專利名稱：可更好地阻擋灰塵的氣量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣量計(jì)，它包括一外殼，其上裝有氣流入口和氣流出口，在外殼的內(nèi)側(cè)設(shè)有一測量塊，其上至少具有一個(gè)開口供氣流貫入所述測量塊。
在上述類型的氣量計(jì)中，所述開口設(shè)置在所述測量塊的一個(gè)壁上，以便使氣體貫入測量塊，該測量塊和氣體入口面對設(shè)置。例如，文獻(xiàn)FR2458798,EP0580099和WO94/09342描述了這樣的氣量計(jì)。這種氣量計(jì)旨在用于居家中，將其在家里裝好后，氣流入口和出口均置于鉛垂平面內(nèi)，來流沿垂直方向下行，出流沿垂直方向上行。因此，在這種儀表中，通常會(huì)發(fā)現(xiàn)各種顆粒物(如塵粒等)由氣流挾帶進(jìn)入測量塊內(nèi)，隨著時(shí)間的推移，塵粒積聚，最終會(huì)局部堵塞氣流通路，從而導(dǎo)致壓頭損失，這在該儀表的初始設(shè)計(jì)中是不曾考慮到的。
本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)非常簡單的氣量計(jì)，它可以避免時(shí)間越長壓頭損失越大的問題，從而克服上述問題。
因此，本發(fā)明提供一種氣量計(jì)，它包括一外殼，其上設(shè)有氣流入口和出口，在外殼的內(nèi)側(cè)上裝有一測量塊，其上具有至少一個(gè)開口供氣流貫入測量塊，該氣量計(jì)的特征在于，測量塊的一壁和所述氣流入口面對面設(shè)置，并遭遇來自入口的氣流，所述開口僅開在測量塊的另一側(cè)的壁上。
由于面向氣體入口的所述測量塊的壁上沒有任何開口，當(dāng)氣量計(jì)裝好后，來自入口的氣流并不直接貫入測量塊的開口內(nèi)。因此，最壞的情況是，氣流所挾帶的塵粒沉積在所述的該壁上。氣流要想進(jìn)入該測量塊的另一側(cè)的壁上的開口內(nèi)，必須繞過該測量塊，它起到一濾器的作用，這樣，除去了氣流中的大部分塵粒。而且，當(dāng)來自所述入口的氣流進(jìn)入外殼內(nèi)時(shí)，它首先遭遇不帶任何開口的測量塊的那個(gè)壁上，當(dāng)其撞擊所述壁時(shí)，一部分塵粒也被截獲。
當(dāng)測量塊帶有在氣流中發(fā)出并接收超聲波的換能器時(shí)，超聲波傳播并穿過所述測量塊，將氣量計(jì)外部產(chǎn)生的和換能器的工作頻率相同頻率的干擾超聲波濾掉是有益的，它有干擾測量的危險(xiǎn)。為此，該氣量計(jì)可包括衰減所述干擾超聲波的裝置，將其設(shè)置在氣流入口和所述開口之間。
根據(jù)本發(fā)明的特征，在所述外殼和測量塊之間至少留有一個(gè)通道，使得氣流可以從入口到達(dá)開口。干擾超聲波衰減裝置舉例來說可設(shè)在該通道內(nèi)。
將該氣量計(jì)裝在居家后，所述通道最好是大致沿鉛垂方向。
例如，衰減裝置由一個(gè)接一個(gè)的溝槽形成，溝槽和在所述通道內(nèi)的干擾超聲波的傳播方向正交，各溝槽相互平行，其間交替設(shè)有凸棱，從而在所述通道內(nèi)建立聲學(xué)阻抗陡變。
例如，將凸棱和溝槽設(shè)置在所述測量塊上。
作為另一種方案，衰減裝置也可由一種可使干擾超聲波衰減的材料構(gòu)成，這種材料覆蓋在測量塊的至少一部分表面上方。
所述測量塊還可以包括射流振蕩器，而不包括超聲換能器，也可以像法國專利申請F(tuán)R2721360所描述的那樣，將兩者組合使用。
