用于渾水壓力測(cè)量的薄膜隔沙系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于渾水壓力測(cè)量的薄膜隔沙系統(tǒng)，它包括一臥式布置的渾水桶，一臥式布置且敞口端與渾水桶的敞口端對(duì)接在一起的清水桶，一裝夾在渾水桶和清水桶連接處的隔離薄膜，以及安裝于渾水桶和清水桶上的閥門組件。渾水桶的桶底中心通過管道與渾水系統(tǒng)取壓點(diǎn)連接，清水桶的桶底中心通過測(cè)壓管道與測(cè)壓傳感器連接。隔離薄膜為一環(huán)形翼板、一環(huán)形凹槽和一圓形凸面組合成一體的折疊式結(jié)構(gòu)，環(huán)形翼板裝夾在渾水桶和清水桶連接處，環(huán)形凹槽和圓形凸面形成向清水桶一側(cè)突出的薄膜凸面。清水桶內(nèi)壁上刻畫有一環(huán)線，環(huán)線所在平面與薄膜凸面初始位置平齊。本實(shí)用新型因消除了泥沙沉積、密度變化給壓力測(cè)量帶來的不確定性，所以提高了渾水壓力測(cè)量的精度。
【專利說明】用于渾水壓力測(cè)量的薄膜隔沙系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及渾水壓力測(cè)量領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種用于渾水壓力測(cè)量的薄膜隔沙系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多水利水電工程中，常需測(cè)量水壓和壓差，測(cè)量清水壓力和壓差時(shí)，多采用壓力傳感器。而我國多泥流河流很多，如果將多泥流河流中的渾水直接接入壓力測(cè)量系統(tǒng)，因渾水在測(cè)量管道中沒有流動(dòng)，泥沙將逐漸沉積，測(cè)量管道中渾水密度將逐漸大于實(shí)際渾水密度，渾水密度的變化將嚴(yán)重影響壓力測(cè)量的精度。
[0003]在某些試驗(yàn)中，取壓點(diǎn)有可能是低于大氣壓力的負(fù)壓，為避免進(jìn)氣和保護(hù)傳感器，常需將傳感器布置在取壓點(diǎn)下方，如取壓點(diǎn)壓力有可能低于汽化壓力，傳感器需布置于取壓點(diǎn)IOm以下。如圖1所示，假定傳感器O安裝在取壓點(diǎn)以下，取壓點(diǎn)和傳感器O之間高程差為Z，取壓點(diǎn)壓力為P，傳感器測(cè)量壓力為pm，則傳感器測(cè)量壓力Pm和取壓點(diǎn)壓力P存在如下關(guān)系:
[0004]pm=p+Z.P g(I)
[0005]式中，pm是傳感器測(cè)量壓力，Pa ；p是取壓點(diǎn)壓力，Pa ；Z是取壓點(diǎn)和傳感器之間高程差，m ； P是測(cè)量管道內(nèi)渾水的平均密度，kg/m3 ；g是當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋琺/s2。
[0006]從式(I)中可以看出，其它參數(shù)不變的情況下，傳感器測(cè)量壓力Pm與測(cè)量管道內(nèi)渾水的平均密度P成正比。但是，測(cè)量管路內(nèi)是靜水，渾水密度會(huì)因泥沙沉積而變化，渾水密度的變化將給壓力測(cè)量帶來很大的不確定性。假定被測(cè)量渾水系統(tǒng)(以下簡稱渾水系統(tǒng))內(nèi)渾水密度為Ps=1050kg/m3，而測(cè)量管路內(nèi)密度PM=1060kg/m3，取壓點(diǎn)壓力p=100000Pa，Z=10m，則pm=203950Pa。但是，由于測(cè)量管路中的渾水密度處于變化中，且無法準(zhǔn)確測(cè)量，如仍采用渾水系統(tǒng)內(nèi)密度Ps=1050kg/m3，換算出的取壓點(diǎn)壓力為100981Pa，比實(shí)際壓力高出近1%。當(dāng)然也可能固體顆粒進(jìn)入測(cè)量管路較少，測(cè)量管路內(nèi)PM=1010kg/m3，如仍采用P s=1050kg/m3，換算出的取壓點(diǎn)壓力為96077Pa，比實(shí)際壓力低4%。