Устройство для измерения уровня жидкости

Полезная модель относится к устройствам для измерения уровня жидкости и может быть использована для измерения уровня жидкости в канализационных сетях в трубопроводах, подсоединенных к канализационным колодцам.
Известны устройства, которые обеспечивают возможность измерения уровня жидкости и могут быть использованы в конструктивных элементах сетей водоотведения для контроля их работы.
В частности, результаты измерения уровня жидкости используются для контроля такого параметра, как степень наполнения трубопроводов водоотведения, величина которой изменяется в зависимости от количества присутствующего в трубе осадка. Степень наполнения трубы определяется отношением высоты слоя протекающей в трубе жидкости к внутреннему диаметру трубы.
Указанный параметр для бытовых и производственных канализационных сетей при самотечном режиме течения воды нормируется. Канализационные трубы должны иметь некий запас в поперечном сечении трубы для обеспечения проходимости трубы при неравномерном поступлении сточных вод и для обеспечения вентиляции сети водоотведения.
Известно устройство для измерения уровня жидкости [JP2001201388], используемое, в частности, для определения уровня сточных вод в дренажном трубопроводе. Рассматриваемое устройство содержит средство измерения уровня жидкости, в качестве которого использован УЗ-приемопередатчик, располагаемый на нижней наружной поверхности канализационной трубы. УЗ-приемопередатчик периодически излучает УЗ-импульсы по направлению к верхней поверхности трубы и принимает отраженные водной поверхностью УЗ-импульсы. На основе анализа временной разницы между излучаемыми и принимаемыми УЗ-приемопередатчиком УЗ-импульсами в устройстве вырабатывается сигнал, соответствующий значению уровня сливной воды в трубе.
Однако рассматриваемое устройство за счет необходимости расположения измерительного средства на наружной поверхности трубы имеет ограниченную область использования. Такое устройство не может быть использовано для контроля уровня жидкости в расположенных в грунте трубах, в том числе в трубопроводах, подсоединенных к канализационному колодцу.
Известно устройство [RU34245], выбранное в качестве ближайшего аналога. Указанное устройство предназначено для измерения уровня жидкости в трубопроводе, в частности в лотковой части канализационного колодца.
Данное устройство содержит размещаемую над поверхностью жидкости в лотковой части колодца штангу, включающую вертикально ориентированный протяженный элемент, в нижней части которого смонтирован измерительный блок. Указанный блок включает измерительное средство, выполненное и установленное с возможностью измерения уровня жидкости в трубопроводе. Измерительное средство представляет собой поплавковый уровнемер, содержащий сферический поплавок, жестко закрепленный на конце рычага, противоположный конец которого шарнирно закреплен на концевом участке вертикально ориентированного протяженного элемента. Измерительное средство также содержит установленный на рычаге и выполненный на основе микросхемы датчик угла, который формирует сигнал, пропорциональный углу поворота рычага относительно оси штанги, величина которого зависит от положения поплавка и, соответственно, от уровня жидкости в трубопроводе.
Данное устройство позволяет при размещении штанги с поплавковым уровнемером внутри колодца определить уровень жидкости в его лотковой части, при этом для проведения измерений нет необходимости проникновения оператора в сам колодец.
Однако данное устройство предназначено для использования в открытых потоках, в частности в лотковой части колодца. Однако оно не приспособлено для контроля уровня жидкости в трубопроводах, подсоединенных к колодцу.
Технической проблемой, решаемой при реализации полезной модели, является обеспечение удобства осуществления контроля уровня жидкости в трубопроводе, подсоединенном к колодцу канализационной сети.
Сущность полезной модели заключается в том, что в устройстве для измерения уровня жидкости в трубопроводе, содержащем размещаемую над поверхностью жидкости штангу, включающую вертикально ориентированный протяженный стержневой элемент, а также смонтированный в нижней части штанги измерительный блок, включающий измерительное средство, выполненное с возможностью измерения уровня жидкости в трубопроводе, согласно полезной модели, штанга имеет Г-образную форму, образованную горизонтально ориентированным стержневым элементом, жестко соединенным с нижним концевым участком вертикально ориентированного протяженного элемента, а измерительный блок смонтирован на концевом участке горизонтально ориентированного стержневого элемента штанги.
В частном случае полезной модели вертикально ориентированный протяженный элемент штанги выполнен телескопическим и снабжен фиксатором взаимного положения его телескопических звеньев.
В частном случае полезной модели измерительный блок включает адаптер, позволяющий передавать данные об уровне жидкости в трубопроводе дистанционно.
Благодаря выбранной конструкции заявляемое устройство приспособлено к определению уровня самотечного потока жидкости в трубопроводе, подсоединенному к колодцу канализационной сети.
