NO135166B

NO135166B -

Info

Publication number: NO135166B
Application number: NO239/72A
Authority: NO
Inventors: A O Ekroos; M K Merikoski; B E O Levander
Original assignee: Nokia Oy Ab
Priority date: 1971-02-09
Filing date: 1972-01-31
Publication date: 1976-11-15
Also published as: SE388368B; DE2205247A1; FI57221B; US3868840A; FI57221C; DE2205247C2; FR2124587A1; FR2124587B1; NO135166C

Description

Anordning for påvisning av forekomst av et damp- eller gassformet stoff, for eksempel bensindamp, i en atmosfære. Device for detecting the presence of a vapor or gaseous substance, for example petrol vapour, in an atmosphere.

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for påvisning av forekomster av et damp- eller gassformet stoff i en atmosfære, f. eks. bensindatøp i luft, ved hjelp av en i et hylster innesluttet av en elektrisk strøm gjennomstrømmet elektrisk ledning, på hvis overflate, når dampen, respektive gassen kommer i kontakt med den, det foregår en katalytisk forbrenning, hvorunder den av den herved opp-tredende temperaturstigning forårsakete motstandsøkning i ledningen utløper et signal til indikering av at konstruksjonen av det stoff som skal påvises er steget til en på forhånd bestemt, utillatelig verdi. The present invention relates to a device for detecting occurrences of a vapor or gaseous substance in an atmosphere, e.g. gasoline in air, by means of an electric wire in a casing enclosed by an electric current, on the surface of which, when the steam or gas comes into contact with it, a catalytic combustion takes place, during which the resulting rise in temperature caused by an increase in resistance in the line, a signal expires to indicate that the structure of the substance to be detected has risen to a predetermined, inadmissible value.

Slike anordninger er i prinsippet kjent Such devices are in principle known

fra lang tid tilbake. Den elektriske ledning utgjøres vanligvis av en fin platinatråd, som når anordningen er i drift, kontinuerlig gjennomstrømmes av en elektrisk strøm med en slik avpasset styrke at pla-tinatråden blir opphetet, slik at den er svakt glødende. Hvis man fører forbi en slik platinatråd en strøm av den atmosfære, som inneholder det stoff som er gjenstand for overvåking, så kommer det ved tilstrekkelig høye verdier av nevnte innhold, til å finne sted en katalytisk forbrenning på overflaten av platinatrå-den. Herved opphetes tråden, hvorved dens motstand øker, hvilket igjen medfører en reduksjon av styrken av den elektriske strøm som passerer gjennom tråden. from a long time ago. The electric wire is usually made up of a fine platinum wire, which, when the device is in operation, is continuously flowed through by an electric current with such a suitable strength that the platinum wire is heated, so that it is faintly glowing. If one passes such a platinum wire a current of the atmosphere, which contains the substance that is the subject of monitoring, then at sufficiently high values of said content, a catalytic combustion will take place on the surface of the platinum wire. This heats up the wire, whereby its resistance increases, which in turn causes a reduction in the strength of the electric current passing through the wire.

Denne reduksjon av strømstyrken kan deretter, ved hjelp av en skikket koblingsanordning, bringes til å utløse et signal, som indikerer at konsentrasjonen er vok-set til en utillatelig verdi. This reduction of the current strength can then, by means of a suitable switching device, be caused to trigger a signal, which indicates that the concentration has grown to an unacceptable value.

