CZ37171U1 - Senzor pro optickou detekci přítomnosti kapaliny - Google Patents

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. ě. 478/1992 Sb.

Senzor pro optickou detekci přítomnosti kapaliny

Oblast techniky

Technické řešení se týká oblasti detekce úniku kapalin, konkrétně senzoru pro optickou detekci přítomnosti kapaliny, zejména v těžko přístupných místech zařízení.

Dosavadní stav techniky

Při provádění vodního testu jednotlivých zařízení je potřeba zajistit nepropustnost vůči vlhkosti i těžko dostupných míst. Pro tyto účely se používají různé detektory vlhkosti, které jsou tvořeny jednoduchým obvodem sestávajícím z čidla, sady kabelů a indikační části. Způsob detekce v tomto případě je pomocí vyvolání zkratu obvodu, který je detekován indikační částí založené na produkci světla, vibrací či zvuku.

Pro detekci vlhkosti ve větších prostorech, zejména automobilových vozů, je popsán v dokumentu DE 19815062 A1 systém měřící elektrickou kapacitu mezi vodivou vrstvou a podlahou automobilu. Elektricky vodivá vrstva je vytvořena jako povlak na spodní straně koberce z integrovaného polyuretanového materiálu, který představuje izolační vrstvu.

Pro méně přístupná místa se pro detekci vlhkosti používají vodivé kabely s izolační vrstvou tvořenou nevodivými polymery, jako je polyvinylchlorid. Nevýhoda takto uspořádaných detekčních zařízení spočívá zejména v detekci vlhkosti až po zaplavení celého profilu kabelu, neslouží tudíž toto zařízení k obdržení informace o okamžitém zaplavení zařízení či vozů.

Tyto nedostatky byly částečně odstraněny v dokumentu CZ 29269 U1, který popisuje elektrický kabel pro detekci přítomnosti kapalin ze dvou vodičů navzájem od sebe oddělených v suchém stavu pomocí izolačního materiálu. Tento izolační materiál tvoří papírový plášť uspořádaný ve tvaru šroubovice kolem vodiče, který se v přítomnosti kapaliny navlhčí a tedy uzavře elektrický obvod, přičemž vodivost přímo úměrná stupni navlhčení. Nevýhodou takového řešení je zejména pracná výroba, kdy se musí smotávat drátky a tedy je potřeba vícero strojů či lidí při výrobě, což navyšuje počáteční náklady. Dále je nevýhodou potřeba vyhodnocovacího přístroje, přičemž není možné opticky vyhodnocovat míru vlhkosti.

Tato nevýhoda je částečně odstraněna použitím opticky identifikovatelným obrazovým prvkem, který při styku s kapalinou změní barvu a tedy jsou náklady na jeho výrobu nízké a je možné jej opticky vyhodnotit. Nevýhodou však je nepřesné vyhodnocování, kdy není možné detekovat stupeň navlhčení, množství zatečené kapaliny.

Úkolem tohoto technického řešení je proto vytvořit takový senzor pro optickou detekci přítomnosti kapaliny, kterého výroba by nebyla pracná a náročná, s nízkými náklady na výrobu, přičemž by takový senzor poskytoval možnost jednoduchého optického vyhodnocování jednotlivými uživateli či pomocí čtecího stroje s vysokou přesností.

Podstata technického řešení

Vytčený úkol je vyřešen pomocí senzoru pro optickou detekci přítomnosti kapaliny, zejména v těžko přístupných místech zařízení, podle tohoto technického řešení. Podstata technického řešení spočívá v tom, že senzor zahrnuje alespoň jeden savý substrát, který je z jedné strany opatřen opticky identifikovatelným kontrastním prvkem tvořeným tiskovou vrstvou. Savý substrát je v suchém stavu neprůhledný a ve stavu smáčeném kapalinou je průhledný, čímž se jednoduše opticky identifikuje viditelnost opticky identifikovatelného kontrastního prvku a tedy

- 1 CZ 37171 U1 i vyhodnocení přítomnosti kapaliny. Výroba takového senzoru není pracná ani náročná, přičemž počáteční náklady jsou nízké. Dále takové uspořádání senzoru poskytuje jednoduché optické vyhodnocování uživatelem pouhým okem nebo pomocí čtecího stroje a to s vysokou přesností.

