Указатель уровня Советский патент 1942 года по МПК G01F23/58 

Изобретение касается получения сильного звонкового сигнала в указатель уровня без применения посторонних источников механической или электрической энергии путем использования силы всплытия и спускания .поплавка.

При измерении уровня грунтовых вод обычно в скважину или шурф опускают .посредством мерной ленты разные виды «хлопушек или свистков.

Хлопушка представляет собой металлический стакан, отверстие которого направлено вниз. При резком погружении стакана в воду происходят воздушные выхлопы. Иногда к стакану приделывается свисток, работающий от сжатого воздуха в стакане при его погружении в воду.

Звуки от выхлопов и свисты получаются слабыми. Трудно улавливать их уже при глубине м- При уличном шуме или в шурфах с неправильными трубами и т. п. часто звук ясно не улавливается даже при 4-5 м, а в большинстве случаев выхлопы и свисты вовсе не получаются, так как .поверхность воды обычно бывает покрыта листьями и другими плаваюшими предметами.

В таких случаях приходится спускать «хлопушку до дна и в дальнейшем измерять мокрую отметку на ленте. При этом получаются большие ошибки от того, что лента, плавая по поверхности воды или касаясь мокрых стенок, замачивается дальше действительной отметки. С другой стороны груз касается отдельных выступов дна на различной глубине.

В лучшем случае, даже три хорошей слышимости в неглубоких шурфах, все же невозможно брать точную отметку, так как во время измерения приходится резко двигать ленту.

В целом такой примитивный способ отнимает много времени и исключает возможность точных измерений.

Ввиду указанных недостатков сделано много попыток изготовить поплавковые указатели с хорошим сигналом. Подобного ,рода предложе№ 62047- 2 ния сводятся к тому, что снаружи располагают ящик с аккумуляторами или гальваническими элементами, а на конце опускаемого груза помещают контакты, которые замыкаются при соприкосновении с водой, отчего снаружи включается электрический звонок или лампочка. Это представляет собой непортативное, дорогое и сложное устройство. Периодически требуется заряжать аккумуляторы или сменять элементыЬезотказность действия зависит от специальных практических знаний обслуживающего лица. Содержание в исправности опускных контактных проводов в связи с мокрой работой становится трудной задачей. Слищком обремененный наблюдатель не в состоянии обслуживать достаточное количество наблюдательных точек. Вся такая система настолько сложна, что.,не находит широкого практического .применения.

Предлагаг мый указатель, звонящий непосредственно от поплавка, обладает ;па сра-вн.ению с описанными указателями значительными преимуществами, так как представляет собой легкое, простое и безотказное устройство со звонковым сигналом, не требующее наличия источника электрической энергии, проводов и т. п.

Принцип устройства предлагаемого указателя следующий. В шурф опускается небольшой цилиндр, внутри которого в верхнем конце расположен резко звучащий колокольчик, а внизу помещается поплавок. При погружении в воду происходит относительное перемещение поплавка вверх и связанный с ним молоточек сильно ударяет по колокольчику. Точно такой же сильный удар происходит во время вытаскивания цилиндра из воды при обратном перемещении поплавка.

казатели уровня, основанные на принципе подачи звонкового сигнала непосредственно от поплавка, были также известны и ранее, но они обладали одним существенным недостатком.

При вынужденных ограниченных размерах самого прибора поплавок, помещенный внутри прибора, имеет ничтожную всплывающую силу. Поэтому до сих .пор не удавалось получать достаточно сильные звонковые сигналы непосредственным приводом от поплавка- Во всех указателях фактически звонковой сигнал приводится в действие заводным пружинным механизмом или при помощи электрической энергии от помещенных внутри прибора батареек. Поплавок только спускает собачку заводного пружинного механизма или замыкает контакты электрического звонка.

В ичредлагаемом указателе чисто конструктивным путем удалось настолько усилить действие поплавка, что без дополнительного источника энергии, непосредственно от всплывающей силы и от веса поплавка получаются резкие сильные удары по звонку и притом точно в определенных положениях как при погружении, так и при извлечении прибора из воды. Таким образом, для точного измерения глубины уровня воды наблюдатель может получить подряд неограниченное число проверочных сигналов, не вытаскивая прибор из щурфа, скважины.

В предлагаемом указателе, с целью получения сильного и резкого удара, свободно перекидывающийся между кромками колокола боек соединен растянутой пружиной с концом поворотного рычага, другой конец которого помещен так, что имеет возможность скользить в наклонной направляющей прорези. Перекидывание бойка осуществляется действием указанной пружины при переводе ее рычагом мимо центра вращения бойка.

Опыт показал, что одиночный резкий звон, подаваемый прибором, ясно слышен из очень глубоких щурфов.

На фиг-1 и 2 предлагаемый указатель уровня показан в двух проекциях с продольными разрезами.

К верхнему и нижнему концам цилиндрического корпуса (стакана) 4 припаяны ободки 3 и 22, имеющие нарезки для навинчивания крышек 2 и 21. Крышка 2 снабжена ушком / для подвешивания прибора.

Снизу Б стакан вводится поплавок 16 так, чтобы припаянная к нему фасонная деталь-пластина 17 широким краем зашла в прорезь направляющей рамки 18, которая припаяна заранее к корпусу 4. Затем ввинчивается нижняя крышка 21. Таким образом, поплавок 16, имеющий в плоскости детали-пластины 17 четыре о.порных ролика 19, в ограниченных пределах будет свободно -перемещаться вверх и вниз, но не может поворачиваться относительно корпуса 4 благодаря рамке 18.

