CN101907500A - 基表内孔横截面上部形状为圆弧形的超声波热量表 - Google Patents

Abstract

基表内孔横截面上部形状为圆弧形的超声波热量表，涉及一种超声波热量表。它解决了现有的超声波热量表的基表内孔通径较小造成的管道中杂质淤积进而导致供热管道堵塞的问题。它的供热管道连接管内孔横截面的上部形状为圆弧形，下部为正四边形。本发明适用于对供热管道内热量进行测量。

Description

基表内孔横截面上部形状为圆弧形的超声波热量表

技术领域

本发明涉及一种超声波热量表。

背景技术

热量表，是一种用于计量热能的装置，能够实现热能的分户计量。其中，采用超声波的流量检测技术的热量表的流量测量精度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响，并且可以制成非接触、便携式的热能检测仪表，同时还可以解决其它传统类型热量表受强腐蚀性、非导电性、易燃易爆等难以检测流量的问题，因此超声波流量检测技术在热能表研究中推广应用也较为迅速。

这种超声波热量表的基表由于需要实现超声波的反射接收，因此超声波热量表无论是直射式还是反射式，其内孔通径较小，压损过大。在与供热管连接时，容易因为水质较差的原因，在内孔或管道中造成杂质淤积，进而导致计量不准确，甚至造成供热管道堵塞。

发明内容

本发明是为了解决现有的超声波热量表的基表内孔通径较小造成的管道中杂质淤积进而导致供热管道堵塞的问题，从而提供一种基表内孔横截面上部形状为圆弧形的超声波热量表。

基表内孔横截面上部形状为圆弧形的超声波热量表，它包括表头、基表、进水温度传感器、回水温度传感器和一组换能器，所述这组换能器为一对换能器，其中一个发射超声波，另一个接收超声波；基表是供热管道连接管，所述供热管道连接管的出水侧的侧壁上开有一个通孔，进水温度传感器密封固定在该通孔内，并且所述温度传感器的温度探测头位于供热管道连接管内；供热管道连接管上面的侧壁上开有两个通孔，所述的一对换能器分别密封固定在所述两个通孔内，且这一对换能器的能量发射或接收面均朝向供热管道连接管内；超声波热量表固定在供热管道连接管上；进水温度传感器的温度信号输出端与表头的一号温度信号输入端连接；回水温度传感器的温度信号输出端与表头的二号温度信号输入端连接；一对换能器中的一个换能器激励信号输入端与表头的激励信号输出端连接；一个换能器的超声波信号输出端与表头的超声波信号输入端连接；供热管道连接管内孔横截面的上部形状为圆弧形，下部为正四边形。

有益效果：本发明的超声波热量表基表的形状为圆弧形，其下部为正四边形的结构，所述内孔的底面仍然为平面，作为超声波的反射平面，克服了现有的超声波反射腔必须是方形腔体的技术偏见，并且实现了内孔的更大开口，增加了内径的横截面积，从而减少水质中杂质的淤积，大大减小供热管道堵塞的可能性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；图2是发明的供热管道连接管的内径横截面形状的示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1和图2说明本具体实施方式，基表内孔横截面上部形状为圆弧形的超声波热量表，它包括表头7、基表、进水温度传感器3、回水温度传感器8和一组换能器2，所述这组换能器2为一对换能器，其中一个发射超声波，另一个接收超声波；基表是供热管道连接管1，所述供热管道连接管1的出水侧的侧壁上开有一个通孔，进水温度传感器3密封固定在该通孔内，并且所述温度传感器3的温度探测头位于供热管道连接管1内；供热管道连接管1上面的侧壁上开有两个通孔，所述的一对换能器2分别密封固定在所述两个通孔内，且这一对换能器2的能量发射或接收面均朝向供热管道连接管1内；超声波热量表7固定在供热管道连接管1上；进水温度传感器3的温度信号输出端与表头7的一号温度信号输入端连接；回水温度传感器8的温度信号输出端与表头7的二号温度信号输入端连接；一对换能器中的一个换能器激励信号输入端与表头7的激励信号输出端连接；一个换能器的超声波信号输出端与表头7的超声波信号输入端连接；供热管道连接管1内孔横截面的上部形状为圆弧形，下部为正四边形。

本实施方式中换能器2为一对换能器，其中一个发射超声波，另一个接收超声波，实现供热管道中水流量的测量。所述这一对换能器的发射面与接收面之间的角度是60～120。同时，本实施方式可以将供热管道连接管1内孔的底平面进行刨光，使所述底平面作为反射镜面。

