CN104884910B - 具有用于外部通信设备的馈通部的计量表壳体 - Google Patents

Abstract

提供一种具有用于外部通信设备的导电馈通部的计量表。计量表包括壳体(104)，在壳体的开口以盖板(106)封闭时，所述壳体形成封闭隔室。隔室包括通信模块(204)和导电馈通部，所述导电馈通部包括从通信模块(204)通向计量表(102)的外部部分的至少一个导电路径(202、408)，所述外部部分受到外界环境状况影响。导电路径配置成经由壳体的开口，以及壳体的开口中的密封构件(210)用于在盖板接附到壳体时对导电路径的第一表面(308)进行密封。

Description

具有用于外部通信设备的馈通部的计量表壳体

技术领域

本发明涉及一种适用于接附外部通信设备的计量表。

背景技术

用于计算水、热量、冷却、气体等的消耗量的计量表通常具有带有贯通式开口的流量部件以及隔室或壳体，所述贯通式开口形成用于待测流量的流道，所述隔室或壳体具有用于容置计量表的电子器件的腔室。壳体用于保护电子器件，诸如用于操作计量表的测量电路、用于确定流道中的流量的超声换能器、以及附加的电子器件，诸如用于计算消耗量的计算电路、用于显示代表消耗量的值的显示器、用于给电子器件供电的电池、通信模块等。具体地，壳体用于在计量表被放置在湿润或潮湿环境中时保护电子器件不暴露于外界环境状况。

在具有用于报告消耗量的自动计量读数的系统中，通信模块用于无线式传输代表消耗量的值或信号。有利的是，信号可在特定通讯距离中被传输，即计量表具有特定通讯范围。所述通讯范围应当有利地在计量表的寿命期间存在。

保护电子器件不暴露于外界环境的期望与对于特定通讯范围的期望可能彼此冲突。一种保护电子器件的解决方案是使用内部天线，然而这可能妨碍通讯范围。另一种确保特定通讯范围的解决方案是使用外部天线，然而这可能由于存在电馈通部而妨碍保护电子器件，或可能需要昂贵的解决方案以提供一种保护并且持续保护电子元件不暴露于外界环境状况的壳体。

在US 5734103中公开了一种计量表仪器，其中使用密封材料以将仪器的顶部和基部结合到一起。提供密封的线路接入端口，其中一对绝缘线路穿过密封材料的本体延伸。所述仪器还包括通气口，所述通气口适于在气体以被排出或引入到壳体内部之后封闭以在最终密封之前减小壳体内的湿度。

发明内容

有利的是实现如下解决方案，其中计量表能够在各种外界环境状况中长时间工作。更特别地，有利的是实现一种具有改进的通讯能力的计量表，所述计量表耐受在各种外界环境状况下操作。具体地，有利的是提供一种适用于以具成本效率的方式接附外部通信设备的计量表，所述外部通信设备不损害计量表在各种外界环境状况下操作的能力。

总体而言，本发明有利地寻求单独地或以任何组合缓和、减轻或消除以上所述缺点中的一个或多个。具体地，可以看作本发明的目的的是提供一种解决以上所述问题或现有技术中的其它问题的解决方案。

本发明提供一种用于测量供电设备的消耗数据并且具有用于外部通信设备的导电馈通部的计量表，所述计量表包括：

-具有开口的壳体，其中所述壳体在壳体的开口以盖板封闭时形成封闭隔室，

-密封构件，其配置在壳体的开口中以在壳体的开口以盖板封闭时提供密封的封闭隔室，以及

-配置在封闭隔室中的通信模块，

其中导电馈通部包括从通信模块经由所述开口并且通向计量表的外部部分的至少一个导电路径，所述外部部分受到封闭隔室外部的外界环境状况影响，

其特征在于，至少一个导电路径包括第一部段和第二部段，其中第一部段提供来自通信模块的导电馈通部，以及其中第二部段被包括在壳体的内表面上或盖板的内表面上，以及其中第一部段和第二部段在计量表被组装时形成第一部段与第二部段之间的导电连接，以及其中壳体的开口中的密封构件在壳体以盖板封闭时对导电路径的第一表面进行密封。

