Дискретный электрохимический измеритель уровня забортной морской воды в судне

Полезная модель относится к электротехнике, конкретно к уровнемерам забортной воды в судах морского плавания, работающим на основе электрохимической реакции между электродами. Согласно полезной модели дискретный электрохимический измеритель уровня забортной морской воды в судне содержит полый корпус с вертикальным рядом окон на стенке, в каждое из которых герметично вмонтирован датчик, срабатывающий при подъеме воды до его уровня, отличающийся тем, что датчик выполнен в виде электрохимической пары, состоящей из газодиффузионного воздушного электрода, вмонтированного в каждое окно корпуса, и металлического электрода, расположенного параллельно стенки корпуса напротив окон с воздушными электродами. Металлический электрод может быть выполнен из металла с потенциалом, отличающимся от потенциала воздушного электрода. Металлический электрод может быть выполнен в виде стержня, полосы, трубки или проволоки. Полый корпус с воздушными электродами может быть выполнен из изоляционного материала. В качестве электролита в измерителе может использоваться морская вода. Полый корпус в поперечном сечении может иметь форму круга, прямоугольника или треугольника. Полый корпус может быть установлен в держатель. Держатель может содержать платы из изоляционного материала с гнездами по форме сечения металлического электрода, расположенные по высоте корпуса. В платы держателя может быть установлен металлический электрод. Отношение расстояния по нормали от металлического электрода до воздушного электрода к толщине воздушного электрода может составлять 2÷10. Измеритель может содержать вертикальную стенку с внешней стороны анода. К верхней части полого корпуса может быть присоединен патрубок. Патрубок может быть закрыт колпаком с прорезью в стенке у открытой части. 4 ил.

Полезная модель относится к электротехнике, конкретно к уровнемерам забортной воды в судах морского плавания, работающим на основе электрохимической реакции между электродами.

Наличие измерителей 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). Измерения производят футштоками через измерительные трубы. (Правила классификации и постройки морских судов, том 2, стр.109, п.10.4.3, Российский Морской Регистр Судоходства, СПБ, 2003). Особое значение имеет контроль за поступлением воды свыше максимально допустимого - до аварийного уровня.

Известен дискретный измеритель уровня воды, содержащий ступенчатую измерительную трубу, заполняемую измеряемой жидкостью, на каждой ступени которой установлен датчик давления, на чувствительном элементе

которого установлена и закреплена пластина из магниточувствительного (ферромагнитного) материала, а под датчиками или над ними расположены магниты (электромагниты) (патент РФ 2047106 С1, кл. G01F 23/18, 1995)/ Недостатками данного уровнемера является сложность конструкции и зависимость от внешнего источника электропитания.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемое техническому результату является дискретный датчик уровня, который состоит из вертикально установленного защитного полого кожуха (корпуса), одна сторона которого представляет собой пластину с вертикальным рядом окон, в каждое из которых герметично вмонтирован датчик - эластичная мембрана, воздействующая на свой установленный внутри корпуса подпружиненный сердечник с выключателем. Датчик срабатывает от давления на мембрану жидкости, когда ее уровень достигнет середины мембраны.

Недостатками этого датчика является сложность конструкции и зависимость от внешнего источника электропитания.

Техническим результатом полезной модели: является упрощение конструкции за счет исключение электропитания от внешнего источника.

Указанный технический результат достигается тем, что дискретный электрохимический измеритель уровня забортной морской воды в судне содержит полый корпус с вертикальным рядом окон на стенке, в каждое из которых герметично вмонтирован датчик, срабатывающий при подъеме воды до его уровня, отличающийся тем, что датчик выполнен в виде электрохимической пары, состоящей из газодиффузионного воздушного электрода, вмонтированного в каждое окно корпуса и металлического электрода, расположенного параллельно стенки корпуса напротив окон с воздушными электродами.

