ДАТЧИК АВАРИЙНОГО УРОВНЯ МОРСКОЙ ВОДЫ НА ОСНОВЕ ВОЗДУШНО-МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ИСТОЧНИКА ТОКА

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 сигнализатор уровня жидкости на основе термистора, содержащий встроенный автономный источник питания (патент РФ №2217703, кл G01F 23/22, 2001 г.). При включении автономного источника питания термистор нагревается до температуры 150°С, реле размыкается и переходит в положение «нет». При касании жидкостью термистора, последний резко меняет свое сопротивление, электронное реле замыкается и переходит в режим «да». Недостатком сигнализатора являются низкая надежность из-за частой замены автономного источника питания, сложности конструкции и возможности затопления неподвижного сигнализатора поднимающимся уровнем воды.
Из известных датчиков уровня наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является датчик уровня на основе поплавкового
уровнемера, предназначенного для измерения уровня токопроводящих жидкостей. Датчик содержит токопроводящий корпус, установленный вертикально, плоский токопроводящий поплавок и тонкий шнур из токопроводящей резины. Принцип действия уровнемера основан на измерении уменьшения электрического сопротивления шнура при подъеме уровня жидкости вследствие увеличения длины шнура и уменьшения его поперечного сечения, (патент РФ №2069319, G01F 23/68, 1992 г.). Недостаток уровнемера заключается в его больших размерах в связи с необходимостью использовать тонкий поплавок большого поперечного сечения для снижения погрешностей измерения морской воды разной плотности. Существенным недостатком является необходимость электропитания от постороннего источника.
Задачей полезной модели является исключение потребления электроэнергии от источников питания и уменьшение размеров датчика.
Указанный технический результат достигается тем, что датчик аварийного уровня морской воды на основе воздушно-металлического источника тока содержит один электрод, выполненный в виде металлического корпуса с дном и стенкой, установленный вертикально, и второй электрод, погруженный в морскую воду, заполняющую первый электрод, при этом металлический корпус выполнен из электрохимически активного металла, а в верхней части металлического корпуса установлен корпус из изоляционного материала, содержащий воздушную полость, в днище которого герметично установлен газодиффузионный воздушный электрод.
Датчик аварийного уровня на основе воздушно-металлической электрохимической системы отличается простотой конструкции и высокой надежностью, поскольку он срабатывает от попадания воды
на электроды без использования каких-либо внешних вспомогательных систем
Целесообразно, чтобы металлический корпус был выполнен из металла с потенциалом, более отрицательным, чем потенциал воздушного электрода. Это позволяет получить электрический сигнал достаточной величины при срабатывании датчика.
Целесообразно, чтобы к верхней части корпуса из изоляционного материала был присоединен патрубок, верхняя часть которого может быть загнута вниз.
Целесообразно, чтобы воздушный электрод имел выпуклую вниз форму или плоскую форму, наклоненную относительно плоскости дна металлического корпуса.
Такая форма воздушного электрода предотвращает блокирование его поверхности пузырями, содержащимися в воде.
Целесообразно, чтобы в стенке металлического корпуса было два отверстия, одно выше уровня воздушного электрода, другое на уровне дна металлического корпуса.
Это обеспечивает поступление реагентов к соответствующим электродам датчика и выдачу электрического 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 чертежами 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 металлического корпуса, например, из нержавеющей стали 1, который является анодом, с дном 2 и стенкой 3, в которой имеется отверстие 4 у дна и отверстие 5 в верхней части. В верхнюю часть металлического корпуса 1 помещен пластмассовый корпус 6 с опорой на фланец 7 металлического корпуса. В дно 8 пластмассового корпуса герметично вмонтирован катод - выпуклый воздушный электрод 9 (вариант - наклоненный плоский электрод 10), уровень которого находится ниже уровня верхнего отверстия 5 в стенке 3 металлического корпуса. Пространство между дном 8 и верхней закрытой частью 11 пластмассового корпуса 6 образует воздушную полость 12, необходимую для работы катода, к которой присоединен патрубок 13. Верхняя часть этого патрубка загнута в виде сифона 14 с горловиной 15. Провод - токовывод воздушного электрода 16 герметично выведен через пластмассовый корпус, а провод - токовывод металлического корпуса 17 присоединен к наружной стороне этого корпуса.
Датчик работает следующим образом: вода поступает в датчик через нижнее отверстие 4, вытесняя воздух через верхнее отверстие 5. При уровне воды 18 ниже аварийного, она не касается воздушного электрода и датчик не вступает в работу; при подъеме уровня воды до аварийного 19, морская вода омывает наружную поверхность воздушного электрода и датчик сразу генерирует ЭДС, являющуюся сигналом об аварийности. При дальнейшем поступлении воды до уровня 20, датчик продолжает вырабатывать ЭДС. продолжая сигнализировать об аварийной ситуации. При этом, проникновению воды в воздушную полость датчика препятствует сифон патрубка 14: уровень воды 21 в горловине 15 определяется статическим давлением воды в ней.
При снижении уровня воды ниже аварийного, она тут же стекает из датчика и ЭДС перестает вырабатываться.
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».