一种流量自动测量装置的制作方法

本实用新型涉及一种流量测量装置，具体地涉及一种流量自动测量装置。

背景技术：

水力实验中常常需要测量管道流量，目前经常采用的量测方法是体积法，主要依赖于人工接水称重以及人工计时观测，准确性较差,尤其当流量较小或较大时，体积法测流量极不方便。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种自动化程度高、操作简便、测量准确的流量自动测量装置。

为了实现上述目标，本实用新型采用如下技术方案：

一种流量自动测量装置，包括主体桶，所述主体桶桶壁上设置有向桶内进水的进水口，所述流量自动测量装置用于测量该进水口中的流量，其特征在于，主体桶内设置有第一测桶和第二测桶，第一测桶和第二测桶体积相等，对称设置于主体桶内，第一和第二测桶截面面积均由下至上逐渐缩小；主体桶内位于进水口的下方设置有导水漏斗，导水漏斗的出水口连接一个三通导水管，三通导水管具有两个出水口和一个入水口，其中一个出水口通过第一出水管连通至第一测桶，另一个出水口通过第二出水管连通至第二测桶；

第一测桶、第二测桶满水位置处分别设置第一水位传感器和第二水位传感器；第一测桶、第二测桶底部分别设置有排水口，且分别设置第一排水阀门和第二排水阀门，排水阀门形式采用提升式，分别能在第一门槽和第二门槽内上下滑动；第一排水阀门和第二排水阀门处的排水口连通至设置于主体桶底部的排水口；

三通导水管出水口和入水口连接处设置有导水控制机构，导水控制机构将入水口中的水切换导向两个出水口。

优选地，在主体桶桶壁上开设有与桶外大气相通的排气孔。

优选地，本实用新型所述导水控制机构包括第一电磁铁、第二电磁铁、第一转轴、第二转轴、导水阀门、第一连接杆、第二连接杆、杠杆、第一提升丝和第二提升丝；其中：

第一电磁铁和第二电磁铁分别设置于三通导水管的两个出水口处，导水阀门设置于第一电磁铁和第二电磁铁之间，导水阀门与第一连接杆的一端连接，并与第一连接杆一起转动铰接于第一转轴上，第一连接杆的另一端与第二连接杆连接，第二连接杆的另一端与杠杆连接，且杠杆与第二连接杆连接端设置第二提升丝，第二提升丝连接至第二排水阀门，杠杆另一端设置第一提升丝，第一提升丝连接至第一排水阀门，杠杆的中心位置铰接于第二转轴上。

本实用新型的工作原理：

当第一电磁铁通电，第二电磁铁不通电，导水阀门被第一电磁铁吸附，同时第二排水阀门在第二门槽内下滑从而关闭第二测桶的排水口，第一排水阀门在第一门槽内上移从而打开第一测桶的排水口，导水漏斗中的水流向第二测桶中，当第二测桶内的水位到达第二水位传感器的设定水位时，第二电磁铁通电，第一电磁铁不通电，导水阀门被第二电磁铁吸附，同时第一排水阀门在第一门槽内下滑从而关闭第一测桶的排水口，第二排水阀门在第二门槽内上移从而打开第二测桶的排水口，第二测桶内的水从排水口流向主体桶底部的排水口，同时导水漏斗中的水流向第一测桶中，当第一测桶内的水位到达第一水位传感器的设定水位时，第一电磁铁通电，第二电磁铁不通电，导水阀门被第一电磁铁吸附，同时第二排水阀门在第二门槽内下滑从而关闭第二测桶的排水口，第一排水阀门在第一门槽内上移从而打开第一测桶的排水口，第一测桶内的水从排水口流向主体桶底部的排水口，同时导水漏斗中的水流向第二测桶中，如此将主体桶进水口中的水来回切换流向第一测桶和第二测桶。

优选地，前述第一测桶、第二测桶体积相等、对称布置；第一测桶、第二测桶截面面积由下至上逐渐缩小，以提高装置灵敏性；

当第一个测桶内水的体积达到设定体积V时，该测桶排水孔打开，同时进水口切换到第二个测桶，传感器传达时间信号。传感器传达的时间差即Δt即为水流达到体积V的时间，可以据此算出这段时间的平均流量Q1。当第二个测桶内谁的体积达到设定体积V时，该测桶排水孔打开，同时进水口又切换回第一个测桶，第一个测桶的排水口关闭，传感器传达新的时间信号，可以得到这一时间段的平均流量，以此往复，即可得到多个连续时间段的平均流量。

双测桶来回切换，得到连续时间段的平均流量。如果只有一个测桶，那么当该测桶水满时还需花费一定时间排水，再排水时段内无法测流，导流和计时也不易控制。这种方法得到的系列流量可以作为实验数据使用，相对手动测量流量，可以有效提高其准确性和自动化程度。亦可作为某些对水流流量大小有要求的水力装置的简易流量监控器。

与现有技术相比，本实用新型的技术效果如下：

本实用新型的流量自动测量装置结构简单、成本较低，而且操作方便，精确度高；解决了实验室内体积法测流量操作复杂、精确度低的问题。

本实用新型双测桶轮流蓄水排水模式解决了在较大流量下同样适用，一测桶蓄水，另一测桶排水，机械装置合理，结构巧妙。当一测桶蓄满水时，水位传感器控制电磁铁通电，将水流方向转向另一测桶，同时利用杠杆原理打开本测桶排水阀门并关闭另一测桶阀门，实现自动化。导水漏斗的设计使得本实用新型可作为降水观测器使用，应用范围不局限于集中式水流。

