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CN1234864A - 可更好地阻挡灰尘的气量计 - Google Patents

可更好地阻挡灰尘的气量计 Download PDF

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CN1234864A CN97199139A CN97199139A CN1234864A CN 1234864 A CN1234864 A CN 1234864A CN 97199139 A CN97199139 A CN 97199139A CN 97199139 A CN97199139 A CN 97199139A CN 1234864 A CN1234864 A CN 1234864A
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约翰·N·塞登
埃里克·拉夫鲁特
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Abstract

一种气量计(10;56;88),包括一外壳(12),其上设有气流入口(14)和气流出口(16);位于所述外壳内的测量块(18;36;40;58;90),其上至少设有一个开口(20;92),以使气流贯入所述测量块,至少一个开口使气体通过气流出口(16)从所述测量块逸出;该气量计的特征在于,测量块(18)有一壁(18a),它和气流入口(14)面对设置并遭遇入口的来流,所述开口仅开设在所述测量块的相反的另一壁(18b)上。

Description

可更好地阻挡灰 尘的气量计
本发明涉及一种气量计，它包括一外壳，其上装有气流入口和气流出口，在外壳的内侧设有一测量块，其上至少具有一个开口供气流贯入所述测量块。
在上述类型的气量计中，所述开口设置在所述测量块的一个壁上，以便使气体贯入测量块，该测量块和气体入口面对设置。例如，文献FR2458798,EP0580099和WO94/09342描述了这样的气量计。这种气量计旨在用于居家中，将其在家里装好后，气流入口和出口均置于铅垂平面内，来流沿垂直方向下行，出流沿垂直方向上行。因此，在这种仪表中，通常会发现各种颗粒物(如尘粒等)由气流挟带进入测量块内，随着时间的推移，尘粒积聚，最终会局部堵塞气流通路，从而导致压头损失，这在该仪表的初始设计中是不曾考虑到的。
本发明提出一种结构非常简单的气量计，它可以避免时间越长压头损失越大的问题，从而克服上述问题。
因此，本发明提供一种气量计，它包括：一外壳，其上设有气流入口和出口，在外壳的内侧上装有一测量块，其上具有至少一个开口供气流贯入测量块，该气量计的特征在于，测量块的一壁和所述气流入口面对面设置，并遭遇来自入口的气流，所述开口仅开在测量块的另一侧的壁上。
由于面向气体入口的所述测量块的壁上没有任何开口，当气量计装好后，来自入口的气流并不直接贯入测量块的开口内。因此，最坏的情况是，气流所挟带的尘粒沉积在所述的该壁上。气流要想进入该测量块的另一侧的壁上的开口内，必须绕过该测量块，它起到一滤器的作用，这样，除去了气流中的大部分尘粒。而且，当来自所述入口的气流进入外壳内时，它首先遭遇不带任何开口的测量块的那个壁上，当其撞击所述壁时，一部分尘粒也被截获。
当测量块带有在气流中发出并接收超声波的换能器时，超声波传播并穿过所述测量块，将气量计外部产生的和换能器的工作频率相同频率的干扰超声波滤掉是有益的，它有干扰测量的危险。为此，该气量计可包括衰减所述干扰超声波的装置，将其设置在气流入口和所述开口之间。
根据本发明的特征，在所述外壳和测量块之间至少留有一个通道，使得气流可以从入口到达开口。干扰超声波衰减装置举例来说可设在该通道内。
将该气量计装在居家后，所述通道最好是大致沿铅垂方向。
例如，衰减装置由一个接一个的沟槽形成，沟槽和在所述通道内的干扰超声波的传播方向正交，各沟槽相互平行，其间交替设有凸棱，从而在所述通道内建立声学阻抗陡变。
例如，将凸棱和沟槽设置在所述测量块上。
作为另一种方案，衰减装置也可由一种可使干扰超声波衰减的材料构成，这种材料覆盖在测量块的至少一部分表面上方。
所述测量块还可以包括射流振荡器，而不包括超声换能器，也可以像法国专利申请FR2721360所描述的那样，将两者组合使用。
而且，将开口设置在测量块的远端的壁上，可以面对该开口安装一元件将开口封闭，由于测量块的存在，从气体入口处观察，该元件是不可见的。
这种布置可以限制可能发生的诈骗现象。例如，如果用户未付费，供气公司可将测量块的开口封住，从而停止气体输送。
举例来说，该封闭元件可以安装在测量块上。
为便于将封闭元件安装在测量块上，所述测量块用塑料制成是有利的。
通过参照附图对非限定实施例的描述，可看出本发明的其它特征和优点。
图1是本发明的气量计的纵向截面图。
图2是沿图1所示的气量计的A-A线的截面图。
图3是沿图1所示的气量计的B-B线的截面图。
图4是图1所示气量计的测量块的视图，该测量块具有一干扰超声波衰减装置，该超声波自气量计外部发生。
图5是用于图1所示的气量计中的另一类型的测量块的视图。
图6是沿图5所示的测量块的C-C线的截面图。
图7是图1的按比例放大的视图，它包括衰减自气量计之外发生的干扰超声波的装置，并包括图4所示装置的一种变形。
图8是沿图7所示的气量计的D-D线的放大截面图，隐去了测量块的内部。
图9是和图7类似的气量计的视图，但不包括干扰超声波衰减装置，其中显示了一用于关闭测量块的开口的活门构件。
如图1至3所示，气量计10包括一外壳12，气体入口14和出口16连接在其上；测量块18，它位于外壳12内。测量块18的一壁18a和气体入口14面对，气流撞在该壁上之后分散开来。由于这一动态效应，气流所挟带的部分尘粒失去。
设置在外壳12内的测量块18和外壳之间形成一个或多个通道，流体在这些通道内均匀分配(见图1和3)从而从入口流向位于测量块底部的开口20。也可以在测量块的底部形成多个开口，而不仅仅是一个开口。因此，在重力的作用下，在垂直通道内，气流挟带的尘粒的绝大部分失去后沉积在外壳的底部，在此处不会有任何阻碍气流流动的危险。外壳的底部可设置一个截尘器。