因此，有必要設(shè)計(jì)一種隔沙系統(tǒng)，只允許渾水壓力傳遞給測(cè)壓傳感器，盡可能阻隔渾水中的泥沙顆粒進(jìn)入測(cè)量管路及傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種用于渾水壓力測(cè)量的薄膜隔沙系統(tǒng)，以避免渾水直接進(jìn)入測(cè)壓管路及測(cè)壓傳感器，消除因渾水中泥沙等固體顆粒進(jìn)入測(cè)量管路而給壓力測(cè)量帶來的不確定性，提高渾水壓力的測(cè)量精度。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案:一種用于渾水壓力測(cè)量的薄膜隔沙系統(tǒng)，其特征在于，它包括:一臥式布置的渾水桶，一臥式布置且敞口端與所述渾水桶的敞口端對(duì)接在一起的清水桶，一裝夾在所述渾水桶和清水桶連接處的隔離薄膜，以及安裝于所述渾水桶和清水桶上的閥門組件；所述渾水桶的桶底中心通過管道與渾水系統(tǒng)取壓點(diǎn)連接，所述清水桶的桶底中心通過測(cè)壓管道與測(cè)壓傳感器連接；所述隔離薄膜為一環(huán)形翼板、一環(huán)形凹槽和一圓形凸面組合成一體的折疊式結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形翼板裝夾在所述渾水桶和清水桶連接處，所述環(huán)形凹槽和所述圓形凸面形成向所述清水桶一側(cè)突出的薄膜凸面；所述清水桶內(nèi)壁上刻畫有一環(huán)線，所述環(huán)線所在平面與所述薄膜凸面初始位置平齊。
[0009]所述閥門組件包括兩設(shè)置在所述渾水桶和清水桶桶壁上部的排氣閥門，一設(shè)置在所述渾水桶和渾水系統(tǒng)之間管道上的連通閥，一設(shè)置在所述渾水桶桶壁下部的排沙閥門，以及一設(shè)置在所述清水桶桶壁下部的進(jìn)水閥門。
[0010]所述渾水桶和所述清水桶的桶壁均采用透明的有機(jī)玻璃制成，所述桶底均采用金屬封板，且所述渾水桶和所述清水桶通過設(shè)置在桶底外沿的長螺栓把合成一個(gè)整體。
[0011]連通所述渾水系統(tǒng)的管道和連通所述測(cè)壓傳感器的測(cè)壓管道位于同一高度。
[0012]所述隔離薄膜的所述環(huán)形翼板外徑等于所述渾水桶和所述清水桶的外徑，所述環(huán)形翼板的內(nèi)徑小于所述渾水桶和所述清水桶的內(nèi)徑；所述薄膜凸面與所述渾水桶和所述清水桶連接處的距離為LI，所述環(huán)形凹槽的底面與所述渾水桶和所述清水桶連接處的距離為L2，且 L2〈L1。
[0013]所述隔離薄膜采用柔韌性好的薄橡膠材料經(jīng)特殊工藝壓鑄而成。
[0014]本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本實(shí)用新型隔斷了渾水直接進(jìn)入測(cè)壓系統(tǒng)，可節(jié)省清洗測(cè)壓管道及測(cè)壓傳感器的次數(shù)及費(fèi)用。2、本實(shí)用新型由于在測(cè)壓管道及測(cè)壓傳感器內(nèi)均為清水，其密度可高精度測(cè)量或計(jì)算，消除了因泥沙沉積、密度變化給壓力測(cè)量帶來的不確定性。3、本實(shí)用新型使用的隔離薄膜較薄，且具有較強(qiáng)的柔韌性，當(dāng)隔離薄膜兩側(cè)出現(xiàn)壓差時(shí)，隔離薄膜可通過變形將渾水側(cè)壓力更真實(shí)的傳遞到清水側(cè)。4、本實(shí)用新型的隔離薄膜設(shè)計(jì)成折疊式，當(dāng)折疊式隔離薄膜因受力需沿圓桶軸線方向產(chǎn)生與傳統(tǒng)平面薄膜相同的位移時(shí)，作用在折疊式薄膜上的力比作用在傳統(tǒng)平面薄膜上的力小得多。并可通過利用突出到清水側(cè)的薄膜凸面和刻在清水桶上的環(huán)線對(duì)齊，以便于在測(cè)量前將隔離薄膜調(diào)整到中間的不受力位置。除此之外，還可通過清水桶上的環(huán)線及有關(guān)小閥門來調(diào)整隔離薄膜位置、形態(tài)，減小了隔離薄膜在測(cè)試過程中的受力和變形，使隔離薄膜兩側(cè)的壓力差減小到測(cè)壓傳感器測(cè)試誤差以內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是常見壓力測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
