Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_12658
.pdf
Усовершенствования в системах индикации уровня жидкости или связанные с ними.
Мы, компания ELECTRICAL IMPROVEMENTS LiMITED, зарегистрированная в Великобритании, в
Карлиол-Хаус, Нью-Йорк, Нортумберленд, и компания Ci-Lmpnns LORD, британский субъект, 2, осуществляем
рассеивание света с помощью плоских зеркал или линз, используемых для отклонения горизонтального
выходящего луча от зеркала M, расположенного в Карлиол-Хаус, Нью-Йорк, Нортумберленд, и линзы
Ci-Lmpnns LORD, составляющая оптическую проекционную систему Ryder, и снова горизонтально на 6E
Street, Вестминстер, Лондон, Юго-Запад. 1, мы производим рассеивающие экраны. Плоские зеркала и
настоящим заявляем о характере данного изобретения следующим образом: получается прямое изображение
плиточного индикатора уровня жидкости на рассеивающем экране приблизительно. В очень больших котлах
или парогенераторах 7Q с высокими путями распространения лучей, которые могут быть заключены в
пылекамеры сгорания, уровень воды в которых регулируется герметичными трубками. Единственный
выступающий линзовый измерительный прибор обязательно устанавливается на удобном уровне над зоной
стрельбы, однако при желании его можно заменить более сложной линзовой системой.
Настоящее изобретение, являющееся предметом параллельно рассматриваемой патентной заявки, в
частности, предназначено для обеспечения простой и практичной конструкции и воспроизводящего показания
индикатора уровня воды в котле на уровне глаз на технологической площадке. Хотя настоящее изобретение
имеет значительный опыт в создании индикатора, которое было бы легко видно с топочной площадки. Хотя
оно применимо и для других целей, данное изобретение особенно предназначено для обеспечения простого и
практичного устройства для измерения уровня воды в котле на уровне глаз на топочной площадке. 8C Хотя
настоящее изобретение применимо и для других целей, данное изобретение предназначено в частности для
обеспечения простого и компактного расположения индикатора уровня воды в котле на уровне глаз на
топочной площадке. Система и рассеивающий экран, а также настоящее описание применения оптической
конденсационной системы.
Британская патентная заявка № 26588. Согласно одной из особенностей настоящего изобретения, 11913
относится к устройству для воспроизведения показаний уровня жидкости на расстоянии, включающему
источник света для освещения индикатора, трубчатый корпус, содержащий элемент или оптический
проекционный элемент. Система, включающая один или несколько элементов оптической системы, с
помощью которых реальный проекционный элемент, а также наклонный на 90 градусов участок
измерительного прибора фокусируется на зеркало, расположенное рядом с рассеивающим экраном
(высокочувствительный экран), и оптический конденсор. Конструкция обеспечивает попадание лучей света в
рассеивающий экран на конце, расположенном рядом с рассеивающим экраном, и концентрирует их на
удаленном конце оптического элемента или элементов системы. В предпочтительном расположении эти
элементы или элементы оптической проекционной системы снова отражаются наклонным зеркалом на
рассеивающий экран.
Оптическая проекционная система, описанная в предварительной спецификации, предпочтительно включает
в себя линзу, установленную на конце трубчатого корпуса, в который впервые входит свет, и (100) на уровне
топочной площадки парового котла с высокой температурой сгорания, расположенную таким образом, чтобы
фокусировать уменьшенное изображение, полученное с помощью указателя уровня воды, в точке, близкой к
фокусной точке.
387,752 Согласно еще одной особенности настоящего изобретения, оптическая конденсирующая система
включает конденсирующее зеркало в виде узкой полоски, вырезанной с одной стороны оси из зеркала,
предназначенного для обеспечения низкой сферической аберрации, причем свет, освещающий
измерительный прибор, поступает от небольшого, но интенсивного источника, расположенного на оси зеркала
вблизи его фокуса. Предпочтительно, вогнутое сферическое зеркало или полоска, вырезанная из него,
располагается на стороне источника света, удаленной от конденсирующей зеркальной полосы, при этом
источник находится в центре кривизны зеркала или слегка смещен от него.
Предпочтительное решение согласно изобретению, описанному в вышеупомянутой параллельно
рассматриваемой патентной заявке, включающее в себя особенности настоящего изобретения, будет
описано на нескольких примерах со ссылкой на воспроизведение на уровне глаз на топочной площадке
показаний указателя уровня воды котла.
Высокопрочный боеприпас, в котором 25-калиберное ружье установлено на высоте тридцати футов или более
над огневым полом.
Данная конструкция включает в себя, помимо самого измерителя, который может, например, быть
прозрачным призматическим, осветительный блок, установленный рядом с измерителем и включающий
источник света, параболическое конденсирующее зеркало и сферический отражатель; кольцевой
осветительный блок, установленный на огневом полу и включающий выпуклую проекционную линзу, выпуклое
зеркало, полупрозрачное зеркало и рассеивающий экран, а также одно или несколько плоских зеркал для
отклонения горизонтального выходящего луча от измерителя вниз к проектору.
