сплава с эффектом запоминания формы может быть выбрано в диапазоне между 20 и 140°С.
В соответствии с настоящим изобретением кабель обнаружения пожара может иметь два или несколько проводников обнаружения пожара. Проводники обнаружения пожара могут быть установлены в параллель, например могут быть расположены коаксиально, могут быть расположены рядом друг с другом или могут быть скручены вместе. Полупроводниковый слой и плавкий изоляционный слой расположены между проводниками обнаружения пожара, параллельно проводникам обнаружения пожара. Если проводники обнаружения пожара расположены параллельно друг другу или являются коаксиальными, полупроводниковый слой и плавкий изоляционный слой могут быть расположены между проводниками обнаружения пожара, параллельно или коаксиально проводникам обнаружения пожара. Когда проводники обнаружения пожара скручены вместе, на проводники обнаружения пожара сначала может быть нанесен полупроводниковый слой и плавкий изоляционный слой обычным образом, после чего они могут быть скручены друг с другом. Что касается вида скрутки, то один из проводников обнаружения пожара может быть покрыт полупроводниковым слоем снаружи, а затем может быть покрыт плавким изоляционным слоем. Альтернативно, один из проводников обнаружения пожара может быть сначала покрыт плавким изоляционным слоем, а затем может быть покрыт полупроводниковым слоем. Само собой разумеется, что полупроводниковый слой и плавкий изоляционный слой могут быть нанесены на соответствующие (различные) проводники обнаружения пожара.
В соответствии с настоящим изобретением полупроводниковый слой может содержать по меньшей мере один из материалов, имеющих полупроводниковые характеристики, такой как материал с положительным температурным коэффициентом, CRT, материал с отрицательным температурным коэффициентом, токопроводящая резина, токопроводящая керамика и т.п. Могут быть использованы и другие подходящие материалы. Толщина полупроводникового слоя преимущественно составляет от 0.1 до 5 мм. Материал плавкого изоляционного слоя может быть выбран из группы, в которую входят воск, нафталин, антрацен, стеариновая кислота, розон (rosone), полиэтилен низкой плотности, полиэтилен высокой плотности, полипропилен и поливинилхлорид. Могут быть использованы и другие подходящие материалы. Толщина плавкого изоляционного слоя преимущественно составляет от 0.1 до 2 мм.
На фиг.6 показан другой вариант невосстановимого термочувствительного датчика линейного типа, имеющего функцию тревоги о коротком замыкании. Как это показано на фиг.6, в данном варианте термочувствительный элемент линейного типа термочувствительного датчика линейного типа в соответствии с настоящим изобретением содержит два проводника 13 и 14 обнаружения пожара, установленных в параллель, полупроводниковый слой 15, проводящий слой 16 и плавкий изоляционный слой 17. Датчик дополнительно содержит резистор R2 (не показан) и устройство измерения электрического сигнала (не показано). Полупроводниковый слой 15 и плавкий изоляционный слой 17 расположены между двумя проводниками 13 и 14 обнаружения пожара, параллельно двум проводникам 13 и 14 обнаружения пожара, в результате чего создается промежуток между полупроводниковым слоем 15 и плавким изоляционным слоем 17.
В соответствии с этим вариантом, кроме описанного здесь выше процесса работы, так как проводящий слой 16 расположен между полупроводниковым слоем 15 и плавким изоляционным слоем 17, в параллель с полупроводниковым слоем 15 и с плавким изоляционным слоем 17, увеличивается разность между значением R в случае пожарной тревоги, измеренным устройством измерения электрического сигнала, и измеренным значением R=R2 при нормальной работе, в результате чего повышается точность выработки сигнала пожарной тревоги.
В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения проводящий слой 16 может быть прерывистым или непрерывным, то есть проводящий слой может быть прерывисто проводящим или непрерывно проводящим. Проводящий слой 16 расположен между полупроводниковым слоем 15 и плавким изоляционным слоем 17, параллельно им. Проводящий слой может быть образован при скрутке проводников друг с другом, при их расположении рядом друг с другом или коаксиально друг другу. Могут быть использованы и другие известные способы образования проводящего слоя.
