Устройство для учета водного стока Советский патент 1982 года по МПК G01F11/22 

(54) УСТРОЙСТВО для УЧЕТА ВОДНОГО СТОКА

I

изобретение относится к сельекому хозяйству и предназначено для учета поверхностного стока с опытного полевого участка в условиях размыва почвы.

Известны устройства для учета количества жидкости дозами. Такие устройства имеют качающиеся ковши, П|зй наполнении которых происходит смещение центра тяжести ковша относительно оси вращения, приводящее в результате к опрокидыванию его и опорожнению 1 и 2.

Недостатком указанных устройств является неудовлетворительная форма днища ковша и небольшой угол наклона его в момент слива, из-за чего происходит накопление осадка в нижней части днища.

Наиболее близким к предлагаемому по Технической сущности является устройство, содержащее корпус, опрокидывающийся ковш с коромыслом и противовесом и кинематическую связь между ковшом и мерными емкостями

Однако интенсивность потока воды в ковше недостаточна для смыва осадка из-за небольшого угла наклона в момент опрокидывания. Использование такого ковша для учета жидкостей со взвешенными частицами приводит к задержке осадков в ковше. В результате изменяется фракционный состав стока,

10 подлежащего учету, становится невозможным отбор проб для анализа фракционного состава. Затрудняется оценка размыва почвы.

