CN2070899U - 一种液体重量流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种应用于常压下依靠重力自然 排流的，不能充满流动管路的液体流量计量装置，是 一种特别适用于工业废水排放自动计量的装置。它 由一个按分流系数K分流的采样器，一个接纳采样 器输出，并以接纳重量转换为机械位移量的传感器， 一个检测机械位移量并运算、累计、显示数字值的计 量显示器组成。本装置，也可应用于水坝水库的排水 计量，以及工业生产中，各种依靠重力自然流动的液 体物料的流量自动计量。

Description

一种液体重量流量计

本实用新型是一种带有采样器、传感器、计量显示器的液体重量流量计量装置。

热工仪表中测量液体流量的仪表很成熟，其测量方法有容积法动压能和静压能转换法，改变流通面积法，电磁法，超声波法等，具体类型有蜗轮流量计，靶式流量计，差压式流量计，电磁流量计等。这些仪表有一个共同的使用要求：被测液体介质的流动必须充满仪表检测点处的管道或设备，不然会造成较大测量误差，甚至不能工作(化工测量及仪表，华东石油学院等合编化学工业出版社)因此常压下，依靠重力自然排流的，不能充满流动通路的液体流量测量，上述仪表有不适合之处，例如工厂下水道中工业废水排放自动计量。

本实用新型的目的是设计一种适合于常压下，依靠重力自然排流的，不能充满流动通路或管道的液体流量计量装置。

液体流量包括体积流量，质量流量，重量流量，本计量装置是对重量流量计量，以下所及流量均指重量流量，省去重量二字。

本流量计量装置，有一个获取流量信号的采样器，一个将流量信号转换为机械位移量的传感器，一个检测机械位移量并运算显示的计量显示器，其特征在于，按分流系数K，(K＝1/n，n为≥1的实数)从被测液体流量中分流出一部份液体的采样器的采样器入口(4)，呈矩形结构，接纳采样器流出液体并以接纳液体积聚重量达到一定数值时所产生的力矩为驱动力，实现流量/机械位移量转换的传感器中的定量器(8)，为上部敞口对称的左容室(9)右容室(10)合为一体的结构。

下面进行构造原理说明，附图是本实用新型结构示意图。

图1是本实用新型正视结构图。

图2是本实用新型右视结构图。

图3是采样器正视结构图。

图4是采样器左视结构图。

图5是定量器俯视结构图。

图6是传感器传感原理说明图。

图7是本实用新型n＝1时俯视结构图。

其中：

A-  被测液体流动方向。

B-B、采样器剖视。

C-C、采样器剖视。

D-D、定量器剖视。

1、液体渠槽       2、挡液坝

3、淌液板         4、采样器入口

5、落水口         6、导水槽

7、采样器出口     8、定量器

9、左容室         10、右容室

11、加速容室      12、定量器轴

13、定量器支架    14、两只轴座

15、滑尺           16、平衡锤              27、缺口

17、叶轮轴         18、排杂叶轮

19、动力叶轮       20、两块支撑片上的轴座孔

21、磁铁           22、一端封闭的塑料护管

23、干簧管         24、电子计算器

25、两根支撑脚     26、两片汇流板

一、采样器

采样器作用是从被测液体流量中，按分流系数K分流出部份液体输供给传感器。

(1)采样器原理：本计量装置，将被测液体流过截面设置成矩形的渠槽，故渠槽中被测液体的液流截面呈矩形。此矩形高为流动时液位高度，矩形的宽为渠槽的宽。此液流矩形宽n等分后，把矩形分成n个面积相等的狭长矩形，其中某一个狭长矩形的面积都等于液流矩形截面的1/n，故一个狭长矩形截面的流量等于被测液体流量的1/n。按此原理，本计量装置中，采样器入口设置成矩形结构是达到按分流系数K分流的必要特征。K＝1/n，n＝渠槽宽/采样器入口宽，n≥1为实数，当n＝1时，K＝1，代表不设置采样器，被测液体全部输给传感器，适用于被测液体最大流量时，其数值也较小的场合。

