量水计的制作方法

专利名称:量水计的制作方法
本发明属仪表计量技术，可用于水利、水文、农田、灌溉、城市和环境保护用水和排水量的计量等领域中，有关现有量水方法的文件见水利电力部水文局、农水司和各省水利、环保部门编印的有关文件和书刊。
已有的明渠(开敞式渠道)瞬时流量测量方法是用流速仪测得流体的流动速度和渠道的断面面积，二者相乘取得，或者在对已经多年测算建立了水位-流量关系曲线的渠道上只测取水位值也可以推求当时的流量，而某一时段的总过水量则只有通过由本时段内测得的某一次或数次瞬时流量值为代表，乘以时间而求得。由于渠道中的流速水位一般都是随时变化的，而且测流时流速仪放置的位置很难做到所测得的正好代表当时的平均流速，因此用这些办法测得的瞬时流量和时段总流水量既费人力，又必然存在有相当的偏差。
为达此目的，本量水计设计有安装在渠道测量断面上的闸板，使上游来水通过闸板上的喷咀流出，在闸板上下游造成一定的水位差，利用分别安装在闸板两侧的浮子感受水位变化，并将这两个水位的差值转化为凸轮的旋转运动。在时钟机构的输出轴和凸轮的从动件上又设计有一对摩擦轮，使由时钟传来的等速运动转变为按摩擦轮对(由于凸轮的作用)所处的传动关系而改变的变速运动，最后推动记录器，以显示出来通过此测量断面的总水量，而任何时间凸轮从动件所处之位置相对应的指针指示出通过本测量断面的瞬时流量。
附图量水计的结构示意图本量水计整个仪器安装在按渠道断面形状制作的闸板「1」上，闸板的下部有一个允许水流通过的喷咀「2」指向下游，闸板的两测和底部借助气囊「3」充气之后固定闸板和止水，使水只能从喷咀「2」中流过，由于闸板喷咀「2」对水流的阻力，使上下游形成一个水位差Z，按水力学的原理，在一定的条件下，流经喷咀「2」的流量正比于闸板喷咀「2」上下游的水位差即Q(米3/秒)＝mw 2gz式中m为流量系数，由实测求得w为喷咀出口断面积，M2g为重力加速度，9.81米/秒2z为上下游水位差，米由于m，w、g均为常数，所以流量Q与水位差z成正比。
水位差Z是借助闸板「1」两边分别安装的上下游浮子「4」「5」来测定的，两只浮子「4」「5」都能按水位的高低自由浮动，但二者之间有连线「6」连接，线的一端固定在下游浮子「5」上，另一端通过与上游浮子「4」成一体的滑轮「7」接到固定在上游浮子「4」上的水量积算器「8」中的绕轮「9」上，当闸板「1」上下游水位在同一水平时，喷咀「2」中没有水流动，上下游浮子「4」「5」也在同一水平上，计数器「14」的指针指向零。如果上游来水经喷咀「2」下泄，由于闸板喷咀「2」的阻力，上游水位必将高于下游水位，形成了水位差Z，此时上游浮子「4」上浮得多，而下游浮子「5」上浮得少，连线「6」将被拉出一段，带动绕线轮「9」旋转一定的角度，指针即偏离零位而指示出一个流量数值，亦即渠道中瞬时流量。Q瞬时米3/秒。
在水量积算器「8」中装有时钟机构「12」，其输出轴上装有大摩擦轮「10」并将力矩传到与之相接的小摩擦轮「11」上，再带动其后的一系列齿轮系(即计数器)「14」旋转，当Z＝0时，小摩擦轮「11」接触大摩擦轮「10」的中心，时钟输出的力矩对小摩擦轮没有切线运动，此时时钟机构「12」虽作等速旋转，小摩擦轮「11」亦不转动，无水量累计，如果上下游有了水位差Z，由于二浮子「4」「5」的差动将连线「6」拉出，绕线轮「9」旋转一定的角度，与之连在同一轴上的凸轮「13」也必旋转同一的角度。使从动的小摩擦轮「11」偏离了大摩擦轮「10」的中心，变成与大摩擦轮「10」半径上的某一点接触，此时大摩擦轮「10」作等速转动，对小摩擦轮「11」有推动力矩，使小摩擦轮「11」旋转并带动其后的齿轮系「14」一道转动，其移动的快慢则要视小摩擦轮「11」在大摩擦轮「10」上的接触半径而定，半径越大，计数器「14」转动越快，亦即流过喷咀「2」的累计水量越多。
由此可看出，计数器「14」上显示的累计水量多少是按上下游水位差Z和两次读数之间延续的时间t而决定的。
本量水计安装在渠道上之后就可以全天计测通过此断面的瞬时流量和累计总过水量，即可免去人工测量和计算之繁又能免除由于临时测量一次实际上并不代表本时段平均流量而造成的误差，可见本发明为明渠水流计量提供一种更省时省力而又较精确的仪器，由于本仪器的水下部份没有传统的只能应用于一般河流中的流速仪那种快速转动的金属部件，所以也适用于多沙的，多悬浮杂质的，和有腐蚀性物质的明渠引水渠排污渠道等各种场合。
本仪器的计量部份也可以与其他传统的量水建筑物如堰板，闸门，量水槽等配合作量水之用。
本仪器的发明可以为我国各地水利、农业、城市和环保部门实行按方收费促进节约用水和合理用水提供实用的计量手段，本仪器生产成本大大低于最近才发展起来的用电子或超声波的流量计，操作维护也极简便。
权利要求
1.一种安装在按渠道断面形状制作的闸板上的仪表计量装置，其特征在于所说闸板两侧的上下游的一对浮子及连接在一起的上部滑轮和水量积算器。
2.按权利要求
1所说的仪表计量装置，其特征在于所说闸板的下方有一喷咀指向下游，所说闸板的两侧和底部有一止气囊。
3.按权利要求
1所说的仪表计量装置，其特征在于所说的上下游的一对浮子，所说上游浮子沿所说闸板上轨道上下运动，并有连线通过所说上滑轮连接所说下游浮子和所说水量积算器中的绕线轮。
4.按权利要求
1所说的仪表计量装置，其特征在于所说水量积算器中装有时钟机构。
5.按权利要求
1所说的仪表计量装置，其特征在于所说水量积算器中有一与所说绕线轮连动的凸轮。
6.按权利要求
1所说的仪表计量装置，其特征在于所说水量积算器中在所说时钟机构的输出轴上安装大小摩擦轮对以接到所说水量积算器中的计数器上。
7.按权利要求
1所说仪表计量装置，其特征在于所说的水量积算器中有一指针受所说凸轮的推动而旋转以指示瞬时流量值。
专利摘要
一种量水计，属仪表计量技术。供明渠测量瞬时流量和时段累计流量之用。该量水计安装在闸板上，闸板的下部有一过水喷嘴，利用机械结构将闸板上下游水位差转化为瞬时流量指示，并对此瞬时流量不断地积算成为时段累计量以七位数字表示之，闸板与渠道之间用气囊止水。量水计也可以与其他传统的量水建筑物配合使用。
文档编号G01F1/36GK86102664SQ86102664
公开日1987年10月21日 申请日期1986年4月14日
发明者陈 申请人:水电部南京水文水资源研究所