一种水箱自动供水及检测水位装置发明专利

专利名称：一种水箱自动供水及检测水位装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111679308.X

专利申请（专利权）人：南京理工大学
权利人地址：江苏省南京市孝陵卫200号

专利发明（设计）人：胡常莉,张亮,周毅,王学德,程诚

专利摘要：本发明公开了一种水箱自动供水及检测水位装置，由调节螺栓、弹簧组件、通水孔、传压孔、水位测量表、管道法兰、阀门通道组成；传压孔与通水孔的出口接通到水箱底部，水位测量表固定于装置上，水箱的水位变化会通过传压孔把水箱内水压变化作用到阀门上，阀门在弹簧组件的预紧力和传压孔传递的压力作用下会上下移动，当阀门通道与通水孔相通时，水就会通过控制装置流向水箱内。在水箱进水前，水位测量表通过调节螺栓进行校零，水位测量表可测量水箱内水位的变化。该装置小巧紧凑，且无需供电，可实现水箱无人自动供水，并随时监测水箱水位变化。

主权利要求：
1.一种水箱自动供水及检测水位装置，其特征在于：该装置包括第一调节螺栓（1）、第一弹簧（2）、通水孔（3）、第一管道法兰（4）、第二弹簧（5）、传压孔（6）、第二管道法兰（7）、水位测量表（8）、第三管道法兰（9）、阀门通道（10）及阀门A；
该装置壳体外形为圆柱形，在该装置壳体中间位置处由底向上打一圆柱形空腔，该空腔为下部空腔，且其深度要过装置壳体中心，下部空腔直径尺寸与第一调节螺栓（1）的直径尺寸配合；下部空腔的上方再打一空腔，称为上部空腔，上部空腔直径小于下部空腔直径；
并在上部空腔的顶部打一通孔，该通孔直径小于上部空腔直径，并连通上部空腔与装置壳体外部；在该通孔旁边再打一细通孔，该细通孔为传压孔（6），传压孔（6）的一侧连通于上部空腔，另一侧连接第二管道法兰（7），第二管道法兰（7）通过细水管连接到水箱底部；
水位测量表（8）的柄部可以插进装置壳体上部的通孔内，使得水位测量表（8）柄部的底端与上部空腔连通；在上部空腔内装置第二弹簧（5），第二弹簧（5）的上侧连接在上部空腔的上表面，第二弹簧（5）的下侧连接到阀门A的上表面；阀门A装置在下部空腔内，并可以上下滑动，阀门A为圆柱形，其直径大小与下部空腔直径相同，在阀门A内部开有一水平阀门通道（10）；阀门A下表面连接第一弹簧（2），第一弹簧（2）装置在下部空腔内，其下方连接到第一调节螺栓（1）顶部；第一调节螺栓（1）的上部分连接到下部空腔内，旋转第一调节螺栓（1）可以使其在下部空腔内进出；
在装置壳体的水平方向上，在其中心处设有一通孔，该通孔为通水孔（3），其一侧连接第三管道法兰（9），并通过管道连接到水箱内；其另一侧连接第一管道法兰（4），并连通到自来水厂。
2.根据权利要求1所述的水箱自动供水及检测水位装置，其特征在于：水位测量表（8）包括活塞（801）、传动杆（802）、第三弹簧（803）、齿条（804）、第四弹簧（805）、第二调节螺栓（806）、指针（807）、齿轮（808）；水位测量表（8）上部呈圆形装置壳体结构，并在圆壳顶部开一通孔，水位测量表（8）下部为圆柱体把柄，圆柱体内部呈空腔，把柄空腔内装有活塞（801）和传动杆（802）；水位测量表内部类似圆形结构，其右半圆下侧内部结构呈水平台状；
活塞（801）装置在把柄内部空腔的下端，可在把柄空腔内上下滑动，活塞（801）下表面通过上部空腔与传压孔（6）相通，活塞（801）上方与传动杆（802）连接；传动杆（802）为“T”形结构，其下部为一直杆，并连接到活塞（801）上，传动杆（802）上部的“T”形结构右侧下方与第三弹簧（803）上侧连接，传动杆（802）上部的“T”形结构右侧上方与齿条（804）连接；第三弹簧（803）垂直连接在传动杆（802）上部分与圆壳内水平台之间；齿条（804）垂直放置，其上端通过一个水平板与第四弹簧（805）的下方连接，第四弹簧（805）另一端直接与第二调节螺栓（806）顶部连接，第二调节螺栓（806）通过圆形装置壳体顶部的通孔固定在水位测量表（8）的上部，并可以通过旋转方式在通孔内上下移动；齿条（804）与齿轮（808）啮合传动，指针（807）固定在齿轮（808）上，齿轮808转动时带动指针（807）转动。
