一种基于静态称重法的流量率定仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于静态称重法的流量率定仪，属于一种大型实验量测仪器，包含了分水箱，称重水箱，电子秤以及控制箱。分水箱用来快速切换水流方向，称重水箱用来装载一定时间内的水流总量，电子秤用来测量水的重量，控制箱用于控制整套系统，采集、分析并自动处理数据。本实用新型的有益效果是将所有部件集成为一个整体，并实现了自动化控制，以及精确计算分析，方便了对管道流量的精确测量。
【专利说明】一种基于静态称重法的流量率定仪
【技术领域】
[0001]本实用新型属于流量测量【技术领域】，涉及一种测量管道流量的装置，尤其是能一体化操作的流量测量和率定装置。
【背景技术】
[0002]流量的精确测量对于水利、水电、化工、石油、水工建筑、农业及环境保护等国民经济各个领域十分重要。目前，电磁流量计，差压流量计、超声波流量计、多普勒流量仪等现代的电子流量装置被广泛的应用到管道流量和明渠流量的测量中，它们可以用于测量动态的流量变化。这些装置的基本原理为:将流量大小通过传感器转化为电信号，再将电信号转化为数字信号。但当这些设备使用时间达到一定年限，其内设传感器会发生漂移现象。同时，这些设备受温度、安装环境等影响较大，故很多情况下必须采用其他高精度流量测量装置对其进行率定。
实用新型内容
[0003]为了率定装有传感器的电子流量测量装置，本实用新型提供了一种不仅能准确地测量出管道恒定流下的流量，同时也能对电子流量测量装置进行率定的基于静态称重法的流量率定仪。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是:一种基于静态称重法的流量率定仪，其特征在于:包括电子秤、称重水箱、分水箱、高速汽缸、空压机、换向开关、控制箱、钢支架、连杆；所述的高速汽缸上设置有两个高速汽缸进出气口，分别为头部进出气口和尾部进出气口，所述的称重水箱上部设置有称重水箱进水口 ；所述的分水箱为双层三腔构造，其内部通过设置的回行滑槽和与滑槽契合的滑块将所述的分水箱分隔成上下两层，所述的分水箱的下层中间设置有隔板，将所述的分水箱下层分隔成独立的左腔室和右腔室，所述的左腔室下部设置有第一排水口、右腔室下部设置有第二排水口，所述的第二排水口通过管道与所述的称重水箱进水口连接；所述的滑块下底面与所述的隔板上顶面贴合、并可在所述的回行滑槽内左右滑动；所述的称重水箱放置于所述的电子秤上，且不与其他任何装置发生力学接触，位于所述的钢支架内腔中；所述的分水箱、高速汽缸、换向开关、空压机顺序安装在所述的钢支架上梁上；所述的高速汽缸的活塞杆通过所述的连杆与所述的滑块固定连接，所述的空压机通过气管与所述的换向开关连接，所述的换向开关通过气管分别与所述的两个高速汽缸进出气口连接；当所述的空压机通过气管从头部进出气口向高速汽缸头部补气，从而带动所述的连杆推动分水箱内的滑板在滑槽中向左滑动，即可打开右腔室关闭左腔室、并通过所述的第二排水口和重水箱进水口向所述的称重水箱注水；所述的空压机通过气管从尾部进出气口向高速汽缸尾部补气，从而带动所述的连杆推动分水箱内的滑板在滑槽中向右滑动，即可打开左腔室关闭右腔室、并通过所述的第一排水口向外排走水流；所述的控制箱通过信号线分别与所述的电子秤、高速汽缸和换向开关连接，所述的控制箱控制所述的换向开关操作汽缸补气方向，以及高速汽缸的动作，并自动采集所有数据、自动分析数据和计算出流量。
[0005]作为优选，所述的数据包括:连杆向右运动时间、连杆停留时间、连杆向左运动时间、水体重量。
[0006]作为优选，所述的高速汽缸通过可调节的固定支座固定安装在所述的钢支架上梁上，其活塞杆与连杆在同一轴线。
[0007]作为优选，所述的连杆穿过所述的分水箱上层外壁处设置有密封环。
[0008]作为优选，所述的称重水箱外壁设置有第三排水口，用于当称重水箱的水体达到一定量时向外排水；所述的称重水箱底部设置有第四排水口，用于当检修称重水箱时向外排干水。
[0009]本实用新型的有益效果是:整套集成装置采用自动化控制，能方便有效的进行流量测量和流量计率定；采用高速汽缸操控滑块，可以加快水流切换速度，从而精确测流。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1:本实用新型实施例的结构示意图；
[0011]图2:本实用新型实施例的分水箱三维内部结构视图；
[0012]图3:本实用新型实施例的分水箱正视图；
[0013]图4:本实用新型实施例的流量测量原理；
[0014]图5:本实用新型实施例的电磁流量计率定结果。
【具体实施方式】