从而提供一种计量表，其由于配置有导电路径而能够在各种外界环境状况下、即使在外部通信设备被连接的情况下也长时间运行。有利的是，外部设备可以以不将封闭隔室内部的设备进一步暴露于潮湿或来自计量表被放置的外界环境状况的其它有害物质的方式连接到内部设备。

有利地，配置在壳体的单一开口中的单一密封构件也用于导电路径的密封。以这种方式，壳体仅以数个元件封闭并且隔室被保护不受外界环境影响。

可能有利的是，可易于提供外部通信设备的布署，而仍然对壳体内部的部件提供受控保护不受外界环境状况影响。外部通信设备可以增大传输范围和/或减小数据传输所需的电能使用。

此外，可能的优点在于，描述的解决方案允许易于添加外部通信设备，例如，对于在给定无线电传输状况下不能够传输其值足够远的多个计量表中的一个或多个计量表而言。从而描述的解决方案允许以外部通信设备改装计量表。

在常见实施方式中，至少一个导电路径包括用于连接计量表的外部部分上的外部通信设备的终端。导电部分的在计量表外部的表面可以被视为足以用作终端。

有利地，至少一个导电路径的第一部段和第二部段在计量表被组装时被推压且保持到彼此以形成第一部段与第二部段之间的导电连接。在实施方式中，第一部段的端部是柔性的并且在计量表被组装时朝向第二部段偏压。然而，总体而言其它构件可以用于将两个部段电连接，诸如通过焊接或插头连接。

在实施方式中，至少部分通过使用化学或物理沉积技术来提供至少一个导电路径，例如化学或物理气相沉积(即CVD或PVD)在壳体上或盖板上。在本发明的实施方式中，由这样的沉积提供的这样的路径配置在壳体或盖板的内表面或外表面上。这样的沉积、或特别适于如在此描述地使用的任何其它导电层或构件可以在经过密封构件之后或之后立即结束。以这样的方式，可以在外界环境状况中的位置连接到至少一个导电路径，并且由此例如提供外界环境状况中的终端。终端可以用于电缆或外部天线或可以自身用作外部天线的至少一部分。

这样的类型的路径可以这样的方式配置，其中外界环境状况不能够进入壳体中的隔室。这可能由于这样的路径可配置有的受限厚度和/或由于这样的路径防止外界环境状况在路径的第二表面与壳体之间或在路径的第二表面与盖板之间进入壳体中的隔室。

此外，CVD或PVD路径以及其可能的受限厚度允许壳体与盖板之间的密封构件防止外界环境状况沿路径的其它表面(诸如第一表面)进入腔室。有利地，密封构件已被包括在盖板与壳体之间用于将壳体的单一开口闭合。有利地，仅使用单一密封构件或元件。

从而，依据本发明的实施方式，至少一个导电路径至少在密封构件处的区域中包括导电路径的第二表面与壳体或盖板之间的化学或物理结合，以便防止外界环境状况(诸如潮湿和/或具有相对较高湿度的空气)在导电路径的所述第二表面与壳体或盖板之间进入壳体。

解决方案的其它优点可以在外部通信设备至少部分地形成在盖板中或壳体中时出现。由此导电路径可附加地且有利地用于包括具成本效率且高效的外部通信设备。

解决方案的实施方式的其它优点在实施方式的描述中被公开。总体而言，本发明的实施方式的各种方面可以在本发明的范围内以任何可能方式结合和合并。本发明的这些以及其它方面、特征和/或优点将会参照此后描述的实施方式而显而易见并且得到阐述。

附图说明

本发明的实施方式将会仅借助于实施例并且参照附图描述，其中：

图1是计量表的立体图，

图2是计量表的第一实施方式的立体横截面图，其中可看到计量表的壳体内部的电子元件等，

图3是计量表的一个实施方式的侧视图，

图4是计量表的另一个实施方式的侧视图，

图5是配置在盖板上的天线构造的立体图，

图6是具有天线的第一终端构造的侧视图，

图7是具有天线的第二终端构造的侧视图，

图8展示出计量表的实施方式，其中计量表被安装在计量表坑中，以及

图9展示出图8的插头的被放大的示意性俯视图。

具体实施方式

图1是计量表102的立体图。计量表在实施方式中可以是用于向消费者收取供电设备的量的费用的计量表。这样的计量表还可以被称作电表。计量表可以是用于计量消耗的能量的能量表、用于分区加热的热量表、用于分区冷却冷量表、用于冷水和/或热水(例如分布的引用水)的水表、或气表。计量表可以是法定计量表，即遵循监管要求的计量表。这样的监管要求可以是对于测量准确性的要求。