Ve výhodném provedení je savý substrát z materiálu vybraného ze skupiny: papír, tkaná textilie, netkaná textilie, syntetický papír. Takový materiál je vysoce savý a tedy i nízká vlhkost způsobí změnu jeho průhlednosti, čímž se jednoduše detekuje přítomnost kapaliny v zařízení.

V dalším výhodném provedení je senzor vytvořen jako sendvičová struktura tvořená prvním savým substrátem a druhým savým substrátem, přičemž opticky identifikovatelný kontrastní prvek je uspořádán mezi prvním savým substrátem a druhým savým substrátem na straně druhého savého substrátu přivrácené k prvnímu savému substrátu. Takové uspořádání umožňuje oboustrannou detekci vlhkosti.

V dalším výhodném provedení je senzor vytvořen jako sendvičová struktura tvořená savým substrátem a nesavým substrátem, přičemž opticky identifikovatelný kontrastní prvek je uspořádán mezi savým substrátem a nesavým substrátem na straně nesavého substrátu přivrácené k savému substrátu. Takové uspořádání umožňuje jednostrannou detekci vlhkosti pouze na straně se savým materiálem pro získání konkrétního místa v zařízení, kde dochází k udržování kapaliny v zařízení.

V dalším výhodném provedení je nesavý substrát tvořen materiálem na bázi PET folie neboli polyethylentereftalátová folie, PEN neboli polyethylennaftalát, PE neboli polyethylen, PP neboli polypropylen, PC neboli polykarbonát, PVC neboli polyvinylchlorid, PETG neboli polyethylentereftalát obohacený glykolem, papír s laminem. Vybrané materiály mají nesavé vlastnosti, přičemž jsou komerčně dostupné a levné.

V dalším výhodném provedení je opticky identifikovatelný kontrastní prvek opticky stálý při styku s kapalinou. Takové uspořádání umožňuje detekci vlhkosti pouze s vyhodnocením přítomnosti nebo nepřítomnosti vlhkosti ve vybraném místě.

V dalším výhodném provedení je opticky identifikovatelný kontrastní prvek opticky variabilní při styku s kapalinou. Takové uspořádání umožňuje v případě přítomnosti vlhkosti ve vybraném místě i detekci míry vlhkosti změnou barevnosti opticky identifikovatelného kontrastního prvku.

V dalším výhodném provedení je senzor vytvořen ve tvaru pásu o rozměrech šířky od 1 do 10 cm a délce od 10 cm do 25 m, přičemž je s výhodou navinutý na cívce. Takové uspořádání je výhodné jak pro přepravu, tak pro následnou manipulaci uživatele se senzorem a možnosti jeho dělení dle potřebné délky senzoru.

Výhoda senzoru pro optickou detekci přítomnosti kapaliny, zejména v těžko přístupných místech zařízení, podle tohoto technického řešení spočívá zejména v tom, že jeho výroba není pracná ani náročná, přičemž pořizovací náklady jsou nízké. Další výhodou senzoru pro optickou detekci přítomnosti kapaliny je jeho jednoduché optické vyhodnocování samotnými uživateli, či pomocí čtecího stroje s vysokou přesností.