而且，將開口設(shè)置在測量塊的遠(yuǎn)端的壁上，可以面對該開口安裝一元件將開口封閉，由于測量塊的存在，從氣體入口處觀察，該元件是不可見的。
這種布置可以限制可能發(fā)生的詐騙現(xiàn)象。例如，如果用戶未付費(fèi)，供氣公司可將測量塊的開口封住，從而停止氣體輸送。
舉例來說，該封閉元件可以安裝在測量塊上。
為便于將封閉元件安裝在測量塊上，所述測量塊用塑料制成是有利的。
通過參照附圖對非限定實(shí)施例的描述，可看出本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的氣量計(jì)的縱向截面圖。
圖2是沿圖1所示的氣量計(jì)的A-A線的截面圖。
圖3是沿圖1所示的氣量計(jì)的B-B線的截面圖。
圖4是圖1所示氣量計(jì)的測量塊的視圖，該測量塊具有一干擾超聲波衰減裝置，該超聲波自氣量計(jì)外部發(fā)生。
圖5是用于圖1所示的氣量計(jì)中的另一類型的測量塊的視圖。
圖6是沿圖5所示的測量塊的C-C線的截面圖。
圖7是圖1的按比例放大的視圖，它包括衰減自氣量計(jì)之外發(fā)生的干擾超聲波的裝置，并包括圖4所示裝置的一種變形。
圖8是沿圖7所示的氣量計(jì)的D-D線的放大截面圖，隱去了測量塊的內(nèi)部。
圖9是和圖7類似的氣量計(jì)的視圖，但不包括干擾超聲波衰減裝置，其中顯示了一用于關(guān)閉測量塊的開口的活門構(gòu)件。
如圖1至3所示，氣量計(jì)10包括一外殼12，氣體入口14和出口16連接在其上；測量塊18，它位于外殼12內(nèi)。測量塊18的一壁18a和氣體入口14面對，氣流撞在該壁上之后分散開來。由于這一動(dòng)態(tài)效應(yīng)，氣流所挾帶的部分塵粒失去。
設(shè)置在外殼12內(nèi)的測量塊18和外殼之間形成一個(gè)或多個(gè)通道，流體在這些通道內(nèi)均勻分配(見圖1和3)從而從入口流向位于測量塊底部的開口20。也可以在測量塊的底部形成多個(gè)開口，而不僅僅是一個(gè)開口。因此，在重力的作用下，在垂直通道內(nèi)，氣流挾帶的塵粒的絕大部分失去后沉積在外殼的底部，在此處不會(huì)有任何阻礙氣流流動(dòng)的危險(xiǎn)。外殼的底部可設(shè)置一個(gè)截塵器。
利用兩個(gè)突起22和24將測量塊18在外殼12內(nèi)固定就位，它們?nèi)菁{在位于所述外殼12的內(nèi)壁上形成的凹槽內(nèi)。如圖1可見，測量塊18基本上為平行四邊形形狀，在其遠(yuǎn)離壁18a的壁18b上開有一使氣流貫入測量塊的開口20，它還具有兩個(gè)超聲換能器26,28，它們位于管狀測量管30的兩端并彼此相對，該測量管構(gòu)成了超聲測量通道。例如，換能器的工作頻率可以為40KHz。
測量管30穿過實(shí)心塊形式的一壁32，該實(shí)心塊位于裝有換能器26和28的兩空腔之間。如圖1和3的箭頭所示，氣體通過開口20貫入測量塊18的空腔之一內(nèi)，并通過測量管一端30a貫入測量管30內(nèi)，沿測量管內(nèi)側(cè)流動(dòng)，從測量管的另一端30b逸出，然后通過和氣體出口16相連的排出口34上行排出，見圖1。
在氣流貫入測量塊之前將其大部分塵粒去除是十分重要的，這是因?yàn)樵跍y量塊部分的流動(dòng)段是最小的，任何隨時(shí)間推移產(chǎn)生的塵粒積聚都會(huì)對壓頭損失造成極為有害的影響。
在如上所述的超聲波氣量計(jì)中，超聲換能器26和28以某一固定的超聲頻率交替發(fā)射和接收超聲波，在每一換能器所接收的超聲波的基礎(chǔ)上對所述超聲波的傳播時(shí)間進(jìn)行測量，從該測量結(jié)果中導(dǎo)出流率。
