转桶式大坝渗流量仪的制作方法

1.本实用新型属于水利测量技术领域，具体涉及一种转桶式大坝渗流量仪。


背景技术：

2.渗流量监测是大坝安全监测的重要项目。大坝渗流量直接反映了大坝结构体内的安全状况，当渗流量达到一定量时，直接影响到大坝的安危。因此大坝渗流量是大坝及其水工建筑物安全运行监测的重要物理量之一。目前,对于1～300l/s大流量的渗流量自动化测量主要采用量水堰法间接实现。量水堰法是让待测流体流过一定形状的堰板(如三角堰，矩形堰等)，通过测量流体在堰板上的水头的高度，结合不同形状对应不同的经验公式加以计算得到待测流体的流量。这种流量计有一个致命的缺陷，就是当流量很小或堰板由于污垢敷积等原因改变形状时，拟合公式就会与现场情况严重不符，计算出来的流量也就十分不准确，甚至是错误的。
3.目前对于小于1l/s的流量主要是通过人工进行监测，劳动强度大、工作效率低、实时性差；也有一部分自动化测量仪器投入使用，实用新型专利《大坝渗流量高精度流量计》（cn 101339066 b），公开了一种大坝渗流量高精度流量计，新型专利《大坝渗流量仪》（cn 203672428），公开了一种大坝渗流量仪，实用新型专利《一种高精度小流量渗流量自动测量方法》（cn 111811596），公开了一种高精度小流量渗流量自动测量方法，但由于坝体及建筑物内渗析出来的流体内存在钙化物和呈粉末状杂质，杂质因其细小，滤网无法将其滤除，小流量渗流经过稍长时间的流经会积覆大量的杂质和钙化物所产生的水垢物质，由于这些仪器均采用阀门来排水或控制水流方向，在水流里有泥沙的工况下，会因为混入到水流里的泥沙导致阀门被卡死或无法完全关闭，出现测量不正常问题，可靠性差。且现有渗流量自动化测量仪器均没有自清洁装置，仪器长期使用后，特别是在多杂质和泥沙工况下，常常需要人工去拆卸仪器，进行内部清洗工作，维护工作量大、成本高。
4.另外，现有容积式渗流量自动化测量仪器因其活动的进水管道，占用了一定的高度空间，在大坝工程的实际工况中，较多情况下的小渗流监测引水口高度空间受限，出现仪器无法安装的现象。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种转桶式大坝渗流量仪，能够进行小渗流监测，测量可靠性高。
6.为达到上述目的，本实用新型是采用下述技术方案实现的：
7.本实用新型提供一种转桶式大坝渗流量仪，包括仪器支撑部件、连接在所述仪器支撑部件上的容器以及执行器；
8.所述仪器支撑部件包括支撑底板、安装在所述支撑底板上的支撑轴、数个安装在所述支撑底板上的支撑杆、安装于所述支撑杆上的接支板以及安装在多个支撑杆顶部的上支撑板；所述上支撑板上设有用于导水入容器的引流管；所述支撑轴上固定安装有用于测
量水位的液位计，所述支撑轴在下部固定设置有密封器和自清洁装置；
9.所述容器通过轴承与所述支撑轴转动连接，所述容器的上盖开设有与所述引流管位置相对应的开口，所述容器的底板上设置有排水口和排水管；
10.所述执行器驱动所述容器绕支撑轴转动，所述排水口和排水管随着容器一起转动，使容器切换为复位位置或测量位置，并通过与所述液位计相连接计算获取流量值；
11.当容器处于复位位置时，所述排水管处于所述引流管的正下方，引流管中的水流流入排水管排走，所述排水口处于敞开状态；
12.当容器处于测量位置时，所述排水管远离所述引流管的正下方，引流管中的水流全部不流入排水管中，所述排水口被所述密封器封住。
13.进一步的，所述液位计外罩设有防浪器，所述防浪器上端留有开口。
14.进一步的，所述密封器为硅橡胶密封器。
15.进一步的，所述自清洁装置为清洁刷和/或超声波清洗装置。
16.进一步的，所述执行器安装在所述上支撑板上，包括测控电路和均与所述测控电路连接的电机、位置反馈器和位置感应器、位置指示器；
17.所述电机的输出轴与所述容器的顶部固定连接，用于驱动容器转动；
18.所述位置反馈器用于将容器的位置状态反馈给位置感应器；
19.所述位置感应器用于将容器位置信号反馈给测控电路；
20.所述位置指示器用于同步指示容器的位置状态；
21.所述测控电路通过设置的通信接口与远程设备通信获取测量指令和传输数据，所述测控电路用于根据测量指令和容器位置信号控制电机，并根据液位计的信号和预设定的流量校准参数计算出流量值。
