Устройство для измерения колебаний уровня жидкости в открытых водоемах Советский патент 1992 года по МПК G01F23/00 

Ё

Изобретение относится к сельскому хозяйству и используется для обеспечения работы АСУТП рек и каналов в зимних условиях. Сущность изобретения: колодец, сообщающийся с водоемом, герметизируют и подключают к источнику стабилизированного давления воздуха с давлением hi м. вод. столба. При этом уровень воды в колодце отжимается до глубины hi, обеспечивающей обогрев колодца водой 1 ил 1 L

VJ

О

оо ю

о

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для обеспечения возможности в зимних условиях контроля уровня воды в реках и каналах.

Аналогом устройства является Устройство для записи колебаний уровня жидкости (авт.св. № 40196, кл. 74в, 1, 1932), которое содержит установленный в открытом водоеме колодец и датчик поплавкового типа, соединенный с самописцем. Для предотвращения замерзания воды в колодце в его полость залита незамерзающая жидкость - керосин.

Недостатком аналога является малая надежность в работе в связи с нарушением экологических требований. При временном уменьшении уровня воды в водоеме ниже дна колодца керосин выливается в водоем, В связи с этим аналог не может использо- ваться в проектах.

Известен гидростатический уровнемер по авт. св. № 1289539, кл. G 01 F 23/16, который содержит пьезометрическую трубку, измеритель давления и компрессор, со- единенные с воздушным колоколом. По изменению давления на входе компрессора, измеряемого маноматром определяют уровень жидкости над колоколом.

Недостатком аналога является нена- дежная работа устройства при временном замерзании воды над поверхностью колокола, например при обмерзании кромки берега реки с установленным в ее зоне уровнемером. При этом увеличивается дли- на пути воздуха в атмосферу под льдом до его выхода в атмосферу и искажаются показания уровнемера, Аналог неработоспособен в зимних условиях и не может использоваться для обеспечения работо- способности существующих автоматизированных систем управления бассейнами рек с поплавковыми уровнемерами.

Прототипом устройства является поплавковый уровнемер (авт.св. № 712675, кл. G 01 F 23/06), содержащий дистанционный индикатор, датчик поплавкового типа в колодце и направляющий орган датчика с резистивным электронагревательным элементом.

Недостатком прототипа является его неработоспособность в зимних условиях, так как сам поплавок может обрастать льдом, замораживаться или при несимметричном грузе льда заклиниваться в направ- ляющем органе.

Целью изобретения является повышение надежности работы при низких температурах любых уровнемеров с измерительным органом на поверхности воды.

Указанные цели достигаются тем, что в известном уровнемере, содержащем датчик поплавкового типа, расположенный в колодце, сообщающемся с водоемом, и дистанционный индикатор дополнительно колодец выполнен герметично закрытым сверху, а его внутренняя полость соединена с источником сжатого воздуха через выход стабилизатора давления.

Технико-экономический эффект от использования устройства обеспечивается путем обеспечения надежной работы дистанционных уровнемеров в зимних условиях.

Сущность изобретения основана на использовании аномальных свойств воды при 4°С иметь наибольшую плотность (кн. Де- рпгольц В.Ф. Мир воды. Л. 1979, с. 16). При понижении температуры воздуха ниже 0°С измерительный орган уровнемера обмерзает и выводит его из-строя. Согласно предложению в заявке газ отжимает поверхность воды с измерительным органом до глубины воды с температурой не ниже +4°С. При непрерывном обтекании колодца водой происходит передача тепла к поплавку и устраняется возможность его обледенения. Благодаря этому обеспечивается надежная работа уровнемера в зимних условиях. Проверка принципа работы устройства при -20°С показала его полную работоспособность. В отличие от прототипа согласно заявки нет необходимости использования дополнительного источника энергии.

На чертеже изображен общий вид устройства для измерения колебаний уровня жидкости в открытых водоемах, которое включает дистанционный индикатор 1, соединенный через трос 2 с датчиком поплавкового типа 3, расположенный в колодце 4. Уровнемер и колодец 4 закреплены на опоре 5 над поверхностью воды 6 выше дна открытого водоема 7. Верхняя часть колодца 4 на зиму закрывается герметичной крышкой 8, например из металла с резиновой прокладкой на болтовом соединении. Крышка 8 через полиэтиленовую трубку 9 диаметром 8 мм соединена с источником сжатого воздуха через выход стабилизатора давления газа 10. В качестве источника сжатого воздуха 11 используется компрессор или балон со окатим воздухом. Жидкостный стабилизатор 10 состоит из открытого сверху сосуда с опущенной в жидкость 13, например воду, трубкой 9 и устанавливается в отапливаемом помещении насосной станции 12. Использование незамерзающей жидкости 13 позволяет устанавливать стабилизатор и на улице. Высота заглубления трубки определяет давление стабилизации в мм. водного столба.

В качестве дистанционного индикатора 1 используется дистанционный измеритель уровня телемеханической системы КЭТ 51- 01 (герметичное соединение его выходных проводов не показано на чертеже), или автономный самописец уровня СУВ-М .. ГР- 38, например с измерительным органом в виде поплавка 3. Трос 2 используется для передачи перемещений поплавка 3 индикатору 1. Длина колодца 4 из металлической трубы должна быть больше разницы уров- ней Нмах-тНмин, где уН мах-максимальный, .лНмин - минимальный уровень воды в реке. Для обеспечения возможности размещения индикатора 1 в колодце 4 в верхней части его диаметр может быть увеличен.

Столб h j это расстояние, определенное тепловым расчетом или экспериментально, обеспечивающее обогрев глубинной водой до температуры не менее 0°С датчика поплавка 3 через металлическую трубу 4. В качестке компрессора 11 может использоваться автомобильный компрессор Темп Ленинградского завода Компрессор.

Работа устройства. На зимний период постоянно включают в работу компрессор 11 с давлением воздуха Р xhi 0,5 1 м.вод.ст. Изьыточное давление воздуха выходит через стабилизатор 10 в атмосфэ- ру. В герметичное пространство колодца 4 подается избыточное давление воздуха на

высоту столба hi, которое отжимает воду в колодце 4 на глубину hi ниже границы переохлажденной поверхност и 6 воды. При колебании уровня воды в колодце воздух из него выходит через стабилизатор 10.

Благодаря хорошему теплообмену чэрез металлическую трубу колодца 4 с глубинной воды водоема 7, температура воды в ней не уменьшается ниже 0°С и не происходит обмерзание поплавка. Этим обеспечивается работоспособность сигнализатора в зимних условиях.

Формула изобретения Устройство для измерения колебаний уровня жидкости в открытых водоемах, содержащее датчик плплавкового типа, расположенный в колодце, сообщающемся с водоемом, и дистанционный индикатор, отличающееся , тем, что, с целью повышения надежности работы при низких

температурах, колодец выполнен герметично закрытым сверху, а его внутренняя полость соединена с введенным источником сжатого воздуха через выход стабилизатора давления.