close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY14161

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.04.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 14161
(13) C1
(19)
G 08B 17/06
H 01G 9/21
H 01H 37/00
ЭЛЕКТРЕТНЫЙ ТЕРМОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
ДЛЯ АНАЛОГОВОГО ТЕПЛОВОГО ПОЖАРНОГО ИЗВЕЩАТЕЛЯ
(21) Номер заявки: a 20080840
(22) 2008.06.24
(43) 2010.02.28
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Гомельский инженерный институт"
МЧС Республики Беларусь (BY)
(72) Авторы: Вертячих Игорь Михайлович; Волков Юрий Александрович
(BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Гомельский инженерный институт" МЧС Республики Беларусь
(BY)
(56) БУБЫРЬ Н.Ф. и др. Эксплуатация
установок пожарной автоматики. - М.:
Стройиздат, 1986. - С. 243-244.
RU 2172025 C1, 2001.
RU 2179350 C1, 2002.
GB 1013800 A, 1965.
GB 915069 A, 1963.
BY 14161 C1 2011.04.30
(57)
Электретный термочувствительный элемент для аналогового теплового пожарного извещателя, содержащий термочувствительный датчик, контактирующий с теплоприемником, электроды, отличающийся тем, что термочувствительный датчик выполнен из
пленки поливинилбутираля марки ПШ-1 толщиной от 10 до 200 мкм, электретный заряд в
которой сформирован поляризацией в поле коронного разряда напряженностью 0,3 МВ/м
при температуре 60 °С, а электроды, один из которых является теплоприемником, выполнены методом напыления металлизированного слоя на поверхность пленки.
Фиг. 1
Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к тепловым пожарным извещателям, которые предназначены для подачи электрического сигнала в виде тока
термостимулированной деполяризации при повышении температуры воздуха в контролируемом помещении выше допустимой как при плавном ее повышении, так и при скачкообразном.
BY 14161 C1 2011.04.30
Типовой пожарный извещатель для подачи сигнала в виде термо-ЭДС о возникновении пожара представляет собой тепловой датчик, реагирующий на повышение температуры окружающей среды и посылающий электрический сигнал на приемную станцию.
Известен датчик температуры [1], действие которого основано на подачу электрического сигнала о повышении температуры благодаря замыканию переключающего элемента. Недостатками данного технического решения является наличие дополнительного
переключающего элемента и термометра и потребность во внешнем источнике электрического напряжения.
Действие теплового пожарного извещателя [2] основано на изменении электрического
сигнала в термочувствительных элементах, выполненных на транзисторах, которые имеют
различную постоянную времени изменения сопротивления при изменении температуры.
Недостатками такого извещателя является сложность конструкции и, как в случае [1], потребность во внешнем источнике электрического напряжения.
С целью повышения надежности и помехозащищенности в датчике [3] установлены
светофильтр, пропускающий ИК излучение, детектор ИК излучения, электронный ключ, а
между светофильтром и детектором ИК излучения установлен маятниковый модулятор.
Кроме того, в корпусе датчика установлена микролампа тестирования. Данная конструкция из-за наличия перечисленных элементов сложна и предъявляет повышенные требования к их качеству.
Прототипом изобретения является термобатарея "Извещателя пожарного теплового
дифференциального действия ДПС-038" [4], предназначенная для подачи сигнала в виде
термо-ЭДС при скачкообразном изменении температуры окружающей среды. Термобатарея извещателя ДПС-038 представляет собой батарею, состоящую из хромелькопелевых
термопар, соединенных последовательно. Термобатарея спаяна со штырями, которые
служат электрическими контактными выводами. Принцип действия термобатареи извещателя ДПС-038 основан на возникновении термо-ЭДС в термопарах при возникновении
разности температур спаев (Зеебека явление).
Недостатками прототипа являются:
подача сигнала в виде термо-ЭДС осуществляется только при скачкообразном изменении температуры окружающей среды;
сложность конструкции извещателя: для создания разности температур в спае, необходимо иметь в конструкции термобатарею, состоящую из малоинерционных и инерционных спаев.
