CN203414127U - 排水立管汇合流量测量装置 - Google Patents

Abstract

一种排水立管汇合流量测量装置，包括推车和放置在推车上的测量筒；所述测量筒的外侧壁下部位置上设有压力传感器，测量筒的外侧壁上还设有与测量筒内侧相通的竖向连通管，并且竖向连通管内放置有投入式液位计；所述测量筒的筒内中心位置固定设置有支撑架，支撑架的上端固定设置有一个整流圆盘。所述排水立管汇合流量测量装置可测量出建筑生活排水管道中的排水立管汇合流量，解决了传统的测量装置测出来的排水立管汇合流量精度不够的问题。

Description

排水立管汇合流量测量装置

技术领域

本实用新型涉及建筑给排水领域，特别是一种测量建筑生活排水管道中的排水立管汇合流量用的装置。

背景技术

建筑生活排水管道设计秒流量公式可以计算出建筑生活排水管道设计秒流量（即卫生器具在最大使用概率情况下的建筑生活排水管道中出现的流量值），而建筑生活排水管道设计通水能力可以反映出不同性质、不同管径的建筑生活排水管道所能够承受的排水流量的能力，只有建筑生活排水管道设计通水能力大于等于建筑生活排水管道设计秒流量时，卫生器具的水封才不至于被破坏。因此，建筑生活排水管道设计秒流量与建筑生活排水管道设计通水能力是建筑排水计算的这一事物的两个不同的方面。

建筑生活排水管道设计秒流量的测试验证，需要评判或验证建筑生活排水管道设计秒流量公式，评判或验证建筑生活排水管道设计秒流量公式，又需要从器具排水额定流量、排水规律等诸多方面进行分析、调研、现场测试、论证等基础性科学研究工作，但是由于我国地域广阔、人口众多，科研需要大量人力和财力，此项工作将十分繁重和艰巨，也许要靠几代人的努力才能完成，所以暂不对建筑生活排水管道设计秒流量公式进行研究。

建筑生活排水管道设计通水能力的测试验证，只需要对建筑生活排水管道的通水能力进行测试验证，在测试塔（也叫实验塔）上就能进行，因此我们只对建筑生活排水管道设计通水能力进行测量。具体来说，就是先得到建筑生活排水管道中的排水立管汇合流量，然后根据现行标准中的建筑生活排水管道设计秒流量公式，计算得出相同条件下的建筑生活排水管道秒流量,再将计算得出的建筑生活排水管道秒流量与实验测得的建筑生活排水管道的最大通水能力进行比较分析，最终确定建筑生活排水管道设计通水能力。

根据国内外历次测试研究表明，建筑生活排水管道中的排水立管中的水流态十分复杂，存在附壁流、中空流和水塞流，水、气、固三相同时存在。排水立管中的最大负压发生在排水层的下一层，也就是组合流量产生的最大流量值。虽然现有的多普勒流量计可用于测量市政排水管道中的排水汇合流量（多普勒流量计可以测量出市政排水管道的管道内流速和充满度，从而计算出市政排水管道中的排水汇合流量），但市政排水管道内的水流相对来说比较平稳，呈层流状，而建筑生活排水管道中的排水立管中的水流如上所述，流态复杂，所以无法采用多普勒流量计或其他仪器进行流量的测定。

也就是说，目前世界上尚无仪器能够准确的获取到建筑生活排水管道中的排水立管汇合流量，我们需要更准确更科学的测试装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种排水立管汇合流量测量装置，要解决传统的测量装置测出来的排水立管汇合流量精度不够的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种排水立管汇合流量测量装置，其特征在于：包括推车和放置在推车上的测量筒；所述测量筒的外侧壁下部位置上设有压力传感器，测量筒的外侧壁上还设有与测量筒内侧相通的竖向连通管，并且竖向连通管内放置有投入式液位计；所述测量筒的筒内中心位置固定设置有支撑架，支撑架的上端固定设置有一个整流圆盘。

