CN108896118B - 一种自发电式大范围流量自调式智能检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种自发电式大范围流量自调式智能检测设备，安装腔内设有外叶轮；外叶轮中心设有套管轴；套管轴内设有内叶轮；套管轴下端设下齿轮环；套管轴上端设有环形齿轮；环形齿轮与从动齿轮啮合；内叶轮中心设旋转轴；旋转轴下端设有堵水盖；堵水盖下端设有细轴；细轴下端套接在升降筒内；升降筒外壁上设有连接杆；连接杆与堵水环连接；堵水环上端面设底齿轮环；升降筒设在固定筒内；固定筒上设有卡槽；旋转轴上端设有齿轮压盘；齿轮压盘下方设有传动齿轮，传动齿轮连接主动轴，主动轴通过磁力吸引与发电机隔空连接。本发明可对不同大小水流量同时进行监测，适用范围大，能自行发电，发电与流量监测为独立驱动，监测结果准，耗能非常低。

Description

一种自发电式大范围流量自调式智能检测设备

技术领域

本发明涉及到智能监测仪器技术领域，具体为一种自发电式大范围流量自调式智能检测设备。

背景技术

智能仪表仪器指用于离散制造和流程工业装备中，连续测量温度、压力、流量、物位等变量，或者测量物体位置、倾斜、旋转等物性参数以及物质成分的仪器和仪表。包括传感器及其系统、智能温度、压力、流量、物位测量仪器仪表、智能电表、智能水表、等监测装置。现在的水流量监测表都是采用传统的流量计或者流量水表，但是现有的流量计或流量水表都存在一个缺陷，当管道中的流量波动较大时，限于现有的流量计叶轮结构，导致无法准确的监测出流量，使得测量结果不准。目前为了解决该问题，都是在管道上设置旁通支管，在主管上设置大流量计和电动控制阀，在旁通支管上设置小流量计和电动控制阀，然后通过不同大小的流量计配合电磁阀控制电动控制阀来根据流量的大小开启主管或旁通支管实现流量的准确监测，这种方式不但管道设置复杂，成本高，同时由于电控设备零件增多，导致电路稳定性差，监测结果也不稳定，容易出现故障。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种自发电式大范围流量自调式智能检测设备，它可以对不同大小的水流量同时进行监测，适用范围大，且还能自行发电供给，发电与流量监测不相互影响，监测结果准，耗能非常低。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种自发电式大范围流量自调式智能检测设备，它包括安装腔，所述安装腔顶端侧边设置有进水口，下端侧边设置有出水口，所述安装腔内竖直设置有外叶轮；所述外叶轮中心设置有套管轴；所述套管轴内同轴设置有内叶轮；所述套管轴下端设置下齿轮环；所述套管轴上端外壁设置有环形齿轮；所述环形齿轮与从动齿轮啮合；所述从动齿轮连接第二传动轴；所述内叶轮中心设置有旋转轴；所述旋转轴顶端通过花键结构与第一传动轴连接；所述第一传动轴、第二传动轴上端穿过安装腔顶壁后与对应的霍尔传感器感应连接；所述旋转轴下端设置有用于堵住套管轴的堵水盖；所述堵水盖下端设置有细轴；所述细轴上设置有细弹簧；所述细轴下端套接在升降筒内；所述升降筒外壁上均匀设置有连接杆；所述外叶轮底部设置有用于堵住外叶轮的堵水环；所述连接杆与堵水环连接；所述堵水环上端面设置有与下齿轮环配合的底齿轮环；所述升降筒设置在固定筒内；所述固定筒内设置有粗弹簧；所述固定筒外壁上设置有与连接杆配合的卡槽；所述旋转轴上端设置有齿轮压盘；所述齿轮压盘下方设置有与其相配合的传动齿轮，所述传动齿轮设置在主动轴端头，所述主动轴另一端穿过安装腔侧壁与凹槽内的主动磁吸盘连接；所述凹槽端口通过密封薄板密封住；所述安装腔外壁通过螺栓安装有发电机；所述发电机的驱动轴上设置有被动磁吸盘与主动磁吸盘隔着密封薄板配合吸住；所述发电机与设置在电路系统中的蓄电池组连接。

