CN110597306B - 一种流量控制装置 - Google Patents

Abstract

一种流量控制装置，包括箱体，箱体前面设置闸门，两侧分别设有水流调控机构；闸门的两侧分别设有配合块，且配合块下方设有弹簧体，闸门与水流调控机构之间设有闸门驱动机构；水流调控机构包括一柱状本体，柱状本体内套设刻度管，且柱状本体侧壁上设置配合槽，使刻度管的部分在配合槽处裸露；刻度管包括旋转段和固定段，旋转段上呈螺旋上升状设置多个凹槽，每一凹槽对应闸门的一开启高度，旋转段的顶部表面对应各凹槽标识不同的流量值；配合块卡设在配合槽内，流量值为0时，闸门关闭，弹簧体被固定段压缩，当旋转段旋转使其标识的某流量值与配合块的中位对齐时，与该流量值对应的凹槽旋转到配合槽处，闸门上移后弹簧体卡入配合槽内的凹槽。

Description

一种流量控制装置

技术领域

本发明涉及水工水力学的模型试验，尤其涉及一种流量控制装置。

背景技术

在水工水力学的模型试验中，常针对大型输水、泄水、挡水建筑物等的运行情况进行试验模拟。由于水力学流态复杂多变，情况多样，涉及的运行工况较多，因而在试验研究中，常需多次控制不同工况下的上、下游水位以良好模拟其实际运行状态的下泄流量。试验中流量的控制是在模拟原工程内部条件下，完全利用手动阀门进行调节。此种方法存在着一定的弊端，由于控制阀门不够精细，每次调试均对水流流量产生较大影响。因而需进行多次反复调节，待建筑物内流态稳定再进行下次调试，最终达到运行情况要求，这无疑大大增加了试验耗时及控制难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种流量调节简便，进而缩减操控误差与耗时的流量控制装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种流量控制装置，其包括一箱体，所述箱体的后面或顶面设有进水口，前面设置闸门，两侧分别设置水流调控机构；所述闸门的两侧分别设有配合块，且位于配合块下方的闸门两侧分别设有弹簧体，闸门与水流调控机构之间设有闸门驱动机构；所述水流调控机构包括一柱状本体，柱状本体内套设一刻度管，且柱状本体的侧壁上设置配合槽，使所述刻度管的一部分在配合槽处裸露出来；所述刻度管包括位于上部能相对旋转的旋转段和位于下部并与柱状本体固定连接的固定段，旋转段的外壁上呈螺旋上升状设置多个与所述弹簧体的伸展端形状匹配的凹槽，每一凹槽对应所述闸门的一开启高度，旋转段的顶部表面对应各凹槽标识不同的流量值；所述闸门两侧的配合块卡设在所述柱状本体的配合槽内，当所述旋转段标识的流量值0与配合块的中位对齐时，所述闸门完全关闭，所述弹簧体被所述固定段压缩，当所述旋转段标识的某流量值与配合块的中位对齐时，与该流量值对应的凹槽旋转到配合槽处后，所述闸门在所述闸门驱动机构控制下上移，使所述弹簧体的伸展端卡入所述配合槽内的凹槽。

所述闸门驱动机构包括设置于所述柱状本体上的齿轮电机和设置于所述闸门表面的齿轮贴片，且所述齿轮电机的输出轴齿轮与所述齿轮贴片相啮合，以借此实现闸门的开启和关闭。

所述箱体的两侧还设有调蓄池，所述调蓄池的后端设置排水阀，顶部为开敞型式，内部设置带有梯形凸起的弧形滑道，弧形滑道在所述柱状主体处的高度最高，而后呈弧形递减至后端。排水阀一端连接于弧形滑道尾部，另一端与水库相连。弧形滑道有助于水流下泄进入排水阀，进而流入水库，弧形滑道顶部的梯形凸起有助于减小水流紊动。

所述箱体的顶部设置平水滤网，以用于稳定箱内水体，所述箱体的后面设置平水滤网，以降低进水水流流速。

所述闸门的上部为空心合金结构，下部为轻质复合浮体材料，以使闸门开启可同时借助水体浮力作用，因而仅需微型齿轮电机即可带动闸门开启，进而对实验设备的要求降低。

所述箱体的两侧墙体与所述闸门、所述柱状本体等高，且所述箱体后部墙体略高于两侧墙体，以使整体结构紧凑、安全稳固，便于安装。

所述弹簧体包括与所述闸门连接的弹簧和设置于所述弹簧的伸展端的金属块。弹簧体的设置可配合电机，控制其停止运作。

所述固定段上设有与所述弹簧体的大小及位置相匹配的键槽，用于固定初始状态的弹簧体。

所述旋转段的顶部固定设有调节钮，以方便旋转刻度管，进而调整流量值。

所述调蓄池与箱体及柱状本体刚性连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明可在上游来流条件未知的情况下，通过箱体、流量调控装置、调蓄池的设置，巧妙地将下泄流量控制为所需值，实现多种流量的控制。在大型流体实验中有较强的适用性，有助于缩减手动操控的误差与耗时，节省人力，具有结构简单，运行安全稳固，便于安装维护等优点。在闸门侧壁各类水力学试验中应用性较强，性能稳固，便于安装和使用。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明调蓄池内部结构示意图。

