Плювиограф Советский патент 1981 года по МПК G01W1/14 

I

Изобретение относится к области гидрометеорологического приборостроения и может быть использовано для регистрации во времени интенсивности выпадающих в жидком состоянии атмосферных осадков и их суммарного количества.

Известны плювиографы системы Гельмана - Фюссе, в которых выпадающие жидкие осадки накапливаются в мерном сосуде и при превышении некоторого объема (верхнего уровня воды в сосуде) жидкость вытекает через сифонную трубку. В мерном сосуде находится поплавок и его перемещение при, изменении уровня жидкости передается самописцу для регистрации на диаграммной бумаге. Одновременно с этим меняется уровень жидкости в сифонной трубке, соединенной с мерным сосудом под тупым углом к корпусу. Сифонная трубка имеет, специальную форму, обеспечивающую автоматический слив жидкости

от верхнего до некоторого конечного уровня l J.

Недостатками этих плювиографов являются:

невозможность одновременно удовлетворить основные требования, предъявляемые к плювиографу, - точность измерения и независимость результатов регистрации от интенсивности выпадания осадков. Для выполнения первого требования необходима стабильность начального и конечного уровней слива жидкости из мерного сосуда, что достигается уменьшением диаметра сливного сифона. Однако,

15 при этом увеличивается его гидравлическое сопротивление, слив замедляется и результаты регистрации начинают зависеть от интенсивности выпадания осадков. Чтобы избежать этого,

20 необходимо ускорить вытекание воды из мерного сосуда путем увеличения диаметра сифонной трубки. При этом возникает струйчатый перелив жидкости через верхнее колено сифона, что э свою очередь приводит к снижению точности измерения из-за нестабильности уров.чей слива;

необходимость частых профилактических промывок трубки сифона, ее обезжиривания для обеспечения нормального слива, мто снижает надежность работы предназначенного для эксплуатации в полевых условиях прибора;

необходимость тьчательной герметизации соединения сифонной трубки с корпусом мерного сосуда-. В противном случае, при попадании воздушных пузырей в поток вытекающей жидкости, слив происходит не полностью, что приводит к нестабильности начального и конечного уровней слива.

Критичность правильности работы плювиографа к форме сифонной, трубки, которая должна изготавливаться строго по определенному шаблону. При отклонении формы от эталона снижается точность и надежность работы плювиографа вследствие нестабильной фиксации уровней слива.

Наиболее близким к описываемому является плювиограф, который содержит осадкоулавливающую воронку, мерный сосуд Со сливным патрубком и поплавком, связанным с регистратором, упорный механический контакт, связанный с одним концом шарнирно закрепленного рычага, и устройство, принудительного слива. Устройство слива содержит груз, прикрепленный к одному концу перекинутой через блок гибкой тяги, связанной другим концом через механизм ударного воздействия с поплавком. Второй конец шарнирно закрепленного рычага соединен с выступом профилированного кулачка(улитки) механизма ударного воздействия ,..

Однако отмечается недостаточно высокая надежность и точность работы, связанные с наличием сифонного слива

Невозможность одновременно удов, летворить требования, предъявляемые к надежности работы устройства принудительного слива и чувствительности его срабатывания. Так для большей эффективности начального принудитель него воздействия на поплавок (его притапливания) груз должен быть более массивным. При этом возрастает усилие, с которым фиксирующий выступ улитки прижимается к шарнирно

закрепленному рычагу спускового устройства, что снижает чувствительность его срабатывания. Кроме того, при резком ударе упорных штырей 5 улитки по колодке, закрепленной на штоке поплавка, перо самописца отскакивает от диаграммной бумаги, разбрызгивая чернила, что приводит к браку получаемой записи. Из-за нена«0 дежности работы ударного механизма слив может сразу не произойти.

Целью изобретения является повышение точности и надежности регистрации плювиографа.

5 Это достигается тем, что сливной патрубок присоединен к мерному сосуду посредством гибкой трубки под ост. рым углом к его стенке и снабжен в верхней части фиксирующим выступом, 20 входящим в зацепление с концом шарнирно закрепленного рычага, а конец гибкой тяги прикреплен к верхнему, открытому, концу сливного патрубка.