Ved hittil kjente anlegg som inneholder detektoranordninger av den ovenfor beskrevne type, er det for hvert overvå-kingssystem en eneste detektor, plasert på et sted i betryggende avstand fra der hvor de farlige konsentrasjoner av ved-kommende stoff kan fryktes å forekomme. Videre er det inntil hver slik detektor anordnet en sugeanordning, vanligvis i form av en vifte, hvis sugeside er forbundet med den ene ende av et antall rørledninger, hvis motsatte ender befinner seg på h<y>er. sin av de forskjellige målestasjoner. I et slikt anlegg foregår overvåkingen derved at med bestemte tidsintervaller startes viften og kobles-suksessivt til hver og en av rørledningene. På denne måte bringes altså en liten mengde av atmosfæren ved. hver målestasjon i tur og orden til detektoren, som deretter på den ovenfor be-, skrevne måte undersøker hvorvidt konsentrasjonen av stoffet i prøve-volumet har nådd den kritiske verdi eller ikke. Det sier seg selv at et slikt anlegg er beheftet med mange og vesentlige ulemper. For det første foregår overvåkingen ikke kontinuerlig, men intermitterende, og for at den overhodet skal foregå med noen sikkerhet, må undersøkelsesperiodene følge raskt på hverandre. Dette er en ulempe allerede av den grunn at det innebærer en relativt stor arbeidsbelastning på den person som passer apparaturen. For det annet er sy-stemet i høy grad begrenset hva angår maksimumsavstanden mellom hver målestasjon og den sentralt anbragte detektor, ettersom viften naturligvis ikke klarer å suge så lange strekninger som helst. Her-til kommer at sikkerhetsgraden er særdeles diskutabel, dels fordi man ved lange rør-ledninger ikke har noen garanti for at den prøvemengde som når frem til detektoren^ virkelig er representativ for atmosfæren ved målestasjonen, og dels fordi en slik rørledning kan tilstoppes uten at dette oppdages i sentralen. En ytterligere ulempe er at rørledningene vanskeliggjør om-plasering av detektoren innen det lokale som skal overvåkes. In the case of previously known installations containing detector devices of the type described above, there is for each monitoring system a single detector, placed in a place at a safe distance from where the dangerous concentrations of the relevant substance can be feared to occur. Furthermore, a suction device is arranged next to each such detector, usually in the form of a fan, the suction side of which is connected to one end of a number of pipelines, the opposite ends of which are located on h<y>er. of the various measuring stations. In such a facility, the monitoring takes place by starting the fan at specific time intervals and connecting it successively to each and every one of the pipelines. In this way, a small amount of the atmosphere is brought in. each measuring station in turn to the detector, which then examines in the manner described above whether the concentration of the substance in the sample volume has reached the critical value or not. It goes without saying that such a facility is fraught with many and significant disadvantages. Firstly, the monitoring does not take place continuously, but intermittently, and for it to take place with any certainty at all, the examination periods must follow each other quickly. This is already a disadvantage for the reason that it involves a relatively large workload on the person who looks after the equipment. Secondly, the system is highly limited in terms of the maximum distance between each measuring station and the centrally placed detector, as the fan is naturally unable to suck as long as possible. In addition, the degree of safety is highly debatable, partly because with long pipelines there is no guarantee that the sample amount that reaches the detector is truly representative of the atmosphere at the measuring station, and partly because such a pipeline can be blocked without this is detected in the central office. A further disadvantage is that the pipelines make it difficult to relocate the detector within the premises to be monitored.

Formålet med oppfinnelsen er å elimi-nere samtlige de ovenfor oppregnete ulemper ved å skaffe en detektor med en slik utførelse at den trots den inneholder det glødende katalytorgan, ikke behøver å pla-seres i en sentral i stor avstand fra målestedet, men kan monteres ved målestedet. Herved oppnåes ikke bare at detektoren med sikkerhet kommer til å avføle atmosfæren ved målestedet, men det blir dessuten mulig å plasere h<y>er av detektorene i meget stor avstand fra den sentral hvor alarmsignalet avgis, idet forbindelsen mellom målestasjon og sentralen, kan utgjø-res av elektriske ledninger i stedet for rør-ledninger, samt å oppnå kontinuerlig overvåking, idet detektorenes tilkoblinger i sentralen kan forbindes med et apparat, som er istand til hvert øyeblikk å motta et signal fra hvilken som helst av dem. Dessuten blir det mulig å tildele en sentral et vilkårlig stort antall detektorer og å utføre sentralen på en slik måte at noen manuell behandling av denne for selve overvåkingen ikke kreves. The purpose of the invention is to eliminate all the disadvantages listed above by providing a detector with such a design that, despite it containing the glowing catalytic organ, it does not need to be placed in a central at a great distance from the measurement location, but can be mounted at the measurement location. This not only ensures that the detector will reliably sense the atmosphere at the measurement location, but it also becomes possible to place h<y>s of the detectors at a very large distance from the central where the alarm signal is emitted, as the connection between the measuring station and the central can be -res of electric wires instead of pipes, as well as to achieve continuous monitoring, as the detectors' connections in the central can be connected with a device, which is able at any moment to receive a signal from any of them. In addition, it becomes possible to assign an arbitrarily large number of detectors to a control panel and to execute the control panel in such a way that no manual processing of this for the monitoring itself is required.