3.根据权利要求1所述的水箱自动供水及检测水位装置，其特征在于：该装置大小由连接到该装置的水管粗细决定。
4.根据权利要求1所述的水箱自动供水及检测水位装置，其特征在于：该装置的第一管道法兰（4）和第三管道法兰（9）直径大小占该装置壳体总体直径大小的10%‑30%，第二管道法兰（7）直径由外界连接的水管直径确定。
5.根据权利要求1所述的水箱自动供水及检测水位装置，其特征在于：通水孔（3）直径大小与阀门通道（10）的直径大小相同，并且不能超过阀门A的长度。
6.根据权利要求1所述的水箱自动供水及检测水位装置，其特征在于：阀门通道（10）和通水孔（3）的横截面为圆形，阀门A可自由上下移动，且其上移到最大位置时，通水孔（3）与阀门通道（10）连通，阀门A不发生旋转，只上下移动。
7.根据权利要求1所述的水箱自动供水及检测水位装置，其特征在于：可采用细管连接第二管道法兰（7）和水箱底部，水箱内部环境与上部空腔环境相通，使水箱底部的压强传递到阀门A和活塞（801）之上。
8.根据权利要求1所述的水箱自动供水及检测水位装置，其特征在于：该装置安装在自来水管和水箱之间，且用管道法兰连接水管。
9.根据权利要求2所述的水箱自动供水及检测水位装置，其特征在于：活塞（801）为圆柱形，可以在把柄空腔内上下移动，活塞的材质为橡胶材质。 说明书 : 一种水箱自动供水及检测水位装置技术领域[0001] 本发明属于水力机械设计与制造领域，具体地说，是一种水箱自动供水及检测水位装置。背景技术[0002] 水箱自动供水装置目的在于实现水箱无人供水，根据水箱的水位变化，自动控制水进入水箱。目前，市场上出现的自动供水装置多为大型供水设备，而且需要大型水泵提供动力，此类自动供水装置多用于工业生产中，对于家庭小型自动供水不能满足需求。因此，对于家用小型自动供水装置需求度大，此前有过一些小型自动供水装置，但多为用电供水，且装置小型泵，装置价格较贵，此类装置不符合经济节能要求，所以，实现无电水箱自动供水具有实际经济价值。[0003] 水箱自动供水装置涉及到城市用水供给、家庭用水及工业用水等水力领域。现在，市场上有两种自动供水装置，一类是人工控制的水箱供水装置，此类装置增加人工劳动成本，不能符合现在用水需求；另一类是自动供水装置，但多为工业需求的大型自动供水装置，此类装置结构复杂，成本高，用电量大，且不能满足居民区家庭小型用水需求。本装置优点是可有效地控制水箱自动供水，并且无需人工操作，无需用电，符合国家未来“碳达峰”和“碳中和”战略目标，随时准确监测水箱水位变化，装置小巧灵活，具有实际的经济效益。发明内容[0004] 本发明在于提供一种水箱自动供水及检测水位装置。[0005] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种水箱自动供水及检测水位装置，该装置包括第一调节螺栓、第一弹簧、通水孔、第一管道法兰、第二弹簧、传压孔、第二管道法兰、水位测量表、第三管道法兰、阀门通道及阀门A；[0006] 该装置壳体外形为圆柱形，在该壳体中间位置处由底向上打一圆柱形空腔，该空腔为下部空腔，且其深度要过壳体中心，下部空腔直径尺寸与第一调节螺栓的直径尺寸配合；下部空腔的上方再打一空腔，称为上部空腔，上部空腔直径小于下部空腔直径；并在上部空腔的顶部打一通孔，该通孔直径小于上部空腔直径，并连通上部空腔与壳体外部；在该通孔旁边再打一细通孔，该细通孔为传压孔，传压孔的一侧连通于上部空腔，另一侧连接第二管道法兰，第二管道法兰通过细水管连接到水箱底部；[0007] 水位测量表的柄部可以插进壳体上部的通孔内，使得水位测量表柄部的底端与上部空腔连通；在上部空腔内装置第二弹簧，第二弹簧的上侧连接在上部空腔的上表面，第二弹簧的下侧连接到阀门A的上表面；阀门A装置在下部空腔内，并可以上下滑动，阀门A为圆柱形，其直径大小与下部空腔直径相同，在阀门A内部开有一水平阀门通道；阀门A下表面连接第一弹簧，第一弹簧装置在下部空腔内，其下方连接到第一调节螺栓顶部；第一调节螺栓的上部分连接到下部空腔内，旋转第一调节螺栓可以使其在下部空腔内进出；[0008] 在壳体的水平方向上，在其中心处设有一通孔，该通孔为通水孔，其一侧连接第三管道法兰，并通过管道连接到水箱内；其另一侧连接第一管道法兰，并连通到自来水厂。