CN207197604U - 自动翻转容积式流量测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动翻转容积式流量测量装置，包括翻水器，所述翻水器通过轴承设置于钢管支架上，翻水器内部设置有不锈钢浮球开关，所述不锈钢浮球开关与末端记录仪相连接；翻水器底部设置有铁块。本实用新型装置有利于解决管外流体、跌流或散流的测量，也有利于解决用普通流量计无法测量的含有固体掺杂物的流体的流量。可应用于城市或校园污水管网的废水或污水测量，对污水的热量回收、污水管网正常检测运行具有重要意义。也可应用于对降雨量的测量，有利于相关部门宏观了解与总体把握气候变化，不但为国家的生态环境保护工作的实施奠定基础同时为国家的环境减灾工作作出预防。

Description

自动翻转容积式流量测量装置

技术领域

本实用新型属于热工测量技术领域，特别涉及一种自动翻转容积式流量测量装置。

背景技术

流量计量是计量科学技术的组成部分之一，它与国民经济、国防建设、科学研究有密切的关系。做好流量计的研发与生产，对保证产品质量、提高生产效率、促进科学技术的发展都具有重要的作用，特别是在能源危机、工业生产自动化程度愈来愈高的当今时代，流量计在国民经济中的地位与作用更加明显。

近年来由于工业生产过程、能量计量、城市公用事业对流量测量的需求急剧增长，促使测量仪表朝着多元化、专业化、广泛化方向迅速发展，新型流量计如雨后春笋搬涌现出来，据称已有上百种流量计投放市场，大体有差压式流量计、容积流量计、电磁流量计、速度式流量计等。

由于大部分流量计只能适用于封闭管道、明渠流体、满管流以及纯液态或气态的流体测量，对于管外流体、跌流、散流及非满管流却没有可行性的方法测量。不止如此，对于一些含有固体掺杂物的流体也是没有办法测量的，即使有办法测量，也对仪表本身损害较大，降低仪表的使用寿命。例如污水比较脏污，含有大量的粘性污物，在长期运行下会在电极上粘上污物，导致电极灵敏度降低，电磁流量计就不能正常工作。对于接触腐蚀性流体的流量计来说，会造成对流量计的腐蚀，影响其准确度和精确度。而且在带有压力传感器的流量计当中，测量过程中由于水温变化对压力传感器产生影响所带来的误差普遍存在而尚未解决。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种自动翻转容积式流量测量装置，克服现有技术中瞬时跌流、断续流以及非满管流，因客观条件限制无法采用普通流量计测量及含有固体掺杂物和粘性污物的流体的测量问题。

本实用新型的技术方案是：一种自动翻转容积式流量测量装置，包括翻水器，所述翻水器通过轴承设置于钢管支架上，翻水器内部设置有不锈钢浮球开关，所述不锈钢浮球开关与末端记录仪相连接；不锈钢浮球开关正下方的翻水器底部边缘位置设置有铁块。

所述翻水器与钢管支架之间设有钢丝绳。

所述不锈钢浮球开关是密封的非磁性金属或塑胶管内根据需要设置成一点或多点磁簧开关，封装有永磁铁的浮球固定在杆径内磁簧开关相关位置上，利用浮球的上下浮动使磁簧开关产生开关动作，输出0/1开关量信号。

所述翻水器轴承位置，即偏心轴高于含铁块翻水器的重心且偏向装有铁块的一侧，并满足如下三个条件：①未加水时，偏心轴左侧质量大于右侧质量，从而使翻水器向左侧倾斜；②水加到一部分时，偏心轴左右两侧重量相同，使翻水器整体重心与偏心轴都处在同一竖直面上，继续增加水时,重心向偏心轴侧右上方移动，导致翻水器向右侧倾斜；③支点位置选得适当,使水继续加到一定程度时,含铁块翻水器重心继续向右上方偏移，直到重心位置和偏心轴刚好处在同一高度,翻水器倾覆。

