專利名稱：滾動壓輪式水位測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測量裝置，尤其是一種用于液位及物位變率大的測量儀。
在現(xiàn)有技術(shù)里，用于解決水位、閘門開度等測量的同步傳動問題的技術(shù)，多年來均采用全國水文標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會1993年版《水文儀器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編》中GB11828-89浮子式水位計(jì)標(biāo)準(zhǔn)推薦使用的鏈?zhǔn)酱┛卒搸Щ驇е殇撍髯鳛閼宜鳎詼p少測量偏差。該技術(shù)主要有1．用等距離帶珠鋼索作懸索；與懸索配合的測輪(或水位輪)圓周面上打出徑向等距弧長珠穴，以解決同步傳動問題。2．用鏈?zhǔn)酱┛卒搸ё鲬宜?，為配合使用穿孔鋼帶需在測輪外圓周上安裝等距弧長的柱狀尖樁，才能實(shí)現(xiàn)同步傳動。
現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺陷1．由于用上述等距帶珠鋼索及鏈?zhǔn)酱┛卒搸ё鲬宜鲿r(shí)，其帶珠鋼索的珠距及鏈?zhǔn)戒搸У目拙嘁髽O為嚴(yán)格，其誤差等級為μ級，必須用高精度專用設(shè)備制造，故其成本很高。
2．與相應(yīng)的懸索配套的測輪圓周面上必須設(shè)置同步的尖樁或珠穴，其工藝也很復(fù)雜。
3．帶珠鋼索由于增加了大量的珠子，使鋼索自重增加，將會由此引入“參重誤差”，影響其測量精度；穿孔鋼帶易扭曲變形，同樣影響正常測量功能。
4．在水位突變或閘門突然啟動時(shí)會使懸索產(chǎn)生很大的加速度，易引起懸索在測輪上滑動或松脫，導(dǎo)致產(chǎn)生測量誤差，甚至無法正常工作。
5．通用性差，一旦珠距、孔距設(shè)定，便規(guī)定了測輪的直徑，進(jìn)而限制了與之同軸連接的軸角編碼器的使用。如欲使之適配，則必須增加齒輪傳動機(jī)構(gòu)，故此，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)更加復(fù)雜，且引入了傳動誤差和回程誤差。
6．安裝及調(diào)整均不方便。
本實(shí)用新型的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而設(shè)計(jì)一種在不改變原測量儀器主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加彈性滾動壓輪裝置，使其成為一種具有彈性滾動壓輪裝置的水位、物位測量儀，它適用于水位，也適用其他物位的測量，且其制造工藝簡單，成本低，測量誤差小，有效地解決了在水位(物位)變率大及波涌嚴(yán)重的環(huán)境下懸索在測輪上滑動、滑脫問題及同步轉(zhuǎn)動問題。
本實(shí)用新型的任務(wù)是用如下方式來實(shí)施的一種滾動壓輪式水位測量儀，它包括儀器支架，儀器支架中部裝有測輪軸，在支架右側(cè)的測輪軸上裝有軸角編碼器，軸角編碼器由碼盤、編碼器殼體、機(jī)械計(jì)數(shù)顯示器、編碼電信號輸出插座及測輪軸)組成；儀器支架的左側(cè)的測輪軸上裝有測輪，它是通過套裝在測輪軸上的測輪軸套及測輪緊固螺釘固定在測輪軸上；測輪上裝有懸索，懸索的一端頭固定有平衡錘，其另一端頭上固定有浮子；它還包括在測輪兩側(cè)的同一水平面上裝有彈性滾動壓輪裝置，使壓輪沿其徑向方向?qū)宜鲏壕o在測輪的凹槽中；彈性滾動壓輪裝置由裝在壓輪軸上的壓輪軸承和壓輪、彈性元件及支柱和支柱緊固件組成，彈性元件一端與壓輪軸連接，另一端與支柱連接，支柱通過支柱緊固件固定在儀器支架上。