(2)采样器结构

采样器分采样器入口(4)，落水口(5)，导水槽(6)，采样器出口(7)四部份，固定在一左端安装于挡液坝(2)，右端有两根支撑脚(25)的水平放置的矩形淌液板(3)上，淌液板的宽与液体渠槽(1)的宽相等，挡液坝使渠槽内液体全部从淌液板上板面流过。由两片平行的高度大于被测液体最大流量在淌液板上液位高度的硬质薄板，垂直固定在淌液板右端的1/4宽度处，形成采样器入口的矩形结构，该矩形面又与淌液板上，由左向右流动的被测液体A方向垂直。由于淌液板与渠槽的宽相等，故上述的K＝1/n中，n＝淌液板宽/两片薄板的间距宽。进入采样器入口的流量是被测流量的1/n；采样器入口及其顶部，采样器出口，均为敞开结构，液体一进入采样器入口，立即从扩大了纵向尺寸的落水口下落，经与淌液板下板面结合构成的导水槽，由采样器出口流出。若被测液体夹带杂质，则在淌液板上板面，加上由叶轮轴(17)，该轴上动力叶轮(19)排杂叶轮(18)，轴座孔(20)组成的轴轮装置，动力叶轮在液体流动力推动下，使同轴排杂叶轮周期性从采样器入口中通过，不断清除入口处杂质。若液体被测流量小，可取n＝1(K＝1)则采用图7结构，两片高度足够的汇流板(26)，垂直安装在淌板上板面呈八字形，液体在汇流板挟持下，由淌液板中部缺口(27)下落入定量器中(与采样器出口下落液体的空间位置相同)，不设置分流作用的采样器。

二、传感器的原理及构造

(1)原理：图6是传感器传感原理说明图：

图中：QEFG是传感器中的定量器(8)剖视图，呈菱形结构；其中，QEF为左容室(9)，QOF为右容室(10)是截面为三角形上部敞口，对称的，以共有QF合为一体的结构，X、Y为水平限位点，Q为定量器轴(12)，该轴另有轴座孔的滑动配合定位。定量器下部固定在该轴上，由此可左右位移转动。Q中心线垂直平面上方空间Z，是采样器出口流出液体方向。定量器的重心在支撑轴Q的上方，故定量器不能以QF垂直于水平的状态，直立于Q轴之上，必然向左或向右位移转动，直至QE或QG被X或Y接触限位。现设QE与X接触(呈水平状)，则FG是右容室向上敞口部份，可接纳Z方向来的液体，并在右容室中积聚，其中，左容室内是空的(即使有液体也因QE呈水平，被排出)，Q中心线垂直平面的左边和右边，构成以Q为支点的左右边力矩相互作用关系的天平。在角EQG的角度以及定量器的材质、容积正确选择设计的情况下，可发生右容室中接纳液体到达一固定数值的重量时，使Q中心线垂直平面右边的总力矩，大于左边的总力矩，定量器被驱动向右位移转动现象，此位移一经发生，左右两边的力矩随之变化，具有正反馈作用，使定量器加速向右转动，直至QG与Y接触，右容室中接纳的液体被排出的同时，左容室上部敞口部份又接纳Z方向的下落液体。如此反复，采样器不断输供液体，左右容室不断交替接纳和排出，流量大小表现为位移频率高低和位移次数的累计，实现了流量/机械位移量转换，在转换过程中，上部敞口对称的左右容室合为一体的定量器结构，是传感器的必要特征。

(2)结构

传感器由定量器(8)，定量器轴(12)，定量器支架(13)等组成。定量器由上部敞口对称的截面呈三角形的在容室(9)，右容室(10)合为一体构成。定量器下部固定在定量器轴上，轴两端伸套入固定在定量器支架上的两。只轴座孔(14)内，此定量器可左右位移转动，定量器支架左右两根架条是定量器位移限位件，定量器支架安装干淌液板下板面，使定量器轴中心线的垂直平面上方空间，是取样器出口。定量器纵向外侧壁上，固定有滑尺(15)，平衡锤(16)套在滑尺中，调整平衡锤在滑尺上的位置，可消除由于制造等原因引起的左右容室的重量不对称。在左右容室内两个边侧处共有对称的四个加速容室(11)加速容室在定量器正常左右位移转动时，不起作用，当某种因素影响，使定量器应该位移却不能转动时，加速容室中将很快溢进液体增加力矩，促其立即位移转动，以保证传感器的正常工作。

