一種基于靜態(tài)稱(chēng)重法的流量率定儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于靜態(tài)稱(chēng)重法的流量率定儀，屬于一種大型實(shí)驗(yàn)量測(cè)儀器，包含了分水箱，稱(chēng)重水箱，電子秤以及控制箱。分水箱用來(lái)快速切換水流方向，稱(chēng)重水箱用來(lái)裝載一定時(shí)間內(nèi)的水流總量，電子秤用來(lái)測(cè)量水的重量，控制箱用于控制整套系統(tǒng)，采集、分析并自動(dòng)處理數(shù)據(jù)。本發(fā)明的有益效果是將所有部件集成為一個(gè)整體，并實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，以及精確計(jì)算分析，方便了對(duì)管道流量的精確測(cè)量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于靜態(tài)稱(chēng)重法的流量率定儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于流量測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種測(cè)量管道流量的裝置，尤其是能一體化操作的流量測(cè)量和率定裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]流量的精確測(cè)量對(duì)于水利、水電、化工、石油、水工建筑、農(nóng)業(yè)及環(huán)境保護(hù)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域十分重要。目前，電磁流量計(jì)，差壓流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、多普勒流量?jī)x等現(xiàn)代的電子流量裝置被廣泛的應(yīng)用到管道流量和明渠流量的測(cè)量中，它們可以用于測(cè)量動(dòng)態(tài)的流量變化。這些裝置的基本原理為:將流量大小通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。但當(dāng)這些設(shè)備使用時(shí)間達(dá)到一定年限，其內(nèi)設(shè)傳感器會(huì)發(fā)生漂移現(xiàn)象。同時(shí)，這些設(shè)備受溫度、安裝環(huán)境等影響較大，故很多情況下必須采用其他高精度流量測(cè)量裝置對(duì)其進(jìn)行率定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了率定裝有傳感器的電子流量測(cè)量裝置，本發(fā)明提供了一種不僅能準(zhǔn)確地測(cè)量出管道恒定流下的流量，同時(shí)也能對(duì)電子流量測(cè)量裝置進(jìn)行率定的基于靜態(tài)稱(chēng)重法的流量率定儀。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種基于靜態(tài)稱(chēng)重法的流量率定儀，其特征在于:包括電子秤、稱(chēng)重水箱、分水箱、高速汽缸、空壓機(jī)、換向開(kāi)關(guān)、控制箱、鋼支架、連桿；所述的高速汽缸上設(shè)置有兩個(gè)高速汽缸進(jìn)出氣口，分別為頭部進(jìn)出氣口和尾部進(jìn)出氣口，所述的稱(chēng)重水箱上部設(shè)置有稱(chēng)重水箱進(jìn)水口 ；所述的分水箱為雙層三腔構(gòu)造，其內(nèi)部通過(guò)設(shè)置的回行滑槽和與滑槽契合的滑塊將所述的分水箱分隔成上下兩層，所述的分水箱的下層中間設(shè)置有隔板，將所述的分水箱下層分隔成獨(dú)立的左腔室和右腔室，所述的左腔室下部設(shè)置有第一排水口、右腔室下部設(shè)置有第二排水口，所述的第二排水口通過(guò)管道與所述的稱(chēng)重水箱進(jìn)水口連接；所述的滑塊下底面與所述的隔板上頂面貼合、并可在所述的回行滑槽內(nèi)左右滑動(dòng)；所述的稱(chēng)重水箱放置于所述的電子秤上，且不與其他任何裝置發(fā)生力學(xué)接觸，位于所述的鋼支架內(nèi)腔中；所述的分水箱、高速汽缸、換向開(kāi)關(guān)、空壓機(jī)順序安裝在所述的鋼支架上梁上；所述的高速汽缸的活塞桿通過(guò)所述的連桿與