ДАТЧИК УТЕЧЕК ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ЖИДКОСТЕЙ
ELECTROCONDUCTIVE LIQUID LEAK SENSOR

Изобретение 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 воды и других электропроводящих жидкостей преимущественно на протяженных объектах с использованием гидросенсорного кабеля.
Известно устройство [RU 2312954, C1, E03C 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, функционально ограничено.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату 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.
Задача, которая решается в предложенном изобретении, заключается в расширении функциональных возможностей датчика путем введения дополнительного арсенала технических средств, обеспечивающих его применение для протяженных объектов с определением места утечек воды или иной токопроводящей жидкости.
Требуемый технический результат заключается в расширении функциональных возможностей датчика с целью возможности его применения для протяженных объектов с определением места утечек воды или иной токопроводящей жидкости.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройстве, содержащем два проводника, каждый из которых выполнен в виде, по крайней мере, одной токопроводящей жилы, соединенных с электронным индикатором, согласно предложенному изобретению электронный индикатор выполнен в виде измерителя сопротивления, каждый из проводников помещен в токопроводящую оболочку из электропроводной полимерной композиции, а между токопроводящими оболочками и вокруг них расположена водопроницаемая оболочка из капиллярно-пористого материала.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве электропроводной полимерной композиции, используемой для токопроводящей оболочки, используется композиция на основе полиолефинов и сажи в соотношении от 4:1 до 1:3.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что в качестве водопроницаемой оболочки из капиллярно-пористого материала используется или крученная стелонить, или стеклоровинг.
s
3
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что токопроводящая оболочка из электропроводной полимерной композиции выполнена с поверхностным сопротивлением R в диапазоне 1-10 Ом.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что водопроницаемая оболочка из капиллярно-пористого материала выполнена в виде сплошной протяженной конструкции.
Кроме того, требуемый технический результат достигается тем, что водопроницаемая оболочка из капиллярно-пористого материала выполнена 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.
При этом под водопроницаемой оболочкой понимается оболочка, которая обеспечивает и проникновение через нее, в случае необходимости, кроме воды и и других электропроводящих жидкостей.
На чертеже представлена конструкция датчика утечек электропроводящих жидкостей:
- на фиг.1 - вариант выполнения водопроницаемой оболочки из капиллярно-пористого материала в виде сплошной протяженной конструкции.
- на фиг.2 - вариант выполнения водопроницаемой оболочки из капиллярно-пористого материала 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.
Датчик утечек электропроводящих жидкостей содержит помещенные в токопроводящую оболочку 1 из электропроводной полимерной композиции два проводника 2, каждый из которых выполнен в виде, по крайней мере, одной токопроводящей жилы (представлен многожильный вариант), которые соединены с электронным индикатором, выполненным в виде измерителя сопротивления (на чертеже не показан).
Кроме того, между токопроводящими оболочками 1 и вокруг них расположена водопроницаемая оболочка 3 из капиллярно-пористого материала.
При этом возможны различные варианты выполнения водопроницаемой оболочки 3 из капиллярно-пористого материала. Она может быть выполнена в виде сплошной протяженной конструкции (фиг.1) или 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 (фиг.2).
На чертеже также показана условная капля (струя) 4 воды или иной токопроводящей жидкости и область 5 в водопроницаемой оболочке 3, в которую она проникла.
Используется датчик утечек электропроводящих жидкостей следующим образом.
Для варианта выполнения водопроницаемой оболочки 3 из капиллярно-пористого материала в виде сплошной протяженной конструкции, представленного на фиг.1, помещенные в токопроводящую оболочку 1 из электропроводной полимерной композиции два проводника 2 в виде, по крайней мере, одной токопроводящей жилы, вокруг и между которыми расположена водопроницаемая оболочка 3 из капиллярно-пористого материала, размещаются 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 воды 4 на поверхность капиллярно-пористого материала. За счет капиллярного механизма вода впитывается им и перемещается в область 5 ближе к проводникам 2, помещенным в токопроводящую оболочку 1 из электропроводной полимерной композиции. В конечном итоге вода 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 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.
В качестве электропроводной полимерной композиции, используемой для токопроводящей оболочки, может быть использована композиция на основе полиолефинов и сажи в соотношении от 4:1 до 1:3, в качестве водопроницаемой оболочки из капиллярно-пористого материала используется или крученная стелонить, или стеклоровинг, которые обеспечивают проникновение и других жидкостей, а также выполняют роль огнезащитной оболочки, предохраняющей кабель от распространения по нему огня в случае пожара.
s
s
3
Кроме того, токопроводящая оболочка из электропроводной полимерной композиции может быть выполнена с поверхностным сопротивлением R в диапазоне 1-10 Ом (меньшее значение R может не обеспечить требуемую чувствительность датчика, а большее значение не позволяет определить место протечек воды с достаточной точностью), а водопроницаемая оболочка из капиллярно-пористого материала может быть выполнена или в виде сплошной протяженной конструкции, или 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.
Для варианта выполнения водопроницаемой оболочки 3 из капиллярно-пористого материала 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 (фиг.2) имеется следующая особенность применения.
Рассмотрим пример попадания капли 4 воды на поверхность водопроницаемой оболочки 3 из капиллярно-пористого материала в виде жгута из капиллярно-пористых волокон. Вода распространяется в силу волоконной структуры оболочки 3 преимущественно вдоль волокон. Поэтому образование электропроводного мостика-контакта в таких структурах происходит быстрее и требует меньшего количества воды по сравнению с рассмотренным выше вариантом, т.е. чувствительность устройства увеличивается.
Таким образом, благодаря введению дополнительного арсенала технических средств (таких, как выполнение электронного индикатора в виде измерителя сопротивления, а также тем, что каждый из проводников помещен в токопроводящую оболочку из электропроводной полимерной композиции, а между токопроводящими оболочками и вокруг них расположена водопроницаемая оболочка из капиллярно-пористого материала) обеспечивается достижение требуемого технического результата, заключающегося в расширении функциональных возможностей, поскольку обеспечивается возможность его применения для протяженных объектов с определением как факта, так и конкретного места утечек воды или иной токопроводящей жидкости.