如在此体现的超声流量计是中转时间流量计，其设置成通过使用用于中转时间流量计的已知操作原理来测量在流量部件中流动的流体的流量，其中参见附图3中的附图标记311，超声信号在一个换能器处被发出，并且在另一个换能器处被接收，以及其中沿相反方向传播的信号之间的到达时间的差别被测量并且被转换为流量。压电换能器由控制电路操作，所述控制电路基于涉及的信号而产生指示出流体的流量的信号或值。控制电路的信号处理的级别可以从基本信号处理改变到完全信号处理，在所述基本信号处理中被处理的信号被输出到另外的电子单元用于进一步的信号处理，所述完全信号处理导致确定流量。这样的另外的电子单元可以是计量表102的一部分，或可以是被可通讯地连接到计量表的单独计算电路(未示出)的一部分。

展示出的计量表102具有由盖板106封闭的壳体104。在示出的实施方式中，壳体处于封闭状态，其中盖板106使用盖板保持件108接附到壳体104。盖板保持件108可以是盖板的一体部分或壳体的一体部分。在示出的实施方式中，盖板、壳体和盖板保持件是单独部件。壳体以通常非导电聚合物材料制成，诸如由以下材料组中选出但不限于以下材料组的：聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)和聚醚砜(PSU)。盖板106或至少所述盖板的区域是透明的。盖板可以由可能具有涂层的聚合物材料(诸如聚碳酸酯)制成，但是在实施方式中，其在此由玻璃制成。

展示出的计量表是具有带有进口109和出口111的流量部件110的类型，所述流量部件形成用于待测的消耗流量的流道。如展示出的，计量表的壳体104与流量部件110成一体。在某些计量表中，流量部件和壳体不形成为一体部件，而是可以形成为接附到彼此的单独单元或部件。单独流量部件也可以由聚合物材料制成或包括聚合物材料，而可以替代地包括金属或由金属、诸如合金(诸如黄铜、红铜、不锈钢、或其它适当铸造合金)制成。

如果壳体104将与这样的金属流量部件成一体并且以金属制造，则导电路径能够配置有朝向这样的金属壳体的非导电接附层，或金属壳体能够包括朝向导电路径的将导电路径与金属壳体绝缘的表面。尽管如此，聚合物壳体在此在实施方式中使用。

壳体用于保护电子器件不受壳体外部的状况影响，所述电子器件诸如控制计量表的用于确定消耗量(诸如流道中的流量)的部件的测量电路。如在此体现的，用于超声流量计的电子器件通常包括一个或多个超声换能器，以及任何附加的电子器件，诸如用于计算消耗量的计算电路、用于显示代表消耗量的值的显示器、用于给电子器件和/或通信模块供电的电池，例如用于使用无线电频率无线传输代表消耗量的值。

从而，除通信模块之外，壳体可以附加地包括以下元件中的至少一个：一个或多个超声换能器、用于计算消耗量的计算电路、用于显示代表消耗量的值的显示器以及用于给电子器件供电的电池。

图2是计量表的实施方式的横截面图，其中可看到计量表的壳体内部的电子元件等。如图所示，在壳体104内部配置有具有显示器208和通信模块204的电路板206。壳体还包括电池和计算电路，但是这样的电子器件未在附图中展示出。从横截面图可见到的是，壳体104由盖板106封闭并且对于外部状况密封以由密封构件210形成封闭的腔室。在示出的实施方式中，密封构件是O形环，即无端部或未破损的密封元件210。密封构件配置在腔室的边框上并且被设置成用于与盖板106的密封连接，以使得盖板106和壳体104腔室有利地仅以单一密封区域和/或单一密封构件限定密封的围挡。密封元件以这样的材料制成以允许其在表面中包括轻微凹凸和/或表面粗糙时以及在将密封的各表面中的至少一个配置有如在此描述的导电路径时在壳体与盖板之间提供密封效果。通常，密封元件是柔性橡胶环形元件(O形环)，但是也可以诸如由密封胶或由密封贴制成。