Sluttelig skal den atmosfære som overvåkes, uten hjelp av vifte, automatisk strømme gjennom detektorene, hvorved driftssikkerheten økes ytterligere og syste-met forenkles og blir billigere. Disse for-deler er ifølge oppfinnelsens hovedsake-lig karakteristiske trekk oppnådd derved at glødetrådhylsteret er av eksplosjonssikker utførelse og anbragt i den atmosfære som skai overvåkes og at den elektriske ledningen befinner seg mellom en øvre og en nedre åpning, via hvilke det indre av hylsteret kommuniserer med nevnte atmosfære, og som hver dannes av et større antall kanaler med kapillære dimensjoner, idet ledningen dessuten er slik anordnet at den, av den strøm som går gjennom den, alltid holdes ved en så høy temperatur, at det som følge av skorstensvirkningen automatisk opprettholdes en stadig sirkulerende strøm av atmosfæren gjennom åpningene og forbi lederen. Finally, the atmosphere being monitored, without the aid of a fan, should automatically flow through the detectors, whereby operational reliability is further increased and the system is simplified and cheaper. These advantages are, according to the invention's main characteristic feature, achieved by the fact that the filament casing is of an explosion-proof design and placed in the atmosphere to be monitored and that the electrical line is located between an upper and a lower opening, via which the interior of the casing communicates with the said atmosphere, and each of which is formed by a greater number of channels of capillary dimensions, the line being moreover so arranged that, by the current passing through it, it is always kept at such a high temperature that, as a result of the chimney effect, it is automatically maintained a constantly circulating stream of atmosphere through the openings and past the conductor.

En utførelsesform for oppfinnelsen skal beskrives i det følgende under hen-visning til vedlagte tegning. An embodiment of the invention will be described below with reference to the attached drawing.

Fig. 1 viser et vertikalriss av en ifølge Fig. 1 shows a vertical view of an according

oppfinnelsen utført detektoranordning. detector device performed according to the invention.

Fig. 2 viser et snitt etter linjen II—II Fig. 2 shows a section along the line II—II

på fig. 1. on fig. 1.

Den på tegningen illustrerte utførel-sesform for oppfinnelsen består i det vesentlige av et hylster 1, som er slik dimen-sjonert og konstruert at det er eksplosjonssikkert. Hylsteret avgrenser et i det vesentlige parallellepipedisk rum 2, inne i hvilket katalytororganet befinner seg. Dette består av en skrueviklet platinatråd 3, som er innspent mellom to holdere 4 og 5, som via forbindelsesledninger 6 og 7, til-hørende en kabel 8, som passerer en eksplosjonssikker gjennomføring 9, kommuniserer med en eller annen hensiktsmessig koblingsanordning i sentralen. Glødetrå-den 3 befinner seg inne i en sylinder, hvis manteloverflate 10 dannes av et meget finmasket nett, som fortrinnsvis er utført i flere sjikt, og hvis ender består av sirkel-formete metallskiver 11 og 12 med innad-rettete kraver, som tettende omslutter en-dene av det rørformete nett 10. Skiven 12 ligger an mot bakveggen av hylsteret, og sylinderen fastholdes i sin stilling av to i nevnte vegg inngående smale bolter 13 og The embodiment of the invention illustrated in the drawing essentially consists of a casing 1, which is dimensioned and constructed in such a way that it is explosion-proof. The casing delimits an essentially parallelepiped space 2, inside which the catalyst body is located. This consists of a screw-wound platinum wire 3, which is clamped between two holders 4 and 5, which via connection lines 6 and 7, belonging to a cable 8, which passes through an explosion-proof bushing 9, communicates with one or another appropriate switching device in the exchange. The filament 3 is located inside a cylinder, whose mantle surface 10 is formed by a very fine-mesh net, which is preferably made in several layers, and whose ends consist of circle-shaped metal disks 11 and 12 with inwardly directed collars, which tightly enclose the ends of the tubular net 10. The disc 12 rests against the rear wall of the casing, and the cylinder is held in position by two narrow bolts 13 included in said wall and

