本發(fā)明屬于熱工測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種自動(dòng)翻轉(zhuǎn)容積式流量測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

流量計(jì)量是計(jì)量科學(xué)技術(shù)的組成部分之一，它與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)、科學(xué)研究有密切的關(guān)系。做好流量計(jì)的研發(fā)與生產(chǎn)，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展都具有重要的作用，特別是在能源危機(jī)、工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度愈來愈高的當(dāng)今時(shí)代，流量計(jì)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用更加明顯。

近年來由于工業(yè)生產(chǎn)過程、能量計(jì)量、城市公用事業(yè)對(duì)流量測(cè)量的需求急劇增長(zhǎng)，促使測(cè)量?jī)x表朝著多元化、專業(yè)化、廣泛化方向迅速發(fā)展，新型流量計(jì)如雨后春筍搬涌現(xiàn)出來，據(jù)稱已有上百種流量計(jì)投放市場(chǎng)，大體有差壓式流量計(jì)、容積流量計(jì)、電磁流量計(jì)、速度式流量計(jì)等。

由于大部分流量計(jì)只能適用于封閉管道、明渠流體、滿管流以及純液態(tài)或氣態(tài)的流體測(cè)量，對(duì)于管外流體、跌流、散流及非滿管流卻沒有可行性的方法測(cè)量。不止如此，對(duì)于一些含有固體摻雜物的流體也是沒有辦法測(cè)量的，即使有辦法測(cè)量，也對(duì)儀表本身損害較大，降低儀表的使用壽命。例如污水比較臟污，含有大量的粘性污物，在長(zhǎng)期運(yùn)行下會(huì)在電極上粘上污物，導(dǎo)致電極靈敏度降低，電磁流量計(jì)就不能正常工作。對(duì)于接觸腐蝕性流體的流量計(jì)來說，會(huì)造成對(duì)流量計(jì)的腐蝕，影響其準(zhǔn)確度和精確度。而且在帶有壓力傳感器的流量計(jì)當(dāng)中，測(cè)量過程中由于水溫變化對(duì)壓力傳感器產(chǎn)生影響所帶來的誤差普遍存在而尚未解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種自動(dòng)翻轉(zhuǎn)容積式流量測(cè)量裝置，克服現(xiàn)有技術(shù)中瞬時(shí)跌流、斷續(xù)流以及非滿管流，因客觀條件限制無法采用普通流量計(jì)測(cè)量及含有固體摻雜物和粘性污物的流體的測(cè)量問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種自動(dòng)翻轉(zhuǎn)容積式流量測(cè)量裝置，包括翻水器，所述翻水器通過軸承設(shè)置于鋼管支架上，翻水器內(nèi)部設(shè)置有不銹鋼浮球開關(guān)，所述不銹鋼浮球開關(guān)與末端記錄儀相連接；不銹鋼浮球開關(guān)正下方的翻水器底部邊緣位置設(shè)置有鐵塊。

所述翻水器與鋼管支架之間設(shè)有鋼絲繩。

所述不銹鋼浮球開關(guān)是密封的非磁性金屬或塑膠管內(nèi)根據(jù)需要設(shè)置成一點(diǎn)或多點(diǎn)磁簧開關(guān)，封裝有永磁鐵的浮球固定在桿徑內(nèi)磁簧開關(guān)相關(guān)位置上，利用浮球的上下浮動(dòng)使磁簧開關(guān)產(chǎn)生開關(guān)動(dòng)作，輸出0/1開關(guān)量信號(hào)。

所述翻水器軸承位置，即偏心軸高于含鐵塊翻水器的重心且偏向裝有鐵塊的一側(cè)，并滿足如下三個(gè)條件：①未加水時(shí)，偏心軸左側(cè)質(zhì)量大于右側(cè)質(zhì)量，從而使翻水器向左側(cè)傾斜；②水加到一部分時(shí)，偏心軸左右兩側(cè)重量相同，使翻水器整體重心與偏心軸都處在同一豎直面上，繼續(xù)增加水時(shí),重心向偏心軸側(cè)右上方移動(dòng)，導(dǎo)致翻水器向右側(cè)傾斜；③支點(diǎn)位置選得適當(dāng),使水繼續(xù)加到一定程度時(shí),含鐵塊翻水器重心繼續(xù)向右上方偏移，直到重心位置和偏心軸剛好處在同一高度,翻水器傾覆。

