Демпфер для манометричних приладів
Власники патенту UA 2556323:
Винахід відноситься до приладів для вимірювання тиску газу, що отримується розкладанням води в електролізноводних генераторах. Технічним результатом винаходу є покращення герметичності демпфера. Корпус демпфера забезпечений гніздом для манометричного пристрою та ніпелем для підведення газу. Корпус демпфера розділений вертикальними перегородками на три відсіки. У кожній перегородці поблизу дна корпусу виконано отвір діаметром 2,0-3,5 мм, при цьому крайні відсіки заповнені рідиною, наприклад водою, до рівня ніпеля підведення газу. Корпус та перегородки можуть бути виконані з трьох коаксіальних труб різної довжини. Якщо для заправки демпфера використані кремнійорганічні або фторорганічні рідини, то демпфер є роздільною судиною для вимірювання тиску практично будь-яких агресивних рідин і газів. 1 з.п. ф-ли, 2 іл.
Винахід відноситься до пристроїв для запобігання перевантаженню приладів вимірюваним середовищем, конкретніше - до приладів для вимірювання тиску гримучого газу (воднево-кисневої суміші), одержуваного розкладанням води в електролізно-водних генераторах (термін «електролізно-водний генератор» - ГОСТ 460 термін №160). Винахід може бути використаний і в інших об'єктах для захисту манометричних приладів від перевантаження та від пошкодження вибухонебезпечними та (або) хімічно агресивними газами.
При експлуатації електролізно-водних генераторів не вдається повністю виключити можливість вибуху гримучого газу в них через зворотний удар або порушення персоналом правил експлуатації. Вибух викликає стрибок тиску у 6-10 разів тривалістю 3-5 мс. При цьому газ вибухає і в порожнинах манометричних приладів (манометрів, датчиків та реле тиску), ушкоджуючиїх. Тому для їх захисту необхідно унеможливити попадання гримучого газу в прилад і гасити імпульси тиску.
Відомо безліч пристроїв для захисту манометричних приладів від короткочасних навантажень за тиском. Але обидві вищезазначені завдання дозволяє вирішити лише демпферний блок із роздільником, прийнятий за прототип [1]. Він складається з корпусу, поділеного на дві половини горизонтальною перегородкою з отвором малого діаметра. З одного боку від перегородки до корпусу пригвинчують манометр, а з іншого боку перегородки всередині корпусу герметично приєднаний еластичний ковпак. Внутрішній об'єм еластичного ковпака та внутрішня порожнина чутливого елемента манометра утворюють замкнутий простір, який заповнюють рідиною. Вимірюваний тиск підведено до зовнішньої поверхні ковпака і прагне перемістити рідину з нього у внутрішню порожнину чутливого елемента манометра. Малий діаметр отвору в перегородці уповільнює перетікання рідини, захищаючи манометр від пульсацій тиску та від короткочасних перевантажень.
Для захисту манометричних приладів електролізно-водних генераторах такий демпфер непридатний, т.к. при вибуху гримучого газу еластичний полімерний ковпак піддається впливу гарячої вибухової хвилі (температура вище 3000°C) і швидко втрачає герметичність.