В качестве источника света в системе освещения используется электрическая лампа, которая обеспечивает
небольшой, но интенсивный источник тепла. Для этой цели предпочтительно использовать низковольтную
лампу, обычно работающую на солнечном свете, подключенную через понижающий трансформатор
переменного тока, при этом предусмотрено замещающее сопротивление, так что в случае отказа источника
переменного тока лампа будет пропускаться через ограничитель, например, от источника переменного тока.
С. снабжение.
l aans ba- lie n3ro -irlel, if desired, for lr'ncm<' r tlie-1i'in"t an,.sThed to flhe lanmIP a71 fl1G'-! t-til будет на 77iien
меньше, если l11ir tton заболеет, и я буду лучше"' '' и (на запасном ламуре rmaay;;e rovi-ed, который отмечен l с
tl m wain lamn на свинзини'm framne, чтобы ^lf renid cliang'e-over Pif основная лампа _ 0 T'iTe затемняющее
зеркало Traerabl-v cona узкий r t tl - noui a -- n-li,. -;, i.e-voli ti.)jn с lioi7z1-1,1 'a l.ile Ca 3titli+/ ilX7 r _tl,-i - s. Ith -,ill
he afi ore -a a B numnbler of such stript car. i clit fr im a single paraboloidal mirror blank at different distances from the
axis. В качестве альтернативы, полоску конденсирующего зеркала можно аналогичным образом вырезать из
зеркала со сферическими поверхностями, радиус кривизны передней поверхности которого должен быть
меньше радиуса кривизны задней поверхности, так что сферическая аберрация зеркала в значительной
степени компенсируется аберрацией вогнутой менисковой линзы, образованной стеклом. Лампа 75
расположена таким образом, что ее нить накаливания лежит на оси параболоидного или сферического
зеркала и слегка смещена относительно его фокуса, так что свет, падающий на полосу, отражается в виде
приблизительно параллельного (или, скорее, слегка совпадающего) луча, который проходит в одну сторону от
лампы и ярко и равномерно освещает всю длину измерительного прибора, не создавая помех от тени лампы.
Аналогичным образом, отражатель состоит из узкой вертикальной полосы, вырезанной из вогнутого
сферического зеркала, которое расположено таким образом, что нить накаливания лампы находится
приблизительно на 90 процентах своей кривизны, благодаря чему полноразмерный участок нити накаливания
отбрасывается обратно на саму нить накаливания (или, предпочтительно, очень узко, на один из участков
нити накаливания), при этом свет от этого двойного источника на 95 процентов отражается на приборе
конденсационным зеркалом.
Весь блок освещения установлен в подходящем корпусе, положение которого регулируется для удобства
направления выходящего луча на измерительный прибор, а лампа и отражатель также регулируемо
установлены в корпусе, чтобы обеспечить точное и четкое изображение нити накаливания на линзе
многолучевого генератора. iO5 Горизонтальный выходящий луч из -v'es отклоняется вниз к проекции ait b e
nicans одного или пары зеркал, расположение которых в каждом случае таково, что получается прямое
изображение O11 tLk nan^e (на диффузоре s eei' Sne, когда изображение перевернуто с помощью tl buoj lens
anil также дважды:e refe tel in tm + rrojoctioni unit, a single planle iani'"oi' tncined rt an angle of 4'0 115 f e - ni 'el v c
l1 serve to aiv-e straight i -a0e "n thef -rreen in (cases where tche rIab e 3.1e-.i. -1; TaSc1 in front of the 4 eP7-7l1e
mvrea n is vi;e -edl froml th1e ot Xl -iai of plane mirrors slope C20 tr, c1te "ao 7 r af 4T0 will however ble recni;r'-d in
ea ee where the mirrors are oeated lbehind tlie gauge and tle screen is viewed from front.
Плоское зеркало или зеркала в каждом случае состоят из i25 n 1vr -V 4pis, все они имеют регулируемую
высоту, позволяющую вертикально размещать зеркало или зеркала вертикально над проекционным блоком >
387,75a2 387,752. Чтобы избежать проблем, связанных с двойным отражением, зеркало или зеркала могут
быть посеребрены с лицевой стороны, или же могут быть выполнены в клиновидной форме с обычным
посеребрением обратной стороны, так что нежелательное отражение от лицевой поверхности будет
отклоняться от проекционного блока. Проекционный блок представляет собой цилиндрический металлический
корпус, вертикально расположенный на тиральной платформе и закрытый с верхнего конца стеклянным
окном, при этом корпус максимально пыленепроницаем. Непосредственно под пластинчатым стеклом win1l5
dow установлена выпуклая проекционная линза, выполненная в виде ахроматического объектива,
предназначенного для уменьшения сферической аберрации и имеющего такое фокусное расстояние, чтобы
создавать уменьшенное действительное изображение прибора в точке чуть ниже нижнего края корпуса.
В нижней части корпуса установлено выпуклое зеркало с таким фокусным расстоянием, что уменьшенное
изображение, создаваемое проекционной линзой, находится между зеркалом и его фокусом, а увеличенное
изображение этого изображения формируется на матовом рассеивающем экране после отражения от
наклонного плоского зеркала, при этом рассеивающий экран установлен в боковом отверстии корпуса в
верхней его части, а наклонное плоское зеркало находится непосредственно за ним.