在示出的实施方式中，盖板保持件108和壳体104配置有螺纹212，以便通过将盖板保持件108相对于壳体旋转来将壳体闭合和密封，并且以便使用螺纹将盖板朝向密封构件210推压并且由此与壳体104中的封闭的腔室一起形成封闭隔室。应当理解的是，用于提供所述闭合的方式和构件可能以多种方式从所述方式改变，诸如不使用螺纹和/或旋转，而是例如朝向壳体104的开口推压盖板106并且在实现特定压力和/或位置时，两个部件例如使用卡扣连接以封闭状态锁定到彼此。

展示出的是，导电路径202中的至少一个配置成从通信模块204经由壳体104内表面214。如展示出的，可提供另外的导电路径203。所述另外的导电路径也被展示出是来自通信模块204的导电馈通部，并且可以例如是用于通信模块的天线的导电馈通部的接地部分的导电馈通部。可以提供可能使用在此描述的原理的其它导电路径，诸如用于将外部电源连接到电子元件和/或用于将电池充电的导电路径，如果存在的话。导电路径可以是导电微型带、导电薄膜、印刷导电层或薄型导电镀层。

图3是在图2中展示出的计量表的侧视图。在图2中展示出的盖板保持件为了简化和/或由于不需要而未在图3中示出。附图展示出导电路径202。导电路径被单独示出并且在附图底部被放大示出。附图还示出穿过壳体壁104垂直切出的横截面A-A。由此得出，导电路径来自通信模块204的导电馈通部，其中第一部段302将导电馈通部从通信模块传递到被包括在壳体108的内表面214上的第二部段304。第一部段和第二部段被推压且保持到彼此，以便在示出的计量表的组装状态下并且从而在壳体104的封闭且密封的状态下形成所述第一部段与第二部段之间的导电连接。

根据附图得出，导电路径202在密封构件210限定边界并且提供外部的外界环境状况与封闭隔室内部之间的密封的区域中经过且触及密封构件210。导电路径的边界后方的部段可被称作导电路径202的第三部段306，所述第三部段306配置在外界环境状况中。展示出的是，导电路径202在壳体的开口处围绕紧贴壳体104的边缘并且以这样的方式到达外界环境状况并且允许导电接触封闭的壳体外部的路径。

可看出的是，导电路径202具有面向或朝向密封构件210的第一表面308以及面向或接附到壳体的第二表面310。至少在密封构件210处的区域中，从而至少在边界或密封区域中，导电路径202包括导电路径的第二表面310与壳体之间的化学或物理结合，以便防止外界环境状况(诸如潮湿)在导电路径的所述第二表面310与壳体之间进入壳体104中的腔室。密封构件210在第一表面308与密封构件210之间提供所述保护。在示出的实施方式中，导电路径202中的至少一个配置在壳体104的内表面214上和外表面上。第二部段304配置在内表面上，以及在第三部段306配置在外表面上。

导电路径202的第一部段302包括将朝向路径的第二部段304偏压的柔性弹簧状构件。弹簧状构件(诸如弹簧连接器或或柔性连接器)可被表面安装到电路板206上。

由于示出的实施方式是超声流量计，因此两个超声换能器311被展示出并且被包括在壳体104中。

图4是计量表的另一个实施方式的侧视图。在所述实施方式中，导电路径408的第一部段402包括柔性构件，所述柔性构件适于在计量表被组装时被推压且保持朝向导电路径408的第二部段404，所述第二部段404配置在盖板106的内表面410上。可见到的是，导电路径408围绕紧贴盖板106的靠近密封构件210的边缘。

图3和4的实施方式具有分别在壳体和盖板的外表面和内表面上的导电路径。可能的是，壳体和盖板配置有导电路径的一个或多个部段，例如配置在壳体的内表面和外表面上并且在盖板的外表面上。

对于依据图3和4描述的实施方式中一个或两个而言，导电路径可以包括沉积层。导电路径可以包括接附层和导电层。在描述的实施方式中，至少一个导电路径包括厚度小于0.1毫米的层。有利的是，路径的总厚度小于0.25毫米或甚至小于0.1毫米。

