一种无线阀控超声波热量表的制作方法

本实用新型涉及热量表领域，具体涉及一种无线阀控超声波热量表。

背景技术：

热量表是计算热量的仪表。热量表按照结构和原理不同，可分为机械式热量表、超声波式热量表等。机械式热量表采用叶轮转动计量流量和热量，管道内阻流器件导致机械式热量表低流通能力，非常容易堵塞，且磨损较为严重，使用寿命不长，更换频繁。机械式热量表由于结构上存在易磨损部件，其磨损程度会随着使用时间逐渐增大，导致精度随着时间的增长而降低，增大计量的误差。

而且，住宅区中每个住户家中的热量表安装位置各异，有些热量表集中安装，有些热量表却分散在住户家中,给管理部门的抄表统计工作带来了困难。逐户抄表时耗费了大量的人力和时间，而且入户抄表很难一次性完成，有时只能估计。

目前，用户对供热使用面积收费的项目，已出现众多难以解决的纠纷和弊端。如用户用热不均匀，会造成用户和供热公司之间难以解决的纠纷；而且，还存在不能及时解决冷、热不均匀会造成收费滞后的现象。

综上所述，现有的机械式热量表存在计量精度低，容易堵塞，易磨损，使用寿命短，且逐户抄表时耗费了大量的人力和时间，易造成纠纷及收费滞后的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有的机械式热量表存在计量精度低，容易堵塞，易磨损，使用寿命短，且逐户抄表时耗费了大量的人力和时间，易造成纠纷及收费滞后的问题。进而提供了一种无线阀控超声波热量表。

本实用新型的技术方案是：

一种无线阀控超声波热量表，它包括超声波基表和壳体，壳体安装在超声波基表上，其特征在于：它还包括球阀、温度传感器、电机、电路板、第一电池、第二电池、显示屏和两个超声波换能器，

球阀安装在超声波基表上，球阀与超声波基表为一体式结构，球阀与超声波基表之间密封连接，超声波基表的内部为圆形直通管路，超声波基表的侧壁上分别加工两个第一通孔和一个第二通孔，两个第一通孔的轴线分别与超声波基表的轴线垂直设置，第二通孔的轴线与两个第一通孔的轴线为非共面设置，两个超声波换能器的测量端分别穿过两个第一通孔并与超声波基表之间密封连接，温度传感器的测温端穿过第二通孔并与超声波基表之间密封连接，

电机、电路板、第一电池、第二电池分别安装在壳体的内部，电机的输出端与球阀的阀柄连接，电机的电源线和数据控制线分别焊接在电路板上，第一电池和第二电池分别与电路板连接，温度传感器和两个超声波换能器另一端的数据线分别焊接在电路板上，显示屏安装在壳体的上壳上，电路板的显示窗与壳体上的显示屏相对设置。

进一步地，它还包括多个第一密封圈，多个第一密封圈均为O型密封圈，多个第一密封圈分别安装在球阀、温度传感器和两个超声波换能器与超声波基表的连接处。

进一步地，它还包括第二密封圈，第二密封圈为平垫密封圈，平垫密封圈安装在壳体的上壳和下壳的连接处。

进一步地，它还包括压板，压板安装在壳体与超声波基表之间，压板通过多个螺钉将两个超声波换能器压装在超声波基表上。

进一步地，它还包括翻盖，翻盖的一端转动安装在壳体上，翻盖与显示屏相对设置。

进一步地，温度传感器为PT1000配对温度传感器，其中一个PT1000配对温度传感器安装在超声波基表的第二通孔内，另一个PT1000配对温度传感器安装在回水管道上。

进一步地，第一电池为ER26500H锂电池，第二电池为ER18505锂电池。

进一步地，两个超声波换能器为插入式密封结构，两个超声波换能器直接插装在超声波基表内部直通管路的中间位置。

进一步地，电机为防水电机。

进一步地，电机的额定电压为3.6V，电机的齿轮箱的减速比为3600:1。

本实用新型与现有技术相比具有以下效果：

1、本实用新型的两个超声波换能器9为插入式密封结构，两个超声波换能器9直接安装在超声波基表1内部直通管路的中间位置，进行信号对射。温度传感器4的测温端斜插入超声波基表1内并与超声波基表1之间密封连接，在保证精确测量的同时，避免了当水压不足时、半管或有气泡的状态下造成无法测量。有效地降低了超声波热量表的始动流量，减少了机械式热量表小流量的漏计现象，使热费计量损失减到最低。

2本实用新型的超声波基表1的内部为圆形直通管路，无反射柱，有良好的超声波传导路径。由于结构不存在磨损部件，只要超声波基表1的管径尺寸不变，其精度就不会发生变化。本实用新型有效地避免了机械式热量表会因为结构的磨损而降低测量精度的问题。本实用新型对水场干扰小、不易受气泡影响，提高测量精度和稳定性。