利用两个突起22和24将测量块18在外壳12内固定就位，它们容纳在位于所述外壳12的内壁上形成的凹槽内。如图1可见，测量块18基本上为平行四边形形状，在其远离壁18a的壁18b上开有一使气流贯入测量块的开口20，它还具有两个超声换能器26,28，它们位于管状测量管30的两端并彼此相对，该测量管构成了超声测量通道。例如，换能器的工作频率可以为40KHz。
测量管30穿过实心块形式的一壁32，该实心块位于装有换能器26和28的两空腔之间。如图1和3的箭头所示，气体通过开口20贯入测量块18的空腔之一内，并通过测量管一端30a贯入测量管30内，沿测量管内侧流动，从测量管的另一端30b逸出，然后通过和气体出口16相连的排出口34上行排出，见图1。
在气流贯入测量块之前将其大部分尘粒去除是十分重要的，这是因为在测量块部分的流动段是最小的，任何随时间推移产生的尘粒积聚都会对压头损失造成极为有害的影响。
在如上所述的超声波气量计中，超声换能器26和28以某一固定的超声频率交替发射和接收超声波，在每一换能器所接收的超声波的基础上对所述超声波的传播时间进行测量，从该测量结果中导出流率。
由于采用了本发明的开口定位形式，尘粒没有沉积在换能器的活性面(active faces)上的危险。尘粒在上面沉积会改变超声波的发射和接收，从而大大影响流率的测量。
可以看出，外壳底部的空间大致被适当的电子装置和电源(未示出)所占据，它们是确定流率所必须的。
有时，将一压力调节器(未示出)设在气量计的上游，它以例如40KHz的频率在管路和气量计中产生干扰超声波，因而干扰流率的测量。
既然测量块在入口和测量块的开口之间起滤器作用，从而起声障壁的作用，和气流一起到达外壳内的干扰波通过和壁18a和外壳的内壁接触而产生的多次反射自然衰减。
可以看出，在面对气体入口的壁18a上开设测量块的开口时(现有技术)，和本发明的将开口面向外壳底部的设置方法相比，在流体中传播的噪声更易于进入测量块内。尽管如此，如图4所示(其中和图1-3中相同的部件用相同的参考标号表示)，在测量块36上衬上一层可进一步使干扰波衰减的材料是有利的，例如，它可以防止这种结构的测量块(通常由金属制成)助长这种波的传播。
图5和6示出的气量计的测量块40和图1至3类似，其中和图1-3中相同的元件用相同的参考标号表示。该测量块包括一射流振荡器，气流通过开口20贯入其中，并进入一通道42，该通道42为狭长形槽44，其末端和空腔46连通。在面向狭槽44的空腔中部设置一障碍件48。狭槽将流体变换成射流在空腔46内自然振荡，从而使障碍件48的前表面48a以某一振荡频率振动，该频率表征了流过射流振荡器的流体流率。射流振荡使得流体交替通过障碍件48的两侧的侧面通道50和52，并在障碍件的下游汇合，然后进入和排出口34相连的垂直通道54。
图7,8所示的气量计56和图1-3相类似，但它具有用于衰减气量计外部产生的干扰超声波的装置。这些装置和图4所示的装置不同。和图1-3中相同的元件用相同的标号表示。下面，为了更清楚地说明，将测量块58从图8中删去。
假设开口20位于远离气体入口14的测量块58的那一侧，气体通道60,62,64,66形成在外壳12和测量块之间，从而可以在所述通道内设置衰减装置，这给出了一种行之有效的且在现有技术的表中无法使用的衰减噪声的解决方案。在附图中，每一所述通道60,62,64,66均由一对彼此面对的表面68和70,72和74,76和78,80和82形成，每一表面(例如测量块58的表面70,74,78,82)上覆盖有多个一个接一个的凸棱84，并交替设有沟槽86，例如可由叠加模制而成。
确定这些通道的尺寸，使之和纵向尺寸b相垂直的横向尺寸远小于所考虑的气体中的干扰超声波波长，可以确保只有超声波的平面波型在其内传播，该波型是需要衰减的波型。在这些装置的凸棱84上方形成多个收缩截面，从而在传播介质中构成阻抗陡变，从而部分反射所入射的平面波型的干扰波中所包含的能量。
图9中示出了和本发明的测量块的开口布置相关的另一个有利特征，和图1-3中相同的元件用相同的标号表示。
图中所示的气量计88包括一测量块90，例如，其开口92偏离气量计的中心部位，以保证它不沿垂直线位于气体进口下方，这又进一步降低了诈骗的危险。
在测量块的下方安装一截止构件94，它和开口92对齐，需要时以便将其关闭。例如，当在气量计的下游检测到失火的情况下，为防止爆炸，这样做是适当的，如果安装气量计的用户家里没有付费，切断气体供应也是所希望的。
构件94包括一个和活门座接触的活门96，活门座和图9中的开口重合；一支架机构98，图中只部分示出；一驱动电机100，用于使活门绕转轴102旋转。和现有技术相比，将截止构件置于测量块下方，降低了欺诈之虞，而在现有技术中，它必须靠近气体入口安装。虽然如此，开口92也可在其它部分安装，只要活门构件和气体入口14由测量块90隔开即可。
而且，由于气流所挟带的尘粒落在外壳12的底面，而不象现有技术那样，尘粒落在活门上，因而不会妨碍截止构件适当地密封，也不会使之遭受磨损。
在气量计的底部比顶部有更多的空间用于容纳截至构件的电机100，顶部被入口14，口34，以及出口16占据了本可以利用的位置。
有利的是，由塑料制成的测量块，易于在其外壁上叠加模制出可使截止构件94牢靠地固定在测量块外壁上的部件(例如轴线102上的转轴枢转的支承件)。在现有技术的气量计中，截止构件固定在气量计内部，位于气体入口14上或其附近。由于气量计的外壳12由金属制成，以使其能够承受高温，很难以简单可靠的方式来安装截止构件。而且，应当提到的是，将活门构件94安装在测量块上，来自气体入口14的气流压力的任何增加都会迫使活门96移向活门座，以关闭开口92，这是有利的。相比之下，如果将活门构件和气体入口14对齐安装，气量计上游的气流压力的任何增加会迫使活门打开，而要关闭它将十分困难。
还应注意，根据本发明的教导在测量块上开设开口，可以避免在开孔内直接承受在气流中传播的任何干扰以及例如位于气量计的上游处的弯部造成的干扰。

