容积式智能水表机心的制作方法

本发明涉及水表领域，特别为一种容积式智能水表机心。

背景技术：

水表是水司与用户之间用水量流量计量器具，进行费用结算依据，家家户户，企事业单位等都有强制安装使用。现有水表机心量程比(r值)不高，随着国内水质提高，智慧水务发展，大数据应用，对水表机心计量性能要求不断提升，特别是小流量计量性能，物联网技术的发展，要求机心具有智能化。

技术实现要素：

本发明的目的在于：提供一种容积式智能水表机心,该机心是活塞式机芯心，能依次定量容积排放水量，计量准确，量程比宽，特别是针对小流量优势大，且该智能式水表机心采用霍尔传感器进行采集计数取代现有结构复杂的计数器，整体结构简单化和智能化，能为智能水表提供计量核心。

本发明通过如下技术方案实现：一种容积式智能水表机心，其特征在于：包括活塞盒、上盖板、活塞、隔水板、霍尔传感器、以及控制模块；

所述活塞盒包括盒体、竖置在盒体的内部且顶端敞开的圆柱形计量槽、同轴固设在计量槽的槽底并沿竖直方向向上延伸的绕接转轴、以及同轴环绕于绕接转轴外周围设置的环形绕圈，绕接转轴和环形绕圈的高度均低于计量槽的槽侧壁高度，且环形绕圈的内周壁与绕接转轴的外周壁之间形成环形轨道；所述上盖板包括盖设在盒体上端的并能将活塞盒的计量槽的顶端开口密封的板体；

所述隔水板竖置固定安装在计量槽的槽底壁和板体的底部之间并且由计量槽的槽侧壁沿径向方向延伸到环形绕圈的外周壁上；所述盒体在位于计量槽槽侧壁与环形绕圈外周壁之间的计量槽槽底壁上设有穿透该槽底壁使计量槽与外部连通的进水孔，所述板体在位于计量槽槽侧壁与环形绕圈外周壁之间的部位设有穿透板体使计量槽与外部连通的出水孔，且所述进水孔和出水孔分别位于隔水板的两侧板面的外旁侧；

所述活塞包括竖置安装在计量槽中并套接在环形绕圈外周的圆环形的活塞套环、横设于活塞套环内部并将活塞套环的内腔分隔成下进水腔和上出水腔两部分的活塞隔板、以及同轴连接在活塞隔板中部并竖直向下延伸至环形轨道中并能沿该环形轨道绕绕接转轴转动的活塞转轴，活塞套环的侧壁上竖设有自底部向上延伸至顶部的活塞卡口，活塞隔板上设有与活塞卡口连通且自活塞卡口处向靠近活塞隔板中心方向口径逐渐增大再逐渐减小的弧形缺口，隔水板卡接于活塞卡口和弧形缺口中，且所述活塞套环通过活塞卡口和弧形缺口与隔水板的配合能相对隔水板滑动和转动；

所述活塞套环的侧壁在其靠近活塞卡口两侧边缘的部位上分别开设有一个以上的侧壁进水导流孔和一个以上的侧壁出水导流孔，侧壁进水导流孔和侧壁出水导流孔均能使活塞套环内腔与其外部计量槽连通，且侧壁进水导流孔与进水孔位于隔水板的同一侧，侧壁出水导流孔与出水孔位于隔水板的同一侧；所述活塞隔板上设有一个以上使上出水腔和下进水腔连通的隔板导流孔；

所述活塞转轴上同轴环绕固设有能跟随活塞转轴围绕绕接转轴同步转动的磁环，所述上盖板还设有两个沿着与环形轨道同轴的圆周方向依次间隔设置在板体底部且沿竖直方向向下延伸至计量槽中的霍尔传感器安装槽，所述霍尔传感器的数量为两个且分别固定安装在两个霍尔传感器安装槽中，两个霍尔传感器用于同步采集活塞转轴绕绕接转轴旋转过程中磁环产生的磁场变化信号并转化为电脉冲信号对外输出，所述控制模块包括mcu模块,所述mcu模块同时与两个霍尔传感器连接，用于接收两个霍尔传感器输出的电脉冲信号以根据该信号计算用水流量体积值。