[0009] 水位测量表包括活塞801、传动杆802、第三弹簧803、齿条804、第四弹簧805、第二调节螺栓806、指针807、齿轮808；水位测量表上部呈圆形壳体结构，并在圆壳顶部开一通孔，水位测量表下部为圆柱体把柄，圆柱体内部呈空腔，把柄空腔内装有活塞801和传动杆802；水位测量表内部类似圆形结构，其右半圆下侧内部结构呈水平台状；[0010] 活塞801装置在把柄内部空腔的下端，可在把柄空腔内上下滑动，活塞801下表面通过上部空腔与传压孔相通，活塞801上方与传动杆802连接；传动杆802为“T”形结构，其下部为一直杆，并连接到活塞801上，传动杆802上部的“T”形结构右侧下方与第三弹簧803上侧连接，传动杆802上部的“T”形结构右侧上方与齿条804连接；第三弹簧803垂直连接在传动杆802上部分与圆壳内水平台之间；齿条804垂直放置，其上端通过一个水平板与第四弹簧805的下方连接，第四弹簧805另一端直接与第二调节螺栓806顶部连接，第二调节螺栓806通过圆形壳体顶部的通孔固定在水位测量表的上部，并可以通过旋转方式在通孔内上下移动；齿条804与齿轮808啮合传动，指针807固定在齿轮808上，齿轮808转动时带动指针807转动。[0011] 该装置整体呈圆筒状，装置大小由连接到该装置的水管粗细决定。[0012] 该装置的第一管道法兰和第三管道法兰直径大小占该壳体总体直径大小的10%‑30%，第二管道法兰直径由外界连接的水管直径确定。[0013] 通水孔直径大小与阀门通道的直径大小相同，并且不能超过阀门A的长度。[0014] 阀门通道和通水孔的横截面为圆形，阀门A可自由上下移动，且其上移到最大位置时，通水孔与阀门通道连通，阀门A不发生旋转，只上下移动。[0015] 可采用细管连接第二管道法兰和水箱底部，水箱内部环境与上部空腔环境相通，使水箱底部的压强传递到阀门A和活塞801之上。[0016] 该装置安装在自来水管和水箱之间，且用管道法兰连接水管。[0017] 活塞801为圆柱形，可以在把柄空腔内上下移动，活塞的材质为橡胶材质。[0018] 本发明与现有技术相比，其显著优点为：（1）该装置结构简单，造价成本低，适合普遍使用，小巧灵活，无需供电，经济节能；（2）该装置可同时实现水箱自动供水及检测水位等功能，具有一种装置多种用途的实际经济效益。附图说明[0019] 图1为装置工作系统示意图。[0020] 图2为装置结构示意图。[0021] 图3为水位测量表示意图。[0022] 图4为水位测量表内部结构示意图。具体实施方式[0023] 本发明是一种水箱自动供水及检测水位装置，包括第一调节螺栓1、第一弹簧2、通水孔3、第一管道法兰4、第二弹簧5、传压孔6、第二管道法兰7、水位测量表8、第三管道法兰9、阀门通道10及阀门A；其中水位测量表8包括活塞801、传动杆802、第三弹簧803、齿条804、第四弹簧805、第二调节螺栓806、指针807、齿轮808等部件。[0024] 下面结合附图对本发明作进一步说明：[0025] 如图1、2、3和4所示，本发明一种水箱自动供水及检测水位装置。该装置包括第一调节螺栓1、第一弹簧2、通水孔3、第一管道法兰4、第二弹簧5、传压孔6、第二管道法兰7、水位测量表8、第三管道法兰9、阀门通道10，A表示阀门；活塞801、传动杆802、第三弹簧803、齿条804、第四弹簧805、第二调节螺栓806、指针807、齿轮808。[0026] 该装置安装在自来水厂和水箱之间，并用管道连接，其中，装置连接到自来水厂的一侧安装一个水管阀门来控制水流。自来水厂可以提供高压水流。[0027] 该装置整体外形为圆柱形，并将整体称为壳体，在该壳体中间位置处由底向上打一圆柱形空腔，该空腔为下部空腔，且其深度要过壳体中心，空腔直径尺寸与第一调节螺栓1的直径尺寸配合；下部空腔的上方再打一空腔，称为上部空腔，上部空腔直径小于下部空腔直径，并在上部空腔的顶部打一通孔，该通孔直径小于上部空腔直径，并连通上部空腔与壳体外部。在通孔旁边再打一细孔通，该细孔通道称为传压孔6，传压孔6的一侧连通于上部空腔，传压孔6的另一侧连接第二管道法兰7，第二管道法兰7通过细水管连接到水箱底部。