JJ Сливной патрубок выполнен вращающимся относительно корпуса мерного сосуда и имеет форму пустотелого цилиндра или усеченного конуса, расширяющегося в направлении сливного отверстия и частично заглушенного у сливного торца механической диафра - мой. В верхнем положении патрубка, фиксируемом с помощъю шарнирно закрепленного рычага, слив не происходит, так как длина патрубка бирается больше высоты подъема в нем жидкости при максимальном объеме воды в мерном сосуде. В нижнем положении патрубка под действием гидростатического давления слив жидкости происходит до тех пор, пока ее уровень не достигнет нижней точки прикрепления патрубка к стенке мерного сосуда (при этом напор рарен нулю). Тем самым стабилизируется положение

5 начальной линии записи на диаграмме. Для обеспечения перемещения сливного патрубка он соединяется под острым углом к корпусу мерного сосуда посредством гибкой трубки и снабжен

50 фиксирующим выступом, в который упирается конец шарнирно закрепленного рычага. В другой конец рычага упирается механический контакт, который давит на рычаг при достижении поплав$5 ком верхнего граничного уровня жидкости в мерном сосуде. Второй конец гибкой тпги, перекинутой через блок и соединенной с грузом, прикреп5леи к верхнему концу сливного патру ка. X На чертеже показан описываемый плювиограф. Плювиограф содержит осадкоулавли вающую воронку 1, мерный сосуд 2, поплавок 3 со штоком t, регистратор 5, сливной патрубок 6, гибкую трубку 7, устройство принудительног слива В, груз 9, гибкую тягу 10, блок 11, рычаг 12, шарнир 13, фикси рующий выступ патрубка 1 и упорный механический контакт 15. Воронка 1 служит для слива жидких атмосферных осадков в мерный со суд 2, внутри которого размещен поплавок 3. Шток поплавка соединен с регистратором 5, предназначенным для непрерывной записи информации о выпадающих осадках. Патрубок 6 служит для слива жидкости из мерного с суда 2 после достижения ею уровня Уц Патрубок выполнен в форме пустотело металлического (пластмассового) цилиндра или усеченного конуса, расши ряющегося в направлении сливного от верстия. Длина патрубка | выбирает из условия отсутствия перелива жидкости через сливное отверстие при д стижении уровня Уц: еп7еж где с,„ - высота столба жидкости в патрубке при его верхнем фиксированном положении. Сливной торец патрубка частично заглушен механической диафрагмой. Гибкая, например гофрированная,ре зиновая трубка 7 служит для герметич ного подвижного соединения сливного патрубка 6 с корпусом мерного сосуда 2 (боковой трубкой) под острым уг лом. Устройство принудительного слива 8 предназначено для опускания и подъема сливного патрубка 6 при дос жении жид костью в мерном сосуде 2 Уровней Уц и У соответственно. Уст ройство состоит из груза 9, прикрепленного к концу гибкой тяги 10 (например, капроновая или шелковая . нить), и блока 11. Второй конец тяги 10 соединен с верхним концом патрубка 6. Рычаг 12 служит для удерживания патрубка 6 в верхнем положении и выполнен в виде жесткой тяги (пластины) , .подвижно укрепленной в шарнирном соединении 13. Фиксируощий выступ предназначен для резъемного соедини,ния.сливного патрубка 6 с рычагом 12 и может быть выполнен, например, в форм. клювика, обращенного острием вниз. Входящий с ним в зацепление конец рычага 12 изогнут при этом о форме клювика, ориентированного острием вверх. Упорный механический контакт 15 служит для выведения рычага 12 из зацепления с фиксирующим выступом патрубка при уровне воды в мерном сосуде Уц . Контакт выполнен в виде штифта, свободно скользящего в отверстии крышки, закрывающей сверху мерный сосуд. Контакт снабжен ограничителем перемещения вниз, удерживающим его от выпадания из отверстия. К этой же крышке крепится шарнир 13. Работа плювиографа происходит следующим образом. В исходном состоянии сливной патрубок 6 находится в верхнем положении, удерживаясь зацеплением фиксирующего выступа с нижним концом рычага 12. Упорный контакт 15 опущен, груз 9 находится в крайнем нижнем