22.进一步的，所述液位计为浮子式液位计，包括通过连接杆安装在支撑轴上的导向杆和液位开关；所述液位开关与所述测控电路相连接；所述液位开关包括浮子和位置开关，所述浮子套接在所述导向杆上，所述位置开关预埋在所述导向杆内的预设位置。
23.与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果：
24.1、本实用新型通过容器转动控制水流方向，实现测量与引流分离，解决了因大坝渗流流体中含有大量粉末状杂质及钙化物敷积在仪器上，而导致仪器测值不准确和无法长期稳定测量的问题，同时本实用新型采用无阀门设计解决了因阀门或关闭不严引起的仪器不可靠的问题；
25.2、本实用新型设计了自动清洁装置，仪器具有容器自清洁装置，在执行器的测控电路控制下，可自动完成容器内部清洁工作，增加了仪器的使用寿命，精简了结构，方便维修，扩大了使用工况范围，具有很好的推广应用价值。
26.3、本实用新型采用转动测量容器方式的渗流量测量方法，仅转动与电机直接连接的测量容器即可实现水流方向的控制，传动机构简单，提高了仪器工作可靠性。
27.4、本实用新型的结构简单，仪器进水口高度低，使仪器更适用于高度受限的工况，且本实用新型的技术方案没有任何阀门，不会出现因杂质或泥沙卡死现象，降低了仪器发生故障概率，提升了仪器长期测量工作的可靠性。
28.5、本实用新型中，仪器具有防浪器，能够降低水波浪对测量的影响，提高了测量精度与稳定性。
29.6、本实用新型中，将测控电路、位置状态反馈器和感应器、电机等集成到执行器中，实现了仪器一体化、本地计算最终值、数字化，消除了长电缆传输传感器信息的易受干扰的问题。
附图说明
30.图1 为本实用新型转桶式大坝渗流量仪的整体结构剖视图；
31.图2 为本实用新型转桶式大坝渗流量仪的执行器内部构成图。
32.图中：1、支撑底板；12、支撑轴；2、接支板；3、密封器；4、液位开关；5、防浪器；6、容器；61、排水口；62、上盖；63、容器底板；7、导向杆；8、支撑杆；9、执行器；91、位置感应器；92、测控电路；93、位置反馈器；94、位置指示器；95、电机；10、上支撑板；11、引流管；13、排水管；14、自清洁装置；15、轴承。
具体实施方式
33.下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
34.在本实施例的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所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施例和简化描述，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施例的限制。
35.实施例一：
36.本实施例提供一种转桶式大坝渗流量仪，如图1所示，包括仪器支撑部件、连接在所述仪器支撑部件上的容器6以及执行器9。
37.所述仪器支撑部件包括支撑底板1、安装在所述支撑底板1上的支撑轴12、数个安装在所述支撑底板1上的支撑杆8、安装于所述支撑杆8上的接支板2以及安装在多个支撑杆8顶部的上支撑板10；所述上支撑板10上设有用于导水入容器6的引流管；所述支撑轴12上固定安装有液位计，所述支撑轴12在下部固定设置有密封器3和自清洁装置14。
38.所述容器6通过轴承15与所述支撑轴12转动连接，所述容器6的上盖62开设有与所述引流管位置相对应的开口，所述容器6的容器底板63上设置有排水口61和排水管13。
39.所述执行器9驱动所述容器6绕支撑轴12转动，所述排水口61和排水管13随着容器6一起转动，使容器6切换为复位位置或测量位置，并通过与所述液位计相连接计算获取流量值；
40.当容器6处于复位位置时，所述排水管13处于所述引流管11的正下方，引流管11中的水流流入排水管13排走，所述排水口61处于敞开状态；
41.当容器6处于测量位置时，所述排水管13远离所述引流管11的正下方，引流管11中的水流全部不流入排水管13中，所述排水口61被所述密封器3封住。
42.实施原理： 容器6可通过其上盖62由固定在上支撑板10上的执行器9带动，并通过安装于支撑轴12上的轴承15，绕支撑轴12转动，容器6的排水口61和安装在容器6底板上的排水管13随着容器6一起转动，控制水流方向。
