CN106500778A - 一种叶轮式无磁流量计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水表流量计，具体涉及一种叶轮式机械水表流量计，包括下壳体、下壳顶盖、上壳底座、上壳体，上壳体内安装显示模块，下壳体内安装叶轮计量模块，上壳底座与下壳顶板间安装传感模块，下壳体与下壳顶盖间、下壳顶盖与上壳底座间、上壳底座与上壳体间分别设置密封圈，并通过旋转卡扣压缩密封圈，形成多级密封，有效地保护了电路板及下面的传感器，其防护等级达到IP67，本发明通过定位结合件的设计实现了对输出不锈钢线缆套管的固定、对上壳体的旋转定位锁死，流量计整体无螺丝结构；叶轮结构独特，运行平稳，始动流量低，量程比和测量灵敏度高；通过安装防水透气阀，使密封体内、外压力保持平衡，实现仪器的长期防水保护。

Description

一种叶轮式无磁流量计

技术领域

本发明涉及一种水表流量计，具体涉及一种叶轮式无磁流量计。

背景技术

在当前智能水表应用实践中，无磁信号采样模式是水表采样最具优势的方式。但是，能否保证无磁流量计具有稳定的无磁信号采集、极小的始动流量和线性特性、具有较大的量程比和较高的灵敏度、超强的耐磨损性能和较长的使用寿命、流量计具备IP67的防护等级等系列问题，一直是困扰众多表厂的难题，有些甚至成为不可逾越的技术鸿沟。

现有技术的无磁水表，由于没有对转动叶轮进行优化设计，常常存在灵敏度低、耐磨性差、始动流量高、信号拾取不稳定等缺点；同时，由于水表壳体结构中存在多处螺丝设计，安装较为繁琐，且常常因达不到IP67防护等级而损坏；即使产品使用初期能够符合使用要求，但是在使用一段时间后，尤其是外界温度反复变化的情况下，密封圈受到含水气体压力差的冲击，水气会缓慢进入密封腔体内部，随着时间推移，腔内积聚湿气会越来越多，水表的内电路功能也容易受到影响。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明提供了一种叶轮式无磁流量计，包括下壳体、下壳顶盖、上壳底座、上壳体；

所述下壳体内部安装有叶轮计量模块，叶轮计量模块随下壳体内流体流动而转动；下壳顶盖的中部与上壳底座的中部之间安装有传感模块，感应所述叶轮计量模块的转动并计数；上壳体内部安装有显示模块，与所述传感模块电连 接，并显示所述传感模块的计数；

所述下壳体与下壳顶盖之间压接有第一密封圈，下壳顶盖的中部与上壳底座的中部之间压接有第二密封圈，上壳底座与上壳体之间压接有第三密封圈。

本发明在使用时，待测流体通过下壳体流通，带动叶轮计量模块，传感模块对流量进行计量，并通过线缆传输，显示到显示模块上。

作为优选，所述传感模块包括LC传感器和与LC传感器电连接的PCB电路板，所述下壳顶盖的中部与上壳底座的中部之间形成用于安装所述LC传感器的空腔，所述下壳顶盖与下壳体的连接处形成限位结合面。由于限位结合面的存在，下壳顶盖安装到下壳体后，只能下压移动至限位结合面处，保证了下壳顶盖与下壳体的位置相对固定，同时，使处在不同腔室的传感模块与叶轮计量模块的距离相对固定，保证了无磁信号的稳定拾取。

作为优选，所述下壳体与上壳体的连接处设置有相适配的旋转卡扣，旋转卡扣旋紧固定时，上壳体与下壳体的对应位置处形成预设的定位结合槽，所述定位结合槽内安装与之相适配的定位结合件。通过旋转上壳体与下壳体相扣，压缩了上壳体和上壳底座间、上壳底座与下壳顶板间、下壳顶板与下壳体间的密封圈，形成三级密封，有效地保护了电路板及下面的传感器，其防护等级达到IP67；旋转卡扣替换了现有流量计的螺丝结构，连接更为紧密，且安装更加简单。

作为优选，所述定位结合件的中部穿设有不锈钢软管，不锈钢软管内设置线缆，所述线缆穿过上壳体、上壳底座，连接上壳体内部的PCB电路板；所述线缆与上壳底座的连接处设置有倒锥形橡胶堵塞。线缆用于各模块间的电连接，倒锥形橡胶堵塞与线缆紧密结合，可以起到防水作用。所述定位结合件在所述上壳体与下壳体相对旋转紧固后，可以插入所述上壳体和下壳体的对应位置处， 通过定位结合件的设计实现了对输出不锈钢线缆套管的固定、对上壳体的旋转定位锁死，实现了整体无螺丝卡扣结构。

