專利名稱：高差儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種檢測儀器，用于檢測任意兩點的水平高差。
檢測水平的儀器現(xiàn)有水平尺，但水平尺只能測定水平，檢測不出高差。水平尺很短，對于不連續(xù)的尺寸較大的建筑地面的水平也無法檢測；檢測標高的儀器現(xiàn)有水準儀，水準儀僅適于大地測量，對于距離很近，有隔墻遮擋地面的水平高差檢測無法勝任。迄今為止還沒有一種適于測定任意兩點水平高差的儀器，導致很多工程質(zhì)量不合格，造成大量返工浪費。
本實用新型的目的是提供一種使用方便的、準確可靠的、理論上沒有誤差的、即能測定水平又能檢測高差的新儀器。
本實用新型應用連通器原理，采用一根連通管，一端連通內(nèi)徑較大的貯液桶，另一端連通內(nèi)徑較小的觀測管，觀測管上刻度段的實際長度，等于標示值除以(1+觀測管內(nèi)徑的平方/貯液桶內(nèi)徑的平方)。貯液桶安放在一個支腿能伸縮的、支管能升降的三腳架上；觀測管安插在伸縮管內(nèi)，伸縮管安插在有底座的支座管內(nèi)，伸縮管和支座管的上端均采用一個上半部分開有四個豎向豁口的，下部與之成過盈配合聯(lián)接的管箍，管箍的上半部分外套一個管夾，用于觀測管、伸縮管上下升降時定位和夾緊。連通管由多段組成，一段穿過三腳架的升降管、桶托與貯液桶底的桶嘴相連，一段通過支座管下部的側孔穿入支座管、伸縮管與觀測管下端的倒錐形相連，余管采用管插頭與聯(lián)接貯液桶的管、聯(lián)接觀測管的管相連，組成連通器。
以下結合附圖對實用新型做進一步說明

圖1高差儀的結構圖圖2桶嘴圖圖3桶托圖圖4管箍圖圖5管插頭圖圖6觀測管和伸縮管定位夾緊圖圖7觀測管圖圖8高差儀原理圖圖中符號表示的意義如下1--貯液桶 2--桶嘴 3--桶托 4--三腳架 5--連通管 6--管插頭7--觀測管 8--伸縮管 9-支座管 10-底座 11-管箍 12-管夾貯液桶1為一個內(nèi)徑較大的圓筒狀的有蓋容器，蓋可以防止灰塵雜物落入，貯液桶的桶底中心有一圓孔，用于安裝固定桶嘴2。桶嘴2是一個類似自行車氣門座樣的零件，用螺母夾緊在貯液桶底。桶嘴2插入桶托3內(nèi)，桶托3是一個喇叭狀的橡膠件，上面緊托貯液桶底，下部插入三腳架4的升降支管內(nèi)。連通管5穿過三腳架4的升降支管、桶托3與桶嘴2相連。觀測管7安插在伸縮管8內(nèi)，伸縮管8安插在支座管9內(nèi)，皆能自由伸縮。支座管9坐落在底座10上，底座10有實心、空心、球形的三種，球形的另有扶持架，以防傾倒。為了檢測高空中的軌道、管道或房屋頂板下表面的水平，高差儀設計有作用等同底座的上測桿。伸縮管8和支座管9的上端均有一個上半部分開有四個豎向豁口的，下部與之成過盈配合聯(lián)接的管箍11，管箍11外套一個在觀測管、伸縮管升降后起定位和夾緊作用的管夾12。連通管5通過支座管9下部的側孔，穿入支座管9、伸縮管8與觀測管7下端的倒錐形相連，構成連通器。把連通管5的一段置于三腳架4的升降管內(nèi)、把連通管的另一段置于伸縮管8、支座管9內(nèi)，是把連通管隱藏了起來，不僅美觀好看，干凈利落，而且便于拆攜帶，組合使用。
三腳架4采用一個支腿能伸縮的、支管能升降的架子，伸張時能把貯液桶1支架在不同高度的空中。收攏時體積很小，便于收藏攜帶。觀測管7在伸縮管8內(nèi)，伸縮管8在支座管9內(nèi)，皆能自由申縮升降，也是為了把觀測管7的刻度段，支持在適合觀測者不同工作姿態(tài)時的視線之內(nèi)。用畢全部收入支座管內(nèi)，便于收藏攜帶，也有利于保護觀測管。管箍11下部與伸縮管8和支座管9成過盈聯(lián)接，因此牢固可靠，上部開有四個豎向豁口，能在管夾12松開或擰緊時放開或夾緊觀測管、伸縮管。
本實用新型是這樣工作的把貯液桶1支架到適合觀察的高度，置于待測中心附近，把觀測管底座10或上測桿放置在待測的位置A，再把觀測管7也挺伸到適于觀察的高度，然后把連通管5的各個插頭6插好，這時往貯液桶內(nèi)添加顯示液，顯示液流過連通管5，經(jīng)過管插頭6，進入觀測管7，待液流靜止后，液面便停止在觀測管的某一刻度線上，記下這一數(shù)值。保持貯液桶1位置和高度始終不動，移動觀測管底座10或上測桿至待測位置B，待液流靜止后，如果液面仍然停止在原來的數(shù)值上，說明位置B和位置A處于同一個水平面上，即它們的高差為0；如果液面上升了，說明位置B比位置A低；如果液面下降了，說明位置B比位置A高，位置B比位置A究竟低或高多少呢？