уровнемер-пробоотборник для жидкости

Формула изобретения

Уровнемер-пробоотборник для жидкости, содержащий полый метрошток с функцией пробоотборника и механизм закрытия входного отверстия в метрошток, отличающийся тем, что метрошток является прозрачным, имеет мерную шкалу и в нижней части соединен с клапанным узлом, состоящим из полого корпуса с запорным элементом внутри и его массивным основанием, соединенным через нижнее входное отверстие корпуса с крестообразной пятой и удлинителем, причем величина зазора между запорным элементом и корпусом клапанного узла регулируется резьбовым соединением между основанием запорного элемента и пятой в зависимости от вязкости исследуемой жидкости.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для измерения уровня жидкости в емкостях, например в резервуарах, цистернах и колодцах.

Известен метрошток для измерения уровня жидкости, содержащий несколько трубчатых секций и расположенную в них гибкую тягу, соединенную с рукояткой (а.с. СССР №679805, МПК 7 G 01 F 23/04, 1979 г.). С таким метроштоком невозможно определить уровень легкоиспаряемой бесцветной жидкости из-за отсутствия следа такой жидкости на метроштоке.

Известен уровнемер, содержащий метрошток с чашеобразными элементами по всей его длине (патент РФ №2227274, МПК 7 G 01 F 23/04, 2004 г.). Для достижения точности замеров в 1-3 мм необходимо установить на метроштоке множество чашеобразных элементов, это усложняет конструкцию уровнемера. Неудобен также слив жидкости из чашек после замера уровня - необходимо наклонить метрошток на 90°.

Наиболее близким устройством к заявленному изобретению по своему техническому решению является трубчатый щуп с направляющей рейкой (стр.104 книги: Василевский В.Н., Петров А.И. Оператор по исследованию скважин. - М.: Недра, 1983. - 310 с.). В книге описано только одно назначение устройства - отбор представительной пробы жидкости от уровня до дна емкости. Трубчатый щуп служил бы одновременно и уровнемером для бесцветных легкоиспаряющихся жидкостей, если щуп сделать прозрачным и с рисками мерной шкалы. В таком случае остается сложность работы с сырой глиной в качестве запорного элемента. Кроме этого требуется жесткая фиксация трубчатого щупа относительно направляющей рейки.

Целью изобретения является решение двух задач за один спуск: подъем устройства - отбор пробы жидкости с заданной глубины и определение уровня легкоиспаряемой бесцветной жидкости. Изделие должно быть применимым для емкостей различных глубин (высот) и удобным в обращении.

Поставленная цель решается тем, что известное устройство, содержащее полый метрошток с функцией пробоотборника и механизм закрытия входного отверстия в метрошток, выполнено так, что метрошток является прозрачным, имеет мерную шкалу и в нижней части соединен с клапанным узлом, состоящим из полого корпуса с запорным элементом внутри и его массивным основанием, соединенным через нижнее входное отверстие корпуса с крестообразной пятой и удлинителем, причем величина зазора между запорным элементом и корпусом клапанного узла регулируется резьбовым соединением между основанием запорного элемента и пятой в зависимости от вязкости исследуемой жидкости.

На чертеже представлен общий вид уровнемера-пробоотборника и горизонтальной пяты клапанного узла. Устройство состоит из ручки 1, полого метроштока 2, корпуса 3 клапанного узла, основания запорного элемента 4, запорного элемента 5, пяты 6 и удлинителя 7.

В зависимости от вязкости исследуемой жидкости определяется диаметр прозрачного метроштока 2, т.е. важно, чтобы жидкость свободно проникала в полость метроштока без капиллярного эффекта. В верхней части метрошток открыт и снабжен ручкой 1, а в нижней - клапанным узлом, корпус 3 которого превышает по диаметру метрошток. Это необходимо для того чтобы, обеспечить массивность основания запорного элемента 4 и достаточную размерность кольцевых пространств между корпусом 3 и основанием 4, между окружностью входного отверстия корпуса 3 и соединительным штоком пяты 6.

