УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЕКУНДНОГО РАСХОДА ВОДЫ В КАНАЛАХ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ Советский патент 1928 года по МПК B01C13/00 

Предлагаемое устройство имеет целью определять в каналах прямоугольного сечения расход воды посредством одновременного учета средней скорости воды в канале и глубины воды.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - разрез поперек канала и на фиг. 3 - разрез вдоль канала через нишу (стрелка показывает направление течения воды в канале; р-решетки).

Средняя скорость воды в канале учитывается путем определения силы тока в соленоиде, втягивающем сердечник, сцепленный с легкой металлической рамкой с двумя подвижными горизонтальными пустотелыми трубками каплеобразного сечения, расположенными поперек течения на высоте h₁=0,8 Н и h₂=0,2 Н, где Н - глубина воды на половине ширины канала. С увеличением скорости воды, а следовательно, и давления водяных струй () рамка отодвигается на колесах по горизонтальным направляющим вниз по течению и одновременно выводит часть сопротивления реостата, включенного в цепь устройства и эл. магнита (фиг. 1). Так как притяжение эл. магнита возрастает при малой индукции пропорционально квадрату силы тока в соленоиде (), то, приблизительно, показания устройства будут пропорциональны средней скорости течения воды в канале (). Указатель прибора делается неподвижным, а шкала - в виде цилиндра, могущего под влиянием эл. тока соленоида поворачиваться на определенный угол, как в гальванометре Депре Д′Арсонваля; цилиндр Б делается подвижным вдоль четырехгранной оси, при чем движение его связано с движением поплавка; тогда, определив помощью нескольких вертушек Вольтмана секундные расходы воды в кубических метрах при постоянной глубине воды, наносят на цилиндрическую шкалу ряд отметок Q_l, Q₂, Q₃. Определив секундный расход для того же канала при нескольких иных глубинах воды, получают ряд отметок, которые дадут возможность вычертить на цилиндрической поверхности ряд кривых (гипербол) одинаковых расходов воды в кубических метрах в секунду, но при различных скоростях и глубинах воды в канале.

Механическая часть устройства состоит из алюминиевой ажурной рамки, могущей катиться по горизонтальным направляющим рельсам, уложенным сбоку канала параллельно его оси, на высоте около 1 метра выше наивысшего уровня воды, над особой нишей, сделанной в стене и сообщающейся небольшим отверстием с каналом. На рамке укреплена труба, в которой могут, по особым направляющим, двигаться две входящие друг в друга трубы, скрепленные снизу с горизонтальными пустотелыми алюминиевыми трубками каплеобразного сечения ГШ₁ и ГШ₂, герметически закрытыми на концах. Трубы взяты такого сечения, что вес труб равен весу вытесняемой ими воды. Горизонтальные пустотелые трубы поплавком удерживаются постоянно на определенной высоте: верхняя - на высоте h₁=0,8 глубины воды в канале, а нижняя - на высоте h₂=0,2 Н. Вертикальные трубы повешены на стальных тросиках, перекинутых через двойной шкив с отношением диаметров один к четырем. Ось шкива помощью зубчатой рейки и зубчатого колеса вращается при под′еме вверх поплавка , чем вызывается под′ем обеих горизонтальных трубок ГШ₁ и ГШ₂. Этот же поплавок при под′еме воды передвигает вправо и влево и цилиндр Б с вычерченными на нем кривыми расходов воды при различных высотах уровня воды в канале и скорости ее .

Электрическая часть устройства состоит из соленоида 8 с сердечником, реостатом R и электромагнитной системы 10. Соленоид питается эл. током от эл. станции через потенциометр или от аккумуляторной батареи при напряжении около 100 вольт. Сердечник 7 соленоида сцеплен с рамкой и, с увеличением скорости воды в канале, следуя за рамкой, частично выходит из соленоида. Контакт, укрепленный на рамке и скользящий по уложенному параллельно оси канала реостату R, включенному в цепь соленоида, при увеличении скорости воды в канале, передвигается в направлении течения воды в канале и уменьшает величину сопротивления, включенного в цепь соленоида и эл. магнитной системы до тех пор, пока не получится уравновешение силы притяжения соленоида и силы давления воды на две горизонтальные пустотелые штанги. Электромагнитная система представляет из себя электромагнитный остов из мягкого железа с наложенной на нем обмоткой, по которой течет ток определенной раз навсегда силы (50 мА), вызывая в магнитном остове сравнительно значительную магнитную индукцию около 12000 гауссов. Между полюсами вставлено цилиндрическое тело мягкого железа, а в между-железном пространстве помещена легкая алюминиевая рамка с сотней витков изолированной шелком проволоки, обтекаемой током, идущим из соленоида через вышеупомянутый реостат. Ось рамки помощью двух шестеренок сцеплена с осью цилиндра Б с нанесенными на его поверхности кривыми расходов воды. Цилиндр укреплен на шариковых подшипниках.

Когда устройство установлено, включают ток в цепь соленоида и электромагнитной системы; затем, помощью реостата R доводят силу тока в электромагнитной системе до указанного на шкале миллиамперметра - деления около 50 мА и, передвигая контакт потенциометра , доводят напряжение на зажимах соленоида до нормального 100 в. Все сопротивления и обмотки сделаны из проволоки с небольшим температурным коэффициентом во избежание разницы влияния температуры зимой и летом. С увеличением давления воды на трубки, сила тока в электромагнитной системе и соленоида возрастет, в связи с чем увеличивается поворот цилиндра Б с начерченными кривыми. С возрастанием высоты уровня воды поплавок поднимает помощью зубчатой рейки обе трубки на соответственную высоту, а также отодвигает цилиндр с начерченными кривыми в сторону от неподвижного указателя и служащего для отсчета секундного расхода воды в канале.

Устройство для определения секундного расхода воды в каналах прямоугольного сечения, характеризующееся тем, что оно состоит из двух металлических каплеобразного сечения труб ГШ₁ и ГШ₂ расположенных поперек канала на половину его ширины, удерживаемых постоянно на 0,2 и 0,8 глубины воды в канале и прикрепленных к коаксиальным цилиндрам 1 и 2, подвешенным на тросах через блоки 3, 4 на металлической раме 5, подвижной по горизонтальным направляющим рычагам 6, уложенным выше наивысшего уровня воды параллельно оси канала, над особой нишей в его стенке, каковая рама 5 несет сердечник 7 соленоида 8, включенного в цепь источника тока последовательно с сопротивлением R, изменяющимся в зависимости от положения контакта 9, неизменно связанного с рамой 6 и с подвижной в постоянном поле электромагнита 10 рамкой 10′, сцепленной зубчатой передачей с цилиндром Б,. на котором нанесены опытным путем кривые секундного расхода воды в данном канале в зависимости от скорости течения воды и ее высоты стояния, каковой цилиндр устроен передвижным вдоль четырехгранной оси 11 и связан передачей при помощи зубчатых колес и зубчатых реек с поплавком , служащим, при изменении высоты стояния воды, для передвижения барабана Б в ту или другую сторону вдоль оси 11 и для одновременного под′ема или опускания цилиндров 1 и 2.