CN208296905U - 机械传感器式电子水表 - Google Patents

Abstract

本实用新型是机械传感器式电子水表，由机械式基表，和接受磁场信号并进行计算机处理的电路盒两部分组成，所述的基表由产生水流信号的机芯和密封水道的壳体组成；所述的电路盒内分上、下两部分，下部是由防磁罩保护的磁隧道效应传感器，上部是装有锂电池的主电路板，主电路板顶上是液晶显示器。优点：1）表内置电池不更换，能正常工作十几年以上；2）不受潮湿工作环境的侵害；同时具有防磁干扰，防非法拆卸，防灰尘污染等功能；3）机芯的设计保证水表计量精度不受水压变化的影响，叶轮的设计保证了灵敏耐磨、转速稳定、读数精准，随水流规律运动；4）采用防磁垫圈结构，既不受外界强磁场干扰，又引导内部磁场不对水中的铁锈产生吸附作用。

Description

机械传感器式电子水表

技术领域

本实用新型涉及的是一种机械传感器式电子水表，属于流量的测量领域。

背景技术

机械水表，以及脉冲式水表和直读式水表的转速流量比，只能是一个固定的比值，即水表齿轮组的变速比。电子水表中的关键部件-单板机电路，最怕水的侵害。特别是超低功耗的技术要求，别说进一滴水，哪怕工作环境湿度增大，造成正负线路间的放电电流增大。就足以使电池提前耗尽，让远传水表失效；其次，传感器的方式目前采用磁隧道效应管。因为水表的信号源在基表水中的叶轮上，而传感器与电路置于电路盒中。为了防止水的侵害，相隔2道防水壁墙。信号能正常传递的只有磁场最为可靠。但是磁场会吸附水中的铁锈，阻塞叶轮的转动；外部强磁场会干扰内部传感器的工作，使得水表不能正常计量。

专利申请号为201710465324.6的发明专利公开了一种机械传感器式电子水表，提供了一种低能耗、防磁效率较高、密封性能较好的电子水表，然而实际使用时，因叶轮中心孔是一个内部直径大于下方出口的空心空洞，由于机械传感器式电子水表叶轮的比重减轻至1.05克/立方厘米后，当机械传感器式电子水表安装在验表装置上时，阀门打开，水流入水表内腔时，叶轮中心孔只有1个向下的出口，比水轻的叶轮中心孔内的残留空气，大部分只会聚集在叶轮中心孔上部；在空气中，机械传感器式电子水表叶轮总重量只有5克；在水中，机械传感器式电子水表叶轮重力只有0.25克。当叶轮中心孔残留气体产生的浮力大于0.25克时，将水表叶轮推向上行，与不锈钢顶盖的下部接触，在叶轮转动时，叶轮钢珠会与不锈钢顶盖产生较大的摩擦力。由于叶轮中心孔内的残留空气体积的大小是随机变化的，从而浮力对叶轮产生的摩擦力也是无法确定的，大大影响了叶轮在流体中的转动速度，改变了叶轮的流体力学性能，使得叶轮转动规律改变，造成机械传感器式电子水表的计量精度也不稳定；同时，该机械传感器式电子水表结构中，叶轮嵌入的磁棒产生的磁场，对流动的水中铁锈的吸附作用的屏蔽，靠的是叶轮下方安装的导磁圈，而实际使用过程中发现，导磁圈减弱了叶轮磁棒向上的磁场信号强度，不利于叶轮转动信号对于传感器的作用。

发明内容

本实用新型提供了一种机械传感器式电子水表，其目的旨在解决现有电子水表所存在的上述缺陷，提供一种叶轮转速稳定、且叶轮转动信号不受干扰的机械传感器式电子水表。

本实用新型的技术解决方案：机械传感器式电子水表，其结构由机械式基表，和接受磁场信号并进行计算机处理的电路盒两部分组成，所述的基表由产生水流信号的机芯和密封水道的壳体组成，机芯的压盖由无磁性金属的顶盖，工程塑料的上压盖，下压盖组成，机芯的阀座下部是滤网口，阀门接叶轮盒，叶轮盒内的叶轮顶部嵌有磁铁棒；其特征在于，所述上压盖内孔壁上嵌有一个防磁垫圈；所述叶轮是单顶针玛瑙套，小磁棒小钢珠结构，叶轮的下端镶嵌稳定套，在叶轮的玛瑙套下方的位置垂直方向上设有两个对称的排气孔；所述的电路盒内分上、下两部分，下部是由防磁罩保护的磁隧道效应传感器，上部是装有锂电池的主电路板，主电路板顶上是液晶显示器。

