[发明专利]基于新型动文丘里管流量计的热量表

说明书

技术领域

本发明涉及一种在计量供热系统技术领域中对供热量进行计量的仪表，特别是基于流量计的热量表。

背景技术

目前，我国北方城市多数集中供热系统仍按面积收费，这种结算方式既不科学也不公平合理，因此实施按实际用热量分户计量收费的结算方式势在必行，这将有助于提高采暖住宅用户的舒适度，并能大幅度地节约能源。热量表作为计量供热系统的核心部件，通常由热水流量计、温度传感器和积算仪三部分组成的，其中积算仪根据流量计送来的热水流量信号、温度传感器送来的供水温度信号与回水温度信号计算出用户所消耗的热量。由于基于温度传感器的测温技术已经比较成熟，流量计就成了热量表能否获得广泛应用的关键，目前热量表使用的流量计主要有机械式流量计、电磁流量计和超声波流量计。由于多种原因，我国供热系统的水处理环节薄弱，水质比较差，极易造成分户计量供热系统中所使用的户用型热量表内的机械式流量计被堵塞；如果户用型热量表使用超声波流量计或电磁流量计，则它们不但仍会受到水质不佳的影响，且造价较高，其实并不适合我国现有国情。因此，设计一种基于节流装置流量计，因而价格低，但性能优越的热量表，就是一项很有意义的工作。在流量测量领域，节流装置的发展有一个较长的历史进程。早在17世纪初，卡斯特里和托里拆利的研究就为节流装置奠定了理论基础。20世纪20年代，美国和欧洲一些国家几乎同时开始进行大规模的节流装置的试验研究，由此产生了至今仍广泛使用的差压式流量计。但很可惜，这些欧美科学家因循了此前的固定式节流装置的研究模式，导致他们研制出的差压式流量计并没有发挥出节流装置应有的全部优点。其实在波纹管仅仅提出十几年以后的1855年，德国就已经最先发表了制造波纹管的专利，在此基础上，完全可以研制出性能更佳的动节流元件流量计。为了充分发挥节流装置在流量测量中的优势性能，专利申请人研制了多种新型动节流元件流量计。在被测流体工作压力较高的场合，可使用“内置式中部通孔动节流元件流量计”（专利号ZL201210118468.1）；而在被测流体工作压力不太高的场合，可使用结构更简单的“中部通孔动节流元件配接弹性膜片或波纹管的流量计”（专利号ZL201110187493.0）。上述两种流量计均采用孔板、喷嘴或文丘里管廓形的中部通孔的动节流元件作为流量计的核心部件。与差压式流量计比较，上述流量计有下列优点。首先，该流量计不使用导压管，而是直接测量流体对动节流元件的推力，因而结构更简单，价格也更低。其次，差压式流量计主要使用孔板，而该流量计主要使用动文丘里管，因而流动阻力小、使用寿命长、测量精度也更高。再次，由于该流量计主要使用动文丘里管，又没有导压管，防堵塞能力也大大优于差压式流量计。最后，由于该流量计不使用导压管，因而可测量小管径流量，使用范围更广。

发明内容

现有热量表没有合适的配套流量计是其难以推广的重要原因，而使用动文丘里管流量计与热量表配套是解决上述难题的一种途径。在“基于动文丘里管流量计的热量表”（专利号ZL201210118378.2）中，对于热水工作压力较高的楼栋热量表，采用了“内置式中部通孔动节流元件流量计”，对于热水工作压力不太高的户用型热量表或楼栋热量表，采用“中部通孔动节流元件配接弹性膜片或波纹管的流量计”。但在“中部通孔动节流元件配接弹性膜片或波纹管的流量计”中，在动节流元件两端各配接一个波纹管是一个比较困难的工艺，这是因为使薄壁金属波纹管与动节流元件相互连接存在问题，无论螺纹连接或焊接都因为波纹管的壁较薄而较难实施。因此，需要设计一种基于单波纹管结构的动文丘里管流量计的热量表，克服上述动节流元件流量计在加工工艺上遇到的困难。设计出的新型热量表具有结构简单、造价低、精度高、使用寿命长、受水质不佳影响小、适于小管径小流量测量的特点，是一种综合效果较佳的热量表。