所述翻水器為不銹鋼水桶。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)，可測(cè)流體種類多等優(yōu)點(diǎn)，克服了市面上一般流量計(jì)的缺點(diǎn)，可以簡(jiǎn)單準(zhǔn)確的測(cè)出管外流體、跌流和散流的流量，并且可以測(cè)量含有固體摻雜物和粘性污物的流體，也可測(cè)量各種酸性和腐蝕性的流體，適應(yīng)各種室外惡劣環(huán)境使用條件。該裝置在數(shù)據(jù)的整理分析中,可以直接與計(jì)算機(jī)相連,避免了數(shù)據(jù)形式的轉(zhuǎn)變,可以節(jié)省大量的時(shí)間和人力。

本發(fā)明可應(yīng)用于城市或校園污水管網(wǎng)的廢水或污水測(cè)量，對(duì)污水的熱量回收、污水管網(wǎng)正常檢測(cè)運(yùn)行具有重要意義。也可應(yīng)用于對(duì)降雨量的測(cè)量，有利于相關(guān)部門宏觀了解與總體把握氣候變化，不但為國(guó)家的生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作的實(shí)施奠定基礎(chǔ)同時(shí)為國(guó)家的環(huán)境減災(zāi)工作作出預(yù)防。

附圖說明

圖1是自動(dòng)翻轉(zhuǎn)容積式流量測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是自動(dòng)翻轉(zhuǎn)容積式流量測(cè)量裝置實(shí)體圖；

圖3是自動(dòng)翻轉(zhuǎn)容積式流量測(cè)量裝置剖視圖；

其中：1—末端記錄儀；2—不銹鋼浮球開關(guān)；3—鐵塊(配重)；4—翻水器；5—鋼管支架；6—鋼絲繩；7—軸承。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明自動(dòng)翻轉(zhuǎn)容積式流量測(cè)量裝置是根據(jù)古代欹器一種性能加工而成，即“虛而欹,中而正,滿而覆。”即:空的時(shí)候是傾斜并且是穩(wěn)定的,加了一部分水后是直立并且是穩(wěn)定的,加滿水后即平衡位置是直立的，但卻因不穩(wěn)定而翻倒。具體技術(shù)方案如下所述：

該裝置主要由以下部分構(gòu)成：翻水器4，所述翻水器4通過軸承設(shè)置于鋼管支架5上，翻水器4內(nèi)部設(shè)置有不銹鋼浮球開關(guān)2，所述不銹鋼浮球開關(guān)2與末端記錄儀1相連接；不銹鋼浮球開關(guān)正下方的翻水器4底部邊緣位置設(shè)置有鐵塊3。翻水器與鋼管支架之間設(shè)有鋼絲繩；翻水器為不銹鋼水桶制成。其中不銹鋼浮球開關(guān)2工作原理為：密封的非磁性金屬或塑膠管內(nèi)根據(jù)需要設(shè)置成一點(diǎn)或多點(diǎn)磁簧開關(guān)(干簧管)，再將封裝有永磁鐵的浮球固定在桿徑內(nèi)磁簧開關(guān)相關(guān)位置上，利用浮球的上下浮動(dòng)使磁簧開關(guān)產(chǎn)生開關(guān)動(dòng)作，輸出0/1開關(guān)量信號(hào)(開關(guān)量信號(hào)可定制為多點(diǎn)多球多信號(hào)輸出)，從而起到感應(yīng)檢測(cè)液位液面變化的作用。鐵塊3作用：裝在水桶的底側(cè)，改變偏心軸(水桶支點(diǎn))左右兩側(cè)配重比，目的是使水桶偏向裝有鐵塊的一側(cè)，如圖1所示。鋼絲繩作用：牽引固定水桶，防止水桶翻水之后來回?cái)[動(dòng)，影響測(cè)量精度與準(zhǔn)確度，起到減小測(cè)量誤差作用。

偏心軸(翻水器支點(diǎn))的確定：通過力學(xué)原理結(jié)合重心、平衡和穩(wěn)度原理可確定該偏心軸(支點(diǎn))高于翻水器4(含鐵塊3)的重心且偏向裝有鐵塊3的一側(cè)，如圖1所示，并滿足如下三個(gè)條件：①未加水時(shí)，偏心軸左側(cè)質(zhì)量大于右側(cè)質(zhì)量，從而使翻水器向左側(cè)傾斜，以達(dá)到“虛而欹”；②水加到一部分時(shí)，偏心軸左右兩側(cè)重量相同，使翻水器整體重心與偏心軸都處在同一豎直面上，從而達(dá)到“中而正”(繼續(xù)增加水時(shí),重心向偏心軸側(cè)右上方移動(dòng)，導(dǎo)致翻水器向右側(cè)傾斜)；③支點(diǎn)位置選得適當(dāng),使水繼續(xù)加到一定程度時(shí),翻水器(含鐵塊)重心繼續(xù)向右上方偏移，直到重心位置和偏心軸剛好處在同一高度,翻水器傾覆；