所述翻水器为不锈钢水桶。

本实用新型的有益效果是：本实用新型装置具有结构简单、灵活性强，可测流体种类多等优点，克服了市面上一般流量计的缺点，可以简单准确的测出管外流体、跌流和散流的流量，并且可以测量含有固体掺杂物和粘性污物的流体，也可测量各种酸性和腐蚀性的流体，适应各种室外恶劣环境使用条件。该装置在数据的整理分析中,可以直接与计算机相连,避免了数据形式的转变,可以节省大量的时间和人力。

本实用新型可应用于城市或校园污水管网的废水或污水测量，对污水的热量回收、污水管网正常检测运行具有重要意义。也可应用于对降雨量的测量，有利于相关部门宏观了解与总体把握气候变化，不但为国家的生态环境保护工作的实施奠定基础同时为国家的环境减灾工作作出预防。

附图说明

图1是自动翻转容积式流量测量装置结构示意图；

图2是自动翻转容积式流量测量装置实体图；

图3是自动翻转容积式流量测量装置剖视图；

其中：1—末端记录仪；2—不锈钢浮球开关；3—铁块(配重)；4—翻水器；5—钢管支架；6—钢丝绳；7—轴承。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细描述。

本实用新型自动翻转容积式流量测量装置是根据古代欹器一种性能加工而成，即“虚而欹,中而正,满而覆。”即:空的时候是倾斜并且是稳定的,加了一部分水后是直立并且是稳定的,加满水后即平衡位置是直立的，但却因不稳定而翻倒。具体技术方案如下所述：

该装置主要由以下部分构成：翻水器4，所述翻水器4通过轴承设置于钢管支架5上，翻水器4内部设置有不锈钢浮球开关2，所述不锈钢浮球开关2与末端记录仪1相连接；不锈钢浮球开关正下方的翻水器4底部边缘位置设置有铁块3。翻水器与钢管支架之间设有钢丝绳；翻水器为不锈钢水桶制成。其中不锈钢浮球开关2工作原理为：密封的非磁性金属或塑胶管内根据需要设置成一点或多点磁簧开关(干簧管)，再将封装有永磁铁的浮球固定在杆径内磁簧开关相关位置上，利用浮球的上下浮动使磁簧开关产生开关动作，输出0/1开关量信号(开关量信号可定制为多点多球多信号输出)，从而起到感应检测液位液面变化的作用。铁块3作用：装在水桶的底侧，改变偏心轴(水桶支点)左右两侧配重比，目的是使水桶偏向装有铁块的一侧，如图1所示。钢丝绳作用：牵引固定水桶，防止水桶翻水之后来回摆动，影响测量精度与准确度，起到减小测量误差作用。

偏心轴(翻水器支点)的确定：通过力学原理结合重心、平衡和稳度原理可确定该偏心轴(支点)高于翻水器4(含铁块3)的重心且偏向装有铁块3的一侧，如图1所示，并满足如下三个条件：①未加水时，偏心轴左侧质量大于右侧质量，从而使翻水器向左侧倾斜，以达到“虚而欹”；②水加到一部分时，偏心轴左右两侧重量相同，使翻水器整体重心与偏心轴都处在同一竖直面上，从而达到“中而正”(继续增加水时,重心向偏心轴侧右上方移动，导致翻水器向右侧倾斜)；③支点位置选得适当,使水继续加到一定程度时,翻水器(含铁块)重心继续向右上方偏移，直到重心位置和偏心轴刚好处在同一高度,翻水器倾覆；

自动翻转容积式流量测量装置原理：如图1所示，当未装水时，由于偏心轴(支点)左侧质量大于右侧质量，所以其重心在翻水器左侧，即偏向配重这边，产生逆时针转动的力矩，使翻水器绕偏心轴(支点)逆时针转动，直到翻水器重心与偏心轴在同一竖直面上，此时转动停止，最终翻水器达到初状态，即向左倾斜状态。此时开始加水，加水过程中翻水器重心位置发生改变并向偏心轴垂直面侧的右上方移动，产生顺时针转动的力矩，使桶开始绕偏心轴(支点)顺时针转动。继续加水，根据前面所述原理，翻水器重心继续往右上方偏移，桶继续绕轴顺时针转动，由于桶重心不断往右上方移动，所以翻水器重心位置不断升高。当翻水器重心和偏心轴处在同一水平面时(同一高度)，容器开始处于不稳定平衡状态,外界微小扰动就会使容器失去平衡而绕转轴翻转将水倒出。翻水器由于翻倒把水倒出之后，又恢复到原来的初始状态。就这样，翻水器不断做往复翻转运动。

