专利名称：智能定量水表的制作方法
智能定量水表
本发明涉及一种能定量控制给水量，尤其是能对流过水量进行检测计量并无 需外加电能、机械能而定f自动关断，输入由IC卡、电话通讯网、宽频带信息 网等综合网络或信息载体^送的特定电讯号，经识别后又能有条件启动表内微型 电动机，开通水表内阀门，恢复供水；并能将水表盖、表壳、阀门、阀门开启关 闭控制系统、电路从水表内锁闭紧固为一体，甚至可以将水表前水管接头从上方 遮盖封闭或半封闭，从水表内锁闭紧固为一体，从而防止非供水管理维修人员自行 开启或拆卸水表、水表盖、阀门盖、电器盒的智能定量水表。
目前，公知公用的水表，是由水表表壳内的滤水网、叶轮盒、螺翼式或旋翼 式叶轮(或量杯活塞旋转等计量检测方式)、齿轮计数器、齿轮盒、数字显示轮 或指针表盘等组成，将水表串接于供水管路上，水流经管道进入水表，通过滤水 网，从切线方向进入叶轮盒，推动叶轮(或量杯)旋转，带动多级计数齿轮旋转 计数，处在齿轮组或字轮组不同位置上的计数齿轮或字轮代表的"权"不同，代 表不同的计量单位，字轮或表盘指针即表示水流量的读数。为了防止他人自行取 下水表盖，乱动表内另件，造成读数变化或检测计量误差大，采用铅封方式将水 表盖和表壳封在一起。但是，这些水表由于只具有检测计量，显示累积流量读数 和瞬时流量大小的计量功能，水表只能供水计量而无控制通过、关断水流的控制 管理功能。小范围、小用水单位关断、开通供水的控制和管理功能只能由使用者、 管理者均可以随意动作的外加阀门完成，管理者并不比使用者有更多的管理控制 办法。 一些人还自行破开信用铅封、开启表盖乱动水表内零件，使水表失去准确 的检测计量功能和正确的读数，无强有力设备保障的信用式铅封，事实上管不住 一些人受利益驱动之手。同时，由于住宅的变化，社会环境的变化，自然环境的 变化，加强管理、节约用水的要求，以及入户抄表收费问题增多、难度增大；建 设一个节水型社会的时代要求，以及国家的政策导向，也要求一户一只计量收费 水表，抄表到户，计量收费到户。为了适应或满足这些变化和要求， 一些地方或 城市将目前在家庭、单位等广泛普遍使用的小口径水表从室内移至户外，但是水 表从室内移至户外，供水管路土木改造工程量大，费用高，且破坏房屋的装修和 结构，并导致人工抄表手工管理、抄表人员队伍膨胀、效率低，人为差错多，管 理落后；在寒冷的地方，还不可能进行这样的水表户外改造，因为寒冷将冻结供 水系统，导致供水中断。
目前已有很多种类由水表和可以关断/开启的阀门、及控制该阀门工作的机构 组合而成的新型水表(通常称为智能水表)，这类新型水表是从计量水表处取得 计量信号，使用非电量的电测技术，将非电量的机械动作转化为电量信号，水表 与控制机构由信号线连接；取得信号后经过控制电路检验判别，控制阀门工作。 阀门可以是电磁阀、先导阀或电动机控制的球阀、截止阀、陶瓷阀、闸阀等各种 电动阀门。但是这类组合装置的新型水表存在诸多结构上、原理上、使用上、或 管理方面的问题连接的信号线、及磁、电控制机构等，容易被人恶意或故意用 磁、电或机械等各种破坏或其他方式改变信号而失控，或因损坏而失控和误动作； 有些这类水表用外壳、管道等外部结构将信号线和内部结构保护起来，但仍然使
用信用铅封封闭或机械锁具进行锁闭；这样仍然不能防止一些人破坏锁具、私拆 铅封、开启水表乱动表内零件，导致不计量或少计量或计量不准确；例如有些 这类装置使用电磁阀，由于使用电池供电及低电压弱电流控制，电磁阀调整工作 在高灵敏状态，在电源不正常、电池接触不良或无电源时出现误动作，导致水表 阀门工作时出现突发性错误动作及水表供水不正常；这类使用电磁阀的水表，还 发生因供水管道振动、水锤、或人为地重物敲击水管水表和阀门等而错误动作； 有些这类装置使用电动阀，电动机、连接的齿轮、电动阀卡口等就成了攻击目标， 当卡口、减速齿轮等被异物卡死，装置即失去控制和管理功能；电动机及其传输 导线也极容易被攻击破坏；现阶段的智能水表及远传水表，同时具有电子数字显 示和机械数字显示、这样的两种显示或多种显示用水量供水量，违反国家计量法 要求同一个计量器具只能有一种计量基准、 一个计量标准的法定要求；在使用中 也是不合理的当缴纳费用依据的是电子数据，控制供水用水也是电子数据，而 计量标准和抄表读数则以机械读数为准，明显违反常理，实际使用中显然就失控 