其工作原理和过程如下：管道水流经过滤网后由活塞盒底部的进水孔流入计量槽中，在水流压差的作用下和隔水板的限位作用下，活塞绕着绕接转轴做周期性的偏心圆周运动。由于计量槽和活塞之间能形成一定容积的空间，水流能充满这个空间，且随着活塞的转动，流体被活塞压出出水孔，预先求出该空间的体积，计数出活塞的旋转次数，就能求出该空间给出的连续流体体积量。在一个完整的周期运动中活塞呈现四种运动状态，如图16-19所示，所述的四种状态包括进水孔不在下进水腔的下端开口覆盖范围内且出水孔也不在上出水腔的上端开口覆盖范围内的z1状态、进水孔完全处于下进水腔的下端开口覆盖范围内且出水孔也完全处于上出水腔的上端开口覆盖范围内的z3状态、处在由z1状态转入z3状态过程中的且进水孔部分处于下进水腔的下端开口覆盖范围内且出水孔也部分处于上出水腔的上端开口覆盖范围内的z2状态、以及处在由z3状态转入z1状态过程中的且进水孔部分处于下进水腔的下端开口覆盖范围内且出水孔也部分处于上出水腔的上端开口覆盖范围内的z4状态；初始状态下活塞为z1状态，在该状态下，此时活塞上的侧壁进水导流孔有水流入活塞，侧壁出水导流孔有水流出活塞，在此水流运动过程中，活塞启动并进入z2状态，在水流压差的作用下，活塞进入z3状态，在此z3状态下，流体绝大部分由下进水腔经隔板导流孔进入上出水腔最后由出水孔流出，由于进水孔和出水孔的位置分布差异，使得z3状态能进入z4状态，在水流压差的作用下，再次进入z1状态，完成一次完整的周期运动。在水流不断情况下，逐次完成上述动作周期，进行用水体积流量连续计量。活塞转轴上镶有磁环，两个霍尔传感器同步采集活塞转轴绕绕接转轴旋转过程中磁环产生的磁场变化信号并转化为电脉冲信号对外输出，mcu模块与两个霍尔传感器连接，同时接收两个霍尔传感器输出的电脉冲信号以根据该信号计算用水流量体积值。

为了更好的实施本方案,还提供如下优化方案：

优选地，所述控制模块还包括发送模块，所述发送模块与mcu模块相连接，用于接收mcu模块算出的用水流量体积值并将该用水流量体积值通过通讯网络发送至外部接收平台。

为了对进入进水孔的水流进行过滤，所述容积式智能水表机心还包括固定套置于活塞盒下端外周用来对进入进水孔的水流进行过滤的过滤网，所述过滤网上均匀地分布有多个滤孔。

优选地，所述绕接转轴的外周同轴固定套接有轴套，所述活塞隔板的中心围绕轴线位置设置有竖直贯通活塞隔板上下两平面的转轴安装孔，所述活塞转轴包括回转轴，所述回转轴包括自上而下沿轴向方向依次同轴连接设置的且外径逐渐增加的第一回转体、第二回转体、以及第三回转体，所述第三回转体露置在转轴安装孔的下方且伸入环形轨道中，第一回转体和第二回转体均露置于转轴安装孔的上方，所述磁环同轴固定套置于第一回转体外周，所述活塞转轴还包括套置于第二回转体外周且处在磁环和活塞隔板之间的隔水环、以及上端密封且下端开口的磁环套，所述磁环套自上而下套接在磁环的外周并向下延伸至套接于隔水环外周。

为了便于对隔水板进行安装，所述计量槽中设有用于固定安装隔水板的隔水板安装槽，所述隔水板安装槽包括竖直设置在计量槽侧壁上的第一沟槽、平行于第一沟槽设置的并处在环形绕圈的外周壁上的第三沟槽、设置在计量槽槽底并连接在第一沟槽下端和第三沟槽下端之间的第二沟槽、以及设置在板体的底部且平行于第二沟槽设置的且连接在第一沟槽上端和第三沟槽上端之间的第四沟槽；

所述隔水板包括沿绕接转轴的径向方向延伸设置的隔水板体、以及设置在隔水板体伸入弧形缺口内的一端的用于起防脱限位作用的限位凸件，所述活塞卡口的两侧边缘之间的间距大于隔水板的厚度且小于所述限位凸件的外径以使限位凸件不能从弧形缺口中进入活塞卡口内。

优选地，所述侧壁进水导流孔和侧壁出水导流孔的数量均为两个以上，且其中至少一个侧壁进水导流孔和至少一个侧壁出水导流孔设于活塞套环侧壁上部用于连通上出水腔和位于活塞套环外部的计量槽，至少一个侧壁进水导流孔和至少一个侧壁出水导流孔设于活塞套环侧壁下部用于连通下进水腔和位于活塞套环外部的计量槽；

