[发明专利]非密封自动补偿旋桨式流速仪

说明书

(一)技术领域

本发明涉及旋桨式流速仪的一种旋转支撑结构的全新设计。 

(二)技术背景

从1610年外国设计师萨多利尔利用绞链绞合叶片制造全球第一架流速仪算起，流速仪已经历了400年的发展历程。我国于1940年由当时民国政府直接主导，在重庆首次成功仿制美国普来斯旋杯流速仪，进而组建水文实验工厂，并首批生产100台，分发全国各地水文站使用，开创了我国流速仪自主生产的先河。 

中国政府历来对水利事业高度关注，流速仪的研发和技术进步一直倍受重视。上世纪五十年代，我国曾分别邀请过前苏联和前民主德国的专家来华直接指导我国企业流速仪的技术改进；至八十年代，我国的转子式流速仪生产和研发已基本接近或达到国际发达国家同类产品的先进水平。 

现代流速仪的技术发展前沿已转向电磁和声光模式，虽然此类新技术产品具有转子式流速仪所不能相比的性能优势，但因其价格昂贵、技术复杂等原因，极大地制约了其应用范畴。迄今为止，转子式流速仪仍然是国内外广大基层单位应用最为广泛的主流品种，其地位无可替代。 

流速仪最先是江河湖泊传统测流的水文仪器，当今应用范畴已扩展至水利、水渠、水库排流、水电站运行监测、水资源分配管理、船航测速和水工实验等广泛领域。目前，就转子式流速仪而言，我国无论在研发技术和生产能力方面都与发达国家水平相当。 

虽然转子式流速仪技术已相当成熟，但无可否认，全世界各国转子式流速仪都存在一个共同的致命弱点，主要表现在投入连续运行的时间十分有限。一般，只能满足短暂测量的需要，随即便要取出进行清洗、检查或加油等维护。据我们对不同厂家生产的流速仪进行广泛调查，一般连续工作的时限通常仅为几个小时！据查，现行国家标准对此指标规定为8小时(参见GB/T 11826-2002之第6.15条)，而目前国内行业一般执行的技术标准为2至8小时。影响这一指标最最关键的技术难题就在于转子旋转支撑结构与密封的设计。 

2010年5月21日，水利部“948”项目管理办公室在南京主持召开了由南京水文所承担的水利部“948”项目“LJ系列旋桨式流速仪”验收会。据报导，“该项目针对我国水文测验的特点，总结现有旋桨式流速仪的生产、装配、使用经验，对仪器结构、工艺等进行改进，完成了LJ系列旋桨式流速仪6种型号仪器的研制。”可以相信，该项目体现了当今我国转子式流速仪的最高技术水平，但此项目并没有在连续工作时间指标上有所突破！ 

水资源的智能化监控和网络化管理是各国水利、水文、水电及水资源管理部门的重大科研课题，智能监控系统主要涉及计算机、网络管理、多媒体通信和精密传感等多门学科，但就当今科技高度发达的年代，相关技术已相当成熟，但流速(流量)这一作为水资源监控最前沿和最基础信息数据的全天候、实时采集却严重地受制于流速仪连续服役时限。因此，流速仪长时间连续运行这一技术难题真正突破，已成为智能化水资源管理和灾害监测、防控技术要解决最最迫切的难题！而本发明极有可能使这一难题迎刃而解！ 

(三)发明内容

当今，国内外转子式流速仪的设计已非常成熟，成套仪器主要包括旋桨叶片及联动转子、转动轴套、壳体、转运传感发讯元件及其安放之密封仓和相应的转速显示仪表及测量安装结构等。 

转子旋转支撑结构是流速仪技术之核心所在。防水、密封和润滑是几百年来固有的设计思维。作为一种普及化的民用产品，绝对的密封的设计其经济性是无法实现的。因而只能对极低的连续正常工作时间和不间断的清洗和维护保持高度的容忍。 

本技术发明对旋浆式流速仪的旋转支撑结构设计主要有如下四方面的重大突破： 

1、非密封的双顶针顶窝式转子设计 

如图所示，前顶针与转子刚性相连，与之相配合的为滑动式顶窝式设计；后顶针可在壳体中心孔洞滑动。流速仪工作时，后顶针处于静止状态，与转子后端的顶窝相配合。转子转运传感器发讯元件深藏于与密封仓相连的洞穴内，与转子后端的感应板保持适当感应距离，向转速显示仪表灵敏而精确地传送转子转动速率信息。 

2、前顶针顶窝的转运间隙为可调节设计 

如图所示，滑动顶窝可通过螺栓调节。内行人士众所周知，转子式流速仪的测流原理是把水流的直线运动转变为转子的旋转运动，再通过机电转换，以电信号输出。其计算流速按如下公式检定和计算： 

v＝a+bn 

式中 

v为流速，单位为米每秒(m/s)；