了；由于使用这类新型水表装置后，管理者将实施对水表计量抄表收费的非入户 抄表收费到户，管理者日常不再入户抄表检查，而使用者(用户)在长期相对缺 乏监督管理条件下使用，若将水表取下不经过水表供水用水，或自行打开这类装 置的外壳及水表盖，改变计量方式或不计量，也是较易作到的；有的这类带阀门 的组合装置智能水表为了避免上述因使用电磁阀、电动阀和电池电源而带来的设 备系统缺陷或不足，使用谐振供电或外接电源供电，智能水表本身无电源，遥控 开启水表阀门供水，但是有的该类水表须人工专门开启水表阔门，在开启水表时 除了要给遥控器或控制器装电池、装IC卡，有的在使用遥控器或控制器同时甚 至还需要用手去按水表的相应按键才能打丌水表供水，使用甚为不便；此外，水 表控制器或遥控器的R常管理也是一个问题；有的水表为了防止从信息传输触点 处的高电压攻击，采用光-…电耦合方式传输供水用水信息，但依然存在有源信 息设备因供电而产生的诸多电源问题或结构缺陷设备没有电源或电源不正常就 不能正常、稳定、可靠工作！(即使是最优质的电池在有效寿命期内也会出现突 然失效现象，俗称电池猝死率)导致设备失效和供水管理失控。因此，这是一个 易被攻击的环节，或导致不能稳定可靠管理供水的薄弱环节。若购一次水仅开启 和关闭一次阀门，则阀门可能会因为长期供水不动作造成积垢过多而动作不灵、 关闭不严；也不能满足国家要求实施阶梯式水价的政策要求。这些设备的系统缺 陷或根本性的结构缺陷，反而形成了新的管理隐患，存在着管理控制难度增大、 甚至导致管理失控的风险；因此也达不到管理控制的目的,反而更增加了对水表 自身的维护工作量，并导致对水表正常工作及供水管理失控的担心；以及用水户 使用不便，无故停水影响用户正常生活，造成不良社会影响等问题。给供水管理 抄表收费改革更增加了新的变数；有的这种装置在安装更换及替代现有水表时， 仍要改变现有供水管道，土木改造工程量大，改造费用大；目前，许多地方在使 用远传水表，这是可以将非电量的供水计量机械信号转变为电量信号，并远传至 信号集中采集或非集中采集点，但是，这些远传电信号在电路无电源供给时，或
电源不正常时是不能稳定可靠工作的；并且，信号点容易被磁性物质干扰、传输 线也容易被破坏或干扰，造成读数误差或不准确，实际使用中，作为收费依据时 尚需经常进行人工校核，作为管理和控制的依据时就容易出错了。同时，这些远 传水表和智能水表的表盖、电器盒、外盖也只能信用式铅封。通常，远传式水表 实现的是水表计量数据的抄表读数，智能水表实现的是水表流经水量的计量收 费。概而言之，在目前阶段，尚缺乏能脱电工作，高度稳定、可靠、抗攻击的这
类装置。常识告诉我们若攻击设备并从攻击中得利，并且得到的利益大于攻击 的付出，则攻击存在长期可能性；若攻击设备的损失或风险远大于所得，甚至只 有损失而无所得，则攻击发生的可能就少，随着时间的推移，则设备受到攻击的 可能性就越来越小。对水资源的合理调度配置，水资源缺乏或相对紧缺地区以及 缺水季节的供水管理和现代化的物业供水信息化管理、长流水、水费拖欠、扯皮 等，特别是对给水供水的小范围的、小用水单位的必要管理，均缺乏有效的、必 要的管理控制和执行手段。
本发明的目的，是提供一种稳定、可靠、抗攻击、可控制、可脱电工作的信 息化水表；即性能较完善、结构较简单、控制可靠、使用方便、管理放心、改造 安装更换容易，造价适应相应经济发展时期的管理和消费水平；供水供电交替式 工作在正常供水时不使用电源，无电源或电源不正常时也能将已购或已设定供 水量供应完毕，并自动关断水表内阀门，仅需在收取水费、开启表内阀门时使用 电源的新型智能定量水表、新型远传型智能定量水表。它不仅能在作为智能水表 时是IC卡的网络脱机终端，也能在区域供水管理或小区域供水集中管理时作为 有条件控制的远传型智能定量水表。它不仅能检测计量，采用单一机械指针/数 字字轮显示通过水表的瞬时流量大小和累积流量读数，而且能对流过水表的水量 进行定量控制；还能显示水表的可用水量；解决了现有的智能水表及远传水表同 时具有电子数字显示和机械数字显示的双显示或多种显示用水量、供水量的结构
