CN104457876B - 一种大量程固体颗粒混合液流量测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大量程固体颗粒混合液流量测量装置，包括设有进水管的进水分配机构和左、右盛水槽，进水分配机构通过其动作带动进水管在左、右盛水槽上侧之间运动，以切换向左、右盛水槽进水；左、右盛水槽的底部分别开设有出水口，两出水口同时与一三通排水管连接；进水分配机构左、右两侧下部分别经连杆与一开关球铰接，开关球的尺寸分别与出水口相适应，以在进水分配机构带动下切换封住出水口；左、右盛水槽内均设有水位开关，水位开关、进水分配机构与控制装置电性连接，以在盛水槽内水位触发水位开关时，发出控制命令使进水分配机构带动进水管向另一盛水槽进水。该装置结构简单，运行稳定可靠，可测量流量变化大且含有固体颗粒的流体流量。

Description

一种大量程固体颗粒混合液流量测量装置

技术领域

本发明涉及流体流量测量技术领域，特别涉及一种大量程固体颗粒混合液流量测量装置，可用于测量流量变化大且含有泥沙或其他固体颗粒的流体的流量。

背景技术

流体中含有泥沙或者其他固体颗粒的自动测量是目前测量问题的难点。在很多情况下需要测量介质是固体颗粒且流量变化大的流体的流量，例如江河湖海或者渠道中泥浆污水的流量。这些流体流量变化很大，水压低，水头低且含有杂质。由于一般的接触式流量计要求所测流体不能含有大量固体颗粒或者其他一些杂质否则会造成测量管道堵塞，因而该种类流量计不能用于上述情况。而一些非接触式流量计，比如超声波流量计、电磁流量计等，可通过固体颗粒混合液的流体。但是由非接触式流量计计量原理可知，所测流体在充满管道时测量才有效，因此不适用于流量变化大的水文观测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大量程固体颗粒混合液流量测量装置，该装置结构简单，运行稳定可靠，可测量流量变化大且含有固体颗粒的流体流量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种大量程固体颗粒混合液流量测量装置，包括设有进水管的进水分配机构和设于所述进水分配机构下侧的左、右盛水槽，所述进水分配机构通过其动作带动所述进水管在所述左、右盛水槽上侧之间运动，以切换向所述左、右盛水槽进水；所述左、右盛水槽的底部分别开设有左、右出水口，所述左、右出水口与一三通排水管的两进水端连接；所述进水分配机构左、右两侧下部分别经一连杆与左、右开关球铰接，所述左、右开关球的尺寸分别与所述左、右出水口相适应，以在所述进水分配机构带动下切换封住所述左、右出水口；所述左、右盛水槽内均设有水位开关，所述水位开关与控制装置电性连接，所述控制装置的输出端与所述进水分配机构连接，以在盛水槽内水位达到设定高度并触发所述水位开关时，发出控制命令使所述进水分配机构带动所述进水管向另一盛水槽进水。

进一步的，所述进水分配机构包括电机、齿轮、与所述齿轮配合工作的齿条以及跨设于所述左、右盛水槽上的齿条导轨，所述电机的输出轴与所述齿轮连接，以驱动所述齿轮旋转，所述齿条与所述齿条导轨滑动连接，以在所述齿轮的驱动下沿所述齿条导轨左右滑移，所述进水管设于所述齿条上。

进一步的，所述齿条左、右两侧下部分别与所述连杆一端铰接，所述连杆另一端与所述左开关球或右开关球铰接。

进一步的，所述电机经支撑架固定在所述左、右盛水槽上。

进一步的，所述左、右盛水槽内分别设有一开关球导向轨，以使所述左、右开关球只能沿所述开关球导向轨上下移动。

进一步的，所述左、右出水口上均安装有密封圈，以使所述左、右开关球可靠封住所述左、右出水口。

进一步的，所述三通排水管的排水管上安装有光电传感器，所述光电传感器与所述控制装置电性连接，以测量通过流体所含固体介质量。

进一步的，所述左、右开关球均是密度大于水的不锈钢空心球，所述连杆为不锈钢杆。

进一步的，所述进水管的流通面积不大于所述左、右出水口和三通排水管的流通面积。

进一步的，所述控制装置上电性连接有输入输出接口、存储记忆卡、无线通讯模块、电源模块以及显示模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：结构简单紧凑，运行稳定可靠，可进行各种流体流量的测量，在野外工作时可增加计量精确度，测量不受流体温度、颗粒度、密度、压力、粘度、电导率等变化的影响，特别适用于流量变化大且含有固体颗粒较多的流体的流量测量。