Цель изббретения - повышение точ15ности.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено укрепленной на корпусе консольной пружиной с резиновым амортизатором для противо20веса, возвратной пружиной переменной жесткости, установленной на консольной пружине и взаимодействующей с коромыслом, а профиль днища ковша вы392полней в виде криволинейной поверхности с. плавно уменьшающейся кривизндй в сторону слива. Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что ковш опро кидывается на большой угол и более энергично, с большей скоростью. Ускорению процесса опрокидывания способствует форма днища ковша, испытыв.ающая действие гидродинамических сил выплескиваемой воды подобно действию на лопатку турбины. При этом интенсивный поток воды в ковше смывает осодок с днища. Возвратная пружина в начале своего взаимодействия с коромыслом создает небольшое усилие, не позволяющее ковшу находиться в верхней мертвой точке в статическом состоянии. При дальнейшем ее растяжении, связанном с переходом опрокидывающегося ковша через вертикаль, жесткость пружины увеличивается, ковш испытывает резкое замедление и отбрасывается пружиной назад в исходное положение. Все эти ме ры способствуют ускорению процесса опрокидывания и опорожнения ковша. Если в известном устройстве время оп рокидывания , опорожнения и возврата ковша составляет в сумме 2-3 с, то в предлагаемом устройстве с ковшом той же емкости (5 л) это время умень шено до 0,7 c а угол отклонения ков ша существенно увеличен. Порции воды сливаемой из ковша в приемник вместе с осадком, имеют одинаковый объем и неизменную интенсивность, не зависящую от средней интенсивности :стока с опытного участка. Кроме того, при таком энергичном выплеске из новша вода в приемнике сильно турбулизуетс что способствует перемешиванию и рав номерному распределению в ней фракций осадка. Появляется возможность производить отбор проб в отводящей трубе приемника с помощью простейшего вододелителя, конструкция пробоотборника значительно упрощается. На фиг. 1 показано устройство, об щий вид; на фиг. 2 - то же, вид свер ху. Устройство содержит качающийся ковш V с коромыслом 2 и противовесом 3, вращающийся в цапфах k на пластмассовых вкладышах 5, прикрепленных к ковшу. Цапфы крепятся к корпусу 6 К корпусу 6 прикреплена также консол ная пружина 7 с резиновым амортизато ром 8. На консольной пружине 7 установлена пружина переменной жесткости, состоящая Из крюка 9, свитого из двух стальных проволок, и пружинящей пластины 10.Коромысло 2 икеет стальной пруток 11, связывающий две половины коромысла. Вода подается в ковш по трубе 12. Слив из ковша производится в приемник 13, выполненный в виде бункера, суживающегося книзу. В приемнике находится пластина 1 с отверстиями для гашения энергии потока воды, сливаемой из ковша 1. Приемник 13 связан с отводящей трубой 15 в которой неподвижно установлен пробоотборник 16 в виде желобка с сужающимися кверху краями. Пробоотборник 16 связан с трубопроводом 17. Для учёта числа опрокидьшаний ковша служит счетчик 18, связанный гибким проводом 19 с пружиной 20, прикрепленной к вкладышу 5. К вкладышу прикреплен также подпружиненный храповик 21, взаимодействующий с храповым колесом 22, которое через редуктор 23 передает вращение на вал 2k, На валу укрепле л a катушка 25, связанная гибкой 1связью 26 с кареткой 27 самописца ,28. Диаграммный барабан самописца 28 снабжен часовым механизмом, который может быть застопорен чекой 29, связанной гибкой связью 30 с коромыслом 2. В нижней части устройства расположена карусель 31 с мерными емкостями 32. Карусель 31 фиксируется в требуемых положениях фиксатором 33Карусель 31 связана с валом 2 посредством подпружиненной поводковой муфты, состоящей из двух пальцев 3, установленных на карусели 31 и консольных пружин- 35 секторной фланцевой втулки 36. Устройство работает следующим образом. Устройство устанавливают в естественном или искусственном водосливе с опытного участ(«а. Предварительно карусель 31 заряжают мерными емкостями 32, заводят часовой механизм самописца 28 и стопорят его чекой 29Каретку 27 самописца 28 устанавливают в начальное положение. Подготовленное таким образом устройство может неограниченное время находиться в бездействии, пока не начнется сток с опытного участка. При наполнении ковша 1 водой вес его увеличивается, а центр тяжести системы ковш 1 - ко-, ромысло 2 - противовес 3 смещается вве0х и вправо. Когда он сместится правее оси вращения ковша 1, происходит ускоряющееся опрокидывание ковша и слив воды из него. При этом поток воды в ковще смывает накопившийся на днище осадок. В конце опрокидывания, когда ковш 1 приближается к вертикальному положению, пруток 11 коромысла 2 входит в зацепление 9 крюком 9 и изгибает его. При дальнейшем движении ковша 1 происходит распрямление средней части крюка 9, изгиб пластины 10 и, наконец, небольшой изгиб консольной пружины 7 Эквивалентная жесткость возвратной пружины при этом возрастает. Если в начале небольшое усилие пружины было необходимо для того, чтобы ковш случайно не застрял в вертикальном поло жении, то в конце хода опрокидывания происходит резкое замедление ковша и его отброс пружиной в исходное положение. Энергия возврата ковша гасится резиновым амортизатором 8 и консольной пружиной 7. Ковш 1 при . этом совершает несколько затухающих колебаний. При первом опрокидывании ковша 1 гибкой связью 30 выдергивается чека 29 и запускается часовой.механизм самописца 28. Кроме того, при каждом опрокидывании ковша 1 храповик 2 входит в зацепление с храповым колесом 22 и поворачивает его на некоторый угол. Вращение храпового колеса через редуктор 23 передается на вал 2 и катушКу 25, которая гибкой связью 26 перемещает каретку 27 самописца 28. На диаграммном барабане самописца 28 при этом вычерчивается график величины полного стока от вре мени. Кроме того, каждое опрокидывание ковша 1 отмечается счетчиком 18. Смена мернь1Х емкостей происходит следующим образом. При повороте вала 2 изгибаются связанные с ними консольные пружины 35 муфты, которые через пальцы З стремятся повернуть карусель 31 с мерными емкостями 32. Этому препятствует фиксатор 33 ДО тех пор, пока секторная фланцевая втулка 36, жестко связанная с валом 2k, не войдёт в зацепление с пальцами 3 и не начнет поворачивать карусель 31. При этом ролик фиксатора 33 выходит из углубления и карусель 31 поворачивается на один шаг под дейст 176 вием консольных пружин 35 муфты, дальнейший поворот карусели 31 ограничивается величиной секторного выреза фланцевой втулки 36 и карусель 31 вновь стопорится фиксатором 33. Момент смены емкостей отражается на диаграмме самописца 28 как некоторая вибрация пера и каретки 27, связанной гибкой связью 2б с катушкой 25. За счет этого облегчается последующая расшифровка результатов наблюдений . Использование ковша как приводного механизма устройства позволяет обходиться без посторонних источников энергии, повышает автономность устройства в полевых условиях, облегчает труд наблюдателя. Увеличение угла наклона ковша и -скорости его опрокидывания способствует более полному; удалению воды и осадка из ковша, повышается точность измерения порций воды. Подача стока на пробоотборник порциями, имеющими одинаковый объем и одинаковую интенсивность, стабилизирует коэффициент деления пробоотборника по воде и по осадку. Повышается точность взятия проб, упрощается конструкция пробоотборника. Формула изобретения Устройство для учета водного стока, содержащее корпус, опрокидывающийся ковш с коромыслом и противовесом и кинематическую связь между ковшом и мерными емкостями, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, устройство снабжено укрепленной на корпусе консольной пружиной с резиновым амортизатором для противовеса, возвратной пружиной переменной жесткости, установленной на консольной пРУЖине и взаимодействующей с коромыслом, а профиль днища ковша выполнен в виде криволинейной поверхности с плавно меньшающейся йривизной в сторону слива. - Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 82381, кл. G 01 F 11/22, 19«8. 2.Авторское свидетельство СССР i 7t687, кл. G 01 F 11/22, 19733.Авторское свидетельство СССР , кл. G 01 F 11/22, 1935 (прототип). л .« Фиг.1