Гидростатический уровнемер

Гидростатический уровнемер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублии

G 01 Р 23/16

Геоударствеииый комитет

СССР

Опубликовано 07.09.81. Бюллетень ¹ 33

l0 делам изобретеиий и открытий (53) УДК 681,128, .4 (088.8).

Дата опубликования описания 07 09 81 (72) Авторы изобретения

И. М. Шендерович и Л. С. Кле

Научно-исследовательский институт прибо (71) Заявитель (54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИИ YPQBHEMEP

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения уровня воды как в прибрежной, так и в открытой части моря, в частности в раионах океанского шельфа.

Известны устройства для измерения уровня

5 воды в море, основанные на гидростатическом принципе измерения, с компенсацией неизмеыной (постоянной) части давления столба воды, осуществляемой противодавлением, подаваемым

10 во внутреннюю часть дифференциального чувствительного элемента. Противодавление создается за счет сжатия воздуха, находящегося в полости внутри прибора, внешним гидростатическим давлением 11).

I5

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является гидростатический уровнемер, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде подпружиненного снльфона, связанного с преобразователем перемеще26 ния, соединенным с регистратором, и устройство создания противодавлення (21.

Недостатком его является низкая надежность работы и громоздкость конструкции, так как в качестве устройства создания противодавления используется резиновый баллон, наполненный воздухом, который не обеспечивает.длительной работы в морской воде и является громоздким (объем камеры составляет 15 л).

Целью изобретения является повышение надежности работы и уменьшение габаритов уровнем ера.

Эта цель достигается тем, что чувствительный элемент снабжен вторым сильфоном с большей эффективной площадью, образующим общую герметичную полость с полостью подпружиненного снльфона, подвижное днище которого жестко соединено штоком с подвижным днищем второго сильфона, расположенного внутри устройства создания противодавления, выполненного в виде третьего сильфона, снаружи подвижного днища которого устаиов. лен исполнительный механизм.

Внутренняя полость чувствительного элемента вакуумирована

На чертеже показана принципиальная схема описываемого устройства.

861957 4 значении Ро„), эффективная площадь сильфона 8 равна <,,: то при перемещении дна сильфона 8 на величину др давление внутри этой системы Рп может быть определено по формуле

В герметичном корпусе, состоящем из основания 1, кожуха 2, установлен чувствительный деформационный элемент давления, выполненйый в виде подпружиненного сильфона

3 и второго сильфона 4 с различными эффективными площадями. Подпружиненный сильфон 3 с меньшей площадью воспринимает измеренное наружное давление Рн, величина которого определяется высотой столба воды над устройством. Второй сильфон 4 с большей эффективной площадью воспринимает противодавление. Днища сильфонов 3 и 4 соединены штоком 5. Значение заданной чувствительности двухсильфонного чувствительного элемента может быть обеспечено пружиной 6. Перемещение штока воспринимается преобразователем 7, который преобразует это перемещение в электрический сигнал или сигнал другого вида. Второй сильфон 4 и преобразователь 7 установлены внутри устройства создания противодавления, выполненного в виде третьего сильфона 8, снаружи подвижного днища которого

4 установлен исполнительный механизм 9 с кинематическим узлом 10. Двухсильфонный чувствительный элемент герметизирован и его внутренняя полость вакуумирована, что уменьшает величину перемещения сильфона 8, создающего противодавление.

Преобразователь 7 при погружении и подъеме устройства управляет работой исполнительного механизма 9, а в режиме измерения— полученный сигнал преобразователя записывается регистратором 11. Режим и длительность измерения давления (уровня воды) задаются программным устройством 12.

Устройство работает следующим образом., После герметизации корпуса устройства ве» личина начального значения противодавления равна атмосферному давлению

Рп =Ра „=««гпту

p pO Vp

"А Ч„-!эдг, и двухсильфонный чувствительный элемент 3 находится в равновесном (нулевом) положении.

После погружения устройства в море гарростатическое давление (внешнее) Ри воспринимается сильфоном с меньшей эффективной площадью 5 и чувствительный элемент давле» ния выходит из начального положения,. Перемещение сильфона и штока 5 воспринимается преобразователем 7, в результате чего исполнительный механизм 9 и кинематический узел 10 воздействуют на сильфон 8, перемещая его в сторону уменьшения внутреннего объема системы создания противодавления.

Это приводит к увеличению величины Рь.

Если начальное значение объема системы противодавления равно Чо (при начальном

Противодавление воздействует на чувстви1О тельный элемент со стороны снльфона 4 с эффективной площадью 5< н возвращает элемент в начальное положение„

Начальное положение будет восстановлено при удовлетворении следующего условия

15 o) S м = (Р и д, — Ро ),5-, где P -- давление внутри двухсильфонного элемента;

Ри — полное значение наружного давления.

Отсюда получаем, что

Из вышеприведенного следует, что если в гидростатических уровнемерах известной конструкции величина противодавления равна величине наружного давления, то при использовании описываемого устройства величина проти« водавления будет меньше наружного в 5 I5 зо раз. Taic, нри постановке прибора на шельфе на глубину 200 м полное значение наружного давления (гидростатического и атмосферного)

Равно Ри 21000 гПа. Если принять, что плоЗ5 щади сильфонов g „и 5,„,относятся 1:10, то величина противодавления будет несколько больше 2000 гПа.

При вакуумировании чувствительного элемен. та (т.е. при Р, = О) величина Рп „уменьшается за счет исключения первого члена правой части выражения (2).

Создание противодавления величиной в несколько атмосфер может быть обеспечена перемещением сильфона 8 на величину Я, которая определяется из формулы (1).

При установке прибора на дно исполнительный Механизм 9 отключается и дальнейшее перемещение чувствительного элемента, вызванное колебаниями уровня моря, воспринимается преобразователем 7 и записывается регистратором 11.

3а счет совокупности отличительных признаков обеспечивается повышение надежности и уменьшение габаритов гидростатического уровнемера для измерения колебаний уровня воды в естественных условиях. формула изобретения

1. Гидростатический уровнемер, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде

Составитель Л. Массальская

Техред 3. Фанта Корректор О. Билак

Редактор О. Филиппова

Подписное

Заказ 6528/34 Тираж 702

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

5 861957 6 подпружиненного сильфона, связанного с пре- ружи подвижного днища которого установлен образователем перемещения, соединенным с исполнительный механизм. регистратором, и устройство создания проти- 2. Уровнемер по и. 1, о т л и ч а юводавления, отличающийся тем, шийся тем, что внутренняя полость чувчто, с целью повышения надежности работы g ствительного элемента вакуумирована. и уменьшения габаритов уровнемера, чувствиI тельный элемент снабжен вторым сильфоном Источники информации, с большей эффективной площадью, Образующим принятые во внимание при экспертизе общую герметичную полость с полостью под- 1. Снежинский В. А. Практическая океанопружиненного сильфона, подвижное днище ко- ip графня. Л., Гидрометеоиздат, 1954, с. ЗОЗ торого жестко соединено штоком с подвиж- 318. ным днищем второго сильфона, расположенного 2. Труды НИИ Гидрометеорологического внутри устройства создания противодавления, приборостроения. Вып, 6. Л., Гидрометеоиэвыполненного в виде третьего сильфона, сна- дат, 1958, с. 93-96 (прототип).