CN218121043U - 一种浮筒触发虹吸式自动测量水量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种浮筒触发虹吸式自动测量水量装置，包括蓄水容器；蓄水容器内设置有导向轴、设置在导向轴上且可沿其滑行的浮筒、U形虹吸管、U形管进口、U形管出口、上单向阀片、下单向阀片、浮子、涡轮水流量传感器、脉冲计数器和数据采集***；U形虹吸管的进口通过U形管进口与涡轮水流量传感器出口连接，U形虹吸管的出口通过U形管出口与豁口排水口连接，出水口与涡轮水流量传感器进口连接；下单向阀片位于出水口内并对出水口进行封闭或打开，上单向阀片封闭或打开浮筒底端。本装置能够准确测量水流量，测量过程无需人为操作，能够实现装置自动化联网观测，既减小了人工工作量，也避免了人工观测的误差影响。

Description

一种浮筒触发虹吸式自动测量水量装置

技术领域

本实用新型涉及测量设备技术领域，尤其涉及一种浮筒触发虹吸式自动测量水量装置。

背景技术

在生态学、水文学等科学研究上，需要对小水量方面进行科研监测，如树干茎流、树冠截流、小型集水区等水量的监测，这种小水量随着降水增大而增多，但不持续、无规律。目前对这种水量的测量基本上是通过布置大量水桶收集，需要人工到收集桶现场进行测量采取数据，各收集点分布广，观测劳动强度大。小水量自动测量这方面的设备还没有成熟的产品，能找到的有一款由翻斗式雨量计改装的测量设备，把原来小翻斗(3.14ml量斗)改成大翻斗(50ml或100ml量斗)。翻斗式测量设备缺点是，进入翻斗的水量必须限流，否则有部分外流失不在计数范围内，而导致出现测量误差，而且限流孔容易遭杂物堵塞，维护繁琐。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种浮筒触发虹吸式自动测量水量装置。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种浮筒触发虹吸式自动测量水量装置，包括蓄水容器；所述蓄水容器内设置有浮筒、U形虹吸管、U形管进口、U形管出口、上单向阀片、下单向阀片、浮子、涡轮水流量传感器；所述蓄水容器顶部设有进水口，其下部设有出水口，其底部设有与外界连通的豁口排水口，所述进水口处设有过滤网；所述U形虹吸管开口朝下，所述U形虹吸管的进口通过所述U形管进口与所述涡轮水流量传感器出口连接，所述U形虹吸管的出口通过所述U形管出口与所述豁口排水口连接，所述出水口与所述涡轮水流量传感器进口连接；所述上单向阀片与所述浮子连接，所述下单向阀片通过第二连接杆与所述浮筒固定为一体，所述下单向阀片位于所述出水口内并对出水口进行封闭或打开；所述蓄水容器底部安装有导向轴，所述浮筒设置在所述导向轴上且可沿其上下滑动；所述浮筒为中空的筒体，其上下侧面贯穿，所述浮子位于所述浮筒下方，随着水位的升降，所述上单向阀片封闭或打开所述浮筒底端；所述蓄水容器外部设有用于对涡轮水流量传感器输出的脉冲数进行累积计数的脉冲计数器，所述脉冲计数器连接有数据采集***。

本装置利用浮筒、浮子与两个单向阀片的配合控制，收集流入蓄水容器的水量，使蓄水容器内的水位提升，随着水位高度高于U形虹吸管顶部并达到设定高度时，触发虹吸效应，排出蓄水容器的水量，水量经过虹吸增压，驱动涡轮水流量传感器输出脉冲数，由脉冲计数器传输至数据采集***进行采集及观测处理。导向轴的设置，为浮筒提供移动的轨道；上单向阀片由浮子的升降来实现封闭或打开浮筒底端。