Для получения изображения на экране того же размера, что и сам измерительный прибор, желательно
расположить выпуклое зеркало в главном фокусе проекционной линзы и обеспечить, чтобы расстояние от
выпуклого зеркала до рассеивающего экрана после отражения от плоского зеркала было равно фокусному
расстоянию проекционной линзы.
Наклонное плоское зеркало, расположенное за рассеивающим экраном, имеет форму узкой полосы,
достаточно широкой, чтобы отражать всю ширину светового луча, не препятствуя прохождению лучей от
проекционной линзы к выпуклому зеркалу более чем на минимальной величине. Изображение на
рассеивающем экране обычно имеет вид узкой вертикальной полосы, и чем ближе наклонное зеркало к
экрану, тем уже может быть это зеркало. Более того, чем ближе наклонное зеркало к выступающей линзе, тем
меньше препятствие для сходящегося пучка, падающего на выпуклое зеркало. Следовательно, центр экрана
расположен примерно на уровне глаз на огневой площадке, а плоское зеркало находится непосредственно за
ним. Таким образом, фокусное расстояние проекционной линзы определяется расстоянием от рассеивающего
экрана через плоское зеркало до выпуклого зеркала в нижней части корпуса, и проекционная линза
располагается таким образом, чтобы ее выходная главная точка находилась на том же расстоянии от
наклонного зеркала, что и центр экрана.
Это гарантирует, что фокус проекционной линзы будет находиться на выпуклом зеркале, и при условии, что
зеркало имеет правильное фокусное расстояние для получения четкого изображения индикатора на экране,
70 выполняется условие, что изображение должно быть такого размера. На практике желательно
устанавливать выпуклое зеркало таким образом, чтобы его можно было регулировать по вертикали, и делать
зеркало с фокусным расстоянием немного большим, чем требуется для получения изображения в
натуральную величину, чтобы его можно было слегка приподнять для получения резко сфокусированного
изображения немного уменьшенного размера.
Обычно верхнее зеркало или пара зеркал с углом обзора 80 градусов располагаются вертикально над
проекционным блоком, в этом случае плоское зеркало за рассеивающим экраном будет симметрично
расположено под углом 450 градусов к вертикали. Однако, если размещение верхнего зеркала или зеркал в
таком положении неудобно, их наклоняют, чтобы направлять луч света под углом к вертикали на
проекционную линзу.
Это требует регулировки оптических элементов в проекционном блоке, и далее будет описано удобное
крепление для каждого из этих элементов, позволяющее выполнить такую регулировку.
Выступающая линза закреплена в положении B5 внутри цилиндрического фланца на металлическом кольце,
опирающемся на три резьбовых болта, выступающих вниз от выступающего внутрь края верхней части
корпуса, на котором расположено окно из листового стекла. Металлическое кольцо диаметром 100 мм
крепится к болтам с помощью гаек, а вокруг болтов установлены пружины, которые плотно прижимают кольцо
к гайкам. Таким образом, регулируя гайки, проекционную линзу можно наклонить так, чтобы ее ось 105i
проходила через центр верхнего зеркала.
Выпуклое зеркало установлено таким образом, что его можно перемещать в любом направлении по
горизонтали в пределах корпуса 110, а также наклонять, чтобы оно было соосно с проекционной линзой. В
одном из удобных вариантов выпуклое зеркало закреплено в подходящей раме, с задней стороны которой
выступает резьбовой болт. Этот болт 115 входит в резьбовое отверстие в пластине, закрепленной на
перемычке, которая может скользить по горизонтальному диску и может быть зажата к нему болтами,
входящими в пазы диска, при этом пластина соединена с перемычкой 12C с помощью трех болтов с гайками и
пружинами аналогично тому, как это используется для крепления объектива. Таким образом, пластину можно
наклонить так, чтобы ось выпуклого зеркала 125 всегда проходила через центр выступающей линзы
независимо от положения мостиковой детали на диске.
Горизонтальный диск также имеет прорези, позволяющие закрепить его в любом желаемом угловом
положении на фланце цилиндрического ребра, выступающего вверх от опорной плиты корпуса. Станет ясно,
что такое крепление позволяет регулировать положение выпуклого зеркала и одновременно наклонять его в
соответствии с наклоном выступающей линзы.
Наклонное плоское зеркало крепится к корпусу в верхней части окна, в котором установлен рассеивающий
экран, с помощью Т-образного металлического стержня, шарнирно закрепленного в верхней части на шарнире
t0 в верхней части. В нижней части Т-образной балки расположен кронштейн, который прижимается
пружинами к гайкам на двух болтах, расположенных под углом 4,5° к вертикали и отходящих от пластины с
прорезями по окружности, которая может быть закреплена гайками и болтами в нужном угловом положении к
корпусу.
Таким образом, нижний конец зеркала можно поворачивать, а также наклонять зеркало, затягивая или
ослабляя одну из гаек, поддерживающих кронштейн, в соответствии с положением, в которое установлено
выпуклое зеркало, при этом регулировка осуществляется таким образом, чтобы получить прямое
изображение в центре рассеивающего экрана.
Чтобы избежать образования двойных изображений, плоское и выпуклое зеркала могут быть изготовлены из
полированного металла (например, нержавеющей стали) или из стекла с посеребренной передней
поверхностью.