[0015]为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0016]请见图1、图2和图3，本实用新型所采用的技术方案是:一种基于静态称重法的流量率定仪，包括电子秤1、称重水箱2、分水箱3、高速汽缸4、空压机5、换向开关6、控制箱8、钢支架14、连杆16 ;高速汽缸4上设置有两个高速汽缸进出气口，分别为头部进出气口 150和尾部进出气口 151，称重水箱2上部设置有称重水箱进水口 10 ;称重水箱2外壁设置有第三排水口 12，用于当称重水箱2的水体达到一定量时向外排水；称重水箱2底部设置有第四排水口 13，用于当检修称重水箱时向外排干水；分水箱3为双层三腔构造，其内部通过设置的回行滑槽19和与滑槽契合的滑块18将分水箱3分隔成上下两层，分水箱3的下层中间设置有隔板20，将分水箱3下层分隔成独立的左腔室和右腔室，左腔室下部设置有第一排水口 110、右腔室下部设置有第二排水口 111，第二排水口 111通过管道与称重水箱进水口 10连接；滑块18下底面与隔板20上顶面贴合、并可在回行滑槽19内左右滑动；称重水箱2放置于电子秤I上，且不与其他任何装置发生力学接触，位于钢支架14内腔中；分水箱3、高速汽缸4、换向开关6、空压机5顺序安装在钢支架14上梁上；高速汽缸4的活塞杆通过连杆16与滑块18固定连接，空压机5通过气管7与换向开关6连接，换向开关6通过气管7分别与两个高速汽缸进出气口连接；当空压机5通过气管7从头部进出气口 150向高速汽缸4头部补气，从而带动连杆16推动分水箱3内的滑板18在滑槽19中向左滑动，即可打开右腔室关闭左腔室、并通过第二排水口 111和重水箱进水口 10向称重水箱2注水；空压机5通过气管7从尾部进出气口 151向高速汽缸4尾部补气，从而带动连杆16推动分水箱3内的滑板18在滑槽19中向右滑动，即可打开左腔室关闭右腔室、并通过第一排水口 110向外排走水流；控制箱8通过信号线9分别与电子秤1、高速汽缸4和换向开关6连接，控制箱8控制换向开关6操作汽缸补气方向，以及高速汽缸4的动作，并自动采集所有数据、自动分析数据和计算出流量；数据包括:连杆16向右运动时间、连杆16停留时间、连杆16向左运动时间、水体重量。
[0017]本实施例的高速汽缸4通过可调节的固定支座17固定安装在钢支架14上梁上，其活塞杆与连杆16在同一轴线；连杆16穿过分水箱3上层外壁处设置有密封环21。高速汽缸4采用可调节的固定支座17固定，可微调汽缸位置，使高速汽缸4的活塞杆与连杆16保持在同一轴线。连杆16在分水箱3进口处安装有密封环21，防止水流渗漏。整个分水箱采用槽孔连接，且接口处涂有密封材料。
[0018]本实施例的控制箱8通过信号线控制换向开关6操作高速汽缸4补气方向，以及高速汽缸4的动作。当称重水箱进水口 10完全打开时，控制箱8开始记时，一定时间后，控制箱8传送指令给换向开关6，改变高速汽缸4补气方向，从而使高速汽缸4推动滑块18关闭右腔室，此时控制箱8停止记时。同时控制箱8也将记录下高速汽缸4向左和向右运动的时间。电子秤I测量该时间段内流入的水体重量，将信号反馈给控制箱8，由其分析和计算流量。当称重水箱2的水体达到一定量时，由第三排水口 12排水，当检修称重水箱需要排干水时，再由第四排水口 13排水。
[0019]本实施例的分水箱3由高速汽缸4配合完成水流切换，最短能在0.1s内完成切换，能精确得出流入称重水箱2的总时间。
[0020]图4给出了流量测量的原理。分水箱滑块尺寸(300X300mm)大于出水口尺寸(250 X 250mm)，在打开称重水箱进口时，滑块向后运动25mm至出口边缘时，称重水箱进口依然处于封闭状态，当运动到另一边缘(275mm)时，称重水箱进口处于完全开启状态。因此，实际开启和关闭的行程是25?275_。由孔口出流公式可知流量大小与出水口面积成正比，即与汽缸运动行程成正比。汽缸在开始运动和结束运动时，速度最慢。假设滑块开启时间h，关闭时间t2，停留时间t3，水体质量为M，流量公式为:
[。。21] °%(?3-φ + φ)
[0022]在实际操作中t3在60s左右，t2时间一般在0.1?0.5s之间，而实际称重水箱进水口开启和关闭用时(行程25-275mm)更短，大致在0.06?0.3s内。考虑开启和关闭时间，采用平均法可使时间测量精度控制在2%。以内。电子秤精度控制在0.5%。以内，装置整体精度在2.5%。以内。
[0023]图5给出了采用该实用型进行的电磁流量计标定结果，该电磁流量计长期未使用，且安装环境不完全符合安装标准。采用率定仪可以修正电磁流量计AD变换参数，从而修正传感器的漂移。