图3是本发明流量调控装置的结构示意图。

图4是刻度管的结构示意图。

图中：1、箱体；2、调蓄池；3、闸门；4、水流调控机构；5、齿轮电机；6、平水滤网；7、齿轮贴片；31、配合块；32、空心合金结构；33、复合浮体材料；34、弹簧体；21、排水阀；22、梯形凸起；23、弧形滑道；41、柱状本体；411、配合槽；42、刻度管；421、旋转段；422、固定段；4211、凹槽；4212、调节钮；4221、键槽。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

为了便于描述，各部件的相对位置关系（如：上、下、左、右等）的描述均是根据说明书附图的布图方向来进行描述的，并不对本专利的结构起限定作用。

实施例1：

如图1－图4所示，本发明流量控制装置，包括箱体1及调蓄池2。箱体1顶部或后侧设有进水口（本实施例中为开敞型式），进水口上均连接平水滤网6，且箱体1的前面连接有闸门3。闸门3分为两部分，上部为两侧带有配合块31的空心合金结构32，下部为复合浮体材料33，闸门3的外壁一侧设有齿轮贴片7。配合块31下部的闸门两侧设有弹簧体34，弹簧体34具有与闸门固定连接的弹簧和一金属块。调蓄池2的后端设置排水阀21，顶部为开敞型式，内部设置带有梯形凸起22的弧形滑道23，弧形滑道23在柱状主体处的高度最高，而后呈弧形递减至后端。与调蓄池2的前端刚性连接的为水流调控机构4，其包括柱状本体41，柱状本体41上部连接有微型齿轮电机5，柱状本体41为环状结构，且柱状本体41上设置与配合块34的大小相适应的配合槽411，柱体本体41内套设刻度管42，配合槽411使刻度管42的一部分在配合槽处裸露出来。刻度管42包括位于上部的旋转段421和位于下部并与柱状本体41固定连接的固定段422，旋转段421的外壁上呈螺旋上升状设置多个与弹簧体34的伸展端形状大小匹配的凹槽4211，每一凹槽4211对应闸门3的一开启高度，旋转段421的顶部表面对应各凹槽4211标识不同的流量值，且旋转段421的顶部设置调节钮4212。闸门两侧的配合块31卡设在柱状本体41的配合槽411内，当闸门3完全关闭时，弹簧体34被固定段422压缩，当旋转段421旋转使其标识的某流量值与配合块31的中位对齐时，与该流量值对应的凹槽4211旋转到配合槽411处，闸门3在微型齿轮电机5作用下上移，使弹簧体34的伸展端（金属块）卡入配合槽411内的凹槽4211。固定段422上设有与弹簧体34大小位置相适应的键槽4221。

如图1所示，本发明使用时，水库输水管可应场地需求设置在箱体1的上部或后部，初始状态令箱体1内注满水。通过旋转调节钮4212，调节刻度管42的旋转段421，使旋转段421顶面标识的一流量值对应配合块31上的中位标记处，以设定闸门开度，旋转段421上的一凹槽4211对应旋转段421顶面标识的一流量值，即对应一闸门开度值。自旋转段421的底部起可设置多种流量梯级，每一处梯级凹槽都在刻度管顶部对应一流量刻度值，设置时通过旋转调节钮4212将所需刻度值转至配合块中位标记处。当来流自输水管流入箱体1的同时开启微型齿轮电机5，闸门3在底部浮力及电机带动下缓缓升起。初始状态（旋转段421的流量值0位与配合块31的中位对齐）时，弹簧体34在键槽4221的控制下处于压紧状态，直至旋转段421的某流量值与配合块31的中位对齐，闸门3在底部浮力及电机带动下缓缓上升达到配合槽411内的对应凹槽4211处，弹簧体34弹出并卡入凹槽4211，使闸门3锁定不再上移，同时齿轮电机5停止工作。流入箱体内的多余水体受箱体后侧壁高度与闸门3的限制，自箱体两侧壁泄入调蓄池2中，调蓄池2中弧形滑道23有助于水流下泄进入排水阀，进而流入水库，弧形滑道顶部的梯形凸起有助于减小水流紊动。此设计保证箱体内水面高度始终为H₀，且水体自闸门3下泄始终为闸孔出流。假设所需流量为Q，根据流量计算公式