[0016]圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖
[0017]圖3是本實(shí)用新型隔離薄膜的剖視示意圖
[0018]圖4是清水桶環(huán)形刻線示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0020]如圖2所示，本實(shí)用新型包括渾水桶1、清水桶2、隔離薄膜3以及閥門組件4。渾水桶I和清水桶2采用臥式布置，且渾水桶I和清水桶2的敞口端對(duì)接在一起，隔離薄膜3裝夾在渾水桶I和清水桶2連接處。渾水桶I的桶底中心通過管道與渾水系統(tǒng)取壓點(diǎn)(圖中未示出)連接，清水桶2的桶底中心通過測(cè)壓管道與測(cè)壓傳感器(圖中未示出)連接。閥門組件4包括兩設(shè)置在渾水桶I和清水桶2桶壁上部的排氣閥門41和42，一設(shè)置在渾水桶I和渾水系統(tǒng)之間管道上的連通閥43，一設(shè)置在渾水桶I桶壁下部的排沙閥門44，以及一設(shè)置在清水桶2桶壁下部的進(jìn)水閥門45。
[0021]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，渾水桶I和清水桶2的桶壁均采用透明的有機(jī)玻璃制成，桶底均采用金屬封板，且渾水桶I和清水桶2通過設(shè)置在桶底外沿的長螺栓(圖中未示出)把合成一個(gè)整體。
[0022]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，連通渾水系統(tǒng)的管道和連接測(cè)壓傳感器的管道位于同一高度。
[0023]如圖3，隔離薄膜3為折疊式結(jié)構(gòu)，其可以視為一環(huán)形翼板、一環(huán)形凹槽和一圓形凸面的組合體，其中環(huán)形翼板裝夾在渾水桶I和清水桶2連接處，環(huán)形凹槽和圓形凸面則形成向清水桶2 —側(cè)突出的薄膜凸面31。
[0024]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖3、圖4所示，環(huán)形翼板的外徑Dl等于渾水桶I和清水桶2的外徑dl，環(huán)形翼板的內(nèi)徑D2稍小于渾水桶I和清水桶2的內(nèi)徑d2 ;薄膜凸面31與環(huán)形翼板距離為LI，環(huán)形凹槽的底面與環(huán)形翼板距離為L2，且L2〈L1。
[0025]如圖4所示，在清水桶2內(nèi)壁距離渾水桶I和清水桶2連接處L處刻畫環(huán)線5，且L=Ll,用于保證隔離薄膜3在測(cè)試過程中初始位于不受力位置。
[0026]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，隔離薄膜3采用柔韌性較好的薄橡膠材料經(jīng)特殊工藝壓鑄而成。
[0027]本實(shí)用新型的測(cè)量原理是:采用隔離薄膜3將渾水和清水隔離，使泥沙等固體顆粒(以下簡稱泥沙)無法進(jìn)入清水桶2、測(cè)壓管道及測(cè)壓傳感器。渾水通過隔離薄膜3將壓力傳遞至清水側(cè)，再通過清水側(cè)的清水傳遞給測(cè)壓傳感器。
[0028]本實(shí)用新型的折疊式且柔韌性較好的隔離薄膜3能夠減小因其變形而產(chǎn)生的彈性力，通過調(diào)整隔離薄膜3的初始位置來消除或減小隔離薄膜3的變形，確保隔離薄膜3對(duì)測(cè)量精度的影響降低到測(cè)壓傳感器測(cè)試誤差以下。
[0029]下面具體說明調(diào)整隔離薄膜3的步驟:
[0030]I)打開排氣閥門41和42。
