CN218066665U - 一种自收纳式自动化液位监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自收纳式自动化液位监测装置，涉及自动化技术技术领域，包括：一外壳主体，外壳主体的底部内壁上设有一第一固定轴，一发条弹簧的一端固定并卷绕于第一固定轴上，另一端穿过外壳主体的侧面开设的一第一通孔朝向外壳主体的外部延伸并连接一平衡浮子；一第二固定轴，固定在外壳主体的底部内壁上并位于第一固定轴的一侧下方，第二固定轴上同轴设置有一编码器和一定位轮，发条弹簧紧贴定位轮的外壁；一采集器，固定在外壳主体的底部内壁上，连接编码器。有益效果是：相对于浮子式水位计，体积小且具有自收纳功能，可应用于空间狭小的水位监测环境；相对于渗压计，不受水质和承压水的压力变化影响。

Description

一种自收纳式自动化液位监测装置

技术领域

本实用新型涉及液位监测技术领域，尤其涉及一种自收纳式自动化液位监测装置。

背景技术

浮子式水位计实现了对水位的实时监测，被广泛地应用于监测水库、河流、湖泊、坝体测压管等的水位。

浮子式水位计采用浮子、平衡锤和悬索，实现了机械式跟踪水位升降的功能。悬索悬挂在水位轮上，水位轮连接一个编码器。在水位不变的情况下，浮子与平衡锤两边的力是平衡的。当水位上升时，浮子产生向上浮力，使平衡锤拉动悬索带动水位轮作顺时针方向旋转，水位编码器的显示读数增加；水位下降时，则浮子下沉，并拉动悬索带动水位轮逆时针方向旋转，水位编码器的显示器读数减小。

但是，浮子式水位计无法适用于空间狭小的测量环境，例如水工结构物、混凝土结构物、土体内的地下水位等等。这是由于浮子式水位计需要一个平衡锤和悬索，体积较大。在基坑工程的自动化水位监测领域中，渗压计是当前常用的传感器。将渗压计投入到水位管内且置于水位以下，通过获得的水压力来计算出当前的水位。但是，采用渗压计还存在技术上的局限性：第一，地下水不是纯净的，存在许多的杂质，这些杂质飘浮到渗压计的柔性薄膜，或者进入渗压计的柔性薄膜内，影响测量的准确性，造成测量得到的数据有较大的误差甚至是失效。第二，在承压水位的地方，由于地下承压水的压力和流动性较大，容易将渗压计晃动，从而影响测量的准确性。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种自收纳式自动化液位监测装置，包括：

一外壳主体，所述外壳主体的底部内壁上设有一第一固定轴，一发条弹簧的一端固定并卷绕于所述第一固定轴上，另一端穿过所述外壳主体的侧面开设的一第一通孔朝向所述外壳主体的外部延伸并连接一平衡浮子；

一第二固定轴，固定在所述外壳主体的底部内壁上并位于所述第一固定轴的一侧下方，所述第二固定轴上同轴设置有一编码器和一定位轮，所述发条弹簧紧贴所述定位轮的外壁；

一采集器，固定在所述外壳主体的底部内壁上，连接所述编码器。

优选的，所述外壳主体的底部内壁还设有两导向轮，两所述导向轮沿所述发条弹簧的延伸方向分布于所述定位轮的两侧并位于所述定位轮的朝向所述第一固定轴的一侧，所述发条弹簧的一侧与两所述导向轮紧贴，另一侧与所述定位轮紧贴。

优选的，所述发条弹簧为恒拉力发条弹簧。

优选的，所述平衡浮子的重力大于所述发条弹簧的恒拉力，且不大于所述发条弹簧的变形拉力。

优选的，所述外壳主体的朝向所述第一通孔的一侧外壁连接一安装定位筒，所述外壳主体通过所述第一通孔连通所述安装定位筒。

优选的，所述安装定位筒与所述外壳主体之间的连接方式为螺栓连接或焊接连接。

优选的，所述外壳主体的朝向所述第一通孔的一侧沿垂直于所述发条弹簧的方向向外延伸，于所述第一通孔的两侧分别形成一延伸部，所述延伸部上设有一第二通孔。

优选的，还包括一清零按钮，所述清零按钮连接所述采集器，安装于所述外壳主体内壁上或安装于所述采集器上。

优选的，还包括一外壳盖，所述外壳主体一侧开口，所述外壳盖盖设于所述开口处并与所述外壳主体可拆卸连接。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

