Комбинированный датчик обнаружения возгораний

Изобретение относится к области противопожарной защиты и может быть использовано в качестве комбинированного датчика обнаружения возгораний систем автоматического обнаружения и тушения пожара ответственных объектов.

Известен комбинированный датчик обнаружения возгораний, содержащий блок питания с двумя выходами, к первому из которых подключен датчик обнаружения дыма, а ко второму - датчик обнаружения тепла, причем каждый из датчиков содержит функционально связанные чувствительный элемент, усилительный блок и исполнительное устройство, причем сигналы с обоих исполнительных устройств поступают на вход запорно-пусковой аппаратуры [1]. Данный датчик нашел широкое применение в установках автоматического пожаротушения, ввиду того что он отличается схемной простотой, высокой точностью, однако ему присущи и недостатки, среди которых основным является отсутствие реакции датчика на действие пламени при возгорании, что ограничивает область применения датчика, так как пожар характеризуется тремя продуктами горения: тепло, дым и пламя [2, 3].

Техническим результатом изобретения является уменьшение времени обнаружения и тушения пожара.

Требуемый технический результат достигается тем, что в комбинированный датчик обнаружения возгораний, содержащий блок питания, к соответствующим выходам которого подключены входы датчика обнаружения дыма и датчика обнаружения тепла, каждый из которых содержит функционально соединенные чувствительный элемент, усилительный блок и исполнительное устройство, введен датчик обнаружения пламени, подключенный входом к соответствующему выводу блока питания и содержащий чувствительный элемент, усилительный блок и исполнительное устройство, функционально соединенные между собой, исполнительные устройства всех трех датчиков снабжены выходной обмоткой и образована электрическая цепь связи блока питания, выходов указанных датчиков и запорно-пусковой аппаратуры, содержащая трансформатор согласования напряжений блока питания с первичной и вторичной обмотками, дроссель управления, содержащий обмотку и сердечник, на котором размещены выходные обмотки названных датчиков, и трансформатор управления с первичной и вторичной обмотками, причем вторичная обмотка трансформатора согласования напряжений блока питания, обмотка дросселя управления и первичная обмотка трансформатора управления соединены последовательно и согласно, а вторичная обмотка трансформатора управления подключена к запорно-пусковой аппаратуре.

На чертеже изображена функциональная схема комбинированного датчика обнаружения возгораний.

Датчик содержит блок питания 1, с выходами 1-1, 1-2, 1-3 и 1-4, трансформатор согласования напряжений блока питания 1-5, подключенные к соответствующим выходам блока питания 1, датчик обнаружения дыма 2 с выходной обмоткой 2-1, датчик обнаружения тепла 3 с выходной обмоткой 3-1 и датчик обнаружения пламени 4 с выходной обмоткой 4-1, дроссель управления (не обозначен) с сердечником 5 и обмоткой дросселя 5-1, трансформатор управления 6 с первичной 6-1 и вторичной 6-2 обмотками и электрическую цепь связи 7 блока питания 1, выходных обмоток 2-1, 3-1, 4-1 датчиков: обнаружения дыма 2, обнаружения тепла 3, обнаружения пламени 4, образованную вторичной обмоткой (не обозначена) трансформатора согласования напряжений 1-5 блока питания 1, обмоткой 5-1 дросселя управления (не обозначен), первичной обмоткой 6-1 трансформатора управления 6, причем выходные обмотки 2-1 датчика обнаружения дыма 2, 3-1 датчика обнаружения тепла 3, 4-1 датчика обнаружения пламени 4 размещены на сердечнике 5 дросселя управления (не обозначен), а вторичная обмотка 6-2 трансформатора управления 6 подключена к запорно-пусковой аппаратуре (не обозначена). Применение трех датчиков обнаружения дыма 2, тепла 3 и пламени 4 одновременно позволяет установке автоматического пожаротушения начать процесс тушения по любому из трех продуктов горения: теплу, пламени или дыму, что позволит уменьшить время обнаружения возгораний и время тушения, учитывая, что время срабатывания чувствительного элемента пламени на порядок меньше времени срабатывания чувствительных элементов тепла и дыма [1…3]. В электрической цепи связи 7 блока питания 1, выходов 2-1, 3-1, 4-1 датчиков обнаружения возгораний 2, 3 и 4 используется принцип подмагничивания сердечника 5 дросселя управления (не обозначен) постоянным током, протекающим в соответствующих выходных обмотках. Подмагничивание указанного сердечника 5 приводит к увеличению магнитной проницаемости μ материала, в свою очередь увеличение магнитной проницаемости приводит к уменьшению индуктивности L обмотки дросселя 5-1, уменьшение индуктивности при неизменной частоте f приводит к уменьшению индуктивного сопротивления x_L обмотки 5-1, а уменьшение индуктивного сопротивления X_L=2πfL приводит к уменьшению падения напряжения ΔU₁ на обмотке 5-1, в результате чего напряжение U_y на первичной обмотке 6-1 трансформатора управления 6 будет равно

