CN104597285B - 防杂物缠绕河渠水流流速测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了.一种防杂物缠绕河渠水流流速测量仪。流速传感器10与流速测算仪11通过流速传感器连接线12相连，流速传感器10安装在转管8上，转管8的上端与转轴6通过连接件7相互连接，转管8与转网9通过紧固件18相互固定，电机3与电机控制器5通过电机连接线4相连接，电机3固定在支架2上，转管8的下端插入转孔13内，支架2安装在支撑机构上。它解决了现有技术中的河渠水流流速测量仪在使用时，河水中的杂物易缠绕在流速传感器上的难题。它可用于各种河渠水流流速测量仪或接入物联网系统，提高测量精度，降低故障率。

Description

防杂物缠绕河渠水流流速测量仪

技术领域

本发明涉及一种液体流速测量仪器，尤其是指一种防杂物缠绕河渠水流流速测量仪。

背景技术

河渠水流流速测量是水利、厂矿、环保监测、水文地质调查、农业等部门对环境进行监控管理的重要测试内容。现有的与河水接触式水流流速测量仪，按照水流速传感器的不同有螺旋桨式和旋杯式等，但主流的还是螺旋桨式。螺旋桨式流速传感器的物理原理是：水推动螺旋桨叶片转动，螺旋桨叶片转动通过连接机构驱动转子转动，带动转子上的两个磁钢转动，当磁钢转到靠近干簧管时，干簧管导通，输出一个开关信号。螺旋桨转动一圈，可输出两个开关信号。水流速越快，螺旋桨叶片转动也就越快，干簧管输出的开关信号频率就越高。干簧管输出的开关信号送到流速测算仪进行信号处理，就可以显示水的流速了。流速传感器最前端是螺旋桨，中间是机壳和转子等，后端是尾翼或尾锥。尾翼或尾锥的作用是自动维持流速传感器与水流方向平行（或相同）。流速传感器是安装在支撑机构上的，支撑机构有适合浅水水流速测量的立杆式（或称测杆式），深水测量的钢丝绳悬吊安装再加铅鱼配重式等。但是现有技术中的各种与河水接触式水流流速测量仪，因河水中常有水草等杂物，时有水中的杂物缠绕在流速传感器上，降低了水流速测量的测量精度甚至无法进行测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种防杂物缠绕河渠水流流速测量仪，它可自动避免河渠水中杂物附着在流速传感器上，并且结构简单、成本低，易于制造和使用。

为了实现上述目的，本发明把流速传感器10与流速测算仪11通过流速传感器连接线12相连，流速传感器10安装在转管8上，转管8与转网9通过紧固件18相互固定，流速传感器10安装在转网9的内部。电机3与电机控制器5通过电机连接线4相连接，电机3固定在支架2上，电机3与转管8的上端通过转轴6及连接件7相互连接，转管8的下端插入转孔13内，支架2安装在支撑机构上。

为了更好的使流速传感器沿着水流方向自由改变方向，提高测量精度，转管8上还安装有托坏15，托环15上方安装流速传感器10。托环15采用轴承结构的，以减小流速传感器10转动方向时的摩擦。

为了既能使转管8随着转轴6同步转动，又能允许转管8下端在垂直于转动方向有晃动余地，以保证转管8能插入转孔13内并可以自由转动，转管8与转轴6之间带有活动间隙，连接件7插入转管8上端与转轴6上的连接孔。转管8是由多节管宽松套合式连接构成，并且各个套合处分别插入各自的连接件。

为了防止水进入电机3，电机3上还带有防水装置16。

由于本发明在流速传感器10的外面四周安装了可以转动的转网9，当河水中杂物飘向流速传感器10的时候，水中杂物提前被转网9挡住，当转网转向其他方向时，河水中的杂物就被水流的冲击力及转网的离心力带走，这就避免了水中的杂物缠绕在流速传感器10上而引起的水速测量误差甚至无法测量的弊端。电机控制器5为间歇工作控制器，可以延长电机3使用寿命和节电。本发明的非潜水式结构的电机3驱动转网9的机械结构，有效地解决了电机3的防水问题，使得电机3可以方便地使用市场上数量多、价格低的非潜水式各类电动机。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是本发明实施例2的结构示意图。

图3是本发明实施例3的结构示意图。

具体实施方式

在图1中，铅鱼14被悬索钢丝绳17及其悬索钢丝绳17后面的安装在河岸的牵引机构（这都是现有技术中常见的，图1中未画出）悬吊在河水中，由于铅鱼14尾部有尾翼，可使得河水流动时铅鱼轴线方向自动与水流方向平行。上述机构就构成了支架2的一种支撑机构。

