Плювиограф Советский патент 1983 года по МПК G01W1/14 

Изобретение относится к гидромете о:ро71огическому приборостроению и может быть использовано для регистрации во времени интенсивности выпадамцих в жидком состоянии атмосферных осадков и их суммарного количества. Известен плювиограф, содержащий мерный сосуд со сливной сифонной трубкой и поплавком, связанным с ре.гистратором, и устройство принудите льного слива. Устройство содержит груз, закрепленный к отдному концу lio рекинутой через блок гибкой тяги, связанной другим,концом через механизм ударного воздействия с norijiapjкоп Второй KOieu шарнирно закреллан Hoio рычага соединен с выступом iipoфилировалного кулачка (улитка) механизма ударного воздействия 1. Однако плювиограф облат ает недостаточно высокой надежностью и точное тью работы, что связано о наличием с1ифонного олива. Кроме того, при резком ударе упор Hjdx штырей улитки по колодке, закреплерП1Ой на штоке поплавка, перо самописца отскакивает от диаграм;у1ной бумаги, разбрызгивая чернила, что приводит к браку получаемой записи. Из-за ненадежности работы ударного механизма слив не произойдет. Наиболее близким к изобретению по технической сущности -и достигаемому результату является плювиограф, содержащий мерный сосуд с присоединенньам к нему посредство1у1 гибкой трубки сливным патрубком, поплавок-, связанный с регистратором, упорный механический контакт верхнего граничного положения поплавка, соединенный с помощью шарнирно закрепленного .рычага с фиксирующим выступом, расположенным в верхней части патрубка, и узел принудительного слива, выполнен ный в виде груза, укрепленного на од ном конце перекинутой через блок гиб кой тяги, второй конец которой прикреплен к сливному паогрубку 2 , Основным недостатком известного устройства является невозможность однсавременно обеспечить высокую чувствйтелькость измерения и Нсщежность плювиографа при его длительной .эксплуатации в полевых условиях, когда под воздействием меняющейся температуры, пыли и влаги происходит увеличение сил трения в подвижных соединениях механизма принудительного слива .уменьшается гибкость, соединяющей мерный сосуд и патрубок. При этом слив может не произ.ойти вообще, либо патрубок не за.фиксируется в верхнем граничном положении, что также нарушит нормальную работу прибора. Другим недостатком известного при бора является ненадежность фиксации сливного патрубка в верхнем положени при зацеплении рычага за фиксирую11 ий выступ, Это приводит к преждевременному сливу ж щкости из мерного сосуда. Указанный недостаток обусловлен тем, что для надежной фиксации патрубка необходдимо достаточно больщое усилие прижима -фиксирующего выступа к рычагу. Однако это усилие обеспечивается закрепленным на гибкой тяге грузом, масса которого составляет все.го около 2 г. Целью изобретения является повышение чувствительности и надежности устройства при его длительной эксплуатации в полевых условиях. Для достижения поставленной цели в плювиограф, содержащий мерный со,суд с присоединенным к нему посредством гибкой трубки СЛИВНЫ1-/1 патрубком, поплавок, связанный с регистратором, упорпый механический контакт верхнего граничного положения поплавка, соедипенный с помощью щарпирио закрепленного рычага с фиксирующим выступом, расположенным в верхней части патрубка, и -узел принудительного слива, выполненный в виде груза, укрепленного на одном конце перекинутой через блок гибкой-тяги, второй конец которой прикреплен к сливному патрубку, введена буферная емкость о отверстием на дне и насадком на боковой поверхности, размещенная между сливным патрубком и грузом, выполненным в виде стакана с отверстием на дне, обращенного вверх открытым торцом, причем буферная емкость прикреплена к введенному поворотному рычагу, снабженному контргрузом, с возможностью взаимодействия рычага через введенную жестко- -присоединенную к нему упорнуы скобу с выполненным на сливном патрубке упорньм штырем, а вертикальные оси симметрии мерного сосуда, стакана, буферной емкости и -горизонтальная ось насадка расположены в од-, ной плоскости, совмещенной с плоскостью перемещения сливного патрубка. При опускании патрубка под действием собственной силы тяжести препятствующая спуску сила тяжести груза минимальна и определяется лишь массой тонкостенного стакана, которая может быть весьма -малой (единица граммов). Патрубок же можНо утяжелить, напрш 1ер, подбором материала конструкции и толщины стенок. Поэтому значительно возрастает усилие, под действием которого патрубок перемещаез;ся в нижнее граничное положение. Из опущенного сливного патрубка вода сбрасывается через буферную емкость в грузовой стакан -и на подъема патрубка утяжеляет груз (десятки, сотни граммов) , Вес груза является движущей силой при подъеме патрубка в верхнее граничное положение, которая, таким образом, также существенно увеличивается. Патрубок при этом может быть выполнен с мальи.1 объемом внутреннего сквозного отверстия. После подъема патрубка грузовой стакан опорожняется и вновь становится легким. Как подтверждают расчеты, развиваемые усилия спуска и подъема патрубка возрастают в десятки раз, значительно увеличивается усилие прижатия фиксирующего выступа патрубка к рычагу. Тем самым устраняется противоречие между чувствительностью измерения и надежностью устройства при длительной эксплуатации его в полевых условиях, На чертеже показан предлагаемый плювиограф. Плювиограф содержит осадкоулавливающую воронку 1, мерный сосуд 2, поплавок 3 со штоком 4, регистратор Ь, гибкую трубку 6, сливной патрубок 7, узел 8 принудительного слива, груз 9 с отверстием 10, гибкую тягу 11, блоки 12 и 13, рычаги 14 и 15, шарниры 16 и 17, фиксирукндий выступ 18, упорный механический контакт 19, контргруз 20, буферную емкость 21 с отверстием 22 на дне и насадком 23, упорную скобу 24 и упорный штырь 25. Воронка 1 служит для слива «идких атмосферных осадк9В в мерный сосуд 2 внутри которого размещен поплавок 3. Шток 4 поплавка соединен с регистратором 5, предназначенным для непрерывной записи информации о выпадающих осадках. Гибкая, например, гофрированная трубка б служит для герметичного подвижного соединения сливного патрубка 7 с мерным сосудом 2. Трубка присоединена к корпусу сосуда под острым углом. Узел 8 принудительного слива пред назначен для опускания и подъема сливного патрубка 7 при достижении жидкости в мерном сосуде верхнего и нижнего граничных уровней. Узел 8 пр нудьхельного слива содержит блоки 12 и 13, через которые перекинута гибка тяга 11 (например, капроновая нить) для соединения патрубка 7 с грузом 9 Груз 9 выполнен в виде тонкостенного стакана с отверстием 10 на дне, обра щенного открытым тсрцом вверх. Емкость стакана выбирается из условия, что при заполнении водой за счет дей ствия собственной силы тяжести он должен поднимать опорожненный сливно патрубок из нижнего граничного положения вверх. Отверстие 1Q служит для опорожнения стакана 9 в промежут ках между двумя сливами, измеряемых часами (практически достаточно, чтобы слив происходил за несколько минут) . Рычаг 14 служит для удерживания патрубка 7 в верхнем граничном положении и выполнен в виде пластины подвижно укрепленной в шарнире 16 Фиксирукхций выступ 18 предназначен для разъемно: о соединения сливного патрубка 7 с рычагом 14 и выполнен в форме клювика, обращенного острием вниз. Входящий.с ним в зацепление конец рычага 14 изогнут при этом в форме клювика, ориент1 рованного острием вверх. Упорный механический контакт 19 служит для введения рычага 14 из зацепления с фиксирующим выступом 18 при верхнем граничном уровне воды в мерном сосуде. Контакт выполнен в виде свободно скользящего штифта, снабженного ограничителем перемещения вниз, и установлен в отверстии крышки, зайрываквдей мерный сосуд (не показан). К этой же крышке крепится шарнир 16. Поворотный рычаг 15 с закрепленными на его концах контргрузом 20, буферной емкостью 21 и жестко соединенной с рычагом упорной скобой 24 служит для удержания сливного патрубка 7 в нижнем положении на время заполнения стакана 9 водой. Этим искл1очается преждевременный подъем патрубка до момента полного заполнения стакана. Буферная емкость 21 служит для сЛива в нее жидкости из патрубка 7 при его нижнем граничном положении. Емкость 21 выполнена в форме полого сосуда с отверстием 22 на дне для слива и расположенным на боковой поверхности насадком 23, обращенным в сторону груза. Буферная емкость, установлена между сливным концом патрубка и грузом так, что плоскость ее . входного отверстия пересекается с линией свободного падения струи из патрубка при его нижнем граничном положении и заданных гидравлических условиях (напор воды в мерном сосуде, размеры его поперечного сечения и т.д.). Насадок 23 предназначен для сброса воды из буферной емкости в стакан 9 при его верхнем граничном положении. Для этого размеры насадка выбраны так, чтобы линия.свободного падения струи из его сливного конца пересекала плоскость входного отверстия стакана при нижнем граничном положении патрубка 7. Упорный штырь 25, закрепленный на поверхности сдивного патрубка, служит для взаимодействия с упорной скобой 24 при нижнем граничном положении патрубка, осуществляя его удерживание на время заполнения стакана, 9 водой. Плювиограф работает следующим образом. .В исходном состоянии (изображено пунктиром) сливной патрубок 7 находится в верхнем положении. Фиксирующий выступ 18 зацеплен с нижним концом рычага 14.- Упорный контакт 19 опушен, груз 9 опорожнен и находится| в крайнем нижнем положении. Левый