进一步的，所述齿轮压盘下方设置有多个呈环形分布的与其相配合的传动齿轮，每一个传动齿轮均与对应的主动轴连接；所述安装腔外壁上设置有与传动齿轮对应数量的发电机。

进一步的，每一个发电机的输出端均连接带接线端子电线；所述带接线端子电线可拆卸的与蓄电池组连接。

进一步的，所述齿轮压盘为锥齿轮盘；所述传动齿轮为与齿轮压盘相配合的圆锥齿轮。

进一步的，所述旋转轴端头呈环形均匀设置有长条形的花键齿；所述第一传动轴下端设置有用于套接旋转轴的筒孔；所述筒孔底面设置有与花键齿配合的花键副齿。

进一步的，所述外叶轮由环形阵列设置在套管轴上的螺旋叶片组成；所述内叶轮由环形阵列设置在旋转轴上的螺旋叶片组成。

进一步的，所述堵水盖为圆锥壳体形状；所述堵水盖的圆锥凹陷面朝向套管轴内侧。

进一步的，所述第一传动轴、第二传动轴均穿过安装腔顶壁后与对应的磁吸盘连接；所述磁吸盘上端设置有隔离板；所述隔离板上方设置有与磁吸盘配合的感应盘；所述感应盘中间设置有嵌入磁铁环，边缘均匀设置有磁铁块；所述感应盘外围设置有霍尔传感器；所述霍尔传感器通过电线与上端的电路系统连接。

进一步的，所述安装腔两端设置有安装架；所述套管轴两端设置在安装架上。

本发明的有益效果：

1、本发明采用了同轴的内外叶轮实现独立的水流感应旋转，对于大小流量都可以监测，适用范围大，监测结果更加准确，运行稳定可靠，并且由于内外叶轮旋转的信号是通过独立电路感应机构产生的，没有混淆在一起，因此信号处理更加简单稳定，流量监测更加稳定可靠。

2、本发明中可以利用内叶轮空转时间段进行发电，发电的电量供给电路系统使用，且由于内叶轮的感应流量时间段与发电时间段是区分开的，所以不会影响到流量监测结果的准确性。

3、本发明中，由于是采用了齿盘和齿轮的上下啮合结构，因此可以根据需要在外壁上安装多个发电机，提高发电效率，且由于采用了磁吸盘的隔空传动，因此不用担心传动轴部分出现漏水现象，使得普通用户就可以实现发电机的安装和拆卸。

4、本发明中的内外叶轮下端分别设置了堵水盖和堵水环，能根据不同流量大小自行打开和关闭，流量小时堵水环关闭，保证水流全部经过内叶轮，提高小流量的监测精度，流量大时，堵水环打开，保证大流量的监测准确性，流量过小时，堵水盖自动关闭，防止出现偷水现象。