作为优选，所述叶轮计量模块包括叶轮支撑轴、嵌套在叶轮支撑轴外的轴套、以轴套为中心呈放射状排布的叶轮以及嵌设在叶轮顶部的感应片。叶轮上部平面嵌入金属感应片，与其对应的下壳顶盖的中部与上壳底座的中部之间的空腔内上安装一对LC传感器。LC传感器与感应片间的距离保证在2.2mm以内，可保证无磁信号的稳定拾取。

传感模块产生LC振荡波形，当金属感应片移近传感器且距离在2.2mm之内时，按照法拉第电磁感应原理，金属感应片内产生涡流及感应电动势，用以抵消传感模块中原有的电动势，LC振荡波形幅值变低，而传感器模块中的检测电路可以检测到此幅值变化，从而计数。

LC传感器与感应片之间的距离应小于2.2mm。若距离大于2.2mm，则幅值变化量不足以被检测，计数会产生漏计的误差，流量计准确度降低；距离过大则直接导致流量计失灵。

作为优选，所述叶轮的密度小于水的密度，可略浮于水面，这样，在有微流量流动时，摩擦力降至最低，叶轮即可转动。经检测，本实施例的DN15流量计，始动流量可达到3L/h，由于此单流束口径的常用流量Q3为2500L/h(压损小于63kPa)，本实施例的检测精度在Q1可以满足国家水表精度要求的+-5％时，稳定的小流量为8L/h，因此本实施例的量程比为R＝常用流量/稳定小流量≥250；计量灵敏度达到0.01ml，可以解决流量计微始动流量及大里程比的问题。

作为优选，所述叶轮支撑轴为耐磨陶瓷轴，使用寿命较长，实验证明其使用寿命为普通机械式水表的2-3倍。

作为优选，所述轴套与叶轮支撑轴的接触支点在所述叶轮支撑轴的上部， 将接触支点设计在叶轮高部，降低叶轮重心，保障叶轮运行平稳，提高叶轮运转的规律性和复线性；叶轮顶端打破以往有上固定轴的规则，采用镶嵌球体作为转动的浮动自由定位，这种定位的作用是在流量计安装略偏离水平状态时，叶轮自动调节状态，使摩擦力降至最低，保证流量特性的线性规律。

作为优选，所述上壳体内部包括PVC标贴、用于固定PVC标贴的PVC支架、用于显示的LCD显示屏、与LCD显示屏电连接的PCB电路板以及用于定位PCB电路板的PCB支架。通过旋转上壳体与下壳体相扣，可使PCB支架压紧、定位PCB，防止PCB和传感器移动，使传感器与感应片的距离保持在2.2mm以内，保证了信号的稳定拾取；PVC支架和PVC标贴可以用于显示产品规格等相应文字或符号。

作为优选，所述上壳底座上贯穿安装有防水透气阀，起到使电路盒与外界联通的作用。防水透气阀为双向透气、单向透水的结构，微观下是微孔状结构，利用气体分子与液体及灰尘颗粒的体积大小数量级差，让气体分子通过，而液体、灰尘无法通过，从而实现防水透气的目的。即使外界温差较大，温度反复变化，也能保证密封体内、外压力始终保持平衡，对密封圈产生零压差，有效实现IP67防护等级。

本发明的叶轮式无磁流量计，具有如下优点：

(1)通过设计多级密封圈，实现了流量计的多级防水密封；

(2)整体设计紧凑、巧妙，在无螺丝固定的情况下，通过旋转定位的方式实现多级密封，完成了对电路和传感器的IP67防护；

(3)叶轮结构独特，运行平稳，始动流量低，量程比和测量灵敏度高；

(4)通过安装防水透气阀，使密封体内、外压力保持平衡，实现仪器的长期IP67保护。

附图说明

图1为本发明的整体结构一角度剖面示意图；

图2为本发明的整体结构另一角度剖面示意图；

图3为本发明的A部分结构放大示意图；

图4为本发明的B部分结构放大示意图；

图5为本发明的定位结合件局部装配示意图；

图6为本发明的叶轮结构立体示意图；

图7为本发明的叶轮结构剖面示意图；

图8为本发明的C部分结构放大示意图；

图9为本发明的整体结构装配示意图。

图中，1:下壳体，2:下壳顶盖，3:上壳底座，4:上壳体，5:叶轮计量模块，6:传感模块，7:显示模块，8:第一密封圈，9:第二密封圈，10:第三密封圈，101:进液口，102:出液口，103:限位结合面，301:防水透气阀，302：线缆，303：橡胶堵塞，304：不锈钢软管，401:旋转卡扣，402:定位结合槽，403:定位结合件，404:PVC标贴，405:PVC支架，501:叶轮支撑轴，502:轴套，503:叶轮，504:感应片，601:LC传感器，602:PCB电路板，603：PCB支架，701：LCD显示屏。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1-3所示，本实施例的叶轮式无磁流量计，包括下壳体1、下壳顶盖2、上壳底座3、上壳体4；