[0024]尽管本说明书较多地使用了电子秤1、称重水箱2、分水箱3、高速汽缸4、空压机5、换向开关6、气管7、控制箱8、信号线9、称重水箱进水口 10、第一排水口 110、第二排水口110、第三排水口 12、第四排水口 13、钢支架14、头部进出气口 150、尾部进出气口 151、连杆16、汽缸固定支座17、滑板18、滑槽19、隔板20和密封环21等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本实用新型的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
[0025]应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
[0026]应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本实用新型专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本实用新型的保护范围之内，本实用新型的请求保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种基于静态称重法的流量率定仪，其特征在于:包括电子秤(I)、称重水箱(2)、分水箱(3)、高速汽缸(4)、空压机(5)、换向开关(6)、控制箱(8)、钢支架(14)、连杆(16)； 所述的高速汽缸(4)上设置有两个高速汽缸进出气口，分别为头部进出气口( 150)和尾部进出气口(151)，所述的称重水箱(2)上部设置有称重水箱进水口(10)； 所述的分水箱(3)为双层三腔构造，其内部通过设置的回行滑槽(19)和与滑槽契合的滑块(18)将所述的分水箱(3)分隔成上下两层，所述的分水箱(3)的下层中间设置有隔板(20)，将所述的分水箱(3)下层分隔成独立的左腔室和右腔室，所述的左腔室下部设置有第一排水口( 110 )、右腔室下部设置有第二排水口( 111 )，所述的第二排水口( 111)通过管道与所述的称重水箱进水口(10)连接；所述的滑块(18)下底面与所述的隔板(20)上顶面贴合、并可在所述的回行滑槽(19)内左右滑动； 所述的称重水箱(2)放置于所述的电子秤(I)上，且不与其他任何装置发生力学接触，位于所述的钢支架(14)内腔中；所述的分水箱(3)、高速汽缸(4)、换向开关(6)、空压机(5)顺序安装在所述的钢支架(14)上梁上；所述的高速汽缸(4)的活塞杆通过所述的连杆(16)与所述的滑块(18)固定连接，所述的空压机(5)通过气管(7)与所述的换向开关(6)连接，所述的换向开关(6)通过气管(7)分别与所述的两个高速汽缸进出气口连接；当所述的空压机(5 )通过气管(7 )从头部进出气口( 150 )向高速汽缸(4)头部补气，从而带动所述的连杆(16)推动分水箱(3)内的滑板(18)在滑槽(19)中向左滑动，即可打开右腔室关闭左腔室、并通过所述的第二排水口(111)和重水箱进水口(10)向所述的称重水箱(2)注水；所述的空压机(5)通过气管(7)从尾部进出气口( 151)向高速汽缸(4)尾部补气，从而带动所述的连杆(16)推动分水箱(3)内的滑板(18)在滑槽(19)中向右滑动，即可打开左腔室关闭右腔室、并通过所述的第一排水口(110)向外排走水流； 所述的控制箱(8)通过信号线(9)分别与所述的电子秤(I)、高速汽缸(4)和换向开关(6)连接，所述的控制箱(8)控制所述的换向开关(6)操作汽缸补气方向，以及高速汽缸(4)的动作，并自动采集所有数据、自动分析数据和计算出流量。
2.根据权利要求1所述的基于静态称重法的流量率定仪，其特征在于:所述的数据包括:连杆(16)向右运动时间、连杆(16)停留时间、连杆(16)向左运动时间、水体重量。
3.根据权利要求1所述的基于静态称重法的流量率定仪，其特征在于:所述的高速汽缸(4)通过可调节的固定支座(17)固定安装在所述的钢支架(14)上梁上，其活塞杆与连杆(16)在同一轴线。
4.根据权利要求1所述的基于静态称重法的流量率定仪，其特征在于:所述的连杆(16)穿过所述的分水箱(3)上层外壁处设置有密封环(21)。
5.根据权利要求1所述的基于静态称重法的流量率定仪，其特征在于:所述的称重水箱(2)外壁设置有第三排水口(12)，用于当称重水箱(2)的水体达到一定量时向外排水；所述的称重水箱(2)底部设置有第四排水口(13)，用于当检修称重水箱时向外排干水。
【文档编号】G01F25/00GK204101143SQ201420526455
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月12日 优先权日:2014年9月12日
【发明者】曾威, 杨建东, 王学武, 王炳豹, 郭文成, 姚尚武 申请人:武汉大学