本发明以热水作为传热媒介，计量热水通过进水管和回水管所释放(或吸收)热量及流量进行计量。本发明通过配对温度传感器、换能器(超声波流量传感器)以及配套的计算器进行测量，配对温度传感器测量基表进水的温度与用户回水管处的回水温度(在实际应用时，回水温度传感器8固定安装在用户的回水管的出水口处，以实现测量回水温度的目的)，换能器测量流经基表管道内的热水的体积，此两项数据被采集后送至计算器计算出用户使用的热量，并通过配套的显示窗口显示出来。所述计算器、显示部分以及对应控制部分与现在的热量表采用的结构相同。

本实施方式可以采用超声波换能器实现流量计的功能来采集管路内流量，此款流量计不受外界磁场干扰，并且不会吸附管道内铁锈和杂质，能够保证计量准确和长期使用。

本实施方式中基表的供热管道连接管1可以采用优质黄铜，经硬模铸造、锻造、数控机床和组合机床加工，机械强度好，尺寸精度稳定一致；保证了产品长期运行的准确性；同时具有安装、维护方便，防尘、防潮、防水等优点。

本实施方式中，可以采用TI公司的MSP430系列单片机实现数据计算以及相应控制，本款单片机具有超低功耗、内嵌信息存储器、断电后数据不丢失等优点。从软、硬件设计中均采用优化措施，保证计算器长寿命低功耗稳定进行，以及具有较强的抗电磁干扰能力；本实施方式同时可以实现通过选用具有冷热计量的表实现冷/热计量自动转换功能；本实施方式还可以具有故障显示和断电数据保护功能，当热量表出现故障时，显示故障代码并且自动保存当前数据，并配有故障查询功能；本实施方式可以具有热量脉冲、RS485、M-BUS、GPRS等多种通讯功能，可实现数据远传、集中控制；本实施方式可以内置进口环保高能锂电池，此款电池的工作寿命6年以上；本实施方式还可以制作成一体式结构，使其外形美观，用于显示热量结果的显示器可摘下挂起，读数方便；以及可以实现单键设计，操作简便；本实施方式安装、维护方便，具有防尘、防潮、防水，防止人为破坏等优点，以上各电控部分以及材料和配件可以根据实际需要选取，结构连接关系均现有的与其配套的连接方式相符合。

具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基表内孔横截面上部形状为圆弧形的超声波热量表的区别在于，供热管道连接管1上的圆弧的圆心为供热管道连接管1的横截面的圆心。

具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基表内孔横截面上部形状为圆弧形的超声波热量表的区别在于，它还包括保护壳4，所述保护壳4为下开口的台体，所述台体的两个台肩处的内腔分别为一对换能器的放置腔，所述这一对换能器分别位于放置腔内，保护壳4的下开口边缘固定在供热管道连接管1上面的侧壁上。

具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式三所述的基表内孔横截面上部形状为圆弧形的超声波热量表的区别在于，它还包括热能表固定盘5，所述热能表固定盘5的底面固定在保护壳4的上表面，超声波热量表7固定在热能表固定盘5上。

具体实施方式五、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基表内孔横截面上部形状为圆弧形的超声波热量表的区别在于，它还包括温度传感器保护管6，它还包括进水温度传感器保护管6，所述进水温度传感器保护管6套在进水温度传感器3外，用于保护进水温度传感器。

具体实施方式六、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基表内孔横截面上部形状为圆弧形的超声波热量表的区别在于，一组换能器2是一组共振频率为1MHz的陶瓷换能器。

本实施方式所述的陶瓷换能器，具有信号灵敏度高、回波信号强等特点，受温度和压力影响较小，能够保证长期稳定运行。

具体实施方式七、本具体实施方式与具体实施方式一所述的基表内孔横截面上部形状为圆弧形的超声波热量表的区别在于，温度传感器是型号为PT1000的高精度铂电阻。

本实施方式中，还设置有精密测温电路，保证了高精度的温度测量。

本发明相比于现有的热量表还具有如下优势：

1、全通径。现有的热计量表通透情况不好、压损情况严重，并且增加了供热管网的负荷。本发明的超声波热量表基表采用顶部为圆弧形直通径的设计，不变径、内外均不缩径、相当于供水环路中增加了一个普通管件，对水流几乎没有影响。由于管路内无任何阻水部件，并且无缩径，因此压损几乎为零，大大减轻供热管网负荷，降低系统运行成本。

2、可清洗。现有的热计量表由于直管径通透性不好，再加个别地区水质不好，所以基表堵塞情况发生频率较高，清洗起来非常的麻烦。本发明由于是全通径结构，即使发生堵塞，也非常容易清洗。

3、安装方便。现有的热计量表由于和基表固定在一起，所以安装起来及为不便。本发明中的基表和超声波热量表采用的是分体式结构。超声波热量表与基表通过卡槽进行拆分或组合，表头可以悬挂在便于查看热量表数据的地方，也可以与基表组合在一起安置于水暖管线上，便于水暖施工安装。