положении. Поплавок 3 со штоком k находятся в промежуточном положении, обусловленном количеством поступившей в мерный сосуд из воронки 1 жидкости. На диаграммной бумаге регистратора 5 записана информация, соответствующая выпавшему количеству жидких атмосферных осадков. При дальнейшем выпадании осадков поплавок 3 всплывает и при уровне жидкости Уд упирается в механический контакт 15 который давит на рычаг 12. Вращаясь в шарнирном соединении 13, нижний край рычага опускается и выходит из зацепления с фиксирующим выступом 14. Поскольку центр тяжести заполненного жидкостью патрубка 6 смещен относительно его центра вращения (точкаА ), патрубок, вращаясь относительно т. А,опускается в крайнее положение, ограниченное фиксатором. Положение патрубка и груза при этом показано пунктиром. После того, как сливное отверстие опускающегося патрубка займет положение ниже уровня УН начинается слив жидкости. Слив происходит под действием напора, создаваемого гидростатическим давлением слоя воды, расположенного выше ровня У(. Уровень проходит через ижнюю точку (точка В) линия соединения боковой трубки мерного сосуда 2с его корпусом. При сливе поплавок 3со штоком k и контакт 15 опускаются, линия записи регистратора 5 возвращается к нулевому уровню. Вода из мерного сосуда 2 через сливной патрубок 6 стекает в расположенный внизу контрольный сосуд. После понижения уроьня жидкости до т. В дальнейшее его перемещение вниз прекращгется, так как напор становится равным нулю. Остатки воды вытекают из патрубка, тем самым уменьшая его вес. Сливной конец патрубка 6 сначала замедленно, а затем быстрее (по мере вытекания остатков воды) перемещается вверх, груз 9 опускается, В определенный момент выступ 1 опорожненного патрубка входит в зацепление с нижним концом рычага 12, фик сируя патрубок в верхнем положении. Устройство возвращается в исходное состояние. В дальнейшем указанные циклы работы плювиографа периодически повтЬряются. Придавая патрубку 6 форму усеченного пустотелого конуса (тем самым смещая положение его центра тяжести относительно центра вращения), расширяющегося к сливному концу, и частично заглушив торец механической диафрагмой, можно добиться оптимального согласования степени замедления подъема патрубка от крайнего ниж него положения до уровня Уц, обеспечивающего его полное опоражнивание, с необходимой скоростью слива жидкости из мерного сосуда, В описываемом устройстве стабильность начального и конечного уровней слива жидкости из мерного сосуда не является критичной к точности фиксации крайних положений патрубка. Существенно упрощается изготовление устройства принудительного слива и 98 самого патрубка, а также предварительная регулировка и настройка плювиографа. При этом для обеспечения полного слива не предъявляются повышейные требования к чистоте внутренней поверхности патрубка. Формула изобретения 1.Плювиограф, содержащий осадкоулавливающую воронку, размещенную над мерным сосудом со сливным патрубком и связанным с регистратором поплавкои, упорный механический контакт верхнего граничного положения поплавка, связанный с одним концом шарнирно закрепленного рычага, и устройство принудительного слива в виде груза, укрепленного на одном конце перекинутой через блок гибкой тяги, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности, в нем сливной патрубок присоединен к мерному сосуду посредством гибкой трубки под острым углом к его стенке и снабжен в верхней части фиксирующим выступом для зацепления с концом шарнирно закрепленного рычага, а второй конец гибкой тяги прикреплен к верхнему, открытому, концу сливного патрубка. 2.Плювиограф по п. 1, отличающийся тем что в нем сливной патрубок выполнен расширяющимся в направлении открытого конца и снабжен частично его заглушающей диафрагмой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе К Кедроливанский В.Н. и Стернзат М.С. Метеорологические приборы. Л-д., Гидрометеоиздат, 1953, с. . 2. Авторское свидетельство СССР № 99836, кл, G 01 W 1/Й, 1955.