流速传感器10可以用常见的螺旋桨式的，也可以用其他类型如旋杯式的等等。流速传感器10（更确切地说是流速传感器10上的干簧管）与流速测算仪11通过流速传感器连接线12相连。流速传感器10安装在转管8上。转管8穿过（转管8穿过流速传感器10的那一段应该用细的管，或者干脆用比流速传感器10安装孔直径稍细的铁条焊接在转管8的下端作为转管8的一部分，图中画的较粗是为了各个部分好画）流速传感器10的中部且两者之间留有间隙，流速传感器10可以以转管8为转轴自由转动。转管8上还安装有托坏15，托环15上方安装流速传感器10。这样，可以更好的使流速传感器10沿着水流方向自由改变方向，提高水速的测量精度。托环15用螺丝与转管8相互固定。为了使得流速传感器10与水流方向一致的灵敏度高、转动摩擦力小，托环15可采用轴承结构。

转管8可根据测量水深的需要，由多节金属管或硬质塑料管在端头相互宽松式套合而成不同总长度的。图1中画的转管8是由三节硬质管构成的。转管8的上端与电机3（确切地应该叫电动机，本文简化称电机）的转轴6通过连接件（比如螺丝或销子）7相互可活动式连接。这样就把电机3与转管8的上端相互连接了。这是为了既能使转管8随着转轴6同步转动，又能允许转管8在垂直于转动方向有晃动余地，以保证转管8的下端能插入转孔13（转孔13内径比转管8下端外径稍粗）并可以自由转动。托盘20用螺丝固定在转孔13的下面，其作用是托起转管8，以减轻电机3的负重。转管8与转轴6之间带有活动间隙，连接件7插入转管8上端与转轴6上的连接孔。转管8是由多节管宽松套合式连接构成，并且各套合处分别插入各自的连接件也是上述目的。

转网9可用不锈钢或带有防锈漆或防锈塑料的金属网制成，网孔尺寸在0.5-1.5厘米左右为宜，太小对水流有阻碍，太大对河水中小杂物阻挡差。转网9的中央与一个比转管8略粗的长约5厘米的金属圆短管焊接在一起构成转网9。为便于在转网9内安装流速传感器10，可在转网9的下面安装可拆装式的一面金属网，或者下面的金属网空着不装（因杂物是往下坠的）。转网9的边缘和水平面应带有加强筋。转管8与转网9通过紧固件（螺丝或销子）18相互固定。电机3与电机控制器5通过电机连接线4相连接。电机3安装固定在支架2上。支架2安装固定在支撑机构上。支架2可用钢管焊接而成，其中最长的那一段可用多节粗细不同的钢管端头套合再用螺丝固定在一起的方式，以便于运输和安装，也便于用户选择不同的安装水深。为了使得支架2整体更牢固，还可以在支架2的各个直角处增加加固金属条（比如加固条19那样的安装结构），也可在垂直于纸面方向增加加固框架，结构与前述类似。

如果电机3是非防水电动机，还要在电机3上面安装一个金属或塑料的防雨罩，即一种结构的防水装置16。

由于河水中的杂物不是连续出现的，出现的几率也不大，因此，电机3没有必要连续转动，只要隔1段时间定时转动1次就可，因此电机控制器5可用间断式接通电机3的电路结构就行，可用555电路构成简易的。例如2005年1月中国电力出版社出版的《实用555时基电路300例》第19-20页的“通断时间分别可调的循环定时器电路”就行，该电路输入220V交流市电，循环定时输出220V交流市电，输出的220V市电再提供给电机3（此时为220V交流天线转向器电机）或把220V降压整流后提供给电机3（此时为低压直流小电机）。电机控制器5也可用单片机电路构成，甚至用市面上常见的20多元一个的微电脑时控开关或几元一个的电冰箱机外电子定时温控器，其实施技术方案与上述555电路构成的电机控制器5相同。不管采用什么样的电机控制器5，都要设置成接通时间远小于间歇时间，这样可延长电机3的使用寿命和节电。电机3可以用低压直流12V电动机或步进电机，也可用类似于天线转向器那样的内部带有减速齿轮的直流6V低速电机或220V交流低速电机。电机3要用带减速机构的低速电动机，每分钟也就几转，这样可用很小的电功率获得很大的转矩，天线转向器转矩较大，但耗电功率才3瓦左右，价格才几元一个。