所述下壳体1内部安装有叶轮计量模块5，叶轮计量模块5随下壳体1内流体的流动而转动；下壳顶盖2的中部与上壳底座3的中部之间安装有传感模块6，传感模块6用于感应所述流量计量模块5的转动并计数；上壳体4内部安装有 显示模块7，与所述传感模块6电连接，并显示所述传感模块6的计数；

所述下壳体1与下壳顶盖2之间压接有第一密封圈8，下壳顶盖2的中部与上壳底座3的中部之间压接有第二密封圈9，上壳底座3与上壳体4之间压接有第三密封圈10，第一密封圈8、第二密封圈9、第三密封圈10均为具有一定弹性的橡胶密封圈，使下壳体1与下壳顶盖2、下壳顶盖2的中部与上壳底座3、上壳底座3与上壳体4之间实现弹性压接和密封。

使用时，待测流体由进液口101流入，通过下壳体1流通，带动叶轮计量模块5，并由出液口102流出，传感模块6对流量进行计量，并通过线缆传输，显示到显示模块7上。

如图4、5所示，所述下壳体1与上壳体4的连接处设置有相适配的旋转卡扣401，旋转卡扣401旋紧固定时，上壳体1与下壳体4的对应位置处形成预设的定位结合槽402，所述定位结合槽402内安装与之相适配的定位结合件403。通过旋转上壳体4与下壳体1相扣，压缩了上壳体4和上壳底座3间、上壳底座3与下壳顶板2、下壳顶板2与下壳体间的密封圈，形成三级密封，有效地保护了电路板及下面的传感器，其防护等级达到IP67；替换了现有流量计的螺丝结构，连接更为紧密，且安装更加简单。

所述定位结合件403的中部穿设有不锈钢软管304，不锈钢软管304内设置线缆302，所述线缆302穿过上壳体4、上壳底座3，连接上壳体4内部的PCB电路板602；所述线缆302与上壳底座3的连接处设置有倒锥形橡胶堵塞303。线缆302用于各模块间的电连接，倒锥形橡胶堵塞303与线缆302紧密结合，可以起到防水作用。所述定位结合件403在所述上壳体4与下壳体1相对旋转紧固后，可以插入所述上壳体4和下壳体1的对应位置处，通过定位结合件403的设计实现了对输出不锈钢软管304的固定、对上壳体4的旋转定位锁死，实 现了流量计整体无螺丝结构。

如图6、7所示，所述传感模块6包括LC传感器601和与LC传感器601电连接的PCB电路板602，所述下壳顶盖2的中部与上壳底座3的中部之间形成用于安装所述LC传感器601的空腔，所述下壳顶盖2与下壳体1的连接处形成限位结合面103。由于限位结合面103的存在，下壳顶盖2安装到下壳体1后，只能下压移动至限位结合面103处，保证了下壳顶盖2与下壳体1的位置相对固定，同时，使传感模块6与叶轮计量模块5的距离相对固定，保证了无磁信号的稳定拾取。

所述叶轮计量模块5包括叶轮支撑轴501、嵌套在叶轮支撑轴501外的轴套502、以轴套502为中心呈放射状排布的叶轮503以及嵌设在叶轮503顶部的感应片504。叶轮503上部平面嵌入金属感应片504，与其对应的下壳顶盖2的中部与上壳底座3的中部之间的空腔内上安装一对LC传感器601。本实施例中的LC传感器601与感应片504间的距离保证在2.2mm以内，可保证无磁信号的稳定拾取。

传感模块6产生LC振荡波形，当金属感应片504移近LC传感器601且距离在2.2mm之内时，按照法拉第电磁感应原理，金属感应片504内产生涡流及感应电动势，用以抵消传感模块6中原有的电动势，LC振荡波形幅值变低，而传感器模块6中的检测电路可以检测到此幅值变化，从而计数。

LC传感器601与感应片504之间的距离应小于2.2mm。若距离大于2.2mm，则幅值变化量不足以被检测，计数会产生漏计的误差，流量计准确度降低；距离过大则直接导致流量计失灵。

所述叶轮503的密度小于水的密度，可略浮于水面，这样，在有微流量流动时，摩擦力降至最低，叶轮即可转动。经检测，本实施例的流量计，始动流 量可达到3L/h，由于单流束口径的常用流量为2000L/h，因此本实施例的检测精度可以满足国家水表精度要求的+-5％；稳定的小流量为8L/h，因此本实施例的量程比为R＝常用流量/稳定小流量＝250；计量灵敏度达到0.01ml，可以解决流量计微始动流量及大里程比的问题。