[0028] 水位测量表8的柄部可以插进壳体上部的通孔内，使得水位测量表8柄部的底端与上部空腔连通。在上部空腔内装置第二弹簧5，第二弹簧5的上侧连接在上部空腔的上壁面，第二弹簧5的下侧连接到阀门A的上表面。阀门A装置在下部空腔内，并可以上下滑动，阀门A为圆柱形，其直径大小与下部空腔直径相同，在阀门A内部开有一水平阀门通道10。阀门A下表面连接第一弹簧2，第一弹簧2装置在下部空腔内，其下部连接到第一调节螺栓顶部。第一调节螺栓1的上部分连接到下部空腔内，旋转第一调节螺栓可以使其在下部空腔内进出。[0029] 在壳体的水平方向上，在其中心处打一通孔。该通孔称为通水孔3，其左侧连接第三管道法兰9，其右侧连接第一管道法兰4。第一管道法兰4装置在壳体水平中心右侧，并通过管道连接到水箱内，水箱处于一定的高处；第二管道法兰9装置在壳体水平中心左侧，并连通到自来水厂，使该壳体左侧管道为高压水。[0030] 水位测量表8上部呈圆形壳体结构，并在圆壳顶部开一通孔，水位测量表8下部为圆柱体把柄，圆柱体并非实心，而是内部呈空腔的圆柱体，把柄空腔内装有活塞801和传动杆802；水位测量表内部类似圆形结构，但是其右半圆下侧内部结构呈水平台状。[0031] 活塞801装置在把柄内部空腔的下部，可在把柄空腔内上下滑动，活塞801为弹性较好的橡胶材质，并起到密封作用，防止上部空腔内的水渗入到水位测量表内部，其下表面通过上部空腔与传压孔6相通，活塞801上方与传动杆802连接；传动杆802为“T”形结构，其下部为一直杆，并连接到活塞801上，传动杆802上部的“T”形结构右侧下方与第三弹簧803上侧连接，传动杆802上部的“T”形结构右侧上方与齿条804连接；第三弹簧803垂直连接在传动杆802上部分与圆壳内水平台之间。齿条804垂直放置，其上端通过一个水平板与第四弹簧805的下方连接，第四弹簧805另一侧直接与第二调节螺栓806顶部连接，第二调节螺栓806通过圆形壳体顶部的通孔固定在水位测量表8的上部，并可以通过旋转方式在通孔内上下移动。齿条804与齿轮808啮合传动，指针807固定在齿轮808上，齿轮808转动时可以带动指针807转动，指针807指向的数值为水箱内水位高度。[0032] 具体工作过程：[0033] 假设阀门A自重为G，方向向下；阀门A上侧来自水箱内水的压强对阀门A的压力为F1，方向向下；第二弹簧5对阀门A的预紧力为F2，方向向下；第一弹簧2对阀门A的预紧力为F3，方向向上。[0034] 在开始时，关闭装置左侧的水管阀门，调节第一调节螺栓1，改变弹簧组件2和5的预紧力，使得阀门A上移到最大处，通水孔3和阀门通道10相通。再调节第二调节螺栓806进行校零，使得指针807指向“0”刻度。[0035] 打开水管阀门，水箱内无水，此时， ,阀门通道10与通水孔3重合，水箱内进水。随着水箱的水位增加，活塞801受到来自水箱内水的压力增加，活塞801会上移，从而带动传动杆802上移，传动杆802使齿条804上移，齿条804带动齿轮808逆时针转动，从而指针807以逆时针转动，指针807指向的刻度为水箱内水位的高度。[0036] 随着水箱内水位增加，F1也逐渐增大，当 时，阀门A下移，当阀门通道10不与通水孔3重合时，水箱内不再进水。此时，指针指向的刻度为水箱水位的最高点。[0037] 若水箱内的水被使用，水位就会降低，活塞801受到来自水箱内水的压力减少，活塞801会下移，传动杆802使齿条804下移，齿条804带动齿轮808顺时针转动，从而指针807以顺时针转动，指针807指向的刻度为水箱内水位的高度。[0038] 随着水箱内水位降低，F1也会减少，当满足 时，阀门A又会上移，当阀门通道10与通水孔3重合时，水箱内进水。在阀门A的上下移动过程中，水位测量表8上的指针807也会转动，指针807的指向会随着变化，水位测量表8随时监测水箱水位变化，装置如此往复工作，从而实现水箱自动供水及检测水位的目的。[0039] 综上所述，该装置无需电力，经济环保，小巧灵活，可达到不同环境下水箱自动供水及检测水箱水位的效果。

专利地区：江苏

专利申请日期：2021-12-31

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN114575411B