В свою очередь ΔU₁ может иметь значительную величину при отсутствии подмагничивания сердечника 5, поскольку при μ→0, X_L→∞, в то время как при наличии токов в выходных обмотках 2-1, 3-1, 4-1 датчиков 2, 3, 4 падение напряжения ΔU₁ достигает минимальной величины. Данное обстоятельство позволяет определить несколько значений ΔU₁ на всем диапазоне изменения, от которых будет зависеть величина напряжения управления U_y:

U_{y мин} - при отсутствии подмагничивания сердечника 5;

U_{y 1} - при подмагничивании током обмотки 2-1;

U_{y 2} - при подмагничивании током обмотки 3-1;

U_{y 3} - при подмагничивании током обмотки 4-1;

U_y=U_{y макс} - при подмагничивании токами обмоток 2-1, 3-1 и 4-1 одновременно.

В зависимости от величины U_y будет изменяться и время срабатывания запорно-пусковой аппаратуры.

Комбинированный датчик обнаружения возгораний работает следующим образом. При отсутствии пожара или возгораний и включенном блоке питания 1 сигналы датчиков 2, 3 и 4 будут отсутствовать, поскольку их чувствительные элементы (не показаны) не сработают. Отсутствие входных сигналов в усилительных блоках (не показаны) датчиков дыма, тепла и пламени не позволяет им срабатывать, поэтому исполнительные устройства указанных датчиков (не показаны) будут в нерабочем состоянии. При данных условиях в выходных обмотках 2-1, 3-1 и 4-1 названных датчиков токи отсутствуют и подмагничивание сердечника 5 дросселя управления не осуществляется. Ввиду указанного в соответствии с формулой (1) напряжение управления U_y на обмотке 6-1 трансформатора управления 6 будет минимальным и запорно-пусковая аппаратура (не указана) не сработает ввиду малой величины напряжения на обмотке 6-2, поскольку падение напряжения на обмотке 5-1 дросселя управления является максимальным. При возгорании срабатывает один, два или все три датчика обнаружения продуктов горения 2, 3 или 4 и в выходных обмотках 2-1, 3-1 или 4-1 появляется ток, который подмагничивает сердечник 5 дросселя управления, в результате чего уменьшается падение напряжения на обмотке дросселя 5-1, из-за чего увеличится напряжение в электрической цепи связи 7 на первичной обмотке 6-1 трансформатора 6 и напряжение на обмотке 6-2 обеспечит включение запорно-пусковой аппаратуры, в результате чего возгорание или пожар нейтрализуется.

Таким образом, в предложенном датчике осуществляется реакция на все три возможных продуктов горения, что обеспечит большую скорость нейтрализации возгораний, чем и достигается требуемый результат.

Источники информации

1. Ворона В.А., Тихонов В.А. Технические системы охранной и пожарной сигнализации. М.: Горячая линия-Телеком, 2012, с. 303…360.

2. Веселов А.И., Мешман Л.М. Автоматическая пожаро- и взрывозащита предприятий химической и нефтехимической промышленности. М.: Химия, 1975, с. 46…58.

3. Электрооборудование летательных аппаратов. Под ред. С.А. Грузкова. М.: МЭИ, 2008, с. 513…540.