[其他]量水计

说明书

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，M²

g为重力加速度，9.81米/秒²

z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。