所述的滑塊固定連接，所述的空壓機(jī)通過(guò)氣管與所述的換向開(kāi)關(guān)連接，所述的換向開(kāi)關(guān)通過(guò)氣管分別與所述的兩個(gè)高速汽缸進(jìn)出氣口連接；當(dāng)所述的空壓機(jī)通過(guò)氣管從頭部進(jìn)出氣口向高速汽缸頭部補(bǔ)氣，從而帶動(dòng)所述的連桿推動(dòng)分水箱內(nèi)的滑板在滑槽中向左滑動(dòng)，即可打開(kāi)右腔室關(guān)閉左腔室、并通過(guò)所述的第二排水口和重水箱進(jìn)水口向所述的稱(chēng)重水箱注水；所述的空壓機(jī)通過(guò)氣管從尾部進(jìn)出氣口向高速汽缸尾部補(bǔ)氣，從而帶動(dòng)所述的連桿推動(dòng)分水箱內(nèi)的滑板在滑槽中向右滑動(dòng)，即可打開(kāi)左腔室關(guān)閉右腔室、并通過(guò)所述的第一排水口向外排走水流；所述的控制箱通過(guò)信號(hào)線分別與所述的電子秤、高速汽缸和換向開(kāi)關(guān)連接，所述的控制箱控制所述的換向開(kāi)關(guān)操作汽缸補(bǔ)氣方向，以及高速汽缸的動(dòng)作，并自動(dòng)采集所有數(shù)據(jù)、自動(dòng)分析數(shù)據(jù)和計(jì)算出流量。
[0005]作為優(yōu)選，所述的數(shù)據(jù)包括:連桿向右運(yùn)動(dòng)時(shí)間、連桿停留時(shí)間、連桿向左運(yùn)動(dòng)時(shí)間、水體重量。
[0006]作為優(yōu)選，所述的高速汽缸通過(guò)可調(diào)節(jié)的固定支座固定安裝在所述的鋼支架上梁上，其活塞桿與連桿在同一軸線。
[0007]作為優(yōu)選，所述的連桿穿過(guò)所述的分水箱上層外壁處設(shè)置有密封環(huán)。
[0008]作為優(yōu)選，所述的稱(chēng)重水箱外壁設(shè)置有第三排水口，用于當(dāng)稱(chēng)重水箱的水體達(dá)到一定量時(shí)向外排水；所述的稱(chēng)重水箱底部設(shè)置有第四排水口，用于當(dāng)檢修稱(chēng)重水箱時(shí)向外排干水。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:整套集成裝置采用自動(dòng)化控制，能方便有效的進(jìn)行流量測(cè)量和流量計(jì)率定；采用高速汽缸操控滑塊，可以加快水流切換速度，從而精確測(cè)流。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1:本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2:本發(fā)明實(shí)施例的分水箱三維內(nèi)部結(jié)構(gòu)視圖；
[0012]圖3:本發(fā)明實(shí)施例的分水箱正視圖；
[0013]圖4:本發(fā)明實(shí)施例的流量測(cè)量原理；
[0014]圖5:本發(fā)明實(shí)施例的電磁流量計(jì)率定結(jié)果。

【具體實(shí)施方式】
[0015]為了便于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解和實(shí)施本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施示例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0016]請(qǐng)見(jiàn)圖1、圖2和圖3，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種基于靜態(tài)稱(chēng)重法的流量率定儀，包括電子秤1、稱(chēng)重水箱2、分水箱3、高速汽缸4、空壓機(jī)5、換向開(kāi)關(guān)6、控制箱8、鋼支架14、連桿16 ;高速汽缸4上設(shè)置有兩個(gè)高速汽缸進(jìn)出氣口，分別為頭部進(jìn)出氣口 150和尾部進(jìn)出氣口 151，稱(chēng)重水箱2上部設(shè)置有稱(chēng)重水箱進(jìn)水口 10 ;稱(chēng)重水箱2外壁設(shè)置有第三排水口 12，用于當(dāng)稱(chēng)重水箱2的水體達(dá)到一定量時(shí)向外排水；稱(chēng)重水箱2底部設(shè)置有第四排水口 