所述浮筒下端内侧安装有上挡环，所述上单向阀片通过第一连接杆与所述浮子固定为一体，所述上单向阀片位于所述上挡环下方，所述上单向阀片的直径大于所述上挡环的内径；所述浮子朝下开口形成空腔，所述出水口内设有下挡环，所述第二连接杆上安装有固定轴，所述固定轴中部固定在所述第二连接杆上，所述下单向阀片安装在所述固定轴下端，所述固定轴上端***所述浮子的空腔内；所述固定轴下端穿过所述下挡环，所述下单向阀片位于所述下挡环下方，所述下单向阀片的直径大于所述下挡环的内径；所述上单向阀片升起顶着所述上挡环时，所述浮子内侧顶面与所述固定轴上端之间的距离小于所述浮子空腔的长度。固定轴上端与浮子内侧顶面距离的设置，可保证浮子不会脱离固定轴的约束范围，避免浮子向其他位置飘动。上单向阀片直径大于上挡环内径，可保证上单向阀片可紧密封闭上挡环。下单向阀片的直径大于下挡环内径，可保证达到指定水位时，下单向阀片可紧密封闭下挡环，避免了重力流、溢流等现象。可避免下单向阀片脱离下挡环的约束，同时也给浮筒的上浮下沉提供一个稳定的浮沉约束范围。

所述第二连接杆为匚型框，其开口朝上，所述浮筒两侧分别固定在匚型框两侧的垂直段上，所述固定轴中部固定在匚型框的水平段上。匚型框的设置，既可将浮筒与下单向阀片稳定固定，又可约束浮子的浮沉范围，避免其脱离设定位置，使得上单向阀片可准确封闭浮筒底端。

所述导向轴设有两根，分别设置在所述浮筒的两侧，所述导向轴下端通过固定螺母固定在所述蓄水容器底部，所述浮子位于两所述导向轴之间。

所述浮筒带动所述下单向阀片封闭所述下挡环时，所述浮筒顶端的高度高于所述U形虹吸管顶部3cm。

所述蓄水容器顶部设有容器盖，所述进水口设置在容器盖上，所述过滤网包覆在所述进水口上。

所述蓄水容器包括由壳体隔开的上部分和下部分，水积蓄在所述蓄水容器的上部分，所述蓄水容器下部分与上部分具有壳体隔开，所述U形管进口、U形管出口、涡轮水流量传感器、出水口均位于所述蓄水容器下部分，所述U形管进口、U形管出口、出水口的顶侧均伸入所述蓄水容器上部分，且高于上下部之间壳体的上侧；所述导向轴下端通过紧固螺母固定在所述蓄水容器上下部之间的壳体上。

所述蓄水容器底部外侧安装有安装座，所述脉冲计数器、豁口排水口均设置在所述安装座内，所述安装座内还设有与所述脉冲计数器连接并为其充电的内置电池；所述脉冲计数器连接有数据线，所述内置电池连接有充电线，所述豁口排水口旁侧设有航空防水接头，所述数据线与所述充电线穿设在所述航空防水接头内。

所述数据采集***包括数据采集器、显示器以及接入联网的DTU无线传输模块，所述脉冲计数器通过数据线与所述数据采集器连接，所述DTU无线传输模块与所述数据采集器、所述显示器分别相连。

所述过滤网为侧壁设有若干滤孔的筒状结构。筒状结构过滤网的设置，可具有更高效的过滤效果。

与现有技术对比，本实用新型的优点在于：本装置在小水量的科研测量方面，能够准确测量水流量，测量过程无需人为操作，能够实现装置自动化联网观测，既减小了人工工作量，也避免了人工观测的误差影响。同时本装置能耗小，进出水口径大，不易堵塞，维护简单；能够为生态学、水文学等科学研究提供准确的水量数据。

