CN103154675A - 气体表计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体表计，其包括具有气体入口和气体出口的表计外壳，该气体入口配置有用于气体供给管道的管接头，该气体出口配置有用于气体输出管道的管接头，其中，所述表计外壳（2）为膜式气体表计外壳，在该膜式气体表计外壳内，在所述气体出口（11）处设置有测量装置（12），该测量装置包括带有整合的微热流量测量传感器（20）的壳体（13），所述壳体（13）与出口侧的管接头（10）或者与表计外壳（2）在所述气体出口（11）的区域内气密地连接。

Description

气体表计

技术领域

本发明涉及一种气体表计，其包括具有气体入口和气体出口的表计外壳，该气体入口配置有用于气体供给管道的管接头，该气体出口配置有用于气体输出管道的管接头。

背景技术

为了测量可燃气体的使用量，在大部分的住宅中都使用膜式气体表计（

膜式燃气表）。这种膜式气体表计包括一个体积比较大的表计外壳，在该表计外壳内设置有一个机械式测量嵌件，该测量嵌件依据排挤法（）原理工作运行以及可以在运行状态中测量气体体积。机械式测量嵌件包括一个或者多个膜片，通过这些膜片构成彼此分离的测量室。这些测量室被周期性地充满和排空。通过膜片运动，两个控制气流的滑阀通过一个机械机构被驱动。因此气体流交替地被导引通过一个膜囊。另外，通过该机械机构还有一个计数器被驱动，该计数器显示气体使用量。

部分地区范围内所安装的膜式气体表计根据制造商或者当地情况经常具有一种特殊的管接头间距以及特殊的螺纹形式。通常，朝上的管接头或者螺纹连接为双管结构的形式，即具有彼此间隔开的入口管接头和出口管接头；或者为单管结构的形式，其中设置有两个同心的管接头，一个用于气体入口、一个用于气体出口。

在已知膜式气体表计内应用的测量嵌件如所说明的那样为机械式运行，因此会产生一定的测量误差。在故障情况下通常必须更换整个机械式测量嵌件，这是麻烦的和成本高昂的，何况这种膜式气体表计的成本本来就已经相当大了。

此外，还已知以传感器为基础的气体表计，在这种气体表计中，气体使用量通过一个包括合适的传感器的电子测量单元被测定。然而这种以传感器为基础的气体表计经常无法安装使用，因为它的外壳与建筑物侧的配管***，即气体供给管道和气体输出管道在管接头间距或者连接形式以及螺纹方面，常常不兼容，需要中间连接转接器或者对建筑物侧的配管***进行复杂的匹配。然而气体管道安装工程中螺纹连接的数量为了安全起见必须被保持到最少，出于成本之原因，复杂的改造作业是无法接受的。

发明内容

因此本发明需要解决的问题是，提供一种气体表计，该气体表计一方面可以实现非常精确的测量，另一方面能够容易地连接至现有的建筑物侧的接头几何结构。

为了解决这个问题，根据本发明，对于文首所述类型的气体表计规定：表计外壳为膜式气体表计外壳，在该膜式气体表计外壳内，在所述气体出口处设置有一测量装置，该测量装置包括带有整合的微热流量测量传感器的壳体，所述壳体与出口侧的管接头或者与表计外壳在气体出口的区域内气密地连接。

本发明的气体表计从其测量原理来说是一种以传感器为基础的计数器，其包括一个带有测量装置外壳的测量装置，在所述测量装置外壳内整合有一个微热流量传感器。但是该气体表计并不包括计数器专用的或者为作为以传感器为基础的计数器的特性而设计的表计外壳，而是一种通常的膜式气体表计外壳，传感器测量装置被整合在该膜式气体表计外壳内。也就是说，将一种测量非常精确的传感器测量装置整合在一种现有的膜式气体表计内并且在那里用于取代迄今为止所使用的机械式膜囊测量嵌件（Balgen-Messeinsatz）。由此便提供了这样一种气体表计，该气体表计一方面可以非常精确地进行测量，与机械式膜囊测量嵌件相比，传感器支持的测量装置还可以测定纯流量以外的其他测量值，例如气体成分或者可能出现的不洁物等。另外，由于作为表计外壳使用了一种业已设立的外壳形式，即膜式气体表计外壳，所以不产生任何安装问题。如在文首所介绍的那样，针对这样的表计外壳设计有通常的房屋管线接头，因而不存在转换问题或者改装问题。另外，通过这种方式可以很简单地对已经安装的、带有机械式测量嵌件的膜式气体表计进行后续改进。因为只需要用传感器测量装置更换机械式测量嵌件即可。传感器测量装置被相应地为此配置，因为它具有这样一个壳体，在该壳体内设置有微热流量测量传感器，所述壳体可以与出口侧的、例如伸入到表内部一定区段的管接头连接，例如通过简单的螺纹连接或者相应的装配机构。不同于在管接头上安装的方式，作为另选方案，原则上还可以将壳体直接设置在表计外壳上，在一定程度上覆盖住气体出口。