Целесообразно, чтобы металлический электрод был выполнен из металла с потенциалом, отличающимся от потенциала воздушного электрода. Использование газодиффузионного воздушного электрода и выполнение

электрода из металла с потенциалом отличающимся от потенциала воздушного электрода, позволяет получить необходимый электрический сигнал при работе измерителя и одновременно облегчает технологический выбор металла при изготовлении измерителя.

Целесообразно, чтобы металлический электрод был выполнен в виде стержня, полосы, трубки или проволоки. Это расширяет диапазон выбора проката для электрода.

Целесообразно, чтобы полый корпус с воздушными электродами выполнен из изоляционного материала. Это упрощает конструкции измерителя, поскольку нет необходимости электроизолировать воздушные электроды друг от друга.

Целесообразно, чтобы в качестве электролита использовалась морская вода. Использование морской воды упрощает конструкцию и обслуживание измерителя, поскольку не требуется приготовление и заправка электролитом.

Целесообразно, чтобы полый корпус в поперечном сечении имел форму круга, прямоугольника или треугольника. Это расширяет область материалов, пригодных для использования.

Целесообразно, чтобы на полый корпус был установлен держатель. Это обеспечивает целостность конструкции измерителя.

Целесообразно, чтобы держатель содержал платы из изоляционного материала с гнездами по форме сечения металлического электрода, расположенные по высоте корпуса, а в платы держателя был установлен металлический электрод. Наличие плит облегчает крепление электрода и упрощает конструкцию измерителя.

Целесообразно, чтобы отношение расстояния по нормали от металлического электрода до воздушного электрода к толщине воздушного электрода было равно 2-10. Указанное отношение определяет надежность функционирования измерителя. Верхний предел отношения направлен на обеспечение четкой передачи сигнала измерителя на судовой приемник, так

как при превышении заявленной максимальной величины отношения будет негативно проявляться повышение электрического сопротивления электролита вследствие увеличения межэлектродного зазора. При снижении отношения ниже нижнего предела с учетом того, что толщина воздушного электрода не превышает 1 мм, снижается надежность измерителя против коротких замыканий электродов вследствие сочетаний технологических допусков на кривизну корпуса при его изготовлении и возможности попадания в межэлектродный зазор металлических частиц, смываемых морской водой с груза, пайола и других поверхностей судового помещения.

Целесообразно, чтобы он содержал вертикальную стенку с внешней стороны анода. Стенка с внешней стороны за электродом защищает его и воздушные электроды измерителя от механических повреждений.

Целесообразно, чтобы к верхней части полого корпуса из изоляционного материала был присоединен патрубок, который служит для обеспечения поступления воздуха к воздушному электроду.

Целесообразно, чтобы патрубок был закрыт колпаком с прорезью в стенке у открытой части. Колпак над патрубком предотвращает его загрязнение и повреждение, а через прорезь происходит сообщение с атмосферой и выведен из измерителя токовывод воздушного электрода.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенных 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 измерителя;

Фиг.2 - вид измерителя по разрезу 1¹-1¹;

Фиг.3 - вид измерителя по разрезу 2¹-2¹;

Фиг.4 - вид измерителя по разрезу 2¹-2¹ с вариантом: гнездо держателя для плоского электрода (сетки или полосы).

Вертикальный полый корпус из изоляционного материала 1 (на чертеже изображен вариант корпуса круглого сечения) в своей стенке 2 содержит расположенные в вертикальный ряд окна 3, в которые герметично вмонтированы катоды - газодиффузионные воздушные электроды 4. Внутренний объем корпуса является воздушной полостью 5, необходимой для работы воздушных электродов. Корпус вставлен в держатель 6, содержащий платы 7, расположенные по высоте корпуса, с гнездами 8, имеющую конфигурацию соответственно сечению металлического электрода (анода), в которые вставлен анод 9, изготовленный из металла, обладающим потенциалом, отличающимся от потенциала воздушного электрода. Величина зазора S между воздушным 4 и металлическим электродом 9 характеризуется отношением расстояния по нормали от катода до анода S к толщине воздушного электрода Ь, равным S/b=2÷10.