крап поворотного рычага 15 с зацепленным контргрузом 20 опущен. Соединенная с рычагом упорная скоба 24 находится в крайнем левом положении, буферная емкость 21 опорожнена.Поплавок 3 со штоком 4 находится в промежуточном положении, которое соответствует количеству поступившей в мерный сосуд 2 из воронки J. жидкости. На диаграммной бумаге регистратора 5 записана информация, соответствующая выпавшему количеству жидких атмосферных, осадков. При дальнейшем выпадении осадков поплавок ,3 всплывает и при некотором уровне жидкости упирается в м еханический контакт 19, перемещая его: вверх. Контакт давит.на 14, который поворачивается в шарнире 16. Правый конец опускается и выходит из зацепления с 1зыступом 18. Патрубок 7, поворачиваясь в иертикалЬной плоскости относительно подвижноге соединения гибкой трубки б с мерным сосудом 2, опускается в крайtiee нижнее положение,ограниченное фиксатрром(не показан) .Груз 9 поднимается.Вода из мерного сосуда 2 через гиб кую: трубку 6 и патрубок 7 сливается в буферную емкость 21 и oднoвpeIv eниo медленно вытекает из нее через отверртие 22, Диаметр отверстия 22 выбран так, чтобы расход воды через него был меньше, чем количество поступающей из мерного сосуда 2 в емкость жидкости. Поэтому уровень воды в. емкости 21 повышается, В некотор)ай момент .буферная емкость становится тяжелее контргруза 20, рычаг 15 поворачивается в шарнирном соединении 17, Упорная скоба, вращаясь вместе с поворотным рычагом, входит в зацепление с упорным штырем 25, Уровень ж:вдкости в буферной емкости 21, продолжая подниматься, достигает насадка 25, через который вода сбрасьшается 3 стакан 9. Соотношение диаметров сливного патрубка 7 и отверстий 10 и 22 подобрано таким образом, что выполняется неравенство