所述隔板导流孔的数量为多个，且各隔板导流孔围绕活塞转轴轴线形成直径依次增加的第一导流孔环、第二导流孔环和第三导流孔环；各导流孔环上均设有多个沿其自身圆周方向依次间隔分布的隔板导流孔。

优选地，所述上盖板还包括设置在板体的底部且向下延伸至计量槽中的且位置与环形绕圈的位置相对应的环形凸圈，所述霍尔传感器安装槽分布在环形凸圈的壁体上，活塞的活塞隔板夹设在上盖板的环形凸圈和活塞盒的环形绕圈之间；

所述上盖板还设有两个以上沿围绕绕接转轴的圆周方向间隔开设在板体中部的且沿径向方向延伸由内向外延伸至板体外周壁的中空槽，各中空槽在靠近中心轴线的径向一端相互连通，所述出水孔的上端开口与其中至少一个中空槽相导通。

为了便于盒体和上盖板之间的定位和密封，所述盒体的上表面还设置有一个以上沿围绕绕接转轴的圆周方向间隔分布的且向上延伸的定位销，所述上盖板还包括设置在板体的底部且与各个定位销配合连接的定位槽、以及沿围绕绕接转轴的圆周方向设置在板体的底部且向下开口的密封圈安装槽，所述容积式智能水表机心还包括设置在密封圈安装槽中的且顶压在密封圈安装槽和盒体的上表面之间的密封圈。

较之前技术而言，本发明的有益效果为：

1.本发明提供一种容积式智能水表机心,该机心能依次定量容积排放水量，计量准确，量程比宽，r值高，达c级、d级水平，特别是针对小流量非常有优势，且该智能式水表机心采用霍尔传感器进行采集计数取代现有结构复杂的计数器齿轮机构，无额外传动阻力，精度高，磨损减小，寿命长，工作可靠，机心的整体结构更加的简单和智能化。

2.本发明提供的容积式智能水表机心，绕接转轴套接有磁环套，起到保护磁环不被泡水而引起的磁衰减问题。

3.本发明提供的容积式智能水表机心，上盖板为中空结构，设有中空槽，上盖板即是与表壳干湿分离的隔水板，且上盖板的中空槽也是排水腔流道，上盖板同时起排水和承压作用，使得整个机心的结构更加的紧凑。

4.本发明提供的容积式智能水表机心，结构设计紧凑合理，性能优良，寿命长久，为物联网智能无线抄表提供计量核心。

附图说明

图1为本发明容积式智能水表机心的三维结构示意图；

图2为本发明容积式智能水表机心的爆炸示意图；

图3为本发明容积式智能水表机心的俯视图；

图4为图3中a-a的剖视图；

图5为图3中b-b的剖视图；

图6为本发明容积式智能水表机心中活塞盒的三维结构示意图；

图7为本发明容积式智能水表机心中活塞盒与活塞的连接结构示意图；

图8为本发明容积式智能水表机心中活塞盒和活塞的俯视图；

图9为图8中c-c的剖视图；

图10为图8中d-d的剖视图；

图11为本发明容积式智能水表机心中活塞与隔水板的俯视图；

图12为图11中e-e的剖视图；

图13为本发明容积式智能水表机心中活塞转轴的爆炸图示意图；

图14为本发明容积式智能水表机心中上盖板的三维结构示意图一；

图15为本发明容积式智能水表机心中上盖板的三维结构示意图二；

图16为本发明容积式智能水表机心中活塞z1状态的使用状态示意图；

图17为本发明容积式智能水表机心中活塞z2状态的使用状态示意图；

图18为本发明容积式智能水表机心中活塞z3状态的使用状态示意图；

图19为本发明容积式智能水表机心中活塞z4状态的使用状态示意图。

标号说明：1-活塞盒、11-盒体、111-定位销、12-计量槽、13-环形轨道、14-环形绕圈、15-绕接转轴、151-轴套、2-上盖板、21-板体、22-霍尔传感器安装槽、23-凸圈、24-中空槽、25-定位槽、26-密封圈安装槽、3-活塞、31-活塞套、32-活塞隔板、321-转轴安装孔、33-活塞转轴、331-磁环、332-回转轴、3321-第一回转体、3322-第二回转体、3323-第三回转体、333-隔水环、334-磁环套、34-活塞卡口、35-隔板导流孔、351-第一导流孔环、352-第二导流孔环、353-第三导流孔环、36-弧形缺口、37-侧壁进水导流孔、38-侧壁出水导流孔、4-隔水板、41-隔水板体、42-限位凸件、5-霍尔传感器、6-过滤网、61-滤孔、7-隔水板安装槽、71-第一沟槽、72-第二沟槽、73-第三沟槽、74-第四沟槽、8-密封圈、a-进水孔、a’-进水孔在上盖板底部相对应的投影位置、b-出水孔、b’-出水孔在活塞盒底部相对应的投影位置、c-下进水腔、d-上出水腔。