5、相对于传统的风扇叶片或直叶片，本发明中的内外叶轮均采用的螺旋叶片呈环形阵列设置，对水流反应更加灵敏，流量监测精度更高。

附图说明

图1为本发明的详细内部结构示意图。

图2为图1中局部A放大结构示意图。

图3为本设备安装多个发电机的俯视结构示意图。

图4为堵水环的底面仰视图。

图5为堵水环的俯视结构示意图。

图6为固定筒的俯视结构示意图。

图7为齿轮压盘的仰视结构示意图。

图8为旋转轴顶端的花键齿结构示意图。

图9为第一传动轴下端的筒孔和花键副齿结构示意图。

图10为感应盘的结构示意图。

图11为本发明中外叶轮与内叶轮的配合结构示意图。

图12为内叶轮的结构示意图。

图中：1、出水口；2、内叶轮；3、套管轴；4、外叶轮；5、安装架；6、从动齿轮；7、第二传动轴；8、上齿轮环；9、下齿轮环；10、嵌入磁铁环；11、电箱；12、进水口；13、环形齿轮；14、安装腔；15、下安装架；16、堵水环；17、堵水盖；18、连接杆；19、粗弹簧；20、固定筒；21、升降筒；23、细轴；24、细弹簧；25、第一传动轴；26、旋转轴；27、齿轮压盘；28、磁吸盘；29、感应盘；30、电路系统；31、隔离板；32、霍尔传感器；36、磁铁块；37、底齿轮环；38、传动齿轮；39、主动轴；40、带接线端子电线；41、被动磁吸盘；42、密封薄板；43、主动磁吸盘；44、凹槽；45、发电机；201、卡槽；271、固定杆；261、花键齿；251、筒孔；252、花键副齿。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-图12所示，本发明的具体结构为：一种自发电式大范围流量自调式智能检测设备，它包括安装腔14，所述安装腔14顶端侧边设置有进水口12，下端侧边设置有出水口1，所述安装腔14内竖直设置有外叶轮4；所述外叶轮4中心设置有套管轴3；所述套管轴3内同轴设置有内叶轮2；所述套管轴3下端设置下齿轮环9；所述套管轴3上端外壁设置有环形齿轮13；所述环形齿轮13与从动齿轮6啮合；所述从动齿轮6连接第二传动轴7；所述内叶轮2中心设置有旋转轴26；所述旋转轴26顶端通过花键结构与第一传动轴25连接；所述第一传动轴25、第二传动轴7上端穿过安装腔14顶壁后与对应的霍尔传感器32感应连接；所述旋转轴26下端设置有用于堵住套管轴3的堵水盖17；所述堵水盖17下端设置有细轴23；所述细轴23上设置有细弹簧24；所述细轴23下端套接在升降筒21内；所述升降筒21外壁上均匀设置有连接杆18；所述外叶轮4底部设置有用于堵住外叶轮4的堵水环16；所述连接杆18与堵水环16连接；所述堵水环16上端面设置有与下齿轮环9配合的底齿轮环37；所述升降筒21设置在固定筒20内；所述固定筒20内设置有粗弹簧19；所述固定筒20外壁上设置有与连接杆18配合的卡槽201；所述旋转轴26上端设置有齿轮压盘27；所述齿轮压盘27下方设置有与其相配合的传动齿轮38，所述传动齿轮38设置在主动轴39端头，所述主动轴39另一端穿过安装腔14侧壁与凹槽44内的主动磁吸盘43连接；所述凹槽44端口通过密封薄板42密封住；所述安装腔14外壁通过螺栓安装有发电机45；所述发电机45的驱动轴上设置有被动磁吸盘41与主动磁吸盘43隔着密封薄板42配合吸住；所述发电机45与设置在电路系统30中的蓄电池组连接。

由于本发明的结构优点，根据情况需要，用户可以增加多个发电机来提高发电效率，所述齿轮压盘27下方设置有多个呈环形分布的与其相配合的传动齿轮38，每一个传动齿轮38均与对应的主动轴39连接；所述安装腔14外壁上设置有与传动齿轮38对应数量的发电机45。

为了提高发电机的装卸方便性，每一个发电机45的输出端均连接带接线端子电线40；所述带接线端子电线40可拆卸的与蓄电池组连接。

本发明中不但可以用齿轮盘和直齿轮的啮合结构，还可以采用锥齿轮传动结构，所述齿轮压盘27为锥齿轮盘；所述传动齿轮38为与齿轮压盘27相配合的圆锥齿轮。

为了促使旋转轴26与第一传动轴25能顺畅自动的脱离和啮合，提高反应精准性和驱动稳定性，所述旋转轴26端头呈环形均匀设置有长条形的花键齿261；所述第一传动轴25下端设置有用于套接旋转轴26的筒孔251；所述筒孔251底面设置有与花键齿261配合的花键副齿252。

为了提高叶轮对水流的反应速度，提高对流量的监测准确性，所述外叶轮4由环形阵列设置在套管轴3上的螺旋叶片组成；所述内叶轮2由环形阵列设置在旋转轴26上的螺旋叶片组成。

为了提高内叶轮对水流冲击力的感应精度，所述堵水盖17为圆锥壳体形状；所述堵水盖17的圆锥凹陷面朝向套管轴3内侧。

优选的，所述第一传动轴25、第二传动轴7均穿过安装腔14顶壁后与对应的磁吸盘28连接；所述磁吸盘28上端设置有隔离板31；所述隔离板31上方设置有与磁吸盘28配合的感应盘29；所述感应盘29中间设置有嵌入磁铁环10，边缘均匀设置有磁铁块36；所述感应盘29外围设置有霍尔传感器32；所述霍尔传感器32通过电线与上端的电路系统30连接。

优选的，所述安装腔14两端设置有安装架5；所述套管轴3两端设置在安装架5上。

优选的，所述齿轮压盘27与旋转轴26之间通过均匀设置的固定杆271连接。齿轮压盘27为环形，可以方便水流穿过齿轮压盘27后顺畅进入到套管轴3内，提高水流的通畅性。

本发明具体使用原理：

水流经过总过程：水流从进水口12进入，经内叶轮2和外叶轮4监测后，从下端的出水口1流出来。

小流量水流的监测原理：水流从进水口12进入后，进入外叶轮4的水流会被底部的堵水环16堵住，无法穿过；而进入套管轴3的水流经过内叶轮2时，会驱动内叶轮2旋转，内叶轮2带动顶端的第一传动轴25旋转，从而带动对应的感磁吸盘28旋转，磁吸盘28通过磁力驱动与其隔空配合的感应盘29旋转，感应盘上的磁铁块36与霍尔传感器32发生感应将信号通过电线传入上端的电路系统30中。

