專利名稱：一種壓差流量計(jì)及其家用漏水防護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流量計(jì)量裝置，尤其是涉及一種壓差流量計(jì)及其家用漏水防護(hù)系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在人們?nèi)粘Ｉ钪校捎谑褂脮r(shí)間長(zhǎng)用水管道容易破損或使用者疏忽未完全關(guān)閉 開(kāi)關(guān)等原因?qū)е侣┧默F(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。漏水使得建筑物內(nèi)的家具、設(shè)備、器材被浸泡，尤其 對(duì)家具、地板等木制品的損害極大，嚴(yán)重影響其使用壽命，同時(shí)管道漏水極易導(dǎo)致電器漏 電，對(duì)人們的生命安全造成威脅。隨著人們對(duì)家居安全、節(jié)約資源等問(wèn)題越來(lái)越重視，為減 少管道漏水造成的損失，避免安全隱患，需要對(duì)用水管道進(jìn)行定點(diǎn)檢測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏水 故障點(diǎn)，將損失降到最低。目前，用于流體測(cè)量和探測(cè)領(lǐng)域的流量計(jì)有很多，利用壓差原理 實(shí)現(xiàn)流量計(jì)量也是本領(lǐng)域內(nèi)較為常用的技術(shù)手段，但普遍存在測(cè)量可靠性低、靈敏度不高、 定位不準(zhǔn)確等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)與不足，提出了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量準(zhǔn) 確可靠的壓差流量計(jì)，并提出了一種利用本發(fā)明的壓差流量計(jì)的家用漏水防護(hù)系統(tǒng)。利用 本發(fā)明的壓差流量計(jì)和家用漏水防護(hù)系統(tǒng)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)由不可預(yù)知因素而造成的管道泄漏 現(xiàn)象，快速評(píng)估危害程度，將故障部分從管道系統(tǒng)中分離出來(lái)，把損失降低至最低。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，一種壓差流量計(jì)包括一殼體，該殼體設(shè)有一內(nèi)腔，及與內(nèi) 腔連通的進(jìn)水通道和出水通道，所述進(jìn)水通道的軸線與出水通道的軸線相互垂直；所述內(nèi) 腔內(nèi)還設(shè)有一可沿進(jìn)水通道之軸線往復(fù)移動(dòng)以改變進(jìn)水通道與出水通道之間的連通截面 面積的活塞，該活塞的一端通過(guò)一彈性組件與一壓力變送器連接。作為優(yōu)選，上述活塞一端固定連接一截面面積大于進(jìn)水通道截面面積的密封件， 該密封件可緊密地封閉進(jìn)水通道。進(jìn)一步，上述內(nèi)腔的截面面積大于進(jìn)水通道截面面積。作為優(yōu)選，上述進(jìn)水通道與出水通道的截面面積相等。進(jìn)一步，上述彈性組件由彈簧座和彈簧組成，彈簧安裝在彈簧座上并與活塞連接， 彈簧座與壓力變送器連接。作為優(yōu)選，上述彈簧為壓縮彈簧。進(jìn)一步，上述壓差流量計(jì)還包括與殼體配合安裝的端蓋，所述壓力變送器安裝在 端蓋上，在該端蓋與殼體的安裝連接處還設(shè)有密封膠圈，以防止泄漏。在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，利用本發(fā)明壓差流量計(jì)的家用漏水防護(hù)系統(tǒng)，其包括 本發(fā)明所述的壓差流量計(jì)、帶有計(jì)時(shí)器的微處理器、電磁閥門(mén)、報(bào)警器及水管管道，所述壓 差流量計(jì)和電磁閥門(mén)串聯(lián)安裝在水管管道上，微處理器接收壓差流量計(jì)傳送的信號(hào)，并控 制報(bào)警器和電磁閥門(mén)。
