Гидродинамический нивелир

Гидродинамический нивелир

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ НИВЕЛИР, содержащий сообщающиеся сосуды с электродами регистраторов уровня жидкости и уравнительный бак с жидкостью , диаметр днища которого выбран из условия обеспечения требуемой точности , отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени цикла измерений, уравнительный бак выполнен двухступенчатым с диаметром верхней ступени в 1,2-1,5 раза больше диаметра нижней ступени. СЛ С эо Jiii

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н вторскомм свидетельств

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ (21) 3552670/18-10 (22) 21.02.83 (46) 07.04.84. Бюл. М 13 (72) А.M. Бархударян, А.Г. Бегларян и П.В. Амбарцумян (7 1) Ереванский политехнический институт им. К. Маркса (53) 528.541(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР и - 342052, кл. G Ot С 9/22, 11.12.70.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 393577, кл. G 01 С 5/04, 15.11.71.

3. Авторское свидетельство СССР к 480906, кл. G 01 С 9/22, 06.04.73 (прототип).

3(Я) G 01 С 5/04; С 01 С 9/22 (54) (57) ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ НИВЕЛИР, содержащий сообщающиеся сосуды с электродами регистраторов уровня жидкости и уравнительный бак с жидкостью, диаметр днища которого выбран из условия обеспечения требуемой точности, о т л и ч а ю щ и и о я тем, что, с целью уменьшения времени цикла измерений, уравнительный бак выполнен двухступенчатым с диаметром верхней ступени в 1,2-t,5 pasa больше диаметра нижней ступени.

1084

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для регулярного контроля за осадками и деформациям инженерных сооружений, фундаментов технологического оборудования, а также точек земной поверхности или подземной выработки в условиях, опасных для обслуживающего персонала (радиационная опасность, действие сильных электромагнитных

90 полей, загозованность и т.д.) с дистанционным отсчетом показаний.

Известны гидронивелиры, в которых измерения уровня производятся либо по отсчетным устройствам, расположенным в каждом сообщающемся сосуде t 1 .9, либо по отсчетному устройству одного сосуда, установленного на репере, и сигнальным устройствам (электродам), расположенным в контролируемых сосудах 9 2 ).

Недостатками указанных гидронивелиров являются сложность их конструкций, содержащих перемещающиеся штоки, приводимые в действие электродвигателями и.эксцентриковыми кулачками, а также низкая производительность измерения превышений, особенно при боль шом числе контролируемых точек, что затрудняет автоматизацию процесса измерений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является гидродинамический нивелир, содержащий сообщающиеся сосуды с расположенными в них 35 электродами уровня жидкости, устройство для изменения уровня жидкости в сосудах и блок обработки информации (3 ).

В известном устройстве в процессе 40 непрерывного подъема жидкости во всех сосудах гидронивелира измерение (отсчет) уровня в том или ином сосуде производят по общему измерительному сосуду (уравнительному баку) с мо- 45 мента начала движения в системе до момента контакта ее с неподвижным осевым верхним контактным электродом того или иного сосуда. Конструкция этого устройства несколько проще, SO однако для протяженных трасс нивелирования (100 м и более) время одного цикла измерения может увеличиваться из-за увеличения времени, необходимого для стабилизации процес-5 са движения жидкости прн поднятии . равнительного бака, и времени, необходимого для восстановления рав606 2 новесия жидкости в системе после возвращения уравнительного бака в исходное положение. Так, например, время одного цикла измерения для гидронивелира СГДН-10 ДМ может доходить до 116 мин, а для гидронивелира СГДН-10 ДИ/05 дс> 348 мин при максимальном диапазоне превышений между наблюдаемыми точками соответственно 100 и 300 мм, вследствие чего понижается общая производительность измерений.

Длительное время одного цикла измерений сокращает общий ресурс циклов измерений гидронивелира в условиях, где нет стационарной электросети (например, при научных наблюдениях за деформациями земной коры конусов потухших вулканов) и питание осуществляется от аккумуляторных батарей, что вызывает известные неудобства при его эксплуатации (частная смена аккумуляторных батарей).

Цель изобретения — повышение производительности труда. путем уменьшения времени цикла измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в гидродинамическом нивелире, содержащем сообщающиеся сосуды с электродами регистров уровня жидкости и уравнительный бак с жидкостью, диаметр днища которого выбран из ус ловия обеспечения требуемой точности, уравнительный бак выполнен двухступенчатым с диаметром верхней ступени в 1, 2-1,5 раза больше диаметра нижней ступени.

Емкость нижней ступени выбрана из условия обеспечения изменения уров ня жидкости в сообщающихся сосудах в максимальном диапазоне, соответствующем максимальному разбросу в положении контролируемык точек.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема гидродинамического нивелира; на фиг. 2 — график, описывающий закономерность изменения скорости движения жидкости в 1 -м участке соединяющего трубопровода.