Целью изобретения является решение следующих задач:
разработка термочувствительного элемента для аналогового теплового пожарного извещателя, позволяющего не только определять критические значения температуры в защищаемом помещении, но и контролировать процесс изменения температуры в нем,
подавая сигнал персоналу об угрожающем росте температуры;
упростить конструкцию;
разработать самовосстанавливающий электретный термочувствительный элемент при переходе температуры в защищаемом помещении в нормальный режим конструкция
автоматически переходит в дежурный режим;
разработать электретного искробезопасный термочувствительный элемент, который
мог бы применяться во взрывоопасных помещениях классов B-I, B-Ia, B-Iб, В-II, В-IIа согласно классификации ПУЭ.
Поставленные задачи решаются тем, что известный "Извещатель пожарный тепловой
дифференциального действия ДПС-038" [4], состоящий из чувствительного элемента,
представляющего собой термобатарею в виде 50, соединенных последовательно хромелькопелевых термопар (малоинерционных и инерционных теплоприемников с серебряными
лепестками), а сама термобатарея спаяна со штырями, которые служат электрическими
контактными выводами, имеет новый вид чувствительного элемента. В качестве термо2
BY 14161 C1 2011.04.30
чувствительного элемента применена полимерная пленка-электрет, а теплоприемником
служит один (нижний) из нанесенных на поверхности пленки-электрете методом напыления в вакууме слоев из меди, служащих одновременно электрическими контактными выводами термочувствительного датчика.
Пример заявляемого электретного термочувствительного элемента для аналогового
теплового пожарного извещателя приведен на фиг. 1, на которой схематически он изображен.
Электретным термочувствительным элементом аналогового теплового пожарного извещателя служит полимерная пленка-электрет 1 толщиной -10 -200 мкм с медными электродами 2, 3, нанесенными на ее поверхности методом напыления в вакууме, из которых
электрод 3 является теплоприемником. Электрет - диэлектрики, способные длительное
время находиться в наэлектризованном состоянии после снятия внешнего воздействия,
вызвавшего электризацию (электрический аналог постоянного магнита) [5]. Электроды 2,
3 через электрические контактные выводы 5 с помощью электрических проводов ный
термочувствительный элемент помещен в корпус 4 с защитной сеткой 6, препятствующей
попаданию внутрь корпуса посторонних предметов.
Принцип действия электретного термочувствительного элемента основан на возникновении разрядного термостимулированного тока (ТСТ) при нагревании полимерного
электрета [6, 7].
Электретный термочувствительный элемент аналогового теплового пожарного извещателя работает следующим образом. При повышении температуры в охраняемом помещении конвективное тепло воспринимается теплоприемником 2 и передается на
термочувствительный элемент 1, выполненный в виде полимерной пленки-электрета. Это
приводит к появлению ТСТ в электрической цепи "электрет 1 - электроды 2, 3, контактные выводы 4, 5, провода 6, 7, промежуточный исполнительный орган 8". Промежуточный исполнительный орган передает сигнал о повышении температуры в охраняемом
помещении в виде ТСТ от теплового извещателя на станцию пожарной сигнализации. В
случае прекращения дальнейшего повышения температуры в помещении температура
электретного термочувствительного элемента падает до исчезновения ТСТ. Если температура в помещении продолжает расти, растет ТСТ, продолжая поступать в промежуточный
исполнительный орган и далее на станцию пожарной сигнализации.
В качестве полимерного материала для получения пленок для электретного термочувствительного элемента был выбран поливинилбутираль (ГОСТ 9439-85, марки ПШ-1).
Электретный заряд в пленках формировали путем их поляризации в поле коронного разряда напряженностью Е = 0,3 МВ/м при температуре 60 °С. Значения ТСТ у полученных
электретных пленок в зависимости от их толщины приведены на фиг. 2. ТСТ измеряли
методом термостимулированной деполяризации [6, 7].
С целью выявления самовосстанавливающей способности электретного термочувствительного элемента процесс термостимулированной деполяризации полимерных пленок-электретов прерывали при температуре 50 °С, после чего протекание ТСТ
прекращалось, затем пленки снова нагревали и фиксировали ТСТ (фиг. 3, 4).
Как видно из фиг. 2, наиболее оптимальной толщиной полимерной пленки-электрета
для электретного термочувствительного элемента является толщина в интервале 10200 мкм (кривые 2, 3, 4).
При толщине пленки-электрета менее 10 мкм (кривая 1) ее деполяризация во времени
протекает быстро и максимальное значение ТСТ наблюдается при невысокой температуре, а в дальнейшем значение ТСТ с ростом температуры падает, что делает нецелесообразным применение пленки данной толщины в качестве термочувствительного элемента
для пожарного извещателя.