所述整流圆盘的上表面中心位置可设有一个圆锥头。

所述支撑架与测量筒之间可设有加强支撑板。

与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果：本实用新型可测量出建筑生活排水管道中的排水立管汇合流量，解决了传统的测量装置测出来的排水立管汇合流量精度不够的问题，这是前人从未尝试过，具有创新性和探索性。

与本实用新型配合使用的方法所采用的原理是将需要测量的管段处水气分离后用压力法测试。该方法是在总结了以往的定常流（比如浴盆持续的同一流量放水）测试方法和瞬间流（比如马筒瞬间大流量放水）测试方法的基础上设计的，所述瞬间流量法和定常流与瞬间流量叠加法均是根据我国民众的卫生器具使用习俗以及排水管内的排水特征而制订出来的新方法。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

图1是排水立管汇合流量测量装置实施例一的结构示意图。

图2是测量筒的俯视示意图。

图3是整流圆盘的俯视示意图。

图4是支撑架的俯视示意图。

图5是排水立管汇合流量测量装置实施例二的结构示意图。

图6是座便器的排水示意图。 

图7是各楼层压力波动示意图。

图8是不同排水流量下的气压波动示意图。

附图标记：1－整流圆盘、2－压力传感器、3－投入式液位计、4－推车、5－支撑架、6－测量筒、7－竖向连通管、8－加强支撑板、9－圆锥头、10－排水立管。

具体实施方式

实施例参见图1-4所示，这种排水立管汇合流量测量装置，包括推车4和放置在推车4上的测量筒6，其中推车4是为了方便测量筒的移动而设置的。

所述测量筒6的外侧壁下部位置上设有压力传感器2（比如GE600型传感器），测量筒6的外侧壁上还设有与测量筒内侧相通的竖向连通管7，并且竖向连通管7内放置有投入式液位计3。所述压力传感器2用来测量测量筒内的压力变化，所述投入式液位计3用来测量测量筒内的液位高度变化。

所述测量筒6的筒内中心位置固定设置有支撑架5，支撑架5的上端固定设置有一个整流圆盘1。本实施例中，支撑架5与测量筒6之间还设有加强支撑板8。

所述整流圆盘1安装于测量筒的顶部，用于减小大规模水流对测量筒的液面影响。所述支撑架5安装于测量筒内部，对整流圆盘进行支撑，可确保整流圆盘的位置不发生变化。

所述整流圆盘1的上表面中心位置还设有一个圆锥头9，用来保证整流圆盘的稳定性。

参见图5，与实施例一不同之处在于，实施例二中的支撑架为单根支腿形式，支撑架5与测量筒6之间没有加强支撑板。

这种排水立管汇合流量测量装置，有足够的容量来提供完整的缓冲区。

所述测量筒6的中心位置用支撑架5支撑整流圆盘1，用于引导排水口排出的水。另外，为了确保测量精度，测量筒水平安装，结构上坚固不变形。

所述投入式液位计3安装在位于测量筒6的外侧壁上的竖向连通管中，通过测量竖向连通管中的液位高度，从而测出测量筒内部的液位高度。

所述压力传感器2安装于测量筒6的外侧壁下部位置上，对测量筒内部储存水的压力变化进行测量。

从卫生器具的排水特点考虑，排水立管汇合流量测量装置的精度是：水位测定在±1毫米以下，水压测定在±10帕以下，总体精度满量程在±0.02%，以上数据的传输频率在10Hz以上。

这种应用上述排水立管汇合流量测量装置的排水立管汇合流量测量方法，其步骤如下。

步骤一、将排水立管汇合流量测量装置放置在测试塔上的排水立管10的下方，将排水立管汇合流量测量装置中的整流圆盘1的中心与排水立管10的出水口的中心对齐。

步骤二、在测试塔上进行排水操作，排水立管10排出的水通过整流圆盘1进入到测量筒6中，使测量筒中的液位产生变化，同时通过投入式液位计3测出瞬时的液位变化值、通过压力传感器2测出瞬时的压力变化值。

