ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ДАТЧИК АВАРИЙНОГО УРОВНЯ МОРСКОЙ ВОДЫ

Полезная модель относится к электротехнике, конкретно к датчикам аварийного уровня забортной морской воды в корпусе судна, работающим на основе электрохимической реакции между электродами. Наличие датчиков аварийного уровня забортной воды в корпусе судна способствуют непотопляемости судов, для чего производят замеры уровня воды в льялах каждую вахту (Наставление по предупреждению аварий и борьбе за живучесть судов флота рыбной промышленности СССР, стр.17, п.2.3.8., и стр.29, п..2.8.7., Ленинград, «Транспорт», Ленинградское отд., 1983).
Известен омический датчик уровня, содержащий два электрода с разными сопротивлениями, которые изменяются при изменении уровня жидкости, в которую опущены электроды (патенту РФ №2047843, G01F 23/24, 1992 г).. К недостаткам этого датчика уровня можно отнести сложность электронной схемы, неточность контроля уровня при качке, а также необходимость подачи питания на электроды датчика..
Из известных датчиков уровня наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является датчик уровня, который состоит из диэлектрического корпуса, двух плоских электродов, разделенных влагопроницаемой прокладкой из материала, выполненного из диэлектрического материала - гипса с добавлением соды или соли, и источника тока, подающем на электроды напряжение 9-24 В. При попадании пресной, неэлектропроводящей воды на прокладку она превращается
в электролитоноситель, электрическая цепь замыкается и подается сигнал на приемно-контрольный прибор (.патент РФ 72859, А62С 39/00 от 2007 г.).
Недостатком этого известного датчика, выбранного в качестве прототипа, является его сложность, связанная с наличием источника питания, подключенного к электродам, и его низкая надежность, связанная с возможностью передачи ложных сигналов, из-за выпадении росы, а также из-за наличия конденсата при плавании во влажном климате.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности датчика.
Указанный технический результат достигается тем, что электрохимический датчик контроля аварийного уровня морской воды в корпусе судна содержит корпус из диэлектрического материала и два электрода, размещенных в корпусе, при этом, в качестве одного из электродов взят металл, а в качестве другого взят газодиффузионный воздушных электрод, которые образуют при этом воздушно-металлическую электрохимическую систему.
Датчик аварийного уровня на основе воздушно-металлической электрохимической системы отличается простотой конструкции и высокой надежностью, поскольку он срабатывает от попадания воды на электроды без каких-либо внешних вспомогательных систем.
Целесообразно, чтобы в качестве металлического электрода был взят алюминий или его сплавы. Алюминий без нагрузки пассивируется в электролите и не подвергается коррозии.
Целесообразно, чтобы корпус датчика был установлен вертикально, Это позволяет удалять пузыри воздуха, которые могут блокировать воздушный электрод и мешать работе датчика.
Целесообразно, чтобы корпус датчика состоял из двух герметично разделенных частей: верхней части с полостью воздушного электрода,
вмонтированного в дно, и нижней части, образующей заливную полость отрицательного алюминиевого электрода. Такая конструкция датчика обеспечивает надежную подачу воздуха и воды к соответствующим электродам.
Целесообразно, чтобы отрицательный электрод был выполнен в виде цилиндрического стержня или пластины.
Целесообразно, чтобы воздушный электрод имел выпуклую вниз форму или плоскую форму и наклонен относительно плоскости дна корпуса. Такая форма электрода предотвращает блокирование его поверхности пузырями, содержащимися в воде.
Целесообразно, чтобы к верхней части полости воздушного электрода был присоединен патрубок, при этом верхняя часть патрубка загнута вниз в виде воздушного сифона. Такая форма патрубка предотвращает заливание воздушной полости датчика водой и нарушение его работоспособности.
Целесообразно, чтобы в заливной полости корпуса имелись два отверстия, одно выше уровня воздушного электрода, другое на уровне дна корпуса. Это обеспечивает поступление реагентов к соответствующим электродам датчика и выдачу соответствующего сигнала при поступлении воды.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле полезной модели, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежом и описанием ее конструкции.
Фиг.1 - устройство датчика; уровень воды не достиг аварийного;
Фиг.2 - вариант наклоненного воздушного электрода;
Фиг.3 - уровень воды достиг аварийного;
Фиг.4 - уровень воды выше аварийного.
Датчик состоит из вертикально установленного корпуса 1, изготовленного из диэлектрического материала, например, из полиамида, состоящего из нижней части 2 с дном 3 и стенкой 4, образующую заливную полость 5, и верхней части, образующую полость 6 выпуклого воздушного электрода 7, вмонтированного в дно 8 воздушной полости 6 (вариант - наклоненный плоский воздушный электрод 9).. В стенке заливной полости 4 имеется отверстие 10 у дна и отверстие 11 в верхней части выше уровня воздушного электрода 7. Внутри заливной полости 5 размещен анод-алюминиевый стержень 12. На чертеже показан один из возможных путей установки стержня: введением его в посадочные отверстия 13 и 14 и закреплением гайками 15 через прокладки 16. Следует отметить, что могут быть разные конструктивные решения установки и закрепления стержня, которые не могут являться предметом заявки. По этой же причине, а также потому, что форма алюминиевого анода не играет роли, в заявке не приводится чертеж установки плоского анода. К закрытой верхней части 17 полости воздушного электрода 6 присоединен патрубок 18. Верхняя часть этого патрубка загнута в виде сифона 19 с горловиной 20. Провод - токовывод воздушного электрода 21 герметично выведен через закрытую часть полости воздушного электрода, провод - токовывод алюминиевого стержня 22 присоединен к стержню снаружи датчика
Датчик по полезной модели работает следующим образом: при уровне воды 23 ниже аварийного, она поступает в датчик только через нижнее отверстие 10, не касается воздушного электрода и датчик не вступает в работу; При этом, не имеет значения, достиг ли уровень воды алюминиевого стержня. При дальнейшем поступлении воды через нижнее отверстие 10 и подъеме уровня воды до аварийного 24, она омывает наружную поверхность воздушного электрода и датчик сразу генерирует ЭДС, являющуюся сигналом об аварийности. При
дальнейшем поступлении воды до уровня 25, датчик оказывается под водой, но он продолжает вырабатывать ЭДС. продолжая сигнализировать об аварийной ситуации. При этом, проникновению воды в воздушную полость датчика препятствует сифон: уровень воды 26 в горловине сифона 20 определяется статическим давлением воды в ней.
При снижении уровня воды ниже аварийного, она тут же стекает из датчика и ЭДС перестает вырабатываться.
Со временем при нахождении в морской воде на поверхности анода может появляться слой гидроксида алюминия. В этом случае возможно заменить анод, которыми укомплектовывается каждый датчик в достаточном количестве.
Благодаря простой конструкции, установка в судах датчиков заявленного устройства может быть легко произведена с учетом того, что промышленностью может быть налажено их массовое производство. Использование датчиков в судах позволит быстро определить аварийное поступление воды в судно и принять своевременные меры по обеспечению его живучести. Проводная передача ЭДС от датчика к приемнику сигналов совершенно электробезопасна.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленный электрохимический датчик аварийного уровня может быть реализован на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. он соответствует критерию «промышленная применимость».