Гидростатический нивелир Советский патент 1985 года по МПК G01C5/04 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к прибора для гидростатического нивелирования может быть использовано при выверке подкрановых путей, монтаже конвейеров большой протяженности, направля щих автоматических линий и т.д. Известен гидростатический нивели с дистанционным получением информа,ции без присутствия исполнителя на контролируемых точках. Нивелир состоит из опорной головки (.основного сосуда)5 располагающейся в доступно для наблюдателя месте, и нескольких измерительных головок, устанавливае мых стационарно в разных точках объекта, например в теле плотины, и соединенных шлангами с опорной головкой. Каждое шланговое соеднн.ение, ведущее к измерительным головкам, снабжено краном Cl3. Недостаток указанного гидростатического нивелира состоит в его стационарности, что не позволяет использовать такой нивелир в уелоВИЯХ быстроизменяющейся обстановки, например при нивелировании подкрано вых путей в процессе их эксплуатаци строящихся сооружений, монтируемых установок и металлоконструкций и т.п. Наиболее близким к предлагаемому по, технической сущности и достигаемому результату является гидростати ческий нивелир, 1шеющий две переста ные измерительные головки, каждая из которых снабжена подпятником и измерительной трубкой 2. Недостатком гидростатического нивелира такого типа является то, что при установке измерительных голо вок в стесненных условиях, труднодоступных местах, например в углублениях, а, также на высоте, превышающей человеческий рост, при недостаточной освещенности рабочего места и т.п. возникают ошибки при считывании показаний измерительных головок вследствие визуального искажения действительного положения уровня рабочей жидкости. Кроме того, при наблюдении за осадками возникают погрешности измерений из-за неодновр менности считывания показаний разных измерительных головок. Особенно увеличиваются погрешности измерений при значительном расстоянии между пунктами нивелирования, когда возрастает вероятность неодновременности считывания показаний измерительных головок. Неудобство эксплуатации гидростатического нивелира проявляется в том, что для обеспечения считывания показаний измерительных головок необходимо производить подготовительные работы по обеспечению свободного доступа к пунктам нивелирования и организации освещения. Для эксплуатации гидростатического нивелира требуется большое количество обслуживающего персонала. Так, например, в случаях, когда пункты нивелирования имеют малые геометрические размеры и измерительные головки необходимо Удерживать на пунктах вручную, требуется как минимум три человека, из которых двое удерживают измерительные головки в вертикальном положении по уровням, а третий снимает с них показания. При условии одновременностн снятия показаний с обеих измерительных головок требуется уже четыре человека. Цель изобретения - повышение точ-. кости измерений и удобства эксплуатации путём запоминания положений уровня рабочей жидкости в измерительных трубках в момент измерения. Для достижения поставленной цели в гидростатическом нивелире, содержащем две измерительные головки, снабженные подпятниками для установки х на пункты нивелирования и измерительными трубками, сообщающимися между собой посредством соединительного . шланга и заполненными рабочей жид костью, каждая измерительная головка снабжена запоминающими трубками и механизмом последовательного подключения запоминающих трубок к измерительной трубке, причем механизмы последовательного подключения запоминающих трубок обеих измерительных головок синхронно связаны между собой единой цепью управления. Такая конструкция предлагаемого гидростатического нивелира создает возможность многократного запоминания показаний измерительных трубок и получения показаний после того, как измерительные головки нивелира сняты с пунктов нивелирования. Это позволяет производить несколько операций нивелирования без записи показаний. Запись показаний может производиться позднее в удобньпс, например в камеральных, условиях, что обеспечив.ает высокую точность измере ний. Запоминающие трубки закреплены на роторе, установленном с возможностью вращения вокруг измерительной трубки что упрощает подключение запоминающих трубок к измерительной трубке и обеспечивает компактность компоновки элементов измерительной головки. Механизм последовательного подключения запоминающих трубок выполнен в виде дугообразно изогнутого электро магнита, который установлен в кольцевом зазоре между измерительной и запоминающими трубками, причем катутка электромагнита жестко скреплена с измерительной трубкой, а якорь снабжен шарнирно прикрепленным к нему подпружиненным упором, установленным с возможностью взаимодействия с каждой из запоминающих трубок. Такое выполнение механизма последовательного подключения запоминающих трубок обеспечивает возможность синхронного управления этими механизмами на обеих измерительных головках. Электромагнит размещен в наиболее защищенном от возможного повреждения месте. Использование щарнирного подпружиненного упора обеспечивает простоту и надежность передачи импульса движения от электромагнита к ротору. Каждая измерительная головка снабжена затвором для подключения измерительной трубки одновременно ко всем запоминающим трубкам. Затвор позволяет ускорить подготовку нивелира к измерениям посредством быстрого выравнивания начальных уровней жидкости во всех трубках. На фиг. t изображен гидростатический нивелир, общий вид; на фиг.2 измерительная головка, продольньй разрез; на фиг.З - сечение А-А на фиг,2; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.. 