Датчик утечек жидкостей

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к индикаторным, регистрирующим и сигнальным устройствам, приводимым в действие электрическими средствами, и может быть использовано, в частности, в качестве датчика для определения места утечек жидкостей преимущественно на протяженных объектах.
Известно устройство [RU 2312954, C1, Е03С 1/00, F24D 19/10, 20.12.2007], включающее горизонтально расположенную перфорированную пластину, датчик уровня воды и емкость с открытым верхом, причем размеры горизонтального сечения емкости меньше размеров перфорированной пластины, емкость прикреплена к перфорированной пластине снизу со смещением к краю, на дне емкости имеется отверстие, а внутри емкости имеются датчик воды и сифон, при этом сгиб сифона находится выше датчика уровня воды, на перфорированной пластине отверстия располагаются так, что, как минимум, одно из них находится над емкостью, на верхней части перфорированной пластины устроен бортик, имеющий замкнутый контур, охватывающий все отверстия, кроме тех, что расположены над емкостью, или желобок, имеющий замкнутый контур, охватывающий все отверстия кроме тех, которые находятся над емкостью и на одном из которых желобок замыкается.
Недостатком устройства являются относительно узкие функциональные возможности, не позволяющие использовать его для протяженных объектов, например трубопроводов.
Кроме того, известно устройство [RU 25222, U1, G01M 3/10, G01M 3/26, 20.09.2002], включающее резервуар и размещенный в нем чувствительный элемент, который выполнен в виде штанги, на которой смонтированы высокоточный ультразвуковой регистратор изменения уровня продукта, датчики измерения температуры, датчик уровня подтоварной воды и электронный блок, связанный с компьютером, обеспечивающим программное тестирование зависимости температурных слоев жидкости и ее уровня.
Недостатком устройства являются относительно узкие функциональные возможности, поскольку оно предназначено для определения утечек из резервуаров и его применение для протяженных объектов, например трубопроводов, шахтах и т.п., функционально ограничено.
Еще одним известным техническим решением является сенсорный, автоматический, электронный датчик воды [RU 99156, U1, G01M 3/10, G01M 3/26, 10.11.2010], содержащий защитную трубку с подпятником из искробезопасного металла со встроенными в него концевыми электродами, соединенными через провода с электронным индикатором, содержащим электронную схему, светодиод и звуковой сигнализатор, подключенным к источнику питания и размещенными на приборной панели.
Недостатком устройства являются относительно узкие функциональные возможности, поскольку оно предназначено для индикации наличия воды в емкости без возможности определения места нахождения воды, что функционально ограничивает его применение для протяженных объектов, например трубопроводов.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является датчик утечек жидкостей [RU 2545485, С1, G01F 23/18, 10.04.2015], содержащий два проводника, каждый из которых выполнен в виде токопроводящей жилы, соединенных с электронным индикатором, выполненным в виде измерителя сопротивления, причем, каждый из проводников помещен в токопроводящую оболочку из электропроводной полимерной композиции, а между токопроводящими оболочками и вокруг них расположена водопроницаемая оболочка в виде жгута из капиллярно-пористых волокон, который намотан на проводники, помещенные в токопроводящие оболочки из электропроводной полимерной композиции, по траектории в форме сомкнутых восьмерок.
В этом датчике при попадания капли воды на поверхность жгута из капиллярно-пористых волокон за счет капиллярного механизма вода впитывается им и перемещается в область ближе к проводникам, помещенным в токопроводящую оболочку из электропроводной полимерной композиции. В конечном итоге вода достигает токопроводящих оболочек и создает электропроводящий мостик-контакт между ними. Вследствие этого изменяется непрерывно измеряемое электрическое сопротивление между токопроводящими жилами и детектируется сам факт появления воды. Если известно удельное (погонное) сопротивление проводников, то по величине сопротивления может быть примерно определено и место появления воды (утечки воды) или иной токопроводящей жидкости.
Недостатком этого технического решения является относительно низкая точность, поскольку погонное сопротивление проводников может меняться от различных факторов, в частности, температуры, со временем и т.п., а величина сопротивления в месте возникновения контакта точно не известна, что вносит существенную ошибку в определении места утечки, поэтому оно не может быть определено достаточно точно. Кроме того, жидкость после недлительных утечек высыхает и место утечки практически невозможно определить даже через относительно короткое время после фиксации факта протечки. Дополнительно к этому можно указать, что жидкость может иметь малую электропроводность, например, деионизированная вода, что существенно снижает надежность работы датчика.
Задача, которая решается в полезной модели, является создание датчика утечек жидкости, характеризующегося более высокой точностью и надежностью относительно определения места утечки жидкости.
Требуемый технический результат заключается в повышении точности и надежности работы датчика.
согласно полезной модели
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в датчике утечек жидкостей, содержащем два проводника, каждый из которых выполнен в виде токопроводящей жилы, соединенных с электронным индикатором, выполненным в виде измерителя сопротивления, причем, каждый из проводников помещен в токопроводящую оболочку из электропроводной полимерной композиции, а между токопроводящими оболочками и вокруг них расположена водопроницаемая оболочка в виде жгута из капиллярно-пористых волокон, который намотан на проводники, помещенные в токопроводящие оболочки из электропроводной полимерной композиции, по траектории в форме сомкнутых восьмерок, , в качестве капиллярно-пористых волокон в жгуте используют капиллярно-пористые волокна пропитанные 8-12% раствором флоуресцеина натрия.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в качестве капиллярно-пористых волокна, пропитанных 8-12% раствором флоуресцеина натрия, используют хлопчатобумажные волокна, скрученные в нить однокруточную в 2 или 3 сложения, которую вводят в жгут из капиллярно-пористых волокон.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, в качестве капиллярно-пористых волокна, пропитанных 8-12% раствором флоуресцеина натрия, используют хлопчатобумажные волокна, скрученные в нить двукруточную в 4 или 6 сложений, которую вводят в жгут из капиллярно-пористых волокон.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что, пропитку капиллярно-пористых волокон 8-12% раствором флоуресцеина натрия проводят в течение от 2 до 10 секунд с последующей сушкой.
