CZ31724U1 - Kontaktní hladinoměr - Google Patents

Description

Oblast techniky

Řešení se týká nového ambulantního kontaktního hladinoměru, který umožňuje bezdrátovou signalizaci detekce hladiny kapaliny v monitorovacích vrtech, nádržích nebo studnách.

Dosavadní stav techniky

Mezi nejrozšířenější v současnosti používané způsoby ambulantního měření hladiny podzemní vody ve vrtech nebo studnách patří elektrokontaktní hladinoměr a Rangova píšťala.

Rangovu píšťalu tvoří kovová trubka s otvory a měřící pásmo [1], Při ponoření do vody uniká vzduch z píšťaly za vzniku akustického tónu. Tón určuje okamžik pro odečtení údaje o hloubce z měřícího pásma. Nevýhodou tohoto řešení je nízká přesnost měření závisející na preciznosti manipulace s pásmem.

Současný elektrokontaktní hladinoměr se skládá ze sondy s kontaktním senzorem, plastového pásma tvořeného párem vodičů a navijáku s vyhodnocovací elektronikou [2], Při kontaktu sondy s hladinou dojde k uzavření elektrického obvodu. Obvod tvoří pár vodičů v pásmu společně s kontaktními senzory na sondě. Vyhodnocovací elektronika v navijáku spustí akustickou, optickou nebo kombinovanou signalizaci. Následuje odečet hodnoty na měřícím pásmu. Oproti Rangově píšťale poskytuje elektrokontaktní hladinoměr vyšší přesnost měření. Mezi jeho nevýhody patří pásmo s vodiči náchylné na mechanické poškození při skladování pásma na navijáku s malým poloměrem ohybu. Pásmo může po intenzivním používání vykazovat dilataci, která má významný vliv na přesnost měření. Pásmo je také poměrně těžké a vzhledem k jeho tloušťce musí být použito i navijáku na pásmo větších rozměrů, což je nepříjemné a zatěžující při přenášení v terénu.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky odstraňuje kontaktní hladinoměr podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že je bezdrátový a skládá se ze sondy, ve které je umístěna elektronika včetně zdroje energie, na dolním konci sondy je umístěn detektor hladiny a na horním konci sondy je umístěn signalizační člen Sonda je zavěšena na měřícím pásmu se stupnicí a signalizační člen je bezdrátově spojen přes referenční úroveň s detekcí signalizace dotyku detektoru v sondě s hladinou kapaliny v měřeném objektu.

Kontaktní hladinoměr podle technického řešení je charakterizován tím, že pouzdro sondy je vyrobeno z pevného materiálu, zejména kovu, má podlouhlý tvar a je zavěšeno na běžném měřicím pásmu z pevné látky, zejména z kovu.

Kontaktní hladinoměr podle technického řešení je dále charakterizován tím, že detektor hladiny je elektronický, je opatřen elektrodou ve tvaru jehly a je umístěn přímo v sondě včetně elektroniky a zdroje napájení.

Kontaktní hladinoměr podle technického řešení je také charakterizován tím, že detekce signalizace dotyku sondy s hladinou kapaliny je zejména vizuální, optická, rádiová nebo laserová.

V kontaktním hladinoměru podle technického řešení je veškerá elektronika, včetně zdroje energie, umístěna přímo v sondě, která není spojená s žádným vodičem, který by přenášel

- 1 CZ 31724 Ul informaci o tom, že došlo ke kontaktu sondy s hladinou kapaliny. Tuto informaci obstarává elektronický detektor pomocí elektrody, který je spojen se signalizačním členem na horním konci sondy.

Kontaktní hladinoměr podle technického řešení slouží k měření výšky hladiny, například v monitorovacích vrtech, studnách a nádržích. V okamžiku, kdy se elektronický detektor dotkne hladiny kapaliny, obdrží operátor o této události informaci prostřednictvím bezdrátové signalizace, která může být libovolná. V tomto okamžiku může operátor odečíst vzdálenost mezi hladinou kapaliny a referenční úrovní ze stupnice na běžném měřícím pásmu, což je velmi jednoduché. Není potřeba používat speciální pásmo se zalitými vodiči, které je náchylné na poškození, je těžké a drahé. Stačí pouze optická, akustická, nebo jiná indikace dotyku sondy s hladinou, která je zajištěna signalizačním členem umístěným přímo na horním konci sondy.

Kontaktní hladinoměr podle technického řešení obsahuje přímo v sondě elektroniku a akumulátor nebo baterii a není spojen s povrchem žádným vodičem. Detekce dotyku sondy s hladinou je bezdrátově různě signalizována. Jedná se o bezdrátové měření oproti stávajícímu řešení, kde je informace o kontaktu s hladinou přenášená pomocí vodičů.

Vzhledem k použití běžného pásma má hladinoměr podle technického řešení menší rozměry a je podstatně lehčí než podobné hladinoměry, které jsou běžně dostupné na trhu. Práce s ním je jednoduchá, rychlá a přesná.