При толщине пленки-электрета более 200 мкм (кривая 5) ее деполяризация во времени
медленно протекает и максимальное значение ТСТ наблюдается при высокой температу3
BY 14161 C1 2011.04.30
ре, что также делает нецелесообразным применение пленки данной толщины в качестве
термочувствительного элемента для пожарного извещателя.
Как видно из фиг. 3, при прерывании нагрева пленки-электрета рост ТСТ прекращается и по мере снижения температуры начинает снижаться вплоть до нуля. При повторном
нагреве ТСТ снова появляется.
На фиг. 4 показаны графики ТСТ повторной термодеполяризации пленок, ТСТ которых приведены на фиг. 3. Из приведенных графиков видно, что электретный термочувствительный элемент обладает свойством самовосстанавливаемости.
Таким образом, задачи, поставленные при создании изобретения, решены:
характер изменения ТСТ, протекающего в процессе деполяризации электретного термочувствительного элемента позволяет применять заявляемый элемент для аналогового
теплового пожарного извещателя, так как значение величины силы тока в цепи зависит от
значения фактора пожара, то есть температуры;
заявляемый электретный термочувствительный элемент предоставляет возможность
не только определять критические значения температуры в защищаемом помещении, но и
контролировать процесс изменения температуры в технологических установках, выдавая
сигнал персоналу об угрожающем состоянии технологического процесса;
конструкция электретного термочувствительного элемента гораздо проще конструкции прототип - термобатареи "Извещателя пожарного теплового дифференциального действия ДПС-038";
по возможности восстановления работоспособности конструкция является самовосстанавливаемой - при переходе температуры в защищаемом помещении в нормальный
режим процесс деполяризации прекращается, что приводит к прекращению протекания
ТСТ, и конструкция автоматически переходит в дежурный режим;
конструкция электретного термочувствительного элемента из-за отсутствия размыкающихся контактов является искробезопасным устройством и может применяться во взрывоопасных помещениях классов В-I, B-Ia, B-Iб, В-II, В-IIа согласно классификации ПУЭ.
Электретный термочувствительный элемент найдет применение в установках пожарной сигнализации в качестве термочувствительного элемента аналогового теплового пожарного извещателя и может быть продуктом отраслей промышленности, выпускающих
пожарную технику.
Источники информации:
1. Патент US 7012535, МПК G 08B 19/00.
2. Заявка РФ 2004102599/99, МПК G 08B 17/06.
3. Патент РФ 2179743, МПК G 08B 17/ 06.
4. Бубырь Н.Ф., Воробьев Р.П., Быстров Ю.В., Зуйков Г.М. Извещатель пожарного
теплового дифференциального действия ДПС-038. Эксплуатация установок пожарной автоматики / Под ред. Н.Ф. Бубыря. - М.: Стройиздат, 1986. - 367 с. (прототип).
5. Большой энциклопедический словарь - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Большая Российская энциклопедия; СПб: Норинт, 1997. - 1456 с.
6. Гольдаде В.А., Пинчук Л.С. Электретные пластмассы. Физика и материаловедение /
Под ред. В.А. Белого. - Минск: Наука и техника, 1987. - 231 с.
7. Электреты: Пер. с англ. / Под ред. Г. Сесслера. - М.: Мир, 1983. - 487 с.
4
BY 14161 C1 2011.04.30
Фиг. 2. Зависимость ТСТ пленок-электретов от температуры во времени:
1 - при толщине пленки 8 мкм; 2 - при толщине пленки 10 мкм; 3 - при толщине пленки
100 мкм; 4 - при толщине пленки 200 мкм; 5 - при толщине пленки 210 мкм
Фиг. 3. Зависимость значений ТСТ пленок-электретов от температуры во времени
при прерывании нагрева: 1 - при толщине пленки 10 мкм; 2 - при толщине пленки
100 мкм; 3 - при толщине пленки 200 мкм
5
BY 14161 C1 2011.04.30
Фиг. 4. Зависимость значений ТСТ пленок-электретов от температуры во времени
при повторной деполяризации: 1 - при толщине пленки 10 мкм; 2 - при толщине пленки
100 мкм; 3 - при толщине пленки 200 мкм
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
149 Кб
Теги
by14161, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа