188509. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés a levegőben hirtelen feldúsuló vagy felhíguló gázok és/vagy gőzök, főleg gázömlés és/vagy gázkitörés jelzésére
1 188 509 2 Az 1. ábrán bemutatott 1 gázérzékelővel a 19 vizsgálandó térben a metán feldúsulását kívánjuk érzékelni és annak 10 %-os vagy nagyobb feldúsulása esetén a metánkoncentráció-növekedést jelezni. Esetünkben már előzetesen a 14 diffúziós szűrő méreteit a metán tulajdonságainak megfelelően választottuk meg és az 5 oszcillátort ismert módon 10 MHz-es frekvencia alá hangoltuk. Esetünkben a metán diffúziós sebessége a 16,043 molekulasúlyának négyzetgyökével fordítva arányos és a levegő molekuláinak diffúziós sebességénél jóval nagyobb. A metán az 13 érzékelőkamrába sokkal nagyobb sebességgel diffundál be, mint ahogy a levegő molekulái a 13 érzékelőkamrát elhagyhatják. A 13 érzékelőkamrában a 10 %-os metánkoncentráció megjelenésétől számított 3 másodpercen belül 30 Pa jön létre. A 13 érzékelőkamrát határoló 12 membrán, amely a kondenzátor mozgó fegyverzete, a túlnyomás hatására a kondenzátor 11 álló fegyverzete felé elmozdul, a kondenzátor kapacitása megváltozik, az 5 oszcillátor frekvenciája növekszik. Amikor az 5 oszcillátor frekvenciája a 6 jelkapu, példánkban 10 MHz-es kvarckristály, rezonancia frekvenciájával megegyezik, vagy azon áthalad, akkor a 6 jelkapu impedanciájának abszolút értéke közel nullává válik és a 6 jelkapu vezetni fog. A 6 jelkapun áthaladó elektromos jel a 7 bistabil multivibrátort kapcsolja. A 7 bistabil multivibrátor a 8 erősítő közbeiktatásával a 17 szigetelt vezetéken keresztül a 20 jelzőkészüléket működésbe hozza. A 13 érzékelőkamra nyomásváltozásával tehát az 5 oszcillátorból, 6 jelkapuból, 7 bistabil multivibrátorból álló 3 jeladót vezéreljük, a 3 jeladóval pedig a 8 erősítőt magába foglaló 2 jelátalakítóval a 20 jelzőkészüléket működtetjük. A 20 jelzőkészülékre menő jel a 18 kapcsolóval, esetünkben mikrokapcsolóval szüntethető meg (pl. próba esetén). A 18 kapcsoló a 7 bistabil multivibrátort alaphelyzetbe állítja. A 2. ábrán ábrázolt 20 jelzőkészülék az indító impulzust a 17 szigetelt vezetéken át kapja. A 20 jelzőkészülék működtető energiája sűrített levegő. A 20 jelzőkészülék 40 a 21 ház felső és alsó 22 betápláló nyílásaival sűrített levegős hálózatra, vagy tartályra csatlakozik és üzemi állapotban 2-6 bar nyomás alatt áll. A 17 szigetelt vezetéken beérkező indító impulzus a 23 elektromágnest működésbe hozza. Az 23 elektromágnes a 24 rugó ellenében a 25 vezérlőszelep szárat meghúzza és a 26 vezérlőszelep nyit. A 22 betápláló nyíláson beáramló sűrített levegő a 26 vezérlőszelep furatán keresztül a 27 vezérlőtérben túlnyomást hoz létre. A túlnyomás hatására a 28 nyomásvezéreit membrán felfelé elmozdul és a 30 nyomórúddal nyitja a 31 szelepet. A 31 szelep a felső 22 betápláló nyíláson beömlő sűrített levegőt a 33 levegőbevezető furaton és a 32 fúvófuratokon keresztül a 41 légkamra ereszti. A 41 légkamrában megnövekvő levegőnyomás a 42 síprésen kiáramolva a 44 rezonátorüreg közrehatásával 2,7 kHz frekvenciájú és 90—110 dB erejű hangrczgcsckct hoz létre cs tart fenn. Példánk esetében, de sok más helyen is, a hirtelen robbanásszerű gázkitörés hatására a 1 gázérzékelő, sőt a 17 szigetelt vezeték is teljesen megsemmisülhet. Követelmény, hogy ilyen esetben is biztosítsuk a 20 jelzőkészülék folyamatos működését. Ha az 23 elektromágnes az első bejövő