流体测量工具及管道流体测量设备的制作方法

本实用新型涉及管道测量领域，尤其涉及一种流体测量工具及管道流体测量设备。

背景技术：

由于深井管道内的环境非常复杂，普通的测量技术，例如摄像头，仅通过拍摄管道内水流的图像是无法准确检测到深井管道内水流速度以及流量，使得管道下方的流体的各项参数研究成为实践中的困难。现有技术中常常采用的流速感应器，由于其需要伸到水下进行测量，容易使得管道内的淤污堆积到测量设备周边，从而造成管道堵塞、进而设备产生故障。流速感应器亦需要通电工作，工作原理又复杂，使得成本较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种流体测量工具及管道流体测量设备，用以解决现有技术中的问题。

为解决上述问题，本实用新型提供了：

本实用新型的目的之一在于提供一种流体测量工具，包括支撑轴及绕轴旋转的至少一个圆柱扭转装置；

所述圆柱扭转装置包括扭转本体及设置在扭转本体下方的液位杆；

所述扭转本体的表面按预设规则分布有多个标识部，每个所述标识部都有其属性特征；

所述支撑轴上固定地设有指针，所述指针指向所述标识部。

作为对上述的流体测量工具的进一步可选的方案，所述圆柱扭转装置设有至少两个，至少两个所述圆柱扭转装置依次串联在所述支撑轴上。

作为对上述的流体测量工具的进一步可选的方案，不同的所述圆柱扭转装置对应的所述液位杆设置不同的长度；

其中，长度最长的所述液位杆对应的所述扭转本体上设有所述标识部。

作为对上述的流体测量工具的进一步可选的方案，至少两个所述圆柱扭转装置对应的所述液位杆依次缩短。

作为对上述的流体测量工具的进一步可选的方案，所述多个标识部为不同颜色的色带，所述色带沿着所述扭转本体的外周表面呈均匀带状分布。

或者，所述多个标识部为不同数字的数字带，所述数字带沿着所述扭转本体的外周表面呈均匀带状分布。

作为对上述的流体测量工具的进一步可选的方案，所述扭转本体的表面设有12个所述标识部，每个所述标识部对应圆柱体的中心角为15°。

作为对上述的流体测量工具的进一步可选的方案，所述液位杆末端均设有液位球，所述液位球的密度等于管内流体的密度。

本实用新型的目的之二在于提供一种管道流体测量设备，所述管道流体测量设备包括上述任一项所述的流体测量工具，所述流体测量工具安装在管道内流体的流动路径上方，所述支撑轴与流体的流动路径相垂直。

作为对上述的流体测量工具的进一步可选的方案，所述管道流体测量设备，还包括摄像头，所述摄像头安装在所述流体测量工具的上方，用于对所述流体测量工具进行实时拍照。

作为对上述的流体测量工具的进一步可选的方案，所述摄像头设置在管道井盖下方。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提出的流体测量工具结构简单，设计巧妙，无需上电即可使用，可以将工具悬挂在液面上进行测量，液位杆在水流的冲击作用下旋转，使得圆柱扭转装置跟随旋转，不同流速对应不同的旋转角度；由于指针固定在支撑轴上不动，而扭转本体上的标识部跟随圆柱扭转装置一起旋转，使不同的刻度值对准指针，通过读取指针所指向的位置即可知道此时的流速，结合液位杆对应的液面高度计算出管道内流体的实时流量，无需经过复杂的工具和水下安装测试设备；本实用新型提出的管道流体测量装置可以放置在湍急的管道内进行流体测量，结构简单，安装方便，能够适应管道内复杂的环境，对管道内的流体进行便捷的测量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型一实施例流体测量工具的结构示意图；

图2示出了本实用新型另一实施例流体测量工具的结构示意图；

图3示出了流体测量工具的运动状态示意图；

图4示出了流体测量工具上色带的俯视图；

图5示出了流体测量工具上数字带的俯视图；

图6示出了本实用新型一实施例管道流体测量装置的使用状态示意图。

主要元件符号说明：

1-流体测量工具；11-支撑轴；12-圆柱扭转装置；120-第一扭转本体；121-第二扭转本体；13-标识部；131-色带；132-数字带；14-指针；15-液位杆；16-液位球；2-井盖；3-摄像头；4-管道；5-流体；6-液位。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

如图1所示，为流体测量工具1的结构示意图。流体测量工具1用于测量流体的速度、液位、流量。在测量时，水平放置其本体使得流体测量工具1位于流体上方，流体测量工具1在流体冲击下沿着流体运动方向扭转，根据流体测量工具1的扭转方向和扭转速度来判断此时流体的速度、液位、流量，通过读取标识部即可实现对流体的测量，不需要进行复杂的水下设备安装。