С внешней стороны измерителя за анодом 9 держатель 6 содержит вертикальную стенку 10. Держатель зафиксирован на корпусе 1, например, с помощью винтов-саморезов 11. К верхней части этого корпуса присоединен патрубок 12. Верхняя часть патрубка выведена в воздушную полость 13 колпака 14. Провода - токовыводы воздушных электродов 15, электрически не связанных между собой, герметично выведены из воздушной полости 5 корпуса 1 и далее из измерителя - через прорезь 16 колпака 14, присоединенного к фланцу 17 корпуса 1, а провод - токовывод 18 металлического анода 9 присоединен к аноду.

Измеритель работает следующим образом: морская вода из помещения судна, в котором установлен измеритель, проникает к катодам 4 и аноду 5, омывая их до уровня воды 19 в помещении. В выработке электрического сигнала измерителя, передаваемого на судовой приемник, участвуют анод и все катоды, которые полностью или частично омывает

морская вода. Сигнал верхнего катода, которого касается морская вода, свидетельствует об ее уровне.

При дальнейшем подъеме уровня измеряемой воды выше измерителя, он продолжает вырабатывать сигнал. При этом, проникновению воды во внутрь измерителя препятствует компрессия воздуха в полости 13 колпака 14: уровень воды определяется статическим давлением воды в них.

При снижении уровня воды, катоды, которые перестала омывать вода, прекращают вырабатывать сигнал, что свидетельствует о том, что уровень воды опустился ниже этих катодов.

Величина зазора между катодом и анодом обеспечивает нормальную работу измерителя без риска короткого замыкания.

Измеритель генерирует электрический импульс за счет активации электродов морской водой, отличается простотой конструкции и высокой надежностью, поскольку он работает при попадании простейшего электролита - морской воды на электроды без использования каких-либо внешних вспомогательных систем, а при отсутствии электролита на одном из электродов перестает работать. Измеритель электробезопасен для практической эксплуатации: он не требует электропитания от внешнего источника; напряжение передаваемого измерителем электрического сигнала не превышает 1,5 В, а ток составляет микроамперы.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что заявленный дискретный электрохимический измеритель уровня забортной морской воды в судне может быть реализован на практике с достижением заявленного технического результата, т.е. он соответствует критерию «промышленная применимость».

1. Дискретный электрохимический измеритель уровня забортной морской воды в судне, содержащий полый корпус с вертикальным рядом окон на стенке, в каждое из которых герметично вмонтирован датчик, срабатывающий при подъеме воды до его уровня, отличающийся тем, что датчик выполнен в виде электрохимической пары, состоящей из газодиффузионного воздушного электрода, вмонтированного в каждое окно корпуса, и металлического электрода, расположенного параллельно стенки корпуса напротив окон с воздушными электродами.

2. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что металлический электрод выполнен из металла с потенциалом, отличающимся от потенциала воздушного электрода.

3. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что металлический электрод выполнен в виде стержня, полосы, трубки или проволоки.

4. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что полый корпус с воздушными электродами выполнен из изоляционного материала.

5. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что в качестве электролита используется морская вода.

6. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что полый корпус в поперечном сечении имеет форму круга, прямоугольника или треугольника.

7. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что полый корпус установлен в держатель.

8. Измеритель по п.7, отличающийся тем, что держатель содержит платы из изоляционного материала с гнездами по форме сечения металлического электрода, расположенные по высоте корпуса.

9. Измеритель по п.8, отличающийся тем, что в платы держателя установлен металлический электрод.

10. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что отношение расстояния по нормали от металлического электрода до воздушного электрода к толщине воздушного электрода равно 2-10.

11. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что он содержит вертикальную стенку с внешней стороны анода.

12. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что к верхней части полого корпуса присоединен патрубок.

13. Измеритель по п.12, отличающийся тем, что патрубок закрыт колпаком с прорезью в стенке у открытой части.