В качестве альтернативы выпуклое зеркало может быть изготовлено из стекла с обычным серебрением
задней поверхности, но с передней и черной поверхностями различной кривизны, так что слабый свет,
образующийся при отражении от передней поверхности, будет вне фокуса на рассеивающем экране.
Рассеивающий экран съемно установлен в окне, которое выполнено достаточно большим, чтобы обеспечить
доступ к плоскому зеркалу и проекционной линзе или их снятие для регулировки или очистки. В нижней части
корпуса предусмотрена дверца подходящего размера для аналогичной цели по отношению к выпуклому
зеркалу.
В некоторых случаях может быть желательно устанавливать проекционный блок на такой высоте от огня,
чтобы устранить препятствия для обзора. Крепление наклонного плоского зеркала над зеркалом позволяет
производить необходимую регулировку. Наклонное зеркало также устанавливается таким образом, что его
можно наклонить вперед достаточно, чтобы сделать луч света более направленным. В целом, следует
понимать, что плоские зеркала могут быть расположены в противоположных от лучей точках, если по
какой-либо причине необходимо отклонить луч. Таким образом, для размещения блока управления в удобном
положении в некоторых установках может быть целесообразно установить одно или несколько зеркал
вертикальной плоскости между этим блоком и прибором, а для аналогичной цели одно или несколько зеркал
вертикальной плоскости могут быть установлены между прибором и верхним зеркалом или 70 зеркалами.
Вертикальное плоское зеркало может располагаться перед рассеивающим экраном или за ним, чтобы
обеспечить необходимое направление наблюдения.
Такие плоские зеркала, а также другие плоские зеркала 75T, используемые во всей системе, во многих
случаях могут быть заменены полностью отражающими призмами. Для обеспечения удобного способа
регулировки, позволяющего изменять направление наблюдения, рассеивающий экран 80 может быть
выполнен в виде вертикального цилиндра, при этом лучи от наклонного плоского зеркала отражаются в
вертикальном плоском зеркале, установленном с возможностью вращения вокруг оси такого цилиндра,
прежде чем 85 попасть на рассеивающий экран.
Оптическая проекционная система в проекционном блоке, включающая выпуклую проекционную линзу и
выпуклое зеркало, при желании может быть заменена на оптическую систему, эквивалентную системе с углом
обзора 90 градусов. Таким образом, выпуклая проекционная линза может быть заменена вогнутым
проекционным зеркалом, установленным таким образом, чтобы создавать уменьшенное изображение
прибора в подходящей точке, в то время как выпуклое зеркало может быть, например, заменено вогнутым
зеркалом или соответствующим образом расположенной вогнутой линзой, которая фокусирует увеличенное
изображение на рассеивающем экране.
В приведенном выше описании сам прибор 10l в общих чертах обозначен как прибор прозрачной
призматической формы. Следует понимать, что данная конструкция особенно подходит для использования с
измерительным прибором такого типа или, в целом, любого типа l05, при этом все рабочие поверхности
измерительного прибора лежат в вертикальных плоскостях. Таким образом, например, измерительный прибор
может быть известного типа, в котором столб воды и пара представляет собой прямоугольное сечение,
заключенное между двумя параллельными стеклянными пластинами, что позволяет получить четкое
представление об уровне воды на рассеивающем экране с помощью диффузора, создаваемого диффузором.
В качестве измерительных приборов можно использовать поверхностные датчики уровня воды, в которых
индикация уровня воды определяется разностью показателей преломления воды и пара, контактирующих с
поверхностями датчика. Изобретение также возможно, когда измерительный прибор, имеющий изогнутые
поверхности, например, как у собственного железа трубчатого измерительного прибора, используется, но в
таких случаях необходимо предусмотреть абсолютную оптическую систему в комплекте с измерительным
прибором, чтобы компенсировать кривизну измерительных поверхностей, причем компенсация заключается в
том, что параллельные лучи света, падающие на объединенный измерительный прибор и астигматическую
систему, должны выходить в виде параллельных лучей света. Компенсирующая астигматическая система
может представлять собой цилиндрическую линзу с подходящим фокусным расстоянием или ее эквивалент,
расположенную либо напротив, либо позади измерителя.
Следует понимать, что описанная выше конструкция может быть модифицирована различными способами в
рамках данного изобретения. Таким образом, например, пути лучей от осветительного блока к проекционному
блоку могут быть полностью заключены в трубчатую конструкцию, предназначенную для исключения
рассеянного света и пыли. Хотя данное изобретение описано в контексте индикации уровня воды в котле, где
измерительный прибор установлен на высоте над топочной площадкой, оно также применимо с
соответствующими модификациями для других целей и может быть в целом использовано для индикации
уровня жидкости, когда необходимо получить показания на расстоянии от точки установки измерительного
прибора.
Дата: 24 марта 1932 года.
Компания KILBURN & STRODE, представители заявителей.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в системах индикации уровня жидкости или связанные с ними.
