PL233391B1 - Głowica pomiarowa czujnika gazu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest głowica pomiarowa czujnika gazu znajdująca zastosowanie zwłaszcza do czujników wykrywających niebezpieczne stężenia gazów szczególnie wybuchowych i niebezpiecznych.

Z opisu polskiego wzoru użytkowego nr RWU.058405 znany jest sygnalizator gazu mający syrenę piezoelektryczną, ulokowaną w otworze czołowej powierzchni obudowy oraz czujnik gazu w osłonie, ze szczelinami, ulokowany na bocznej ścianie obudowy. Otwór i szczeliny pokryte są siatką o oczkach kwadratowych z drutów okrągłych i konstrukcji tkaniny o splocie płóciennym.

Z opisu chińskiego wzoru użytkowego nr CN202582575(U) znany jest otwór pomiarowy do pomiaru parametrów gazu, składający się kolejno z głównej rury pomiarowej, wewnętrznego elementu uszczelniającego znajdującego się w głównej rurze pomiarowej, wewnętrznego elementu uszczelniającego stanowiącego podparcie dla dławika po przeciwnej stronie, głównej głowicy uszczelniającej umieszczonej w głównej rurze pomiarowej, zewnętrznego elementu uszczelniającego umieszczonego w głównej głowicy uszczelniającej, zewnętrzny element uszczelniający stanowi podparcie dla dławika po przeciwnej stronie, i pomocniczą głowicę uszczelniającą umieszczoną w głównej głowicy uszczelniającej, gdzie główna głowica uszczelniająca lub pomocnicza głowica uszczelniająca jest selektywnie wyciągana z głównej rury pomiarowej lub z głównej głowicy uszczelniającej, a wewnętrzny element uszczelniający i zewnętrzny element uszczelniający odpowiadają odpowiednio głównym otworom pomiarowym i pomocniczym otworom pomiarowym mającym różne rozmiary, dzięki czemu właściwości uszczelniające mogą zostać poprawione nie zmieniając wyników pomiarów.

W opisanych wyżej rozwiązaniach jak i w rozwiązaniach znanych z ogólnego stanu techniki głowice pomiarowe czujników gazu wykonane są najczęściej w formie walca, którego jedna podstawa (skierowana jest ku mierzonej atmosferze) ma otwór, wewnątrz którego znajduje się sensor pomiarowy. Sensor pomiarowy jest najczęściej zakryty przez osłonę, która jest wykonywana w postaci drobnooczkowej drucianej siatki, krążka z otworami ze spieków metali. Rolą osłony jest zabezpieczenie sensora pomiarowego przed uszkodzeniami mechanicznymi. Sensor pomiarowy powinien być też zabezpieczony przed dostępem cieczy, zwłaszcza wody, gdyż może ona zablokować dostęp gazu do niego, co uniemożliwia pomiar (sensor pomiarowy bezpośrednio mierzy wybrane parametry gazu np. stężenie metanu, stężenie tlenku węgla). W niektórych rozwiązaniach wymagane jest zatrzymanie wewnątrz głowicy wybuchu gazu, tak aby nie doszło do jego przeniesienia do otaczającej atmosfery. W rozwiązaniach głowic pomiarowych gazów palnych wymagane jest spełnienie wymagań normy PN-EN 60079-0, np. odporności na uderzenia bijakiem testowym o średnicy 25 mm i masie 1 kg.

W znanych rozwiązaniach osłona wykonana jest najczęściej jako jednolity długi walec (długość walca jest większa od jego średnicy) znajdujący się na sensorze pomiarowym. Taka konstrukcja powoduje trudności z zapewnieniem pewnego uszczelnienia sensora pomiarowego. W rozwiązaniach znanych ze stanu techniki trudno zapewnić dobre uszczelnienie pomiędzy sensorem pomiarowym a pozostałymi elementami głowicy pomiarowej przy jednoczesnym zapewnieniu prostoty montażu i demontażu (np. wymiana uszczelnienia przez średnio wykwalifikowany personel, lub wymiana prowadzona w warunkach panujących w podziemiach kopalń). W znanych konstrukcjach w czasie montażu głowicy (bezpośredniego nakręcania pierścienia zewnętrznego na rdzeń głowicy) uszczelnienie podlega momentowi skręcającemu, co może powodować podwijanie uszczelnienia.

Celem wynalazku było dostarczenie rozwiązania konstrukcyjnego głowicy pomiarowej czujnika gazu umożliwiającego pewne uszczelnienie pomiędzy sensorem pomiarowym a pozostałymi elementami głowicy oraz zapewnienie niezawodnego dostępu mierzonego gazu do sensora pomiarowego.

