熱水流量計(jì)的制作方法
【專利說(shuō)明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及機(jī)電設(shè)備領(lǐng)域,特別地,是一種水流流量計(jì)。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004] 對(duì)于目前的水流流量計(jì),廣泛采用的是機(jī)械式水流計(jì),其具有機(jī)械表芯,缺點(diǎn)是內(nèi) 部傳動(dòng)部件復(fù)雜,容易損壞;為此,目前出現(xiàn)較多形式的機(jī)電水表,其中主要包括兩大類,一 類為超聲波流量計(jì),其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,難以損壞,但成本較大,誤差明顯;另一類是壓差式流量 計(jì),其需要采用節(jié)流孔板在流水管道內(nèi)對(duì)水體進(jìn)行節(jié)流;其缺點(diǎn)是壓力損失較大。因此,各 種機(jī)電類水流計(jì)均需要進(jìn)一步地改進(jìn)和提高。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 針對(duì)上述問(wèn)題,本發(fā)明的目的在于提供一種熱水流量計(jì),該熱水流量計(jì)成本較低, 難以損壞,并且可在不對(duì)流體造成壓力損失的前提下測(cè)量管道內(nèi)的水體流量。
[0007] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)技術(shù)目的所采用的技術(shù)方案是:該熱水流量計(jì)包括管體及電氣模塊; 所述管體由隔熱材料構(gòu)成,其內(nèi)部中央設(shè)有一段對(duì)水流不構(gòu)成阻礙的電熱體;所述電熱體 的兩端分別設(shè)有一個(gè)對(duì)管體內(nèi)水溫進(jìn)行測(cè)量的電子溫度計(jì);所述管體內(nèi)還設(shè)有用于檢測(cè)水 體流動(dòng)的水流傳感器;所述電熱體、電子溫度計(jì)、水流傳感器耦合至設(shè)于管體外的所述電氣 模塊;所述電氣模塊包括使所述電熱體恒功率發(fā)熱的供電模塊以及對(duì)所述電子溫度計(jì)返回 的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算的運(yùn)算模塊,以及對(duì)用水量輸出的顯示模塊;所述電熱體僅在所述水流傳 感器檢測(cè)到水體流動(dòng)時(shí)發(fā)熱;所述運(yùn)算模塊按如下方式運(yùn)算:設(shè)電熱體的當(dāng)前功率為P,電 熱體上游的電子溫度計(jì)溫度為T(mén)1,下游的電子溫度計(jì)溫度為T(mén)2,電子溫度計(jì)所在處水流橫 截面積為S,水體密度為P,水流當(dāng)前速度為V,比熱容為C;則v*S*p*C*(T2-T1)=P,vS=P/
[(T2-T1)pC],用水總量M=M0+£ vSdt,其中,M0為每次用水時(shí)該流量計(jì)的初始用水總量。
[0008] 作為優(yōu)選,所述水流傳感器為貼設(shè)于管體內(nèi)壁的電子壓強(qiáng)計(jì),其將管體內(nèi)壓強(qiáng)出 現(xiàn)一個(gè)下降沿時(shí),判定為管體內(nèi)有水體流動(dòng),而在管體內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)上升沿時(shí),判定為水流截 止。
[0009] 作為優(yōu)選,所述電熱體為呈直螺管形的電熱管,所述管體的中部為一段粗管,粗管 兩端為細(xì)管;該粗管的內(nèi)徑等于所述電熱管的外徑,粗管的長(zhǎng)度等于電熱管的長(zhǎng)度;所述細(xì) 管的內(nèi)徑等于所述電熱管的內(nèi)徑;以使電熱管不對(duì)水流構(gòu)成阻礙。
[0010] 作為優(yōu)選,所述電子溫度計(jì)呈圓環(huán)形,嵌置在制于所述管體內(nèi)壁的環(huán)槽內(nèi)。
[0011] 本發(fā)明的有益效果在于:該熱水流量計(jì)在工作過(guò)程中,由所述電熱體所產(chǎn)生的熱 量向管體水體擴(kuò)散,由于水體的流動(dòng),顯然電熱體上游的溫度低于下游的溫度;根據(jù)此溫度 差,即可推算水體流速,具體關(guān)系將在【具體實(shí)施方式】中進(jìn)行推導(dǎo);將水流速度與電子溫度計(jì) 處的水流橫截面積相乘,并將此乘積對(duì)時(shí)間積分,即可獲得用水量;由于電熱體、電子溫度 計(jì)等部件成本較低,使該熱水流量計(jì)整體成本較低,并且,各部件由于無(wú)需獲取水流的動(dòng) 力,故而不對(duì)水流構(gòu)成阻礙,使水流幾乎沒(méi)有壓力損失。