缺陷；从水表内部对水表盖、表内阀门、阀门开启关闭系统、控制电路等加密锁 闭，并可以将水表前水管接头从上方遮盖封闭或半封闭，防止非管理维修人员自 行开启水表盖、阀门盖，乱动表内零件，或在开启水表盖、阀门盖后自行改变水 表读数，拆卸水表、电器盒、水表甜水管接头；若进行攻击搞坏电源、拆卸电 路、破坏结构等，水表在供完一次定量后不需任何电能或外力就自动关闭阀门停 止供水，攻击行为明显损害了攻击者自己；对自己的财产或生活设施进行破坏性 攻击，只有损失而没有收益，在正常情况下也不会发生；因此具有极高的抗攻击 性。并仅在开启水表内阔门供水的极短的启动时间、或需要打开水表盖、阀门盖 维修时，控制电路才接通电源使用电池。在阀门关断、电路供电时使用ic卡、 电话通讯线、宽频带信息网等信息载体向水表控制电路输入特定数字电子信号， 经水表控制电路识别后，即可有条件地自动控制执行机构开启水表阀门恢复供 水，或开启水表盖、阀门盖维修。达到为管好给水供水、合理调配使用水资源、 节约用水、保护环境，从设备、技术上彻底解决水费拖欠、扯皮，为搞好现代化 的物业管理及实现供水收费管理信息化、计算机化，提供强力有效的管理、控制 的执行手段。
本发明是这样实现的在水表表壳中，滤水网套在叶轮盒外水表进水口端， 螺翼或旋翼式叶轮的端联接齿轮(0号计数齿轮)，或量杯活塞的端联接齿轮(0 号计数齿轮)，与齿轮盒中的计数齿轮组啮合在一起，将计数齿轮组中在特定计 量位置的计数齿轮，设定为相应供水定量额度的计数定量齿轮，在计数定量齿轮 尽可能靠近齿轮轴心的部位上设置有便于转动中循环控制的定量控制缺口、和离 合斜面，水表内有阀门，由电动机经减速齿轮、控制齿轮驱动丌启阀门后供水， 并将电动机开启阀门时输出的能量寄存在磁性材料的位移过程中，也可以将该电 动机开启阀门时输出的能量储存在弹簧的变形上，作为关闭阀门的能量；智能定 量水表在无控制的正常情况下，阀门自动倒向关闭；在供水过程中由流经水表的 水流驱动水表计数齿轮组的转动，水表供完设定水量后，计数定量齿轮产生的微 力通过定量控制缺口和离合斜面，作用于阀门控制系统，释放关阀能量，从而自
动关闭供水阀门。计数定量齿轮对控制水表内阀门关闭/开通的控制齿轮实施极 微功率双重控制 一是切断阀门与电动机及减速齿轮的啮合联接，二是在设定 供水量完成时释放控制系统关闭阀门的能量，将阀门可靠关闭；在供水过程中 计数定量齿轮的单向转动，自动重复压上和离开对控制齿轮的顶压位置和控制 位置，由此重复对定量供水开启——关闭的每一轮循环控制；而在开启阀门过程 中，电动机及减速齿轮组与控制齿轮自动联接在一起，并完成开启阀门的动作； 基本控制电路和电动机的电源在完成开启阀门后将自动断开；而阀门关断时自动 将控制电路的电源重新闭合接通开始工作；控制电路在接通电源开始工作后，根 据设定的开启阀门的条件(例如水费缴纳情况)决定电动机是否通电开启阀门。-电动机、减速齿轮组、计数定量齿轮、控制齿轮、阀门、弹簧等均安装放置在与 水表固为一体的密闭的阀门盒中。为了防止用户破坏铅封后打开水表盖和阀门 盒、安装了锁盖器，从水表内部加以锁闭，锁盖器与一般的电动开启锁具原理相 同。用带锁舌弹簧的锁舌将带锁槽的水表盖或阀门外盖从内部与水表外壳紧固锁 闭为一体。若有两处需要分别锁闭(例如水表盖和阀门外盖)，为了简化结构， 水表壳上的水表盖或阀门外盖就只锁闭一处，另一处在锁闭前先行固定锁闭。具 体作法是水表盖或阀门外盖或单一的水表外盖上有锁槽，水表表壳上有锁盖孔， 及由锁舌钩、锁舌弹簧、锁舌外壳或锁舌架共同组成的锁盖器；锁舌伸进锁盖孔 中，将水表壳与盖锁定在一起。另一处在锁闭前先行固定锁闭的方法，是将该处 水表盖或阀门外盖安装在表壳上，表壳上有孔，用螺丝或销钉放入孔中将其卡住， 再将阀门外盖或水表盖旋装在表壳上，锁舌自动弹入表壳锁盖孔中即可；也可采 用将位于上方的阀门外盖或水表盖锁闭，而上方的水表盖或阀门外盖将下方的水 表盖或阀门外盖压住，用这样的方式来完成另一处的锁闭。而阀门盒内或水表盖 内的减速齿轮上的开盖偏心轮或丌盖凸轮作用于锁舌钩，可开启锁盖器。微型电 动机由控制电路控制，以微处理器或微电子电路功能块为主构成的智能控制基本 电路经防潮密封处理后，装在阀门盒内，或装在与水表壳固为一体的电器盒外壳 中。在不同的湿式或干式水表中，阀门盒、电器盒和计量齿轮盒可为一个共同盒 体，或混用不同的盒体例如阀门控制器和控制电器共用一个盒体。水表智能控 制电路具有密码校验、扣减水费和控制微型电动机正转反转两种机械动作的功