附图说明

图1为本实用新型实施例沿纵向剖切后的结构示意图之一；

图2为本实用新型实施例沿纵向剖切后的结构示意图之二；

图3为本实用新型实施例沿中轴线剖开后的剖视图；

图4为本实用新型实施例主视方向的透视图；

图5为本实用新型实施例沿某个面纵向剖开的结构示意图；

图6为本实用新型实施例沿另一个面纵向剖开的结构示意图；

图7为本实用新型实施例去掉蓄水容器后的结构示意图；

图8为本实用新型实施例去掉蓄水容器后的透视图；

图9为图7去掉蓄水容器下半部分后的结构示意图；

图10为图9的透视图；

图11为图9去掉涡轮水流量传感器和U形管进出口后的结构示意图；

图12为图11的透视图；

图13为本实用新型实施例两个单向阀片与浮子配合的结构示意图；

图14为图13的透视图。

图中附图标记含义：1、进水口；2、过滤网；3、蓄水容器；4、U形虹吸管；5、浮筒；6、导向轴；7、上单向阀片；8、第一连接杆；9、浮子；10、第二连接杆；11、下单向阀片；12、U形管进口；13、U形管出口；14、涡轮水流量传感器；15、脉冲计数器；16、内置电池；17、出水口；18、豁口排水口；19、航空防水接头；20、固定螺母；21、上挡环；22、下挡环；23、固定轴；24、安装座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。

实施例

参阅图1至图14，为一种浮筒5触发虹吸式自动测量水量装置，包括蓄水容器3；蓄水容器3内设置有浮筒5、U形虹吸管4、U形管进口12、U形管出口13、上单向阀片7、下单向阀片11、浮子9、涡轮水流量传感器14；蓄水容器3顶部设有进水口1，其下部设有出水口17，其底部设有与外界连通的豁口排水口18，进水口1处设有过滤网2；U形虹吸管4开口朝下，U形虹吸管4的进口通过U形管进口12与涡轮水流量传感器14出口连接，U形虹吸管4的出口通过U形管出口13与豁口排水口18连接，出水口17与涡轮水流量传感器14进口连接；上单向阀片7与浮子9连接，下单向阀片11通过第二连接杆10与浮筒5固定为一体，下单向阀片11位于出水口17内并对出水口17进行封闭或打开；蓄水容器3底部安装有导向轴6，浮筒5设置在导向轴6上且可沿其上下滑动；浮筒5为中空的筒体，其上下侧面贯穿，浮子9位于浮筒5下方，随着水位的升降，上单向阀片7封闭或打开浮筒5底端；蓄水容器3外部设有用于对涡轮水流量传感器14输出的脉冲数进行累积计数的脉冲计数器15，脉冲计数器15连接有数据采集***。

本装置利用浮筒5、浮子9与两个单向阀片的配合控制，收集流入蓄水容器3的水量，使蓄水容器3内的水位提升，随着水位高度高于U形虹吸管4顶部并达到设定高度时，触发虹吸效应，排出蓄水容器3的水量，水量经过虹吸增压，驱动涡轮水流量传感器14输出脉冲数，由脉冲计数器15传输至数据采集***进行采集及观测处理。导向轴6的设置，为浮筒5提供移动的轨道；上单向阀片7由浮子9的升降来实现封闭或打开浮筒5底端。

浮筒5下端内侧安装有上挡环21，上单向阀片7通过第一连接杆8与浮子9固定为一体，上单向阀片7位于上挡环21下方，上单向阀片7的直径大于上挡环21的内径；浮子9朝下开口形成空腔，出水口17内设有下挡环22，第二连接杆10上安装有固定轴23，固定轴23中部固定在第二连接杆10上，下单向阀片11安装在固定轴23下端，固定轴23上端***浮子9的空腔内；固定轴23下端穿过下挡环22，下单向阀片11位于下挡环22下方，下单向阀片11的直径大于下挡环22的内径；上单向阀片7升起顶着上挡环21时，浮子9内侧顶面与固定轴23上端之间的距离小于浮子9空腔的长度。固定轴23上端与浮子9内侧顶面距离的设置，可保证浮子9不会脱离固定轴23的约束范围，避免浮子9向其他位置飘动。上单向阀片7直径大于上挡环21内径，可保证上单向阀片7可紧密封闭上挡环21。下单向阀片11的直径大于下挡环22内径，可保证达到指定水位时，下单向阀片11可紧密封闭下挡环，避免了重力流、溢流等现象。可避免下单向阀片11脱离下挡环22的约束，同时也给浮筒5的上浮下沉提供一个稳定的浮沉约束范围。