進(jìn)一步，上述系統(tǒng)還包括與微處理器連接的顯示器，所述顯示器為用水量顯示器， 用于顯示用戶使用的水流量。作為優(yōu)選，上述系統(tǒng)還包括一手動(dòng)閥門(mén)，該手動(dòng)閥門(mén)并聯(lián)安裝在水管管道上，用于 臨時(shí)供水。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述壓差流量計(jì)利用差壓原理和能量傳遞原則，能夠及 時(shí)將流經(jīng)本裝置的液體流量用電信號(hào)形式輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶水流量的監(jiān)測(cè)。本發(fā)明所述家 用漏水防護(hù)系統(tǒng)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道泄漏區(qū)域，快速分析并切斷泄漏區(qū)域與供水源的聯(lián)系，最 大限度地降低損失。本發(fā)明所述家用漏水防護(hù)系統(tǒng)不僅能作為家用漏水報(bào)警，還可以作為 數(shù)字電子測(cè)量水表，動(dòng)態(tài)顯示用戶用水量，從而實(shí)現(xiàn)讀表的程控化及無(wú)人化管理。為了能更清晰的理解本發(fā)明，以下將結(jié)合


闡述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1壓差流量計(jì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例2家用漏水防護(hù)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明實(shí)施例2家用漏水防護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行流程圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例3家用漏水防護(hù)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明的壓差流量計(jì)包括一圓柱狀殼體1，該殼體1具有一圓柱狀內(nèi) 腔2，及與內(nèi)腔2連通的圓柱狀進(jìn)水通道21和圓柱狀出水通道22，該進(jìn)水通道21的軸線與 出水通道22的軸線相互垂直。在本實(shí)施例中，內(nèi)腔2的圓截面直徑大于進(jìn)水通道21的圓 截面直徑，進(jìn)水通道21與出水通道22的圓截面面積相等。該壓差流量計(jì)還包括與殼體1 配合安裝的端蓋11，便于拆卸或安裝內(nèi)腔2中的組件，端蓋11與殼體1之間還設(shè)有密封膠 圈，以保證二者密封連接。內(nèi)腔2內(nèi)還設(shè)有一可沿進(jìn)水通道21之軸線往復(fù)移動(dòng)以改變進(jìn)水 通道21與出水通道22之間的連通截面面積的活塞3，該活塞3的一端通過(guò)一彈性組件4與 一壓力變送器5連接，該壓力變送器5安裝在端蓋11之上。活塞3的另一端固定連接一圓 形密封件31，該密封件31的圓截面直徑大于進(jìn)水通道21的圓截面直徑，使密封件31與進(jìn) 水通道21相互靠近時(shí)，可緊密地封閉進(jìn)水通道21，同時(shí)，該密封件31的圓截面直徑又小于 內(nèi)腔2的圓截面直徑，使密封件31的邊緣與內(nèi)腔2的腔壁之間留有縫隙，該縫隙越大越好， 這一方面使密封件31在內(nèi)腔2內(nèi)易于移動(dòng)，另一方面，當(dāng)密封件31離開(kāi)并打開(kāi)進(jìn)水通道21 時(shí)，水流可及時(shí)由該縫隙流向出水通道22。活塞3的圓截面面積小于密封件31的圓截面面 積。在本實(shí)施例中，彈性組件4由彈簧座和彈簧組成，彈簧安裝在彈簧座上并分別與活塞3 及壓力變送器5連接，該彈簧為壓縮彈簧。當(dāng)流體處于靜態(tài)平衡時(shí)，該活塞3通過(guò)密封件31 可封閉進(jìn)水通道21 ；當(dāng)活塞3在內(nèi)腔2內(nèi)沿其軸線作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)水通道21與出水通道 22之間的連通截面面積隨之改變，即流經(jīng)該裝置的水流量也隨之改變，這時(shí)，通過(guò)彈簧傳送 給壓力變送器5的壓力也會(huì)改變。壓力變送器5的輸出端連接至一對(duì)正負(fù)電極6，用于將承 受的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出至后續(xù)設(shè)備。將本發(fā)明的壓差流量計(jì)串聯(lián)安裝至家庭用水管道中，其工作狀態(tài)說(shuō)明如下