能，即开启阀门和开启锁盖器的功能。当阔门处于开启状态时，位置开关的输出 信号切断电源，部份或全部电路可停止工作；当阀门关闭，位置开关又接通电源， 控制电路又开始工作，控制电路经密码校验等，产生一次计量扣费信号，经数据 交换确认扣费后发出开启阀门指令，电动机启动后开启阀门，阀门开启后位置开 关自动切断电源，水表正常供水，又一次定量供水开始。这是一种控制电路和阀 门供水交替式工作的模式电源仅在开启阀门时是必须的，阀门开启后供水过程 中，基本电路断开电源不再供电，本水表在己设定水量供应完毕后，无需供电即 可自动将阀门关断，阀门关断同时位置开关又将基本电路电源自动合上，整个水 表处于长时间供水但无需供电、瞬时供电收费开阀这样的工作方式。在需要实施 阶梯式水价时，需要有开阀时间的记录作为计算阶梯水价的依据，水表智能控制 电路应有时钟电路，和供给时钟电路所消耗微功率的内电池。控制电路的整体密 封电路块外侧有启动后短时工作的电源工作指示灯光和无水费报警灯光。本发明 采用的卡片式数字集成电路(俗称接触式IC卡或非接触式IC卡等)，或远传式 集中管理控制方式，都只是作为信息或指令保密传递的其中一种载体。例如，采 用定额减量方式或称计数型ic卡，每一个数据存储单元代表一个应用的计数单 位，每个计数单位的价值表示一次定量额度及其相应的实际价值。假设定量一次
供水1吨，在第一阶梯水价中每吨水单价1元，则每一个数据存储单元价值1 元。每一次启动即减去l。所有的供水数据，包含供水量、开启阀门的闩期、时 间、可能的供水费用等均由IC卡带回或远传通讯导线送回集中供水售水计算机， 进行集中处理，每一只水表的电路和开启阀门的执行机构，仅部分类同于一个电 子门锁。使用时，将阀门关闭、表盖锁好的智能定量水表安装在用户管道上，装 上电池，将使用的IC卡插进IC卡座，非接触IC卡须接近相应位置，或连接通 讯线，由供水者通过管理计算机、调制解调器向水表内电路发来丌阀门供水密码 信息，经密码校验、数据交换及确认扣减水费后启动水表内微型电动机，经多级 减速齿轮驱动控制齿轮，驱动过程中，控制齿轮与控制齿轮芯由控制齿轮弹子在 弹子弹簧作用下联为一体，电机及减速齿轮通过控制齿轮与控制齿轮芯带动磁铁
控制臂，磁铁控制臂的磁铁作用于磁滑阀，通过杠杆带动胶阀门，开启阀门供水， 并自动断电，这一过程同时将开阀所需的能量寄存在磁铁的位移中；供水过程中， 计数定量齿轮以自身微小质量在计量转动中逐渐释放关阀能量离合斜面压迫中 心控制杆，中心控制杆通过钢珠逐渐顶出控制齿轮弹子，受磁铁控制臂上的磁铁 的异性相吸作用，控制齿轮与控制齿轮芯脱丌，控制齿轮芯在异性相吸作用力作 用下向关阀方向转动一个小角度，继续供水过程中，计数定量齿轮旋转，离合斜 面离开，中心控制杆在中心控制杆弹簧作用下向上恢复为原状态，准备进行下一 次的控制；控制叉因受到控制齿轮芯向关阀方向的磁力的作用，将控制齿轮芯盖 的该力缩小为N分之一 (控制叉的长短臂之比)后作用于计数定量齿轮轴，当 计数定量齿轮轴上的定量缺口转至控制叉处，控制叉转动，释放控制齿轮芯，与 控制齿轮芯固为一体的磁铁控制臂上的磁铁与磁滑阀的磁铁异性相吸，通过杠杆 传动胶滑阀将阀门关闭， 一次供水完成，磁铁控制臂同时将电源位置开关合上， 控制电路电源接通，开始下一次定量供水过程。
每当一次定量供水完成，电路通电，IC卡在IC卡座插槽，或非接触IC卡 未离开感应读数区域，电源检测正常即电池供电正常、且IC卡内数据存储单元 有可供水(水费足够或在允许透支范围内)，控制电路都将自动地进行一次重新 幵启阀门作业程序，完成再一次开阀供水过程。当需要开启水表表盖或阀门盖时， 向水表内控制电路输入开水表盖数字电子密码信息，启动微型电动机，驱动减速 齿轮末级的开盖凸轮或偏心轮至锁舌最大偏心位置，将锁舌退出水表表盖或阀门 盖内的锁槽，即可用工具将表盖或阀门盖取下进行维修作业。
若是作为远传智能水表使用时，机械结构基本相同，不同之处仅在所有智能 水表的电路均用导线与集中管理的中心控制室连接在一起，电路的已购剩余水 量、查询剩余水量等电路功能均可以不再设置，缴费扣费是集中在一起进行的， 把IC卡的信息管理和用水收费的管理简化为较单一的供水管水收费管理水表 电路接受中心控制室的指令控制，中心控制室在接受任一水表的电路发出的供水 要求(水表内电路闭合)后，中心控制室经水费余额比较、扣费，向水表电路发 出开阀密码指令，开阀过程就与前述完全相同。