Конструкція демпфера для манометричних приладів зображена на фіг.1. На фіг.2 показаний варіант конструкції з корпусом та вертикальними перегородками у вигляді коаксіальних труб. Як видно з фіг.1, внутрішній простір корпусу 1 демпфера розділено перегородками 2 і 3 на відсіки A, B і C. У гнізді 4 відсіку C встановлений манометр або інший манометричний прилад 5. У відсік A через ніпель 9 надходить воднево-киснева суміш, тиск якої вимірюється. У нижнійчастини перегородок 2 і 3 є невеликі (але не капілярні) отвори 6 і 7 зазвичай їх діаметр 2-3,5 мм. Через гніздо 4 або ніпель 9 корпус 1 заливають воду або іншу робочу рідину 8. При цьому рівень рідини у відсіках A і C буде однаковим - до ніпеля 9, а у відсіку B він лише трохи вище отворів 7 і 8, т.к. рідина, перекривши ці отвори, закриває вихід повітря з відсіку B. Манометричний пристрій 5 встановлюють у гніздо 4 після заливання рідини в корпус 1. При зростанні тиску газу частина рідини з відсіку A перетікає через отвір 8 у відсік B, стискаючи повітря в ньому, і далі - через отвір 7 відсік C, також стискаючи повітря в ньому. Таким чином, для того щоб тиск у відсіку з манометром зріс до якогось рівня, необхідно, щоб з відсіку A в відсік B перетекла частина рідини, стискаючи повітря, що знаходиться там, до цього ж рівня. Тиск газової суміші при роботі електролізно-водних генераторів змінюється відносно повільно, тому зниження швидкодії манометричного пристрою через витрати часу на перетікання рідини з відсіку до відсіку практично невідчутно. Однак при вибуху газу в апараті отвір 8 настільки обмежує швидкість перетікання рідини, що тиск у відсіку B за час вибуху не встигає зрости до гранично допустимого манометричного пристрою. Відповідно, не зростає вище допустимого та тиск у відсіку C під манометричним пристроєм. Коли через кілька мілісекунд після вибуху тиск знижується, стиснене повітря у відсіку B видавлює надлишок рідини назад у відсік A. З відсіку C повітря також видавлює частину рідини і демпфер повертається у вихідний стан.
Як робочу рідину можна використовувати воду та інші рідини, зокрема кремнійорганічніта фторорганічні. В останньому випадку демпфер є роздільною судиною для вимірювання тиску практично будь-яких агресивних рідин.
На фіг.2 зображено аналогічний демпфер, в якому корпусом і вертикальними перегородками є три коаксіальні труби (номери позицій - як на фіг.1). Верх демпфера зроблений ступінчастим, а не плоским, що дозволяє перевірити герметичність зварних швів 10 і 11.
Запропонований демпфер, як показав досвід експлуатації, гарантовано захищає манометричні пристрої під час вибуху воднево-кисневої суміші. Він позбавлений основної нестачі всіх рідинних демпферів із капілярним каналом (у тому числі і прототипу) – засмічення капілярного каналу. У запропонованій конструкції потік рідини гальмується отворами щодо великого діаметру - 2-3,5 мм, через які при включенні та вимкненні електролізера проганяється рідина, промиваючи їх і тим самим запобігаючи їх засміченню. Варіюючи діаметри отворів та кількість повітря у відсіку B, можна виготовляти демпфери з практично будь-яким ступенем демпфування. Крім того, запропонований демпфер захищає манометричний пристрій навіть тоді, коли з-під нього витекло повітря і весь відсік під ним заповнився рідиною, так як у відсіку B завжди є повітря, яке необхідно стиснути, щоб тиск під манометричним пристроєм зріс. Це істотно, тому що виявилося, що при тривалій експлуатації демпфера повітря з-під манометричного пристрою може витікати назовні (по різьбі) з нульовою швидкістю і гарантувати появу такого витоку з часом не вдається.
[1] Мульов Ю.В. манометри. М.: вид. МЕІ, 2003 р. – пункт 8.2.
1. Демпфер для манометричних приладів, що містить корпус, з гніздом для приєднання манометричного приладу ініпелем для підведення вимірюваного тиску газу, який відрізняється тим, що внутрішня порожнина корпусу розділена на три відсіки вертикальними перегородками, на одному з крайніх відсіків встановлено манометричний прилад, а на іншому - змонтований ніпель підведення газу, в кожній перегородці поблизу дна корпусу виконано отвір діаметр 0-35 мм, при цьому крайні відсіки заповнені робочою рідиною до рівня ніпеля підведення газу.
2. Демпфер для манометричних приладів за п.1, який відрізняється тим, що вертикальні стінки корпусу і вертикальні перегородки виконані у вигляді трьох коаксіальних труб різного діаметра, довжина кожної з яких тим більша, чим менший її діаметр.