Гидростатический уровнемер
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Реслублии
G 01 Р 23/16 Геоударствеииый комитет СССР Опубликовано 07.09.81. Бюллетень ¹ 33 l0 делам изобретеиий и открытий (53) УДК 681,128, .4 (088.8). Дата опубликования описания 07 09 81 (72) Авторы изобретения И. М. Шендерович и Л. С. Кле Научно-исследовательский институт прибо (71) Заявитель (54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИИ YPQBHEMEP Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения уровня воды как в прибрежной, так и в открытой части моря, в частности в раионах океанского шельфа. Известны устройства для измерения уровня 5 воды в море, основанные на гидростатическом принципе измерения, с компенсацией неизмеыной (постоянной) части давления столба воды, осуществляемой противодавлением, подаваемым 10 во внутреннюю часть дифференциального чувствительного элемента. Противодавление создается за счет сжатия воздуха, находящегося в полости внутри прибора, внешним гидростатическим давлением 11). I5 Наиболее близким к изобретению по технической сущности является гидростатический уровнемер, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде подпружиненного снльфона, связанного с преобразователем перемеще26 ния, соединенным с регистратором, и устройство создания противодавлення (21. Недостатком его является низкая надежность работы и громоздкость конструкции, так как в качестве устройства создания противодавления используется резиновый баллон, наполненный воздухом, который не обеспечивает.длительной работы в морской воде и является громоздким (объем камеры составляет 15 л). Целью изобретения является повышение надежности работы и уменьшение габаритов уровнем ера. Эта цель достигается тем, что чувствительный элемент снабжен вторым сильфоном с большей эффективной площадью, образующим общую герметичную полость с полостью подпружиненного снльфона, подвижное днище которого жестко соединено штоком с подвижным днищем второго сильфона, расположенного внутри устройства создания противодавления, выполненного в виде третьего сильфона, снаружи подвижного днища которого устаиов. лен исполнительный механизм. Внутренняя полость чувствительного элемента вакуумирована На чертеже показана принципиальная схема описываемого устройства. 861957 4 значении Ро„), эффективная площадь сильфона 8 равна <,,: то при перемещении дна сильфона 8 на величину др давление внутри этой системы Рп может быть определено по формуле В герметичном корпусе, состоящем из основания 1, кожуха 2, установлен чувствительный деформационный элемент давления, выполненйый в виде подпружиненного сильфона 3 и второго сильфона 4 с различными эффективными площадями. Подпружиненный сильфон 3 с меньшей площадью воспринимает измеренное наружное давление Рн, величина которого определяется высотой столба воды над устройством. Второй сильфон 4 с большей эффективной площадью воспринимает противодавление. Днища сильфонов 3 и 4 соединены штоком 5. Значение заданной чувствительности двухсильфонного чувствительного элемента может быть обеспечено пружиной 6. Перемещение штока воспринимается преобразователем 7, который преобразует это перемещение в электрический сигнал или сигнал другого вида. Второй сильфон 4 и преобразователь 7 установлены внутри устройства создания противодавления, выполненного в виде третьего сильфона 8, снаружи подвижного днища которого 4 установлен исполнительный механизм 9 с кинематическим узлом 10. Двухсильфонный чувствительный элемент герметизирован и его внутренняя полость вакуумирована, что уменьшает величину перемещения сильфона 8, создающего противодавление. Преобразователь 7 при погружении и подъеме устройства управляет работой исполнительного механизма 9, а в режиме измерения— полученный сигнал преобразователя записывается регистратором 11. Режим и длительность измерения давления (уровня воды) задаются программным устройством 12. Устройство работает следующим образом., После герметизации корпуса устройства ве» личина начального значения противодавления равна атмосферному давлению Рп =Ра „=««гпту p pO Vp "А Ч„-!эдг, и двухсильфонный чувствительный элемент 3 находится в равновесном (нулевом) положении. После погружения устройства в море гарростатическое давление (внешнее) Ри воспринимается сильфоном с меньшей эффективной площадью 5 и чувствительный элемент давле» ния выходит из начального положения,. Перемещение сильфона и штока 5 воспринимается преобразователем 7, в результате чего исполнительный механизм 9 и кинематический узел 10 воздействуют на сильфон 8, перемещая его в сторону уменьшения внутреннего объема системы создания противодавления. Это приводит к увеличению величины Рь. Если начальное значение объема системы противодавления равно Чо (при начальном Противодавление воздействует на чувстви1О тельный элемент со стороны снльфона 4 с эффективной площадью 5< н возвращает элемент в начальное положение„ Начальное положение будет восстановлено при удовлетворении следующего условия 15 o) S м = (Р и д, — Ро ),5-, где P -- давление внутри двухсильфонного элемента; Ри — полное значение наружного давления. Отсюда получаем, что Из вышеприведенного следует, что если в гидростатических уровнемерах известной конструкции величина противодавления равна величине наружного давления, то при использовании описываемого устройства величина проти« водавления будет меньше наружного в 5 I5 зо раз. Taic, нри постановке прибора на шельфе на глубину 200 м полное значение наружного давления (гидростатического и атмосферного) Равно Ри 21000 гПа. Если принять, что плоЗ5 щади сильфонов g „и 5,„,относятся 1:10, то величина противодавления будет несколько больше 2000 гПа. При вакуумировании чувствительного элемен. та (т.е. при Р, = О) величина Рп „уменьшается за счет исключения первого члена правой части выражения (2). Создание противодавления величиной в несколько атмосфер может быть обеспечена перемещением сильфона 8 на величину Я, которая определяется из формулы (1). При установке прибора на дно исполнительный Механизм 9 отключается и дальнейшее перемещение чувствительного элемента, вызванное колебаниями уровня моря, воспринимается преобразователем 7 и записывается регистратором 11. 3а счет совокупности отличительных признаков обеспечивается повышение надежности и уменьшение габаритов гидростатического уровнемера для измерения колебаний уровня воды в естественных условиях. формула изобретения 1. Гидростатический уровнемер, содержащий чувствительный элемент, выполненный в виде Составитель Л. Массальская Техред 3. Фанта Корректор О. Билак Редактор О. Филиппова Подписное Заказ 6528/34 Тираж 702 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 5 861957 6 подпружиненного сильфона, связанного с пре- ружи подвижного днища которого установлен образователем перемещения, соединенным с исполнительный механизм. регистратором, и устройство создания проти- 2. Уровнемер по и. 1, о т л и ч а юводавления, отличающийся тем, шийся тем, что внутренняя полость чувчто, с целью повышения надежности работы g ствительного элемента вакуумирована. и уменьшения габаритов уровнемера, чувствиI тельный элемент снабжен вторым сильфоном Источники информации, с большей эффективной площадью, Образующим принятые во внимание при экспертизе общую герметичную полость с полостью под- 1. Снежинский В. А. Практическая океанопружиненного сильфона, подвижное днище ко- ip графня. Л., Гидрометеоиздат, 1954, с. ЗОЗ торого жестко соединено штоком с подвиж- 318. ным днищем второго сильфона, расположенного 2. Труды НИИ Гидрометеорологического внутри устройства создания противодавления, приборостроения. Вып, 6. Л., Гидрометеоиэвыполненного в виде третьего сильфона, сна- дат, 1958, с. 93-96 (прототип).