本发明的气体表计-可以是新表计、可以是通过改装构成的表计-因而在最易装配或者说避免安装问题的同时可以进行非常精确的测量。

为了使测量装置壳体与表计外壳的管接头或者外壳壁简单地连接，测量装置壳体优选具有一个圆柱形的连接部段，通过该连接部段，它与管接头的同样为一个圆柱状的、伸入到表计外壳内部的连接部段相连接。这一点之所以如所介绍的那样可以通过螺纹连接得以实现，是因为管接头常常具有外螺纹，测量装置壳体能以圆柱形的连接部段上的内螺纹旋紧在这个外螺纹上以及通过合适的密封件被密封固定在那里。

不同于在管接头上固定的方式，作为可选方案，如所介绍的那样，还可以将壳体通过它的圆柱形的连接部段直接固定在外壳壁上，例如通过合适的熔焊连接或钎焊连接或者类似方式。当然还可以使用合适的装配机构将测量装置壳体特别是固定在管接头上，特别是在这个管接头不延伸进入外壳内部的情况下。

测量装置适宜包括一个设在壳体内的减压器以及一个在该减压器旁边导过的旁路，在该旁路内设置所述流量测量传感器。也就是说使用这样一种旁路构造，该旁路在产生压力损失的减压器旁边导过。减压器被设置在壳体的横截面中以及具有大量平行设置的通孔。整个气体流中的仅仅一小部分通过旁路，通常约为1%。气体在流量测量传感器上流过，该流量测量传感器与流速相关地产生一个相应的测量信号并且例如通过导线或者无线电传输给原本就设置在外壳侧上的显示装置。流量传感器本身是一种微热流量测量传感器，例如以CMOS（互补金属氧化物半导体）-技术构造，该流量测量传感器根据热风速测量术（Anemometrie）的原理工作运行。

在壳体固定在管接头上的情况下旁路本身通入管接头侧的连接部段的区域内，在那里设置有一个相应的通口，通过该通口从旁路中过来的气体流向气体出口。传感器本身优选被设置在这个旁路区段的后端部上，即接近旁路出口处，这样给传感器前置一个充分长的流入段或者稳流段。当然旁路也可以在管接头侧的连接部段之前通入，这样这个连接部段就不必设置通口。如果使用一种合适的装配设备固定测量装置或者其壳体的话，相应的方式同样适用，这可以是在管接头的区域上或内或者在外壳壁本身上。

测量装置本身适宜与一个外壳侧的显示单元相连接，例如通过数据线或者通过无线电，如果测量装置具有一个合适的发射模块以及显示装置具有一个接收模块的话。通常的膜式气体表计外壳本来就具有一个显示装置。如果这个显示装置是电子显示装置的话，则可以容易地在这个显示装置上进行设置，即传感器测量信号被传给显示装置侧的控制装置，该控制装置对它进行分析处理并对显示进行控制。如果在既存的膜式气体表计外壳中设置有机械式滚轮显示（Rollenanzeige）的话，那么这个滚轮显示要么需更换要么需前置一个相应的电机驱动器，该驱动器又与传感器信号相关联地进行控制。