由于采用了本發(fā)明的開口定位形式，塵粒沒有沉積在換能器的活性面(active faces)上的危險(xiǎn)。塵粒在上面沉積會(huì)改變超聲波的發(fā)射和接收，從而大大影響流率的測量。
可以看出，外殼底部的空間大致被適當(dāng)?shù)碾娮友b置和電源(未示出)所占據(jù)，它們是確定流率所必須的。
有時(shí)，將一壓力調(diào)節(jié)器(未示出)設(shè)在氣量計(jì)的上游，它以例如40KHz的頻率在管路和氣量計(jì)中產(chǎn)生干擾超聲波，因而干擾流率的測量。
既然測量塊在入口和測量塊的開口之間起濾器作用，從而起聲障壁的作用，和氣流一起到達(dá)外殼內(nèi)的干擾波通過和壁18a和外殼的內(nèi)壁接觸而產(chǎn)生的多次反射自然衰減。
可以看出，在面對氣體入口的壁18a上開設(shè)測量塊的開口時(shí)(現(xiàn)有技術(shù))，和本發(fā)明的將開口面向外殼底部的設(shè)置方法相比，在流體中傳播的噪聲更易于進(jìn)入測量塊內(nèi)。盡管如此，如圖4所示(其中和圖1-3中相同的部件用相同的參考標(biāo)號表示)，在測量塊36上襯上一層可進(jìn)一步使干擾波衰減的材料是有利的，例如，它可以防止這種結(jié)構(gòu)的測量塊(通常由金屬制成)助長這種波的傳播。
圖5和6示出的氣量計(jì)的測量塊40和圖1至3類似，其中和圖1-3中相同的元件用相同的參考標(biāo)號表示。該測量塊包括一射流振蕩器，氣流通過開口20貫入其中，并進(jìn)入一通道42，該通道42為狹長形槽44，其末端和空腔46連通。在面向狹槽44的空腔中部設(shè)置一障礙件48。狹槽將流體變換成射流在空腔46內(nèi)自然振蕩，從而使障礙件48的前表面48a以某一振蕩頻率振動(dòng)，該頻率表征了流過射流振蕩器的流體流率。射流振蕩使得流體交替通過障礙件48的兩側(cè)的側(cè)面通道50和52，并在障礙件的下游匯合，然后進(jìn)入和排出口34相連的垂直通道54。
圖7,8所示的氣量計(jì)56和圖1-3相類似，但它具有用于衰減氣量計(jì)外部產(chǎn)生的干擾超聲波的裝置。這些裝置和圖4所示的裝置不同。和圖1-3中相同的元件用相同的標(biāo)號表示。下面，為了更清楚地說明，將測量塊58從圖8中刪去。
假設(shè)開口20位于遠(yuǎn)離氣體入口14的測量塊58的那一側(cè)，氣體通道60,62,64,66形成在外殼12和測量塊之間，從而可以在所述通道內(nèi)設(shè)置衰減裝置，這給出了一種行之有效的且在現(xiàn)有技術(shù)的表中無法使用的衰減噪聲的解決方案。在附圖中，每一所述通道60,62,64,66均由一對彼此面對的表面68和70,72和74,76和78,80和82形成，每一表面(例如測量塊58的表面70,74,78,82)上覆蓋有多個(gè)一個(gè)接一個(gè)的凸棱84，并交替設(shè)有溝槽86，例如可由疊加模制而成。
確定這些通道的尺寸，使之和縱向尺寸b相垂直的橫向尺寸遠(yuǎn)小于所考慮的氣體中的干擾超聲波波長，可以確保只有超聲波的平面波型在其內(nèi)傳播，該波型是需要衰減的波型。在這些裝置的凸棱84上方形成多個(gè)收縮截面，從而在傳播介質(zhì)中構(gòu)成阻抗陡變，從而部分反射所入射的平面波型的干擾波中所包含的能量。
圖9中示出了和本發(fā)明的測量塊的開口布置相關(guān)的另一個(gè)有利特征，和圖1-3中相同的元件用相同的標(biāo)號表示。