Istotą wynalazku jest głowica pomiarowa czujnika gazu składająca się z pierścienia zewnętrznego, z ramionami ochronnymi, znajdującego się na rdzeniu głowicy, wewnątrz którego znajduje się sensor pomiarowy, charakteryzująca się tym, że na bocznej powierzchni rdzenia głowicy jest szczelina mocująca i na bocznej powierzchni pierścienia zewnętrznego znajdują się co najmniej dwie śruby mocujące; dodatkowo pomiędzy pierścieniem zewnętrznym a rdzeniem głowicy, pod sensorem pomiarowym, znajdują się: uszczelnienie, element ochronny, podkładka dociskowa; przy czym gdy końce śrub mocujących, po wkręceniu, znajdują się w szczelinie mocującej, pierścień zewnętrzny dociska podkładkę dociskową, uszczelnienie i element ochronny do rdzenia głowicy zabezpieczając sensor pomiarowy przed czynnikami zewnętrznymi.

Korzystnie podkładka dociskowa jest zintegrowana z pierścieniem zewnętrznym.

PL 233 391 B1

Korzystnie szczelina mocująca znajduje się na całym obwodzie bocznej powierzchni rdzenia głowicy.

Korzystnie uszczelnienie stanowią dwa pierścienie uszczelniające typu O-ring.

Korzystnie element ochronny jest hydrofobowy i przepuszczalny dla gazów mierzonych.

Głowica pomiarowa czujnika gazu według wynalazku składa się z pierścienia zewnętrznego, z ramionami ochronnymi, znajdującego się na rdzeniu głowicy. Ramiona ochronne osłaniają sensor pomiarowy przed uszkodzeniami mechanicznymi, zapewniając jednocześnie swobodny przepływ mierzonego gazu do sensora pomiarowego. Wewnątrz rdzenia głowicy znajduje się sensor pomiarowy. Na bocznej powierzchni rdzenia głowicy, w pobliżu końca z sensorem pomiarowym, jest szczelina mocująca, przy czym szczelina mocująca może znajdować się na całym obwodzie bocznej powierzchni rdzenia głowicy. Na bocznej powierzchni pierścienia zewnętrznego znajdują się co najmniej dwie śruby mocujące. Pomiędzy pierścieniem zewnętrznym a rdzeniem głowicy, pod sensorem pomiarowym, znajdują się: uszczelnienie, element ochronny, podkładka dociskowa. Uszczelnienie mogą stanowić dwa pierścienie uszczelniające typu O-ring, przy czym element ochronny znajduje się pomiędzy tymi pierścieniami uszczelniającymi. Gdy końce śrub mocujących, po wkręceniu znajdują się w szczelinie mocującej, pierścień zewnętrzny dociska podkładkę dociskową, uszczelnienie i element ochronny do rdzenia głowicy, zabezpiecza to sensor pomiarowy przed czynnikami zewnętrznymi. Głowica pomiarowa czujnika gazu jest wtedy zmontowana. Podkładka dociskowa może być zintegrowana (połączona na stałe) z pierścieniem zewnętrznym. Elementy te mogą być wykonane przez obróbkę skrawaniem, odlew i inne znane ze stanu techniki sposoby lub też połączone przez spawanie, lutowanie czy być wydrukowane w technologii druku 3D jako jeden element. Element ochronny może być wykonany jako hydrofobowy i jednocześnie przepuszczalny dla mierzonych gazów.

Głowica pomiarowa czujnika gazu według wynalazku, dzięki temu, że sensor pomiarowy jest oddzielony od przestrzeni z badanym gazem (przez element ochronny, który przepuszcza badany gaz do sensora pomiarowego) umożliwia wykonanie rzetelnych pomiarów gazu z zachowaniem właściwości pomiarowych czujnika takich jak czas reakcji, czas relaksacji. Pomiędzy sensorem pomiarowym a atmosferą z mierzonym gazem znajduje się element ochronny, który przepuszcza mierzony gaz do sensora pomiarowego, a nie przepuszcza czynników mogących negatywnie wpłynąć na pomiar, np. wody czy pyłu. W stanie zmontowanym element ochronny wraz z uszczelnieniem są dociskane (przez pierścień zewnętrzny i podkładkę dociskową) do rdzenia głowicy (wewnątrz której znajduje się sensor pomiarowy). Docisk jest tworzony przez przesuwający się osiowo pierścień zewnętrzny, przesunięcie to jest powodowane wkręcaniem śrub, których końce zagłębiają się w szczelinę mocującą znajdującą się na powierzchni zewnętrznej rdzenia głowicy. Taki sposób uszczelnienia jest pewny ponieważ docisk jest tworzony bez momentu skręcającego mogącego powodować podwijanie się uszczelek. Do zabezpieczania przed uszkodzeniami mechanicznymi sensora pomiarowego, uszczelnień i elementu ochronnego służą ramiona ochronne.

Wynalazek przedstawiono w korzystnym przykładzie wykonania na rysunku, na którym odpowiednie figury przedstawiają:

fig. 1 - głowicę pomiarową czujnika gazu w widoku z dołu, fig. 2 - głowicę pomiarową czujnika gazu w przekroju osiowym (w przekroju A-A z fig. 1) z wkręconymi śrubami mocującymi, fig. 3 - głowicę pomiarową czujnika gazu w przekroju osiowym (w przekroju A-A z fig. 1) ze zluzowanymi śrubami mocującymi, fig. 4 - drugą postać wynalazku, w której podkładka dociskowa jest zintegrowana z pierścieniem zewnętrznym, w przekroju osiowym z wkręconymi śrubami mocującymi.

