CN2363270Y

CN2363270Y - 自发电液体计量表

Info

Publication number: CN2363270Y
Application number: CN 99223207
Authority: CN
Inventors: 王政旗; 张元利
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2000-02-09
Anticipated expiration: 2009-03-24

Abstract

本实用新型公开了一种自发电液体计量表。它的壳体由带有法兰的进液口、出液口、四个相互连通的腔室和盖板组成,水轮发电机的叶轮外围套有射流外套,射流外套设有切线方向的射流孔,差压阀的阀芯为膨胀节式,控制阀空腔的上方设有卸荷孔和增压孔,增压孔和卸荷孔装有控制阀阀芯,控制阀阀芯的端部装有涡轮、涡杆减速机构,涡杆由电机控制。特点是解决了自发电供电问题,阀门控制实现了以微小的电功率控制大功率差压截止阀。

Description

自发电液体计量表

本实用新型涉及计量仪器技术领域，特别是一种自发电液体计量表。

目前，利用IC卡予收费液体计量表，已经发展的多种多样。如由经济日报《全国新产品》杂志社出版的《全国新产品》杂志，刊号为CN11一1076/F，1998年第11期第15页报道的《预收费自来水表》。该产品由普通的机械式水表、IC卡、控制器和控制阀组成。该产品是外供电源，可靠性用″以代码交换数据″，采用密封键盘输入八位代码，用户可以通过公用电话按语言提示操作代码。《鞍钢日报》1999年1月13日转载：新华社上海1999年1月10电，一种借助计算机和IC卡技术的煤气和自来水计费系统在泸研制成功。这一计费系统由IC卡、控制器、传统水表、阀门和计算机网络管理系统四部分组成。在提高精度和灵敏度上，采用在原机械表转动部分上安装测量装置，将机械式水表的计量方法用检测器反映出来，然后通过接口(包括A/D转换器)送入单片机或微型计算机，利用计算机将转入量进行计算、测量，控制测量装置采用磁阻式、光电式等。

以上计量表的精度、灵敏度，由元件的特性决定的、离散性较大，提高精度很困难。在可靠性方面，水表的结构复杂，元器件较多，控制水表的阀是电磁阀，且有外接电源，可靠性不高。

本实用新型的目的是提供一种自发电液体计量表。该表利用流体能量带动水轮发电机产生工作电能，该电能通过控制机构对差压阀产生自动控制，同时该电能又是该表的测量参数，利用该参数来完成自发电液体计量表的计量。

本实用新型的技术方案是这样完成的。

一种自发电液体计量表，其特征在于：它是由壳体、水轮发电机、差压阀、差压阀控制阀、电路板、数码显示器、IC卡接口组成的；壳体由带有法兰的进液口、出液口、四个相互连通的腔室和壳体上方的盖板组成；1、2腔室的隔板连通孔内固定水轮发电机的下部，水轮发电机与隔板之间密封静配合固定，2、3腔室的隔板连通孔带有与差压阀阀芯匹配的阀座，2、4腔室的隔板右侧连通孔固定有水轮发动机的支座，3、4腔室的隔板左侧连通孔固定差压阀阀芯座和差压阀控制阀的底座，2、3腔室外延的隔板与壳体盖构成4腔室，1腔室的端部为进液口，3腔室的端部为出液口；

水轮发电机的水轮为叶轮形，其外围套有射流外套，射流外套呈U形固定在1、2腔室隔板上，射流外套的上端与水轮发电机支座对接并密封，射流外套设有切线方向的射流孔，1、2腔室隔板相隔的射流孔切线方向相反；发电机叶轮连接的发电机轴的中部固定有轴承，轴承固定在发电机支座的轴承座内，轴承与叶轮之间装有机械密封件；水轮发电机轴的上部固定有发电机转子，定子固定在发电机外壳上并绝缘，发电机外壳固定在发电机支座上，发电机支座与2、4腔室之间连接处装有密封圈；发电机轴的上端固定有轴承，轴承固定在发电机外壳的轴承座内；发电机的射流外套罩有过滤网；