磁吸盘28为磁铁盘，在感应盘29中心设置有嵌入磁铁环10，磁吸盘28与嵌入磁铁环10形成磁力吸引驱动。

由于电路系统30与下方的叶轮机构通过隔离板31完全隔离开，因此防水性能非常高，电路系统30不会受到浸入水渍影响，保证了设备的运行稳定性和使用寿命。

由于小流量水流冲击力小，因此无法推动堵水盖17；堵水环16顶面的底齿轮环37一直与套管轴3下端的下齿轮环9啮合，使得外叶轮4无法旋转。

随着水流量的增大，流量推动堵水盖17持续下降，当水流量增大到促使堵水盖17下降到预定距离后，细弹簧24被压缩，细轴23向下推动升降筒21下降，粗弹簧19也被压缩，升降筒21带动堵水环16下降，底齿轮环37与下齿轮环9脱离啮合，且由于堵水环16下降，使得外叶轮4内的水流能向下流出，由此带动外叶轮4旋转，而由于旋转轴26的下降，使得旋转轴26顶端的花键结构松开，第一传动轴25与旋转轴26脱离开，此时第一传动轴25停止旋转，电路系统无法接收到内叶轮2的旋转信号；而外叶轮4的旋转会通过环形齿轮13驱动从动齿轮6旋转，从动齿轮6带动第二传动轴7旋转，第二传动轴7带动上端的另外一个对应的感磁吸盘28旋转，磁吸盘28通过磁力驱动与其隔空配合的感应盘29旋转，感应盘29上的磁铁36与霍尔传感器32发生感应将信号通过电线传入上端的电路系统30中。

当旋转轴26下降脱离开第一传动轴25后，旋转轴26上端的齿轮压盘27下降后与传动齿轮38啮合，齿轮压盘27旋转带动传动齿轮38旋转，传动齿轮38带动主动磁吸盘43旋转，主动磁吸盘43通过磁力带动位于密封薄板42另一边的被动磁吸盘41旋转，被动磁吸盘41带动发电机45的驱动轴旋转发电。发电机45发电通过带接线端子电线40与电路系统30中的蓄电池组连接；蓄电池组存储发电机的发电量然后供给电路系统30运行使用。

主动磁吸盘43和被动磁吸盘41可以为圆盘或圆环形的磁铁。

由于发电机45的驱动轴是通过被动磁吸盘41和主动磁吸盘43隔空传动的，中间设置了密封薄板42将安装腔14外壁密封住，因此安装腔14内的水流不会溢出来，形成了绝对的防水性能。

由于本发明中的外叶轮4与内叶轮2会根据不同的水流量大小来自行调整启动，流量大时启动外叶轮，内叶轮虽然在旋转，但是空转；流量小时，外叶轮停止旋转，内叶轮启动，传输信号给电路系统30；由于采用了同轴的内外叶轮实现大小流量的独立监测，因此监测更加稳定可靠，监测结果更加准确，并且由于电路系统是独立接收两个叶轮的信号的，因此信号处理更加简单稳定可靠。