圖中所示的氣量計(jì)88包括一測量塊90，例如，其開口92偏離氣量計(jì)的中心部位，以保證它不沿垂直線位于氣體進(jìn)口下方，這又進(jìn)一步降低了詐騙的危險(xiǎn)。
在測量塊的下方安裝一截止構(gòu)件94，它和開口92對齊，需要時(shí)以便將其關(guān)閉。例如，當(dāng)在氣量計(jì)的下游檢測到失火的情況下，為防止爆炸，這樣做是適當(dāng)?shù)?，如果安裝氣量計(jì)的用戶家里沒有付費(fèi)，切斷氣體供應(yīng)也是所希望的。
構(gòu)件94包括一個(gè)和活門座接觸的活門96，活門座和圖9中的開口重合；一支架機(jī)構(gòu)98，圖中只部分示出；一驅(qū)動(dòng)電機(jī)100，用于使活門繞轉(zhuǎn)軸102旋轉(zhuǎn)。和現(xiàn)有技術(shù)相比，將截止構(gòu)件置于測量塊下方，降低了欺詐之虞，而在現(xiàn)有技術(shù)中，它必須靠近氣體入口安裝。雖然如此，開口92也可在其它部分安裝，只要活門構(gòu)件和氣體入口14由測量塊90隔開即可。
而且，由于氣流所挾帶的塵粒落在外殼12的底面，而不象現(xiàn)有技術(shù)那樣，塵粒落在活門上，因而不會(huì)妨礙截止構(gòu)件適當(dāng)?shù)孛芊?，也不?huì)使之遭受磨損。
在氣量計(jì)的底部比頂部有更多的空間用于容納截至構(gòu)件的電機(jī)100，頂部被入口14，口34，以及出口16占據(jù)了本可以利用的位置。
有利的是，由塑料制成的測量塊，易于在其外壁上疊加模制出可使截止構(gòu)件94牢靠地固定在測量塊外壁上的部件(例如軸線102上的轉(zhuǎn)軸樞轉(zhuǎn)的支承件)。在現(xiàn)有技術(shù)的氣量計(jì)中，截止構(gòu)件固定在氣量計(jì)內(nèi)部，位于氣體入口14上或其附近。由于氣量計(jì)的外殼12由金屬制成，以使其能夠承受高溫，很難以簡單可靠的方式來安裝截止構(gòu)件。而且，應(yīng)當(dāng)提到的是，將活門構(gòu)件94安裝在測量塊上，來自氣體入口14的氣流壓力的任何增加都會(huì)迫使活門96移向活門座，以關(guān)閉開口92，這是有利的。相比之下，如果將活門構(gòu)件和氣體入口14對齊安裝，氣量計(jì)上游的氣流壓力的任何增加會(huì)迫使活門打開，而要關(guān)閉它將十分困難。
還應(yīng)注意，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)在測量塊上開設(shè)開口，可以避免在開孔內(nèi)直接承受在氣流中傳播的任何干擾以及例如位于氣量計(jì)的上游處的彎部造成的干擾。
權(quán)利要求
1．一種氣量計(jì)(10；56；88)，包括一外殼(12)，其上設(shè)有氣流入口(14)和氣流出口(16)，位于所述外殼內(nèi)的測量塊(18；36；40；58；90)，其上至少設(shè)有一個(gè)開口(20；92)，以使氣流貫入所述測量塊，該氣量計(jì)的特征在于，測量塊(18)有一壁(18a)，它和氣流入口(14)面對設(shè)置并遭遇入口的來流，所述開口僅開設(shè)在所述測量塊的相反的另一壁(18b)上。
2．如權(quán)利要求1所述的氣量計(jì)，其中在外殼(12)和測量塊(18；36；40；58；90)之間留有至少一通道(60,62,64,66)，以使氣流從入口到達(dá)開口(20,92)。
