Устройство для измерения скорости потока

УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОТОКА
Техническое решение относится к измерительной технике и может быть использовано для оперативного контроля скорости и учёта расхода жидкости в открытых руслах и безнапорных самотечных трубопроводах.
Известно устройство для определения скорости потока в виде глубинного поплавка, содержащего две части, соединённых нитью: верхнего (поверхностного), поддерживающего поплавка и нижнего (глубинного) поплавка, который регулирует глубину погружения с помощью соединительной нити 1.
Недостатком глубинного поплавка является то, что применение его требует больших расстояний, а в узких потоках (лотках и трубах) измерение скорости поплавком осложняется тем, что поплавок задевает за стенки трубы, в результате чего скорости получаются заниженными.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является гидрометрическая вертушка, содержащая лопастной винт, корпус, снабжённый ходовой частью, счетно-контактным механизмом, соединенный с помощью клеммы проводом, идущим к источнику питания, звуковой или световой сигнал и замыкающий провод на массовую клемму, образуя, таким образом, электрическую цепь, кроме того, корпус вертушки снабжён штангой с визиром 2.
Однако при малых глубинах (менее 130 мм) для определения скорости использовать гидрометрические вертушки нельзя, поскольку диаметр ротора у вертушки типа РГ составляет 120мм. Кроме того, существенным недостатком является повышенная чувствительность к ударам. Использовать зимой вертушку в потоке промышленно-ливневой канализации, а также в водах содержащих нефтепродукты практически невозможно, поскольку каждое измерение требует повышенного внимания к показаниям приборов: секундомера, звукового сигнала, визуального контроля, за положением вертушки
° °   °   G01 рЗ/50
особенно в нижней тёмной части колодца, а зимой видимость затруднена или полностью отсутствует из-за сильного парообразования.
Задачей применения предлагаемого устройства является повышение эффективности производства гидравлических измерений в потоке, системах промышленно-ливневой канализации и дренаже в любое время года.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве содержащим корпус с ходовой частью, счётно-контактный механизм, трубчатую штангу, корпус снабжён трубкой из материала свободно пропускающего магнитное поле, жёстко закрепленной посредством пластин, внутри которой установлены герконы на расстоянии не менее 45 мм друг от друга, причем на трубке с возможностью продольного перемещения установлен поплавок с магнитом, трубчатая штанга снабжена пусковым механизмом, содержащим рамку с ограничительными упорами, жёстко соединённая стержнем с гибкой тягой, свободно перемещающейся в направляющей, закреплённой в корпусе, снабжённым защитным кожухом, а в качестве фиксирующего прибора используют электронный миллисекундомер, соединённый в электрическую цепь проводами, идущими от герконов.
На фиг. 1 (общий вид) и фиг.2 (вид сзади при снятом защитном кожухе) показана принципиальная схема устройства для измерения скорости потока. На фиг.З показана схема пускового механизма.
Устройство состоит из корпуса (1), трубчатой штанги (2), съёмного защитного кожуха (3), трубки (4), поплавка с магнитом (5), пластинок (6), двух герконов (7), проводов (8), пускового механизма (9), содержащего рамку (10) с ограничительными упорами (11), стержень с гибкой тягой (12), направляющей (13), фиксирующего прибора - миллисекундомера (14).
Устройство работает следующим образом.
Устройство с помощью трубчатой штанги (2) опускается в поток и выставляется по его направлению. Съёмный защитный кожух (3) предохраняет от ударов трубку (4), а при измерении придонных скоростей служит упором для устройства. Пусковой механизм (9) с помощью стержня (12), соединённого с гибкой тягой, и с офаничительными упорами (11) поднимается вверх в направляющей (13) и освобождает поплавок с магнитом (5), который начинает двигаться со скоростью потока. В самом начале своего движения поплавок с магнитом (5) включает первый геркон (7), а последний замыкает сеть включения миллисекундомера (14).
В конце своего движения поплавок замыкает контакты второго геркона, который выключает миллисекундомер. Время движения поплавка t высвечивается на табло. Расстояние между герконами L, называемое базисом, точно измерено (составляет не менее 45 мм для повышения точности измеряемых характеристик). При расстоянии между герконами менее 45мм значительно возрастают ошибки в измерении скорости.
Отношение длины пути L ко времени t дает местную скорость V м/с.
На производство одного замера с фиксацией показания затрачивается 3...4 с. Для последующего замера (перезарядка) необходимо развернуть устройство на 180 градусов и повторить операции по замеру, указанные выше. Для оптимального осреднения местных скоростей производится 3...6 замеров и определяется среднее арифметическое.
Фиксирующий прибор - миллисекундомер питается от встроенного блока питания.
Внедрение в электрических цепях герконов, управляемых магнитным полем, дало возможность замыкать цепи включения-выключения с той скоростью, которую развивает поплавок с магнитом, а также автоматически регистрировать время прохождения базиса поплавком, которое отображается на табло миллисекундомера.
Таким образом, в устройстве реализована идея применения электронных секундомеров, которые позволяют включать и выключать счётчик времени с интервалом до сотых долей секунды.
Устройство прошло исследование в гидравлической лаборатории ОмГАУ на предмет тарировки и производственные испытания на опытнопроизводственном гидролого-гидрогеологическом стационаре кафедры гидрогеологии, гидравлики и инженерной гидрологии.
Устройство для измерения скоростей потока отличается простотой конструкции, содержит мало элементов работающих в динамике, надёжно в эксплуатации, имеет высокую достоверность результатов и может найти применение в мелиорации, водоснабжении, канализации и системах дренажа, в том числе в суровых природных условиях и в зимнее время.
Источники, использованные при оформлении заявки.
1.Железняков Г.В. Гидрометрия, М., Колос, 1972, (стр. 76...91).
2.Железняков Г.В., Неговская Т.А., Овчаров Е.Е. Гидрология, гидрометрия
и регулирование стока. М., Колос, 1984, (стр. 57...63), (прототип).