Мы, компания ELECTRICAL IMrRovmBMNTs LiMirrn, зарегистрированная в соответствии с законодательством
Великобритании, расположенная по адресу: Carliol House, Newcastle-upon-Tyne, графство Нортумберленд, и
Чарльз Лорд Блэкберн, подданный Великобритании, проживающий по адресу: 2, Ryder 30 Street, Westminster,
London, S.W. 1, настоящим заявляем о характере данного изобретения и о способе его осуществления,
которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к устройствам индикации уровня жидкости. В очень больших котлах или
парогенераторах с высокими камерами сгорания указатель уровня воды обязательно устанавливается на
значительной высоте над топочной площадкой, и возникают значительные трудности с обеспечением его
хорошей видимости с топочной площадки. Хотя изобретение применимо и к другим целям индикации уровня
жидкости, оно в большей степени предназначено для воспроизведения показаний датчика уровня воды в
котле на уровне глаз или приблизительно на уровне топочной площадки.
Использование простой формы перископа, состоящей из соответствующим образом расположенных плоских
зеркал, оказывается нецелесообразным для таких целей, главным образом из-за того, что при использовании
простых осветительных устройств недостаточно света для того, чтобы показания прибора были видны в
зеркалах. Настоящее изобретение позволяет избежать этой трудности, используя оптические проекционные и
конденсирующие системы ED способом, несколько аналогичным предложенному для отображения показаний
веса и цены на вычислительных весах.
В конструкции, описанной в изобретении Дрезента, показания индикатора уровня жидкости воспроизводятся
на расстоянии с помощью средств, включающих источник света для освещения индикатора, оптическую
проекционную систему, включающую один или несколько элементов, благодаря которым действительное
изображение 70 индикатора фокусируется на рассеивающем экране, и оптическую конденсирующую систему,
связанную с источником света и расположенную таким образом, что как можно больше света концентрируется
на элементе или элементах проекционной системы.
Предпочтительно, в оптической проекционной системе предусмотрено одно или несколько зеркал,
расположенных таким образом, чтобы на рассеивающий экран проецировалось прямое изображение длиной,
сопоставимой с длиной самого измерительного прибора. Лучи света могут быть заключены, по меньшей мере,
на части своего пути внутри трубок, расположенных таким образом, чтобы исключить рассеянный свет и пыль.
8i В предпочтительном варианте рассеивающий экран установлен в стенке трубчатого корпуса
соответствующего поперечного сечения ближе к одному из его концов, причем трубчатый корпус содержит
элемент или один или более элементов оптической проекционной системы, а также наклонное зеркало,
примыкающее к рассеивающему экрану, причем расположение таково, что лучи света входят в трубку на
конце 95, примыкающем к рассеивающему экрану, и после отражения на удаленном конце корпуса снова
отражаются наклонным зеркалом на рассеивающий экран. Предпочтительно, оптическая проекционная
система включает в себя линзу 100, установленную на конце трубчатого корпуса, через который впервые
входит свет, и второй оптический элемент, установленный на удаленном конце корпуса, причем линза
расположена таким образом, чтобы фокусировать уменьшенное изображение прибора в точке, близкой к
фокусной точке второго элемента, который, в свою очередь, фокусирует увеличенное изображение этого
прибора на рассеивающем экране.
Второй оптический элемент может представлять собой изогнутое зеркало или, в качестве альтернативы,
(предпочтительно вогнутую) линзу, при этом рядом с такой линзой предусмотрены средства для отражения
лучей обратно на наклонное зеркало и рассеивающий экран.
-1; Оптическая конденсирующая система предпочтительно включает вертикально установленное
конденсирующее зеркало в виде узкой полоски, вырезанной с одной стороны оси из зеркала,
предназначенного для работы с низкой сферической аберрацией 10⁶, при этом свет для освещения
измерительного прибора поступает от небольшого, но интенсивного источника, расположенного на оси
зеркала и близко к его фокусу. Такая конструкция обеспечивает практически единообразное освещение всей
длины измерительного прибора без помех от тени самой лампы. Предпочтительно, вогнутое сферическое
зеркало или полоска, вырезанная из него, располагается на стороне источника света, удаленной от
конденсирующей зеркальной полосы, при этом источник находится в центре кривизны зеркала или слегка
смещен от него.
Предпочтительнее, чтобы сам индикатор уровня жидкости представлял собой плоскость, на которую падают
световые поверхности. Таким образом, измерительный прибор может быть выполнен в виде прозрачной
призмы, сконструированной таким образом, чтобы видимое отображение уровня жидкости получалось за счет
разницы показателей преломления жидкости и газа или пара над ней, контактирующих с частями поверхности
призмы.
В качестве альтернативы, измерительный прибор может быть типа :35 с изогнутыми поверхностями, в этом
случае может быть предусмотрена астигматическая оптическая система, которая расположена таким
образом, что пучок параллельного света, падающий на объединенный измерительный прибор и
астигматическую систему, будет выходить из него в виде пучка параллельного света.
Изобретение может быть реализовано на практике различными способами, но предпочтительным вариантом,
в котором изобретение применяется для воспроизведения на уровне каждого котла на топочной платформе,
является показание уровня воды в паровом котле с высокой температурой сгорания, установленном на
высоте 35 футов или более над топочной площадкой. Пример этого показан на прилагаемых чертежах, где:
Рисунок 1 представляет собой схематичный боковой вид предпочтительного варианта, Рисунок 2 — вид, в
целом аналогичный Рисунку 1, показывающий модифицированную форму предпочтительного варианта,
Рисунки 1 и 4 — виды, иллюстрирующие в увеличенном масштабе оптическую конденсационную систему,
используемую в вариантах расположения элементов на рисунках 1 и 2, Рисунок 5 — вид, аналогичный
Рисунку 45, показывающий модифицированную схему, Рисунки 6 На рисунках 1 и 7 показаны схемы,
иллюстрирующие способ разрезания зеркал, используемых в оптической конденсирующей системе,
показанной на рисунках 3-5; на рисунке 8 — вертикальный разрез частей аппарата, показанных на рисунках 1
и 2, расположенных на огневой площадке; на рисунке 9 — горизонтальный разрез по линии 9-9 на рисунке 8;
на рисунках 10-12 — детальные виды частей аппарата, показанных на рисунках 8 и 9.