Гидронивелир содержит необходимое число h сосудов-датчиков 1, при помощи которых осуществляется контроль за вертикальными смещениями контрольных точек исследуемого объекта. В каждом датчике имеется сигналиэатор уровня жидкости — игольчатый электрод

2, соединенный электрически с блоком 3 управления и регистрации, в котором имеется и счетчиков для

1084606

40 где .СТ

1 ст1 ст2

Е

1 з регистрации количества импульсов и пульт управления подъемным механизмом 4. На подъемном механизме жестко установлен двухступенчатый уравнительный бак 5.

Все датчики сообщаются между собой и питающим двухступенчатым баком при помощи прозрачного трубопровода (по разомкнутой или замкнутой в виде коль1 ца схеме) и заполняются жидкостью 10 до некоторого исходного уровня.

Гидродинамический нивелир работает следующим образом.

При включении подъемного механизма 4 равномерно поднимается двухступенчатый уравнительный бак 5, при этом изменяется уровень жидкости в верхней ступени и начинается движение жидкости в соединяющих участках трубопровода, вследствие чего поднимается уровень жидкости в датчиках. В момент касания уровня жидкости с острием электрода в каком-нибудь датчике прекращается счет импульсов в соответствующем счетчике блока 2

3 управления и регистрации.

Положение электродов в датчиках корректируется при наладке нивелира путем их установки на такой высоте, чтобы контакт с жидкостью происходил

30 после того, как скорость движения жидкости стабилизируется.

Скорости жидкости в i -м участке трубопровода при стабильном режиме движения определяются по формулам

=V„(- «1 —

Е

35 ст„1

= 0 (и- +1)—

1ст ст2

2 ш

UF vF

1 2 +и1 cT2 F + n f

2. стационарные скорости поднятия уровня жидкости 45 в датчиках, когда питание осуществляется соответственно из верхней или нижней ступени бака; количество датчиков,,50 входящих в нивелир; площадь свободной поверхности жидкости в датчике;, площадь сечения трубопровода; 55 площадь свободной поверхности жидкости в верхней ступени бака;

Fg — площадь сечения днища нижней ступени бака; — скорость поднятия урав" нительного бака;

Ч вЂ” скорость движения жидкости в 1-м участке тру бопровода.

Из теории гидродинамического нивелирования известно, что уравнение неразрывности для уравнительного бака в случае питания из верхней ступени

 — -н-—

d4 где Z — высота уровйя жидкости в сосуде, отсчитываемая от поверхности сравнения, Жидкость в верхней ступени бака заполняется на такую высоту, чтобы в момент времени 1„ (опорожнения первой ступени) скорость движения жидкости в начальном участке трубопровода приближалась к постоянной скорости в этом же участке Y = (0,95-0,97)

Чстг, соответствующеи площад" е2 и определяемой по формуле

=и

2 2

Если потребовать, чтобы скорость поднятия уровня жидкости в уравнитель ном баке и скорость движения жидкости в первом участке трубопровода отлж чались от соответ твующих постоянных скоростей на y (у =3-57), т.е.

dz (У д (100 J Ст2 2 100 1ст2

=(— «1 v Ч = -- — Ч то из уравнений неразрывности получим формулу для определения соотношения площадей

1-—

1 „ !00 г

В известных гидродинамических нивелирах (СГДН-10 ДИ, СГДН-10 ДМ/05) соотношение площадей находится в пре 2 делах = 10-12. При таком соотаГ ношении площадей и при г= Э-5Е для соотношения диаметров верхней и нижней ступеней уравнительного полуD чаются значения 1 = 1, 2 — 1, 5.

Закономерность изменения скорости движения жидкости во времени в j -м участке показана на фиг. 2.

Об

25 !

Составитель N. Кулагин

Редактор Л. Филь Техред О.Неце Корректор А. Ильин

Заказ 1974/34 Тираж 587 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 10846

Кривая Оас соответствует случаю, когда бак имеет форму цилиндра с площадью зеркала жидкости в нем Р„, равной площади верхней ступени, а кривая "ОЬ" - когда площадь F2 равна площади нижней ступени двухступенчатого бака. При двухступенчатом же баке закономерность изменения скорости движения жидкости изображена кривой ОаЪ. !О

В случае двухступенчатого уравнительного бака в момент опорожнения верхней ступени В„ в -м участке скорость движения жидкости будет

Ч! (Ч = (0,95-0,97) Ч . В слу- Б чае ступенчатого бака, т.е. при цилиндрическом баке с площадью F2 та же скорость получается в момент времени С2 { 2 7Ф„). В зависимости от соотношения площадей F<(F полу- 20 чится Ф2 /4 q 5-10.

В j-ì участке гидродинамического нивелира при двухступенчатом уравнительном баке любая скорость достигается раньше на величину д = чем та же скорость при обычном цилиндрическом баке. На такую же величину будут отличаться и соответствующие значения времени стабилизации. Аналогичное явление получится при опускании бака в исходное положение.

Таким образом, изобретение позволяет сократить время,. необходимое для проведения одного цикла измерения на величину 2 dt, что составляет примерно 15-20 мин.

Использование предлагаемого, гидродинамического нивелира обеспечивает по сравнению с известными уменьшение времени цикла измерений; снижение энергопотребления, что очень важно при работе в местах, где нет стационарной электрической сети, и увеличение общего ресурса циклов измерений, когда электропитание прибора осуществляется от аккумуляторных батарей.