一种风杯式风速仪的制作方法

1.本实用新型属于风速测量仪器技术领域，具体涉及一种风杯式风速仪。


背景技术：

2.风速仪是测量空气流速的仪器，它的种类较多，其中风杯式风速仪由于具有测速范围大、结构简单、强度高的优点被广泛使用，它由3个互成120
°
固定在支架上的半圆形或锥形空杯组成感应部分，空杯的凹面都顺向一个方向；整个感应部分安装在一根垂直旋转轴上，在风力的作用下，风杯绕旋转轴的转速与风速成正比。
3.现有的风杯式风速仪的风杯旋转平面与旋转轴相互垂直，并且旋转轴的轴向固定，导致风向与风杯旋转平面平行时，风速仪能准确测出风速，但是当风向与风杯旋转平面不平行时，风速仪只能测量出风速在风杯旋转平面方向的分速度，此分速度小于真正的风速，测量结果不准确。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种风杯式风速仪，旨在解决风向与风杯旋转平面不平行时测得的风速误差较大的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种风杯式风速仪，包括底座、支架，以及两个风杯组件；其中，支架与底座转动连接；支架连接有沿上下方向延伸设置的竖直风向杆，还连接有沿水平方向延伸设置且与竖直风向杆转动连接的水平风向杆；其中，竖直风向杆和水平风向杆用于随风转动，并且竖直风向杆和水平风向杆均为横截面为等腰三角形的杆状结构；在水平风向杆的纵向截面上，等腰三角形的垂直平分线的延伸方向为风向；两个风杯组件以水平风向杆对称分别设于水平风向杆的两个迎风面的中部；风杯组件的转动方向与风向垂直。
6.在一种可能的实现方式中，支架上设有两个间隔设置的竖直风向杆，水平风向杆的两端分别转动连接在两个竖直风向杆的相对的迎风面的中心部位。
7.在一些实施例中，水平风向杆的两端面分别设有沿其轴向延伸的风向杆轴，竖直风向杆上设有轴座，风向杆轴插入轴座，并且与轴座转动连接。
8.在一些实施例中，风向杆轴的外周面设有卡块，轴座上设有扇形的卡槽，卡块在卡槽内转动。
9.在一种可能的实现方式中，其特征在于，水平风向杆的背风面连接有平衡杆，平衡杆的轴向与水平风向杆的背风面垂直；平衡杆上套设有可沿平衡杆移动的平衡件；平衡杆与平衡件配合，用于调节水平风向杆平衡。
10.在一些实施例中，平衡杆为螺杆，平衡件为调节螺母。
11.在一种可能的实现方式中，风杯组件具有用于与水平风向杆的迎风面紧密贴合的固定板；固定板的板面相对于风杯组件的旋转轴向倾斜设置。
12.在一种可能的实现方式中，支架包括转轴，以及两个水平支撑杆；其中，转轴与底
座转动连接；两个水平支撑杆沿上下方向间隔设置；两个水平支撑杆之间固定连接两个竖直风向杆。
13.本技术实施例所示的方案，与现有技术相比，本实用新型提供的风杯式风速仪通过设置与支架连接的在水平面内可自由旋转的竖直风向杆，对风向进行初步确定；通过设置轴向与竖直风向杆的轴向相互垂直且可绕轴自由转动的水平风向杆，对风向进行二次确定，使水平风向杆能准确地指向风向；再将两个风杯组件对称地设置在竖直风向杆或水平风向杆两侧，使风杯的旋转平面始终保持与风向平行，测得的风速为真实风速，测量结果更加准确。
附图说明
14.图1为本实用新型实施例提供的风杯式风速仪的结构示意图；
15.图2为本实用新型实施例提供的风杯式风速仪的俯视局部剖视图；
16.图3为本实用新型实施例提供的风杯式风速仪的右视局部剖视图；