自動(dòng)翻轉(zhuǎn)容積式流量測(cè)量裝置原理：如圖1所示，當(dāng)未裝水時(shí)，由于偏心軸(支點(diǎn))左側(cè)質(zhì)量大于右側(cè)質(zhì)量，所以其重心在翻水器左側(cè)，即偏向配重這邊，產(chǎn)生逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，使翻水器繞偏心軸(支點(diǎn))逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，直到翻水器重心與偏心軸在同一豎直面上，此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)停止，最終翻水器達(dá)到初狀態(tài)，即向左傾斜狀態(tài)。此時(shí)開始加水，加水過程中翻水器重心位置發(fā)生改變并向偏心軸垂直面?zhèn)鹊挠疑戏揭苿?dòng)，產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，使桶開始繞偏心軸(支點(diǎn))順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。繼續(xù)加水，根據(jù)前面所述原理，翻水器重心繼續(xù)往右上方偏移，桶繼續(xù)繞軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由于桶重心不斷往右上方移動(dòng)，所以翻水器重心位置不斷升高。當(dāng)翻水器重心和偏心軸處在同一水平面時(shí)(同一高度)，容器開始處于不穩(wěn)定平衡狀態(tài),外界微小擾動(dòng)就會(huì)使容器失去平衡而繞轉(zhuǎn)軸翻轉(zhuǎn)將水倒出。翻水器由于翻倒把水倒出之后，又恢復(fù)到原來的初始狀態(tài)。就這樣，翻水器不斷做往復(fù)翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

自動(dòng)翻轉(zhuǎn)容積式流量測(cè)量裝置測(cè)量原理：由翻水式自計(jì)量水系統(tǒng)計(jì)算公式：q＝v0/t；式中q——時(shí)段t內(nèi)的流量；v0——翻水器的一次翻水量；t——翻水器一次翻水量所用時(shí)間t。從該式可以看出只要測(cè)出翻水器一次翻水量v0和所用時(shí)間t，就可以測(cè)出在該時(shí)間段t內(nèi)的流量q。在自動(dòng)翻轉(zhuǎn)容積式流量測(cè)量裝置中，翻水器的一次翻水量是固定不變的并且在試驗(yàn)中可以測(cè)出，而所用時(shí)間t可通過不銹鋼浮球開關(guān)和末端記錄儀可以測(cè)出，因此根據(jù)流量計(jì)算公式就可測(cè)出管外跌流或散流以及含有固體摻雜物流體的流量。

將該裝置應(yīng)用于測(cè)量校園污水井內(nèi)的污水管口排出的污水流量，結(jié)合系統(tǒng)圖1所示，說明具體實(shí)施方式。將自動(dòng)翻轉(zhuǎn)容積式流量測(cè)量裝置放置于污水管排出口正下方位置并在污水管排出口處安裝一個(gè)導(dǎo)流裝置，目的是使污水管口排出的污水垂直跌落到翻水器內(nèi)，防止污水跌落到翻水器外面，提高測(cè)量精度與準(zhǔn)確度，起到減小測(cè)量誤差作用。該測(cè)量裝置初始狀態(tài)，當(dāng)污水跌落到桶內(nèi)，翻水器內(nèi)不銹鋼浮球上浮到頂部，磁開關(guān)產(chǎn)生開信號(hào)并傳送到末端記錄儀，與此同時(shí)翻水器重心位置發(fā)生改變，產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，翻水器由向左傾斜狀態(tài)開始繞偏心軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)翻水器翻轉(zhuǎn)動(dòng)到直立狀態(tài)時(shí)，隨著污水繼續(xù)跌入，翻水器重心位置不斷向右上方移動(dòng)，直到重心位置上升到與偏心軸在同一水平面上，外界微小擾動(dòng)將會(huì)使翻水器向左傾覆。翻水器由于傾覆把污水排空之后又回到原來初始傾斜狀態(tài)，此時(shí)浮子又掉落到下部，磁開關(guān)斷開并將信號(hào)傳送到末端記錄儀。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時(shí)間t可從浮球開關(guān)末端記錄儀讀出，根據(jù)翻水式自計(jì)量水系統(tǒng)計(jì)算公式：q＝v0/t，即可求出污水在該段時(shí)間t內(nèi)的流量q。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。