自动翻转容积式流量测量装置测量原理：由翻水式自计量水系统计算公式：Q＝V0/t；式中Q——时段t内的流量；V0——翻水器的一次翻水量；t——翻水器一次翻水量所用时间t。从该式可以看出只要测出翻水器一次翻水量V0和所用时间t，就可以测出在该时间段t内的流量Q。在自动翻转容积式流量测量装置中，翻水器的一次翻水量是固定不变的并且在试验中可以测出，而所用时间t可通过不锈钢浮球开关和末端记录仪可以测出，因此根据流量计算公式就可测出管外跌流或散流以及含有固体掺杂物流体的流量。

将该装置应用于测量校园污水井内的污水管口排出的污水流量，结合系统图1所示，说明具体实施方式。将自动翻转容积式流量测量装置放置于污水管排出口正下方位置并在污水管排出口处安装一个导流装置，目的是使污水管口排出的污水垂直跌落到翻水器内，防止污水跌落到翻水器外面，提高测量精度与准确度，起到减小测量误差作用。该测量装置初始状态，当污水跌落到桶内，翻水器内不锈钢浮球上浮到顶部，磁开关产生开信号并传送到末端记录仪，与此同时翻水器重心位置发生改变，产生顺时针转动的力矩，翻水器由向左倾斜状态开始绕偏心轴顺时针转动，当翻水器翻转动到直立状态时，随着污水继续跌入，翻水器重心位置不断向右上方移动，直到重心位置上升到与偏心轴在同一水平面上，外界微小扰动将会使翻水器向左倾覆。翻水器由于倾覆把污水排空之后又回到原来初始倾斜状态，此时浮子又掉落到下部，磁开关断开并将信号传送到末端记录仪。由于翻水器的一次翻水量V0是已知的，翻水器翻水一次所用时间t可从浮球开关末端记录仪读出，根据翻水式自计量水系统计算公式：Q＝V0/t，即可求出污水在该段时间t内的流量Q。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种自动翻转容积式流量测量装置，其特征在于，包括翻水器，所述翻水器通过轴承设置于钢管支架上，翻水器内部设置有不锈钢浮球开关，所述不锈钢浮球开关与末端记录仪相连接；不锈钢浮球开关正下方的翻水器底部边缘位置设置有铁块。

2.根据权利要求1所述自动翻转容积式流量测量装置，其特征在于，所述翻水器与钢管支架之间设有钢丝绳。

3.根据权利要求2所述自动翻转容积式流量测量装置，其特征在于，所述不锈钢浮球开关是密封的非磁性金属或塑胶管内根据需要设置成一点或多点磁簧开关，封装有永磁铁的浮球固定在杆径内磁簧开关相关位置上，利用浮球的上下浮动使磁簧开关产生开关动作，输出0/1开关量信号。

4.根据权利要求2所述自动翻转容积式流量测量装置，其特征在于，所述翻水器轴承位置，即偏心轴高于含铁块翻水器的重心且偏向装有铁块的一侧，并满足如下三个条件：①未加水时，偏心轴左侧质量大于右侧质量，从而使翻水器向左侧倾斜；②水加到一部分时，偏心轴左右两侧重量相同，使翻水器整体重心与偏心轴都处在同一竖直面上，继续增加水时,重心向偏心轴侧右上方移动，导致翻水器向右侧倾斜；③支点位置选得适当,使水继续加到一定程度时,含铁块翻水器重心继续向右上方偏移，直到重心位置和偏心轴刚好处在同一高度,翻水器倾覆。