где Q .. Q Q,, - расход воды из мерного сосуда, буферной емкости и грузового стакана, соответственно.

Масса груза за счет поступающей в нега через насадок 25 воды возрастает.Однако патрубок 7,удерживаемый упорной скобой 24,остается в нижнем : граничном положении до полного опорож нения.При этомслив из патрубка прекрашается,вследствие чего понижается уровень жидкости в буферной емкости 21 и начинает уменьшаться ее вес,При перемещении его ниже маета присоединения насадка.23 прекращается сброс воды в стакан 9.

В некоторый момент времени контргруз 20 перетягивает емкость 21, во да из которой продолжает вытекать через отверстие 22, Рычаг 15 поворачивается в исходное положение, выводя упорную скобу 24 из зацепления со штырем 25.

Грузовой стакан 9, заполненный водой, перемещается вниз, поднимая патрубок 7 до уровня рычага 14. Выступом 13 патрубок фиксируется в верхнем, граничном положении за конец рычага.С этого момента плювиограф возвращается в рабочее состояние. Вода продолжает в течение некоторого времени вытекать из стакана 9 через отверстие 10 до полного опорожнения, В дальнейшем указанные циклы работы устройства повторяются.

Как следует из описания устройства принудительного слива, для его нормальной работы должно выдерживаться соотношение

fc 5,7 -Ll , .

где t , t, - t - время слива из мерного сосуда, буферной емкости и грузового стакана, соответственно.

Это обеспечивается выбором объемов сосудов и диаметров соответствующих ;сливных отверстий. Кроме того, вертикальные оси симметрии мерног:р сосуда, буферной емкости, грузового стакана и горизонтальная ось насадка дрллшы лежать в одной плоскости, чзовмещенной с плоскостью перемещения сливного патрубка. Выбор такого взаимного расположения осей обеспечивает при сливе уменьшение возникающих опрокидываклцих моментов сил, повышает механическую устойчивость устройства ,

Использование предлагаемого устройства позволяет обеспечить существенное повышение чувствительности и надежности измерений при длитель.ной его. эксплуатации в полевых., условиях . Это достигается тем, что массагруза меняется при опускании и подъеме сливного патрубка путем выполнения груза в виде стакана с отверстием на дне и-введением при сливе гидpaвличetJкoй связи о им мерного сосуда Через сливной патрубок и буферную емкость.

ПЛЮВИОГРАФ, содержащий мерный сосуд с присоединенным к нему посредством гибкой трубки сливным патрубком, поправок, связанный с регистратором, упорный механический контакт верхнего граничного положения поплавка. Соединенный с помощью шарнирно закрепленного рычага с фиксирующим выступом,расположенным в верхней части патрубка, и узел принудительного слива-,; выполненный в виде груза, укрепленного на одном конце перекинутой через блок гибкой тяги, второй конец которой прикреплен к сливному патрубку, отличающийс я тем, что , с целью повышения чувствительности И надежности устройства при его длительной эксплуатации в полевых условиях, в него введена оуферная емкость сотверстием на дне и насадком на боковой поверхности, размещенная между сливным патрубком и грузом, выполненным в виде стакана с отверстием на дне, обращенного вверх открытым торцом, причем буферная емкость прикреплена к введенному поворотному рычагу, снабженному контр грузом, с возможностью взаимодействия рычага через введенную жестко присоеg диненную к нему упорную скобу с выполненным на сливном патрубке упор(П ным штырем, а вертикальные оси симметрии мерного-сосуда, стакана, бус ферной емкости и горизонтальная ось насадка расположены в одной плоскости, совмещенной с плоскостью перемещения сливного патрубка.