差压阀的阀芯为膨胀节式，阀芯上端用差压阀上盖，也是差压阀控制阀底座，固定在3、4腔室的隔板上，阀芯下端为圆台形与2、3腔室隔板连通孔匹配构成液体流通孔；

差压阀的控制阀座设有空腔与差压阀芯空腔相通，控制阀空腔的上方设有卸荷孔和增压孔，卸荷孔上端连接管道接头，管道接头连接卸荷管，卸荷管连接管道接头，管道接头与3腔室的卸荷孔连接；增压孔与管道接头连接，管道接头连接增压管，增压管与管道接头连接，管道接头与2腔室的增压孔连接；增压孔和卸荷孔装有控制阀阀芯，控制阀阀芯设有与增压孔和卸荷孔匹配的开、关孔，开、关孔的开孔角度为相交90℃，控制阀阀芯的端部装有涡轮、涡杆减速机机构，涡杆与控制电机轴连接；

在减速机构的侧面，装有控制阀阀芯的开关位置检测器；

在差压阀的控制阀和叶轮发电机之间安装有印刷电路板，印刷电路板的电源接点线与发电机的定子电源接头连接；

在印刷电路板的侧面装有备用充电电池组，电池组的电源线与印刷电路板的电源相接；

在壳体盖上还装有数码显示器、IC卡接口、表封、启动按钮。

本实用新型与现有技术相比，解决了液体计量表自发电供电作业问题，使电源与仪表一体化，节约了外接电源的装置费用。阀门控制实现了以微小的电功率控制大功率差压截止阀，且执行机构工作在双稳态状态，并且稳态不耗能。在提高精度方面，采用了微化计量当量措施。同时该表不仅用于水的计量，对其它低粘度的液体通过软件编程均可计量。

图1为自发电液体计量表的结构断面图。

图2为自发电液体计量表俯视图。

图3为自发电液体计量表图1的2-2剖面图。

图4为自发电液体计量表图1的3-3剖面图。

图5为自发电液体计量表的隔膜式差压阀的断面图。

图6为自发电液体计量表图5的4-4剖面图。

图7为自发电液体计量表的活塞式差压截止阀的断面图。

图8为自发电液体计量表的图7的5-5剖面图。

图9为自发电液体计量表的控制工作系统方框图。

下面结合附图详细描述实施例。

实施例1

自发电液体计量表实施例1是这样实施的(见图1、2)，它是由壳体1、水轮发电机47、差压阀49、差压阀控制阀48、电路板2 5、数码显示器2、IC卡接口3组成的；壳体1由带有法兰的进液口40、出液口9、四个相互连通的腔室和壳体1上方的盖板46组成；1、2腔室39、7的隔板连通孔内固定水轮发电机47的下部，水轮发电机47与隔板之间密封静配合固定，2、3腔室7、8的隔板连通孔带有与差压阀阀芯6匹配的阀座，2、4腔室7、27的隔板右侧连通孔固定有水轮发动机的支座33，3、4腔室8、27的隔板左侧连通孔固定差压阀阀芯座和差压阀控制阀的底座13，2、3腔室7、8外延的隔板与壳体盖46构成4腔室，1腔室的端部为进液口40，3腔室的端部为出液口9；

水轮发电机的水轮为叶轮37形，其外围套有射流外套36(见图1、4)，射流外套36呈U形固定在1、2腔室隔板上，射流外套36的上端与水轮发电机支座33对接并密封，射流外套36设有切线方向的射流孔50(见图4)，1、2腔室隔板相隔的射流孔50切线方向相反；发电机叶轮37连接的发电机轴31的中部固定有轴承32，轴承32固定在发电机支座33的轴承座内，轴承32与叶轮37之间装有机械密封件34；水轮发电机轴31的上部固定有发电机转子30，定子29固定在发电机外壳28上并绝缘，发电机外壳28固定在发电机支座33上，发电机支座33与2、4腔室之间连接处装有密封圈35；发电机轴的31上端固定有轴承26，轴承26固定在发电机外壳28的轴承座内；发电机的射流外套36罩有过滤网38；

