Устройство для регистрации давления водных потоков Советский патент 1945 года по МПК G01L23/12 

Для измерения давления водных потоков при расчете современных гидротехнических сооружений необходимо определять величину не только статического, но и динамического воздействия потока на сооружения, что в свою очередь требует измерения пульсирующих давлений.

Предлагаемое устройство позволяет определять одновременно как осредненное давление воды на обтекаемые твердые стенки сооружения, так и колебания давления.

Особенность предлагаемого устройства заключается в том, что оно выполнено в виде дифференциального манометра с мембраной, по одну сторону которой подается полное давление, создаваемое контролируемым потоком, а по другую сторону-некоторое осредненное давление, соответствующее постоянной составляющей давления того же , преобразованного при помощи отдельного -прибора. Таким образом, результирующее отклонение мембраны будет пропорционально переменной составляющей колебаний давления.

На чертеже схематически изображено описываемое устройство.

Основными частями устройства является электрический конденсаторный мембранный манометр / и пьезометрический преобразователь 2, сглаживающий колебания давления и измеряющий его осредненное значение. Дифференциальный манометр / состоит из упругой мембраны 3. служащей одной из обкладок электрического конденсатора. Второй обкладкой его служит неподвижная металлическая пластина 4. При колебаниях мембрана 5 приближается к пластине 4 или удаляется от нее, меняя тем самым емкость конденсатора. Последний включен в цепь электронной схемы 5 таким образом, что изменение его емкости вызывает изменение электрического тока на выходе. Колебания тока измеряются прибором или записываются при помощи осциллографа 6.

По одну сторону мембраны 3 подается полное давление р, создаваемое контролируемым потоком 7 жидкости, а по другую - постоянная составляющая того же давления через пьезометрический преобразова тель 2. Последний устроен следующим образом. К манометру 8 присоединен сосуд 9, соединяющийся в верхней своей части через трубку 10 с

воздушным зазором, расположенным между мембраной 3 и пластиной-/. Сосуд 9 служит для передачи (через воздух или масло) осредненного давления от манометра 8 к нижней стороне мембраны и носит название «сосуда противодавления.

Измерение давлений производится в следующем порядке.

Сначала, до пуска потока в канал, определяют нулевое положение манометров с и //, а зател устанавливают в нулевое положение мембрану 3. Для этой цели манометрические трубки заливают сверху водой до тех пор, пока последняя не покажется Б точке А, причем во время этой операции краны 12 и 13 должны быть открыты, а отверстие ниппеля 14 закрыто Уровень воды в трубках и в сосуде противодавления устано нится Hif мдной юризонталп с точкой .4 (в канале поток 7 отсутствует),, что и будет яи. яться нулевым положением манометров. Когда нулевая точка мрл-юметров определена, открывают отверстие ниппеля 14 для выпуска воды, нгход.ящейся над мембраной -. Б.дг.годг.рл -; уг. пометрах и cocy,.i;; протизодавлепия упадет до О, т. е. до уровня мембраны 5, HS высоту А/г. Затем закрывают верхний кран 12 и ниннель 14 конденсатора и вновь подливают воды в манометры (5 и 11 до уровня точки Л. Уровень жидкости в манометрах вновь нодни.мается до О, а в сосуде 9 противодавления-па довольно малую величину Дй за счет сжатия воздуха в сосуде (практически это сжатие незначительно, и уровень воды в сосуде .9 останется почти прежним). При этой операции, сжимая воздух в сосуде противодавления, па мембрану снизу передается ;1а ление, довольно близкое или ночти равное давлению столба воды над ней, т. е. мембрана будет испытывать с обеих сторон при.мерно равные давления и должна находиться в положении равновесия, почти без прогиба Б ту или другую сторону. Таким образом, все приборы до пуска воды находятся в положении нулевого отсчета. После этого но каналу пускают воду и производят измерение давлений.

Полное п льспруюн1ее давление потока в точке /1 будет передаваться одновременно как на манометры и //, так и иа мембрану 3 конденсатора сверху. В манометре 8 при наличии большого Д1 метра трубки и больню массы воды ну/1ьсации давлений должны сглаживаться полностью, вследствие чего етолб воды в нем установится ненодвижно на определенном уровне на все время действия силы р нри задан.иом режиме потока. Высота /г столба воды в манометре 8, отсчи1аиная (гг нулевого положения (положительная и отрицательная), будет показывать величиргу осредненного давления потока в точке А. В манометре же У/ столб жидкости будет пульсирующим, так как силы инерции Внем должны бьггь незначительны, но последние могут и превосходить малые пульсации и тем еамым сглаживать их, благодаря чему манометр // не всегда может достигать своей цели. Вследствие этого он предназначается то;1ько для визуальных наблюдений за пульсация.ми и включение его в ехему необязательно. Основные измерения и заиись пульсаций давлений нроизводятся нри помощи электрического дифференциального манометра / мембранного типа.

При работе мембрана 3 находится под действием двух сил: пульсирующего давления р (сверху) и постоянного давления pi (снизу).. Давле1И1е i передается от сосуда 9 и|)отиподавлением через воздух или масло, р может быть больще или меньше pi. Таким образом, результируюп1ая этих двух сил должна равняться Л// р-р или p - pi-р.

1 р С д м е т II 3 С) б ) е т е н и я

Устройство для регистранин давления водных потоков при помощи .мембранного измерителя давлеииГ с электрической нередачей показаний, например но методу измеиения электрической емкости конденсатора.

одной из обкладок которого служит мембрана, о т :i ича ющееся тем, что, с целью регистрации быстрых изменений давления, нолости сосуда по обе стороны мембраны связаны с каналом, давление потока в котором измеряется в одной полости непосредственно, а в другой - пои помощи промежуточного манометрического сосуда с расширениел для сглаживания быстрых колебаний давления таким образом, чтобы результирующий прогиб мембраны зависел от разности давле1 и.

6557-1

7Н