第二连接杆10为匚型框，其开口朝上，浮筒5两侧分别固定在匚型框两侧的垂直段上，固定轴23中部固定在匚型框的水平段上。匚型框的设置，既可将浮筒5与下单向阀片11稳定固定，又可约束浮子9的浮沉范围，避免其脱离设定位置，使得上单向阀片7可准确封闭浮筒5底端。本实施例中，浮筒5、第二连接杆10和下单向阀片11三者为一体，无需额外进行电控控制，通过浮力作用，通过与第二连接杆10驱动下单向阀片11关闭，防止蓄水容器3内的水渗流，从而使蓄水容器3蓄水，水位上升。

导向轴6设有两根，分别设置在浮筒5的两侧，导向轴6下端通过固定螺母20固定在蓄水容器3底部，浮子9位于两导向轴6之间。导向轴6为浮筒5沿着导向轴6竖直移动提供了条件。

浮筒5带动下单向阀片11封闭下挡环22时，浮筒5顶端的高度高于U形虹吸管4顶部3cm。

蓄水容器3顶部设有容器盖，进水口1设置在容器盖上，过滤网2包覆在进水口1上。本实施例中，设有容器盖，方便且能够打开，对内部零件进行处理，容器盖与蓄水容器3之间密封连接，能够有效避免蓄水容器3内的水从缝隙渗出。过滤网2的作用，主要在于过滤水中的泥、沙等不溶性物质。

蓄水容器3包括由壳体隔开的上部分和下部分，水积蓄在蓄水容器3的上部分，蓄水容器3下部分与上部分具有壳体隔开，U形管进口12、U形管出口13、涡轮水流量传感器14、出水口17均位于蓄水容器3下部分，U形管进口12、U形管出口13、出水口17的顶侧均伸入蓄水容器3上部分，且高于上下部之间壳体的上侧；导向轴6下端通过紧固螺母固定在蓄水容器3上下部之间的壳体上。

蓄水容器3底部外侧安装有安装座24，脉冲计数器15、豁口排水口18均设置在安装座24内，安装座24内还设有与脉冲计数器15连接并为其充电的内置电池16；脉冲计数器15连接有数据线，内置电池16连接有充电线，豁口排水口18旁侧设有航空防水接头19，数据线与充电线穿设在航空防水接头19内。

数据采集***包括数据采集器、显示器以及接入联网的DTU无线传输模块，脉冲计数器15通过数据线与数据采集器连接，DTU无线传输模块与数据采集器、显示器分别相连。脉冲计数器15可实现水流量数值，现场储存。本实施例中，数据采集器与DTU无线传输模块均为现有技术，在附图中均未示出，因此不展开具体结构分析。DTU无线传输模块，即为数据传输单元DTU(Data Transferunit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。本实施例的DTU无线传输模块，可选购誉天环保公司生产的型号为YT-DTU-600DTU无线传输模块。显示器为终端显示，为现有设备，因此无需展开具体分析。

过滤网2为侧壁设有若干滤孔的筒状结构。筒状结构过滤网2的设置，可具有更高效的过滤效果。

本实施例中，涡轮水流量传感器14为现有设备，因此不展开具体结构分析。涡轮水流量传感器14由磁性叶轮+霍尔传感器构成。浮筒5沿着两侧导向轴6竖向方向向上移动，与下单向阀体作为一体共同运动，通过浮力作用控制下单向阀片11开关，进而控制蓄水容器3水量的积累与排出。本实施例中，涡轮水流量传感器14可选购中江节能电子有限公司的品牌为Sea帝江的型号为YF-S201C的4分透明流传感器、涡轮流量计、水流量传感器。