Objasnění výkresu

Uvedené technické řešení bude blíže objasněno na následujících výkresech, kde:

obr. 1 znázorňuje pohled seshora na senzor před stykem s kapalinou;

obr. 2 znázorňuje pohled seshora na senzor po styku s kapalinou;

- 2 CZ 37171 U1 obr. 3 znázorňuje průřez senzorem tvořeným savým substrátem s natištěným opticky identifikovatelným kontrastním prvkem;

obr. 4 znázorňuje průřez senzorem typu sendvičová struktura tvořená savým substrátem a nesavým substrátem s natištěným opticky identifikovatelným kontrastním prvkem mezi savým substrátem a nesavým substrátem; a obr. 5 znázorňuje průřez senzorem typu sendvičová struktura tvořená prvním savým substrátem a druhým savým substrátem s natištěným opticky identifikovatelným kontrastním prvkem mezi prvním savým substrátem a druhým savým substrátem.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1

Senzor 1 pro optickou detekci přítomnosti kapaliny, zejména v těžko přístupných místech zařízení, byl vytvořen jako jednosubstrátové provedení zahrnující savý substrát 2 ze tkané textilie, která je v suchém stavu neprůhledná a ve stavu smáčeném kapalinou je průhledná. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění byl savý substrát 2 tvořen materiálem vybraným ze skupiny papír, netkaná textilie nebo syntetický papír, které jsou v suchém stavu neprůhledné a ve stavu smáčeném kapalinou jsou průhledné. Na savý substrát 2 byl natištěn opticky identifikovatelný kontrastní prvek 3 technikou flexotisku. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění byl opticky identifikovatelný kontrastní prvek 3 natištěn technikou sítotisku, inkjetu či slot-die s přerušováním toku barvy. Opticky identifikovatelný kontrastní prvek 3 byl opticky stálý při styku s kapalinou. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění byl opticky identifikovatelný kontrastní prvek 3 opticky variabilní při styku s kapalinou. Senzor 1 byl připraven ve tvaru pásu o šířce 1 cm a délce 10 cm, přičemž v jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění byl senzor 1 připraven ve tvaru pásu o šířce od 1 cm do 10 cm a délce od 10 cm do 25 m. Takto připravený senzor byl navinutý na cívce pro jednodušší manipulaci a transport senzoru 1. Průřez jednosubstrátovým provedením senzoru 1 je zobrazen na obr. 3.

Příklad 2

Senzor 1 pro optickou detekci přítomnosti kapaliny, zejména v těžko přístupných místech zařízení, byl vytvořen jako dvousubstrátové provedení zahrnující první savý substrát 2 z netkané textilie, která je v suchém stavu neprůhledná a ve stavu smáčeném kapalinou je průhledná. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění byl první savý substrát 2 tvořen materiálem vybraným ze skupiny papír, tkaná textilie nebo syntetický papír, které jsou v suchém stavu neprůhledné a ve stavu smáčeném kapalinou jsou průhledné. Na první savý substrát 2 byl umístěn druhý savý substrát 2‘ z papíru, který je v suchém stavu neprůhledný a ve stavu smáčeném kapalinou je průhledný. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění byl druhý savý substrát 2‘ tvořen materiálem vybraným ze skupiny netkaná textilie, tkaná textilie nebo syntetický papír, které jsou v suchém stavu neprůhledné a ve stavu smáčeném kapalinou jsou průhledné. Na druhý savý substrát 2‘ byl natištěn opticky identifikovatelný kontrastní prvek 3 technikou slot-die. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění byl opticky identifikovatelný kontrastní prvek 3 natištěn technikou sítotisku, inkjetu či flexotisku. Opticky identifikovatelný kontrastní prvek 3 byl opticky variabilní při styku s kapalinou. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění byl opticky identifikovatelný kontrastní prvek 3 opticky stálý při styku s kapalinou. Senzor 1 byl připraven ve tvaru pásu o šířce 10 cm a délce 25 m. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění byl senzor 1 připraven ve tvaru pásu o šířce od 1 cm do 10 cm a délce od 10 cm do 25 m. Takto připravený senzor byl navinutý na cívce pro jednodušší manipulaci a transport senzoru 1. Průřez dvousubstrátovým provedením senzoru 1 je zobrazen na obr. 4.