接附层可以是绝缘或导电的，这点除其它方面外还取决于壳体材料的粘接性能。接附层可以配置在以下材料中或包括以下材料，诸如：钛、铬或铝。导电路径或导电路径的导电层可以配置在以下一个或多个材料中或包括以下一个或多个材料，诸如：金、银、铜、镍，例如镀金镍。

图5是配置在盖板106的外表面上的天线配置502的立体图。用于导电馈通部的导电路径408以虚线示出，所述虚线从封闭的壳体104内部的通信模块204经由盖板的内表面，经过壳体104的开口，围绕盖板106的边缘并且通到盖板的外表面上。导电路径408接下来形成适于作为盖板106上的外部天线的一部分的某些形状。外部天线可以以盖板的外表面上的导电路径的顶部上的薄型保护层保护。外部天线可以是双极天线的一部分。外部天线还可以是这样的双极天线，其中两个单独导电路径配置成来自隔室。两个路径可以接下来在盖板的外侧上延续并且形成双极外部天线。

图6是具有外部天线604的第一终端构造的侧视图。外部天线被可操作地连接到一个或多个导电路径202并且由接附构件606接附到计量表102。在示出的实施方式中，天线604经由盖板保持件108中的访问点或通孔602连接到导电路径202的第三部段。替代地，包围计量表并且在计量表102外侧被可操作地朝向导电路径压靠的替代元件可以用作天线和/或包括终端或用于终端的插口。

天线可以在交货时接附到计量表或被结合在计量表中，或可以接附到通信模块和/或例如在没有检测到来自计量表102的信号或检测到差信号之后被可操作地切换以连接到通信模块。替代天线的是，导电路径导电表面可以例如通过提供至少部分地形成在盖板保持件中或壳体中的插口来用作用于连接电缆的终端。

图7是具有天线704的第二终端构造的侧视图。外部天线704被可操作地连接到一个或多个导电路径408并且由接附构件706接附到计量表102。在示出的实施方式中，天线704经由盖板保持件108中的访问点或通孔702连接到导电路径408的一部分。

图8展示出计量表的实施方式，其中计量表被安装在所谓的计量器坑80中，其中计量表沿地下管81被安装并且连接到被安装在坑盖85中的坑盖发射器84。在展示出的实施方式中，计量表如在图4中展示出的那样，其中导电路径配置在盖板106的表面上。总体而言，导电路径还可以配置为在图3中展示出的那样，其中导电路径配置在壳体108的表面上。

导电路径连接到插头82，所述插头将计量表的通信模块经由线路83连接到坑盖发射器84。坑盖发射器可以是无源天线装置(即被放置在坑盖85中的外部天线)或有源天线装置(例如以增强或以其它方式更改通向通信模块或来自通信模块的信号)，或其它形式的通讯设备。

插头连接器82可以与盖板106(或壳体108)一起形成，或其可以作为单独元件接附，所述插头连接器有助于待插入插头82中的连接插头与导电路径进行接触。

图9展示出图8的插头82的被放大的示意性俯视图。

附图展示出已通过使用螺钉90来接附到盖板106的插头82。插头包括能够接收具有凸形连接器的插头的多个插口91或凹形连接器。插头82接附在导体路径404(第二部段)的多个终端(未示出)上方。在被放大的部段92中所见到的是，导电路径是具有两个或更多导电子路径93的路径。在此示出三个子路径。导电路径从而是用于沿路径提供多个导体的路径集合。通讯线路可以以这样的方式配置成通向通信模块和/或从通信模块通向外部通信设备。

在图8和9中，外部通信设备从而是插头82、电缆83和发射器84。总体而言，外部通信设备可以是有助于将另外的通讯设备连接到计量表的任何元件，诸如范围从插头或插头的一部分到更高级设备的设备。

与何种类型的终端、电缆、插口或外部天线接附或可接附或可操作地连接到至少一个导电路径202或408、计量表102相独立的是，通信模块可在实施方式中被预先调节用于一个类型的外部通信设备。替代或附加地，壳体中的一个或多个电子器件可能能够检测一个或多个类型的外部通信设备的存在，以及其中通信模块能够依据被检测到的外部通信设备在各调节之间切换。从而计量表可在壳体中配备有一个或多个电子器件，所述一个或多个电子器件能够检测一个或多个类型的外部天线的存在。从而，通信模块，或壳体中的另一个电子器件接下来配置用于被检测到的外部天线并且能够依据被检测到的外部天线在各调节之间切换。