三、计量显示器原理结构

传感器中定量器位移转动一次，排出一固定数值重量液体，计量显示器检测位移转动次数把每一次位移与这一固定数值重量相乘再除以采样器分流系数K，得到被测液体流量值，并累计后以数字显示。

检测机械位移方法多，可供选择的记录运算显示的部件或产品也较多，本装置中采用简便、可靠方法：在定量器纵向外侧壁安装固定一磁铁(21)，有一穿过并安装于淌液板上的一根塑料护管(22)，该管下部为封闭端，内放于簧管(23)一只，定量器左右位移转动时，磁铁随之掠过干簧管附近空间，使干簧管触点发生相应的闭合，此闭合次数输入到文具用品的电子计算器(24)中，相当于电子计算器的[＝]键被按下的动作，由此完成计量显示器的检测、运算、显示功能。文具用品电子计算器采用干电池供电，功耗甚微。

本流量计量装置是这样工作的：渠槽内被测液体，以A方向从淌液板上流过，按分流系数K一部份排向下游，一部份进入取样器入口，从取样器出口流出后，被传感器中的定量器左右容室交替接纳和排出，使之转换或相应的定量器机械位移的次数，由磁铁、干簧管的相互作用，把位移次数输入电子计算器，计算器把送入的次数乘以位移一次所排出的液体重量值再除以分流系数K，并累加显示液体的流量值。如果被测液体中含有杂质屑粒，则附加的轴轮旋转装置，在液体流动力推动下，逆时针旋转，排杂叶轮不断从采样器入口中通过，保证入口处畅通无阻；如被测液体的最大流量也较小，则采样器不必设置，淌液板上的液体全部输入传感器。

综上所述，本实用新型因结构而产生的优点是：其量程比很宽理论上可认为量程比为任意大，在内容详尽的热工仪表书刊中，未见类似。本装置不须220伏电源，功耗甚微采用干电池供电；工业生产对环境污染的后果，引起社会极大关注，加强工业废水的计量是环保工作中控制管理的一项重要措施，本实用新型简单、成本低性能适合废水的多杂质、多泡沫，以及流量大等特点，具有广泛采用前景。也可用于水库水坝排放自动计量，以及工业生产中各种依靠重力自然流动的液体物料的流量自动计量。

下面结合应用子工业废水计量实施例，进一步阐明本实用新型细节特点。

一、制造、材料、安装

(1)本计量装置无复什外形部件，高精度要求，一般乡镇企业可胂任加工制造，在掌握传感器原理的基础上传感器中的定量器设计一般中级工程技术人员均可胂任。

(2)使用材质，视废水化学性质而异，可采用普通碳钢、工程塑料或不锈钢材，亦可二者或三者混合使用。

(3)电子计算器，选用片蕊型号T3709(或类似型号)的市售文具用品计算器改装，(8位显示，电源电压3伏，功耗0.06毫瓦，无自动电源断开性能)。把此计算器[＝]键电路板触点，焊引两根导线，作为干簧管触点闭合信号输入端，用2号电池，代替器内钮扣电池，配用合适的能观察到计算器显示屏的仪表外壳即完成。

(4)使用现场的废水渠槽，要求设置为矩形截面，在本装置淌液板前后0.5米距离，按淌液板板宽设置渠槽宽；挡液坝及淌液板右端支撑脚(25)的高度，以淌液板下板面与下游废水面的垂直距离≥20厘米为准，并调整好淌液板板面各方向的水平，和填补淌液板与渠槽壁间隙缝，使之不漏水。