[0031 ] 2)打開進(jìn)水閥門45和連通閥門43 (如系統(tǒng)內(nèi)沒水，可關(guān)閉該閥，通過排沙閥門44充清水)緩慢充水，同時(shí)觀察兩側(cè)水位，盡量保持同步上升，待排氣閥門41和42均出水時(shí)關(guān)閉連通閥門43和進(jìn)水閥門45。
[0032]3)檢查薄膜凸面31和環(huán)線5是否對(duì)齊，如對(duì)齊，關(guān)閉排氣閥門41和42，調(diào)整完畢。如薄膜凸面31偏向環(huán)線5的清水側(cè)，則關(guān)閉排氣閥門42，緩慢打開進(jìn)水閥門45向清水側(cè)充水，同時(shí)觀察薄膜凸面31位置，至其和環(huán)線5對(duì)齊時(shí)關(guān)閉進(jìn)水閥門45，然后關(guān)閉排氣閥門41 ;如薄膜凸面31偏向環(huán)線的渾水側(cè)，則關(guān)閉排氣閥門41，緩慢打開連通閥門43向渾水側(cè)充水，同時(shí)觀察薄膜凸面31位置，至其和環(huán)線對(duì)齊時(shí)關(guān)閉連通閥門43，然后關(guān)閉排氣閥門42。調(diào)整完成后即可和渾水系統(tǒng)連接進(jìn)行壓力測(cè)試。
[0033]在測(cè)量壓力時(shí)，連通閥門43開啟，排氣閥門41和42、排沙閥門44以及進(jìn)水閥門45均處于關(guān)閉狀態(tài)。
[0034]在測(cè)試過程中，如發(fā)現(xiàn)渾水側(cè)有較多固體顆粒沉積，應(yīng)打開排沙閥門44排沙。排沙時(shí)連通閥43必須處于開啟狀態(tài)。排沙時(shí)如發(fā)現(xiàn)吸入空氣，應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)壓力直至能排出水為止。
[0035]測(cè)試過程中，應(yīng)經(jīng)常檢查薄膜隔沙系統(tǒng)內(nèi)是否有空氣聚集，并及時(shí)排除聚集的空氣。渾水側(cè)的空氣通過渾水桶頂部的排氣閥門41排氣，如發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)處于負(fù)壓則應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)壓力為正壓后再排氣。清水側(cè)排氣前需先關(guān)閉連通閥門43，再打開排氣閥門42，緩慢開啟進(jìn)水閥45排氣，至空氣排完后先關(guān)進(jìn)水閥門45，再關(guān)排氣閥門42。
[0036]渾水系統(tǒng)加壓后，測(cè)壓管路及清水桶2內(nèi)的水體會(huì)被壓縮，隔離薄膜3可能會(huì)產(chǎn)生向清水側(cè)的位移，使薄膜因變形產(chǎn)生應(yīng)力。但是，由于水的密度隨壓力變化非常小，由此隔離薄膜3產(chǎn)生的位移非常小。如有機(jī)玻璃桶內(nèi)徑為0.2m，清水側(cè)長度為0.2m，測(cè)壓管道內(nèi)徑為0.02m，長度為12m，清水系統(tǒng)總體積為0.01005m3。在水溫20°C時(shí)，如壓力為IO5Pa,水密度為998.2kg/m3，在壓力為IO6Pa時(shí)，水密度為998.6kg/m3,密度變化約0.04%。換算到隔離薄膜3所在平面，其因水體壓縮產(chǎn)生的位移只有0.13_。而試驗(yàn)壓力通常不高于3 X IO5Pa,其產(chǎn)生的位移會(huì)小于0.04_。由于薄膜即薄又具有良好的柔韌性，且進(jìn)行了折疊式特殊設(shè)計(jì)，故其產(chǎn)生的影響壓力傳遞的附加力會(huì)小于傳感器測(cè)量誤差，可忽略不計(jì)。