К основанию 4 фиксируется: запорный элемент 5 из бензомаслостойкой резины в форме шайбы и на резьбовом соединении - пята 6. Эта деталь устройства в своей верхней части оформлена как цилиндрический шток с резьбой, а в нижней части - как крестовина (разрез А-А) с внутренней резьбой для соединения с удлинителем 7. Ребра крестовины пяты 6 имеют значительно меньшую ширину, чем диаметр входного отверстия корпуса 3 клапанного узла, поэтому при прижатии крестовины пяты 6 к корпусу 3 остаются зазоры в форме сегментов круга.

Удлинитель 7 является полым или стержнеобразным телом определенной длины и служит для регулирования высоты точки отбора пробы жидкости от дна емкости. Для удобства в переноске и при самих замерах удлинитель 7 выполняется многозвенным из нескольких частей, соединенных между собой резьбовым или иным видом соединения.

Уровнемер-пробоотборник собирается и работает следующим образом. В корпус 3 клапанного узла устанавливается основание 4 с запорным элементом 5. Через входное отверстие корпуса 3 к основанию 4 резьбовым соединением фиксируется пята 6 таким образом, чтобы при посадке уровнемера-пробоотборника на пяту между запорным элементом и корпусом 3 клапанного узла оставался зазор в несколько миллиметров для затекания исследуемой жидкости в полость метроштока. Точность определения уровня жидкости в емкости будет определяться также величиной этого зазора.

При использовании устройства только с пятой 6 без удлинителя 7 высота точки отбора глубинной пробы от дна емкости будет минимальной и равной высоте крестообразной части пяты 6. При большей высоте отбора (меньшей глубине) к пяте 6 фиксируется удлинитель 7. За ручку 1 собранное таким образом устройство спускается до дна емкости. До и во время спуска основание 4 и пята 6 под действием собственного веса прижимают запорный элемент 5 к корпусу 3, тем самым закрывая вход в клапанный узел и метрошток. При соприкосновении пяты 6 или удлинителя 7 с дном емкости корпус 3 клапанного узла отходит от запорного элемента 5 вниз и садиться на крестовину пяты 6. Жидкость под действием гидростатического давления протекает в прозрачный метрошток 2 через пространство между пятой 6, запорным элементом 5, его основанием 4 и корпусом 3 клапанного узла. Исследуемая емкость и полость метроштока 2 становятся сообщающимися сосудами, поэтому уровни жидкости в них будут одинаковыми. Остается зафиксировать этот уровень в полости метроштока. Для этого необходимо поднять уровнемер-пробоотборник из емкости.

При подъеме устройства корпус 3 прижмется к запорному элементу 5 и закроет вход в клапанный узел, сохраняя тем самым объем и уровень жидкости в метроштоке неизменным. Уровень жидкости в емкости будет определяться рулеткой или с помощью нанесенных на метрошток рисок, как расстояние от уровня жидкости в метроштоке 2 до нижней части пяты 6 (удлинителя 7) в поднятом состоянии устройства, т.е. при закрытом клапанном узле.

В завершение уровнемер-пробоотборник опускается на воронку с пробоотборной тарой. Клапанный узел открывается и содержимое устройства перетекает через воронку в тару для дальнейших исследований.

Таким образом достигается поставленная цель - за один спуск-подъем определяются уровень жидкости в емкости и отбирается проба с заданной глубины.

В отличие от прототипа достигнут явный положительный эффект - клапанный узел автоматически закрывается при подъеме устройства.

Прозрачность метроштока дает устройству вторую функцию - определять уровень жидкости в емкости. На наш взгляд, эти два отличия являются существенными и они введены в формулу изобретения.

Заявленный уровнемер-пробоотборник проверен в емкости с легкоиспаряемым бензином-растворителем и в колодце с питьевой водой глубиной 10 м. В последнем случае устройство опускалось на шнуре. Расхождения по 3-м замерам на каждом из этих объектов не превышали 2-х мм при максимально возможном зазоре в 3 мм между деталями клапанного узла: корпусом 3 и запорным элементом 5.

Такая точность приемлема для оперативного учета технологических жидкостей и гидрогеологического мониторинга пресноводного комплекса.