- 3 CZ 37171 U1

Příklad 3

Senzor 1 pro optickou detekci přítomnosti kapaliny, zejména v těžko přístupných místech zařízení, byl vytvořen jako dvousubstrátové provedení zahrnující savý substrát 2 ze syntetického papíru, 5 který je v suchém stavu neprůhledný a ve stavu smáčeném kapalinou je průhledný. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění byl savý substrát 2 tvořen materiálem vybraným ze skupiny papír, tkaná textilie nebo netkaná textilie, které jsou v suchém stavu neprůhledné a ve stavu smáčeném kapalinou jsou průhledné. Na savý substrát 2 byl umístěn nesavý substrát 4 z PET folie. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění byl nesavý substrát 4 tvořen materiálem na bázi PEN, 10 PE, PP, PC, PVC, PETG nebo papír s laminem. Na nesavý substrát 4 byl natištěn opticky identifikovatelný kontrastní prvek 3 technikou sítotisk. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění byl opticky identifikovatelný kontrastní prvek 3 natištěn technikou slot-die, inkjetu či flexotisku. Opticky identifikovatelný kontrastní prvek 3 byl opticky stálý při styku s kapalinou. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění byl opticky identifikovatelný kontrastní prvek 3 15 opticky variabilní při styku s kapalinou. Senzor 1 byl připraven ve tvaru pásu o šířce 5 cm a délce

m. V jiném nezobrazeném příkladu uskutečnění byl senzor 1 připraven ve tvaru pásu o šířce od 1 cm do 10 cm a délce od 10 cm do 25 m. Takto připravený senzor byl navinutý na cívce pro jednodušší manipulaci a transport senzoru 1. Průřez dvousubstrátovým provedením senzoru 1 je zobrazen na obr. 4.

Příklad 4

Senzor 1 byl připravován jako jednosubstrátové provedení pomocí tiskové techniky flexotisk v režimu z role na roli neboli R2R. Senzor 1 byl zhotoven použitím savého substrátu 2 z netkané 25 textilie. Senzor 1 byl vytvořen tak, že na jednu stranu byl natištěn opticky identifikovatelný kontrastní prvek 3, který byl z rubové strany díky neprůhlednosti savého substrátu 2 téměř neviditelný. Savý substrát 2 byl tištěn na tiskové lince technikami flexotisk. Odstín tiskových barev opticky identifikovatelného kontrastního prvku 3 byl modrý. Senzor 1 byl připraven ve tvaru pásu o šířce 45 cm a délce 15 m a nařezán na 6 cm pruhy a navinut na dutinky. Pro identifikaci zaplavení 30 je výhodné pozorovat senzor 1 umístěný na bílé či světlé podložce. Jestliže byla na senzor 1 nakapána kapalina, došlo k významné změně optických vlastností savého substrátu 2 a i z rubové strany vynikla natištěná barva opticky identifikovatelného kontrastního prvku 3. Senzor 1 vykazoval odezvu na přítomnost vody, oleje, alkoholu i rozpouštědla typu ředidlo C6000.

Příklad 5

Senzor 1 byl připravován jako dvousubstrátové provedení pomocí tiskové techniky flexotisk v režimu z role na roli neboli R2R. Senzor 1 byl zhotoven použitím prvního savého substrátu 2 z tkané textilie a druhého savého substrátu 2‘ z tkané textilie. Senzor 1 byl vytvořen tak, že na 40 druhý savý substrát 2‘ byl natištěn opticky identifikovatelný kontrastní prvek 3, který byl z rubové strany díky neprůhlednosti druhého savého substrátu 2‘ téměř neviditelný. První savý substrát 2 a druhý savý substrát 2‘ byly tištěny na tiskové lince technikami sítotisk a byly pevně spojeny sešitím. Odstín tiskových barev opticky identifikovatelného kontrastního prvku 3 byl purpurový. Senzor 1 byl připraven ve tvaru pásu o šířce 18 cm a délce 10 m a nařezán na 6 cm pruhy a navinut 45 na dutinky. Pro identifikaci zaplavení je výhodné pozorovat senzor 1 umístěný na bílé či světlé podložce. Jestliže byla na senzor 1 nakapána kapalina, došlo k významné změně optických vlastností prvního savého substrátu 2 a druhého savého substrátu 2‘ a i z rubové strany senzoru 1 vynikla natištěná purpurová barva opticky identifikovatelného kontrastního prvku 3. Senzor 1 vykazoval odezvu na přítomnost vody, oleje, alkoholu i rozpouštědla typu ředidlo C6000.