На чертеже представлена конструкция датчика утечек жидкостей.
Датчик утечек жидкостей содержит помещенные в токопроводящую оболочку 1 из электропроводной полимерной композиции два проводника 2, каждый из которых выполнен в виде токопроводящей жилы, соединенных с электронным индикатором, выполненным в виде измерителя сопротивления (на чертеже не показан).
В датчике утечек жидкости между токопроводящими оболочками 1 и вокруг них расположена водопроницаемая оболочка 3 в виде жгута из капиллярно-пористых волокон, который намотан на проводники 2, помещенные в токопроводящие оболочки из электропроводной полимерной композиции, по траектории в форме сомкнутых восьмерок. При этом, в качестве капиллярно-пористых волокон в жгуте используют капиллярно-пористые волокна пропитанные 8-12% раствором флоуресцеина натрия, причем, меньшая концентрация может существенно снизить чувствительность датчика, а большая концентрация приводит к неоправданно большому расходованию вещества. Пропитку капиллярно-пористых волокон 8-12% раствором флоуресцеина натрия проводят предварительно в течение от 2 до 10 секунд с последующей сушкой. Меньшее время может привести к некачественной пропитке, а большее, является излишним.
На чертеже также показана условная капля (струя) 4 жидкости или и область 5 в водопроницаемой оболочке 3, в которую она проникла.
В качестве капиллярно-пористых волокна, пропитанных 8-12% раствором флоуресцеина натрия, могут быть использованы хлопчатобумажные волокна, скрученные в нить однокруточную в 2 или 3 сложения, которую вводят в жгут из капиллярно-пористых волокон или хлопчатобумажные волокна, скрученные в нить двукруточную в 4 или 6 сложений, которую вводят в жгут из капиллярно-пористых волокон.
Используется датчик утечек жидкостей следующим образом.
Датчик размещают преимущественно вдоль протяженных объектов (трубопроводов, колодцев, шахт, туннелей и т.п.). Концы проводников 2 с одной стороны соединены с электронным индикатором, выполненным в виде измерителя сопротивления (или напряжения), а с другой стороны электроизолирующими заглушками, предохраняющими измерительный контур от короткого замыкания.
Рассмотрим пример попадания капли жидкости 4 на поверхность капиллярно-пористого материала. За счет капиллярного механизма жидкость впитывается им и перемещается в область 5 ближе к проводникам 2, помещенным в токопроводящую оболочку 1 из электропроводной полимерной композиции. В конечном итоге жидкость достигает токопроводящих оболочек 1 и создает электропроводящий мостик-контакт между ними. Вследствие этого изменяется непрерывно измеряемое электрическое сопротивление между токопроводящими жилами 2 и детектируется сам факт появления жидкости. Если известно удельное (погонное) сопротивление проводников, то по величине сопротивления может быть примерно определено и место появления жидкости (утечки жидкости). В силу различных факторов место появления жидкости может быть определено с относительно большой ошибкой, или жидкость появляется кратковременно в виде редких капель, или капли жидкости относительно быстро высыхают. Все это не позволяет оперативно и точно определить место утечки жидкости.
20
10
5
2
Однако можно воспользоваться свойством флуоресцеина натрия кристаллического порошка от красно - кирпичного до серо-зеленного цвета, хорошо растворимого в воде. Он относиться к классу ксантеновых красителей, а по техническим свойствам - к группе кислотных красителей и представляет собой двунатриевую соль флуоресцеина с чрезвычайно сильной зеленой флуоресценцией. Химическая формула: CHONa. При взаимодействии с жидкостью, в частности, с водой, волокна, пропитанные раствором флоуресцеина натрия окрашиваются, а место контактно хорошо видно под лучами ультрафиолетового излучения, что позволит идентифицировать место протечки спустя даже длительное время.
Таким образом, благодаря введенным усовершенствованиям, достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении точности и надежности работы датчика. Этим самым устраняются такие недостатки известного технического решения, как относительно низкая точность, поскольку погонное сопротивление проводников может меняться от различных факторов, в частности, температуры, со временем и т.п., а величина сопротивления в месте возникновения контакта точно не известна, что вносит существенную ошибку в определении места утечки, поэтому оно не может быть определено достаточно точно. Кроме того, жидкость после недлительных утечек высыхает и место утечки практически невозможно определить даже через относительно короткое время после фиксации факта протечки. Дополнительно к этому можно указать, что жидкость может иметь малую электропроводность, например, деионизированная вода, что существенно снижает надежность работы датчика, а предложенный датчик с более высокой точностью создает метку на оболочке, соответствующую месту протечки жидкости.
В то же время, без наличия индикации электрической невозможно оперативно определить факт протечки. Поэтому только совместная электрическая и цветовая индикация позволяет успешно (точно и оперативно) решать задачу выявления факта и места протечки.