Рисунки 1-3-15 представляют собой разрезы, показывающие установку зеркала, используемого в аппарате,
изображенном на рисунках 8 и 80-9, рисунок 13 — разрез по линии 13-1:3 на рисунке 14, а рисунок 15 —
разрез по линии 1;5-l;i на рисунке 13, рисунок 16 — схематический план, иллюстрирующий различные
регулировки аппарата, изображенного на рисунках 85 и 9, а рисунки 17-20 иллюстрируют некоторые
альтернативные конструкции уровнемеров жидкости, которые могут быть использованы в устройствах,
изображенных на рисунках 1 и 2. 90 Как показано на рисунках 1 и 2, предпочтительная компоновка включает в
себя, помимо самого измерительного прибора А, осветительный блок В, установленный рядом с
измерительным прибором А и включающий источник света 95 С, параболическое конденсирующее зеркало D
и сферический отражатель E; проекционный блок F, установленный на огневом этаже и включающий
выпуклую проекционную линзу G, выпуклое зеркало H, наклонное плоское зеркало 00 J и рассеивающий экран
E; и одно или несколько плоских зеркал для отклонения горизонтального выходящего луча от измерительного
прибора А вниз к проекционному блоку F.
В качестве источника света в осветительном блоке B используется электрическая лампа C (см. рисунки 3 и 4),
которая дает небольшой, но интенсивный свет. Для этой цели предпочтительно использовать низковольтную
лампу, обычно питаемую от сети переменного тока 110 В через понижающий трансформатор 110 В, при этом
предусмотрен замещающий ограничивающий резистор, чтобы в случае отключения переменного тока лампа
могла питаться через ограничивающий резистор 115 от вспомогательного источника питания. При желании
могут быть предусмотрены средства для снижения напряжения, подаваемого на лампу в ночное время, когда
обычно требуется меньше освещения. Также может быть предусмотрена запасная лампа, которая
устанавливается вместе с основной лампой на поворотной раме для обеспечения быстрого переключения в
случае отказа основной лампы.
Конденсирующее зеркало D предпочтительно состоит из узкой вертикальной нити, вырезанной из
параболоида вращения 125, имеющего горизонтальную ось, причем эта нить расположена с одной стороны от
оси. На рисунке 6 показано полное парааболоидальное зеркало D', из которого можно вырезать две полосы,
подобные полосе D на рисунках 3 и 4 130 c 387,752 387,752 a, причем эти полосы располагаются по обе
стороны от оси. Следует отметить, что из одной заготовки параболического зеркала D' можно вырезать
несколько таких полосок. На рисунке 6 показана конструкция, в которой получаются четыре полоски: две
соответствуют идентификаторам полосок на рисунках 3 и 4, а две находятся на большем расстоянии от оси.
На рисунке 5 показано, как в i0 модифицируется конденсирующая система при использовании полосы, такой
как D', смещенной относительно оптической оси конденсирующей системы на расстояние, соответствующее
ее расстоянию от оси заготовки зеркала, из которой она была вырезана.
В качестве альтернативы, полоску конденсирующего зеркала можно аналогичным образом вырезать из
зеркала со сферическими поверхностями, при этом радиус кривизны передней поверхности должен быть
меньше радиуса кривизны задней поверхности, так что сферическая аберрация зеркала в значительной
степени компенсируется аберрацией вогнутой менисковой линзы, образованной стеклом. Лампа А
расположена таким образом, что ее нить накаливания лежит на оси параболоидного или сферического
зеркала D или D' и слегка смещена относительно его фокуса, так что свет, падающий на полоску, отражается
в виде приблизительно параллельного (или, скорее, слегка сходящегося) пучка, который проходит в одну
сторону от лампы и ярко и равномерно освещает всю длину измерительного прибора А без помех от тени
лампы.
Аналогичным образом, отражатель E состоит из узкой вертикальной полосы, вырезанной из вогнутого
сферического зеркала E', как показано на рисунке 7, и расположен таким образом, что нить накаливания
лампы находится приблизительно в центре своей кривизны, благодаря чему полноразмерное изображение
нити накаливания отбрасывается обратно на саму нить (или, предпочтительно, очень немного в сторону от
нити накаливания), при этом свет от этого двойного источника отражается на измерительный прибор A
конденсирующим зеркалом D.
Весь осветительный блок B установлен в подходящем корпусе, положение которого регулируется для
обеспечения правильного направления выходящего луча на измерительный прибор A, а лампа C и
отражатель E также регулируемо установлены в корпусе для обеспечения точной фокусировки четкого
изображения нити накаливания на проекционной линзе G-.