外部天线可以是相对较小的，例如短于100毫米，或是相对较大的外部天线，例如100-250毫米长并且连接到计量表的受到外界环境状况影响的外部部分，其中可提供通向导电馈通部和导电部分的访问。

尽管本发明已依据所指定的实施方式被描述，但其不应当被认为以任何方式被限制于所提供的实施例。本发明可以任何适当构件实施；以及本发明的保护范围应当比照所附权利要求组来理解。权利要求中的任何附图标记不应当被认为限制保护范围。

Claims (15)

1.一种用于测量供电设备的消耗数据并且具有用于外部通信设备的导电馈通部的计量表（102），所述计量表包括：

- 具有开口的壳体（104），其中所述壳体在壳体的开口以盖板（106）封闭时形成封闭隔室，

- 密封构件（210），其配置在壳体（108）的开口中以在壳体的开口以盖板封闭时提供密封的封闭隔室，以及

- 配置在封闭隔室中的通信模块（204），

其中导电馈通部包括从通信模块（204）经由所述开口并且通向计量表的外部部分的至少一个导电路径（202、408），所述外部部分受到封闭隔室外部的外界环境状况影响，

其特征在于，至少一个导电路径（202、408）包括第一部段（302、402）和第二部段（304、404），其中第一部段（302、402）提供来自通信模块（204）的导电馈通部，以及其中第二部段（304、404）被包括在壳体（108）的内表面（214）上或盖板（106）的内表面（410）上，以及其中第一部段和第二部段在计量表（102）被组装时形成第一部段与第二部段之间的导电连接，以及其中壳体（108）的开口中的密封构件（210）在壳体以盖板封闭时对导电路径的第一表面（308）进行密封，以及

在计量表（102）被组装时，导电路径的第一部段和第二部段被推压且保持到彼此以形成第一部段与第二部段之间的导电连接。

2.根据权利要求1所述的计量表，其中至少一个导电路径包括终端，所述终端用于连接计量表的外部部分上的外部通信设备。

3.根据权利要求1或2所述的计量表，其中至少一个导电路径（202、408）在密封区域中经过且触及密封构件，所述密封构件在所述密封区域中提供在外部的外界环境状况与封闭隔室内部之间的密封。

4.根据权利要求1或2所述的计量表，其中至少一个导电路径（202、408）在壳体的开口处围绕紧贴壳体（104）的边缘，或围绕紧贴盖板（106）的边缘。

5.根据权利要求1或2所述的计量表，其中至少一个导电路径（202、408）包括柔性构件。

6.根据权利要求1或2所述的计量表，其中导电路径（202、408）包括导电微型带、导电薄膜、印刷导电层或薄型导电镀层。

7.根据权利要求1或2所述的计量表，其中至少一个导电路径（202、408）通过化学或物理气相沉积来配置在壳体（104）上或盖板（106）上。

8.根据权利要求1或2所述的计量表，其中至少一个导电路径（202、408）形成在接附层上或包括接附层。

9.根据权利要求1或2所述的计量表，其中至少一个导电路径（202、408）包括厚度小于0.1毫米的层。

10.根据权利要求1或2所述的计量表，其中盖板（106）的表面中的一个或多个是玻璃表面。

11.根据权利要求1或2所述的计量表，其中壳体的开口是单一开口，以使得在壳体的开口以盖板封闭时，封闭隔室能够以单一密封构件密封。

12.根据权利要求1或2所述的计量表，其中至少一个导电路径是具有两个或更多导电子路径（93）的路径。

13.根据权利要求1或2所述的计量表，其中计量表包括外部通信设备，以及外部通信设备包括以下元件中的一个：外部天线、用于外部天线的电缆、经由连接到导电路径的电缆而连接到计量表的外部通讯装置。

14.根据权利要求1或2所述的计量表，其中计量表包括外部通信设备，外部通信设备至少部分地形成在盖板（106）中或板保持件（108）中或壳体（104）中。

15.根据权利要求1或2所述的计量表（102），其中计量表是水表、冷量表、热量表或能量表。