Уровень Советский патент 1984 года по МПК G01C9/28 

Изобретение относится к геодезическому приборостроению, в частности SC уровням., используемым в нивелирах, теодолитах, экзаменаторах, квадрантах, оптических и других приборах,

Известен уровень, в котором основным элементом является цилиндрическая стеклянная ампула с наполнителем, в которой находится пузырек. Ампула закреплена в оправе и имеет шкалу, програлуированную в угловой мере l .

Основнык фактором, отрицательно влияющим на точность уровня, явля- ются температурные условия его работы. Влияние температурного фактора на точность измерений проявляется двояко. Во-первых, при нагревании наполнитель и корпус ампулы расширяются. При этом их объем изменяется неодинаково из-за различного коэффициента объемного расширения. Объем корпуса увеличивается меньше, нежели объем наполнителя, поскольку имеет : меньший коэффициент объемного расширения. В результате расширение корпуса не компенсирует расширение наполнителя и последний расширяется ,за счет уменьшения объема пузырька, а так как тарировка ампулы производится для строго определенной длины пузьфька, то изменение ее приводит к уменьшению точности измерений.

Во-вторых, нагрев наполняющей жидкости приводит к ее стратификации т.е. к образованию в ней свободно-: конвективных восходящих токов, обусловленньк изменением плотности наполнителя при нагревании.

Механическое воздействие таких вихрей на пузырек приводит к его хаотическим перемещениям в различных направлениях, неопределенности положения его нуль-пункта во времени, Описанное явление чрезвычайно зат-рудняет установку пузырька в нульпункт. Кроме того, даже при установке уровня в нуль-пункте время удержания пузырька уровня в нем будет недостаточно для проведения качественных измерений.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является уровень, содержащий стеклянную цилиндрическую ампулу, заполненную наполнителем с пузьфьком и размещенное в ней компенсационное тело в виде стеклянного цилиндра 2j .

Недостатками известного устройства являются большая погрешность измерения за счет возникновения температурного расширения наполнителя. Кроме того, для наполнителей, применяемых в настоящее время в ампулах уровней (спирты, сернистый эфир) пр воздействии, возможных на практике внешних тепловых потогу в, толщина слоя наполнителя, при которой возникает устойчивая турбулентная конвекция, равна 2,5-3 мм. Микроконвективное ламинарное движение воэможко уже при толщине слоя жидкости 1,5 2 мм.

Однако при рекомендуемых соотношени.ях размеров диаметра амплулы и компенсационного стеклянного цилиндра (,5) в ампулах имеются объемы наполнителя с высотой, гораздо большей указанных размеров (до 5 мм). Таким образом, наличие в ампуле компенсационного тела в виде стеклянного цилиндра не исключает влияния конвективного движения наполнителя на точность измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерений в условиях тепловых воздействий.

Поставленная цель достигается тем, что в уровне, содержащем стеклянный корпус, заполненный наполнителем с пузырьком, и размещенное в нем. компенсационное тело, последнее выполнено пустотелым из эластичного материала, заполнено веш,еством с упругостью насыщенных паров, меньшей упругости насьнценных паров наполнителя, и снабжено сетчатой жесткой оболочкой, верхняя образующая которой выполнена эквидистантной нижней образующей пузырька.

На чертеже изображен уровень, поперечн;ое сечение.

Устройство состоит из стеклянног корпз са ампулы 1, в котором находится наполнитель 2 с пузырьком 3 и компенсационным телом 4, заключенным в жесткую сетчатую оболочку 5, упиращуюся в корпус ампулы 1 в точках а и Ь . Жесткая сетчатая оболочка 5 расположена эквидистантно нижней образующей пузырька 3 на расстояии 1,5-2 мм от нее в зависр5мости от вида наполнителя 2.

Устройство работа.ет слсщующим образом.

31

При проведении измерений в условиях тепловых воздействий внешнее тепло, поступая через корпус ампулы 1 к наполнителю 2, приводит к температурному расширению-последнего. Все температурные расширения жидкого наполнителя 2 воспринимают эластичное компенсационное тело 4 за счет сжатия или расширения находящегося в нем вещества. При этом, так как упругость его насыщенных паров в диапазоне рабочих температур меньше, че аналогичный параметр паров наполнителя в пузырьке 3, то оно изменяет свой объем при расширении или сжатии жидкого наполнителя в первую очередь, позволяя пузьфьку 3 сохранять свой объем постоянным. Изменение температуры в процессе измерения не влияет на линейный размер пузырька 3 и, следовательно,- точность измерений при любых температурных условиях остается постоянным.

Далее, при внешнем тепловом воздействии на наполнитель, в нем начинает развиваться температурная стратификация. Однако из-за малых объемов наполнителя высота слоя напол714

нителя нигде не превышает 1,5-2 мм и поэтому в нем не могут развиваться ни устойчивая турбулентная конвекция, ни микроконвективные ламинарные движения, которые в состоянии механическим воздействием изменить положение пузырька в нуль-пункте. Имеюшая место при таких толщинах слоя наполнителя (1,5-2 мм) термокапиллярная конвекция на поведении пузьфька не отражается. Таким образом, положение пузырька в нуль-пункте в момент измедений полностью стабилизируется.

Использование изобретения позволяет повысить общую точность геодезическ11х измерений за счет поддержания постоянной точности измерений

уровнем в широком диапазоне внешних тепловых воздействий. Кроме того, при использовании геодезических приборов с предлагаемыми уровнями увеличивается производительность

труда на 15% за счет стабилизации положения пузырька в нуль-пункте во время проведения измерений в условиях тепловых воздействий.

УРОВЕНЬ, содержащий стеклянный корпус, заполненный наполнителем с пузырьком, и размещенное в нем компенсационное тело, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений в условиях тепловых воздействий, компенсационное тело выполнено пустотелым из эластичного материала, заполнено веществом с упругостью насьпценных паров, меньшей упругости насыщенных паров наполнителя, и снабжено сетчатой жесткой оболочкой, верхняя образующая которой выполнена эквидистантной нижней образующей пузырька.