[0012]
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1是本熱水流量計(jì)的一個(gè)實(shí)施例示意圖。
[0014]
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明: 在圖1所示實(shí)施例中,該熱水流量計(jì)包括管體1及電氣模塊2;所述管體1由隔熱材料構(gòu) 成;管體1的中部為一段粗管,兩端為細(xì)管;所述粗管內(nèi)設(shè)有一段電熱體3,其為呈直螺管形 的電熱管;所述粗管的內(nèi)徑等于所述電熱管的外徑,粗管的長(zhǎng)度等于電熱管的長(zhǎng)度;所述細(xì) 管的內(nèi)徑等于所述電熱管的內(nèi)徑;以使電熱管不對(duì)水流構(gòu)成阻礙。
[0016] 所述電熱體3的兩端分別設(shè)有一個(gè)對(duì)管體1內(nèi)水溫進(jìn)行測(cè)量的電子溫度計(jì)41、42; 所述電子溫度計(jì)41、42呈圓環(huán)形,嵌置在制于所述管體內(nèi)壁的環(huán)槽內(nèi),亦不對(duì)水流構(gòu)成阻 礙。
[0017] 所述管體1內(nèi)還設(shè)有用于檢測(cè)水體流動(dòng)的水流傳感器5;所述水流傳感器5為貼設(shè) 于管體內(nèi)壁的電子壓強(qiáng)計(jì),其將管體1內(nèi)壓強(qiáng)出現(xiàn)一個(gè)下降沿時(shí),判定為管體內(nèi)有水體流 動(dòng),而在管體內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)上升沿時(shí),判定為水流截止;其依據(jù)是,當(dāng)用戶打開(kāi)水龍頭時(shí),管體 內(nèi)即刻出現(xiàn)一個(gè)水流速度,根據(jù)流體力學(xué)原理,水體內(nèi)壓力驟減至一個(gè)低壓值,即,使壓強(qiáng) 出現(xiàn)一個(gè)下降沿,而水流截止時(shí),水體內(nèi)壓強(qiáng)即可恢復(fù)到靜壓值,使壓強(qiáng)出現(xiàn)一個(gè)上升沿。 除此之外,所述水流傳感器5也可以采用拾音器,并在拾取水流特征音時(shí),判定為水體流動(dòng), 無(wú)特征音時(shí)判定為水流截止。
[0018] 所述電熱體3、電子溫度計(jì)41、42、水流傳感器5耦合至設(shè)于管體1外的所述電氣模 塊2。
[0019] 所述電氣模塊2包括使所述電熱體3恒功率發(fā)熱的供電模塊以及對(duì)所述電子溫度 計(jì)41、42返回的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算的運(yùn)算模塊,以及對(duì)用水量輸出的顯示模塊;所述電熱體3僅 在所述水流傳感器5檢測(cè)到水體流動(dòng)時(shí)發(fā)熱;所述運(yùn)算模塊按如下方式運(yùn)算:設(shè)電熱體3的 當(dāng)前功率為P,電熱體3上游的電子溫度計(jì)41溫度為T(mén)1,下游的電子溫度計(jì)42溫度為T(mén)2,電子 溫度計(jì)41、42所在處水流橫截面積為S,水體密度為P,水流當(dāng)前速度為V,比熱容為C,其中, S、P、C為常量;則v*dt*S*P*C*(T2-T1) =P*dt①,對(duì)于①式,具體地,考慮上游電子溫度計(jì)41 與下游電子溫度計(jì)42之間的一段流體Ml,經(jīng)歷一個(gè)微分時(shí)間dt,該段流體M2向下游移動(dòng)一 個(gè)距離v*dt,形成流體M2,比較流體Ml、M2的熱量差,顯然差值僅存在于流體Ml后端v*dt*S 的體積與流體M2前端v*dt*S的體積中,由于該體積為微分體積,因此對(duì)應(yīng)的溫度為T(mén)1、T2, 因此,熱量差為v*dt*S*P*C*(T2-Tl),該熱量差為微分時(shí)間dt中,流體Ml所獲得的由電熱體 3提供的熱量P*dt,由此得到①式;需要提出的是,由于在水體流動(dòng)過(guò)程中,只要電熱體3的 功率控制在較小的范圍(事實(shí)上,為了省電,功率自然越小越好),電熱體3上熱量就不會(huì)堆 積,即電熱體3總能快速平衡在較為穩(wěn)定的溫度,因此在計(jì)算過(guò)程中,假設(shè)了電熱體3所產(chǎn)生 的熱量均被水流所吸收,由①式,得:vS=P/[ (T2-T1 )PC],而用水總量M=MO+£ vSdt,其中, MO為每次用水時(shí)該流量計(jì)的初始用水總量。
[0020] 上述熱水流量計(jì),由于電熱體3、電子溫度計(jì)41、42等部件成本較低,使該熱水流量 計(jì)整體成本較低,并且,各部件由于無(wú)需獲取水流的動(dòng)力,故而不對(duì)水流構(gòu)成阻礙,使水流 幾乎沒(méi)有壓力損失。