由于采用上述方案，可以在正常供水中实施定量控制，并随时方便地重新恢 复供水，防止非管理维修人员开启表盖。实现对水资源的合理配置和对供水的小 范围、小用水单位的有效而且必要的管理控制，加强节约用水，保护环境，杜绝 水费的拖欠和扯皮现象发生，实现智能化、信息化的供水收费管理。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1 智能定量水表结构示意图
2 智能定量水表平面结构示意图
3 智能定量水表电气控制部分电路图
4 智能定量水表电原理框图
5 智能定量水表机械程序控制图
6 电动磁控阀门关断作用原理示意图
7 电动磁控阀门开启作用原理示意图
8 锁盖器锁闭/开启作用原理示意图
9 转子在外的无刷直流湿式微型电机
10 转子在内的湿式微型电机 ，
11 远传型智能定量水表结构原理示意图
中，1、电池盒盖2、电池盒3、IC卡4、连接导线5、导线密封6、 报警指示灯7、电路工作指示灯8、电器盒紧固螺母9、表盖外密封圈10、 表盖11、电器盒紧固螺丝12、表盖玻璃13、计量显示字轮14、表盖内密 封圈15、计量齿轮组16、数字显示屏17、计量过渡板上盖18、计量过渡 齿轮19、表盖锁闭螺钉20、计数定量齿轮21、阀门外盖22、控制叉上部23、 控制阀外盖玻璃24、控制阀内胶垫25、控制板上支架26、控制电路27、表 盖铅封孔28、控制叉29、控制板中支架30、开锁杠杆31、阀盖外密封圈32、 开盖凸轮组34、锁舌35、开盖齿轮36、电器盒外壳37、水表进水口 38、 电器盒底39、进水切线孔40、叶轮41、计量校正片42、先导孔43、计量 过渡板44、出水切线孔45、控制板下支架46、控制齿轮芯盖47、控制齿轮 拉伸弹簧48、控制叉下部49、磁铁控制臂50、控制齿轮作用杆压縮弹簧51、 控制齿轮芯52、控制齿轮中心控制杆53、胶滑阀54、杠杆55、胶阀门导杆56、 胶滑阀橡胶件57、杠杆支杆58、磁滑阀磁铁59、水表表壳60、磁滑阀61、 阀门支架62、阀门橡胶碗63、水表出水口 64、电动机65、减速齿轮组66、 上支架上盖67、开盖控制开关68、锁舌弹簧69、表壳压紧板70、阀门压紧板 71、阀门橡胶碗小外壳72、阀门橡胶碗大外壳73、滤水网74、端齿轮 75、 钢珠 76、控制齿轮77、阀盖铅封孔78、水表远传导线79、锁盖孔80、 报警取消按钮81、余量查询按钮82、电机输出齿轮83、电机定子84、电机绕 组85、电机转子86、电机外壳 87、弹子88、弹子弹簧 89、泄流孔90、 电机绕组引出线91、阀门 92、阔门进水口 93、 IC卡外盖胶垫94、 IC卡外 盖95、离合斜面96、定量控制缺口 97、水表表盘98、开口挡圈99、 IC 卡座 100、垫圈101、阀门盒 102、位置开关1 103、位置开关2 104、 控制臂磁铁1105、控制臂磁铁2
图1是本发明结构原理示意图，图2是本发明的掀去部份水表表盘上部的平 面结构原理示意图。为了将主要部分的结构表现得较为清楚，图中将一些次要的， 或水表原结构中不需作表述的部分作了适当的省略。
图1是本发明的实施例，在图1中，水流经水表进水口(37)、滤水网(73)、 进水切线孔(39)、出水切线孔(44)，从阀门进水口(92)，流经阀门(91)及水表出 水口(63)。旋翼式叶轮(40)的端齿轮(74)与计量齿轮组(15)啮合，经多级啮 合旋转，在计量齿轮组(15)的1吨级(本实施例以1吨设定，当然也可以在其他适 当的N吨级上设定)上，设置计数定量齿轮(20)，计数定量齿轮(20)下部有离 合斜面(95)，计数定量齿轮(20)的轴上有定量控制缺口 (96)，计数定量齿轮 (20)的下方有作用于离合斜面(95)的控制齿轮中心控制杆(52)，控制齿轮
