ДЕМПФЕР ДЛЯ МАНОМЕТРИЧЕСКИХ ПРИБОРОВ

Изобретение относится к устройствам для предотвращения перегрузки приборов измеряемой средой, конкретнее - к приборам для измерения давления гремучего газа (водородно-кислородной смеси), получаемого разложением воды в электролизно-водных генераторах (термин «электролизно-водный генератор» - по ГОСТ 2601-84, термин №160). Изобретение может быть использовано и в других объектах для защиты манометрических приборов от перегрузки и от повреждения взрывоопасными и (или) химически агрессивными газами.

При эксплуатации электролизно-водных генераторов не удается полностью исключить возможность взрыва гремучего газа в них из-за обратного удара или нарушения персоналом правил эксплуатации. Взрыв вызывает скачок давления в 6-10 раз продолжительностью 3-5 мс. При этом газ взрывается и в полостях манометрических приборов (манометров, датчиков и реле давления), повреждая их. Поэтому для их защиты необходимо исключить попадание гремучего газа в прибор и гасить импульсы давления.

Известно множество устройств для защиты манометрических приборов от кратковременных перегрузок по давлению. Но обе вышеуказанные задачи позволяет решить только демпферный блок с разделителем, принятый за прототип [1]. Он состоит из корпуса, разделенного на две половины горизонтальной перегородкой с отверстием малого диаметра. По одну сторону от перегородки к корпусу привинчивают манометр, а к другой стороне перегородки внутри корпуса герметично присоединен эластичный колпак. Внутренний объем эластичного колпака и внутренняя полость чувствительного элемента манометра образуют замкнутое пространство, которое заполняют жидкостью. Измеряемое давление подведено к наружной поверхности колпака и стремится переместить жидкость из него во внутреннюю полость чувствительного элемента манометра. Малый диаметр отверстия в перегородке замедляет перетекание жидкости, защищая манометр от пульсаций давления и от кратковременных перегрузок.

Для защиты манометрических приборов в электролизно-водных генераторах такой демпфер непригоден, т.к. при взрыве гремучего газа эластичный, полимерный колпак подвергается воздействию горячей взрывной волны (температура выше 3000°C) и быстро теряет герметичность.

Конструкция демпфера для манометрических приборов изображена на фиг.1. На фиг.2 показан вариант конструкции с корпусом и вертикальными перегородками в виде коаксиальных труб. Как видно из фиг.1, внутреннее пространство корпуса 1 демпфера разделено перегородками 2 и 3 на отсеки A, B и C. В гнезде 4 отсека C установлен манометр или другой манометрический прибор 5. В отсек A через ниппель 9 поступает водородно-кислородная смесь, давление которой измеряется. В нижней части перегородок 2 и 3 имеются небольшие (но не капиллярные) отверстия 6 и 7 - обычно их диаметр 2-3,5 мм. Через гнездо 4 или ниппель 9 в корпус 1 заливают воду или другую рабочую жидкость 8. При этом уровень жидкости в отсеках A и C будет одинаковым - до ниппеля 9, а в отсеке B он лишь незначительно выше отверстий 7 и 8, т.к. жидкость, перекрыв эти отверстия, закрывает выход воздуха из отсека B. Манометрическое устройство 5 устанавливают в гнездо 4 после заливки жидкости в корпус 1. При возрастании давления газа часть жидкости из отсека A перетекает через отверстие 8 в отсек B, сжимая воздух в нем, и далее - через отверстие 7 в отсек C, также сжимая воздух в нем. Таким образом, для того чтобы давление в отсеке с манометром возросло до какого-то уровня, необходимо, чтобы из отсека A в отсек B перетекла часть жидкости, сжимая находящийся там воздух до этого же уровня. Давление газовой смеси при работе электролизно-водных генераторов изменяется относительно медленно, поэтому снижение быстродействия манометрического устройства из-за затраты времени на перетекание жидкости из отсека в отсек практически неощутимо. Однако при взрыве газа в аппарате отверстие 8 настолько ограничивает скорость перетекания жидкости, что давление в отсеке B за время взрыва не успевает возрасти до предельно допустимого для манометрического устройства. Соответственно, не возрастает выше допустимого и давление в отсеке C под манометрическим устройством. Когда через несколько миллисекунд после взрыва давление снижается, то сжатый воздух в отсеке B выдавливает излишек жидкости обратно в отсек A. Из отсека C воздух также выдавливает часть жидкости и демпфер возвращается в исходное состояние.

В качестве рабочей жидкости можно использовать воду и другие жидкости, в частности кремнийорганические и фторорганические. В последнем случае демпфер является и разделительным сосудом для измерения давления практически любых агрессивных жидкостей.

На фиг.2 изображен аналогичный демпфер, в котором корпусом и вертикальными перегородками являются три коаксиальных трубы (номера позиций - как на фиг.1). Верх демпфера сделан ступенчатым, а не плоским, что позволяет легко проверить герметичность сварных швов 10 и 11.

Предложенный демпфер, как показал опыт эксплуатации, гарантировано защищает манометрические устройства при взрыве водородно-кислородной смеси. Он лишен основного недостатка всех жидкостных демпферов с капиллярным каналом (в том числе и прототипа) - засорения капиллярного канала. В предложенной конструкции поток жидкости тормозится отверстиями относительно большого диаметра - 2-3,5 мм, через которые при включении и выключении электролизера прогоняется жидкость, промывая их и тем самым предотвращая их засорение. Варьируя диаметры отверстий и количество воздуха в отсеке B, можно изготавливать демпферы с практически любой степенью демпфирования. Кроме того, предложенный демпфер защищает манометрическое устройство даже тогда, когда из-под него вытек воздух и весь отсек под ним заполнился жидкостью, так как в отсеке B всегда есть воздух, который необходимо сжать, чтобы давление под манометрическим устройством возросло. Это существенно, т.к оказалось, что при длительной эксплуатации демпфера воздух из-под манометрического устройства может вытекать наружу (по резьбе) с околонулевой скоростью и гарантировать появление такой утечки с течением времени не удается.

Литература

[1] Мулев Ю.В. Манометры. М.: изд. МЭИ, 2003 г. - пункт 8.2.