13，用于當(dāng)檢修稱(chēng)重水箱時(shí)向外排干水；分水箱3為雙層三腔構(gòu)造，其內(nèi)部通過(guò)設(shè)置的回行滑槽19和與滑槽契合的滑塊18將分水箱3分隔成上下兩層，分水箱3的下層中間設(shè)置有隔板20，將分水箱3下層分隔成獨(dú)立的左腔室和右腔室，左腔室下部設(shè)置有第一排水口 110、右腔室下部設(shè)置有第二排水口 111，第二排水口 111通過(guò)管道與稱(chēng)重水箱進(jìn)水口 10連接；滑塊18下底面與隔板20上頂面貼合、并可在回行滑槽19內(nèi)左右滑動(dòng)；稱(chēng)重水箱2放置于電子秤I上，且不與其他任何裝置發(fā)生力學(xué)接觸，位于鋼支架14內(nèi)腔中；分水箱3、高速汽缸4、換向開(kāi)關(guān)6、空壓機(jī)5順序安裝在鋼支架14上梁上；高速汽缸4的活塞桿通過(guò)連桿16與滑塊18固定連接，空壓機(jī)5通過(guò)氣管7與換向開(kāi)關(guān)6連接，換向開(kāi)關(guān)6通過(guò)氣管7分別與兩個(gè)高速汽缸進(jìn)出氣口連接；當(dāng)空壓機(jī)5通過(guò)氣管7從頭部進(jìn)出氣口 150向高速汽缸4頭部補(bǔ)氣，從而帶動(dòng)連桿16推動(dòng)分水箱3內(nèi)的滑板18在滑槽19中向左滑動(dòng)，即可打開(kāi)右腔室關(guān)閉左腔室、并通過(guò)第二排水口 111和重水箱進(jìn)水口 10向稱(chēng)重水箱2注水；空壓機(jī)5通過(guò)氣管7從尾部進(jìn)出氣口 151向高速汽缸4尾部補(bǔ)氣，從而帶動(dòng)連桿16推動(dòng)分水箱3內(nèi)的滑板18在滑槽19中向右滑動(dòng)，即可打開(kāi)左腔室關(guān)閉右腔室、并通過(guò)第一排水口 110向外排走水流；控制箱8通過(guò)信號(hào)線9分別與電子秤1、高速汽缸4和換向開(kāi)關(guān)6連接，控制箱8控制換向開(kāi)關(guān)6操作汽缸補(bǔ)氣方向，以及高速汽缸4的動(dòng)作，并自動(dòng)采集所有數(shù)據(jù)、自動(dòng)分析數(shù)據(jù)和計(jì)算出流量；數(shù)據(jù)包括:連桿16向右運(yùn)動(dòng)時(shí)間、連桿16停留時(shí)間、連桿16向左運(yùn)動(dòng)時(shí)間、水體重量。
[0017]本實(shí)施例的高速汽缸4通過(guò)可調(diào)節(jié)的固定支座17固定安裝在鋼支架14上梁上，其活塞桿與連桿16在同一軸線；連桿16穿過(guò)分水箱3上層外壁處設(shè)置有密封環(huán)21。高速汽缸4采用可調(diào)節(jié)的固定支座17固定，可微調(diào)汽缸位置，使高速汽缸4的活塞桿與連桿16保持在同一軸線。連桿16在分水箱3進(jìn)口處安裝有密封環(huán)21，防止水流滲漏。整個(gè)分水箱采用槽孔連接，且接口處涂有密封材料。
[0018]本實(shí)施例的控制箱8通過(guò)信號(hào)線控制換向開(kāi)關(guān)6操作高速汽缸4補(bǔ)氣方向，以及高速汽缸4的動(dòng)作。當(dāng)稱(chēng)重水箱進(jìn)水口 10完全打開(kāi)時(shí)，控制箱8開(kāi)始記時(shí)，一定時(shí)間后，控制箱8傳送指令給換向開(kāi)關(guān)6，改變高速汽缸4補(bǔ)氣方向，從而使高速汽缸4推動(dòng)滑塊18關(guān)閉右腔室，此時(shí)控制箱8停止記時(shí)。同時(shí)控制箱8也將記錄下高速汽缸4向左和向右運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。電子秤I測(cè)量該時(shí)間段內(nèi)流入的水體重量，將信號(hào)反饋給控制箱8，由其分析和計(jì)算流量。當(dāng)稱(chēng)重水箱2的水體達(dá)到一定量時(shí)，由第三排水口 12排水，當(dāng)檢修稱(chēng)重水箱需要排干水時(shí)，再由第四排水口 13排水。
[0019]本實(shí)施例的分水箱3由高速汽缸4配合完成水流切換，最短能在0.1s內(nèi)完成切換，能精確得出流入稱(chēng)重水箱2的總時(shí)間。