Przedstawiony na rysunku fig. 1,2 przykład wykonania głowicy pomiarowej czujnika gazu składa się z pierścienia zewnętrznego 1 z ramionami ochronnymi 2, znajdującego się na rdzeniu głowicy 3, wewnątrz którego znajduje się sensor pomiarowy 4. Na bocznej powierzchni 5 rdzenia głowicy 3 jest szczelina mocująca 6 wykonana w formie trójkątnego rowka na całym obwodzie bocznej powierzchni 5 rdzenia głowicy 3. Na bocznej powierzchni 7 pierścienia zewnętrznego 1 znajdują się dwie śruby mocujące 8 położone naprzeciw siebie. Śruby mocujące 8 są całkowicie wkręcone w pierścień zewnętrzny 1 i ich końce znajdują się w szczelinie mocującej 6. Pomiędzy pierścieniem zewnętrznym 1 a rdzeniem głowicy 3, pod sensorem pomiarowym 4, znajdują się: uszczelnienie 9 w postaci dwóch pierścieni uszczelniających typu O-ring, pomiędzy którymi znajduje się element ochronny 10. Podkładka dociskowa 11 opiera się o pierścień zewnętrzny 1 poprzez ramiona ochronne 2, dociskając uszczelnienie 9

PL 233 391 B1 i element ochronny 10 do rdzenia głowicy 3 zabezpieczając sensor pomiarowy 4 przed czynnikami zewnętrznymi.

Na rysunku fig. 3 przedstawiono głowicę pomiarową czujnika gazu według wynalazku ze zluzowanymi śrubami mocującymi 8. Śruby 8 są częściowo wkręcone w pierścień zewnętrzny 1 i osie śrub mocujących 8 są pod osią szczeliny mocującej 6. Pomiędzy pierścieniem zewnętrznym 1 a rdzeniem głowicy 3, pod sensorem pomiarowym 4, znajdują się: uszczelnienie 9 w postaci dwóch pierścieni uszczelniających typu O-ring, pomiędzy którymi znajduje się element ochronny 10. Podkładka dociskowa 11 spoczywa na pierścieniu zewnętrznym 1 poprzez ramiona ochronne 2. Uszczelnienie 9 spoczywa swobodnie na podkładce uszczelniającej 11.

Rysunek fig. 4 przedstawia przykład wykonania drugiej postaci wynalazku, która tym różni się od pierwszej, że podkładka dociskowa 11 jest zintegrowana z pierścieniem zewnętrznym 1.

Chociaż w przykładach wykonania wynalazku uwidocznionych na fig. 1,2, 3, 4 głowica pomiarowa czujnika gazu jest przedstawiona z uszczelnieniem 9, elementem ochronnym 10, podkładką dociskową 11 i ramionami ochronnymi znajdującymi się poniżej sensora pomiarowego 4, czyli jest zorientowana w dół, to oczywiście możliwa jest dowolna jej orientacja (np. ku górze).

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Głowica pomiarowa czujnika gazu składająca się z pierścienia zewnętrznego (1), z ramionami ochronnymi (2), znajdującego się na rdzeniu głowicy (3), wewnątrz którego znajduje się sensor pomiarowy (4), znamienna tym, że na bocznej powierzchni (5) rdzenia głowicy (3) jest szczelina mocująca (6) i na bocznej powierzchni (7) pierścienia zewnętrznego (1) znajdują się c o najmniej dwie śruby mocujące (8); dodatkowo pomiędzy pierścieniem zewnętrznym (1) a rdzeniem głowicy (3), pod sensorem pomiarowym (4), znajdują się: uszczelnienie (9), element ochronny (10), podkładka dociskowa (11); przy czym gdy końce śrub mocujących (8), po wkręceniu, znajdują się w szczelinie mocującej (6), pierścień zewnętrzny (1) dociska podkładkę dociskową (11), uszczelnienie (9) i element ochronny (10) do rdzenia głowicy (3) zabezpieczając sensor pomiarowy (4) przed czynnikami zewnętrznymi.
2. 2. Głowica pomiarowa czujnika gazu według zastrz. 1, znamienna tym, że podkładka dociskowa (11) jest zintegrowana z pierścieniem zewnętrznym (1).
3. 3. Głowica pomiarowa czujnika gazu według zastrz. 1, znamienna tym, że szczelina mocująca (6) znajduje się na całym obwodzie bocznej powierzchni (5) rdzenia głowicy (3).
4. 4. Głowica pomiarowa czujnika gazu według zastrz. 1 , znamienna tym, że uszczelnienie (9) stanowią dwa pierścienie uszczelniające typu O-ring.
5. 5. Głowica pomiarowa czujnika gazu według zastrz. 1, znamienna tym, że element ochronny (11) jest hydrofobowy i przepuszczalny dla gazów mierzonych.