具体实施方式

下面结合附图说明对本发明做详细说明：

如图1-19所示，本发明一种容积式智能水表机心，其特征在于：包括活塞盒1、上盖板2、活塞3、隔水板4、霍尔传感器5、以及控制模块；

所述活塞盒1包括盒体11、竖置在盒体11的内部且顶端敞开的圆柱形计量槽12、同轴固设在计量槽12的槽底并沿竖直方向向上延伸的绕接转轴15、以及同轴环绕于绕接转轴15外周围设置的环形绕圈14，绕接转轴15和环形绕圈14的高度均低于计量槽12的槽侧壁高度，且环形绕圈14的内周壁与绕接转轴15的外周壁之间形成环形轨道13；所述上盖板2包括盖设在盒体11上端的并能将活塞盒1的计量槽12的顶端开口密封的板体21；

所述隔水板4竖置固定安装在计量槽12的槽底壁和板体21的底部之间并且由计量槽12的槽侧壁沿径向方向延伸到环形绕圈14的外周壁上；所述盒体11在位于计量槽12槽侧壁与环形绕圈14外周壁之间的计量槽12槽底壁上设有穿透该槽底壁使计量槽12与外部连通的进水孔a，所述板体21在位于计量槽12槽侧壁与环形绕圈14外周壁之间的部位设有穿透板体21使计量槽12与外部连通的出水孔b，且所述进水孔a和出水孔b分别位于隔水板4的两侧板面的外旁侧；

所述活塞3包括竖置安装在计量槽12中并套接在环形绕圈14外周的圆环形的活塞套环31、横设于活塞套环31内部并将活塞套环31的内腔分隔成下进水腔c和上出水腔d两部分的活塞隔板32、以及同轴连接在活塞隔板32中部并竖直向下延伸至环形轨道13中并能沿该环形轨道13绕绕接转轴15转动的活塞转轴33，活塞套环31的侧壁上竖设有自底部向上延伸至顶部的活塞卡口34，活塞隔板32上设有与活塞卡口34连通且自活塞卡口34处向靠近活塞隔板32中心方向口径逐渐增大再逐渐减小的弧形缺口36，隔水板4卡接于活塞卡口34和弧形缺口36中，且所述活塞套环31通过活塞卡口34和弧形缺口36与隔水板4的配合能相对隔水板4滑动和转动；

所述活塞套环31的侧壁在其靠近活塞卡口34两侧边缘的部位上分别开设有一个以上的侧壁进水导流孔37和一个以上的侧壁出水导流孔38，侧壁进水导流孔37和侧壁出水导流孔38均能使活塞套环31内腔与其外部计量槽12连通，且侧壁进水导流孔37与进水孔a位于隔水板4的同一侧，侧壁出水导流孔38与出水孔a位于隔水板4的同一侧；所述活塞隔板32上设有一个以上使上出水腔d和下进水腔c连通的隔板导流孔35；

所述活塞转轴33上同轴环绕固设有能跟随活塞转轴33围绕绕接转轴15同步转动的磁环331，所述上盖板2还设有两个沿着与环形轨道13同轴的圆周方向依次间隔设置在板体21底部且沿竖直方向向下延伸至计量槽12中的霍尔传感器安装槽22，所述霍尔传感器5的数量为两个且分别固定安装在两个霍尔传感器安装槽22中，两个霍尔传感器5用于同步采集活塞转轴33绕绕接转轴15旋转过程中磁环331产生的磁场变化信号并转化为电脉冲信号对外输出，所述控制模块包括mcu模块,所述mcu模块同时与两个霍尔传感器5连接，用于接收两个霍尔传感器5输出的电脉冲信号以根据该信号计算用水流量体积值。

优选地，所述控制模块还包括发送模块，所述发送模块与mcu模块相连接，用于接收mcu模块算出的用水流量体积值并将该用水流量体积值发送至外部接收平台。

如图1-5所示，为了对进入进水孔的水流进行过滤，所述容积式智能水表机心还包括固定套置于活塞盒1下端外周用来对进入进水孔a的水流进行过滤的过滤网6，所述过滤网6上均匀地分布有多个滤孔61。