17.图4为本实用新型实施例提供的竖直风向杆的结构示意图；
18.图5为本实用新型实施例提供的水平风向杆的结构示意图；
19.图6为本实用新型实施例提供的水平风向杆的右视结构示意图；
20.图7为本实用新型实施例提供的风杯组件的右视结构示意图；
21.附图标记说明：
22.1、底座；2、支架；21、转轴；22、水平支撑杆；3、竖直风向杆；31、轴座；32、卡槽；4、水平风向杆；5、风向杆轴；51、卡块；6、风杯组件；61、风杯；62、固定板；7、平衡杆；71、平衡件。
具体实施方式
23.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
24.请一并参阅图1、图2及图6，现对本实用新型提供的一种风杯式风速仪进行说明。所述风杯式风速仪，包括底座1、支架2，以及两个风杯组件6；其中，支架2与底座1转动连接；支架2连接有沿上下方向延伸设置的竖直风向杆3，还连接有沿水平方向延伸设置且与竖直风向杆3转动连接的水平风向杆4；其中，竖直风向杆3和水平风向杆4用于随风转动，并且竖直风向杆3和水平风向杆4均为横截面为等腰三角形的杆状结构；在水平风向杆4的纵向截面上，等腰三角形的垂直平分线的延伸方向为风向；两个风杯组件6以水平风向杆4对称分别设于水平风向杆4的两个迎风面的中部；风杯组件6的转动方向与风向垂直。
25.底座1用于固定在水平地面上，支架2与竖直风向杆3以及水平风向杆4连接，其中上述两种风向杆具有传统风向标的作用，如图6所示，具体设计成截面为等腰三角形的形状，等腰三角形的顶角为迎风端，等腰三角形的顶角所对的底边为背风端，当风向杆处于风中时，会趋向于一种受力平衡的状态，即迎风端指向风向。竖直风向杆3在水平面内可自由转动，当其受到风力作用时，竖直风向杆3的迎风端会自动指向风向，但是，风向的方向不一定水平，竖直风向杆3只能指出风向的水平分速度的方向，对风向做初步确定；水平风向杆4可以在竖直平面内绕其轴自由转动，因此，在竖直风向杆3已经确定风向的水平分速度方向
的基础上，当水平风向杆4达到受力平衡时迎风端的指向即为风向的真实方向，此时风杯组件6测得的风速为当地的真实风速。需要注意的是，竖直风向杆3与支架2连接时，竖直风向杆3的迎风端的指向应垂直支架2平面，保证风杯组件6在测量风速时，风与风杯组件6之间没有障碍物阻挡；将风杯组件6设置两组并对称设置在水平风向杆4的两个迎风面的中部，是为了使水平风向杆4的两个迎风面受力平衡，使其在安装了风杯组件6后依然具有指向风向的功能。
26.本实施例提供的风杯式风速仪，与现有技术相比，本实用新型提供的风杯式风速仪通过设置与支架2连接的在水平面内可自由旋转的竖直风向杆3，对风向进行初步确定；通过设置轴向与竖直风向杆3的轴向相互垂直且可绕轴自由转动的水平风向杆4，对风向进行二次确定，使水平风向杆4能准确地指向风向；再将两个风杯组件6对称地设置在竖直风向杆3或水平风向杆4两侧，使风杯61的旋转平面始终保持与风向平行，测得的风速为真实风速，测量结果更加准确。
27.在一些可能的实施例中，如图1所示，支架2上设有两个间隔设置的竖直风向杆3，水平风向杆4的两端分别转动连接在两个竖直风向杆3的相对的迎风面的中心部位。在竖直风向杆3与水平风向杆4分别保持各自运动特性的前提下，将竖直风向杆3并列设置为两个，可以增加受风面积从而加快确认风向的速度；水平风向杆4的两端可以既安装在竖直风向杆3的中部，也可以安装在竖直风向杆3的顶部，能够保证水平风向杆4及其上安装的风杯组件6可以绕水平风向杆4的轴向自由转动即可。