差压阀49的阀芯6为膨胀节式(见图1)，阀芯6上端用差压阀上盖13，也是差压阀控制阀底座13，固定在3、4腔室的隔板上，阀芯6下端为圆台形与2、3腔室隔板连通孔匹配构成液体流通孔；

差压阀49的控制阀48座设有空腔与差压阀芯空腔相通(见图1、3)，控制阀空腔的上方设有卸荷孔14和增压孔15，卸荷孔14上端连接管道接头17，管道接头17连接卸荷管12，卸荷管12连接管道接头11，管道接头11与3腔室的卸荷孔10连接；增压孔15与管道接头18连接，管道接头18连接增压管22，增压管22与管道接头23连接，管道接头23与2腔室的增压孔24连接；增压孔15和卸荷孔14装有控制阀阀芯16，控制阀阀芯16设有与增压孔和卸荷孔匹配的开、关孔，开、关孔的开孔角度为相交90℃，控制阀阀芯16的端部装有涡轮、涡杆减速机机构20，涡杆与控制电机19轴连接；

在减速机构的侧面，装有控制阀阀芯的开关位置检测器21；

在差压阀的控制阀48和叶轮发电机47之间安装有印刷电路板25，印刷电路板25的电源接点线42与发电机的定子电源接头连接；

在印刷电路板的侧面装有备用充电电池组41，电池组41的电源线51与印刷电路板的电源相接；

在壳体盖上还装有数码显示器2、1C卡接口3、表封4、启动按钮5(见图2)。

系统工作原理见流程图9：当用户用水时，微型永磁发电机输出交流电，该交流电分两路输出。一路输出至电源控制，经二极管全波桥式整流，虑波、稳压、为单片机系统提供电源，同时对电池组充电。另一路送入脉冲整形电路，分离出流量脉冲通过光电隔离后作流量信号送入单片机，单片机在程序的控制下检查EEprom是否存有数据，如果EEprom存有数据单片机对输入的流量信号进行计算，显示并不断地与EEprom的数据做减法运算。当EEprom内的数据小于第一个设定值时单片机输出报警信号，通过输出接口，进行报警提示用户购卡。当用户继续用水至EEprom内数据小于第二个设定值时，单片机输出关闭阀门信号，经输出接口，驱动电动执行机构，控制阀使差压截止阀关闭，当差压截止阀准确关闭时，位置检测变换装置输出信息送给单片机，单片机收到差压截止阀关闭信息后，发出指令使电动执行机构停转，单片机进入掉电工作状态，显示器不显示。此时用户可启动按钮，使单片机复位。单片机复位后，用户仍可用水至EEprom数据为零为止。如果用户重新购卡，插入IC卡接口电路后，单片机复位，并输出开阀信号，该信号经输出接口使电动执行机构工作，通过控制阀使差压截止阀打开，当差压截止阀确切打开后，位置检测装置输出信息，并送入单片机。单片机接收到信息后，单片机输出指令，通过输出接口，使电动执行机构停转。用户即可用水。当用户不用水时(EEprom内存有数据)，系统处于掉电工作状态，显示器不显示。

差压截止阀的工作原理是：阀芯的前端是圆台形，由于圆台前两个端面面积不相等，当它的两个端面与侧面所受的压力不同时，可产生不同方向的运动。阀芯采用小摩擦系数，高强度、弹性好的材料制造。由于差压截止阀的阀座是个水阻，只要有流体流过阀座，就有压力损失，所以，阀座将表内腔分为高压室，和低压室，阀芯的运动方向是由可控压力室的压力决定的，当可控压力室的压力与高压室的压力相等时，由于阀芯内表面的面积大于外截面的面积，而低压室的压力较小，所以阀芯所受的向下的力大于向上的力，即合力向下，使阀芯下移，关闭阀门。当可控压力室的压力等于低压室的压力时，阀芯受到的向上的力大于向下的力，合力向上，使阀芯上移，打开阀门。也就是可控压力室的压力为高压时，差压截止阀关闭；相反当可控压力室的压力为低压时，差压截止阀打开。实际的阀门运动有个过渡过程，可控压力室的压力是逐渐变化的，同时阀芯有重力、浮力、弹力，与阀体间有摩擦力。但它们的合力与液体压力相比小得多。