所述的彈性滾動壓輪裝置中的壓輪是圓形輪，其外緣面的截面形狀是凹弧型槽，與其配合使用的懸索為圓形鋼索，測輪的外緣徑向截面形狀為V型槽。所述的彈性滾動壓輪裝置中的壓輪的外緣徑向截面形狀為圓柱面，與其配合使用的懸索為短矩形截面鋼帶，測輪的外圓周截面為方形凹槽。所述的彈性元件是用彈性良好的彈簧鋼片制作的，也可以是彈簧杠桿結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)1．以簡單的彈性滾動壓輪機(jī)構(gòu)改善了水位測量儀的同步傳動結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了水位測量儀的測量無間隙、無回程誤差同步傳動。
2．改進(jìn)了測輪及懸索的結(jié)構(gòu)，即測輪不須設(shè)置鉆穴(或安尖樁)；鋼索無須加珠，鋼帶無需穿孔；兩者結(jié)構(gòu)更簡單，更容易制造?？朔藨宜髋c測輪間的滑動、滑脫現(xiàn)象，提高了測量精度與可靠性。
3．通用性強(qiáng)本彈性滾動壓輪裝置適合各種直徑和截面形狀的懸索和各種直徑尺寸的測輪，測輪可直接與軸角編碼器主軸連接，避免了增加傳動機(jī)構(gòu)引入的傳動誤差和回程誤差。
4．本裝置的安裝、調(diào)試和“對水位”或校準(zhǔn)“0”位方便；只需將壓輪彈簧放松(旋轉(zhuǎn)支柱即可實(shí)現(xiàn))，使鋼索與測輪脫離，轉(zhuǎn)動測輪，使編碼器同步轉(zhuǎn)至與之對應(yīng)的“水位”或“0”位，此時(shí)機(jī)械同步計(jì)數(shù)器也轉(zhuǎn)至相應(yīng)的水位或“0”位，再將壓輪、鋼索、測輪壓緊，即可方便地完成了“對水位”或校“0”。用上述方法也可以將編碼器的電輸出信號及與其同步運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械計(jì)數(shù)器調(diào)整到與浮子(或閘門)停留的位置相一致的任何位置。因此本裝置大大簡化了原測量儀器的結(jié)構(gòu)，并提高了測量精度和可靠性，且其具有制作成本低、生產(chǎn)效率高、調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。具有較高的應(yīng)用推廣價(jià)值。特別適用于物位變率大及波涌嚴(yán)重的環(huán)境中使用。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖的側(cè)視圖。
圖3是本實(shí)用新型的滾動壓輪實(shí)施例1局部視圖。
圖4是本實(shí)用新型的滾動壓輪實(shí)施例2局部視圖。
圖5是本實(shí)用新型的彈性滾動壓輪裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖6是本實(shí)用新型的彈性滾動壓輪裝置結(jié)構(gòu)A向視圖。
下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)描述如圖1、2及5所示，它是由儀器支架14、軸角編碼器、測輪8及懸索7和彈性滾動壓輪裝置等組成的。其中儀器支架14是一塊L型板，儀器支架下部通過螺栓穿過圓孔20與基礎(chǔ)聯(lián)接，其上部右側(cè)與軸角編碼器聯(lián)接，軸角編碼器由碼盤16、編碼器殼體15、機(jī)械計(jì)數(shù)顯示器17、編碼電信號輸出插座18及軸9組成；儀器支架14上部左側(cè)裝有測輪8，它是通過套裝在測輪軸9上的測輪軸套13及測輪緊固螺釘12固定在測輪軸9上的；測輪8上的凹槽中裝有懸索7，懸索7一端固定有平衡錘11，懸索7的另一端固定有浮子10，壓輪1沿徑向方向?qū)宜?