Горизонтальный луч, выходящий из измерительного прибора А, отклоняется вниз к проекционному блоку F с
помощью одного или пары плоских зеркал, причем в каждом случае их расположение таково, что на
рассеивающем экране K получается прямое изображение измерительного прибора. Поскольку изображение
переворачивается проекционной линзой G и также дважды отражается в проекционном блоке F, одно плоское
зеркало IL (рис. 2), наклоненное под углом 45° к вертикали, будет обеспечивать прямое изображение на
экране K в случаях, когда плоское зеркало расположено перед измерительным прибором А, а экран
рассматривается спереди. Однако в случаях, когда зеркала расположены за прибором А, а экран К
рассматривается спереди, потребуется пара плоских зеркал L'L' (рис. 1), наклоненных друг к другу под углом
7°. Плоское зеркало IL или зеркала L' L' в каждом случае X состоят из узких полосок и имеют регулируемую
форму, позволяющую направлять луч вниз под небольшим углом к вертикали в тех случаях, когда неудобно
располагать зеркало или зеркала 80 вертикально над проекционным блоком F.
Чтобы избежать проблем, связанных с двойным отражением, зеркало L или зеркала L' IL' могут быть покрыты
серебром с лицевой стороны или, в качестве альтернативы, могут быть выполнены в клиновидной форме с
обычным серебрением с обратной стороны, так что нежелательное отражение от лицевой поверхности будет
отклоняться от проекционного блока F.
Проекционный блок F (см. рисунки 90 8-13) представляет собой цилиндрический металлический корпус F',
расположенный вертикально на тиральной платформе и закрытый с верхнего конца окном из листового
стекла F', при этом датчик максимально пыленепроницаем. Непосредственно под стеклянным окном F'
установлена выпуклая проекционная линза G, выполненная в виде ахроматического объектива,
предназначенного для уменьшения сферической аберрации и имеющего такое фокусное расстояние, чтобы
при 100° получалось уменьшенное действительное изображение датчика A в точке чуть ниже нижнего края
корпуса F'. В нижней части корпуса F' установлено выпуклое зеркало H с таким фокусным расстоянием, что
уменьшенное изображение 105, создаваемое проекционной линзой G, находится между зеркалом XI и его
фокусом, а увеличенное изображение этого изображения формируется на матовом стеклянном
рассеивающем экране K после отражения от наклонного плоского зеркала J,.iO, при этом рассеивающий
экран K установлен в боковом отверстии корпуса F' в верхней его части, а наклонное плоское зеркало J
находится непосредственно за ним.
Для получения изображения на экране K того же размера, что и сам измерительный прибор A, желательно
расположить выпуклое зеркало H в главном фокусе проекционной линзы G и обеспечить расстояние между
ними.
Величина отражения от выпуклого зеркала до рассеивающего экрана i24C K после отражения от плоского
зеркала J равна фокусному расстоянию проекционной линзы G.
Наклонное плоское зеркало J, расположенное за рассеивающим экраном K, имеет форму узкой полосы
шириной 12i, достаточно широкой, чтобы отражать всю ширину светового луча, не препятствуя прохождению
лучей от проекционной линзы G к выпуклому зеркалу HE более чем на минимальной величине. Изображение
на рассеивающем экране R обычно имеет форму узкой вертикальной полосы, и чем ближе к наклонному
зеркалу, тем лучше. Чем дальше буква J от экрана, тем уже может быть зеркало. Более того, чем ближе
наклонное зеркало к выступающей линзе G, тем меньше препятствие для сходящегося пучка, падающего на
выпуклое зеркало Hl.
Следовательно, центр экрана K расположен примерно на уровне глаз на огневой площадке, а плоское
зеркало J находится непосредственно за ним. Таким образом, фокусное расстояние проекционной линзы G
определяется расстоянием от рассеивающего экрана K j5 через плоское зеркало J до выпуклого зеркала H в
нижней части экрана F', и проекционная линза G расположена так, что ее выходная главная точка находится
на том же расстоянии от наклонного зеркала J, что и центр экрана K. Это гарантирует, что фокус
проекционной линзы будет находиться на выпуклом зеркале II, и, при условии, что зеркало H имеет
правильное фокусное расстояние для получения резкого изображения измерительного прибора A на экране
K, выполняется условие, что изображение должно быть в натуральную величину. На практике желательно
устанавливать выпуклое зеркало H таким образом, чтобы его можно было регулировать по вертикали, и
делать зеркало с фокусным расстоянием немного большим, чем требуется для получения изображения в
натуральную величину, чтобы его можно было слегка приподнять для получения резко сфокусированного
изображения несколько уменьшенного размера.
Обычно верхнее зеркало L или пара из трех зеркал L' и L2 располагаются вертикально над проекционным
блоком, в этом случае используется плоское зеркало. Точка J, расположенная за рассеивающим экраном K,
будет симметрично размещена под углом 4,5° к вертикали. Однако, если размещение верхнего малого
зеркала L или зеркал L'L2 в таком положении неудобно, их наклоняют, чтобы проецировать луч света под
углом к вертикали на проекционную линзу G. Это требует регулировки оптических элементов в проекционном
блоке F, и далее будет описано удобное крепление для каждого из этих элементов, позволяющее выполнить
такую регулировку.