[0021] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1 · 一種熱水流量計(jì),包括管體(1)及電氣模塊(2 );所述管體(1)由隔熱材料構(gòu)成,其特 征在于:管體(1)內(nèi)部中央設(shè)有一段對(duì)水流不構(gòu)成阻礙的電熱體(3);所述電熱體(3)的兩端 分別設(shè)有一個(gè)對(duì)管體內(nèi)水溫進(jìn)行測(cè)量的電子溫度計(jì)(41、42);所述管體(1)內(nèi)還設(shè)有用于檢 測(cè)水體流動(dòng)的水流傳感器(5);所述電熱體(3)、電子溫度計(jì)(41、42)、水流傳感器(5)耦合至 設(shè)于管體外的所述電氣模塊(2);所述電氣模塊(2)包括使所述電熱體(3)恒功率發(fā)熱的供 電模塊以及對(duì)所述電子溫度計(jì)(41、42)返回的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算的運(yùn)算模塊,以及對(duì)用水量輸 出的顯示模塊;所述電熱體(3)僅在所述水流傳感器(5)檢測(cè)到水體流動(dòng)時(shí)發(fā)熱;所述運(yùn)算 模塊按如下方式運(yùn)算:設(shè)電熱體(3)的當(dāng)前功率為P,電熱體(3)上游的電子溫度計(jì)(41)溫度 為T(mén)1,下游的電子溫度計(jì)(42)溫度為T(mén)2,電子溫度計(jì)(41、42)所在處水流橫截面積為S,水體 密度為P,水流當(dāng)前速度為v,比熱容為C;則v*S*p*C*(T2-T1 )=P,vS=P/[ (T2-T1 )PC],用水總 量M=M(,其中,MO為每次用水時(shí)該流量計(jì)的初始用水總量。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱水流量計(jì),其特征在于:所述水流傳感器(5)為貼設(shè)于管體 (1)內(nèi)壁的電子壓強(qiáng)計(jì),其將管體內(nèi)壓強(qiáng)出現(xiàn)一個(gè)下降沿時(shí),判定為管體(1)內(nèi)有水體流動(dòng), 而在管體(1)內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)上升沿時(shí),判定為水流截止。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱水流量計(jì),其特征在于:所述電熱體(3)為呈直螺管形的電 熱管,所述管體(1)的中部為一段粗管,粗管兩端為細(xì)管;該粗管的內(nèi)徑等于所述電熱管(3) 的外徑,粗管的長(zhǎng)度等于電熱管(3)的長(zhǎng)度;所述細(xì)管的內(nèi)徑等于所述電熱管(3)的內(nèi)徑;以 使電熱管(3 )不對(duì)水流構(gòu)成阻礙。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的熱水流量計(jì),其特征在于:,所述電子溫度計(jì)(41、42)呈圓 環(huán)形,嵌置在制于所述管體(3)內(nèi)壁的環(huán)槽內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種熱水流量計(jì),包括管體及電氣模塊;管體由隔熱材料構(gòu)成,其內(nèi)部中央設(shè)有電熱體;電熱體的兩端分別設(shè)有一個(gè)對(duì)管體內(nèi)水溫進(jìn)行測(cè)量的電子溫度計(jì);管體內(nèi)還設(shè)有用于檢測(cè)水體流動(dòng)的水流傳感器;電熱體、電子溫度計(jì)、水流傳感器耦合至設(shè)于管體外的電氣模塊;電氣模塊包括使電熱體恒功率發(fā)熱的供電模塊以及對(duì)電子溫度計(jì)返回的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算的運(yùn)算模塊,以及對(duì)用水量輸出的顯示模塊;電熱體僅在所述水流傳感器檢測(cè)到水體流動(dòng)時(shí)發(fā)熱;該熱水流量計(jì)成本較低,難以損壞,并且可在不對(duì)流體造成壓力損失的前提下測(cè)量管道內(nèi)的水體流量。
【IPC分類】G01F1/68
【公開(kāi)號(hào)】CN105606171
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610002245
【發(fā)明人】朱小菊
【申請(qǐng)人】朱小菊
【公開(kāi)日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年1月6日