壓緊在測輪8兩側(cè)的凹槽中，并安裝在同一水平面上。測輪8為圓形輪，其中心有軸孔，其外緣的徑向截面為方形凹槽或V型凹槽；懸索7是一根長索或帶子，其截面為圓形鋼索或矩形截面鋼帶，它的截面形狀與壓輪1和測輪8的外緣面形狀相配合，以增大摩擦面。如圖6所示，由壓輪1、壓輪軸承2、壓輪軸3、彈性元件4、支柱5和支柱緊固件6組成彈性滾動壓輪裝置。壓輪軸承2固定在壓輪軸3中，其外圈上固定有壓輪1，彈性元件4兩端分別與壓輪軸3及支柱5連接；支柱5是一根短軸，其中間有孔通過支柱緊固件6使它固定在儀器支架14上，并使壓輪1起彈性壓緊作用；調(diào)節(jié)緊固件6可使壓輪貼近、壓緊懸索，或使壓輪1與懸索7脫離。調(diào)節(jié)支柱5的高度，可以使壓輪1與測輪8在同一平面上工作。如圖3、4所示，壓輪1是用金屬材料或其他材料加工而成的圓形輪，其外中央有軸孔，其外緣面的截面形狀為凹弧面或圓柱面。壓輪軸承2使壓輪1與懸索7間的接觸為滾動摩擦，此軸承應(yīng)選擇高性能軸承。彈性元件4是用彈性良好的彈簧片或用彈簧和杠桿組成，用它來連接壓輪軸3和支柱5，使其具有一定的彈力。
如圖1、2及5所示，它是在不改變原測量儀器的主體結(jié)構(gòu)，只使用彈性滾動壓輪裝置，并相應(yīng)簡化懸索7結(jié)構(gòu)和測輪8的外緣截面形，使之與懸索7及壓輪1相適應(yīng)，即懸索7用不穿孔鋼帶、無珠鋼索，測輪也無需加工成外緣截面為帶柱狀尖樁或珠穴測輪，這樣其結(jié)構(gòu)更簡單，更可靠的同步傳動，使儀器工作更正常。
如圖3所示為實(shí)用新型的第一個(gè)實(shí)施例，它是在原測量儀器的主體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，只將測輪8的外緣截面形狀改為V形槽，懸索7為圓形鋼索，按圖2位置安裝上彈性滾動壓輪裝置，壓輪1的外緣截面形為圓形凹弧槽，它與鋼索配合。彈性元件4是彈簧片或用彈簧和杠桿組成。
如圖4所示為本實(shí)用新型的第二個(gè)實(shí)施例，它是原測量儀器的主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，只將測輪8的外緣截面形狀改為方形凹槽，懸索7改為矩形截面鋼帶；壓輪1的外緣面為圓柱面，按圖3位置安裝上彈性滾動壓輪裝置；彈性元件4是彈簧片或用彈簧和杠桿組成。
該儀器的安裝方法為1．鋼索或鋼帶作為懸索，直接繞于測輪8的凹槽中，使其一端與浮子(或閘門)連接，另一端與平衡錘(或閘門收索裝置)連接。
2．將彈性滾動壓輪裝在儀器支架14上，使彈性滾動壓輪處于懸索相對于測輪8出入口的切線點(diǎn)上。
3．旋轉(zhuǎn)支柱5，使彈性元件產(chǎn)生足夠的壓力，致使壓輪1將懸索壓緊在測輪8上，旋緊緊固螺釘6，儀器即進(jìn)入待測量狀態(tài)。
該儀器的工作過程壓輪1沿徑向方向?qū)宜鲏壕o，使懸索緊貼測輪8，浮子隨水位升降驅(qū)動懸索運(yùn)動，即帶動測輪8作同步轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動與測輪8同軸連接的軸角編碼器16轉(zhuǎn)動，使軸角編碼器輸出對應(yīng)的電信號，本電信號為一組并行二進(jìn)制循環(huán)碼(格雷碼)，通過編碼器輸出插座18及傳輸電纜與計(jì)算機(jī)輸入端相聯(lián)接。計(jì)算機(jī)可對編碼進(jìn)行譯碼、顯示或進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。機(jī)械同步計(jì)數(shù)器顯示作為現(xiàn)場觀測用，其工作過程為編碼器軸通過內(nèi)部齒輪傳動來驅(qū)動機(jī)械同步計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)動，使其同步顯示水位變化。