4、维护成本低。现有的热计量表由于通透性不好，导致时常有基表堵塞的情况发生，物业工作人员因担心热能表堵塞造成损失需天天查表，有堵塞情况时清理也极其麻烦，增加成本。而本发明的超声波热量表因具有良好的通径，不易发生堵塞，即使有堵塞情况发生清理起来也非常的简单，降低了维护成本。

以下通过一个具体的控制方案说明本发明：

控制板通过一个3V电池进行供电，并放置于壳体中，数据传输线、换能器和温度传感器的一端的接头分别焊接到控制板的相应位置上，并引出壳体外。数据传输线的另一端连接到数据集抄器上，用于将热能表中热量数据传送到管理终端；换能器另一端放置到基表的两个换能器放置槽中，其中一个换能器发出声波信号，声波信号以一定的速度穿过基表内的热媒介(水)，再通过基表内径的底平面反射给另一个换能器，用来测量一定时间流经基表的水量，并回传给控制板；配对温度传感器另一端分别放置在采暖系统的进水管和回水管，用来测量进/回水管内部水流的温度，并回传给控制板。控制板自动识别温度，计算出进/回管内的温差，再结合流量传感器(换能器)传送过来的流量值，及外部部件的尺寸等信息计算出用户单位时间内使用的热量值。控制板将计算出来的热量值显示到LCD上。通过顶壳上的按键可以循环的查询用户当前热量值、累积流量值、累积使用时间、进水温度、回水温度、温差、当前日期、表号等相关信息，并可以查询历史信息。在无按键操作时，本款热能表会进入节能状态，即LCD会呈闪显状态。表头可以通过卡槽与基表进行拆分或组合。

控制板以单片机MSP430F413IPM为核心，按键控制部分、温度测量部分、流量测量部分、电源系统、LCD显示部分、数据传输部分等附件，构成了本发明的控制部分。

Claims (7)

1.基表内孔横截面上部形状为圆弧形的超声波热量表，它包括表头(7)、基表、进水温度传感器(3)、回水温度传感器(8)和一组换能器(2)，所述这组换能器(2)为一对换能器，其中一个发射超声波，另一个接收超声波；基表是供热管道连接管(1)，所述供热管道连接管(1)的出水侧的侧壁上开有一个通孔，进水温度传感器(3)密封固定在该通孔内，并且所述温度传感器(3)的温度探测头位于供热管道连接管(1)内；供热管道连接管(1)上面的侧壁上开有两个通孔，所述的一对换能器分别密封固定在所述两个通孔内，且这一对换能器的能量发射或接收面均朝向供热管道连接管(1)内；超声波热量表(7)固定在供热管道连接管(1)上；进水温度传感器(3)的温度信号输出端与表头(7)的一号温度信号输入端连接；回水温度传感器(8)的温度信号输出端与表头(7)的二号温度信号输入端连接；一对换能器中的一个换能器激励信号输入端与表头(7)的激励信号输出端连接；另一个换能器的超声波信号输出端与表头(7)的超声波信号输入端连接；其特征是：供热管道连接管(1)内孔横截面的上部形状为圆弧形，下部为正四边形。

2.根据权利要求1所述的基表内孔横截面上部形状为圆弧形的超声波热量表，其特征在于供热管道连接管(1)内孔横截面上的圆弧的圆心为供热管道连接管(1)的横截面的圆心。

3.根据权利要求1所述的基表内孔横截面上部形状为圆弧形的超声波热量表，其特征在于它还包括保护壳(4)，所述保护壳(4)为下开口的台体，所述台体的两个台肩处的内腔分别为一对换能器的放置腔，所述这一对换能器分别位于放置腔内，保护壳(4)的下开口边缘固定在供热管道连接管(1)上面的侧壁上。

4.根据权利要求3所述的基表内孔横截面上部形状为圆弧形的超声波热量表，其特征在于它还包括热能表固定盘(5)，所述热能表固定盘(5)的底面固定在保护壳(4)的上表面，超声波热量表(7)固定在热能表固定盘(5)上。

5.根据权利要求1所述的基表内孔横截面上部形状为圆弧形的超声波热量表，其特征在于它还包括进水温度传感器保护管(6)，所述进水温度传感器保护管(6)套在进水温度传感器(3)外。

6.根据权利要求1所述的基表内孔横截面上部形状为圆弧形的超声波热量表，其特征在于一组换能器(2)是一组共振频率为1MHz的陶瓷换能器。

7.根据权利要求1所述的基表内孔横截面上部形状为圆弧形的超声波热量表，其特征在于温度传感器(3)是型号为PT1000的高精度铂电阻。

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