14 med muttere i anlegg mot utsiden av 14 with nuts in contact with the outside of

skiven 11. Holderne 4 og 5 er festet til skiven 11 ved hjelp av skruer 15 og 16, som passerer gjennom skiven inne i isolerende gjennomføringer 17 og 18. I forveggen av hylsteret er det en åpning for innføring av de ovenfor beskrevne detaljer, og denne åpning er normalt lukket med et lokk 19, som med god tetting ligger an mot en flens 20 på hylsteret. Nevnte flens er på en måte som er kjent ved anordninger av eksplosjonssikker utførelse, planslipt og oppviser en slik bredde at en flamme ikke kan passere gjennom den spalte som dannes mellom den og lokket. the disk 11. The holders 4 and 5 are attached to the disk 11 by means of screws 15 and 16, which pass through the disk inside insulating bushings 17 and 18. In the front wall of the casing there is an opening for introducing the above-described details, and this opening is normally closed with a lid 19, which rests tightly against a flange 20 on the casing. Said flange is, in a manner that is known for devices of explosion-proof design, ground flat and has such a width that a flame cannot pass through the gap formed between it and the lid.

Bunnen og taket av hylsteret 1 har hver sin kraftige rørstusslignende del 21 resp. 22, som hver inneholder et stort antall kapillare kanaler 23 resp. 24. På grunn av kanalenes kapillare dimensjoner oppnåes en flammeslukkende virkning, og takket være deres store antall, oppnåes et tilstrekkelig gj ennomstrømningstverrsnitt for de medier, hvis konsentrasjon av et eksplosjonsfårlig gass- eller dampformet stoff skal avføles. Kanalene kan f. eks. dannes ved hjelp av korrugerte plate-strimler, som, hvis rørstussene har sirku-lært indre tverrsnitt, hensiktsmessig vik-les i spiral og gis en bredde svarende til rørstussens høyde. Kanalene kan imidlertid også utgjøres av fine borete hull som er opptatt i hylsterets eget gods, eller i en sylindrisk propp som er inngj enget i en rørstuss. Et tredje alternativ er at det inne i rørstussene anbringes ett eller annet porøst materiale med tilstrekkelig holdfasthet. The bottom and roof of the casing 1 each have a strong pipe-like part 21 or 22, each of which contains a large number of capillary channels 23 resp. 24. Due to the capillary dimensions of the channels, a flame-extinguishing effect is achieved, and thanks to their large number, a sufficient flow cross-section is achieved for the media whose concentration of an explosive gaseous or vaporous substance is to be sensed. The channels can e.g. is formed by means of corrugated sheet strips, which, if the pipe ends have a circular internal cross-section, are suitably wound in a spiral and given a width corresponding to the height of the pipe end. However, the channels can also be formed by fine drilled holes that are occupied in the housing's own material, or in a cylindrical plug that is inserted into a pipe connection. A third alternative is that one or another porous material with sufficient holding strength is placed inside the pipe ends.

