Устройство для измерения расхода открытых потоков Советский патент 1992 года по МПК G01F1/20 G01F1/58 G01F1/28 

Изобретение относится к водному хозяйству и может быть использовано в первую очередь на оросительных и осушительных системах для измерения скоростей и расходов воды в каналах.

Известен расходомер гидрометрический флюгер, включающий корпус, датчики скоростного напора, выполненные в виде пластин флюгера, и уровня воды - в виде поплавка самописца уровня и скоростного напора.

Недостатками расходомера являются: низкая точность измерений, так как шкала прибора нелинейная; сложная зависимость для вычисления расхода воды; незначитель- ный диапазон измерений расходов воды; сложность в эксплуатации, поскольку для каждого типа канала требуется обоснованная длина и другие размеры флюгера; ограниченность применения в каналах с малой амплитудой колебаний уровня воды, так как при больших скоростях потока и малой глубине воды в них флюгер будет частично выходить из воды.

Известно устройство для измерения расхода среды, содержащее измерительный трубопровод и чувствительный элемент (тело обтекания), нижняя часть которого опущена в измерительный трубопровод, а верхняя подключена к преобразователю его перемещения в выходной сигнал, при этом нижний конец чувствительного элемента охвачен экранирующей камерой, открытой в лобовой части К недостаткам устройства относится то, что оно предназначено для трубопроводов и в открытом русле с изменяющимся уровнем воды не применимо, так как потребует больших затрат труда по постоянному слежению за ним с целью достижения соответствия положения датчика уровню воды. Кроме того, экранирующая камера с открытой лобовой частью является ловушкой для плавающего мусора, прежде всего нитеобразной сорной растительности, что резко снижает точность измерений.

Известно устройство для измерения осадки судна, содержащее направляющую трубу, внутри которой расположен противовес, закрепленный на нити, намотанной на один конец барабана, связанного со счетчи- ком, при этом нить от поплавка мерительной трубы намотана в обратную сторону на второй конец барабана. Недостатком устройства является чрезмерно жесткое требо- вание к изготовлению поплавка и противовеса, что в данном случае не рационально.

Известно устройство для измерения расхода открытых потокрв, принятое в качестве прототипа, включающее опорный корпус с размещенным относительно него подвижно в вертикальной плоскости средством удержания и перемещения датчиков, связанным посредством перекинутого через блок троса с элементом плавучести, снабженного контргрузом, и регистратор. Недостатком устройства является то, что необходимость изменения массы груза и смены накладок в зависимости от внешних условий усложняют эксплуатацию устройства. Кроме того, устройство не приспособлено к работе в каналах оросительных систем с присутствием в них сорной растительности, особенно водорослей. При наличии трех вертикально стоящих опор оно уже через несколько ча,сов выйдет из строя или будет давать искаженные показания.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, т.е. использование предлагаемого устройства позволит расширить диапазон измерения расхода путем перестановки груза противовеса, а также дает возможность использовать прибор на всех типах каналов. Кроме того изгиб патрубка позволяет скользить мусору по нему и таким образом самоочищаться.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве для измерения расхода открытых потоков, включающем опорный корпус с размещенным относительно него подвижно в вертикальной плоскости средством удержания и перемещения датчиков, связанным посредством перекинутого через блок троса с элементом плавучести, снабженного контргрузом и регистратор, средство удержания и перемещения датчиков выполнено в виде размещенного на опорном корпусе патрубка, внутри которого шарнирно установлен шток, связанный с одной стороны с дополнительным, укрепленным на патрубке, контргрузом, а с другой - с датчиком, причем часть патрубка выполнена с наклоном в сторону датчика, а на штоке укреплены демпферные элементы, при этом элемент плавучести выполнен в виде поплавка, охватывающего опорный корпус и патрубок, причем регистратор выполнен в виде двух самописцев, один из которых установлен на опорном корпусе, а другой на патрубке, указатели самописцев связаны соответственно с блоком и со штоком средствами удержания и перемещения,

На чертеже показана принципиальная кинематическая схема устройства.