3．如權(quán)利要求2所述的氣量計(jì)，其中，所述通道(60,62,64,66)大致是垂直的。
4．如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的氣量計(jì)，其中，所述測量塊(18；36；58；90)包括換能器(26,28)，在氣流中發(fā)送和接收通過測量塊傳播的超聲波。
5．如權(quán)利要求4所述的氣量計(jì)，它包括一衰減裝置(38；84；86)，用于衰減自氣量計(jì)外部產(chǎn)生的干擾超聲波，該裝置置于氣流入口和開口(20)之間。
6．如權(quán)利要求2和5所述的氣量計(jì)，其中，衰減所述干擾超聲波的裝置(84,86)置于所述通道中。
7．如權(quán)利要求6所述的氣量計(jì)，其中，所述衰減裝置依次由多個(gè)和在所述通道中干擾超聲波的主傳播方向正交的溝槽(86)形成，溝槽相互平行，并和凸棱(84)交替布置，從而在所述通道內(nèi)建立聲學(xué)阻抗陡變。
8．如權(quán)利要求7所述的氣量計(jì)，其中，所述凸棱和溝槽形成在測量塊上。
9．如權(quán)利要求5所述的氣量計(jì)，其中，所述衰減裝置由一種衰減干擾超聲波的材料制成，而且它在測量塊的至少部分表面上形成覆層(38)。
10．如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的氣量計(jì)，其中，測量塊(40)包括一射流振蕩器。
11．如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的氣量計(jì)，包括一活門構(gòu)件(94)，用于關(guān)閉測量塊(90)的開口(92)。
12．如權(quán)利要求11所述的氣量計(jì)，其中，所述活門構(gòu)件(94)和所述開口(92)面對設(shè)置。
13．如權(quán)利要求11或12所述的氣量計(jì)，其中，所述活門構(gòu)件(94)由測量塊(90)遮蔽而和氣流入口(14)隔斷。
14．如權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的氣量計(jì)，其中，測量塊(18；36；40；58；90)大致為平行四邊形形狀。
15．如權(quán)利要求11至14中任一項(xiàng)所述的氣量計(jì)，其中，所述活門構(gòu)件(94)安裝在測量塊(90)上。
16．如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的氣量計(jì)，其中，測量塊(18；36；40；59；90)由塑料制成。
全文摘要
一種氣量計(jì)(10;56;88),包括一外殼(12),其上設(shè)有氣流入口(14)和氣流出口(16);位于所述外殼內(nèi)的測量塊(18;36;40;58;90),其上至少設(shè)有一個(gè)開口(20;92),以使氣流貫入所述測量塊,至少一個(gè)開口使氣體通過氣流出口(16)從所述測量塊逸出;該氣量計(jì)的特征在于,測量塊(18)有一壁(18a),它和氣流入口(14)面對設(shè)置并遭遇入口的來流,所述開口僅開設(shè)在所述測量塊的相反的另一壁(18b)上。
文檔編號G01F15/00GK1234864SQ97199139
公開日1999年11月10日 申請日期1997年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月28日
發(fā)明者約翰·N·塞登, 埃里克·拉夫魯特 申請人:施藍(lán)姆伯格工業(yè)公司