鉴于膜式气体表计外壳的尺寸规格，该尺寸规格由迄今为止整合体积较大的机械式测量装置的现状所造成，另外可以根据本发明将表计外壳分为上部外壳部段和下部外壳部段，这些外壳部段彼此气密地分离。在上部外壳部段中设置有气体入口和气体出口以及测量装置。在本发明的发展设计中，在气密地分离的下部外壳部段中可以设置一个用于无线接收和无线传输数据、特别是测量数据的发射和接收装置。这个发射和接收装置可以将现有的测量数据通过无线电传输给外部的接收点，这样就没有必要采取现场读数了。最近对于需传输的数据来说几乎没有限制。当然自身的，即由自身的传感器测量装置接收的使用量数据可以发给这个发射和接收装置并由它传输，如同这个发射和接收装置也能够中心地接收其他的被安装在建筑物内的计数装置诸如水表、电表或者热量表的测量数据并转发给外部的读出点那样。就是说，本发明的气体表计在一定程度上用作建筑物内现有的、包括多个单独计数器的计数器***内的“数据中心”。为了能够以简单的方式传输测量数据，下部外壳部段的区域内的壳体适宜由塑料构成，而上部外壳部段则有金属构成，以及为了保证气体流经的区域内的耐高温性，其次还为了保证从下部外壳部段中的高发射功率，隔板由金属制成。

最后，在本发明的发展设计中可以设置一个优选通过无线电信号可切换的控制阀，通过该控制阀能够关闭通往气体表计或者来自于气体表计的气体供给。这样的控制阀可以在需要时关闭气体流动，例如当目前为止的气体用户不应该再由供应者供气时。特别是如果控制阀能够通过无线电信号被控制的话，为此它例如配置有一个自身的接收器，为此也可以使用被设置在下部外壳部段内的发射和接收装置，可以从外部对所述控制阀进行操纵。如果不能通过无线电信号进行控制的话，还可以考虑：在现场抄表员操纵控制阀，例如在他把一个自动化编码输入到显示装置上的显示器输入上之后，通过这种方式他可以发出关闭信号。控制阀例如可以被设置在测量装置的壳体上，这样就是说所述测量装置可以被制造成完全可预制的模块，其包括：壳体、减压器、传感器连同可能的接线装置或无线电装置以及控制阀连同接线装置或无线电装置。

此外，本发明还涉及一种用于所述类型的气体表计的测量装置，其包括一个优选为圆柱形的壳体，在该壳体中设置有减压器以及在该减压器旁边导过的旁路，在该旁路内设置有微热流量测量传感器，以及在所述壳体上设置有用于与外部显示装置或者数据传输装置连接或通讯的接线或通讯装置。测量装置就是一种成品制备配置好的部件，它可以作为这样的部件被装入现有的膜式气体表计外壳内。如果需要在测量装置或传感器与显示装置或数据传输装置之间敷设电缆连接线的话，那么在外壳侧设置有相应的接线装置，这样的电缆连接线可以接在这些接线装置上。如果测量装置构造成与显示装置或者数据传输装置进行无线电通讯的话，那么作为通讯装置而设置一个合适的信号发射器，需要的情况下，如果应该进行双向数据传输的话，则设置一个组合的发射和接收装置。

附图说明

下文将根据对实施例的说明以及参照附图对本发明的其他优点、特征和细节进行阐述。附图中：

图1为本发明的气体表计的原理示意图，局部为剖视；

图2为图1所示出的气体表计的横剖视图，和

图3为图2所示出的气体表计的第二实施方式的横剖视图。

具体实施方式

图1示出的是本发明的气体表计，其包括一个膜式气体表计外壳2，如果该气体表计1是一个新设备的话，该膜式气体表计外壳是一个新外壳；或者，如果是一个已经原本运行的、原始的膜式气体表计被后续改装的话，它就是一个已经在现场安装的或者需整修的旧外壳。膜式气体表计外壳2包括一个上部外壳部段3和一个下部外壳部段4，这些外壳部段-参见图2-必要时可以是通过（用虚线示出的）隔板5分离的。两个外壳部段3、4以及可能的隔板5在所示出的实施例中由金属构成，也就是说为板材部件。

在上部外壳部段3的正面上具有一个显示装置6，例如一个显示器7，在该显示器上可以显示使用量测量值。

同样在上部外壳部段3上具有一个管接头8，气体供给管道可以连接在该管接头上，就是说那里有一个气体入口9。间隔开地和在外壳部段的另一侧上具有第二管接头10，气体输出管道被连接在该管接头上，也就是说这里有一个气体出口11。气体入口和气体出口通过各个箭头示出。