Проводящий слой может быть изготовлен из металлической проволоки, неметаллической проволоки, металлического листа, металлическая фольга, в виде полой цилиндрической металлической втулки, из токопроводящего клея или токопроводящего покрытия.
Прерывисто проводящий слой может быть образован из предварительно изготовленных металлической проволоки, неметаллической проволоки, металлического листа, металлической фольги, может быть образован в виде полой цилиндрической металлической втулки и т.п. Альтернативно, прерывисто проводящий слой может быть образован за счет физической обработки непрерывно проводящего материала (например, за счет механической резки) или за счет химической обработки, после нанесения непрерывно проводящего слоя. В том случае, когда проводящий слой изготовлен из токопроводящего клея или покрытия, прерывисто проводящий слой может быть образован за счет прерывистого нанесения за счет погружения, напыления или нанесения токопроводящего клея или покрытия снаружи от полупроводникового слоя или плавкого изоляционного слоя, так чтобы непосредственно образовать прерывисто проводящий слой (полосу) в продольном направлении. Альтернативно, прерывистая проводимость может быть обеспечена при помощи физического способа (например, за счет механической резки) или при помощи химического способа, после нанесения непрерывного (сплошного) слоя токопроводящей краски или токопроводящего покрытия. Проводящая длина каждой секции прерывисто проводящего слоя преимущественно составляет 0.05 м, а расстояние между проводящими секциями (то есть длина непроводящей секции) преимущественно составляет от 0.1 до 10 мм.
Как уже было упомянуто здесь выше, два проводника обнаружения пожара могут быть установлены в параллель, например могут быть установлены коаксиально, расположены рядом друг с другом или скручены друг с другом. Полупроводниковый слой и плавкий изоляционный слой могут быть расположены между проводниками обнаружения пожара и параллельно им. Аналогично описанному здесь выше, проводящий слой 16 может быть расположен между полупроводниковым слоем и плавким изоляционным слоем, параллельно им. В том случае, когда проводники обнаружения пожара скручены друг с другом, полупроводниковый слой, проводящий слой и плавкий изоляционный слой могут быть нанесены на один и тот же проводник обнаружения пожара. Альтернативно, они могут быть нанесены на два различных проводника обнаружения пожара. Например, на один из проводников обнаружения пожара могут быть нанесены полупроводниковый слой и проводящий слой, а на другой проводник обнаружения пожара может быть нанесен плавкий изоляционный слой; или на один из проводников обнаружения пожара может быть нанесен полупроводниковый слой, а на другой проводник обнаружения пожара могут быть нанесены проводящий слой и плавкий изоляционный слой. В том случае, когда проводники обнаружения пожара расположены в параллель или коаксиально, аналогично описанному здесь выше, полупроводниковый слой, проводящий слой и плавкий изоляционный слой могут быть расположены между проводниками обнаружения пожара.
Невосстановимый термочувствительный датчик линейного типа, вырабатывающий сигнал тревоги о коротком замыкании в соответствии с настоящим изобретением, может иметь оболочку снаружи от термочувствительного кабеля обнаружения пожара линейного типа для защиты от повреждения и для изоляции. Например, оболочка может быть предусмотрена вокруг проводников обнаружения пожара, полупроводникового слоя и плавкого изоляционного слоя. Альтернативно, оболочка может быть предусмотрена вокруг проводников обнаружения пожара, полупроводникового слоя, проводящего слоя и плавкого изоляционного слоя.
Несмотря на то что были описаны со ссылкой на чертежи предпочтительные варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что в них специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят однако за рамки приведенной далее формулы изобретения и соответствуют его духу. Например, термочувствительный элемент линейного типа может содержать три проводника обнаружения пожара. Кроме того, полупроводниковый слой, проводящий слой и плавкий изоляционный слой могут быть расположены в параллель по меньшей мере с двумя проводниками обнаружения пожара, между по меньшей мере двумя проводниками обнаружения пожара, чтобы создать промежуток между по меньшей мере двумя проводниками обнаружения пожара.