可從高差儀原理圖8看出并計算出來X＝H+hb-ha＝H+h……(1)設貯液桶內(nèi)徑為D，觀測管內(nèi)徑為d，觀測管在位置A時，液柱高度為ha。保持貯液桶位置和高度不變，把觀測管置于位置B，這時觀測管內(nèi)的液柱高度為hb。因為位置B比位置A低X，所以hb大于ha，令液柱上升值hb-ha＝h。為什么觀測管在位置B時液柱會上升呢？這是因為位置B比位置A低，貯液桶內(nèi)的液體在大氣壓力作用下，流進了觀測管，貯液桶內(nèi)的液面也隨之下降了H，因為貯液桶與觀測管組成了連通器，貯液桶內(nèi)流出的液體體積，等于觀測管內(nèi)流入的液體體積，即πD2H/4＝πd2h/4DH＝dhH＝h·d2/D2……(2)把(2)代入(1)X＝h·d2/D2+h＝h(d2/D2+1)當D較大，d較小時，d2/D2的值很小，可以忽略不計，即X≈h，但當D＝d時，則X＝2h，這時d2/D2的影響就不能忽略了。又因D不能無限大，d也不能無限小，所以測量總是有誤差的。為了讓觀測管內(nèi)液柱上升或下降的值，能正確反映位置B和位置A的高差值，可以把觀測管刻度段的實際長度，取為標示值的1/(d2+/D2)。這樣觀測管內(nèi)液柱上升或下降的值，就是位置B、A的高差值了，并且在理論上消除了誤差。如果高差儀的標示值全量程為400mm，D＝100mm，d＝10mm，觀測管刻度段的實際長度就等于396.04mm。如果不加換算的直接取為400mm，當量程為400mm時，則會有3.96mm的誤差。
本實用新型的貯液桶內(nèi)徑135mm，觀測管內(nèi)徑10mm，上口外緣加厚，下端有一小段倒錐形，在管身397.8mm的長度上，均勻刻制400個格，每格標示值為1mm。觀測管的標示數(shù)值上小下大。液柱上升其值由大變小，所測位置較低；液柱下降其值由小變大，所測位置較高，這樣符合人們的思維習慣。連通管選用透明塑膠軟管，由多段組成，目的是不用時能把儀器拆分開，便于收長藏存放，也便于組成不同工作半徑，方便使用。管插頭插接容易，用后拔掉連通管，放凈顯示液，收起支架、觀測管，盤起連通管，放回儀器盒隨身帶走。使用時要注意排凈系統(tǒng)內(nèi)的空氣，連通管內(nèi)不能有氣泡存在，否則儀器將不準確。
本實用新型使用簡便，不用專職放線工，不用專業(yè)測量人員，施工人員自己就能使用，且可以邊測量、邊施工、邊監(jiān)控、最終檢驗工程質(zhì)量，省時省工質(zhì)量好。本儀器準確，理論上沒有誤差，使用時可以隨時校對其準確性。用于檢測任意兩點的高差，比肉眼觀察可靠，比潑水試驗簡便，比坡度尺檢驗準確，且不受隔墻限制，徹底淘汰延續(xù)數(shù)百年的彈線抄水平的方法。對建筑施工企業(yè)提高質(zhì)量、效率，降低人工、材料消耗，增加贏利、信譽，化解質(zhì)量糾紛都有意義，是每個瓦工都應配備的儀器(工具)。
權利要求1 一種由連通管連接起來的內(nèi)徑較大的貯液桶和內(nèi)徑較小的觀測管等組成的高差儀，其特征在于所述的觀測管上刻度段的實際長度比標示值小，等于標示值除以(1+觀測管內(nèi)徑的平方/貯液桶內(nèi)徑的平方)。
2按權利要求1所述的高差儀，其特征在于所述的貯液桶底有一圓孔，孔內(nèi)安裝固定一個桶嘴，貯液桶和桶嘴一起采用一個喇叭形的桶托安插在支腿能伸縮的三腳架的升降管內(nèi)。
3按權利要求1所述的高差儀，其特征在于所述的觀測管為一根內(nèi)壁涂有減附壁涂料的透明玻璃管，玻璃管安插在伸縮管內(nèi)，伸縮管又安插在有底座的支座管內(nèi)，伸縮管和支座管的上端均有一個上半部分開有四個豎向豁口的，下部與之成過盈配合聯(lián)接的管箍，管箍上半部分外套一個用于觀測管、伸縮管升降后起定位和夾緊作用的管夾.
4按權利要求1所述的高差儀，其特征在于所述的連通管至少由三段組成，一段穿過三腳架的升降管、桶托與貯液桶底的桶嘴相連，一段通過支座管下部的側孔穿入支座管、伸縮管與觀測管下端的倒錐形部相連，余管采用管插頭與聯(lián)接貯液桶的管、聯(lián)接觀測管的管相連.
專利摘要一種由連通連接起來的貯液筒、觀測管等組成的高差儀，能從觀測管上直接讀出被測位置的標高數(shù)值，計算出它們的高差，是建筑地面工程工前預測、施工過程控制、竣工檢查離不開的工具。用于抄平地面、制作坡度、測量水平、設定高差。也可用于檢測天車梁拱度、鋼軌水平，教學用具。
文檔編號G01C3/00GK2697588SQ200420004158
公開日2005年5月4日 申請日期2004年2月16日 優(yōu)先權日2004年2月16日
發(fā)明者鄭負 申請人:鄭負