中心控制杆(52)通过钢珠(75)、弹子(87)作用于控制齿轮芯(51)和控制 齿轮(76);控制齿轮芯(51)和控制齿轮(76)是用受弹子弹簧(88)作用力 的弹子(87)联接的；弹子(87)受控制齿轮中心控制杆(52)控制，通过钢珠 (75)的作用力，使控制齿轮芯(51)和控制齿轮(76)分离；控制齿轮芯(51) 和控制齿轮芯盖(46)以及磁铁控制臂(49)固定为一体；磁铁控制臂(49)放 置在阀门支架(61)上；阀门支架(61)上还安装了位置开关1 (102)和位置 开关2 (103)，阔门支架(61)下方有内置了磁滑阀磁铁(58)的磁滑阀(60) 和用杠杆(55)连接的内装胶滑阀橡胶件(56)的胶滑阀(53);阀门支架(61) 用阀门压紧板(70)紧固在阀门盒(101)中，磁铁控制臂(49)上有极性相互 倒置的控制臂磁铁1 (104)和控制臂磁铁2 (105)，控制臂磁铁1 (104)和控 制臂磁铁2 (105)作用于磁滑阀(60)中的磁滑阀磁铁(58)，磁滑阀(60)通 过杠杆(54)带动胶滑阀(53)上的胶滑阀橡胶件(56)作用于阀门橡胶碗(62) 关闭或开启阀门(91)。磁铁控制臂(49)在开启阔门(91)时触动位置开关1
(102) ，切断控制电路(26)的电源；磁铁控制臂(49)在关闭阀门时触动位置 开关2 (103)，接通控制电路(26)的电源；控制叉(28)的控制叉下部(48) 作用于控制齿轮芯盖(46)，控制叉上部(22)作用于计数定量齿轮(20)的定 量控制缺口(96);控制齿轮(76)受电动机(64)和减速齿轮组(65)的驱动和 控制齿轮中心控制杆(52)通过钢珠(75)、弹子(87)的作用；在实际工作中， 计数定量齿轮(20)每旋转一圈，定量控制缺口(96)和离合斜面(95)就旋转一 圈，并作用于相关控制部件完成一次关阀控制，即表示在每供水l吨后，自动关 闭阀门(91)停止供水，需要重新启动阀门(91) 一次。具体过程简述如下阀 门(91)在关闭状态时，计数定量齿轮(20)的离合斜面(95)离开控制齿轮中 心控制杆(52)，控制齿轮中心控制杆(52)在控制齿轮作用杆压縮弹簧(50) 作用下向上弹起，磁铁控制臂(49)的控制臂磁铁1 (104)与磁滑阀(60)内 的磁滑阀磁铁(58)异性相吸，通过杠杆(54)带动胶滑阀(53)上的胶滑阀橡 胶件(56)，作用于阀门橡胶碗(62)，堵住泄流孔(89)，水流从先导孔(42) 注入阀门橡胶碗(62)，关闭阀门(91)。磁铁控制臂(49)此时靠紧位置开关2
(103) ,位置开关2 (103)闭合，控制电'路(26)通电工作，经密码校验、若 IC卡(3)内有水费或符合启动条件，控制电路(26)扣减一次水费，并将开阀
(91)的日期、时间存储在IC卡(3)里和控制电路(26)的寄存器里(便于用 IC卡结算水费时计算机的管理和阶梯式水费的计算及收取)，发出一个启动指 令，电动机(64)通电。驱动减速齿轮组(65)和控制齿轮(76)，在钢珠(75)、 弹子(87)及弹子弹簧(88)作用力作用下，控制齿轮芯(51)和控制齿轮(76) 联接为一体，电动机(64)继续驱动减速齿轮组(65)及控制齿轮(76)，带动 固定为一体的控制齿轮芯(51)和控制齿轮芯盖(46)以及磁铁控制臂(49)， 控制臂磁铁2 (105)与磁滑阀(60)内的磁滑阀磁铁(58)同性相斥，通过杠 杆(54)将胶滑阀(53)上的胶滑阀橡胶件(56)向上离开泄流孔(89)，在水 压的作用下，阀门橡胶碗(62)内的水经泄流孔(89)流出阀门橡胶碗(62)内 腔，阀门橡胶碗(62)向上，阀门(91)逐渐打开；这一过程中，控制齿轮芯盖
(46)拨动控制叉下部(48)，带动控制叉(28)转动，控制叉上部(22)转过 定量控制缺口 (96);同时，磁铁控制臂(,49)靠近位置开关1 (102)，位置开 关1 (102)触点断开，切断控制电路(26)的电源；水表的开阀作业完成，开 始一轮供水。在供水过程中计数定量齿轮(20)下方的离合斜面(95)作用于控 制齿轮中心控制杆(52)，逐渐向下压迫钢珠(75)、钢珠(75)推动弹子(87)，
9
使控制齿轮(76)和控制齿轮芯(51)分离，控制齿轮芯(51)和磁铁控制臂(49) 及控制齿轮芯盖(46)在控制臂磁铁l (104)、磁滑阀磁铁(58)的异性相吸作 用力作用下(为加大作用力，也可以在控制齿轮芯盖(46)上增加一根控制齿轮 拉伸弹簧(47)),整体地转动一个小角度，，控制齿轮芯盖(46)的这个力作用于 控制叉下部(48)，使控制叉上部(22)与计数定量齿轮(20)轴接触，计数定 量齿轮(20)轴上的定量控制缺口 (96)逐渐转动至控制叉上部(22);继续供 水中，计数定量齿轮(20)的离合斜面(95)离开控制齿轮中心控制杆(52)， 控制齿轮中心控制杆(52)在控制齿轮作用杆压缩弹簧(50)作用下向上弹起， 