在气体出口11前面（上游）接有一个测量装置12，该测量装置是一个以传感器为基础的测量装置。测量装置12具有一个例如为圆柱状的由金属制成的壳体13，该壳体具有一个通孔14，该通孔允许气体流过。在壳体13的内部覆盖横截面地设置有一个减压器15，该减压器具有大量平行的通流孔16。

另外，在外壳13的壁中还构成有一个绕过减压器15的旁路17。也就是说，旁路的入口18在减压器15的下方以及旁路的出口19在减压器15的上方通入到通孔14。

在旁路17中或上这样地设置有一个微热流量测量传感器20，使得通过旁路流动的气体从所述流量测量传感器20上流过。这个流量测量传感器与流速相关地测量流过的气体量，从中得出气体使用总量。

微热流量测量传感器可以是一种CMOS-技术的传感器，该传感器根据热丝法起作用，就是说，它根据热风速测量术的测量原理工作运行。传感器通过热丝被电加热，为此使用一个合适的、此处未被进一步示出的电源，例如电池或者类似装置。传感器的电阻与温度相关地变化。由于气体绕流传感器，因此热量就被传输到流过的气体中。该热量传输与流速相关联。因此，通过测量电阻还可以得出流速以及通过该流速与旁路的已知的容量或者横截面相关地推断出气体总流量。

流量测量传感器20与显示装置6相连，该显示装置例如如在图2中示出的那样包括一个控制装置21，例如一个合适的处理器。这个处理器对流量测量传感器20的测量信号进行分析处理并且算出实际的流量或者累积使用量，该流量然后被输出到显示器7上。在所示出的实例中通过一根连接线22实施流量测量传感器20与控制装置21之间的连接。但是也可以考虑无线连接，就是说，在流量测量传感器20上有一个信号反射器以及在控制装置21上具有或者给这个控制装置配置一个信号接收器，它们交换测量数据。

壳体13、亦即测量装置12整体被气密地围绕气体出口11设置，这样保证了气体只能通过测量装置12流向气体出口11。为此可以考虑各种不同的固定可能性。只要管接头10以圆柱形的，例如设置有外螺纹的连接部段伸入到上部外壳部段3的内部一段的话，存在将壳体13通过一个被设置在它的上侧的、同样构成一个连接部段的区域内的内螺纹旋紧在所述管接头-连接部段上的可能性。旁路-出口19通过管接头10的连接部段中的一个合适的通口通入这个管接头内。作为不同于此的可选方案，也可以考虑通过一个合适的装配装置（即一个相应构造的机械式固定结构）将壳体13气密地或固定在管接头10上或固定在外壳部段3本身的上部的顶壁上。在那里根据需要甚至可以进行熔焊或者钎焊。不管现在测量装置12如何具体地被固定，这个测量装置绝对要气密地围绕气体出口11定位。如所述的那样，这个设置结构不管是在新外壳的情况下还是在旧外壳的情况下都能够以相同的方式实施。

尽管在图1和2内没有示出，另外还存在设置一个可以通过无线电信号控制的控制阀的可能性，通过该控制阀可以关闭气体流出。这个控制阀例如可以被整合在测量装置12的壳体13内，它可以接在减压器15之前（上游）或者之后（下游）。通过这种方式需要时可以完全关闭气体供给。

图3示出的是本发明的气体表计1的另一个实施方式，这个气体表计就结构方面而言与图1和2所示出的气体表计1一致。然而在这个构成中下部外壳部段4由塑料制成并且通过金属制的隔板5与上部外壳部段3分离。就是说，产生两个彼此分离的容积23、24。在下部外壳部段4内设置有一个发射和接收装置25。这个发射和接收装置例如可以是一个局域网-通用分组无线服务技术-接收器（LAN-GPRS-Receiver），该接收器用于在近距离无线电频段内（工业、科学和医用频段（ISM-Band））接收计数器数据、存储计数器读数和通过GSM（全球移动通讯***）、GPRS（通用分组无线服务技术）或者LAN（局域网）转发这些数据。通过这个发射和接收装置25那么可以例如将自己的流量测量传感器20接收的测量信号或者有控制装置21测得的测量数据通过无线电传输给外部的读出点或者接收点，为此在所示出的实例中控制装置21通过连接线26与发射和接收装置25相连接。但是也可以考虑无线电连接。