二、本计量装置的调试检定

由于本计量装置结构简单，实施中设计、制造技术要求较低，但是本装置，在投入使用前的调试检定，关系到装置能否正常、准确计量，因此是实施中的关键。

(1)以淌液板为基础板面，将排杂叶轮所属的轮轴旋转装置，采样器、传感器，以及检测定量器位移的磁铁、干簧管等一一安装定位结束后，把淌液板四个边角，用支撑物架空，用水平仪调整好板面各方向水平；电子计算器输入端与干簧管亦连结好，并使定量器位移转动次数与显示值一致。

(2)向采样器入口注入水，阀箱平衡锤在滑尺上的固定位置，使定量器左右位移转动时，左右容室排出水的重量基本一致，用于提砂轮，磨削左右容室中加速容室的形隔板高度，使定量器即将位移转动时，左右容室中的水位高度，分别接近(稍低于1～2毫米米)此形隔板高度，再微调平衡锤在滑尺上的位置，使定量器、左右容室排出的水重一致(两者误差5％以内)，然后连续向采样器入口注入水，运行48小时后，再对排出水的重检查，若两者误差仍在5％以内，则为合格。然后连续对左右容室排出的水重记录40次数，取40次水重的算术平均值，作为该台装置的第一个参数。由于各种因素，此参数，各台装置不尽相等，假设该台参数为5.42公斤。

(3)精确测量采样器入口两薄板间距及淌液板宽度，(淌液板宽度中剔除采样器入口的薄板厚度)，每台装置，数值也可能不尽相同，现假定其值为9.73毫米和995.21毫米，则分流系数K＝1/n＝9.73/995.21＝0.0097768是该台装置的第二个参数。(4)将计量显示器中的电子计算器清零，按数字键，送入5.42数，按[÷]键后，送入0.0097768，顺次按[＝]、[M+]、[o]、[+]、[RM]键后，显示屏显示值为554.38，此数值为定量器位移转动一次淌液板上通过的废水重量(单位公斤)；此后，定量器第一次位移转动显示值不变，第二次位移显示值为1108.76，即显示值是554.38与位移次数乘积，由此直读一定时间内废水流过的重量值，即重量流量值。

经过调试扦定后，上述组件按前述规定要求安装于渠槽之中，可投入使用。

Claims (4)

1、一种液体重量流量计量装置，有一个获取流量信号的采样器，一个将流量信号转换成机械位移量的传感器，一个检测机械位移量并运算显示的计量显示器，其特征在于，按分流系数K( $K=\frac{1}{n}$ n为≥1的实数)从被测液体流量中，分流出一部份液体的采样器中的采样器入口(4)，呈矩形结构，接纳采样器输供液体，并以接纳液体积聚重量达到一定数值时产生的力矩为驱动力，实现流量/机械位移量转换的传感器中的定量器(8)，为上部敞口对称的左容室(9)右容室(10)合为一体的结构。

2、如权利要求1所述的流量计量装置，采样器入口进一步特征是，此矩形结构，由两片平行的一定间距硬质薄板垂直固定在水平放置的矩形淌液板(3)板面上形成，淌液板宽度与两片薄板的间距宽度比值的倒数为分流系数K， $K=\frac{1}{n},$ n≥1为实数，当n＝1代表不设置采样器，即被测液体在淌液板上流动时，直接全部输供给传感器。

3、如权利要求1所述的流量计量装置，定量器进一步特征是定量器正视呈菱形结构，左右容室横向截面呈三角形结构，定量器下部固定在定量器轴(12)上，轴两端伸套入定量器支架(13)上的轴座(14)孔内，使定量器定位于此轴中心线垂直平面的上方，有采样器出口(7)的位置，并可左右位移转动。

4、如权利要求1或2所述的流量计量装置，采样器入口进一步特征是，由排杂叶轮(18)动力叶轮(19)叶轮轴(17)，两块支撑片上的轴座孔(20)构成一轴轮旋转装置，其中，排杂叶轮可周期性从采样器入口中通过，清除液体中杂质在入口处的滞阻。

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