Устройство для измерения уровня воды в водоемах
DEVICE FOR MEASURING WATER LEVEL IN RESERVOIRS

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения уровня воды в естественных и замкнутых водоемах. Оно может быть использовано также в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности для контроля уровня жидкости в различных стационарных резервуарах-накопителях.
Известен уровнемер, содержащий немагнитную трубу, поплавок, поршень, расположенный в трубе, измеритель разности давлений над поршнем и под ним и две дополнительные емкости (патент на изобретение №2006001, кл. G01F 23/72).
Недостатком известного уровнемера является то, что он не обеспечивает передачу информации на значительное расстояние, не обеспечивает процесс измерения в автоматическом режиме, обладает низкой точностью и надежностью. Указанные недостатки обусловлены тем, что информация об измеряемом уровне отображается на U-образном стеклянном манометре с линейкой.
Известно также устройство для измерения уровня жидкости, содержащее вертикально установленную трубу и преобразовательный элемент (патент на изобретение №2029922, кл. G01F 23/72).
Недостатком этого устройства является низкая надежность работы преобразовательного элемента и потеря информации в результате частого нарушения электрического контакта между линейным резистивным элементом и подвижным токосъемным движком.
ПРОТОТИП)
Наиболее близким к заявляемому объекту по своей сущности является устройство на основе лазера для измерения расстояния до совместнойцели и/ или уровня жидкости, включающее вертикально расположенную трубу, в нижней части которой размещено отверстие для подвода воды в полость трубы, при этом внутри трубы размещен свободно плавающий поплавок, который выполнен в виде полого или сплошного диска, перекрывающего сечение трубы по внутреннему его контуру с зазором, а также размещенный в верхней части трубы измеритель расстояния, зондирующий луч которого направлен, преимущественно, на центральную часть плавающего в воде диска (Патент RU 2101731, МПК G01S 17132, опубл. 10.01.1998 г. - .
Данное устройство предназначено исключительно для измерения уровня различных жидкостей, находящихся в закрытых цистернах и баках, расположенных, как правило, в закрытых ангарах.
Недостатками известного устройства являются сложность конструкции и низкая точность измерения. Сложность конструкции обусловлена тем, что она содержит дополнительно специальные фланцы либо направляющие элементы с целью исключения возможности перевертывание поплавка под влиянием турбулентных потоков воды. Устройство также не имеет системы защиты, исключающую попадание в канал трубы сверху осадков, что делает возможным его применение для измерения уровня воды в открытых водоемах в ветреную и дождливую погоду.
Техническим результатом от использования заявленного технического решения является упрощение конструкции устройства и повышение точности измерения.
Технический результат достигается тем, что в известном устройстве для измерения уровня воды в водоемах, включающем вертикально расположенную трубу, в нижней части которой размещено отверстие для подвода воды в полость трубы, при этом внутри трубы размещен свободно плавающий поплавок, который выполнен в виде полого или сплошного диска, перекрывающего сечение трубы по внутреннему его контуру с зазором, а также размещенный в верхней части трубы измеритель расстояния, зондирующий луч которого направлен преимущественно на центральную часть плавающего в воде диска, согласно изобретению труба в верхней части содержит защитный кожух от метеоосадков и выпускное отверстие, связывающее полость трубы с внешней воздушной средой водоема, при этом труба в нижней части содержит насадку с отверстием, размещенную соосно главной ее оси.
Технический результат достигается и тем, что размеры отверстия в насадке составляют преимущественно 10-20 мм.
На чертеже изображено устройство для измерения уровня воды в водоемах.
Устройство содержит вертикально расположенную трубу 1, в нижней части которой размещена насадка 2 с отверстием 3 по оси для подвода воды 4 в полость трубы 1. Внутри трубы 1 размещен свободно плавающий в воде поплавок, который выполнен в виде полого или сплошного диска 5, перекрывающего сечение трубы 1 по внутреннему его контуру с зазором 6. Поплавок выполнен из легкого влагоотталкивающего материала, например пластика. В верхней части трубы 1 размещен измерительный прибор 7, в качестве которого можно использовать оптический или иной измеритель расстояния, зондирующий луч которого направлен преимущественно на центральную часть, плавающего в воде диска 5. Отверстие 3 в насадке 2 размещено соосно главной оси трубы 1 и составляет, преимущественно, 10-20 мм в диаметре. Труба в верхней части содержит кожух 8, защищающий измерительный прибор 7 от метеоосадков и солнечного излучения, а также выпускное отверстие 9, связывающее полость трубы 1 с внешней воздушной средой водоема.
Устройство для измерения уровня воды в водоеме работает следующим образом.
Для измерения уровня воды в водоеме устройство предварительно крепят к стойке, размещенной у берега, либо к свае, вбитой в основание водоема (стойка и свая на чертеже не показаны). При этом нижний конец трубы 1 должен быть опущен в воду на глубину, превышающую максимальный зафиксированный уровень колебания воды для данного рассматриваемого водоема. В процессе работы устройства вода 4 из водоема через отверстие 3 насадки 2 поступает в полость трубы 1 и останавливается на уровне, соответствующем уровню воды в водоеме. Данный уровень принимается в качестве исходного базового уровня, относительно которого в дальнейшем ведется отсчет колебания уровня воды в водоеме. При этом зондирующий луч (на чертеже показан стрелкой) от измерительного прибора 7, попадая на центральную часть плавающего в воде диска 5, отражается от него в обратном направлении и поступает на вход прибора, где затем сигнал обрабатывается, и полученный результат, характеризующий изменение уровня воды в водоеме, выдается на дисплей прибора либо передается дистанционно по радиоканалу потребителю. Размещенный в верхней части трубы кожух 8 защищает измерительный прибор 7 от метеоосадков и солнечного излучения, а выпускное отверстие 9 связывает полость трубы с внешней воздушной средой водоема, что исключает влияние внешнего атмосферного давления на точность результатов измерения.
Отличительные признаки заявленного технического решения упрощают конструкцию устройства за счет того, что исключается необходимость в использовании таких сложных элементов, как специальные фланцы и фиксирующие направляющие, исключающие перевертывание поплавка под влиянием турбулентных потоков воды. При этом повышается точность измерения уровня воды в водоемах за счет использования гашения колебаний воды в трубе поплавком. Отверстие в насадке является также своеобразным демпфером, гасящим колебания воды внутри трубы, вызванным резким возмущением воды на поверхности водоема вблизи трубы, в результате воздействия на водную гладь водоема дождевых и ливневых осадков, а также ветра. Точность измерения при этом может составлять ± 0,2 мм,
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет существенно упростить конструкцию устройства, а также повысить точность измерения до уровня ±0,2 мм для случая использования лазерных дальномеров.
Изобретение может быть использовано в гидрологии для изучения водного режима в естественных и искусственных водоемах, например озерах. Оно может быть использовано также с успехом в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности для точного измерения уровня различных жидкостей в стационарных резервуарах-накопителях.