发射和接收装置25还用于从被安装在建筑物内的其他的计数器诸如水表、电表或者热量表中无线接收测量数据和在需要时通过无线电传输给外部的读出点。外部的计数器具有一个合适的发射单元，该发射单元将测量数据传输给发射和接收装置25。这个发射和接收装置在一定程度上用作建筑物侧的“数据中心”，该数据中心收集所有建筑物侧产生的测量数据并无线地传输给读出点（在供应者不同的情况下还要传输给不同的读出点）。尽管此处未详细示出，当然在下部外壳部段4内还设置有用于发射和接收装置25的LAN-连接和类似设备以及用于供电的合适的缆线穿引部。

下部外壳部段4的塑料构造能够实现可以将数据传输很远距离的高发射功率。发射和接收装置25被简单地整合在下部外壳部段4内，不需要现场的附加安装费用，更确切地说，发射和接收装置25能够以简单的方式被整合。甚至在现场为了整合发射和接收装置25，用塑料制的外壳部段替换下部的、原来的金属制部段也是同样简单。

Claims (10)

1.气体表计，其包括具有气体入口和气体出口的表计外壳，该气体入口配置有用于气体供给管道的管接头，该气体出口配置有用于气体输出管道的管接头，其特征在于：所述表计外壳（2）为膜式气体表计外壳，在该膜式气体表计外壳内，在所述气体出口（11）处设置有一测量装置（12），该测量装置包括带有整合的微热流量测量传感器（20）的壳体（13），所述壳体（13）与出口侧的管接头（10）或者与表计外壳（2）在所述气体出口（11）的区域内气密地连接。

2.如权利要求1所述的气体表计，其特征在于：所述壳体（13）具有一个圆柱形的连接部段，通过该连接部段，所述壳体与管接头（10）的同样一个圆柱形的、伸入到所述表计外壳（2）内部的连接部段相连接或者直接与具有气体出口（11）的外壳壁连接。

3.如权利要求1或2所述的气体表计，其特征在于：在所述壳体（13）内设置有减压器（15）以及配有在该减压器旁边导过的旁路（17），所述流量测量传感器（20）设置在所述旁路（17）中。

4.如权利要求2和3所述的气体表计，其特征在于：所述旁路（17）通入管接头侧的连接部段的区域内以及必要时与在管接头侧的连接部段中的通口或者直接与所述气体出口（11）相连。

5.如前述权利要求之任一项所述的气体表计，其特征在于：所述测量装置（12）与外壳侧的显示单元（6）相连。

6.如前述权利要求之任一项所述的气体表计，其特征在于：所述表计外壳（13）具有包含所述气体入口和气体出口（9，11）以及所述测量装置（12）的上部外壳部段（3）以及与该上部外壳部段气密地分离的下部外壳部段（4），在该下部外壳部段中设置有用于无线接收和无线传输数据、特别是测量数据的发射和接收装置（25）。

7.如权利要求6所述的气体表计，其特征在于：所述上部外壳部段（3）由金属构成并且通过由金属构成的隔板（5）与所述下部外壳部段（4）气密地分离，而所述下部外壳部段（4）则由塑料构成。

8.如前述权利要求之任一项所述的气体表计，其特征在于：设置有优选通过无线电信号可切换的控制阀，经由该控制阀能够关闭通往气体表计（1）的或者来自于气体表计的气体供给。

9.如权利要求8所述的气体表计，其特征在于：所述控制阀设置在所述测量装置（12）的壳体（13）上。

10.用于如前述权利要求之任一项所述的气体表计（1）的测量装置（12），其包括优选为圆柱形的壳体（13），在所述壳体内设置有减压器（15）以及在该减压器旁边导过的旁路（17），在该旁路中设置有微热流量测量传感器（20），以及在该壳体上设置有用于与外部的显示装置或者数据传输装置连接或通讯的接线或通讯装置。

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