[0037]上述各實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本實(shí)用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種用于渾水壓力測(cè)量的薄膜隔沙系統(tǒng)，其特征在于，它包括:一臥式布置的渾水桶，一臥式布置且敞口端與所述渾水桶的敞口端對(duì)接在一起的清水桶，一裝夾在所述渾水桶和清水桶連接處的隔離薄膜，以及安裝于所述渾水桶和清水桶上的閥門組件；所述渾水桶的桶底中心通過管道與渾水系統(tǒng)取壓點(diǎn)連接，所述清水桶的桶底中心通過測(cè)壓管道與測(cè)壓傳感器連接；所述隔離薄膜為一環(huán)形翼板、一環(huán)形凹槽和一圓形凸面組合成一體的折疊式結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形翼板裝夾在所述渾水桶和清水桶連接處，所述環(huán)形凹槽和所述圓形凸面形成向所述清水桶一側(cè)突出的薄膜凸面；所述清水桶內(nèi)壁上刻畫有一環(huán)線，所述環(huán)線所在平面與所述薄膜凸面初始位置平齊。
2.如權(quán)利要求1所述的用于渾水壓力測(cè)量的薄膜隔沙系統(tǒng)，其特征在于，所述閥門組件包括兩設(shè)置在所述渾水桶和清水桶桶壁上部的排氣閥門，一設(shè)置在所述渾水桶和渾水系統(tǒng)之間管道上的連通閥，一設(shè)置在所述渾水桶桶壁下部的排沙閥門，以及一設(shè)置在所述清水桶桶壁下部的進(jìn)水閥門。
3.如權(quán)利要求1所述的用于渾水壓力測(cè)量的薄膜隔沙系統(tǒng)，其特征在于，所述渾水桶和所述清水桶的桶壁均采用透明的有機(jī)玻璃制成，所述桶底均采用金屬封板，且所述渾水桶和所述清水桶通過設(shè)置在桶底外沿的長螺栓把合成一個(gè)整體。
4.如權(quán)利要求2所述的用于渾水壓力測(cè)量的薄膜隔沙系統(tǒng)，其特征在于，所述渾水桶和所述清水桶的桶壁均采用透明的有機(jī)玻璃制成，所述桶底均采用金屬封板，且所述渾水桶和所述清水桶通過設(shè)置在桶底外沿的長螺栓把合成一個(gè)整體。
5.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的用于渾水壓力測(cè)量的薄膜隔沙系統(tǒng)，其特征在于，連通所述渾水系統(tǒng)的管道和連通所述測(cè)壓傳感器的測(cè)壓管道位于同一高度。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4所述的用于渾水壓力測(cè)量的薄膜隔沙系統(tǒng)，其特征在于，所述隔離薄膜的所述環(huán)形翼板外徑等于所述渾水桶和所述清水桶的外徑，所述環(huán)形翼板的內(nèi)徑小于所述渾水桶和所述清水桶的內(nèi)徑；所述薄膜凸面與所述渾水桶和所述清水桶連接處的距離為LI，所述環(huán)形凹槽的底面與所述渾水桶和所述清水桶連接處的距離為L2，且L2〈L1。
7.如權(quán)利要求5所述的用于渾水壓力測(cè)量的薄膜隔沙系統(tǒng)，其特征在于，所述隔離薄膜的所述環(huán)形翼板外徑等于所述渾水桶和所述清水桶的外徑，所述環(huán)形翼板的內(nèi)徑小于所述渾水桶和所述清水桶的內(nèi)徑；所述薄膜凸面與所述渾水桶和所述清水桶連接處的距離為LI，所述環(huán)形凹槽的底面與所述渾水桶和所述清水桶連接處的距離為L2，且L2〈L1。
8.如權(quán)利要求1或2或3或4或7所述的用于渾水壓力測(cè)量的薄膜隔沙系統(tǒng)，其特征在于，所述隔離薄膜采用柔韌性好的薄橡膠材料經(jīng)特殊工藝壓鑄而成。
9.如權(quán)利要求5所述的用于渾水壓力測(cè)量的薄膜隔沙系統(tǒng)，其特征在于，所述隔離薄膜采用柔韌性好的薄橡膠材料經(jīng)特殊工藝壓鑄而成。
10.如權(quán)利要求6所述的用于渾水壓力測(cè)量的薄膜隔沙系統(tǒng)，其特征在于，所述隔離薄膜采用柔韌性好的薄橡膠材料經(jīng)特殊工藝壓鑄而成。
【文檔編號(hào)】G01L19/06GK203414227SQ201320483695
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月8日
【發(fā)明者】徐洪泉, 張海平, 陸力, 孟效超, 張建光, 馬兵全, 陳瑩, 朱雷 申請(qǐng)人:中國水利水電科學(xué)研究院, 北京中水科水電科技開發(fā)有限公司