43.通过容器6转动控制水流方向，实现测量与引流分离，解决了因大坝渗流流体中含
有大量粉末状杂质及钙化物敷积在仪器上，而导致仪器测值不准确和无法长期稳定测量的问题，同时本实用新型采用无阀门设计解决了因阀门或关闭不严引起的仪器不可靠的问题。
44.实施例二：
45.如图1 所示，本实施例转桶式大坝渗流量仪，其组成包括：一个由一个装于仪器支撑底板1上的支撑轴12、数个装于仪器支撑底板1周边的支撑杆8、安装于支撑杆8上的接支板2以及安装于数个支撑杆8之上的上支撑板10组成的仪器支撑部件，一个安装在支撑板10上的执行器9，一个安装于支撑轴12上的轴承15，一个安装于轴承15上的容器6，一个安装于支撑轴12上的防浪器5和导向杆7，一个套在导向杆7上的液位开关4，一个安装于防浪器5下端的密封器3和自清洁装置14，一个安装在上支撑板10上的引流管11，一个安装于容器6底板63上的排水管13。
46.图2所示为执行器9的内部组成，包括电机95、测控电路92、位置反馈器93和位置感应器91、位置指示器94。
47.图1中的防浪器5上端留开口（图中未画出），用于内外空气联通。
48.图1中的密封器3的密封材料为硅橡胶。
49.图1中的自清洁装置14在本实施例中采用清洁刷。
50.图中1的容器6通过其上盖62与执行器9的电机95的转轴（图中未标出）相连，通过底板63与轴承15外周相连，容器6底板63上设有排水口61，容器6上盖62上设开口（图中未标出）；引流管11通过容器6的上盖62上的开口将水流引入容器6内。
51.本实用新型转桶式大坝渗流量仪在图1所示的实施例中，容器6可通过其上盖62由固定在上支撑板10上的执行器9的电机95带动，并通过安装于支撑轴12上的轴承15，绕支撑轴12转动，容器6的排水口61和安装在容器6底板63上的排水管13随着容器6一起转动，控制水流方向。
52.平常不测量时，容器6处于复位位置，引流管11中的水流流入安装在容器6底板63上的排水管13直接排走，容器6底部的排水口61处于完全敞开状态，容器6中不会有水积存；液位开关4回复到导向杆7的最下端。
53.本实用新型转桶式大坝渗流量仪实施例测量工作流程如下：
54.(1)测量准备，首先执行一个容器6位置复位流程，由执行器9中的测控电路92控制电机95驱动容器6反向转动，执行器9中的位置反馈器93同步将容器6的位置状态反馈给位置感应器91；当容器6回到复位位置时，位置感应器91将容器6达到复位位置状态反馈给测控电路92，测控电路92停止驱动电机95，位置指示器94同步指示到复位位置；容器6在复位位置状态下，引流管11中的水流流入安装在容器6底板63上的排水管13直接排走，容器6底部的排水口61处于完全敞开状态，容器6中不会有水积存。
55.(2)启动测量，执行器9的测控电路92控制电机95，驱动容器6正向旋转，执行器9中的位置反馈器93同步将容器6的位置状态反馈给位置感应器91；当容器6旋转达到测量位置时，位置感应器91将容器6达到测量位置状态反馈给测控电路92，测控电路92停止驱动电机95，位置指示器94同步指示到测量位置；容器6在测量位置状态下，引流管11中的水流全部流入容器6中，同时，容器6底部的排水口61被固定在防浪器5下端的密封器3封住，容器6中的水不会流出。
56.(3)测量，随着水量的增多，液面渐渐上升，当液面到达防浪器5时，液面的水波浪被阻挡，使防浪器5中的液面波浪减小；随着液面继续上升，液位开关4沿着导向杆7到达测量零点时，液位开关4输出一个液位零点信号，执行器9中的测控电路92开始计时；液面继续上升，当液位开关4沿着导向杆7到达到测量满度时，液位开关4输出一个液位到达满度点信号，执行器9中的测控电路92停止计时；测控电路92根据计时值和预设定的流量校准参数，计算出流量值并保存在测控电路92的存储器中，远程采集设备可以通过测控电路92的通信接口获取流量值数据。
57.(4)结束测量，执行器9中的测控电路92控制电机95，驱动容器6反向旋转，执行器9中的位置反馈器93同步将容器6的位置状态反馈给位置感应器91；当容器6反向旋转达到复位位置时，位置感应器91将容器6达到复位位置状态发送给测控电路92，测控电路92停止驱动电机95，位置指示器93同步指示到复位位置；容器6在复位位置状态下，引流管11中的水流全部流入排水管13中直接排走；与此同时，容器6底板63上的排水口61全部敞开，不再被密封器3遮挡，容器6中的水流出，最终没有水积存在容器6中。
