CN104614030A - 一种间歇流的监测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种间歇流的监测设备，包括：进水管，测量箱，排水管，测量箱中设置翻斗，翻斗包括接纳进水管流出液体的容器和使容器与测量箱连接的铰链，容器空置状态的空置质心位于铰链的一侧，空置质心使容器保持水平，容器满置状态的满置质心位于铰链的另一侧，满置质心使翻斗倾斜翻转，翻斗还包括记录容器倾斜翻转次数的计数器。本发明采用的翻斗计量的方式，将间断而无法连续计量的水流化为翻斗次数的计量，实现了污水的精确计量。由于翻斗翻动次数的计量十分容易实现数字化，因此污水量的计算变得十分方便和准确。由于翻斗是一个十分简单的机械结构，减少故障的概率，可以很好的避免杂质堵塞的问题。

Description

一种间歇流的监测设备

技术领域

本发明涉及一种间歇流的监测设备，是一种计量设备，是一种适用于城市水循环领域对建筑体排水管道中污水排放量监测的仪器。

背景技术

近年来城市用水量呈现出强度高和增长快的趋势，耗水量的直观定义为：供水量（含当地降水）与排水量之差。在对排水量进行定量计算的过程中，尤其是在城市水循环领域对各类建筑体（住宅、办公、商场、工厂等）内排水管道中污水排放量进行监测时，传统的测流仪器（如水表）无法满足对水管中间歇流的监测。建筑体内的污水排水流是一种十分不稳定的水流，是一种间歇水流，有时量很少，只是涓涓细流，或干脆断流，而有时则大量流出，十分不稳定。对于这样的水流传统的测流仪器，通常只能监测水流较大时的流量，而对于水流较小的细流基本忽略。但对于民用建筑中，细流通常是主体，所以忽略细流的计量是不准确、不完整的数据，不能作用实验和研究，以及决断的依据。计量污水的另一问题是：传统的水流计量设备多数都是针对清水或杂质比较均匀的水流设计的，而污水中存在大量颗粒差距较大的杂质，这些杂质很容易引起监测设备的故障，影响监测精度，甚至误测，达不到监测污水排水量的实际效果。此外普通仪器不易清洗，污水中杂质粒径较大时会堵塞测量装置，影响使用寿命。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种间歇流的监测设备，所述的设备通过一个在一定容量时翻到的容器，将水流变为容器翻到的计次数量，实现对间歇流的计量。

本发明的目的是这样实现的：一种间歇流的监测设备，包括：进水管，安装在进水管下方的测量箱，所述的测量箱底部一侧设置排水管，所述的测量箱中设置翻斗，所述的翻斗包括接纳进水管流出液体的容器和使容器与测量箱连接的铰链，所述的容器空置状态的空置质心位于铰链的一侧，所述的空置质心使容器保持水平，所述的容器满置状态的满置质心位于铰链的另一侧，所述的满置质心使翻斗倾斜翻转，所述的翻斗还包括记录容器倾斜翻转次数的计数器。

进一步的，所述的铰链设置在容器底部。

进一步的，所述的测量箱中还设有平衡器。

进一步的，所述的平衡器是设置在测量箱侧壁上的橡胶块。

进一步的，所述的容器各个层次的水平截面形状是圆形或椭圆形，所述容器由底层到上层各个截面的圆形的圆心逐渐向满置质心方向偏移，使所述容器的一侧侧壁在空置状态下形成陡峭的侧面，另一侧侧壁在满置状态下形成使水流顺利流出容器的倾斜面。

进一步的，所述的容器内壁设有刻线。

进一步的，所述的计数器包括：安装在铰链上的传感器，具有记次和流量计算功能并置于所述测量箱外部的电子记录装置。

本发明产生的有益效果是：本发明采用的翻斗计量的方式，将间断而无法连续计量的水流化为翻斗次数的计量，实现了污水的精确计量。由于翻斗翻动次数的计量十分容易实现数字化，因此污水量的计算变得十分方便和准确。由于翻斗是一个十分简单的机械结构，简单则意味着减少故障的概率。而翻斗这种结构没有类似传统水流计量器具那种在水流中转动的部件，可以很好的避免杂质堵塞的问题。由于电子记次仪是十分成熟的产品，加之翻斗结构十分简单，总体的成本十分低廉，而计量精度却可以有很大提高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施例一所述设备的结构示意图；

图2是本发明的实施例四所述设备的平衡块位置示意图；

图3是本发明的实施例五所述容器的结构示意图；

图4是本发明的实施例六所述设备的电子计数器位置示意图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种间歇流的监测设备，包括：进水管1，安装在进水管下方的测量箱2，所述的测量箱底部一侧设置排水管7，所述的测量箱中设置翻斗，所述的翻斗包括接纳进水管流出液体的容器4和使容器与测量箱连接的铰链5，所述的容器空置状态的空置质心402位于铰链的一侧，所述的空置质心使容器保持水平，所述的容器满置状态的满置质心401位于铰链的另一侧，所述的满置质心使翻斗倾斜翻转，所述的翻斗还包括记录容器倾斜翻转次数的计数器6，如图1所示。