28.具体地，如图4及图5所示，水平风向杆4的两端面分别设有沿其轴向延伸的风向杆轴5，竖直风向杆3上设有轴座31，风向杆轴5插入轴座31，并且与轴座31转动连接。如图6所示，水平风向杆4的两端面为等腰三角形，等腰三角形的重心为三边中点连线的交点，将风向杆轴5的轴心与端面的重心重合，即可使水平风向杆4各向受力平衡，迎风端可准确地指向风向；在水平风向杆4及竖直风向杆3上分别设置风向杆轴5及轴座31，可以使水平风向杆4转动灵活，确认风向时更加灵敏。
29.需要说明的是，如图5及图6所示，风向杆轴5的外周面设有卡块51，如图4所示，轴座31上设有扇形的卡槽32，卡块51在卡槽32内转动。因为风杯组件6中具有输出信号的线缆(图中未标出)，线缆通过水平风向杆4及竖直风向杆3内部走线，为防止线缆随水平风向杆4转动圈数过多导致损坏，需要在风向杆轴5及轴座31上分别设置卡块51及卡槽32，限制水平风向杆4地转动角度，具体地，卡槽32及卡块51至少保证水平风向杆4在竖直平面内具有上下180
°
的活动范围，即不影响水平风向杆4的正常工作范围；设置卡槽32及卡块51还可以在正常范围内缩小水平风向杆4的旋转角度，避免其因风中的乱流而过度摆动，可以快速确认风向。
30.在一些可能的实施例中，如图2及图3所示，水平风向杆4的背风面连接有平衡杆7，平衡杆7的轴向与水平风向杆4的背风面垂直；平衡杆7上套设有可沿平衡杆7移动的平衡件71；平衡杆7与平衡件71配合，用于调节水平风向杆4平衡。由于具体生产中，风速仪的各个零件，尤其是水平风向杆4，可能会出现材料内部不均质的情况，使水平风向杆4整体的重心发生偏移，此时，在测量风速前，即可调节平衡杆7上的调节件进行调平，使水平风向杆4的迎风端与背风端达到一种前后平衡的状态，保证水平风向杆4的迎风端准确地指向风向。具体地，平衡杆7为螺杆，平衡件71为调节螺母。需要注意的是，调节螺母最好选用螺纹部分涂
有橡胶层的放松螺母，并且外表光滑圆润，防止测量过程中受风力作用发生转动而破坏平衡。
31.在一些可能的实施例中，如图3及图7所示，风杯组件6具有用于与水平风向杆4的迎风面紧密贴合的固定板62；固定板62的板面相对于风杯组件6的旋转轴21向倾斜设置。水平风向杆4的横截面为等腰三角形，等腰三角形的两腰对应水平风向杆4的两个受风面，两个风杯组件6分别安装在两个受风面的中部，风杯组件6的旋转轴21的轴向与水平风向杆4的迎风端的指向相垂直，因此需要将风杯组件6的固定板62倾斜设置，并且倾斜角度与水平风向杆4的迎风面的倾斜角度相配合，以保证测量过程中，风杯61的旋转平面与风相平行，确保测量准确。
32.在一些可能的实施例中，如图1所示，支架2包括转轴21，以及两个水平支撑杆22；底座1与支架2之间通过转轴21连接，使支架2可以在水平面内绕转轴21自由转动；两个水平支撑杆22沿上下方向间隔设置；两个水平支撑杆22之间固定连接两个竖直风向杆3。通过支架2绕转轴21在水平内随意转动，实现与支架2连接的竖直风向杆3可以随风在水平面随意转动，竖直风向杆3的两端分别设置水平支撑杆22，对竖直风向杆3起到加固作用，具体地，水平支撑杆22应使用表面光滑的圆柱杆，减小在测量过程收到的阻力，使风速仪能够快速的确认风向。
33.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。