Objasnění výkresů

Na přiloženém výkresu na Obr. 1 je schematicky znázorněn kontaktní hladinoměr podle technického řešení v měřící poloze. V tomto případě je uvedená sonda umístěna v monitorovacím vrtu (studni), zavěšená na měřícím pásmu se stupnicí.

Na Obr. 2 je fotografie kontaktního hladinoměru podle technického řešení v klidové poloze.

Na Obr. 3 je fotografie kontaktního hladinoměru podle technického řešení společně s dosavadním běžně používaným hladinoměrem.

Kontaktní hladinoměr podle technického řešení byl původci úspěšně ověřen v praxi při měření ne jen v objektech přihlašovatele, kterým je Ekotechnika spol. s r.o., Čemošice, CZ, ale zejména při měření hladiny kapaliny v monitorovacím vrtu, patřícímu Českému hydrometeorologickému ústavu v okolí Kostelce nad Černými Lesy, CZ.

Příklady uskutečnění technického řešení

Příklad 1

Kontaktní hladinoměr (pracovní název Firefly) podle technického řešení obsahuje běžné měřící pásmo 2 na cívce a hladinoměmou sondu 5, která je na něm zavěšená. Na dolním konci podlouhlého pouzdra sondy 5 je umístěn elektronický detektor 6 úrovně hladiny kapaliny a na opačném konci je signalizační člen 4, který v tomto případě tvořila LED dioda. Pásmo 2 je opatřeno stupnicí v cm. Sonda 5 je na pásmu 2 spuštěna do měřeného objektu 7, např. studny nebo monitorovacího vrtu. Při kontaktu elektronického detektoru 6 s hladinou kapaliny dojde k aktivaci signalizačního členu 4 na konci sondy 5 a bezdrátové signalizaci 1. Poté operátor vizuálně odečte aktuální hodnotu z měřícího pásma 2 se stupnicí v cm, vztaženou k definované referenční úrovni 3. Provoz této sondy 5 je umožněn zabudovanou elektronikou včetně zdroje 8 energie, jako je akumulátor nebo baterie. Samotná sonda 5 není elektricky spojena s žádnými vodiči, vedoucími např. k navijáku pásma 2.

-2CZ 31724 U1

V praxi se osvědčila sonda 5 s válcovitým tvarem pouzdra z pevného materiálu, zejména z kovu nebo plastu. V její spodní části je umístěn elektronický detektor 6 s elektrodou, např. ve tvaru kontaktní jehly pro detekci hladiny a v horní části je závěs pro pásmo 2 a signalizační člen 4. S uvedenou sondou 5 bylo úspěšně měřeno v monitorovacím vrtu CHMU o hloubce hladiny okolo 50 m poblíž Kostelce nad Černými Lesy, CZ.

Průmyslová využitelnost

Nový kontaktní hladinoměr umožňuje jednoduše, rychle a přesně bezdrátově signalizovat detekci hladiny kapaliny v monitorovacích vrtech, nádržích nebo studnách.

Seznam literatury [1] MAJERČÁKOVÁ ,01’ga, ŠŤASTNÝ, Pavel. Oběh vody v prírode a jeho meranie [online], Výskumný ústav vodného hospodárstva, 2002. Dostupné z: http://www.fyzickageografia.sk/geovedy/texty/majercakova_sviatok_vody.pdf [2] DOWN, Randy D. a Jay H. LEHR. Environmental Instrumentation and Analysis Handbook [online],1. US: Interscience, 2005;2004;. ISBN 9780471463542;047146354X;0471473332;9780 471473336;.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (4)

1. Kontaktní hladinoměr, vyznačující se tím, že je bezdrátový a skládá se ze sondy (5), ve které je umístěna elektronika včetně zdroje energie (8), na dolním konci sondy (5) je umístěn detektor (6) hladiny a na horním konci sondy (5) je umístěn signalizační člen (4), přičemž sonda (5) je zavěšena na měřícím pásmu (2) se stupnicí a signalizační člen (4) je bezdrátově spojen přes referenční úroveň (3) s detekcí (1) signalizace dotyku detektoru (6) v sondě (5) s hladinou kapaliny v měřeném objektu (7).

2. Kontaktní hladinoměr podle nároku 1, vyznačující se tím, že pouzdro sondy (5) je vytvořeno z pevného materiálu, zejména kovu, má podlouhlý tvar a je zavěšeno na běžném měřicím pásmu z pevné látky, zejména z kovu.

3. Kontaktní hladinoměr podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že detektor hladiny (6) je elektronický, je opatřen elektrodou pro detekci hladiny a je včetně zdroje napájení umístěn přímo v sondě (5).

4. Kontaktní hladinoměr podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že detekce (1) signalizace dotyku sondy (5) s hladinou kapaliny je zejména vizuální, optická, rádiová nebo laserová.