當(dāng)管道中無(wú)水流動(dòng)時(shí)，管道內(nèi)各處壓力相等處于靜態(tài)平衡狀態(tài)，該壓差流量計(jì)的 密封件31緊密地封閉進(jìn)水通道21，進(jìn)水通道21與出水通道22不連通，無(wú)流體流過(guò)本裝置。當(dāng)管道中有水流出時(shí)(包括正常使用和管道泄漏)，由于存在壓力差，活塞3在壓 力作用下發(fā)生位移，使得彈性組件4壓縮并將彈性勢(shì)能傳遞至壓力變送器5，壓力變送器5 將其承受的壓力線性地轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)輸出，輸出電壓可根據(jù)公式(1)計(jì)算U = K1 · F1 = K1 · K2 · Δ L(1)其中，K1為壓力變送系數(shù)，由該壓力變送器的材料決定，K2為彈簧的彈性系數(shù)，AL 為彈簧伸縮的變化量。彈簧對(duì)壓力變送器的彈性作用力F1與水流對(duì)活塞3的壓力F2大小 相等，方向相同，水流壓力可根據(jù)公式( 計(jì)算F1 = F2 = mv/t = q · t · v/t = q · ν(2)其中，m為作用于活塞3上的總水流量，q為單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)進(jìn)口通道21的水流 量，ν為水流速度，t為作用時(shí)間?；钊?的運(yùn)動(dòng)立即使密封件31打開(kāi)進(jìn)水通道21，流體通過(guò)進(jìn)口通道21流入該壓 差流量計(jì)，并通過(guò)密封件31邊緣與內(nèi)腔2腔壁之間的縫隙，流向出水通道22。這時(shí)，水流量 q滿足公式⑶q = 23ir· AL'v(3)r為進(jìn)水通道21的橫截面半徑。根據(jù)上述公式(1) (3)，可以推導(dǎo)出壓力變送器5的輸出電壓U與單位時(shí)間內(nèi)的 水流量q之間的關(guān)系U = K1J^-q = K-q(4)
\2πτ其中，當(dāng)壓差流量計(jì)產(chǎn)品定型后，KpK2J的取值由材料及工藝決定，因此系數(shù)K為 常量，即壓力變送器5的輸出電壓U與流過(guò)本壓差流量計(jì)的流量q成正比關(guān)系。隨著壓力的增大，活塞3的位移量逐漸增大，流量q也隨著增加，壓力變送器5的 輸出電壓U也隨之增加。當(dāng)下游完全失壓或產(chǎn)生負(fù)壓時(shí)，在彈性組件4的壓力及上游壓力的共同作用下， 推動(dòng)活塞3產(chǎn)生位移，堵住流體回流路徑，使得流體無(wú)法通過(guò)本裝置，起到截止回流作用。 因此，在出現(xiàn)緊急狀況時(shí)，只要及時(shí)切斷故障點(diǎn)下游最近的供水源，即可實(shí)現(xiàn)立即將故障點(diǎn) 從系統(tǒng)中分離出來(lái)，以減小事故擴(kuò)大的可能性。實(shí)施例2下面以家庭漏水防護(hù)系統(tǒng)為例，具體說(shuō)明本發(fā)明裝置及其系統(tǒng)的應(yīng)用。請(qǐng)參閱圖2，本發(fā)明的家用漏水防護(hù)系統(tǒng)包括水管管道100、壓差流量計(jì)101、微 處理器102、報(bào)警器103、電磁閥門(mén)104和手動(dòng)閥門(mén)105，壓差流量計(jì)101和電磁閥門(mén)104均 串聯(lián)安裝在水管管道100中。壓差流量計(jì)101將檢測(cè)到的水管管道100內(nèi)水流動(dòng)產(chǎn)生的壓 力差轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出至微處理器102，微處理器102通過(guò)其內(nèi)置的計(jì)時(shí)器(圖2中示出) 監(jiān)測(cè)用水時(shí)間，從而判斷水管管道100的使用情況是否正常。該系統(tǒng)還包括與水管管道100 并聯(lián)安裝的手動(dòng)閥門(mén)105。在日常生活中無(wú)論沖涼、煮飯、洗衣，用水時(shí)間并不是連續(xù)不斷的，大多數(shù)人每次 連續(xù)使用的時(shí)間約為10 30分鐘，據(jù)此本發(fā)明所述系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定了用水的合理時(shí)間T1以及警報(bào)的持續(xù)時(shí)間τ2。當(dāng)實(shí)際用水時(shí)間T超過(guò)預(yù)設(shè)合理用水時(shí)間T1時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)報(bào)警器 103，提示使用者是否關(guān)閉開(kāi)關(guān)、開(kāi)關(guān)是否關(guān)嚴(yán)、應(yīng)注意節(jié)約用水等事項(xiàng)；若使用者未采取 任何動(dòng)作時(shí)，一旦用水時(shí)間T持續(xù)累加至超過(guò)預(yù)設(shè)合理用水時(shí)間T1與預(yù)設(shè)警報(bào)時(shí)間T2之 和，則判定為管道泄漏或開(kāi)關(guān)未關(guān)閉，系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟電磁閥門(mén)104切斷供水源，避免造成更 大損失。當(dāng)系統(tǒng)未及時(shí)修復(fù)時(shí)可以采用手動(dòng)閥門(mén)105臨時(shí)供水。