Выступающая линза G закреплена в положении I внутри цилиндрического фланца G' на металлическом
кольце G', поддерживаемом тремя резьбовыми болтами G3, выступающими вниз от выступающего внутрь
края F' на верхней части корпуса F, на котором расположена пластина i, окно Olass FP. Металлическое кольцо
GU закреплено гайками G4 на этих болтах G', а вокруг болтов предусмотрены пружины G', плотно
прижимающие кольцо к гайкам. Таким образом, регулируя гайки G', проекционную линзу G можно наклонить
так, чтобы ее ось t проходила через центр верхнего зеркала L. Выпуклое зеркало 11 установлено таким
образом, что его можно перемещать в любом направлении горизонтально в пределах корпуса F', а также
наклонять, чтобы сделать его соосным с проекционной линзой G. В одном удобном варианте выпуклое
зеркало 11 закреплено в подходящей раме 70, с задней стороны которой выступает резьбовой болт HI. Этот
болт входит в резьбовое отверстие в пластине 11E, закрепленной на перемычке 11, которая может скользить
по горизонтальному диску 11E и может быть зажата к нему болтами H', входящими в пазы 118 в диске, при
этом пластина H2 соединена с перемычкой H' с помощью трех болтов 11' с гайками и пружинами аналогично
тому, как это использовалось для проекта S8 по установке линзы.
Таким образом, пластину H' можно наклонить так, чтобы ось выпуклого зеркала H всегда проходила через
центр выступающей линзы G независимо от положения мостиковой детали H' на диске 11. Горизонтальный
диск 11o также установлен таким образом, что его можно закрепить в любом желаемом угловом положении на
фланце F' на цилиндрическом ребре F', выступающем вверх от основания F корпуса 9Q F'. Становится
очевидно, что такое крепление позволяет регулировать положение выпуклого зеркала H и одновременно
наклонять его в соответствии с наклоном выступающей линзы G.
Наклонное плоское зеркало J (см. рис. 95 8 и рис. 13-15) крепится к корпусу F' в верхней части окна K', в
котором установлен рассеивающий экран E, с помощью Т-образного металлического стержня J', шарнирно
закрепленного в точке J' на верхнем конце. На своем нижнем конце Т-образная балка J' имеет кронштейн PJ,
который прижимается пружинами 5' к гайкам на двух болтах P5, расположенных под углом 45° к вертикали и
отходящих от рифленой кольцевой пластины J', которая может быть на 10% закреплена гайками и болтами в
желаемом угловом положении к корпусу F'. Таким образом, нижний край зеркала J можно поворачивать, а
также наклонять зеркало, затягивая или ослабляя одну из гаек 5J, поддерживающих кронштейн J', чтобы
установить его в положение, в которое было отрегулировано выпуклое зеркало II, причем регулировка должна
производиться таким образом, чтобы в центре рассеивающего экрана K получалось прямое изображение.
Чтобы избежать образования двойных зеркал, плоское зеркало J и конусное зеркало H могут быть
изготовлены из полированного металла (например, нержавеющей стали) или из стекла, посеребренного на
передней стойке. В качестве альтернативы можно использовать выпуклое зеркало H, изготовленное из стекла
с обычной задней поверхностью из серебра, но с передней и задней поверхностями различной кривизны, так
что слабое изображение, образованное отражением от передней поверхности, будет сильно размыто на
диффузионном экране K.
Экран диффизино E съемно установлен в окне K, которое выполнено в различных точках (130 387,7152), если
по какой-либо причине требуется изменить путь. Так, например, для удобного размещения осветительного
блока B в некоторых установках может быть целесообразно установить одно или несколько вертикальных
зеркал между этим блоком и измерительным прибором A, а также для аналогичной цели одно или несколько
вертикальных зеркал могут быть установлены между измерительным прибором A и верхним плоским
зеркалом L или зеркалами L'L. Кроме того, вертикальное зеркало может быть расположено перед или за
рассеивающим экраном K, чтобы соответствовать требуемому направлению наблюдения. Такие плоские
зеркала, как и другие плоские зеркала 8G, используемые во всей системе, во многих случаях могут быть
заменены полностью отражающими призмами. Для обеспечения удобного средства регулировки,
позволяющего изменять направление наблюдения, рассеивающий экран может быть выполнен в виде
вертикального цилиндра.
Лучи от наклонного плоского зеркала J отражаются в вертикальном плоском зеркале, установленном с
возможностью вращения вокруг оси такого цилиндра 9a, прежде чем попасть на рассеивающий экран.
Оптическая проекционная система в проекционном блоке F, включающая выпуклую проекционную линзу G и
выпуклое зеркало H, при желании может быть заменена эквивалентной оптической системой. Таким образом,
выпуклая проекционная линза G может быть заменена вогнутым проекционным зеркалом, установленным
таким образом, чтобы получать уменьшенное изображение шкалы 10Q2 в подходящей точке, в то время как
выпуклое зеркало H может быть, например, заменено вогнутым зеркалом или соответствующим образом
расположенной вогнутой линзой, которая фокусирует увеличенное изображение на рассеивающем экране K.
Аналогично, вогнутое зеркало, составляющее оптическую конденсирующую систему, может быть заменено
Соседние файлы в папке патенты