回复为预备启动状态，当一轮供水将结束时，控制叉上部(22)从定量控制缺口 (96)处滑过，与控制齿轮芯盖(46)固定为一体的控制齿轮芯(51)和磁铁控 制臂(49),在磁铁控制臂(49)的控制臂磁铁l (104)与磁滑阀(60)内的磁 滑阀磁铁(58)的异性相吸作用力作用下，摆脱控制叉下部(48)的阻挡，转动 至靠紧位置开关2 (103)，接通控制电路(26)的电源；此时控制臂磁铁1 (104) 与磁滑阀磁铁(58)的异性相吸，通过杠杆(54)带动胶滑阀(53)上的胶滑阀 橡胶件(56)，作用于阀门橡胶碗(62)，堵住泄流孔(89)，水流从先导孔(42) 注入阀门橡胶碗(62),阀门橡胶碗(62)内外压力相等，在胶滑阀(53)的作 用力作用下，阀门(91)关闭， 一轮供水结束。当水表维修，需要拆卸水表盖或 阀门盖时，在计数定量齿轮(20)将控制齿轮中心控制杆(52)下压的位置，控 制齿轮(76)与控制齿轮芯(51)分离，插入维修IC卡(3)，电动机(64)反 转，带动减速齿轮组(65)，驱动开盖齿轮(35)，带动开盖凸轮组(32)，拨动 开锁杠杆(30)，使锁舌(34)在开锁杠杆(30)的作用下沿着锁舌槽向后移动， 退出锁盖孔(79)和阀门外盖(21)，在开盖凸轮组(32)拨动开锁杠杆(30) 时，开锁杠杆(30)靠近开盖控制开关(67),切断控制电路(26)的电源，电 动机(64)停止工作，阀门外盖(21)解锁；用工具转动阀门外盖(21)，阀门 外盖(21)即可打开。锁闭时，锁舌槽中的锁舌弹簧(68)，在开锁杠杆(30) 不作用于锁舌(34)时，锁舌(34)在锁舌弹簧(68)作用下向前移动，重新伸 入锁盖孔(79)，将阀门外盖(21)锁闭在水表表壳(59)上。 图5的智能定量水表机械程序控制图，对上述过程的机械动作过程作了图示说 明。图3的智能定量水表电气控制部分电路图，对上述的电路动作过程也作了相 应的图示说明。在此简单说明如下位置开关2 (103)，接通控制电路(26)电 源，检测IC卡(3)，当IC卡(3)数值符合条件时，控制电路(26)经串行数 字通讯、协议数字信息交换、密钥及密码校验数据处理判别，启动电动机(64) 驱动控制齿轮(76)及暂为一体的控制齿轮芯(51)，带动磁铁控制臂(49)旋 转至位置开关l U02),电源切断，电动机(64)停止工作；在磁铁控制臂(49) 离开位置开关2 (103)时，电路及电动机是由继电器J的自闭保持触点保持供 电的。无电自动关阀的过程前面己作了说明。图4是智能定量水表电原理框图， 其工作过程简述如下位置开关2 (103)接通，电路工作，电压检测正常，电 路状态正常，电路工作电源指示灯发光(7)短时发光，IC卡座(99)内有IC 卡(3)， IC卡(3)引脚与卡座各触点稳定接触，随即各触点上电接通……，IC 卡(3)与脱机终端微处理器进行串行数据通讯，进行IC卡(3)识别、密码校 验，访问IC卡(3)数据区、检查是否不为"零"，若正确，微处理器输出一个 启动及扣费信号，IC卡存储数值减1，寄存器写入数据，经确认后，控制电路启 动电动机(64)，经减速齿轮组(65)驱动打开阀门(91)，后面的过程就不再重 复了。 图6是电动磁控阀门关断作用原理示意图；图7是电动磁控阀门开启作用 原理示意图。前面己对此作了详细的说明。电动磁控阀门的作用原理是利用磁性 材料同性相斥、异性相吸的特性来关断/开启水表阀门。为达到在不加控制的状 态下关断阀门(91)，即故障或被攻击情况下自动倒向稳定关闭，使用了传动杠 杆，达到可靠的关断和开启阀门(91)的效果。图中，控制齿轮芯盖(46)上增 加一根控制齿轮拉伸弹簧(47)，控制齿轮拉伸弹簧(47)的另一端固定在控制 板下支架(45)上，是为了加大自动关阀的作用力。
图8是将智能定量水表从内部加以锁闭的锁盖器锁闭/开启作用原理示意图。 当需要对水表进行计量检定，清洗维修等开盖作业时，应在水表表盘(97)标示的 可开盖位置处进行，这个可开盖位置表示减速离合齿轮(34)与其前级驱动的减速 齿轮组(65)处于啮合状态。如没有在这种位置上,可待其继续供水转至这种位置， 或从管路上取下水表，为保证工作的可靠，本发明的电气执行部件以采用湿式微 型减速电动机为佳。图9、图10是本发明实施例中采用的简易湿式微型减速电 机，它们的工作原理与一般减速电机相同，差别仅在于恶劣的工作环境和低成 本造价等对本电机的特别要求。如本电机控制精度要求不高且粗糙，但要可靠， 工作电压不高，体积也不大，但防水要求高，结构要求简单。
