封闭型超声波水表和热能表的原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种封闭型超声波水表和热能表。该专利由湖南常德牌水表制造有限公司申请，并于2016年7月6日获得授权公告。

内容说明

该发明属于自来水计量仪表和热能计量仪表，具体地说涉及一种封闭型超声波水表和热能表。

发明背景

目前，用于各种场所的水表和热能表，一般采用水流推动叶轮进行机械转动的方式和超声波测量水流速度的方式。水表较多的采用机械方式，而热能表则更多采用超声波测水流速度的方式。机械方式由于其叶轮等转动部件存在磨损等问题，其使用寿命较为短促，而超声波测量水流速度的方式就存在寿命长等优点。

目前采用直射超声波的方式做成的水表和热能表，大部分都采用将超声波换能器装于测速管两侧，这样超声波的传播路径则与水的流动路径而言就有一定的角度，超声波被水流的影响就只有与超声波传播方向相同的分量才会有作用，降低了超声波测量水流速度的精度和灵敏度。

此外，目前的超声波水表和热能表，大多数采用的水流测速管的口径与该表的公称口径基本相同，从而使水在水流测速管内的流速得不到提高，也是降低其对水流速度测量精度和灵敏度的原因之一。同时，由于水流测速管大多数都是采用金属材料加工成，表面较为粗糙，对水流动的均匀性也有一定的影响。

另一方面，目前大多数水表和热能表采用金属或塑料做成的换能器固定套来固定和密封超声波压电陶瓷片，而这些换能器固定套又不能有效防止其表面结水垢和集聚水中的锈垢，所以换能器表面很容易结垢而失去正常传播和接收超声波的作用。并且，目前大多数的超声波水表和热能表的连接超声波换能器和测温传感器的信号线都暴露在表壳外，从而很容易被人为或意外地破坏，使其失去正常的计量功能。

发明内容

该发明提供一种解决方案，它能使用超声波所做成的水表和热能表的计量精度和灵敏度得以提高，并且其换能器的外表面不会结水垢和集聚锈垢，同时连接超声波换能器和测温传感器的信号线被封闭在表壳罩内，从而其信号线不会在不破坏表壳罩的情况下受到人为或意外的破坏。

该发明中将表壳做成类U管形，在其U形管的顶部水平方向做有进出水管，在其U形管的底部横向与进出水管并排的方向做有贯通横管，在U形管的贯通横管内插入有测速管，使用时可以使超声波水表和热能表所测出超声波的传播时间差大大增加，从而使其计量精度和灵敏度大大提高。

该发明中，将超声波换能器总成的换能器固定套用聚四氟乙烯材料做成，主要是为了防止在其上结水垢和集聚锈垢，因为聚四氟乙烯这种材料由于非常细腻而不会堆积水垢和锈垢，从而使其所做成的水表和热能表的正常使用寿命大大延长。