Наличие штанги, содержащей вертикально ориентированный протяженный стержневой элемент, обеспечивает возможность опускания штанги через горловину колодца в его рабочую зону и размещения нижней части штанги над лотковой частью колодца. Благодаря Г-образному изгибу штанги ее горизонтально ориентированный стержневой элемент может быть заведен в примыкающий к колодцу трубопровод и установлен в трубопроводе с возможностью измерения уровня жидкости в нем с помощью измерительного блока, смонтированного на горизонтально ориентированном стержневом элементе штанги.
Поднимая вверх Г-образную штангу, устанавливают измерительный блок в трубопроводе в рабочее положение, при котором горизонтально ориентированный стержневой элемент со смонтированным на нем измерительным блоком оказывается прижат к верхней части внутренней поверхности трубопровода (своду трубы). При этом измерение уровня жидкости в трубопроводе осуществляется без проникновения оператора в рабочую зону колодца.
Таким образом, техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является возможность с помощью Г-образной штанги заведения через горловину колодца измерительного блока внутрь трубопровода и измерения уровня жидкости в нем.
При этом обеспечивается удобство осуществления контроля уровня жидкости в подсоединенном к колодцу трубопроводе без необходимости проникновения оператора в рабочую зону колодца.
В качестве измерительного средства могут быть использованы средства, содержащие УЗ-уровнемер, емкостной уровнемер и другие.
Преимущественным является использование содержащего УЗ-приемопередатчик акустического уровнемера, в котором измерение уровня жидкости осуществляется по времени прохождения ультразвуковыми колебаниями расстояния от излучателя до границы раздела двух сред и обратно до приемника через газовую среду, находящуюся в трубопроводе над уровнем жидкости в нем.
В частном случае вертикально ориентированный протяженный элемент штанги выполнен телескопическим и снабжен фиксатором взаимного положения его телескопических звеньев, что обуславливает повышение удобства удержания измерительного блока в рабочем положении.
В частном случае, когда измерительный блок включает связанные друг с другом средство измерения и цифровой адаптер, позволяющий передавать данные об уровне жидкости дистанционно, по проводной или беспроводной сети (например Bluetooth, WLAN), обеспечивается возможность дистанционного получения результатов измерений, в частности просмотр их с помощью ноутбука.
На фигуре представлен общий вид заявляемого устройства.
Устройство содержит размещаемую над уровнем жидкости в исследуемом водоводе Г-образную штангу, содержащую вертикально ориентированный протяженный стержневой элемент 1 и жестко соединенный с ним горизонтально ориентированный стержневой элемент 2.
На концевом участке горизонтально ориентированного стержневого элемента 2 смонтирован измерительный блок 3, который включает измерительное средство (на фигуре не показано), выполненное с возможностью измерения уровня жидкости в самотечном потоке.
В частности, указанное измерительное средство выполнено в виде акустического уровнемера.
В частности, вертикально ориентированный протяженный элемент 1 выполнен телескопическим и снабжен фиксатором 4 взаимного положения его телескопических звеньев (на фигуре не обозначены). В частности, фиксатор 4 выполнен в виде цангового замка.
В частности, измерительный блок 3 включает адаптер (на фигуре не показан), позволяющий передавать данные об уровне жидкости в потоке дистанционно по беспроводной сети и осуществлять их индикацию на дисплее ноутбука 5.
Питание индикаторного блока 3 осуществляется по электрической цепи, смонтированной в Г-образной штанге, соединенной с источником питания 6.
Устройство работает следующим образом.
Устройство предназначено для определения уровня жидкости в трубопроводе, в частности в подключенном к канализационному колодцу 7 трубопроводе 8.
Опускают Г-образную штангу в горловину люка 7 и устанавливают ее в рабочей камере колодца 7 таким образом, чтобы горизонтально ориентированный стержневой элемент 2 был заведен в трубопровод 8.
Оператор поднимает вверх вертикально ориентированный протяженный стержневой элемент 1 до положения, при котором горизонтально ориентированный стержневой элемент 2 со смонтированным на нем измерительным блоком 3 упирается изнутри в верхнюю поверхность трубопровода 8.
При этом при необходимости раздвигают Г-образную штангу и фиксируют взаимное положение ее телескопических звеньев с помощью фиксатора 4.
Включают питание измерительного блока 3 и измеряют уровень жидкости в трубопроводе 8.
Данные поступают в ноутбук 5.
Измеренные данные используют, в частности, для определения степени наполнения трубопровода 8, которую вычисляют, зная величину диаметра D трубопровода и значение уровня жидкости в нем.