图11是本发明的远传型智能定量水表结构原理示意图。前面已对现阶段智 能水表、远传水表的主要功能、作用作了说明，本发明的远传型智能定量水表兼 具现阶段智能水表和远传水表的功能它可以作为抄表管理的器具又可以作为收 费管理的手段。与使用IC卡的智能水表的主要区别，是不再使用IC卡，电路甚 为简单，仅在于控制电路是一只具有密码校验功能和电动机驱动功能的门锁电 路；数据的处理和寄存、收费管理和开阔命令都是用导线连接至管理处进行集中 管理和处理的。并且，机械部份与智能定量水表就完全一样了。
图l可为说明书摘要附图。
权利要求
1、一种智能定量水表，其计量装置螺翼式或旋翼式叶轮的端齿轮、或旋转的量杯活塞的端齿轮与计量齿轮组有序机械连接，其特征是在水表表壳中，安装有在未加控制的自由状态时自动地稳定关闭的阀门能够上下滑动的磁滑阀，与能够左右移动位置的磁铁控制臂里的极性相互倒置的两个磁铁，在异性相吸时，磁滑阀通过杠杆带动胶滑阀压紧阀门橡胶碗泄流孔，阀门橡胶碗上有先导孔，水进入先导孔，稳定地关闭阀门；在同性相斥时磁滑阀通过杠杆带动胶滑阀离开泄流孔，水从泄流孔流出，打开阀门；磁铁控制臂与控制齿轮芯、控制齿轮芯盖固定为一体，控制齿轮芯内的弹子在弹子弹簧作用下将控制齿轮芯与控制齿轮联接为一体，控制齿轮芯内有钢珠，钢珠受控制齿轮中心控制杆作用力，作用于弹子和弹子弹簧，将控制齿轮芯与控制齿轮分离；控制齿轮中心控制杆的下端有起复位作用的控制齿轮作用杆压缩弹簧，控制齿轮中心控制杆顶部受计数定量齿轮向下的力作用，底部受向上复位的控制齿轮作用杆压缩弹簧的作用力，可在控制齿轮芯内移动，从而使控制齿轮芯和控制齿轮体有联结和分离两种状态；控制齿轮芯盖与控制叉下部相互作用，转动时控制叉上部受计数定量齿轮轴上的定量控制缺口控制；在有序机械连接的计量齿轮组中，有设定供水量的计数定量齿轮，计数定量齿轮的下部有离合斜面，离合斜面作用于控制齿轮中心控制杆的上端；在计数定量齿轮尽可能靠近齿轮轴的部位上设置的定量控制缺口，在计数定量齿轮受水流驱动转动，定量控制缺口转动至控制叉上部时，释放控制叉，控制叉下部即释放所受到的控制齿轮芯的作用力，由此释放在开阀时寄存在异性相吸的磁性材料的位移上的关阀能量、和寄存在弹簧的形变上的关阀能量；与控制齿轮芯有联接和分离两种状态的控制齿轮，是由电动机经减速齿轮组驱动的，电动机经减速齿轮组在驱动固定为一体的控制齿轮、控制齿轮芯、磁铁控制臂、控制齿轮芯盖，拉开异性相吸的磁滑阀和磁铁控制臂的磁铁、磁滑阀与磁铁控制臂的另一磁铁同性相斥，拉开过程中并造成弹簧的形变，在这样打开阀门时，同时也储备了关阀所需能量；水表外盖用带锁舌弹簧的锁舌锁定在水表外壳上，锁舌上的锁舌钩可作弹性伸缩运动，受开盖齿轮控制的开盖凸轮组，对锁舌及锁舌钩进行位移控制，开启水盖外盖；减速齿轮组和开盖齿轮受微型电动机驱动，开盖齿轮带动的开盖凸轮组将开盖齿轮的旋转运动转变为对锁舌的开锁位移控制。
2、 根据权利要求1所述的智能定量水表，其特征是将水表外盖用表盖锁 闭螺钉固定在水表外壳上，再安装用锁舌锁定的阀门外盖，受开盖齿轮控制的开 盖凸轮组，对锁舌及锁舌钩进行位移控制，开启阀门外盖。
全文摘要
一种定量供水自动关断，并防止非管理维修人员拆卸的智能定量水表和远传型智能定量水表，它采用供水和水表电路供电交替式工作的方式供水时断电，断水时供电；在一轮供水完成后关断阀门，在收取水费、再次开启阀门时电路短时供电；是在保持原安装长度、位置不变的水表中，安装无控制、无电时可自动倒向关闭的阀门、即无电仍可供完已设定水量再释放自动关阀的能量，实现家居电器脱电工作；水表各部件固定为一个整体，在内部用无钥匙孔锁具将表壳和各部件整体锁在一起；水表及其盒中有控制电路，内有微电子电路功能块，可接受由IC卡、通讯线、宽频带网等各种信息媒介传送的指令信号，控制水表内微型电动机，有条件开启阀门或拆卸水表。
文档编号G01F15/00GK101354275SQ20071007526
公开日2009年1月28日 申请日期2007年7月24日 优先权日2007年7月24日
发明者岭 杨, 杨启梁 申请人:杨启梁