устройство для определения высоты столба жидкости

Формула изобретения

Устройство для определения высоты столба жидкости в емкости, включающее емкость с трубкой, измерительный прибор и средство подачи воздуха, отличающееся тем, что один конец трубки соединен с компрессором воздуха, а другой открытый снабжен защитной сеткой, расположен внутри емкости у ее днища, при этом трубка снабжена запирающим клапаном и измерительным прибором, например манометром, расположенным после запирающего клапана, а высоту столба жидкости определяют по формуле:

где d - плотность жидкости,

g - ускорение свободного падения,

Р¹ - показание измерительного прибора,

Р^a - атмосферное давление.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике измерения высоты столба жидкости в емкостях, заполненных специфическими жидкостями, например сточными водами.

Для измерения высоты столба жидкости в таких емкостях не пригодны устройства, например поплавкового типа, "Уровнемер" см. патент РФ № 2006001, кл. G 01 F 23/72, 1991 г., так как их использование не всегда удобно и гигиенично.

Известные технические решения "Способ дистанционно-неконтактного определения уровня среды в резервуаре" по заявке № 2001122058, кл. G 01 F 23 /284, 2003 г., а также "Способ определения высоты уровня жидкости (варианты), см. патент РФ № 2231028, кл. G 01 F 23/22, 2004 г. являются сложными и дорогостоящими, требуют определенного состояния и свойств жидкой среды, находящейся в емкости.

Современное развитие устройств для очистки сточных вод, используемых в коттеджном строительстве, предусматривает расположение таких емкостей заглубленными в грунт, поэтому необходимо разработать такое косвенное бесконтактное устройство, простое по конструкции, позволяющее определить высоту столба жидкости, не открывая емкость и не контактируя с жидкостью.

Наиболее близким техническим решением является техническое решение "Устройство для контроля уровня жидкости в емкостях, находящихся под давлением", описанное в патенте РФ № 1712788, кл. G 01 F 23/22, 1989 г. Устройство включает емкость с патрубком, измерительный прибор, импульсные трубки, регуляторы расхода воздуха и сообщающийся с ним сосуд с коленами. Однако данное устройство также является сложным, а также требуется емкость выполнять герметичной, что усложняет устройство.

Задачей предложенного технического решение является создание устройства, которое обеспечивало бы простое, надежное, бесконтактное измерение столба жидкости в емкости, которая расположена ниже уровня поверхности земли.

Технический результат, достигаемый при использовании заявленного изобретения, заключается в упрощении конструкции, в повышении простоты и удобства измерения высоты столба жидкости.

Поставленная задача и достижение технического результата обеспечивается тем, что в устройстве для определения высоты столба жидкости в емкости, включающем емкость с трубкой, измерительный прибор и средство подачи воздуха, один конец трубки соединен с компрессором воздуха, а другой, открытый, снабжен защитной сеткой и расположен внутри емкости у ее днища, при этом трубка снабжена запирающим клапаном и измерительным прибором, например манометром, расположенным после запирающего клапана, а высоту столба жидкости определяют по формуле: , где d - плотность жидкости, g - ускорение свободного падения, Р¹ - показание измерительного прибора, Р ^а - атмосферное давление.

На чертеже представлено устройство для определения высоты столба жидкости в емкости.

Устройство содержит емкость 1, заполненную жидкостью 2 (бытовые сточные воды), в емкость вставлена трубка 3, свободный конец 4 снабжен защитной сеткой 5, а другой ее конец 6 связан с компрессором 7, при этом трубка снабжена запирающим клапаном 8, который пропускает воздух только в одну сторону при нагнетании его в емкость. Сразу же после запирающего клапана 8 в трубке 3 установлен измерительный прибор 9, например манометр.

Устройство работает следующим образом. Компрессор 7 нагнетает воздух в емкость 1 для надежного аэробного процесса по очистке сточных вод посредством активного ила, всегда присутствующего в емкости 1. Воздух, выходя из свободного конца 4 трубки 3, аэрирует сточные воды - жидкость 2, при этом манометр 9 показывает давление, с которым нагнетается воздух. Воздух в емкость подается импульсами, т.е. с прерыванием, поэтому после прекращения подачи воздуха компрессором наступает равновесие в трубке 3. Избыток воздуха из трубки 3 через свободный конец 4 выйдет, нижняя ее часть заполнится водой по закону сообщающихся сосудов, а воздух в трубке от поверхности А воды в трубке до запирающего клапана будет находиться под двойным давлением: атмосферного Р^а и давления Р² столба Н жидкости в резервуаре 1, т.е. P¹=Р^а+Р², где Р ¹ - давление воздуха в трубке после прекращения подачи воздуха компрессором, Р^a - атмосферное давление на поверхность жидкости в емкости, Р² - давление столба Н жидкости, находящейся в резервуаре, или Р²=Р ¹-Р^а, а в свою очередь давление Р² столба жидкости или гидростатическое давление равно Р² =dgH, где d - плотность жидкости, находящейся в резервуаре, g - ускорение свободного падения. Измерив таким образом давление воздуха, запертого между запорным клапаном и столбом Н жидкости, можно определить высоту столба Н жидкости в емкости, которая выразится формулой

где d - плотность жидкости, g - ускорение свободного падения, или

где d - плотность жидкости, g - ускорение свободного падения, Р¹ - показание измерительного прибора, Р ^а - атмосферное давление.

Отградуировав соответствующим образом измерительный прибор, который будет показывать давление, коррелирующееся с соответствующей ему высотой Н столба жидкости, можно сразу определить высоту столба Н жидкости, находящейся в емкости.

Предложенное устройство просто по конструкции, не требует дополнительного оборудования, так как используются те же средства (средства аэрации), которые уже присутствуют в системе по очистке сточных вод, просто в эксплуатации и обеспечивает дистанционное измерение высоты столба жидкости в резервуаре.