叶轮发电机的工作原理是，当用户打开阀门时，产生的水流通过发电机的过滤网，通过发电机射流外套切线射流孔，推动发电机的叶轮，使发电机轴转动产生电流，水流则通过1、2腔室隔板上面的射流外套相反方向的切线射流孔流出，从而完成发电的工作。

实施例2

实施例2的差压阀还可以采用活塞式截止阀(见图5、6)，活塞外套44安装在3、4腔室的隔板与控制阀底座之间，活塞43装在活塞外套44中。其余同实施例1。

实施例3

实施例3的差压阀还可以采用隔膜式截止阀(见图7、8)，隔膜式阀芯45安装在3、4腔室的隔板上。其余同实施例1。

Claims

1.一种自发电液体计量表，其特征在于：它是由壳体、水轮发电机、差压阀、差压阀控制阀、电路板、数码显示器、IC卡接口组成的；壳体由带有法兰的进液口、出液口、四个相互连通的腔室和壳体上方的盖板组成；1、2腔室的隔板连通孔内固定水轮发电机的下部，水轮发电机与隔板之间密封静配合固定，2、3腔室的隔板连通孔带有与差压阀阀芯匹配的阀座，2、4腔室的隔板右侧连通孔固定有水轮发动机的支座，3、4腔室的隔板左侧连通孔固定差压阀阀芯座和差压阀控制阀的底座，2、3腔室外延的隔板与壳体盖构成4腔室，1腔室的端部为进液口，3腔室的端部为出液口；

水轮发电机的水轮为叶轮形，其外围套有射流外套，射流外套呈U形固定在1、2腔室隔板上，射流外套的上端与水轮发电机支座对接并密封，射流外套设有切线方向的射流孔50(见图4)，1、2腔室隔板相隔的射流孔50切线方向相反；发电机叶轮连接的发电机轴的中部固定有轴承，轴承固定在发电机支座的轴承座内，轴承与叶轮之间装有机械密封件；水轮发电机轴的上部固定有发电机转子，定子固定在发电机外壳上并绝缘，发电机外壳固定在发电机支座上，发电机支座与2、4腔室之间连接处装有密封圈；发电机轴的上端固定有轴承，轴承固定在发电机外壳的轴承座内；发电机的射流外套罩有过滤网；

差压阀的控制阀座设有空腔与差压阀芯空腔相通，控制阀空腔的上方设有卸荷孔和增压孔，卸荷孔上端连接管道接头，管道接头连接卸荷管，卸荷管连接管道接头，管道接头与3腔室的卸荷孔连接；增压孔与管道接头连接，管道接头连接增压管，增压管与管道接头连接，管道接头与2腔室的增压孔连接；增压孔和卸荷孔装有控制阀阀芯，控制阀阀芯设有与增压孔和卸荷孔匹配的开、关孔，开、关孔的开孔角度为相交90℃，控制阀阀芯的端部装有涡轮、涡杆减速机构，涡杆与控制电机轴连接；

在减速机构的侧面，装有控制阀阀芯的开关位置检测器；

2.根据权利要求1所述的一种自发电液体计量表，其特征在于：差压阀还可以采用活塞式截止阀，活塞外套44安装在3、4腔室的隔板与控制阀底座之间，活塞43装在活塞外套44中。

3.根据权利要求1所述的一种自发电液体计量表，其特征在于：差压阀还可以采用隔膜式截止阀，隔膜式阀芯45安装在3、4腔室的隔板上。