在實(shí)際使用中可以根據(jù) 各家庭的生活習(xí)慣來(lái)靈活設(shè)置用水的合理時(shí)間和警報(bào)持續(xù)時(shí)間，其中預(yù)設(shè)合理用水時(shí)間以 10 30分鐘為宜，預(yù)設(shè)報(bào)警時(shí)間以1 3分鐘最佳。報(bào)警器103可以根據(jù)實(shí)際需要選擇聲 或光或聲光兩用報(bào)警裝置。圖3顯示了本發(fā)明家用漏水防護(hù)系統(tǒng)中微處理器控制的流程圖，包括以下步驟步驟Sl 判斷壓差流量計(jì)101的輸出電壓值是否大于零，即判斷進(jìn)水通道與出水 通道是否連通，若為是，表明有水流出該壓差流量計(jì)101，進(jìn)入下一步驟S2 ；若為否，則跳轉(zhuǎn) 至步驟S5。步驟S2 微處理器102內(nèi)的計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，記錄一次性連續(xù)實(shí)際用水時(shí)間T ；同 時(shí)判斷該一次性連續(xù)實(shí)際用水時(shí)間T是否大于預(yù)設(shè)合理用水時(shí)間T1,若為否，則返回步驟 Sl ；若為是，則進(jìn)入下一步驟S3。步驟S3 啟動(dòng)報(bào)警器103發(fā)出報(bào)警，同時(shí)計(jì)時(shí)器繼續(xù)計(jì)時(shí)；繼續(xù)判斷用戶一次性連 續(xù)用水時(shí)間T是否超過(guò)預(yù)設(shè)合理用水時(shí)間T1與預(yù)設(shè)警報(bào)時(shí)間T2之和，若為否，則返回步驟 Sl ；若為是，則進(jìn)入下一步驟S4。步驟S4:啟動(dòng)電磁閥門(mén)104切斷水管管道100供水，斷開(kāi)供水源。步驟S5 計(jì)時(shí)器清零復(fù)位，報(bào)警器停止發(fā)出警報(bào)。當(dāng)房屋內(nèi)無(wú)人、或無(wú)人用水且水管無(wú)泄漏時(shí)，水管管道100內(nèi)的水流處于靜止?fàn)?態(tài)，壓差流量計(jì)101測(cè)得無(wú)水流過(guò)，其輸出電壓值為零，微處理器102內(nèi)的計(jì)時(shí)器不工作。當(dāng)水管管道100內(nèi)有水流動(dòng)時(shí)，可能是用戶正常使用，也可能是水管管道100出現(xiàn) 漏水。當(dāng)輸出電壓值大于零時(shí)，壓差流量計(jì)101測(cè)得流量值，表明有水流流過(guò)，微處理器102 中的計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，并不斷地與預(yù)設(shè)合理用水時(shí)間T1進(jìn)行比較。當(dāng)在預(yù)設(shè)合理用水時(shí)間T1范圍內(nèi)測(cè)得水流量回復(fù)至零，即壓差流量計(jì)101輸出電 壓值為零，表明是正常用水，微處理器102發(fā)出指令，停止計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)并復(fù)位為零，等待下 次計(jì)時(shí)。當(dāng)流過(guò)壓差流量計(jì)101的水流累積使用時(shí)間T超過(guò)預(yù)設(shè)合理用水時(shí)間T1時(shí)，報(bào)警 器103會(huì)自動(dòng)報(bào)警，提醒屋內(nèi)人員注意下列情況a)如果是正在用水，則提醒使用者用水時(shí)間太長(zhǎng)，注意節(jié)約；如需繼續(xù)用水，可以 暫時(shí)瞬間關(guān)閉開(kāi)關(guān)，使壓差流量計(jì)的輸出電壓值為零，強(qiáng)令計(jì)時(shí)器復(fù)位，并重新開(kāi)始計(jì)時(shí)， 然后繼續(xù)使用。b)如果是忘記關(guān)閉已打開(kāi)的開(kāi)關(guān)，則提醒使用者關(guān)閉。c)如果是未完全關(guān)閉開(kāi)關(guān)，仍有水流動(dòng)，則提醒使用者關(guān)緊。當(dāng)以上工作a)、b)、c)在預(yù)設(shè)報(bào)警時(shí)間T2以內(nèi)完成，如果系統(tǒng)無(wú)漏水，則流過(guò)壓差 流量計(jì)的水流量會(huì)馬上變?yōu)榱?，即輸出電壓值為零，此時(shí)計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)并復(fù)位；報(bào)警器停 止報(bào)警。當(dāng)在預(yù)設(shè)報(bào)警時(shí)間T2內(nèi)未采取任何措施時(shí)，可能屋內(nèi)無(wú)人或系統(tǒng)有漏水現(xiàn)象，系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)電磁閥門(mén)104切斷水管管道100的供水源，停止供水，從而防止水過(guò)度流失，