2 при отключенном от источника тока электромагните; на фиг. 5 - то, же, при включенном электромагните; на фиг.6 - то же, при возврате, якорй электромагнита в исходное положение в момент отключения электромагнита от источника тока; на фиг.7 - электрическая схема гидростатического нивелира. Гидростатический нивелир содержит измерительные головки t и 2j кйждая из которых имеет измерительную трубку 3 и ротор 4, установленный с возможностью вращения вокруг измерительной трубки 3 и состоящий из восьми стеклянных запоминающих трубок 5, верхнего 6 и нижнего 7 фланцев. На каждой запоминающей трубке 5 имеется шкала (не показана) для отсчета уровня рабочей жидкости. Измерительные трубки 3 обеих измерительных головок 1 и 2 сообщаются между собой посредством соединительного шланга 8. Каждая измерительная головка 1 и 2 снабжена телескопи еской стойкой 9, скрепленной с измерительной, трубкой 3 и подпятником 10 для установки измерительной головки 1 или 2 на пункт нивелирования. С измерительной трубкой 3 склеены муфта 11, имеющая резьбу для скрепления со стойкой 9, и концевик 12. Муфта 11 одновременно вьтолняет роль затвора. В конЦевике 12 выполнено отверстие 13 для последовательного соединения воздушной полости измерительной трубки 3 с каналами 14, каждый из которых сообщается с воздушной полостью одной из запоминающих трубок 5. Кроме того, в концавике 12 имеется ряд отверстий 15 по числу запоминающих трубок для соединения воздушной полости измерительной трубки 3 одновременно со всеми запоминающими трубками 5 через каналы 16. На концевик 12 насажен вялый сильфон 17, защищенный снаружи перфорированным кожухом 18, на котором закреплен круглый уровень -19. В верхнем конце стойки У выполнено отверстие 20 для последовательного сообщения рабочей полости измерительной трубки 3 с каждой из запоминающих трубок 5 через каналы 21. Кроме того, имеется ряд отверстий 22 по числу запоминающих трубок для соединения рабочей полости измерительной трубки 3 одновременно со всеми запоминающими трубками 5 через каналы 23, перекрываемые муфтой 11, В нижнем фланце 7 установлен фиксатор 24 для фиксирования ротора относительно стойки 9 и измерительной трубки 3. Б кольцевом зазоре между измерительной 3 и запоминающими 5 трубками установлен механизм последовательного подключения запоминающих трубок 5, 1 состоящий из дугообразно изогнутой электромагнитной катушки 25 с направляющей трубкой 26 и якоря 27 с прикрепленным к нему толкателем 28, На конце толкателя 28 закреплен поворотный упор 29, подпружиненный пружиной 30, и неподвижньй упор 31. Якорь 27 прикреплен к направляющей трубке 26 пружиной 32, Для питания электромагнитных катутпек 25 служит источник 33 питания, закрепленный на стойке 9 и присоеди ценный к катушкам электрическим проводом 34 через замыкающие кнопки 35 Гидростатический нивелир работает следующим образом. Перед началом работы производят регулировку нивелира. Для этого обе головки 1 и 2 устанавливают в верти кальном положении с помощью круглы уровней 19 на одной горизонтальной плоскости. Вращением измерительной трубки за кожух 18 свинчивают ее вместе с муфтой 11 со стойки 9, отк вая тем самым все каналы 23 для соо щения с полостью измерительной труб 3 через отверстия 22 и одновременно открьшая все каналы 16 для сообщения с отверстиями 15. Рабочая жидкость, напитая в измерительные 3 и запоминающие 5 трубки, и находящийся в них воздух получают возможность св бодного перетекания по открытым каналам. Происходит выравнивание уровней рабочей жидйости во всех измерительных 3 и запоминающих 5 трубках. Регулированием количества рабочей жидкости доводят ее средний уровень до отметки, расположенной на середине запоминающих трубок 5, после чего измерительные трубки 4 опускают. Пр этом муфта 11, выполняющая роль затвора, перекрывает каналы 23 и 16, В таком положении с каждой измерительной трубкой 3 сообщается только одна запоминающая трубка 5 при совпадении отверстия 20 с каналом 21 этой трубки и совпадении отверстия с каналом 14, При нивелировании измерительные головки Г и 2 устанавливают подпятниками 10 на пункты нивелирования. Вертикальность положения головок контролируют с помощью круглых уровней 19, Под действием гидростатичеСкого давления рабочая жидкость перетекает по шлангу из вышерасположенной измерительной головки в нижерасположенную и устанавливается на одном горизонтальном уровне. При этом один из вялых сильфонов 17 вышерасположенной измерительной головки 1 уменьшает свой объем под действием возникающего разрежения, а другой вялый сильфон 17 нижерасположенной измерительной головки 2 увеличивает свой объем под действием поступающего в него воздуха. Находящийся в вялых сильфонах 17 воздух выполняет роль демпфирующей среды и способствует быстрой стабилизации уровней рабочей жидкости в обеих измерительных головках 1 и 2, Ускорению стабилизации положения уровня рабочей жидкости способствует гидродинамическое сопротивление, возникающее при перетекании жидкости по каналам 21, имеющим относительно малые диаметры. При случайном наклоне и переворачивании измерительной головки 1 или 2 вялый сильфон 17 препятствует вытеканию рабочей жидкости, так как герметично перекрывает верхний конец каждой измерительной головки 1 или 2, После того, как уровни рабочей жидкости в обеих измерительных головках 1 и 2 стабилизируются, нажатием одной из кнопок 35 замыкают электрическую цепь питания электромагнитной катушки 25, Якорь 27, втягиваясь в катушку 25, перемещает толкатель 28, При этом поворотный упор 29 упирается в запоминающую трубку 5 и поворачивает ротор 4 на 45°. В конце хода толкатель 28 упирается в трубку 26, при этом срабатьшает фиксатор 24,шарик которого западает в лунку на стойке 9, фиксируя ротор 4, Запоминающие трубки 5 отключаются от измерительной трубки и находящаяся в них рабочая жидкость запирается. Одновременно к каждой измерительной трубке 3 подключается следующая по часовой стрелке запоминающая трубка 5, так как после поворота ротора 4 на 45° напротив отверстий 20 и 13 располагаются каналы 21 и 14 смежной запоминающей трубки. После поворота ротора 4 кнопку 35 отпускают и цепь электромагнитной катушки 25 обесточивается. Якорь 27 под действием пружины 32 возвращается в исходное положение. При возврате якоря поворотньй упор 29 упирается своей тьшьной стороной в смежную (по часовой стрелке) запоминающую трубку 5, поворачивается, растягивая пружину 30 и переходя на другую сторону этой трубки, возвращается в исходное положение. Остановка якоря происходит под воздействием неподвижного упора 31, упирающегося в катушку 25.