1)相对于浮子式水位计，不需要平衡锤和悬索，体积小，可应用于空间狭小的水位监测环境；

2)通过发条弹簧带动定位轮旋转从而带动编码器计数的方式，对平衡浮子的位置精确记录，实现对水位更加精准的监测；

3)可应用于基坑工程的地下水监测，相对于渗压计，不受水质的影响，且不受承压水的压力变化影响；

4)采用了恒力发条弹簧，不仅实现了与浮子重力、浮力之间的受力平衡，而且可以自动收缩具有自收纳功能。

附图说明

图1为本实用新型的较佳的实施例中，自收纳式自动化液位监测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实用新型并不限定于该实施方式，只要符合本实用新型的主旨，则其他实施方式也可以属于本实用新型的范畴。

本实用新型的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种自收纳式自动化液位监测装置，如图1所示，包括：

一外壳主体1，外壳主体的底部内壁上设有一第一固定轴2，一发条弹簧3的一端固定并卷绕于第一固定轴2上，另一端穿过外壳主体1的侧面开设的一第一通孔101朝向外壳主体1的外部延伸并连接一平衡浮子4；

一第二固定轴5，固定在外壳主体1的底部内壁上并位于第一固定轴2的一侧下方，第二固定轴5上同轴设置有一编码器6和一定位轮7，发条弹簧3紧贴定位轮7的外壁；

一采集器8，固定在外壳主体1的底部内壁上，连接编码器6。

本实用新型的较佳实施例中，外壳主体1的底部内壁还设有两导向轮9，两导向轮9沿发条弹簧3的延伸方向分布于定位轮7的两侧并位于定位轮7的朝向第一固定轴2的一侧，发条弹簧3的一侧与两导向轮9紧贴，另一侧与定位轮7紧贴。

具体的，本实施例中，外壳主体1的底部内壁还设有两导向轮9，使发条弹簧1位于两导向轮9和定位轮7之间，并使发条弹簧3与导向轮9和定位轮9紧贴，增大发条弹簧3和定位轮7的摩擦力，使发条弹簧3伸缩时依靠摩擦力带动定位轮7旋转，通过第二固定轴5使与定位轮7同轴设置的编码器6输出脉冲数据。

本实用新型的较佳实施例中，发条弹簧3为恒拉力发条弹簧。

具体的，本实施例中，装置中的发条弹簧3为恒拉力发条弹簧，可以使水位上升下降时对平衡浮子4提供恒定的拉力来使平衡浮子4上升和下降，始终使浮力、发条弹簧3的恒拉力和平衡浮子4的重力保持平衡；而且在监测完毕后，恒拉力可以使发条弹簧3自动收缩，实现自收纳。

本实用新型的较佳实施例中，平衡浮子4的重力大于发条弹簧3的恒拉力，且不大于发条弹簧3的变形拉力。

具体的，本实施例中，为了使释放平衡浮子4时，平衡浮子4能自由下落至水位表面，平衡浮子4的重力要大于发条弹簧3的恒拉力；为防止重力过大导致发条弹簧3损坏，平衡浮子4的重力不能大于发条弹簧3的变形拉力。

本实用新型的较佳实施例中，外壳主体1的朝向第一通孔11的一侧外壁连接一安装定位筒10，外壳主体1通过第一通孔101连通安装定位筒10。

具体的，本实施例中，为了使自收纳式自动化液位监测装置更好的固定连接，在外壳主体上连接一安装定位筒用于安装定位。

本实用新型的较佳实施例中，安装定位筒10与外壳主体1之间的连接方式为螺栓连接或焊接连接。

具体的，本实施例中，安装定位筒10与外壳主体1连接方式为通过螺栓或焊接固定，使整体结构更稳定不易损坏。

本实用新型的较佳实施例中，外壳主体1的朝向第一通孔的一侧沿垂直于发条弹簧3的方向向外延伸，于第一通孔101的两侧分别形成一延伸部102，延伸部上设有一第二通孔103。

具体的，本实施例中，为了使装置在使用时更牢固稳定，外壳主体1的朝向第一通孔101的一侧沿垂直于发条弹簧3的方向向外延伸，于第一通孔101的两侧分别形成一延伸部102，且延伸部102上设有一第二通孔103，用于安装时与其他部件固定，便于装置安装固定。

本实用新型的较佳实施例中，还包括一清零按钮11，清零按钮11连接采集器8，安装于外壳主体1内壁上或安装于采集器8上。

具体的，本实施例中，外壳主体1内壁上或安装于采集器8上设置一清零按钮11，用于装置安装完成后调试和清除采集器中的历史监测数据。

本实用新型的较佳实施例中，还包括一外壳盖，外壳主体一侧开口，外壳盖盖设于开口处并与外壳主体1可拆卸连接。

具体的，本实施例中，设置一可拆卸外壳盖盖设于外壳主体1，便于装置开始工作前写下2外壳盖对装置内部部件进行维护和调试。

具体的，本实施例中，在一次水位监测工程中采用一种自收纳式自动化液位监测装置及测量方法进行水位监测，使用的测量方法包括：

首先，在被监测构筑物内预埋水位管12，并测量水位管12的高程；

进一步的，将自收纳式自动化液位监测装置通过安装定位筒10安装在水位管12管口；

进一步的，拆卸外壳盖并调试装置部件，按下清零按钮11，将采集器8的数据清零；

进一步的，释放平衡浮子4，使平衡浮子4在水位管12内自由下落至水平面，直至采集器8的读数在一小范围内稳定，随后将外壳盖安装回外壳主体1上，装置开始自动化监测水位；