Den ovenfor beskrevne anordning fun-gerer på følgende måte. Det antas at anordningen er montert i den på tegningen viste stilling, i et lokale hvor en for høy konsentrasjon av hydrocarbonholdige stof-fer kan innebære risiko. Det antas videre at det gjennom nevnte lokale passerer en rørledning, som fører en slik væske, f. eks. bensin, og at det som følge av lekkasje på ledningen har rent ut en viss mengde bensin på gulvet i lokalet. Før bensindampene er blitt blandet med atmosfæren i lokalet, slik at det kan oppstå en eksplosiv blan-ding, befinner de seg på grunn av sin tyngde nede ved gulvet i lokalet. Litt etter litt begynner de imidlertid å diffundere oppover, hvorunder de trenger inn gjennom kapillarkanalene i stussen 21 og der-fra fortsetter gjennom nettet 10 frem til glødetråden 3. Når konsentrasjonen er blitt tilstrekkelig høy, foregår der på den ovenfor beskrevne måte en katalytisk forbrenning, slik at trådens temperatur, og dermed motstanden øker, og alarmsignalet avgis. Temperaturstigningen i gassen med-fører imidlertid også en ekspansjon, slik at de varme gasser (luft, eventuelt blandet med forbrenningsgasser og uforbrent bensindamp) stiger oppover og går ut gjennom kapillarkanalene i stussen 22. Herved opp-står et undertrykk, som straks utfylles ved at en ny gassmengde suges inn gjennom den nedre stuss 21. På denne måte oppnåes altså en automatisk gjennomstrøm-ning av den atmosfære som befinner seg utenfor detektorhylsteret, hvilket har vist seg å ha meget store praktiske konsekven-ser, idet detektoren da reagerer særlig raskt på en økende konsentrasjon. Som eksempel kan nevnes at ved de praktiske forsøk med oppfinnelsens gjenstand, opp-når man signaler etter ca. 30 sekunder, mens den tilsvarende tid ved en anordning, hvor det ikke er tatt noen forholds-regler for oppnåelse av en rettet gjennom-strømning som angitt ovenfor, var omtrent 30 minutter. The device described above works in the following way. It is assumed that the device is mounted in the position shown in the drawing, in a room where an excessively high concentration of hydrocarbon-containing substances may involve risk. It is further assumed that a pipeline, which carries such a liquid, passes through said premises, e.g. petrol, and that as a result of a leak in the line a certain amount of petrol has spilled onto the floor of the room. Before the petrol vapors have mixed with the atmosphere in the room, so that an explosive mixture can occur, they are due to their weight down by the floor of the room. Little by little, however, they begin to diffuse upwards, during which they penetrate through the capillary channels in the stub 21 and from there continue through the net 10 to the filament 3. When the concentration has become sufficiently high, a catalytic combustion takes place in the manner described above, so that the temperature of the wire, and thus the resistance, increases, and the alarm signal is emitted. However, the rise in temperature in the gas also leads to an expansion, so that the hot gases (air, possibly mixed with combustion gases and unburnt petrol vapour) rise upwards and exit through the capillary channels in the nozzle 22. This creates a negative pressure, which is immediately filled by a new amount of gas is sucked in through the lower nozzle 21. In this way, an automatic flow of the atmosphere outside the detector casing is achieved, which has proven to have very large practical consequences, as the detector then reacts particularly quickly to an increasing concentration. As an example, it can be mentioned that in the practical experiments with the object of the invention, signals are obtained after approx. 30 seconds, while the corresponding time in a device, where no precautions have been taken to achieve a directed flow through as stated above, was approximately 30 minutes.

Foruten at reaksjonstiden forkortes kraftig, oppnåes slik som innledningsvis nevnt, at det blir mulig å plasere detektoren med det glødende katalytorgan nettopp i det lokale, hvor forekomsten av en glødende gjenstand normalt ikke kan tillates da dette er forbundet med ek-stremt stor eksplosjonsrisiko. Det er hensiktsmessig ytterligere å øke detektorens sikkerhet i denne henseende ved å omgi katalytorganet med trådnettet 10 eller med et ekvivalent beskyttelsesorgan. Besides the fact that the reaction time is greatly shortened, it is achieved, as mentioned at the outset, that it becomes possible to place the detector with the glowing catalytic organ precisely in the room, where the presence of a glowing object cannot normally be permitted as this is associated with an extremely high risk of explosion. It is expedient to further increase the detector's safety in this respect by surrounding the catalytic member with the wire mesh 10 or with an equivalent protective member.

Claims

Device for detecting the presence of a vapor or gaseous substance, e.g. petrol vapour, in an atmosphere by means of an electric current through-flowed electric conductor, on the surface of which, when the vapor resp. the gas comes into contact with it, a catalytic combustion takes place which increases the temperature of the electrical conductor, whereby a signal is triggered to indicate that the substance's concentration has increased to a predetermined inadmissible value, as the passage of the atmosphere to and from the conductor, sam is located inside a casing, takes place via inlets arranged in the casing's wall or outlet openings, in which flame-extinguishing devices are inserted, characterized in that the casing is made explosion-proof, and arranged in the atmosphere to be monitored in such a position that the inlet opening is at a lower level than the outlet opening, and that the electrical conductor is also so arranged that that of the electric current which passes through it is always kept at such a high temperature, that, as a result of the chimney action, a constantly circulating current of the atmosphere is automatically maintained through the openings and past the conductor.