Příklad 6

Senzor 1 byl připravován jako dvousubstrátové provedení pomocí tiskové techniky flexotisk v režimu z role na roli neboli R2R. Senzor 1 byl zhotoven použitím prvního savého substrátu 2 55 z netkané textilie a druhého savého substrátu 2‘ z netkané textilie. Senzor 1 byl vytvořen tak, že na

- 4 CZ 37171 U1 druhý savý substrát 2‘ byl natištěn opticky identifikovatelný kontrastní prvek 3, který byl z rubové strany díky neprůhlednosti druhého savého substrátu 2‘ téměř neviditelný. První savý substrát 2 a druhý savý substrát 2‘ byly tištěny na tiskové lince technikami flexotisk a byly pevně spojeny tavným lepidlem natištěným pomocí techniky sítotisk. Odstín tiskových barev opticky identifikovatelného kontrastního prvku 3 byl zelený. Senzor 1 byl připraven ve tvaru pásu o šířce 18 cm a délce 1 m a nařezán na 6 cm pruhy a navinut na dutinky. Jestliže byla na senzor 1 nakapána kapalina, došlo k významné změně optických vlastností prvního savého substrátu 2 a druhého savého substrátu 2‘ a i z rubové strany senzoru 1 vynikla natištěná zelená barva opticky identifikovatelného kontrastního prvku 3. Senzor 1 vykazoval odezvu na přítomnost vody, oleje, alkoholu i rozpouštědla typu ředidlo C6000.

Příklad 7

Senzor 1 byl připravován jako dvousubstrátové provedení pomocí tiskové techniky flexotisk v režimu z role na roli neboli R2R. Senzor 1 byl zhotoven použitím prvního savého substrátu 2 z papíru a druhého savého substrátu 2‘ z papíru. Senzor 1 byl vytvořen tak, že na druhý savý substrát 2‘ byl natištěn opticky identifikovatelný kontrastní prvek 3, který byl z rubové strany díky neprůhlednosti druhého savého substrátu 2‘ téměř neviditelný. První savý substrát 2 a druhý savý substrát 2‘ byly tištěny na tiskové lince technikami flexotisk a byly pevně spojeny tavným lepidlem natištěným pomocí techniky sítotisk. Odstín tiskových barev opticky identifikovatelného kontrastního prvku 3 byl červený. Senzor 1 byl připraven ve tvaru pásu o šířce 18 cm a délce 1 m a nařezán na 6 cm pruhy a navinut na dutinky. Jestliže byla na senzor 1 nakapána kapalina, došlo k významné změně optických vlastností prvního savého substrátu 2 a druhého savého substrátu 2‘ a i z rubové strany senzoru 1 vynikla natištěná červená barva opticky identifikovatelného kontrastního prvku 3. Senzor 1 vykazoval odezvu na přítomnost vody, oleje, alkoholu i rozpouštědla typu ředidlo C6000.