附图说明

图1是导水控制装置切换至第二测桶时的示意图。

图2是图1放大圆框中导水控制装置的示意图。

图3是导水控制装置切换至第一测桶时的示意图。

图4是图3放大圆框内的放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施方式对本实用新型提供的技术方案作进一步详细描述：

参见图1，本实用新型包括主体桶1、进水口2、排气孔3、导水漏斗4、三通导水管5、第一出水管6、第二出水管7、第一测桶8、第二测桶9、第一水位传感器10、第二水位传感器11、第一排水阀门12、第二排水阀门13、第一电磁铁14、第二电磁铁15、第一转轴16、第二转轴17、导水阀门18、第一连接杆19、第二连接杆20、杠杆21、第一提升丝22、第二提升丝23、排水口24、第一门槽25、第二门槽26等技术特征。

参见图1、2，主体桶内设置有第一测桶和第二测桶，第一测桶和第二测桶体积相等，对称设置于主体桶内，第一和第二测桶截面面积均由下至上逐渐缩小；主体桶内位于进水口的下方设置有导水漏斗，导水漏斗的出水口连接一个三通导水管，三通导水管具有两个出水口和一个入水口，其中一个出水口通过第一出水管连通至第一测桶，另一个出水口通过第二出水管连通至第二测桶；

第一测桶、第二测桶满水位置处分别设置第一水位传感器和第二水位传感器；第一测桶、第二测桶底部分别设置有排水口，且分别设置第一排水阀门和第二排水阀门，排水阀门形式采用提升式，分别能在第一门槽和第二门槽内上下滑动；第一排水阀门和第二排水阀门处的排水口连通至设置于主体桶底部的排水口；

三通导水管出水口和入水口连接处设置有导水控制机构，导水控制机构将入水口中的水切换导向两个出水口。

导水控制装置的基本结构为连杆结构，导水阀门18和第一连接杆19构成第一根连杆，铰接在第一转轴16上，即可绕第一转轴16转动；第二连接杆20为连杆结构的第二根连杆，在切换过程中做平面运动；杠杆21为该结构的第三根连杆，绕第二转轴17转动。

假设现在为图1所示状态，左侧电磁铁即第一电磁铁14通电，右侧电测铁即第二电磁铁15不通电，导水阀门18在左侧止水，右侧顺利进水，即此时右测桶进水，左测桶排水。

当右测桶水达到预定水位时，传感器返回时间信号值，于此同时右侧电磁铁通电，左侧电磁铁不通电，导水阀门18在磁力作用下由图1状态，转化为图3状态，即吸附在右侧磁铁上，此时右侧止水，左侧顺利进水。导水阀门从左侧磁铁向右侧磁铁运动时，与第一连接杆19共同绕第一转轴16转动，带动第二连接杆20做平面运动，其速度瞬心为第一连接杆19和杠杆21延长线交点。第二连接杆20带动杠杆21绕第二转轴17转动，最后即达到图3状态。

如图4所示，左右两排水阀门由第一提升丝和第二提升丝23控制，两根提升丝分别位于杠杆左右两端。杠杆21在上述运动中右端翘起，带动第二提升丝提升第二排水阀门，即右测桶排水阀门打开；左端下落，放下第一提升丝，第一排水阀门沿滑槽落下，即左侧排水阀门闭合。

本实用新型的重要创新之处在于巧妙利用机械装置，水位传感器和电磁装置，使得双测桶可以适时蓄水排水，传输准确数据，实现自动化。导水漏斗的设计使得本实用新型可作为降水观测器使用，应用范围不局限于集中式水流。

为了更好地理解本实用新型，下面对本实用新型的流量自动测量装置的工作过程进行阐述：

主体桶1的排气口3的设置是为了防止测桶蓄水时产生负压。

第一测桶8和第二测桶9体积可通过实验或者数学模型计算，计算体积时需要注意应包含导管内水位传感器敏感水位以下蓄水体积。测桶蓄水体积为V，传感器第n次传达时间信号为T1，第n+1次传达时间信号为T2，该时段所测流量为：

Q＝V/(T₂-T₁)

当传感器计时时亦是两测桶水流切换时。双测桶的目的在于直接测量提高自动化程度，当一个测桶充满水时即完成本时段测流任务，下一时段测流任务由另一测桶承担，此时第一个测桶进行排水。

进水口与要测流的水力装置连接，水流从进水口通过漏斗流入三通导管。

本装置还可作为可以自动检测降雨量的雨量器使用：堵上主体桶的进水口，降雨直接落入导水漏斗，流入三通导管。

本装置可得到配合使用的水力装置的长时间内各个时段的流量，可作为实验数据或用于其他参考。

当某些水力装置因故障而产生过大或者过小流量时，本装置可以起到流量监控作用，配合相应单片机警报器使用，当出现过大或过小流量时，即传感器返回时间值不在合理范围时发出警报，提醒故障。

综上，本实用新型的装置精确度高、结构简单、成本较低，而且操作方便，不依赖精密复杂的测定仪器；机械装置合理，结构巧妙。当一测桶蓄满水时，水位传感器控制电磁铁通电，将水流方向转向另一测桶，同时利用杠杆原理打开本测桶排水阀门并关闭另一测桶阀门，实现自动化。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。