，σ_s为淹没系数，自由出流时σ_s=1；μ₀为闸孔自由出流的流量系数，

；e为闸门开度，b即为闸门宽度；g为重力加速度，通常取为9.81m/s²；H₀为闸前水头，箱体长度可根据实际需要任意调节，配合滤网的平水效果，可忽略行进水头影响，H₀即为箱体结构内水面高。本发明闸门的开度调节范围可为箱内水位H₀高度的10%~65%。箱体结构、柱状调控装置、梯级螺旋刻度管的高度以及镂空刻度位置可根据实际需求任意设置。箱体结构的宽度视引渠段及建筑物宽度设定，当下游连接建筑物较宽时，可以多孔设置。因而，在已知所需流量Q的条件下，即可求得不同流量对应的闸门开度值e，通过设置刻度管的旋转段即可控制此装置实现多种流量的调节。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种大型流体实验用流量控制装置，其特征在于包括一箱体（1），所述箱体的后面或顶面设有进水口，前面设置闸门（3），两侧分别设置水流调控机构（4）；所述闸门的两侧分别设有配合块（31），且位于配合块下方的闸门两侧分别设有弹簧体（34），闸门与水流调控机构之间设有闸门驱动机构；所述水流调控机构包括一柱状本体（41），柱状本体内套设一刻度管（42），且柱状本体的侧壁上设置配合槽（411），使所述刻度管的一部分在配合槽处裸露出来；所述刻度管包括位于上部能相对旋转的旋转段和位于下部并与柱状本体固定连接的固定段，旋转段的外壁上呈螺旋上升状设置多个与所述弹簧体的伸展端形状匹配的凹槽（421），每一凹槽对应所述闸门的一开启高度e，旋转段的顶部表面对应各凹槽标识不同的流量值Q，所述开启高度e与所述流量值Q的关系满足：

，其中σ_s为淹没系数，μ₀=0.6-0.18

，b为闸门宽度，g为重力加速度，H₀为箱体内水面高；所述闸门两侧的配合块卡设在所述柱状本体的配合槽内；当所述旋转段标识的流量值0与配合块的中位对齐时，所述闸门完全关闭，所述弹簧体被所述固定段压缩，当所述旋转段标识的某流量值与配合块的中位对齐时，与该流量值对应的凹槽旋转到配合槽处后，所述闸门在所述闸门驱动机构控制下上移至与流量值相应的开启高度e，使所述弹簧体的伸展端卡入所述配合槽内的凹槽。

2.根据权利要求1所述的一种大型流体实验用流量控制装置，其特征在于，所述闸门驱动机构包括设置于所述柱状本体上的齿轮电机（5）和设置于所述闸门表面的齿轮贴片（7），且所述齿轮电机的输出轴齿轮与所述齿轮贴片相啮合。

3.根据权利要求1所述的一种大型流体实验用流量控制装置，其特征在于，所述箱体的两侧还设有调蓄池（2），所述调蓄池的后端设置排水阀（21），顶部为开敞型式，内部设置带有梯形凸起（22）的弧形滑道（23），弧形滑道在所述柱状主体处的高度最高，而后呈弧形递减至后端。

4.根据权利要求1所述的一种大型流体实验用流量控制装置，其特征在于，所述箱体的顶部和后侧均设置平水滤网（6）。

5.根据权利要求1所述的一种大型流体实验用流量控制装置，其特征在于，所述闸门的上部为空心合金结构，下部为轻质复合浮体材料。

6.根据权利要求1所述的一种大型流体实验用流量控制装置，其特征在于，所述箱体的两侧墙体与所述闸门、所述柱状本体等高，且所述箱体后部墙体略高于两侧墙体。

7.根据权利要求1所述的一种大型流体实验用流量控制装置，其特征在于，所述弹簧体包括与所述闸门连接的弹簧和设置于所述弹簧的伸展端的金属块。

8.根据权利要求1所述的一种大型流体实验用流量控制装置，其特征在于，所述固定段上设有与所述弹簧体的大小及位置相匹配的键槽。

9.根据权利要求1所述的一种大型流体实验用流量控制装置，其特征在于，所述旋转段的顶部固定设有调节钮。

10.根据权利要求3所述的一种大型流体实验用流量控制装置，其特征在于，所述调蓄池与箱体及柱状本体刚性连接。

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