本实施例的工作原理是：利用容器在空置状态与满置状态的质心位于使容器翻转的铰链两侧（空置时容器的质心也可以穿过铰链），使空置状态的容器保持水平状态（可以接纳液体的状态），并使满置状态的容器呈现倾倒容器中液体的状态。

容器翻转的过程是：过程起始时，容器处于空置状态，如前所述，空置状态的容器处于水平状态，污水由进水管流入处于水平状态的容器中，当污水量达到容器的设计容积时（满置状态），容器加上液体在一起的共同质心移动到铰链的另一侧，容器在重力的作用下失去原有的水平平衡状态而翻动（沿图1中的箭头A翻转）一次，此时翻斗上的计数器记录一次容器的翻转。由于容器每次翻转时的液体容量是相等的，即根据计数器上的读数可以得到相应的污水量。容器完成一次翻转后，容器变成了空置状态，由于空置状态的质心位置铰链的另一侧，在重力的作用下，容器再次恢复水平状态。通过定期观测翻斗中的污水样本，来确定测量箱内污水和杂质所占的比例，进而计算出污水中所含的净水量。

在一定条件下，不使用任何支撑也可以使容器保持水平状态的平衡，例如将铰链设置在容器的两侧，并通过一套连杆即可以实现。但为简化起见，可以在容器的底部设置铰链，并在容器的一侧设置平衡器，使容器在水平状态时靠在测量箱的侧壁上，以保持平衡。

为保持容器的水平状态，还可以使用弹簧。即用弹簧将容器拉在平衡（水平）的位置，当容器翻转时，利用重力克服弹簧的拉力，是容器翻转。

为测量十分小的水量，还可以在容器的内壁上增加刻线，用简单的观察即可计量微小的水流。

平衡器也可以采用多种形式的，如测量箱中设置支架，或采用在测量箱的侧壁上设置橡胶块，支撑容器的上缘或任何可以使容器保持水平的位置。

本实施例的关键在于质心变化的容器形状，即在空置时的质心使容器保持水平，达到一定容量后则质心移动到使容器倾斜翻转。只要达到这个目的，容器的水平截面形状可以是圆形，也可以是矩形，或者其他形状。

以水平截面为圆形为例，当铰链在容器的底部时，容器的形状可以是从底部到上部边缘的一系列圆形或椭圆形。这一系列圆形的各个圆心，底部的圆心位于铰链的一侧，向上的圆心逐步地向铰链方向移动，最终超越圆心，上层圆形的圆心达到铰链的另一侧，如图1所示，图1中的单点划线表示的是铰链的位置，双点划线表示的是圆心移动的位置。

当容器逐渐注入液体的时候，容器的液体的质心会逐渐的移动，从铰链的一侧向另一侧移动。圆形移动的位置可以是直线，也可以是曲线，而且不一定与质心移动的曲线完全重合，因为，质心位置由一些其他的因素影响，例如容器空置状态下的质心可以有容器本身的重量决定，而在满置状态下的质心可能受到水中所带杂质的影响，但圆心的位置是影响质心的重要因素，在多数情况下，均质的容器和液体中杂质也相对均质的情况下，圆心移动的效果，即可以实现容器的翻转和平衡。

由于本实施例测量的是污水，污水中的杂质可能会粘在容器的内表面，形成污垢，影响容器的容量，最终影响测量精度。通过精心设计容器的形状，可以避免或减少污垢的形成。如将容器壁设计为较为陡峭，即较为竖直，并将进水管的出口对准侧壁，使进水管流出的水流可以冲刷容器的侧壁。另外可以将容器的一侧侧壁在翻转倾斜时尽量向下倾斜，使流出容器的水流可以冲刷侧壁，减少积垢。

本实施例所述的计数器，可以是机械式的计数器。将机械式计数器的旋转轴直接与铰链的旋转轴连接，铰链的旋转轴每旋转一次，则计数器增加一个数值。也可以在铰链的旋转轴上设置如霍尔元件之类的电子传感器，通过电子累加器记录铰链旋转轴的旋转次数。如果使用电子传感器，则不仅可以安装在铰链的旋转轴上，还可以安装在容器的任何位置上，如在平衡器上安装传感器等。