Claims (16)

1．一种气量计(10；56；88)，包括一外壳(12)，其上设有气流入口(14)和气流出口(16)，位于所述外壳内的测量块(18；36；40；58；90)，其上至少设有一个开口(20；92)，以使气流贯入所述测量块，该气量计的特征在于，测量块(18)有一壁(18a)，它和气流入口(14)面对设置并遭遇入口的来流，所述开口仅开设在所述测量块的相反的另一壁(18b)上。
2．如权利要求1所述的气量计，其中在外壳(12)和测量块(18；36；40；58；90)之间留有至少一通道(60,62,64,66)，以使气流从入口到达开口(20,92)。
3．如权利要求2所述的气量计，其中，所述通道(60,62,64,66)大致是垂直的。
4．如权利要求1至3中任一项所述的气量计，其中，所述测量块(18；36；58；90)包括换能器(26,28)，在气流中发送和接收通过测量块传播的超声波。
5．如权利要求4所述的气量计，它包括一衰减装置(38；84；86)，用于衰减自气量计外部产生的干扰超声波，该装置置于气流入口和开口(20)之间。
6．如权利要求2和5所述的气量计，其中，衰减所述干扰超声波的装置(84,86)置于所述通道中。
7．如权利要求6所述的气量计，其中，所述衰减装置依次由多个和在所述通道中干扰超声波的主传播方向正交的沟槽(86)形成，沟槽相互平行，并和凸棱(84)交替布置，从而在所述通道内建立声学阻抗陡变。
8．如权利要求7所述的气量计，其中，所述凸棱和沟槽形成在测量块上。
9．如权利要求5所述的气量计，其中，所述衰减装置由一种衰减干扰超声波的材料制成，而且它在测量块的至少部分表面上形成覆层(38)。
10．如权利要求1至3中任一项所述的气量计，其中，测量块(40)包括一射流振荡器。
11．如权利要求1至10中任一项所述的气量计，包括一活门构件(94)，用于关闭测量块(90)的开口(92)。
12．如权利要求11所述的气量计，其中，所述活门构件(94)和所述开口(92)面对设置。
13．如权利要求11或12所述的气量计，其中，所述活门构件(94)由测量块(90)遮蔽而和气流入口(14)隔断。
14．如权利要求1至13中任一项所述的气量计，其中，测量块(18；36；40；58；90)大致为平行四边形形状。
15．如权利要求11至14中任一项所述的气量计，其中，所述活门构件(94)安装在测量块(90)上。
16．如权利要求1至15中任一项所述的气量计，其中，测量块(18；36；40；59；90)由塑料制成。
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