步骤三、根据公式Δh=ΔP/（ρ*g）和压力传感器2测出的瞬时的压力变化值，算出瞬时的液位变化值，公式Δh=ΔP/（ρ*g）中的Δh为瞬时的液位变化值，单位为毫米，ΔP为瞬时的压力变化值，单位为帕，ρ为水的密度，单位为克/立方厘米，g为9.8牛/千克；将通过公式Δh=ΔP/（ρ*g）算出来的瞬时的液位变化值与投入式液位计3测出来的瞬时的液位变化值作比较，当两者一致时，再根据公式ΔV=Δh *S和瞬时的液位变化值，算出瞬时的水量变化值，公式ΔV=Δh *S中的ΔV为瞬时的水量变化值，单位为升，Δh为瞬时的液位变化值，单位为米，S为测量筒的底面积，单位为平方米；再根据公式Q=ΔV/Δt和瞬时的水量变化值，算出瞬时的排水立管汇合流量，公式Q=ΔV/Δt中的Q为瞬时的排水立管汇合流量，单位为升/秒，ΔV为瞬时的水量变化值，单位为升，Δt为时间间隔，单位为秒。

当得到了建筑生活排水管道中的排水立管汇合流量以后，根据现行标准中的建筑生活排水管道设计秒流量公式，可以计算得出相同条件下的建筑生活排水管道秒流量,再将计算得出的建筑生活排水管道秒流量与实验测得的建筑生活排水管道的最大通水能力进行比较分析，从而确定建筑生活排水管道设计通水能力。

所述步骤二中，可以采用现有的定常流测试方法在测试塔上进行排水操作，这种方法虽然测试流量容易确定，但这种方法不能反映所有卫生器具排水特征。此外，也可以采用现有的瞬间流测试方法在测试塔上进行排水操作，这种方法是采用器具数与单个器具最大排水流量的乘积再打折，具有盲目性且不能涵盖所有器具排水特征。因此，作为最优选的实施例，在所述步骤二中，可以采用瞬间流量法在测试塔上进行排水操作，或采用定常流与瞬间流量叠加法在测试塔上进行排水操作。

瞬间流量法：以座便器为单体，从横向和纵向两个方面，按照不同的组合方式，在不同的排水时间间隔下，利用测量筒对其瞬间汇合流量进行测试。建筑生活排水管道中的一根排水横管最多2个座便器排水，然后调节上下层座便器排水的时间间隔和排水顺序来进行建筑生活排水管道中的排水立管的汇合流量测试。

瞬间流量法的操作步骤如下。

a、所述测试塔为n层，每层均设有x个座便器，并且n≥2，x≥1，按照从测试塔的第n层一层一层往下的顺序，以t秒为时间间隔依次使每一层的座便器进行瞬间排水，直至到测试塔的第1层，所述t≥0。

b、按照从测试塔的第1层一层一层往上的顺序，以t秒为时间间隔依次使每一层的座便器进行瞬间排水，直至到测试塔的第n层。

举例说明，如图6所示，图6以八层为例，倒梯形表示座便器，每层仅设1个座便器，按照时间间隔t分别进行正序和负序（正序指从上到下，负序指从下到上）放水。

定常流与瞬间流量叠加法：在已知流量的定常流模式中加入瞬间流系统，形成具有流量稳定和发生瞬间变化双重特点的综合流体形态，根据终端的测量筒测出的实验值和计算值进行同步对比，最后得出建筑生活排水管道中的排水立管汇合流量。

定常流与瞬间流量叠加法的操作步骤如下。

A、所述测试塔为n层，每层均设有1组由电磁流量计和电动调节阀组成的定流量排水装置和x个座便器，并且n≥2，x≥1，测试塔的第n层的定流量排水装置以c 升/秒为起始值开始持续排水，并且以z秒为时间间隔，以d 升/秒的增量进行递增，当测试塔的第n层的定流量排水装置的排水流量增至e升/秒后，测试塔的第n-1层的定流量排水装置开始以此种方式排水，以此类推，直至到达测试塔的第1层，所述c≥0，z≥0，d≥0，e≥c；与此同时，按照从测试塔的第n层一层一层往下的顺序，以g秒为时间间隔依次使每一层的座便器进行瞬间排水，直至到测试塔的第1层；整个过程中，座便器的瞬间排水量与定流量排水装置的持续排水流量组合成不同的汇合流量值，所述g≥0。