所述叶轮支撑轴501为耐磨陶瓷轴，使用寿命较长，为普通机械式水表的2-3倍。

所述轴套502与叶轮支撑轴501的接触支点在所述叶轮支撑轴501的上部，将接触支点设计在叶轮503高部，降低叶轮503重心，保障叶轮503运行平稳，提高叶轮503运转的规律性和复线性，可将量程比提高至R250；叶轮503顶端打破以往有上固定轴的规则，采用镶嵌球体作为转动的浮动自由定位，这种定位的作用是在流量计安装略偏离水平状态时，叶轮503自动调节状态，使摩擦力降至最低，保证流量特性的线性规律。

如图8所示，所述上壳体4内部包括PVC标贴404、用于固定PVC标贴404的PVC支架405、用于显示的LCD显示屏701、与LCD显示屏701电连接的PCB电路板602以及用于定位PCB电路板602的PCB支架603。通过通过旋转上壳体4与下壳体1相扣，可使PCB支架603压紧、定位PCB，防止PCB和传感器移动，使传感器与感应片的距离保持在2.2mm以内，保证了信号的稳定拾取；PVC支架405和PVC标贴404可以用于显示产品规格等相应文字或符号。

如图9所示，所述上壳底座3上贯穿安装有防水透气阀301，起到使内部电路与外界空气连通的作用。防水透气阀301为双向透气、单向透水的结构，微观下是微孔状结构，利用气体分子与液体及灰尘颗粒的体积大小数量级差，让气体分子通过，而液体、灰尘无法通过，从而实现防水透气的目的。它可以保证密封体内、外压力始终保持平衡，对密封圈产生零压差，并保持密封体内的 干燥，有效实现IP67防护等级。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明，对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。

应当理解的是，本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。

Claims (10)

1.一种叶轮式无磁流量计，其特征在于：

包括下壳体、下壳顶盖、上壳底座、上壳体；

所述下壳体内部安装有叶轮计量模块，叶轮计量模块随下壳体内流体的流动而转动；下壳顶盖的中部与上壳底座的中部之间安装有传感模块，传感模块用于感应所述叶轮计量模块的转动并计数；上壳体内部安装有显示模块，与所述传感模块电连接，并显示所述传感模块的计数；

所述下壳体与下壳顶盖间压接有第一密封圈，下壳顶盖的中部与上壳底座的中部之间压接有第二密封圈，上壳底座与上壳体之间压接有第三密封圈。

2.如权利要求1所述的一种叶轮式无磁流量计，其特征在于：所述传感模块包括LC传感器和与LC传感器电连接的PCB电路板，所述下壳顶盖的中部与上壳底座的中部之间形成用于安装所述LC传感器的空腔，所述下壳顶盖与下壳体的连接处形成限位结合面。

3.如权利要求2所述的一种叶轮式无磁流量计，其特征在于：所述下壳体与上壳体的连接处设置有相适配的旋转卡扣，旋转卡扣旋紧固定时，所述上壳体与下壳体的对应位置处形成预设的定位结合槽，所述定位结合槽内安装与之相适配的定位结合件。

4.如权利要求3所述的一种叶轮式无磁流量计，其特征在于：所述定位结合件的中部穿设有不锈钢软管，不锈钢软管内设置线缆，所述线缆穿过上壳体、上壳底座，连接上壳体内部的PCB电路板；所述线缆与上壳底座的连接处设置有倒锥形橡胶堵塞。

5.如权利要求1-4中任一项所述的一种叶轮式无磁流量计，其特征在于：所述叶轮计量模块包括叶轮支撑轴、嵌套在叶轮支撑轴外的轴套、以轴套为中心呈放射状排布的叶轮以及嵌设在叶轮顶部的感应片。

6.如权利要求5所述的一种叶轮式无磁流量计，其特征在于：所述叶轮的密度小于水的密度。

7.如权利要求6所述的一种叶轮式无磁流量计，其特征在于：所述叶轮支撑轴为耐磨陶瓷轴。

8.如权利要求7所述的一种叶轮式无磁流量计，其特征在于：所述叶轮与叶轮支撑轴的接触支点在所述叶轮支撑轴的上部。

9.如权利要求1-8中任一项所述的一种叶轮式无磁流量计，其特征在于：所述上壳体内部包括PVC标贴、用于固定PVC标贴的PVC支架、用于显示的LCD显示屏、与LCD显示屏电连接的PCB电路板以及用于定位PCB电路板的PCB支架。

10.如权利要求1-9中任一项所述的一种叶轮式无磁流量计，其特征在于：所述上壳底座上贯穿安装有防水透气阀。