附图说明

图1为本发明实施例的结构主视图。

图2为本发明实施例的外部结构图。

图中：1-电机，21-左盛水槽，22-右盛水槽，31-齿条，32-齿轮，41-左开关球，42-右开关球，51-左出水口，52-右出水口，6-水位开关，7-连杆，8-齿条导轨，9-Y形三通排水管，10-光电传感器，11-开关球导向轨，12-控制箱，13-人机界面，14-进水管。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的大量程固体颗粒混合液流量测量装置，如图1、2所示，包括设有进水管14的进水分配机构和设于进水分配机构下侧的左盛水槽21、右盛水槽22，进水分配机构通过其动作带动进水管14在左盛水槽21、右盛水槽22上侧之间运动，以切换向左盛水槽21、右盛水槽22进水。左盛水槽21、右盛水槽22的底部分别开设有左出水口51、右出水口52，左出水口51、右出水口52同时与Y形三通排水管9的两进水端连接。进水分配机构左、右两侧下部分别经一连杆7与左开关球41、右开关球42铰接，左开关球41、右开关球42的尺寸分别与左出水口51、右出水口52相适应，以在进水分配机构带动下切换封住左出水口51、右出水口52。左盛水槽21、右盛水槽22内分别设有一开关球导向轨11，以使左开关球41、右开关球42只能沿开关球导向轨11上下移动。左盛水槽21、右盛水槽22内均设有水位开关6，水位开关6与控制装置电性连接，控制装置的输出端与进水分配机构连接，以在盛水槽内水位达到设定高度并触发水位开关时，发出控制命令使进水分配机构带动进水管向另一盛水槽进水。Y形三通排水管9的排水管上安装有光电传感器10，光电传感器10与控制装置电性连接，以测量通过流体所含固体介质量。

在本实施例中，进水分配机构包括电机1、齿轮32、与齿轮32配合工作的齿条31以及跨设于左盛水槽21、右盛水槽22上的齿条导轨8，电机1的输出轴与齿轮32连接，以驱动齿轮32旋转，齿条31与齿条导轨8滑动连接，以在齿轮32的驱动下沿齿条导轨8左右滑移，进水管14设于齿条31上。齿条31左、右两侧下部分别与连杆7一端铰接，连杆7另一端与左开关球41或右开关球42铰接。在本发明较佳实施例中，左开关球41、右开关球42均是密度大于水的不锈钢空心球，连杆7为不锈钢杆。电机1经支撑架固定在左盛水槽21、右盛水槽22上。进水管14与齿条31为可拆连接，齿条31与齿条导轨8为可拆连接。

为了防止漏水，左出水口51、右出水口52上均安装有密封圈，以使左开关球41、右开关球42可靠封住左出水口51、右出水口52。

为了保证排水速度不小于进水速度，进水管14的流通面积不大于左出水口51、右出水口52和Y形三通排水管9的流通面积。

在本实施例中，电机1配有由控制装置控制通断的电源，电源为电池或外接电源，使用广泛，工作稳定，例如蓄电池，蓄电池可在户外结合太阳能板使用。控制装置可以是单片机，也可以是PLC等控制器，控制装置上电性连接有输入输出接口、存储记忆卡、无线通讯模块、电源模块以及显示模块，例如WiFi无线发射器、启停开关、外接电源插头、显示屏与人机界面13（即控制面板）、程序输入端口，可以实现外接电源、内置电池电量显示、记录模式显示和存储空间的访问与更改。控制装置设于左、右盛水槽外侧的控制箱12内，控制箱12内部可装有24V车载电池，并配有USB接口，用于接入其它可用的移动电源。人机界面13设于控制箱12外。通过控制箱12就能实现对整套设备的实时记录，同时也可以根据需要决定是否要利用WiFi技术实现无线传输，或利用存储记忆卡来记录数据。