Механизм колокола собирается заранее на стойке 5. Припаянные к молоточку (бойку) 9 стальные ножки 10 слегка упруго сжимаются и отогнутыми концами вставляются между лапками стойки 5 в поперечные отверстия.

Затем колокол 7 крепится к стойке 5 одним из винтов 8. Снизу в отверстие колокола 7 всовывается конец рычажка 13 и зацепляется за пружину 12. Затем рычажок с пружиной оттягивается и вставляется штифт валика 14. После этого колокол окончательно крепится к стойке посредством второго винта 8, головка которого блокирует штифт валика 14.

Рамка 11 регулируется и .припаивается в стойке 5 таким образом, чтобы при наклоне до отказа влево и вправо молоточек 9 не соприкасался плотно с поверхностью колокола, а упирался своими ножками в края рамки 11В момент удара (за счет упругости ножек) молоточек по инерции проскакивает небольщой зазор и дает одиночный чистый удар по колоколу.

После сборки механизма колокола стойка 5 всовывается сверху в цилиндрический корпус 4 наискосок от детали-пластины 17. Затем поворотом верхнего фланца стойки 5 находящийся на конце рычажка 13 ролик 15 вводится в косую прорезь детали-пластины 17. При этом установочный штифтик 6 у края фланца западет в свое гнездо на ободке 5.

Завинчивание крышки 2 окончательно закрепляет стойку 5 и в собранном приборе поворот молоточка 9, рычажка 13 и движение деталипластины 17 .поплавка происходит постоянно в одной вертикальной плоскости.

Прибор работает следующим образом.

На чертеже указатель показан в момент погружения в воду, когда за счет натяжения пружины 12 молоточек 9 должен переброситься слева направо и ударить по правому краю колокола.

Аналогичное происходит при вытаскивании из воды- Поплавок 16 своим весом опускается на дно цилиндра .При таком опускании косой прорези детали-пластины 77 ролик /5 переходит слева направо (.показано пунктиром), а молоточек перебрасывается обратно справа налево.

Независимо от скорости движения поплавка, молоточек остается неподвижным до тех пор, пока конец рычага (точка Т) не перейдет за линию МН, проходящую от верхнего конца пружины через центр вращения молоточка. После того, как точка Т вышла за линию МН, поплавок может даже остаться неподвижным, так как за счет натяжения пружины, после потери равновесия, молоточек с постоянно возрастающим ускорением перебрасывается от одного края колокола до другого и производит сильный удар.

- 3 -№ 62047

№ 62047- 4 -

Таким образом, при любом медленном движении поплавка сперва постепенно накапливается энергия в виде растягивания пружины, а потом в определенный момент за счет натяжения пружины происходит резкий поворот молоточка и скопившаяся в нем живая сила мгновенно погашается у противоположного края колокола, отчего получается резкий сильный удар.

Дополнительный груз 20 подбирается такой величины, чтобы обший вес поплавка и его всплывающая сила были равны.

Подтягивание пружины 12, т. е- приращение ее длины в точке Т, в десять с лишним раз меньше соответствующего вертикального перемещения поплавка 16. Поэтому небольшой поплавок развивает сильное натяжение пружины и дает в итоге мощный удар молоточка по колоколу.

Остальные детали конструкции ясны из чертежа. Вода свободно входит и выходит через семь больших отверстий а в нижней крышке. Звук выходит через сплошной ряд боковых отверстий б и через верхние отверстия виг.

Во избежание засорения все отверстия с внутренней стороны затянуты припаянными латунными сетками 2с и 24. При случайном же заносе жидкой илистой грязи и высыхании ее внутри прибор легко разбирается и чистится.

Косой вырез в детали-пластине 17, действуя как клин, отводит длинное плечо рычажка. Благодаря такому суммарному сочетанию законов клина и рычага небольшая сила от поплавка, действуя на большом пути, создает большую силу натяжения пружины молоточка.

Кроме того, связанный с пружиной конец короткого плеча рычажка вынесен за центр вращения молоточка. Поэтому при движении поплавка вверх или вниз предварительно происходит накоиление энергии и только с определенного момента вся эта энергия передается молоточку на всем его пути при перебрасывании от одного края колокола до другого, отчего получается сильный удар.

Предлагаемая конструкция позволяет выполнять прибор в виде портативного и легкого цилиндрика небольшого диаметра, так как сильные одиночные удары по звонку становятся слышными даже при очень глубоких шурфах.

Кроме того, удары молоточка происходят при точно определенных погружениях конца прибора в воду и после первого сигнала, медленно двигая прибор вверх и вниз, можно получать неограниченное число повторных сигналов. Поэтому отметку уровня воды и колебания можно измерять с точностью до 1 мм.

Предмет изобретения

Указатель уровня подземных вод в шурфах и скажинах, выполненный в виде полого стакана, содержащего в себе поплавок и сигнальный колокол, срабатывающий непосредственно от поплавка при предельном уровне, отличающийся тем, что, с целью получения сильного и резкого удара, свободно перекидывающийся между кромками колокола боек, соединен растянутой пружиной с концом поворотного рычага, другой конец которого помещен так, что может скользить в наклонной направляющей прорези детали-пластины, скрепленной с поплавком таким образом, чтобы перекидывание бойка осуществлялось действием пружины при переводе ее рычагом мимо центра вращения бойка.

Фиг 1

Фиг. г