本实用新型的优点：

1）毫安级的超低功耗的电路设计，表内置电池不更换，能正常工作十几年以上；

2）电路盒的结构和出线设计，不受潮湿工作环境的侵害；同时具有防磁干扰，防非法拆卸，防灰尘污染等功能；

3）机芯的设计保证水表计量精度不受水压变化的影响，叶轮的设计保证了灵敏耐磨、转速稳定、读数精准；比重接近水的密度，随水流规律运动；

4）采用防磁垫圈设计防磁结构，既不受外界强磁场干扰，又引导内部磁场不对水中的铁锈产生吸附作用。

附图说明

附图1是机械传感器式电子水表的结构示意图。

附图2是机械式基表的结构示意图。

附图3是机芯结构示意图。

附图4是叶轮结构示意图。

附图5是电路盒结构示意图。

图中的1是电路盒、2是基表、3是485总线出线软管、4是PVC管接、5是压紧螺母、6是防滑垫、7是叶轮盒、8是表壳、9是阀座、10是阀门、11是钢垫、12是压盖、12-1是顶盖、12-2是上压盖、12-3是下压盖、13是叶轮、14是滴水孔、15是进水口、16是出水口、17是阀座滤网、18是密封垫、19是O型圈、20是钢珠、21是玛瑙套、22是顶针、23是磁棒、24是导磁圈排气孔、25是叶轮体、26是稳定套、27是盒盖、28是有机玻璃罩、29是面表板、30是液晶显示器、31是主电路板、32是锂电池、33是防磁罩、34是磁隧道效应传感器、35是盒底座、36是螺钉螺母、37是紧固圈、38是防磁垫圈。

具体实施方式

机械传感器式电子水表，由机械式基表，和接受磁场信号并进行计算机处理的电路盒两部分组成，所述的基表由产生水流信号的机芯和密封水道的壳体组成；所述的电路盒内分上、下两部分，下部是由防磁罩保护的磁隧道效应传感器，上部是装有锂电池的主电路板，主电路板顶上是液晶显示器。

所述基表是由产生水流信号的机芯和密封水道的壳体组成。

所述机芯阀座下部是滤网口，阀门接叶轮盒；叶轮盒内的叶轮顶部嵌有磁铁棒。

所述叶轮是单顶针玛瑙套，小磁棒小钢珠结构，叶轮的下端镶嵌稳定套；在叶轮的玛瑙套下方的位置垂直方向上设有两个对称的排气孔。当流水进入水表叶轮内腔时，叶轮中心孔内的空气从这一对排气孔排出叶轮内腔，从而叶轮中心孔内充满水而不会残留空气；叶轮在恒定的0.25克重力作用下漂在叶轮盒顶针上，当叶轮在流水中转动时，就只有恒定的摩擦力作用，排除了不稳定的干扰，从而保证了机械传感器式电子水表的计量精度的稳定。

所述电路盒内的下部是由防磁罩保护的磁隧道效应传感器，上部是装有锂电池的主电路板，主电路板上部是液晶显示器。

下面结合附图进一步描述本实用新型的技术方案：

如图1所示，机械传感器式电子水表，其结构由机械式基表，和接受磁场信号并进行计算机处理的电路盒两部分组成，所述的基表由产生水流信号的机芯和密封水道的壳体组成；所述的电路盒内分上、下两部分，下部是由防磁罩保护的磁隧道效应传感器，上部是装有锂电池的主电路板，主电路板顶上是液晶显示器。

如图2、3所示，基表是机械传感器式电子水表对流量的测量部件。它是由产生水流信号的机芯和密封水道的壳体组成。

所述机芯是水表计量的关键部件。水流由图中表壳的右侧入水口流入，从机芯的阀座下部滤网口，推开阀门流入叶轮盒。水流推动叶轮盒里的叶轮转动，从叶轮盒上部流出图中表壳的左侧出水口。叶轮的顶部嵌有钐钴材料的高强度小磁铁棒。叶轮转动，磁铁棒产生的磁场也就转动。磁场翻转，触发了它上方水表电路盒内的磁隧道效应传感器，产生脉冲信号，唤醒CPU工作，计数累加水量并存储。