[0020]圖4給出了流量測(cè)量的原理。分水箱滑塊尺寸(300X300mm)大于出水口尺寸(250 X 250mm)，在打開(kāi)稱(chēng)重水箱進(jìn)口時(shí)，滑塊向后運(yùn)動(dòng)25mm至出口邊緣時(shí)，稱(chēng)重水箱進(jìn)口依然處于封閉狀態(tài)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到另一邊緣(275mm)時(shí)，稱(chēng)重水箱進(jìn)口處于完全開(kāi)啟狀態(tài)。因此，實(shí)際開(kāi)啟和關(guān)閉的行程是25?275_。由孔口出流公式可知流量大小與出水口面積成正比，即與汽缸運(yùn)動(dòng)行程成正比。汽缸在開(kāi)始運(yùn)動(dòng)和結(jié)束運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度最慢。假設(shè)滑塊開(kāi)啟時(shí)間h，關(guān)閉時(shí)間t2，停留時(shí)間t3，水體質(zhì)量為M，流量公式為:
[。。21] β%(?3-φ + φ)
[0022]在實(shí)際操作中t3在60s左右，t2時(shí)間一般在0.1?0.5s之間，而實(shí)際稱(chēng)重水箱進(jìn)水口開(kāi)啟和關(guān)閉用時(shí)(行程25-275mm)更短，大致在0.06?0.3s內(nèi)。考慮開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間，采用平均法可使時(shí)間測(cè)量精度控制在2%。以?xún)?nèi)。電子秤精度控制在0.5%。以?xún)?nèi)，裝置整體精度在2.5%。以?xún)?nèi)。
[0023]圖5給出了采用該實(shí)用型進(jìn)行的電磁流量計(jì)標(biāo)定結(jié)果，該電磁流量計(jì)長(zhǎng)期未使用，且安裝環(huán)境不完全符合安裝標(biāo)準(zhǔn)。采用率定儀可以修正電磁流量計(jì)AD變換參數(shù)，從而修正傳感器的漂移。
[0024]盡管本說(shuō)明書(shū)較多地使用了電子秤1、稱(chēng)重水箱2、分水箱3、高速汽缸4、空壓機(jī)
5、換向開(kāi)關(guān)6、氣管7、控制箱8、信號(hào)線9、稱(chēng)重水箱進(jìn)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、鋼支架14、頭部進(jìn)出氣口 150、尾部進(jìn)出氣口 151、連桿16、汽缸固定支座17、滑板18、滑槽19、隔板20和密封環(huán)21等術(shù)語(yǔ)，但并不排除使用其他術(shù)語(yǔ)的可能性。使用這些術(shù)語(yǔ)僅僅是為了更方便的描述本發(fā)明的本質(zhì)，把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
[0025]應(yīng)當(dāng)理解的是，本說(shuō)明書(shū)未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。
[0026]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)較佳實(shí)施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出替換或變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，本發(fā)明的請(qǐng)求保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于靜態(tài)稱(chēng)重法的流量率定儀，其特征在于:包括電子秤(I)、稱(chēng)重水箱(2)、分水箱(3)、高速汽缸(4)、空壓機(jī)(5)、換向開(kāi)關(guān)(6)、控制箱(8)、鋼支架(14)、連桿(16)； 所述的高速汽缸(4)上設(shè)置有兩個(gè)高速汽缸進(jìn)出氣口，分別為頭部進(jìn)出氣口( 150)和尾部進(jìn)出氣口(151)，所述的稱(chēng)重水箱(2)上部設(shè)置有稱(chēng)重水箱進(jìn)水口(10)； 所述的分水箱(3)為雙層三腔構(gòu)造，其內(nèi)部通過(guò)設(shè)置的回行滑槽(19)和與滑槽契合的滑塊(18)將所述的分水箱(3)分隔成上下兩層，所述的分水箱(3)的下層中間設(shè)置有隔板(20)，將所述的分水箱(3)下層分隔成獨(dú)立的左腔室和右腔室，所述的左腔室下部設(shè)置有第一排水口( 110 )、右腔室下部設(shè)置有第二排水口( 111 )，所述的第二排水口( 111)通過(guò)管道與所述的稱(chēng)重水箱進(jìn)水口(10)連接；所述的滑塊(18)下底面與所述的隔板(20)上頂面貼合、并可在所述的回行滑槽(19)內(nèi)左右滑動(dòng)； 所述的稱(chēng)重水箱(2)放置于所述的電子秤(I)上，且不與其他任何裝置發(fā)生力學(xué)接觸，位于所述的鋼支架(14)內(nèi)腔中；所述的分水箱(3)、高速汽缸(4)、換向開(kāi)關(guān)(6)、空壓機(jī)(5)順序安裝在所述的鋼支架(14)上梁上；所述的高速汽缸(4)的活塞桿通過(guò)所述的連桿(16)與所述的滑塊(18)固定連接，所述的空壓機(jī)(5)通過(guò)氣管(7)與所述的換向開(kāi)關(guān)(6)連接，所述的換向開(kāi)關(guān)(6)通過(guò)氣管(7)分別與所述的兩個(gè)高速汽缸進(jìn)出氣口連接；當(dāng)所述的空壓機(jī)(5 )通過(guò)氣管(7 )從頭部進(jìn)出氣口( 150 )向高速汽缸(4)頭部補(bǔ)氣，從而帶動(dòng)所述的連桿(16)推動(dòng)分水箱(3)內(nèi)的滑板(18)在滑槽(19)中向左滑動(dòng)，即可打開(kāi)右腔室關(guān)閉左腔室、并通過(guò)所述的第二排水口(111)和重水箱進(jìn)水口(10)向所述的稱(chēng)重水箱(2)注水；所述的空壓機(jī)(5)通過(guò)氣管(7)從尾部進(jìn)出氣口( 151)向高速汽缸(4)尾部補(bǔ)氣，從而帶動(dòng)所述的連桿(16)推動(dòng)分水箱(3)內(nèi)的滑板(18)在滑槽(19)中向右滑動(dòng)，即可打開(kāi)左腔室關(guān)閉右腔室、并通過(guò)所述的第一排水口(110)向外排走水流； 所述的控制箱(8)通過(guò)信號(hào)線(9)分別與所述的電子秤(I)、高速汽缸(4)和換向開(kāi)關(guān)(6)連接，所述的控制箱(8)控制所述的換向開(kāi)關(guān)(6)操作汽缸補(bǔ)氣方向，以及高速汽缸(4)的動(dòng)作，并自動(dòng)采集所有數(shù)據(jù)、自動(dòng)分析數(shù)據(jù)和計(jì)算出流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于靜態(tài)稱(chēng)重法的流量率定儀，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)包括:連桿(16)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)間、連桿(16)停留時(shí)間、連桿(16)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)間、水體重量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于靜態(tài)稱(chēng)重法的流量率定儀，其特征在于:所述的高速汽缸(4)通過(guò)可調(diào)節(jié)的固定支座(17)固定安裝在所述的鋼支架(14)上梁上，其活塞桿與連桿(16)在同一軸線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于靜態(tài)稱(chēng)重法的流量率定儀，其特征在于:所述的連桿(16)穿過(guò)所述的分水箱(3)上層外壁處設(shè)置有密封環(huán)(21)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于靜態(tài)稱(chēng)重法的流量率定儀，其特征在于:所述的稱(chēng)重水箱(2)外壁設(shè)置有第三排水口(12)，用于當(dāng)稱(chēng)重水箱(2)的水體達(dá)到一定量時(shí)向外排水；所述的稱(chēng)重水箱(2)底部設(shè)置有第四排水口(13)，用于當(dāng)檢修稱(chēng)重水箱時(shí)向外排干水。
【文檔編號(hào)】G01F1/78GK104198020SQ201410465933
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】曾威, 楊建東, 王學(xué)武, 王炳豹, 郭文成, 姚尚武 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)