B、测试塔的第1层的定流量排水装置以c 升/秒为起始值开始持续排水，并且以z秒为时间间隔，以d 升/秒的增量进行递增，当测试塔的第1层的定流量排水装置持续排水流量增至e升/秒后，测试塔的第2层的定流量排水装置开始以此种方式排水，以此类推，直至到达测试塔的第n层，所述c≥0，z≥0，d≥0，e≥0；与此同时，按照从测试塔的第1层一层一层往上的顺序，以g秒为时间间隔依次使每一层的座便器进行瞬间排水，直至到测试塔的第n层；整个过程中，座便器的瞬间排水量与定流量排水装置的持续排水流量组合成不同的汇合流量值。

举例说明，在某测试中，建筑生活排水管道中的一根排水横管的定流量排水最大流量为1.5升/秒,瞬间流量最多2个座便器排水量（特殊单立管瞬间流量最多1个座便器排水量），测试的负荷值选择如下。

1、定常流以0.5升/秒为起始值，以0.5升/秒递增，最大流量为1.5升/秒，至1.5升/秒后下一层定常流开始排水。

2、瞬间流，如1 个大便器排水负荷值为1.5升/秒，则为第一个负荷值，第二负荷值宜定位于2.0升/秒（选择汇合流量为2.0升/秒的组合代替），以0.5升/秒 增幅递增，以次类推。

3、整个过程：先最上层常流水流量从0.5升/秒 起步负荷值，然后定常流量为1.0升/秒→定常流量为1.5升/秒→定常流量为0.5升/秒+1个便器流量（假设1.5升/秒）≈2.0升/秒→定常流量为1.0升/秒+1个便器流量≈2.5 升/秒→定常流量为1.5升/秒+1个便器流量≈3.0 升/秒→最上层定常流量为1.5升/秒+1个便器流量≈(3.0 升/秒)+下一层定常流量0.5升/秒≈3.5 升/秒→最上层3.0 升/秒+下一层定常流量1.0升/秒≈4.0 升/秒→最上层3.0 升/秒+下一层定常流量1.5升/秒≈4.5 升/秒→上下两层常流水叠加1.5 升/秒×2+上下层2 个大便器叠加（选择汇合流量为2.0升/秒的组合代替）≈5.0 升/秒→上下两层常流水叠加1.5 升/秒×2+上下层2 个大便器叠加（选择汇合流量为2.5升/秒的组合代替）≈5.5 升/秒，以此类推……。

所述测量筒中的水应为清水（常温），在同样条件下进行3次试验，测定结果取平均值，若3次试验数据差异比率超过10%时，应查明原因再次进行试验，建筑生活排水管道中的排水横管管内的压力波动的范围以±400帕为准。

建筑生活排水管道中的排水立管测试结果表示如下：1、示意如图7，用高度-压强（H-P）表示，显示建筑生活排水管道中的排水立管在某排水负荷作用下在整个排水高度中管内气压垂直分布。2、示意如图8，用压强-流量（P-q）表示，显示建筑生活排水管道中的排水立管在不同排水负荷q 的作用下在排水横管内的气压变化。

Claims (3)

1.一种排水立管汇合流量测量装置，其特征在于：包括推车（4）和放置在推车（4）上的测量筒（6）；所述测量筒（6）的外侧壁下部位置上设有压力传感器（2），测量筒（6）的外侧壁上还设有与测量筒内侧相通的竖向连通管（7），并且竖向连通管（7）内放置有投入式液位计（3）；所述测量筒（6）的筒内中心位置固定设置有支撑架（5），支撑架（5）的上端固定设置有一个整流圆盘（1）。

2.根据权利要求1所述的排水立管汇合流量测量装置，其特征在于：所述整流圆盘（1）的上表面中心位置设有一个圆锥头（9）。

3.根据权利要求1所述的排水立管汇合流量测量装置，其特征在于：所述支撑架（5与测量筒（6）之间设有加强支撑板（8）。

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