Устройство состоит из опорного корпуса 1 прямоугольного сечения, по которому по вертикали перемещается элемент плавучести, выполненный в виде поплавка 2. К верхней части опорного корпуса 1 прикреплен самописец 3 и устройство 4 с тремя различными по диаметру блоками, соединенными нитями 5 и 6 соответственно с элементом плавучести - поплавком 2 и средством удержания и перемещения датчиков, выполненным в виде размещенного на опорном корпусе 1 относительно него подвижно в вертикальной плоскости патрубка 7, внутри которого шарнирно установлен шток 8 с демпферными шайбами 9, втулкой 10 и датчиком 11, выполненным в виде конусного экрана. Патрубок 7 посредством штока 8, шарниров 12 и блока 13 соединен с контргрузом 14 (с помощью ленты 15) и пишущим пером 16 самописца 17. Часть патрубка 7 выполнена с наклоном в сторону датчика 11. К наименьшему блоку устройства 4 прикреплена нить 18, которая проходит через блоки 19 и 20, между которыми закреплено перо 21 самописца 3. Элемент плавучести снабжен контргрузом 22.

Устройство работает следующим образом В намеченном русле водотока устанавливают гидрометрический мостик, к которому крепят опорный корпус 1, закрепляя на нем патрубок 7, так чтобы датчик 11 располагался в точке со средней скоростью потока. Заводят часовые механизмы самописцев 3 и 17. Прибор готов к работе.

Движущая вода в водотоке оказывает давление на конусный экран 11, в результате чего он отклоняется по горизонтали на длину AI. Это отклонение вызывает перемещение нити б и соединенного с ней пишущего пера 16. Оно осуществляет запись на ленте самописца 17.

Как только движение воды прекратится (скоростной напор равен 0), контргруз 14 возвращает датчик напора и пишущее перо в исходное положение

Движение потока может быть подвергнуто при резких изменениях режима канала кратковременным пульсациям. Для их сглаживания служат демпферные шайбы 9, которые при своем движении выталкивают жидкость в трубке через узкие отверстия втулки 10, на что требуются усилия. При очень кратковременных пульсациях датчик 11 может не реагировать на них совсем,

Поплавок 2 посредством капроновых нитей 5 и 18 и размещенного на последней пишущего пера 21 осуществляет запись изменения уровней воды на ленте самописца

3.

Как известно из гидрометрии, скорость потока жидкости в открытом русле на глубине 0,6Н от поверхности характеризует его среднюю скорость. Чтобы при изменяющихся уровнях воды в канале конусный экран 11 всегда размещался на этой глубине, прибор оснащен специальным устройством 4 с различными по диаметру блоками: длина ок- , ружно бти наибольшего в 0,6 раз меньше

среднего. Таким образом, при перемещении поплавка 2 вверх или вниз, к примеру, на 1 м патрубок 7 с датчиком 11 опустится или поднимется на 0,6 м. Контргруз 22 служит для компенсации веса опорного кор пуса 1 с патруб ом 7.

Формула изобретения Устройство для измерения расхода открытых потоков, включающий опорный корпус с размещенным относительно него ( подвижно в вертикальной плоскости средством удержания и перемещения датчиков, i связанным посредством перекинутого через блок троса с элементом плавучести, снабженным контргрузом, и регистратор, отл и- 1 чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, средство удержания и перемещения датчиков выполнено D размещенного на опорном корпусе патрубка, внутри которого шарнирно установлен шток, связанный с одной стороны с дополнительным, укрепленным на патрубке, контргрузом, а с другой - с датчиком, причем часть патрубка выполнена с наклоном в сторону датчика, а на штоке укрепле- ны демпферные элементы, при этом элемент плавучести выполнен в виде поплавка, охватывающего опорный корпус и патрубок, причем регистратор выполнен в

виде двух самописцев, один из которых установлен на опорном корпусе, а другой - на патрубке, указатели самописцев связаны соответственно с блоком и со штоком средства удержания и перемещения.

Использование: в водном хозяйстве и оросительных системах для измерения скорости и расхода воды в канале. Сущность изобретения: устройство содержит корпус 1 прямоугольного сечения, по которому перемещается поплавок 2. На корпусе закреплен самописец 3 и три блока, соединенные нитями 5 и 6 с поплавком. Средство удержания и перемещения датчиков выполнено в виде патрубка 7, внутри которого шарнирно установлен шток 8 с демпферными шайбами 9. втулкой 10 и датчиком 11 в виде конусного экрана. Посредством штока 8, шарниров 12 и блока 13 патрубок 7 соединен с контргрузом 14 и пером 16 самописца 17. К наименьшему бло устройства 4 прикреплена нить 18, которая проходит через блоки 19, 20, между которыми закреплено перо 21 самописца 3. Поплавок снабжен контргрузом 22. 1 ил. 18 19 (Л С 4 00 СЛ ь. 4 WS//S//////7