而且，在外叶轮停止旋转状态下，外叶轮下端是被堵水环16堵住的，因此此时水流都是必须经过内叶轮2后流出的，因此小流量水流的检测结果会非常准确可靠。

本发明可以防止用户进行偷水，当用户将水龙头开很小时，水流可以缓慢的滴出来，但是实际上水表没有运行，因此水被免费使用；而本发明的装置由于设置了堵水环16和堵水盖17，因此如果用户将水龙头开很小，希望水流成水滴缓慢流出时，由于水流流速不够，细弹簧24的压力大于水流的冲击力，堵水盖17无法被冲开的，也即水流在本装置被堵住，不会流出来的，因此无法实现偷水。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种自发电式大范围流量自调式智能检测设备，它包括安装腔（14），所述安装腔（14）顶端侧边设置有进水口（12），下端侧边设置有出水口（1），其特征在于，所述安装腔（14）内竖直设置有外叶轮（4）；所述外叶轮（4）中心设置有套管轴（3）；所述套管轴（3）内同轴设置有内叶轮（2）；所述套管轴（3）下端设置下齿轮环（9）；所述套管轴（3）上端外壁设置有环形齿轮（13）；所述环形齿轮（13）与从动齿轮（6）啮合；所述从动齿轮（6）连接第二传动轴（7）；所述内叶轮（2）中心设置有旋转轴（26）；所述旋转轴（26）顶端通过花键结构与第一传动轴（25）连接；所述第一传动轴（25）、第二传动轴（7）上端穿过安装腔（14）顶壁后与对应的霍尔传感器（32）感应连接；所述旋转轴（26）下端设置有用于堵住套管轴（3）的堵水盖（17）；所述堵水盖（17）下端设置有细轴（23）；所述细轴（23）上设置有细弹簧（24）；所述细轴（23）下端套接在升降筒（21）内；所述升降筒（21）外壁上均匀设置有连接杆（18）；所述外叶轮（4）底部设置有用于堵住外叶轮（4）的堵水环（16）；所述连接杆（18）与堵水环（16）连接；所述堵水环（16）上端面设置有与下齿轮环（9）配合的底齿轮环（37）；所述升降筒（21）设置在固定筒（20）内；所述固定筒（20）内设置有粗弹簧（19）；所述固定筒（20）外壁上设置有与连接杆（18）配合的卡槽（201）；所述旋转轴（26）上端设置有齿轮压盘（27）；所述齿轮压盘（27）下方设置有与其相配合的传动齿轮（38），所述传动齿轮（38）设置在主动轴（39）端头，所述主动轴（39）另一端穿过安装腔（14）侧壁与凹槽（44）内的主动磁吸盘（43）连接；所述凹槽（44）端口通过密封薄板（42）密封住；所述安装腔（14）外壁通过螺栓安装有发电机（45）；所述发电机（45）的驱动轴上设置有被动磁吸盘（41）与主动磁吸盘（43）隔着密封薄板（42）配合吸住；所述发电机（45）与设置在电路系统（30）中的蓄电池组连接；

当水流量无法推动堵水环（16）下降时，内叶轮（2）旋转并输送信号；

当水流量推动堵水环（16）下降后，内叶轮（2）空转，外叶轮（4）旋转并输出信号。

2.根据权利要求1所述的一种自发电式大范围流量自调式智能检测设备，其特征在于，所述齿轮压盘（27）下方设置有多个呈环形分布的与其相配合的传动齿轮（38），每一个传动齿轮（38）均与对应的主动轴（39）连接；所述安装腔（14）外壁上设置有与传动齿轮（38）对应数量的发电机（45）。

3.根据权利要求2所述的一种自发电式大范围流量自调式智能检测设备，其特征在于，每一个发电机（45）的输出端均连接带接线端子电线（40）；所述带接线端子电线（40）可拆卸的与蓄电池组连接。

4.根据权利要求1所述的一种自发电式大范围流量自调式智能检测设备，其特征在于，所述齿轮压盘（27）为锥齿轮盘；所述传动齿轮（38）为与齿轮压盘（27）相配合的圆锥齿轮。

5.根据权利要求1所述的一种自发电式大范围流量自调式智能检测设备，其特征在于，所述旋转轴（26）端头呈环形均匀设置有长条形的花键齿（261）；所述第一传动轴（25）下端设置有用于套接旋转轴（26）的筒孔（251）；所述筒孔（251）底面设置有与花键齿（261）配合的花键副齿（252）。

6.根据权利要求1所述的一种自发电式大范围流量自调式智能检测设备，其特征在于，所述外叶轮（4）由环形阵列设置在套管轴（3）上的螺旋叶片组成；所述内叶轮（2）由环形阵列设置在旋转轴（26）上的螺旋叶片组成。

7.根据权利要求1所述的一种自发电式大范围流量自调式智能检测设备，其特征在于，所述堵水盖（17）为圆锥壳体形状；所述堵水盖（17）的圆锥凹陷面朝向套管轴（3）内侧。

8.根据权利要求1所述的一种自发电式大范围流量自调式智能检测设备，其特征在于，所述第一传动轴（25）、第二传动轴（7）均穿过安装腔（14）顶壁后与对应的磁吸盘（28）连接；所述磁吸盘（28）上端设置有隔离板（31）；所述隔离板（31）上方设置有与磁吸盘（28）配合的感应盘（29）；所述感应盘（29）中间设置有嵌入磁铁环（10），边缘均匀设置有磁铁块（36）；所述感应盘（29）外围设置有霍尔传感器（32）；所述霍尔传感器（32）通过电线与上端的电路系统（30）连接。

9.根据权利要求1所述的一种自发电式大范围流量自调式智能检测设备，其特征在于，所述安装腔（14）两端设置有安装架（5）；所述套管轴（3）两端设置在安装架（5）上。