进一步的，监测完毕后用测量得到的水位管12高程减去采集器8上的读数得到水位高程；

在释放平衡浮子4下落直到采集器8读数稳定的过程中，当平衡浮子4没有受到水的浮力作用时，平衡浮子4由于自身重力而自由下落，并且带动发条弹簧3伸展；当平衡浮子4下降到水面且浸没一部分体积时，此时受到水的浮力作用；当浮力和发条弹簧3的恒拉力之和等于平衡浮子4的重力，达到平衡状态；当水位上升时，平衡浮子4浸没的体积增加，其所受到的浮力也会增加，浮力和发条弹簧3的恒拉力之和大于平衡浮子4的重力，发条弹簧3会将平衡浮子4自动上拉，直到回到平衡状态；当水位下降时，平衡浮子4会浸没的体积减少，其所受到的浮力会减少，浮力和发条弹簧3的恒拉力之和小于平衡浮子4的重力，发条弹簧3会将平衡浮子4自动下降，直到回到平衡状态；

由于发条弹簧3紧贴着定位轮，从而借助导向轮的作用依靠摩擦力带动定位轮7旋转，又由于通过第二固定轴5同轴设置有定位轮7和编码器6，所以定位轮7旋转时编码器8输出数据；通过采集器8实时采集编码器输出的数据，随后根据采集到的脉冲数据和定位轮7的外径周长，计算得到平衡浮子4从水位管12的管口到水位水面的位移数据；

进一步的，用水位管12的高程减去平衡浮子4的位移数据，就可以得到水位的高程。

使用本实用新型的自收纳式自动化液位检测装置进行水位监测过程中，将装置在水位管12上安装完毕后，只需进行一次装置调试和数据清零，监测过程中无需再进行人为操作，实现自动化液位监测。

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种自收纳式自动化液位监测装置，其特征在于，包括：

一外壳主体，所述外壳主体的底部内壁上设有一第一固定轴，一发条弹簧的一端固定并卷绕于所述第一固定轴上，另一端穿过所述外壳主体的侧面开设的一第一通孔朝向所述外壳主体的外部延伸并连接一平衡浮子；

一第二固定轴，固定在所述外壳主体的底部内壁上并位于所述第一固定轴的一侧下方，所述第二固定轴上同轴设置有一编码器和一定位轮，所述发条弹簧紧贴所述定位轮的外壁；

一采集器，固定在所述外壳主体的底部内壁上，连接所述编码器。

2.根据权利要求1所述的自收纳式自动化液位监测装置，其特征在于，所述外壳主体的底部内壁还设有两导向轮，两所述导向轮沿所述发条弹簧的延伸方向分布于所述定位轮的两侧并位于所述定位轮的朝向所述第一固定轴的一侧，所述发条弹簧的一侧与两所述导向轮紧贴，另一侧与所述定位轮紧贴。

3.根据权利要求1所述的自收纳式自动化液位监测装置，其特征在于，所述发条弹簧为恒拉力发条弹簧。

4.根据权利要求3所述的自收纳式自动化液位监测装置，其特征在于，所述平衡浮子的重力大于所述发条弹簧的恒拉力，且不大于所述发条弹簧的变形拉力。

5.根据权利要求1所述的自收纳式自动化液位监测装置，其特征在于，所述外壳主体的朝向所述第一通孔的一侧外壁连接一安装定位筒，所述外壳主体通过所述第一通孔连通所述安装定位筒。

6.根据权利要求5所述的自收纳式自动化液位监测装置，其特征在于，所述安装定位筒与所述外壳主体之间的连接方式为螺栓连接或焊接连接。

7.根据权利要求1所述的自收纳式自动化液位监测装置，其特征在于，所述外壳主体的朝向所述第一通孔的一侧沿垂直于所述发条弹簧的方向向外延伸，于所述第一通孔的两侧分别形成一延伸部，所述延伸部上设有一第二通孔。

8.根据权利要求1所述的自收纳式自动化液位监测装置，其特征在于，还包括一清零按钮，所述清零按钮连接所述采集器，安装于所述外壳主体内壁上或安装于所述采集器上。

9.根据权利要求1所述的自收纳式自动化液位监测装置，其特征在于，还包括一外壳盖，所述外壳主体一侧开口，所述外壳盖盖设于所述开口处并与所述外壳主体可拆卸连接。

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