所述的测量箱可以是不锈钢板、塑料板或玻璃钢板制成，直接安装在建筑物的污水管道上。其中的容器同样可以是不锈钢、塑料，或玻璃钢等材料制成。

进水管的出口对准容器敞开的上口，并对准陡峭的侧壁。出水管安装在测量箱的底部，使污水可以顺利的流出测量箱。

铰链可以使用滚动轴承支撑的轴系，减少容器翻的阻力。

实施例二：

本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于铰链的细化。本实施例所述的铰链设置在容器底部。

铰链安装容器上的位置十分重要，是容器是否能够正确翻转和恢复平衡的关键。本实施例将铰链安装在容器的底部。在这种情况下，依靠容器本身的自重，在容器空置时没有任何平衡装置的帮助，除一些特殊的位置，可以使容器保持水平的平衡位置。因此，为使容器在空置时保持平衡，需要在一定的位置装置平衡器。

实施例三：

本实施例是实施例二的改进，是实施例二关于平衡器的细化。本实施例所述的测量箱中还设有平衡器3。

平衡器有多种选择。可以在测量箱的侧壁上设置平衡块，让容器的一侧靠在测量箱的侧壁上，保持平衡。也可以在测量箱中设置支架，将容器托起，保持平衡。

实施例四：

本实施例是实施例三的改进，是实施例三关于平衡器的细化。本实施例所述的平衡器是设置在测量箱侧壁上的橡胶块3，如图2。

本实施例的平衡器是安装在测量箱侧壁上的橡胶块。使用橡胶块的目的是减少容器在复位时对侧壁的冲击。所述的平衡器也可以使用其他材料，如：塑胶块等。

实施例五：

本实施例是实施例二的改进，是实施例二关于容器的细化。本实施例所述的容器各个层次的水平截面形状是圆形或椭圆形，所述容器由底层到上层各个截面的圆形的圆心逐渐向满置质心方向偏移，使所述容器的一侧侧壁在空置状态下形成陡峭的侧面403，另一侧侧壁在满置状态下形成使水流顺利流出容器的倾斜面404，如图3所示。图3中虚线包括容器翻转倾斜时的状态。

本实施例的优点在于：收集污水的容器可以采用三维流线型设计，使其具有方便取样、自涤污垢、容易清洗的特点。当污水流量较大时，可以翻转的容器可以避免仪器的堵塞，降低仪器的故障率。当污水流量较小时，容器可以保证收集到设计容积的污水后再翻水，若监测时段内出现污水量不足以让翻斗翻转的情况时，需要单独测量容器中的污水量，从而针对不同类型的污水都能保证监测的精确度。

实施例六：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于容器的细化。本实施例所述的容器内壁设有刻线。

本实施例将原始的刻线设置在容器内壁上，可以达到十分有效的效果，如在水流量十分微小的情况下，可以用刻线直接读出水量。即便在通常的测量中，也可以通过刻线读出每次容器翻转倾斜前的容量，使测量更加准确。

实施例七：

本实施例是实施例六的细化，是实施例六关于计数器的细化，本实施例所述的计数器包括：安装在铰链上的传感器601，具有记次和流量计算功能并置于所述测量箱外部的电子记录装置602，如图4所示。

电子传感器可以是霍尔元件，或电磁感应器等传感器。所述的电子记录装置可以是电子累加器等比较简单的电子装置，也可以是具有数字处理功能的单片机组成的，具备累加和计算功能的装置。如果是单片机可以将容器的容量，以及水中杂质的量一同计算在内，直接显示污水中的纯水量。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案（比如整个设备的连接方式、容器的形状，翻转倾斜的形式，以及记录方式等）进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种间歇流的监测设备，包括：进水管，安装在进水管下方的测量箱，所述的测量箱底部一侧设置排水管，其特征在于，所述的测量箱中设置翻斗，所述的翻斗包括接纳进水管流出液体的容器和使容器与测量箱连接的铰链，所述的容器空置状态的空置质心位于铰链的一侧，所述的空置质心使容器保持水平，所述的容器满置状态的满置质心位于铰链的另一侧，所述的满置质心使翻斗倾斜翻转，所述的翻斗还包括记录容器倾斜翻转次数的计数器。

2.根据权利要求1所述的测量设备，其特征在于，所述的铰链设置在容器底部。

3.根据权利要求2所述的测量设备，其特征在于，所述的测量箱中还设有平衡器。

4.根据权利要求3所述的测量设备，其特征在于，所述的平衡器是设置在测量箱侧壁上的橡胶块。

5.根据权利要求2所述的测量设备，其特征在于，所述的容器各个层次的水平截面形状是圆形或椭圆形，所述容器由底层到上层各个截面的圆形的圆心逐渐向满置质心方向偏移，使所述容器的一侧侧壁在空置状态下形成陡峭的侧面，另一侧侧壁在满置状态下形成使水流顺利流出容器的倾斜面。

6.根据权利要求1-5之一所述的测量设备，其特征在于，所述的容器内壁设有刻线。

7.根据权利要求6所述的测量设备，其特征在于，所述的计数器包括：安装在铰链上的传感器，具有记次和流量计算功能并置于所述测量箱外部的电子记录装置。