本发明的工作原理如下：假设初始状态为进水分配机构上电前已将进水管14移动至左盛水槽21上方，则此时左开关球41堵住左出水口51，右开关球42离开右出水口52；当装置上电则所测流体从进水管14进入左盛水槽21内直至液位到达左水位开关6处时，左水位开关6高电位，此时电机1启动正传，由齿轮32带动齿条31向右迅速移动，进水管14也随齿条31向右迅速移动。由于连杆7长度不变，齿条31向右移动带动右开关球42沿开关球导向轨11向下移动，右出水口52被堵住，而左开关球41被抬起，左出水口51开放，即左水位开关6高电平时，整个装置的状态为：进水管14往右盛水槽22注水，左盛水槽21排水。当水位到达右水位开关6处，右水位开关6高电平，此时电机1启动反转，在齿条31与连杆7的带动下左开关球41向下堵住左出水口51，右开关球42向上离开右出水口52，进水管14往左盛水槽21注水，而右盛水槽22排水。至此为一个计数周期，整个装置工作状态按此周期循环。左、右水位开关6每次由低电平到高电平变化一次，控制装置计数增加1（即表示为通过1个体积V），则最后流量计算公式为：Q=计数*盛水槽体积V。即假设每个盛水槽的容积为1L，则水位开关6每开关一次，本发明流量测量装置流过的流体体积就为1L。本发明利用了数学公式“总量=体积*次数”来统计总流量的，即q=v×n，这种方法简单、实用且方便。可通过控制装置对水位开关6通断次数的计数来最终计算本发明装置所通过流体的总流量，并且可将其定时保存至存储卡或者通过无线装置发送出去。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种大量程固体颗粒混合液流量测量装置，其特征在于，包括设有进水管的进水分配机构和设于所述进水分配机构下侧的左、右盛水槽，所述进水分配机构通过其动作带动所述进水管在所述左、右盛水槽上侧之间运动，以切换向所述左、右盛水槽进水；所述左、右盛水槽的底部分别开设有左、右出水口，所述左、右出水口与一三通排水管的两进水端连接；所述进水分配机构左、右两侧下部分别经一连杆与左、右开关球铰接，所述左、右开关球的尺寸分别与所述左、右出水口相适应，以在所述进水分配机构带动下切换封住所述左、右出水口；所述左、右盛水槽内均设有水位开关，所述水位开关与控制装置电性连接，所述控制装置的输出端与所述进水分配机构连接，以在盛水槽内水位达到设定高度并触发所述水位开关时，发出控制命令使所述进水分配机构带动所述进水管向另一盛水槽进水；

所述进水分配机构包括电机、齿轮、与所述齿轮配合工作的齿条以及跨设于所述左、右盛水槽上的齿条导轨，所述电机的输出轴与所述齿轮连接，以驱动所述齿轮旋转，所述齿条与所述齿条导轨滑动连接，以在所述齿轮的驱动下沿所述齿条导轨左右滑移，所述进水管设于所述齿条上；所述齿条左、右两侧下部分别与所述连杆一端铰接，所述连杆另一端与所述左开关球或右开关球铰接；所述左、右盛水槽内分别设有一开关球导向轨，以使所述左、右开关球只能沿所述开关球导向轨上下移动。

2.根据权利要求1所述的一种大量程固体颗粒混合液流量测量装置，其特征在于，所述电机经支撑架固定在所述左、右盛水槽上。

3.根据权利要求1所述的一种大量程固体颗粒混合液流量测量装置，其特征在于，所述左、右出水口上均安装有密封圈，以使所述左、右开关球可靠封住所述左、右出水口。

4.根据权利要求1所述的一种大量程固体颗粒混合液流量测量装置，其特征在于，所述三通排水管的排水管上安装有光电传感器，所述光电传感器与所述控制装置电性连接，以测量通过流体所含固体介质量。

5.根据权利要求1所述的一种大量程固体颗粒混合液流量测量装置，其特征在于，所述左、右开关球均是密度大于水的不锈钢空心球，所述连杆为不锈钢杆。

6.根据权利要求1所述的一种大量程固体颗粒混合液流量测量装置，其特征在于，所述进水管的流通面积不大于所述左、右出水口和三通排水管的流通面积。

7.根据权利要求1所述的一种大量程固体颗粒混合液流量测量装置，其特征在于，所述控制装置上电性连接有输入输出接口、存储记忆卡、无线通讯模块、电源模块以及显示模块。