流体测量工具1包括支撑轴11及绕轴旋转的圆柱扭转装置12。其中支撑轴11用于固定整个流体测量工具1，使得流体测量工具1保持在流体上方的特定位置，支撑轴11在流体冲击下始终保持相对静止的状态；圆柱扭转装置12在流体冲击下会绕支撑轴11旋转，旋转摆动的幅度和流体的冲击力大小有关，不同的旋转角度(摆动幅度)对应不同的流速。

圆柱扭转装置12包括第一扭转本体120及设置在第一扭转本体120下方的液位杆15，第一扭转本体120和液位杆15固定连接，液位杆15在水流的冲击下左右摆动，带动第一扭转本体120绕支撑轴11旋转，第一扭转本体120上设有标识部13。支撑轴11上固定地设有指针14，指针14和支撑轴11均不会随着流体冲击而旋转或摆动，而是始终保持静止的状态，指针14指向第一扭转本体120上设置的标识部13，当液位改变或者水流冲击时，液位杆15与流体的接触下，受力情况发生变化，使得液位杆15左右摆动，液位杆15带动第一扭转本体120旋转，此时标识部13也会跟随第一扭转本体120旋转，因此在指针14静止的情况下，由于标识部13发生了位移，此时的读数会发生改变，通过标识部13的读数可以判断流体流速的大小和流量的大小。

如图3所示，液位杆15的旋转角度为α，流体流动方向向右时，液位杆15也会逆时针摆动。旋转角度α与流体的冲击力大小有关，液体流速越大，旋转角度越大；液体流速变小，旋转角度变小。b-b平面是液位杆15能摆动到的最大角度，即当流体流动方向向右时，液位杆15最大能逆时针摆动90°；当流体流动方向向左时，液位杆15最大能顺时针摆动90°。

进一步的，如图1所示，支撑轴11的中心轴线为a-a线，圆柱扭转装置12绕a-a线进行旋转，圆柱扭转装置12旋转的角度等于α，也即当流体流动方向向右时，圆柱扭转装置12最大能逆时针摆动90°；当流体流动方向向左时，圆柱扭转装置12最大能顺时针摆动90°。

如图4所示，标识部13是不同颜色的色带131，色带131可以采用色彩喷绘或者pu贴纸等方式，色带131沿着第一扭转本体120的外周表面呈均匀带状分布，由于圆柱扭转装置12最大能逆时针摆动90°或顺时针扭转90°，因此指针14指向的色带131的区间是静止时b-b平面以上的区域，进而第一扭转本体120的180°的上半圆弧和b-b平面形成的半个圆柱体的表面至少需要设置色带131，也可以在第一扭转本体120侧面360°均设有色带131。由于节省材料的原因，此处仅介绍优选的方式，即设置180°的色带131，色带131在b-b平面以上均匀带状分布在第一扭转本体120的外周表面上。色带131的分布宽度和色带131的颜色种类数量有关，若共有n种颜色(n#代表色号)，第一扭转本体120的最大半径为r，高度为h，色带131面积为s，则色带131的宽度计算如下：

s＝πr(r+h)；

d＝s/n＝πr(r+h)/n；

当第一扭转本体120扭转的角度为α时，对应旋转的弧长即为l：

l＝απr/180；

通过读取此时标识部13指向的色带131即可读出弧长l的值，根据l的值，可以进一步计算出α的角度。

或者，如图5所示，标识部13为不同数字的数字带132，数字带132沿着第一扭转本体120的外周表面呈均匀带状分布。进一步的数字带132分布在b-b平面以上，也即数字带132覆盖了第一扭转本体120的上半圆弧180°所形成的圆柱表面，可以看到，180°的上半圆弧可以等分为12等分，每等分的角度为15°，两边为轴对称设置，分别设为正负相反的大小，第一扭转本体120静止时，指针14所指的角度为0°，数字带132上的数字可以记载为相对应的角度，此时，第一扭转本体120逆时针旋转的角度为α＝25°时，标识指针14会相应的落在数字带132位于15-30之间。

进一步的刻度线还可以更细化和精确，以便准确的显示第一扭转本体120的旋转角度α。

进一步的数字带132上标记的数字可以为任意数字，固定好数字之后，记载下数字和角度的对应关系即可。

进一步的数字带132可以有n种数字带132(n≥2)，第一扭转本体120表面设置的数字带132可以360°环绕第一扭转本体120的外周表面。

进一步的，液位杆15末端设有液位球16，液位球16的密度等于管内流体的密度。当液位球16的密度小于管内流体密度，液位球16会始终保持在液面之上，当液位球16的密度大于管内流体密度，液位球16会沉入液面之下。因此，液位球16的密度只有等于管内流体密度的时候，在流体的冲击下，液位杆15摆动的角度才能准确反映流体的冲击力和流速。