Příklad 8

Senzor 1 byl připravován jako dvousubstrátové provedení pomocí tiskové techniky flexotisk v režimu z role na roli neboli R2R. Senzor 1 byl zhotoven použitím savého substrátu 2 z netkané textilie a nesavého substrátu 4 z materiálu na bázi PEN. Senzor 1 byl vytvořen tak, že na nesavý substrát 4 byl natištěn opticky identifikovatelný kontrastní prvek 3, který byl z rubové strany díky neprůhlednosti nesavého substrátu 4 téměř neviditelný. Savý substrát 2 a nesavý substrát 4 byly tištěny na tiskové lince technikami flexotisk a byly pevně spojeny tavným lepidlem natištěným pomocí techniky sítotisk. Odstín tiskových barev opticky identifikovatelného kontrastního prvku 3 byl zelený. Senzor 1 byl připraven ve tvaru pásu o šířce 18 cm a délce 1 m a nařezán na 6 cm pruhy a navinut na dutinky. Jestliže byla na senzor 1 nakapána kapalina na savý substrát 2, došlo k významné změně optických vlastností savého substrátu 2 a z lícové strany senzoru 1 vynikla natištěná zelená barva opticky identifikovatelného kontrastního prvku 3. Senzor 1 vykazoval odezvu na přítomnost vody, oleje, alkoholu i rozpouštědla typu ředidlo C6000.

Příklad 9

Senzor 1 byl připraven dle příkladu 8, přičemž jako tisková barva opticky identifikovatelného kontrastního prvku 3 byla opticky variabilní vrstva, která mění barvu po styku s kapalinou. Jestliže byla na senzor 1 nakapána kapalina na savý substrát 2, došlo k významné změně optických vlastností savého substrátu 2 a z lícové i z rubové strany senzoru 1 vynikla natištěná tmavě zelená barva opticky identifikovatelného kontrastního prvku 3. Senzor 1 vykazoval odezvu na přítomnost vody a alkoholu.

- 5 CZ 37171 U1

Průmyslová využitelnost

Senzor pro optickou detekci přítomnosti kapaliny, zejména v těžko přístupných místech zařízení, podle tohoto technického řešení lze využít zejména pro detekci přítomnosti kapaliny v částech 5 zařízení, jako jsou tažné stroje, automobily či technologická zařízení, a to hlavně v těžko dostupných místech.

Claims (9)

1. Senzor (1) pro optickou detekci přítomnosti kapaliny, zejména v těžko přístupných místech zařízení, vyznačující se tím, že zahrnuje alespoň jeden savý substrát (2), který je z jedné strany opatřen opticky identifikovatelným kontrastním prvkem (3) tvořeným tiskovou vrstvou, přičemž savý substrát (2) je v suchém stavu neprůhledný a ve stavu smáčeném kapalinou je průhledný.

2. Senzor (1) podle nároku 1, vyznačující se tím, že savý substrát (2) je z materiálu, který je vybraný ze skupiny: papír, tkaná textilie, netkaná textilie, syntetický papír.

3. Senzor (1) podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že je vytvořen jako sendvičová struktura tvořená prvním savým substrátem (2) a druhým savým substrátem (2‘), přičemž opticky identifikovatelný kontrastní prvek (3) je uspořádán mezi prvním savým substrátem (2) a druhým savým substrátem (2‘) na straně druhého savého substrátu (2‘) přivrácené k prvnímu savému substrátu (2).

4. Senzor (1) podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že je vytvořen jako sendvičová struktura tvořená savým substrátem (2) a nesavým substrátem (4), přičemž opticky identifikovatelný kontrastní prvek (3) je uspořádán mezi savým substrátem (2) a nesavým substrátem (4) na straně nesavého substrátu (4) přivrácené k savému substrátu (2).

5. Senzor (1) podle nároku 4, vyznačující se tím, že nesavý substrát (4) je tvořen materiálem na bázi PET folie, PEN, PE, PP, PC, PVC, PETG, nebo papíru s laminem.

6. Senzor (1) podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že opticky identifikovatelný kontrastní prvek (3) je opticky stálý při styku s kapalinou.

7. Senzor (1) podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že opticky identifikovatelný kontrastní prvek (3) je opticky variabilní při styku s kapalinou.

8. Senzor (1) podle některého z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že je vytvořen ve tvaru pásu o rozměrech šířky od 1 do 10 cm a délce od 10 cm do 25 m.

9. Senzor (1) podle nároku 8, vyznačující se tím, že pás je navinutý na cívce.