本实施例中，需要测量的水从进水口1，经过滤网2进入蓄水容器3，浮子9通过第一连接杆8与上单向阀片7固定为一体，当水位达到浮子9顶部时，在浮力作用下，浮子9将上单向阀片7顶起，进而封闭浮筒5底端的上挡环21。浮筒5由两侧导向轴6导向，浮筒5通过第二连接杆10与下单向阀片11固定为一体，当水位继续上升到浮筒5中部时，在浮力作用下，浮筒5带动下单向阀片11上升，下单向阀片11封闭下挡环22，从而封闭蓄水容器3出水口17。当水位到达浮筒5顶端时，水进入浮筒5内部，当浮筒5内灌满水时，浮筒5加上水的重量，使得浮筒5整体重力大于浮力，在重力作用下，浮筒5立刻下降，驱动下单向阀片11打开下挡环22，从而打开蓄水容器3出水口17，利用水位高度差，为触发U形虹吸管4产生虹吸满管流提供条件。经过虹吸加压的水量，经过U形虹吸管4，从豁口排水口18流出，同时驱动涡轮水流量传感器14的磁性叶轮，输出脉冲。数据由内置脉冲计数器15现场存储，同时通过防水航空接头，接入数据采集器，经DTU无线传输模块联网实时观测。每次虹吸动作完成后，浮筒5与浮子9复位，上单向阀片7与下单向阀片11处于打开状态，准备下一次动作。

一次脉冲数对应的水量3ml左右，装置规格通过试水标定，将装置完成一次虹吸动作排出的总水量称重，将总水量/脉冲数，即是每个脉冲对应的水量。装置测量水量范围，300L～2000L/h，h为小时，根据排水管的管径定测量范围。

本实施例中，浮子9通过第一连接杆8与上单向阀片7为一体共同运动，随着水位到达浮子9顶端时，经过浮力作用，三者开始竖直向上移动，进而使上单向阀片7封闭浮筒5底端。具体地，浮子9的作用主要就是通过水对浮子9本身的浮力作用，与第一连接杆8一起驱动上单向阀片7封闭浮筒5底端，进而使浮筒5随着浮力作用，浮筒5通过与第二连接杆10驱动下单向阀片11关闭，防止蓄水容器3内的水渗流，从而使蓄水容器3蓄水，水位上升。采用上单向阀片7和下单向阀片11的优势主要在于无需额外进行电控控制，减少装置线路的复杂程度。当浮筒5内灌满水时，浮筒5加上水的重量，使得浮筒5整体重力大于浮力，在重力作用下，浮筒5立刻下降，驱动下单向阀片11打开，从而让水从蓄水容器3出水口17流出，经虹吸加压的水量，经过U形虹吸管4，从豁口排水口18使水流顺利流出。

本实施例中，涡轮水流量传感器14输出脉冲，数据由内置脉冲计数器15现场存储，能够准确测量水流量，测量过程无需认为操作。豁口排水口18旁边的航空防水接头19设在底部，有利于接入数据采集器，经DTU无线传输模块联网实时观测，同时，航空防水接头19的设置能够有效避免因水引起的电路故障的问题。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种浮筒触发虹吸式自动测量水量装置，其特征在于：包括蓄水容器；所述蓄水容器内设置有浮筒、U形虹吸管、U形管进口、U形管出口、上单向阀片、下单向阀片、浮子、涡轮水流量传感器；所述蓄水容器顶部设有进水口，其下部设有出水口，其底部设有与外界连通的豁口排水口，所述进水口处设有过滤网；所述U形虹吸管开口朝下，所述U形虹吸管的进口通过所述U形管进口与所述涡轮水流量传感器出口连接，所述U形虹吸管的出口通过所述U形管出口与所述豁口排水口连接，所述出水口与所述涡轮水流量传感器进口连接；所述上单向阀片与所述浮子连接，所述下单向阀片通过第二连接杆与所述浮筒固定为一体，所述下单向阀片位于所述出水口内并对出水口进行封闭或打开；所述蓄水容器底部安装有导向轴，所述浮筒设置在所述导向轴上且可沿其上下滑动；所述浮筒为中空的筒体，其上下侧面贯穿，所述浮子位于所述浮筒下方，随着水位的升降，所述上单向阀片封闭或打开所述浮筒底端；所述蓄水容器外部设有用于对涡轮水流量传感器输出的脉冲数进行累积计数的脉冲计数器，所述脉冲计数器连接有数据采集***。