避免產(chǎn)生進(jìn)一步危害。當(dāng)系統(tǒng)未及時(shí)修復(fù)時(shí)可以采用手動(dòng)閥門(mén)105臨時(shí)供水，作緊急供水之用。實(shí)施例3實(shí)施例3與實(shí)施例2的家庭漏水防護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部組成大致相同，所不同之處僅在于 實(shí)施例2中還包括用于用于顯示用戶用水量的顯示器106。請(qǐng)參閱圖4，根據(jù)公式(4)可知，壓力變送器輸出電壓U與流過(guò)該壓差流量計(jì)的流 量q成正比，因此，微處理器102根據(jù)輸出電壓值Ut可計(jì)算出流量qt，將測(cè)量時(shí)間為Δ t內(nèi) 的流量值累加，即可根據(jù)以下公式(5)可計(jì)算得到用戶總的用水量Q
權(quán)利要求
1.一種壓差流量計(jì)，包括一殼體，其特征在于，所述殼體設(shè)有一內(nèi)腔，及與內(nèi)腔連通的 進(jìn)水通道和出水通道，所述進(jìn)水通道的軸線與出水通道的軸線相互垂直；所述內(nèi)腔內(nèi)還設(shè) 有一可沿進(jìn)水通道之軸線往復(fù)移動(dòng)以改變進(jìn)水通道與出水通道之間的連通截面面積的活 塞，該活塞的一端通過(guò)一彈性組件與一壓力變送器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的壓差流量計(jì)，其特征在于所述活塞一端固定連接一截面面積 大于進(jìn)水通道截面面積的密封件。
3.如權(quán)利要求1所述的壓差流量計(jì)，其特征在于所述內(nèi)腔的截面面積大于進(jìn)水通道 的截面面積。
4.如權(quán)利要求1所述的壓差流量計(jì)，其特征在于所述進(jìn)水通道與出水通道的截面面 積相等。
5.如權(quán)利要求1所述的壓差流量計(jì)，其特征在于所述彈性組件由彈簧座和彈簧組成， 彈簧安裝在彈簧座上并與活塞連接，彈簧座與壓力變送器連接。
6.如權(quán)利要求5所述的壓差流量計(jì)，其特征在于所述彈簧為壓縮彈簧。
7.如權(quán)利要求1所述的壓差流量計(jì)，其特征在于還包括與殼體配合安裝的端蓋，所述 壓力變送器安裝在端蓋上。
8.一種家用漏水防護(hù)系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1所述的壓差流量計(jì)、帶有 計(jì)時(shí)器的微處理器、電磁閥門(mén)、報(bào)警器及水管管道，所述壓差流量計(jì)和電磁閥門(mén)串聯(lián)安裝在 水管管道上，微處理器接收壓差流量計(jì)傳送的信號(hào)，并控制報(bào)警器和電磁閥門(mén)。
9.如權(quán)利要求8所述的家用漏水防護(hù)系統(tǒng)，其特征在于還包括與微處理器連接的顯 不器。
10.如權(quán)利要求8所述的家用漏水防護(hù)系統(tǒng)，其特征在于還包括并聯(lián)安裝在水管管道 上的手動(dòng)閥門(mén)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種壓差流量計(jì)及其家用漏水防護(hù)系統(tǒng)。本發(fā)明的壓差流量包括一殼體，該殼體設(shè)有一內(nèi)腔，及與內(nèi)腔連通的進(jìn)水通道和出水通道，所述進(jìn)水通道的軸線與出水通道的軸線相互垂直；所述內(nèi)腔內(nèi)還設(shè)有一可沿進(jìn)水通道之軸線往復(fù)移動(dòng)以改變進(jìn)水通道與出水通道之間的連通截面面積的活塞，該活塞的一端通過(guò)一彈性組件與一壓力變送器連接。本發(fā)明采用該壓差流量計(jì)組成的家用漏水防護(hù)系統(tǒng)，還包括帶有計(jì)時(shí)器的微處理器，該系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道漏水點(diǎn)，快速分析并切斷漏水點(diǎn)與供源的聯(lián)系，最大限度地降低損失。本發(fā)明的壓差流量計(jì)及其系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量準(zhǔn)確、性能穩(wěn)定可靠、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F17D5/02GK102147271SQ20111000529
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者謝浩榮 申請(qǐng)人:謝浩榮