当进入表壳的水流变小到8升/小时以下，不足以推开机芯的阀门，阀门关闭。水流全部从阀座侧壁的小孔流入叶轮盒，直接推动叶轮转动，可以做到“滴水就走”。由于电子计数式水表可以提供沿叶轮计量曲线插值计量系数，所以滴水的小流量也可以按滴水的系数计算流量。

当水表出口管道全部关闭，没有稳定水流时。管道内水压会波动变化；或者邻居开启水龙阀门，水锤产生。叶轮就会不规则转动。水表电路盒内传感器同样产生脉冲信号。由于CPU能对叶轮转动的周期精确计算到毫秒级，从而能精确地判断，叶轮是匀速运动还是非匀速运动。匀速运动就计数累加，非匀速运动就抛弃。从而避免了水压变化或者水锤产生的“误走”。

压盖由不锈钢的顶盖，工程塑料制作的上压盖，下压盖组成。顶盖和上压盖是表壳上口的密封部件，它可以承受2MPa的压力；下压盖由于处于水表密封部件的水中，当水压变化时，它与叶轮盒组成了不受水压影响的，保持固定形状的计量水道，从而避免了内压式水表受压力变化影响水表计量精度的弊病；在上压盖内孔壁上嵌入一个防磁垫圈屏蔽叶轮磁棒向下的磁场，从而在叶轮下方的流水的铁锈不会受到叶轮磁棒向下的磁场吸引，从而在同样对叶轮磁棒向下的磁场达到屏蔽效果的同时，又不会减弱叶轮磁棒向上的磁场信号强度。

如图4所示，叶轮是水表计量的最重要的部件。它的比重值和摩擦系数是影响计量精度的主要因数。叶轮机构采取了如图5所示的单顶针玛瑙套，小磁棒小钢珠的结构，大大减少了比重大材料的体积，从而即保证叶轮整体比重减轻至1.065克/立方厘米，接近水的比重，又使转动部件材料是不锈钢（顶针）对玛瑙（套），不锈钢（钢珠）对不锈钢（顶盖），保证了运动部件的摩擦系数小，刚性和耐磨性能极高；钐钴材料的磁棒体积小，磁场强度高至2200高斯。保证了电路盒的传感器所需磁场的冗余度达到4-5倍。长颈孔的深度，保证叶轮下方流水部位的磁场强度几乎为零，避免了干式水表叶轮磁铁吸附铁锈阻塞叶轮运动的致命弊端；叶轮的下端镶嵌稳定套，避免大水流冲击时叶轮摆动影响水表计量精度。

如图5所示，电路盒内的下部是由防磁罩保护的磁隧道效应传感器，上部是装有锂电池的主电路板，主电路板上部是液晶显示器；电路盒的结构提供了防水，防磁，防拆，防尘等功能，电路盒内的单板机是超低功耗技术，机械传感器式电子水表的功耗只有8微安。内置的锂电池理论上可以使用45年以上。

机械传感器式电子水表，物联网抄表箱构成的抄表系统，已全部采用电池供电，就可以做到天天抄一次表，使用6-12年以上。而直读式水表却必须使用外部的交流电源，才能保证数据自动远传。

Claims (2)

1.机械传感器式电子水表，其结构由机械式基表和接受磁场信号并进行计算机处理的电路盒两部分组成，所述的基表由产生水流信号的机芯和密封水道的壳体组成，机芯的压盖由无磁性金属的顶盖，工程塑料的上压盖，下压盖组成，机芯的阀座下部是滤网口，阀门接叶轮盒，叶轮盒内的叶轮顶部嵌有磁铁棒；

其特征在于，所述上压盖内孔壁上嵌有一个防磁垫圈；所述叶轮是单顶针玛瑙套，小磁棒小钢珠结构，叶轮的下端镶嵌稳定套，在叶轮的玛瑙套下方的位置垂直方向上设有两个对称的排气孔。

2.根据权利要求1所述的机械传感器式电子水表，其特征是所述的电路盒内分上、下两部分，下部是由防磁罩保护的磁隧道效应传感器，上部是装有锂电池的主电路板，主电路板顶上是液晶显示器。