实施例二

如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，流体测量工具1包括三个圆柱扭转装置12，每个圆柱扭转装置12包括扭转本体及设置在扭转本体下方的液位杆15，三个圆柱扭转装置12依次串联在支撑轴11上，在流体的冲击下，三个圆柱扭转装置12均绕支撑轴11旋转。

从左到右，第一个圆柱扭转装置12包括第一扭转本体120和下方固定连接的液位杆15，第二个和第三个圆柱扭转装置12均包括第二扭转本体121和下方固定连接的液位杆15。

进一步的，三个圆柱扭转装置12对应的液位杆15的长度不同；其中，第一扭转本体120与长度最长的液位杆15固定连接，第一扭转本体120上设有标识部13。在本实施例中，扭转本体下方连接的液位杆15按照杆的长度从长到短依次排列，在另一实施例中，液位杆15的排列顺序可以不用按照杆的长度排列。

本实施例中，第一扭转本体120下方固定连接的是长度最长的液位杆15，与第一扭转本体120相邻的第二扭转本体121下方固定连接的是长度次长的液位杆15，与第一扭转本体120距离最远的第二扭转本体121下方固定连接的是长度最短的液位杆15。当流体液位从低升高时，逐渐触碰到的液位杆15分别是最长、次长和最短。因此当最长的杆摆动，而次长的杆未发生摆动的时候，即可判断流体的液位处于次长的杆底部到最长的杆底部之间。

实施例三

本实施例与实施例1的区别在于，流体测量工具1包括两个、四个、五个等多个圆柱扭转装置12，多个圆柱扭转装置12依次串联在支撑轴11上。不同的圆柱扭转装置12对应的液位杆15的长度不同，长度最长的液位杆15对应的扭转本体上设有标识部13。

进一步的，不同的圆柱扭转装置12的液位杆15的长度均不同，从大到小的梯度可以反映液位，液位杆15的长度梯度设置的越多，可以更精密的反映液位所处的区间范围。如在水流冲击下，最长的液位杆15发生了摆动，而次长的液位杆15未发生摆动，则可以判断出，此时流体的液位处于次长的杆到最长的杆底部水平线。若不同液位杆15之间的长度差距很小，则流体的液位就可以更为准确的进行观察。

进一步的，不同长度的液位杆15可以乱序排列，并且确保其中最长的液位杆15对应的第一扭转本体120上设有标识部13。最长的液位杆15上必须要连接带有标识部13的第一扭转本体120，因为在流体液面比较低的时候，第一个在流体冲击下发生摆动的是最长的液位杆15，其他的液位杆15均处于静止状态，此时如果标识部13不跟随最长的液位杆15旋转，则不能进行读数，也无法得知液位杆15此时的旋转角度α。

进一步的，多个圆柱扭转装置12均设置标识部13，指针14的长度很长，可以同时指向多个圆柱扭转装置12上的标识部13，并且，至少指针14可以指向最长的液位杆15对应的圆柱扭转装置12。指针14必须要指向最长的液位杆15对应的圆柱扭转装置12，因为在流体液面比较低的时候，在流体冲击下，第一个发生摆动的是最长的液位杆15，其他的液位杆15均处于静止状态，此时指针14只有指向最长的液位杆15对应的扭转本体表面的标识部13，才能进行测量。

实施例四

如图6所示，流体测量工具1应用在管道流体测量设备上。在测量时，流体测量工具1安装在管道4内流体5的流动路径上方，支撑轴11与流体5的流动路径相垂直，使得流体测量工具1最低面处于流体5的基准液位(流体5的基准液位由特定应用场景下管道的液位6决定)。当管道4内的液位6升高时，流体5冲击力下向右流动，支撑轴11垂直于流动速度的方向，即从内向外，液位杆15的摆动方向与流体5的流动速度的方向一致。

进一步的，管道流体测量设备还包括摄像头3，摄像头3安装在流体测量工具1的上方，正对着标识部13的位置，用于对流体测量工具1进行实时拍照，对于不方便进入井下读取指针14的场景，采用摄像头3可以及时记录下当时的液位6。摄像头3设置在管道4的井盖2下方，井盖2上可以有孔洞进行透光，使得摄像头3更清晰的进行拍照。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。