如图2、12、13所示，优选地，所述绕接转轴15的外周同轴固定套接有轴套151，所述活塞隔板32的中心围绕轴线位置设置有竖直贯通活塞隔板32上下两平面的转轴安装孔321，所述活塞转轴33包括回转轴332，所述回转轴332包括自上而下沿轴向方向依次同轴连接设置的且外径逐渐增加的第一回转体3321、第二回转体3322、以及第三回转体3323，所述第三回转体3323露置在转轴安装孔321的下方且伸入环形轨道13中，第一回转体3321和第二回转体3322均露置于转轴安装孔321的上方，所述磁环331同轴固定套置于第一回转体3321外周，所述活塞转轴33还包括套置于第二回转体3322外周且处在磁环331和活塞隔板32之间的隔水环333、以及上端密封且下端开口的磁环套334，所述磁环套334自上而下套接在磁环331的外周并向下延伸至套接于隔水环333外周。

如图6-8、15所示，为了便于对隔水板进行安装，所述计量槽12中设有用于固定安装隔水板4的隔水板安装槽7，所述隔水板安装槽7包括竖直设置在计量槽12侧壁上的第一沟槽71、平行于第一沟槽71设置的并处在环形绕圈14的外周壁上的第三沟槽73、设置在计量槽12槽底并连接在第一沟槽71下端和第三沟槽73下端之间的第二沟槽72、以及设置在板体21的底部且平行于第二沟槽72设置的且连接在第一沟槽71上端和第三沟槽73上端之间的第四沟槽74；

所述隔水板4包括沿绕接转轴15的径向方向延伸设置的隔水板体41、以及设置在隔水板体41伸入弧形缺口36内的一端的用于起防脱限位作用的限位凸件42，所述活塞卡口34的两侧边缘之间的间距大于隔水板4的厚度且小于所述限位凸件42的外径以使限位凸件42不能从弧形缺口36中进入活塞卡口34内。

如图7、11所示，优选地，所述侧壁进水导流孔37和侧壁出水导流孔38的数量均为两个以上，且其中至少一个侧壁进水导流孔37和至少一个侧壁出水导流孔38设于活塞套环31侧壁上部用于连通上出水腔d和位于活塞套环31外部的计量槽12，至少一个侧壁进水导流孔37和至少一个侧壁出水导流孔38设于活塞套环31侧壁下部用于连通下进水腔c和位于活塞套环31外部的计量槽12；

所述隔板导流孔35的数量为多个，且各隔板导流孔35围绕活塞转轴33轴线形成直径依次增加的第一导流孔环351、第二导流孔环352和第三导流孔环353；各导流孔环上均设有多个沿其自身圆周方向依次间隔分布的隔板导流孔35。

如图4-5、15所示，优选地，所述上盖板2还包括设置在板体21的底部且向下延伸至计量槽12中的且位置与环形绕圈14的位置相对应的环形凸圈23，所述霍尔传感器安装槽22分布在环形凸圈23的壁体上，活塞3的活塞隔板32夹设在上盖板2的环形凸圈23和活塞盒1的环形绕圈14之间；

所述上盖板2还设有两个以上沿围绕绕接转轴15的圆周方向间隔开设在板体21中部的且沿径向方向延伸由内向外延伸至板体21外周壁的中空槽24，各中空槽24在靠近中心轴线的径向一端相互连通，所述出水孔b的上端开口与其中至少一个中空槽24相导通。

如图2、4、5所示，为了便于盒体和上盖板之间的定位和密封，所述盒体11的上表面还设置有一个以上沿围绕绕接转轴15的圆周方向间隔分布的且向上延伸的定位销111，所述上盖板2还包括设置在板体21的底部且与各个定位销111配合连接的定位槽25、以及沿围绕绕接转轴15的圆周方向设置在板体21的底部且向下开口的密封圈安装槽26，所述容积式智能水表机心还包括设置在密封圈安装槽26中的且顶压在密封圈安装槽26和盒体11的上表面之间的密封圈8。

尽管本发明采用具体实施例及其替代方式对本发明进行示意和说明，但应当理解，只要不背离本发明的精神范围内的各种变化和修改均可实施。因此，应当理解除了受随附的权利要求及其等同条件的限制外，本发明不受任何意义上的限制。