2.根据权利要求1所述的浮筒触发虹吸式自动测量水量装置，其特征在于：所述浮筒下端内侧安装有上挡环，所述上单向阀片通过第一连接杆与所述浮子固定为一体，所述上单向阀片位于所述上挡环下方，所述上单向阀片的直径大于所述上挡环的内径；所述浮子朝下开口形成空腔，所述出水口内设有下挡环，所述第二连接杆上安装有固定轴，所述固定轴中部固定在所述第二连接杆上，所述下单向阀片安装在所述固定轴下端，所述固定轴上端***所述浮子的空腔内；所述固定轴下端穿过所述下挡环，所述下单向阀片位于所述下挡环下方，所述下单向阀片的直径大于所述下挡环的内径；所述上单向阀片升起顶着所述上挡环时，所述浮子内侧顶面与所述固定轴上端之间的距离小于所述浮子空腔的长度。

3.根据权利要求2所述的浮筒触发虹吸式自动测量水量装置，其特征在于：所述第二连接杆为匚型框，其开口朝上，所述浮筒两侧分别固定在匚型框两侧的垂直段上，所述固定轴中部固定在匚型框的水平段上。

4.根据权利要求1所述的浮筒触发虹吸式自动测量水量装置，其特征在于：所述导向轴设有两根，分别设置在所述浮筒的两侧，所述导向轴下端通过固定螺母固定在所述蓄水容器底部，所述浮子位于两所述导向轴之间。

5.根据权利要求2所述的浮筒触发虹吸式自动测量水量装置，其特征在于：所述浮筒带动所述下单向阀片封闭所述下挡环时，所述浮筒顶端的高度高于所述U形虹吸管顶部3cm。

6.根据权利要求1所述的浮筒触发虹吸式自动测量水量装置，其特征在于：所述蓄水容器顶部设有容器盖，所述进水口设置在容器盖上，所述过滤网包覆在所述进水口上。

7.根据权利要求1所述的浮筒触发虹吸式自动测量水量装置，其特征在于：所述蓄水容器包括由壳体隔开的上部分和下部分，水积蓄在所述蓄水容器的上部分，所述蓄水容器下部分与上部分具有壳体隔开，所述U形管进口、U形管出口、涡轮水流量传感器、出水口均位于所述蓄水容器下部分，所述U形管进口、U形管出口、出水口的顶侧均伸入所述蓄水容器上部分，且高于上下部之间壳体的上侧；所述导向轴下端通过紧固螺母固定在所述蓄水容器上下部之间的壳体上。

8.根据权利要求1所述的浮筒触发虹吸式自动测量水量装置，其特征在于：所述蓄水容器底部外侧安装有安装座，所述脉冲计数器、豁口排水口均设置在所述安装座内，所述安装座内还设有与所述脉冲计数器连接并为其充电的内置电池；所述脉冲计数器连接有数据线，所述内置电池连接有充电线，所述豁口排水口旁侧设有航空防水接头，所述数据线与所述充电线穿设在所述航空防水接头内。

9.根据权利要求8所述的浮筒触发虹吸式自动测量水量装置，其特征在于：所述数据采集***包括数据采集器、显示器以及接入联网的DTU无线传输模块，所述脉冲计数器通过数据线与所述数据采集器连接，所述DTU无线传输模块与所述数据采集器、所述显示器分别相连。

10.根据权利要求1所述的浮筒触发虹吸式自动测量水量装置，其特征在于：所述过滤网为侧壁设有若干滤孔的筒状结构。

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