3、本实用新型的超声波基表1与球阀3为一体式结构，结构紧凑，便于安装；管道长度为最优选择，方便现场更换原有尺寸的热量表。

4、与机械式热量表相比较，本实用新型采用流量计(温度传感器4和两个超声波换能器9)与控制一体式结构(球阀3与超声波基表1为一体式结构)，能够完成远程操控，增加了管理方式，便于维护管理，使得管理部门对用户用水进行实时通断控制。

5、本实用新型的球阀3、温度传感器4和两个超声波换能器9分别通过第一密封圈 11与超声波基表1之间进行密封连接，防止超声波基表1内的介质渗漏造成信号干扰，保证了温度传感器4和两个超声波换能器9的测量精度，使得本实用新型具有足够的耐压强度和良好的密封性。

6、本实用新型的球阀3的阀柄采用两层密封，球阀3的密封部分采用进口四氟材质。保证密封性的同时，又不易使阀门卡死，保证耐久性使用。

附图说明

图1是本实用新型的主视图；

图2是图1在A-A处的剖视图；

图3是图1在B-B处的剖视图；

图4是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式的一种无线阀控超声波热量表，它包括超声波基表1和壳体2，壳体2安装在超声波基表1上，它还包括球阀3、温度传感器4、电机5、电路板6、第一电池7、第二电池8、显示屏10和两个超声波换能器9，

球阀3安装在超声波基表1上，球阀3与超声波基表1为一体式结构，球阀3与超声波基表1之间密封连接，超声波基表1的内部为圆形直通管路，超声波基表1的侧壁上分别加工两个第一通孔1-1和一个第二通孔1-2，两个第一通孔1-1的轴线分别与超声波基表1的轴线垂直设置，第二通孔1-2的轴线与两个第一通孔1-1的轴线为非共面设置，两个超声波换能器9的测量端分别穿过两个第一通孔1-1并与超声波基表1之间密封连接，温度传感器4的测温端穿过第二通孔1-2并与超声波基表1之间密封连接，

电机5、电路板6、第一电池7、第二电池8分别安装在壳体2的内部，电机5的输出端与球阀3的阀柄连接，电机5的电源线和数据控制线分别焊接在电路板6上，第一电池7和第二电池8分别与电路板6连接，温度传感器4和两个超声波换能器9另一端的数据线分别焊接在电路板6上，显示屏10安装在壳体2的上壳上，电路板6的显示窗与壳体2上的显示屏10相对设置。

所述两个超声波换能器9的超声波信号输出端连接电路板的主电路的超声波信号输入端，温度传感器4的温度信号输出端连接主电路的温度信号输入端，主电路的驱动信号输出端连接电机5的驱动信号输入端，电机5用于驱动超声波基表1上的球阀3开通或关断，主电路的无线信号输入输出端连接无线传输电路二的无线信号输出输入端，无线传输电路一以无线传输方式与PC机相连，无线传输电路一与无线传输电路二之间实现无线信号传输，无线传输电路一与无线传输电路二之间是采用470MHz无线通信技术，无线传输电路一与PC采用是GPRS无线通信技术，无线传输电路一是一个独立的数据采集设备。

具体实施方式二：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式还包括多个第一密封圈11，多个第一密封圈11均为O型密封圈，多个第一密封圈11分别安装在球阀3、温度传感器4和两个超声波换能器9与超声波基表1的连接处。如此设置，防止超声波基表1 内的介质渗漏造成信号干扰，保证了温度传感器4和两个超声波换能器9的测量精度。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图4说明本实施方式，本实施方式还包括第二密封圈12，第二密封圈12为平垫密封圈，平垫密封圈安装在壳体2的上壳和下壳的连接处。如此设置，保证了壳体2的密封性，有效地提高了壳体2的精度等级。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图4说明本实施方式，本实施方式还包括压板13，压板13安装在壳体2与超声波基表1之间，压板13通过多个螺钉将两个超声波换能器9压装在超声波基表1上。如此设置，避免在长时间使用后，两个超声波换能器9与超声波基表1 之间产生连接松动，有效的提高了两个超声波换能器9的测量精度和使用寿命，节约了使用成本。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图4说明本实施方式，本实施方式还包括翻盖14，翻盖14的一端转动安装在壳体2上，翻盖14与显示屏10相对设置。如此设置，翻盖14有效地保护了显示屏10不受外界破坏，提高了壳体2及显示屏10的使用寿命。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图4说明本实施方式，本实施方式的温度传感器4为PT1000 配对温度传感器，其中一个PT1000配对温度传感器安装在超声波基表1的第二通孔1-2 内，另一个PT1000配对温度传感器安装在回水管道上。如此设置，PT1000配对温度传感器的测温范围为4℃至95℃，与其他温度传感器相比较，PT1000配对温度传感器的测量精度更高，PT1000配对温度传感器能够准确的测量入口流体温度和出口流体温度以校准超声波时间值，进而精确计算热量。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的第一电池7为 ER26500H锂电池，第二电池8为ER18505锂电池。如此设置，ER26500H锂电池与电路板 6连接并为电路板6供电，ER18505锂电池为实现数据通信及球阀3的开通或关闭供电。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图3说明本实施方式，本实施方式的两个超声波换能器9为插入式密封结构，两个超声波换能器9直接插装在超声波基表1内部直通管路的中间位置。如此设置，避免了当水压不足时，半管或有气泡的状态下造成两个超声波换能器9无法测量；而且，能够有效地降低始动流量。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。