实地安装时，支架2通过螺丝与铅鱼14的头部相互紧固。用悬索钢丝绳17把铅鱼14及其流速传感器10等相关部件浸入河渠水中，而电机3在水面以上。电机控制器5及流速测算仪11安装在房间内。流速测算仪用现有技术中的各类型均可，也可接入物联网河流水情监视系统。

如果电机3采用防水式的，电机3可浸入河水中，则可大大简化支架2的结构。此时转管8及支架2的竖向只用一段很短的就行。并且此时转管8重量很轻，可取消托盘20。该方案的电机3也可选用普通非防水电机，只要特制一个电机防水橡胶套就行。电源引出线可用防水性很好的硅胶密封。

由于本发明在流速传感器10的外面安装了可以转动的转网9，当河水中杂物飘向流速传感器10的时候，水中杂物提前被转网9挡住；当转网转向其他方向时，河水中的杂物就被水流的冲击力带走，这就避免了水中的杂物缠绕在流速传感器10上而引起的水速测量误差。电机控制器5为555电路构成的间歇控制器，可以延长电机3使用寿命和节电。本发明的非潜水式电机3驱动转网9的机械结构，有效地解决了电机3的防水问题，使得电机3可以方便地使用市场上数量多、价格低的非潜水式各类电动机。

图2是本发明实施例2的结构示意图。图2中电机3是浸入河水中的防水电机，如果用非防水电机，支架2可参照图1中的支架2的结构。图2中各个图标的名称与图1是一致的，不再叙述。该方案与实施例1的区别是去掉了铅鱼和悬吊系统，而改用简单的立杆1作为支撑机构。立杆1的上端与支架2相互固定，立杆1的下端插入河底。立杆1也是由多节金属管的端头相互套接再加上紧固螺丝而成，通过改变立杆1的节数使得其总长度可以自由选择。为了便于寻找维修，还应在支架2上方安装一根细的标杆21露出水面。标杆21也可由多节金属管套接再从接头处装上螺丝紧固在一起而成，这样用户可以自由选择其总长度。为了加强安装的机械强度，应该在支架2与立杆1的上端及其标杆21的下端连接处再安装上三角铁和多个螺丝（即图2中的各个双圆圈）紧固，或者焊接。

图3是本发明实施例3的结构示意图。图3中各个标号与前述一致，不再叙述。图3中取消了托环15，增加了托架22，托架22可用金属管或金属条制造，托架22上端与流速传感器10固定在一起，托架22下端与支架2固定在一起，安装时要使流速传感器10与铅鱼14轴线方向一致，这样就可利用铅鱼14在河水中自动与水流方向一致而达到流速传感器10方向也与水流方向一致（或称平行）。而转管8和流速传感器10为非固定方式（此时也可转管8不穿过流速传感器10的方式，而是从转管8的旁边安放流速传感器10），不会妨碍转管8的转动。托架22也可装在转管8的左侧或左右各安装一个。

本发明可以做各种变化，比如流速传感器10用其他类型的、支撑机构用其他类型的、相关部件的形状变化，但是这些变化都没有偏离本发明的实质。

Claims (4)

1.一种防杂物缠绕河渠水流流速测量仪，流速传感器（10）与流速测算仪（11）通过流速传感器连接线（12）相连，其特征是流速传感器（10）安装在转管（8）上，转管（8）与转网（9）通过紧固件（18）相互固定，流速传感器（10）安装在转网（9）的内部，电机（3）与电机控制器（5）通过电机连接线（4）相连接，电机（3）固定在支架（2）上，电机（3）与转管（8）的上端通过转轴（6）及连接件（7）相互连接，转管（8）的下端插入转孔（13）内，支架（2）安装在支撑机构上，电机控制器（5）为间歇控制器。

2.按权利要求1所述的防杂物缠绕河渠水流流速测量仪，其特征是转管（8）上还带有轴承结构的托坏（15），托环（15）上方安装流速传感器（10）。

3.按权利要求1所述的防杂物缠绕河渠水流流速测量仪，其特征是转管（8）与转轴（6）之间留有活动间隙，连接件（7）插入转管（8）上端与转轴（6）上的连接孔。

4.按权利要求1所述的防杂物缠绕河渠水流流速测量仪，其特征是转管（8）是由多节管宽松套合式连接构成，各个套合处分别插入各自的连接件。