58.本实用新型转桶式大坝渗流量仪还设计有自清洁功能，实施例的自清洁工作流程如下：
59.（1）自清洁准备，首先由执行器9中的测控电路92控制执行一个容器6位置复位流程，使容器6归位到复位位置；然后由执行器9中的测控电路92控制电机95，驱动动容器6正向旋转到清洗起点位置（在本实施例中清洗起点位置与测量位置统一为同一个位置）。
60.（2）清洁，由执行器9中的测控电路92控制电机95，驱动动容器6正向旋转到清洗终点位置，稍停片刻后，执行器9中的测控电路92再控制电机95，驱动动容器6反向旋转到清洗起点位置（本实施例中，清洗终点位置设置为从清洗起点开始正向旋转300
°
的位置，在此位置设置以密封器3不会撞到排水管13，但尽可能接近排水管13为原则）；在容器6的旋转过程中，引流管11的水流流入到容器6中，安装于防浪器5下端的自清洁装置14将自动清洗容器6底部的泥沙、杂质、污秽物等，清洗掉的泥沙、杂质、污秽物等物质随同进入容器6的水流，通过容器6的底板63上的排水口61排除。
61.（3）根据设定参数，控制执行器9自动控制，重复执行以上（2）中清洁流程，直到完成设定清洁次数。
62.（4）结束清洁，由执行器9中的测控电路92控制执行一次容器6位置复位流程，使容器6归位到复位位置；在此位置，引流管11中的水流流入安装在容器6底板63上的排水管13直接排走，容器6底部的排水口61处于完全敞开状态，容器6中不会有水积存。
63.本实用新型采用转动测量容器6方式（称之为转桶式）的渗流量测量方法，仅转动与电机95直接连接的测量容器6即可实现水流方向的控制，传动机构简单，提高了仪器工作可靠性。本实用新型的水流控制零部件仅有一个可转动测量容器6、固定式进水管、排水管13，以及容器6底部排水口61密封器3，结构简单，仪器进水口高度低，使仪器更适用于高度受限的工况。本实用新型的技术方案没有任何阀门，不会出现因杂质或泥沙卡死现象，降低了仪器发生故障概率，提升了仪器长期测量工作的可靠性。本实用新型中，仪器具有防浪器5，能够降低水波浪对测量的影响，提高了测量精度与稳定性。本实用新型中，仪器具有容器6自清洁装置14，在执行器9的测控电路92控制下，可自动完成容器6内部清洁工作。另外本实用新型中将测控电路92、位置状态反馈器和感应器、电机95等集成到执行器9中，实现了
仪器一体化、本地计算最终值、数字化，消除了长电缆传输传感器信息的易受干扰的问题。
64.本实用新型中的电机95不限于普通减速直流电机95，也可以是步进电机95、伺服电机95等。液位计不限于浮子式，也可采用压力式等，一切能感知液位高度变化的传感器均能实现液位监测工作，并最终计算出流量值。密封器3的密封材料不限于橡胶，也可以是其他耐高低温、耐磨的软性材料。自清洁装置14不限于清洁刷，也可以是超声波清洗装置等能实现自动清洁功能的装置。
65.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。
66.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一体地连接；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。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。
67.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之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
68.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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
69.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不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下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。