具体实施方式九：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的电机5为防水电机。如此设置，防止因冷凝水或湿气对电机齿轮和电子部分损坏。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八相同。

具体实施方式十：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的电机5的额定电压为3.6V，电机5的齿轮箱的减速比为3600:1。如此设置，使得电机5具有扭力高、耐使用的优点。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八或九相同。

具体实施方式十一：结合图3说明本实施方式，本实施方式的球阀3的阀柄采用两层密封，球阀3的密封部分采用进口四氟材质。如此设置，在保证密封性的同时，又不易使阀门卡死，保证球阀3的耐久性。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八、九或十相同。

具体实施方式十二：结合图3说明本实施方式，本实施方式的两个超声波换能器9 的中心谐振频率为1.0MHZ±5％；综合灵敏度为-30dBmin；发射波束角为-3dB全开角；静电电容为1200PF±20％；最大工作电压脉冲波＜300V；工作温度在0～95℃之间。如此设置，保证两个超声波换能器9的测量精度，提高了两个超声波换能器9的使用寿命。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八、九、十或十一相同。

本实用新型的电路板6包括流量测量部分和无线数据通讯部分，流量测量部分的流量采集芯片采用高精度时间数字转换器专用芯片，测量精度高，稳定性好；流量测量部分的主芯片采用低功耗单片机MSP430系列4481芯片，保障超声波热量表长时间可靠工作；通过对软件的特殊设计，使产品在不同压力、温度范围内的任意温度点、流量范围内的任意流量点下都能保证计量精度值，计量精度等级为2级；电路板6的LCD显示器可显示累计热量、进水温度、回水温度、温差、累计流量、瞬时流速、阀门状态、欠费信息、时钟和地址等信息，带有数据存储芯片E2PROM，参数保存：流量标定参数、温度标定参数、表地址、口径等保存在独立的区域。实时数据保存：累积流量、累计热量等数据都要定时保存。18个月历史数据保存：在每个月0时0分0秒保存上一个月的累积流量、最大流量等数据。具有自动错时清洗阀门的功能，欠费提醒、欠费关阀，保证供热收费率，并且管理系统可远程控制。

本实用新型的无线数据通讯部分的阀控和通讯模块配备两种控制接口：无线远程控制模式和手持器模式，无线远程控制模式为无线470MHz频段，采用LORA技术，具有通讯距离远的特点，单向空旷通讯距离＞8km，双向数据通讯空旷距离＞3km，室内通讯≤300米，能够满足民用仪表的远程无线数据集抄，和远程控制。

无线工作模式的表端通过无线470MHz与楼栋或单元无线采集器双向通讯，为了功耗考虑，表端无线模块每5s开启无线模块一次持续20ms侦听无线采集器是否有指令下发；而无线采集器可以随时转发上位机管理系统的抄表、充值、开关阀等指令。

本实用新型的主要性能指标如表所示：

工作原理：

结合图1至图4说明本实用新型的工作原理：

本实用新型的流量测量部分是应用两个超声波换能器9相向交替(或同时)收发超声波，本实用新型的球阀3与超声波基表1为一体式结构，两个超声波换能器9分别穿过超声波基表1侧壁上的两个第一通孔1-1并与超声波基表1之间密封连接，通过观测超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速，再通过流速来计算流量。

本实用新型的温度测量部分是应用PT1000配对温度传感器在同一个热量表上， PT1000配对温度传感器的测温端斜插入超声波基表1内，PT1000配对温度传感器的与超声波基表1的纵向轴线之间的夹角范围在20°至80°之间，PT1000配对温度传感器与超声波基表1内部的介质流向一致，一方面，PT1000配对温度传感器倾斜设置节约了安装空间，满足了PT1000配对温度传感器长度的需要；另一方面，避免了PT1000配对温度传感器的测温端在介质的长期冲刷下缩短使用寿命。其中一个PT1000配对温度传感器安装在超声波基表1上，另一个PT1000配对温度传感器安装在回水管道上。PT1000配对温度传感器能够准确的测量入口流体温度和出口流体温度以校准超声波时间值，进而精确计算热量。

电机5的输出端与球阀3的阀柄连接，电机5的电源线和数据控制线分别焊接在电路板6上，第一电池7和第二电池8分别与电路板6连接，温度传感器4和两个超声波换能器9另一端的数据线分别焊接在电路板6上，显示屏10安装在壳体2的上壳上，电路板 6是电机5的控制端，电机5是球阀3的执行端，它来完成球阀的开通或关闭，实现自动抄表和实时通断控制。