上述運(yùn)動過程中壓輪作用于懸索7，再作用于測輪8，其產(chǎn)生的壓力是徑向力，該徑向力與懸索7沿測輪8運(yùn)動的方向(切線方向)相互垂直，因此，該壓力只起壓緊作用，并不產(chǎn)生懸索運(yùn)動的阻力。壓輪軸及測輪軸又都由軸承支承，所以本結(jié)構(gòu)能使懸索7在測輪8與壓輪1之間靈活運(yùn)動。調(diào)節(jié)彈性元件的彈力和旋轉(zhuǎn)支柱5的角度，使壓輪1-懸索 7-測輪 8間徑向壓力大于懸索7帶動測輪8旋轉(zhuǎn)的靜摩擦力，就能可靠地實(shí)現(xiàn)懸索與測輪的同步傳動。
權(quán)利要求1．一種滾動壓輪式水位測量儀，它包括儀器支架(14)，儀器支架(14)中部裝有測輪軸(9)，在支架(14)右側(cè)的測輪軸(9)上裝有軸角編碼器，軸角編碼器由碼盤(16)、編碼器殼體(15)、機(jī)械計(jì)數(shù)顯示器(17)、編碼電信號輸出插座(18)及測輪軸(9)組成；儀器支架(14)的左側(cè)的測輪軸(9)上裝有測輪(8)，它是通過套裝在測輪軸上的測輪軸套(13)及測輪緊固螺釘(12)固定在測輪軸(9)上；測輪(8)上裝有懸索(7)，懸索(7)的一端頭固定有平衡錘(11)，其另一端頭上固定有浮子(10)；其特征在于它還包括在測輪(8)兩側(cè)的同一水平面上裝有彈性滾動壓輪裝置，使壓輪(1)沿其徑向方向?qū)宜?7)壓緊在測輪(8)的凹槽中；彈性滾動壓輪裝置由裝在壓輪軸(3)上的壓輪軸承(2)和壓輪(1)、彈性元件(4)及支柱(5)和支柱緊固件(6)組成，彈性元件(4)一端與壓輪軸(3)連接，另一端與支柱(5)連接，支柱(5)通過支柱緊固件(6)固定在儀器支架(14)上。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾動壓輪式水位測量儀，其特征在于所述的彈性滾動壓輪裝置中的壓輪(1)是圓形輪，其外緣面的截面形狀是凹弧型槽，與其配合使用的懸索(7)為圓形鋼索，測輪(8)的外緣徑向截面形狀為V型槽。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的滾動壓輪式水位測量儀，其特征在于所述的彈性滾動壓輪裝置中的壓輪(1)的外緣徑向截面形狀為圓柱面，與其配合使用的懸索(7)為短矩形截面鋼帶，測輪(8)的外圓周截面為方形凹槽。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性滾動壓輪水位測量儀，其特征在于所述的彈性元件(4)是用彈性良好的彈簧鋼片制作的，也可以是彈簧杠桿結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種適用于測量液位及物位的滾動壓輪式水位測量儀,它由裝在儀器支架左側(cè)的測輪、浮子、平衡錘、懸索及彈性滾動壓輪裝置和支架右側(cè)的軸角編碼器、機(jī)械計(jì)數(shù)顯示器、編碼信號輸出插座等組成。裝在懸索上的浮子隨水位升降,驅(qū)動懸索帶動測輪同步轉(zhuǎn)動,使與測輪同軸的軸角編碼器轉(zhuǎn)動而輸出對應(yīng)的電信號。本儀器有效地解決了懸索與測輪間的滑動及同步傳動問題,特別適用于水位(物位)變率大及波涌嚴(yán)重的環(huán)境使用,適宜推廣應(yīng)用。
文檔編號G01F23/66GK2436921SQ00221069
公開日2001年6月27日 申請日期2000年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月13日
發(fā)明者張敏, 張?jiān)?申請人:張敏, 張?jiān)?br>