Затем переставляют измерительные головки 1 и 2 на следующие пункты нивелирования и вновь производят запоминание уровней рабочей жидкости в измерительных трубках 3 с использованием вторых, третьих и т.д. запоми нающих трубок 5.

После того, как нивелирование все пунктов закончено или использованы, семь запоминающих трубок 5, нивелир переносят в удобное для считывания показаний место. В камеральных условиях снимают показания уровней рабочей жидкости со всех использованных запоминающих трубок 5 и по ним определяют разности высот пронивелированных пунктов.

Технические преимущества предлагаемого нивелира заключаются в обеспечении возможности многократной одновременной фиксации уровней рабочей жидкости в обеих измерительных головках, благодаря чему повьшаются точность измерений и удобство эксплуатации путем устранения необходимост считывания показаний с измерительных головок на пунктах нивелирования и обеспечения возможности выполнения этой операции в камеральных условиях сокращается обслуживающий персонал на одного-двух человек в зависимости от местных условий; сокращается врем пребывания прибора и обслуживающего персонала на объекте нивелирования, что снижает простои механизмов и рабочих на участке нивелирования; уменьшается объем подготовительных работ на пунктах нивелирования за счет возможности запоминания показаний нивелира в стесненных условиях, при недостаточном освещении и т.д.; облегчается работа с прибором 1вследствие предотвращения возможности вьшивания и испарения жидкости из-системы.

1. ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ШВЕЛИР, содержавши две измерительные головки, снабженные подпятниками для установки на пункты нивелщ ования и измерительными трубками, сообщающимися между собой посредством собдинятеяьного шланга и заполнеинымя рабочей жидкостью, о т л и ч а-ю щ и и с я тем, что, с «елью повьвпения точйости измерений и удобства эксплуата1Ц1И путем :запоминания положений уровня рабочей ; жидкости в измерительных трубках в мсмент измерения, каддая измерительная головка снабжена запоминаюврти трубками и механизмом последовательного подключения запоминающих трубок к измерительной трубке, причем механизмы последовательного подключения запоминающих трубок обеих измерительных головок синхронно связаны между собой единой цепью управления. 2.Нивелир, по п. 1, о т л ичающийся тем, что запоминающие трубки закреплены на введенном роторе, установленном с возможностью вращения вокруг измерительной трубки. 3.Нивелир по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что механизм последовательного подкгаочения запоми- 3 нающих трубок выполнен в виде дугообразно изогнутого электромагнита, установленного в кольцевом зазоре между измерительной и запоминанодши трубками, причем катушка электромагнита жестко скреплена с измерительной трубкой, а якорь снабжен шарнйрно прикрепленным к нему подпружиненным упором, установленным с возможностью СД взадаюдействия с каждой из запоминающнх трубок.. 4«k сл

в

в

IS

А