impulzus után — további, energia hiányában — a későbbiekben már működésképtelen lesz, a 24 rugó a 26 vezérlőszelepet lezárja, de a 31 szelepen keresztül a 33 levegőbevezető furaton át, a 30 nyomórúd 29 légátvezető furatának útján a 27 vezérlőtér ezután is nyomás alatt marad és a 31 szele- 5 pet továbbra is nyitva tartja, így a megkezdett hangjelzés fennmarad. A hangjelzés csak a sűrített levegős hálózat nyomásának megszűnésével, vagy a felső 22 betápláló nyílás lezárásával szüntethető meg. Megtörténhet, hogy a 26 ve- 10 zírlőszelep szennyezés, vagy más ok miatt kissé átereszt. Hogy ilyen esetben ok nélküli riasztás ne történhessen, a 27 vezérlőtérbe áramló kis mennyiségű levegő a 29 légátvezető furaton, a 32 fúvófuratokon és a 41 légkamrán keresztül a szabadba távozhat. A 26 vezérlő- 15 szelep és a 29 légátvezető furat keresztmetszeti viszonyát úgy választottuk meg, hogy az üzemszerű, gyors működést ne akadályozza. Abban az esetben, ha a 19 vizsgálandó térben a metánkoncentráció hirtelen csökkenését kívánjuk érzékelni és 20 jelezni, akkor az előzőekben leírtaktól eltérően a találmány szerinti üzemeljárás a következő: Előzetesen a 3 jeladó 5 oszcillátorának frekvenciáját a 6 jelkapu frekvenciája felé, esetünkben 10 MHz fölé hangoljuk. Ha a 19 vizsgálandó térben a metán koncent- 25 rációja hirtelen csökken, akkor a 13 érzékelő kamrából kidiffundáló metán molekulák helyére a levegő molekulák csak kisebb sebességgel tudnak bediffundálni, így a 13 érzékelőkamrában depresszió keletkezik. A 13 érzékelőkamrában létrejött depresszió a membránkonden- 30 zátor 12 membránjának és 11 álló fegyverzetének egymáshoz viszonyított távolságát növeli, ez a távolságnöveledés pedig a koncenzátor kapacitásának változását eredményezi. A kondenzátor kapacitásának változása következtében az 5 oszcillátor frekvenciája csökken. Amikor 35 az 5 oszcillátor frekvenciája és a 6 jelkapu rezonancia frekvenciája megegyezik, a 6 jelkapu vezetővé válik. A továbbiakban a folyamat ugyanúgy játszódik le, mint ahogy a metánkoncentráció hirtelen növekedésénél már leírtuk. A találmány szerinti berendezés többféle gáz és gőz hirtelen feldúsulásának, vagy felhígulásának jelzésére al- 1 almas, ha a 10 érzékelőfej 14 diffúziós szűrőjét az érzékelni kívánt gáz vagy gőz diffúziós sebességének megfeleljen választjuk meg és az 5 oszcillátor frekvenciáját is 45 ennek megfelelően állítjuk be. Ha például széndioxid gázkitörést akarunk jelezni, akkor a 13 érzékelőkamrában depresszió jön létre, mivel a széndioxid diffúziós sebessége jóval kisebb, mint a levegő diffúziós sebessége. Ebben az esetben az 5 oszcillátort előzetesen a 6 jelkapu 50 rezonancia frekvenciája fölé kell hangolni. A továbbiakban már a példában előzőén leírtak szerint kell eljárnunk. A 3. ábrán a találmányunk egyik alkalmazási területét szemléltetjük, ahol egy gázkitörésveszélyes kőszénbánya 55 széntelepben kiképzett bányamezőjét ábrázoltuk. Az 1 gázérzékelőt az 50 munkahely közelében helyeztük el, mivel a bányaművelés jellegéből adódóan itt lehet gázkitörésre számítani. Az 50 munkahely és azt közvetlen körülvevő térség esetünkben a 19 vizsgálandó tér. A 60 70 jelzőkészülékeket úgy helyeztük el, hogy az 50 munkahelyen esetleg bekövetkező gázkitörés a bányamező összes veszélyeztetett területén megfelelő riasztást biztosítson. A gázkitörés során tömény metán kerül a bányatér- 65 regbe, nagy nyomással, esetleg robbanást is előidézve,így 4
