Гидростатический нивелир Советский патент 1976 года по МПК G01C5/04 

1

Изобретение относится к области гидростатического нивелирования и может быть применено при строительстве н эксплуатации прецизионных сооружений.

Известные гидростатические нивелиры, содержащие сообщающиеся сосуды и регистрирующее устройство визуального типа, обладают невысокой точностью вследствие образования меииска на регистрирующих щкалах и ограииченной разрещающей способности глаза.

Автоматизированные системы регистрации с оптическим, электрическим и емкостным объемом информации об уровне обладают, как правило, сложной дорогостоящей конструкцией. Повышение точности таких регистрирующих устройств ограничено прямой зависимостью между перемещением измеряемого объекта и перемещением уровня жидкости в сосудах.

В меньшей степени эти недостатки присущи гидростатическому нивелиру, сосуды которого выполнены в виде подвешенных сильфонов, и их нижиие части контактируют с датчиками малых перемещений. Однако при миогократиой работе сильфопы измеияют первоначальные параметры, что влияет на точность измерений. Кроме того, необходимость установки высокоточных датчиков в каждой головке и определеиие искомого превышения как

разность измеренных величин усложняет конструкцию и сам процесс измерений.

Целью изобретения является упрощение конструкции регистрирующего устройства и

повышение точности измерения. Для достижеиия этой цели в жидкостной шланг вставлена трубка из прозрачного материала. В трубке имеется воздушная пробка или пробка из жидкости, отличающейся по цвету от заполнителя и не смешивающаяся с ним. Трубка выставляется горизонтально с помощью уровня или маятника.

Такая конструкция устройства позволяет регистрировать не изменение высоты столба

жидкости, а объем перетекающей жидкости при изменении высоты столба. При перетекаиии жидкости смещение пробки от первоначального прямопропорционально отношению квадратов радиусов сосуда и трубки.

На фиг. 1 показан предложенный гидростатический нивелир; иа фиг. 2 - регистрирующее устройство нивелира.

Гидростатический нивелир состоит из двух сосудов 1, частично заполненных жидкостью.

Между собой сосуды 1 соедииены жидкостным 2 и воздушным 3 шлангами. В жидкостном шланге установлено регистрирующее устройство 4.

Регистрирующее устройство (фиг. 2) состоит из калиброванной по внутреннему диаметру прозрачной трубки 5, пробки 6 и подставки 7, с помощью которой трубка установлена в горизонтальное положение. Трубка является частью жидкостного шланга и имеет отсчетную шкалу 8. Пробка 6 перекрывает все сечение трубки и представляет собой воздушный пузырек или жидкость, отличающуюся по цвету от заполнителя. Пробка в первоначальном положении установлена по центру трубки, и отсчетная шкала направлена в обе стороны от этой нулевой отметки.

Трубка 5 при помощи подставки 7 с уровнем 9 приведена в горизонтальное положение для того, чтобы заполнитель пробки, плотность которого отличается от плотности основного заполнителя, не оказывал дополнительного давления на заполнитель в шланге.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При изменении положения сосудов (h - вертикальное перемешение одного из них относительно первоначального) нарушается гидростатическое равновесие, и жидкость перетекает из одного сосуда в другой до тех пор, пока равновесие не установится вновь.

Объем перетекающей жидкости в этом случае выражается формулой:

Т/ /ic яД

2

где R - радиус стакана.

При перетекании жидкости происходит перемещение пробки.

Объем трубки, соответствующий ходу пробки, равен объему перетекающей жидкости

,2 АЯ«1 2

радиус трубки; ход пробки.

л с 2

/г

Kfi,

где /С - коэффициент связи между изменением высоты сосуда и перемещением пробки.

Для.регулировки величины пробки на трубке имеется ответвление 10 с краном 11 и гру шей 12.

Устройство просто в изготовлении и эксплуатации, обладает высокой чувствительностью, позволяет исключить ошибку температурных деформаций, если установить два регистрирующих устройства у каждой головки. Выбирая соответствующие размеры гидростатических сосудов и трубки, можно получить необходимое значение коэффициента К. Например, при R IQ см, r-l см, .

Следовательно, пробка переместится на величину, в 50 раз большую, чем изменится высота сосуда.

По величине смещения пробки можно достаточно точно вычислить величину изменения разности высот гидростатических сосудов. Стоимость гидростатических нивелиров снижается на 50-70% за счет значительного упрощения конструкции отсчетного устройства.

Формула изобретения

Гидростатический нивелир, содержащий соединенные шлангами сосуды с жидкостью и регистрирующий орган, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения конструкции, шланг с жидкостью снабжен горизонтально установленной, калиброванной по внутреннему диаметру, прозрачной, проградуированной трубкой с помещенной внутри свободного перемещающейся пробкой, например, в виде воздушного пузырька, равного по диаметру внутреннему сечению трубки и соединенной через отверстие в боковой стенке с механизмом образования и регулирования воздушного пузырька.

. /

72

S

Риг. 2