專利名稱：具有水密殼體的流量計單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波流量計單元，例如如消費量表中所使用的流體流的超聲波測量。特別地，本發(fā)明提供了一種具有水密殼體(water-tight casing)的超聲波流量計單兀。
背景技術(shù)：
超聲波流量計通常適用于測量與消費量(例如熱、冷氣、水或氣體)的計費相關(guān)的流體流，所述超聲波流量計具有能夠是金屬的或聚合物的外罩(housing)，所述外罩具有貫通孔形式的腔以接收待測量的流體流。在所述外罩端部中的每一個上都具有連接其他流體流元件的連接裝置。在外罩中安裝多個超聲波探頭以測量流體流的速度。在多數(shù)流量計中使用兩個超聲波探頭，分別用于發(fā)送和接收超聲波信號，但也見到具有一個超聲波探頭的型式和具有多于兩個超聲波探頭的型式。而且，用于操作超聲波探頭的電子電路通常安裝在單獨的套中并且固定到外罩上。大多數(shù)電子電路實施在印刷電路板(PCB)上。在典型的金屬流量計外罩中，貫通孔在外罩外側(cè)和測量管之間，能夠使超聲波信號從外罩的外側(cè)通過所述孔穿透到測量管。由于超聲波信號在直接穿透金屬材料時很弱， 因而貫通孔是必需的。為了防止超聲波探頭與流過外罩的流體接觸的效果，在流體和超聲波探頭之間插入防護膜。更具體地，每個超聲波探頭粘結(jié)到薄的板狀金屬膜上，然后放入注射模制聚合物件中，注射模制聚合物件中還包括連接到超聲波探頭的電連接件。這個子組件然后放置到流量計外罩中。然而，現(xiàn)有技術(shù)的超聲波流量計的一個共同問題是其復(fù)雜程度，和因此高費用和大時間頻度(timeframe)，包括制造時間太長。另一問題是所提到的制造超聲波流量計的方法需要專門使用一種特定類型的外罩，這樣必須為每個流量計型式制造大量的專門設(shè)計的零件。而且，問題是難于防止流量計的電子零件受潮，從而這些零件能夠具有長的壽命， 例如20年，即使流量計安裝在潮濕環(huán)境中。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述，可以看出本發(fā)明的目的在于提供一種用于超聲波測量流體流的改進的超聲波流量計和一種比現(xiàn)有技術(shù)所用的制造方法的復(fù)雜度更低水平的制造流量計的改進的方法，并且上述儀表還應(yīng)當(dāng)提供高通用性和長壽命。因此，在第一方面中，本發(fā)明提供一種超聲波流量計單元，其布置成測量流體的流動速率，所述單元包括第一和第二超聲波探頭，以允許超聲波信號通過流體在所述第一和第二超聲波探頭之間行進；電路板，其具有布置成用于操作所述第一和第二超聲波探頭的電子電路；以及
共同的防護膜，例如金屬薄板，其布置成防護所述第一和第二超聲波探頭，其中， 所述共同防護膜形成水密殼體的一部分，例如IP68類型的殼體，并且其中，所述第一和第二超聲波探頭和所述具有布置成用于操作所述第一和第二超聲波探頭的電子電路的電路板定位在所述水密殼體內(nèi)。由于圍繞所述探頭和電子電路的所述水密殼體用于防止這些零件受潮，因而即使所述單元使用在冷氣計中，所述敏感零件被保護以免于潮氣，這保證了這些零件的長的壽命，所以，這種單元是有利的。而且，所述共同防護膜應(yīng)理解為允許超聲波信號在第一和第二超聲波探頭之間來回穿透，它們通過共同防護膜在大致彼此平行的方向上發(fā)送和接收超聲波信號，并且其中該方向優(yōu)選垂直于由共同防護膜延伸的平面，所述第一和第二超聲波探頭優(yōu)選布置在所述水密殼體內(nèi)。對于“水密殼體”，應(yīng)理解為至少用于保護內(nèi)部零件免于潮氣。在用作冷氣計時，在這些部件上將產(chǎn)生這種潮氣，即在所述部件具有低溫而其中周圍的潮氣相對高的地方。這樣，至少所述水密殼體能夠防止這種潮氣，并且就入口保護(IP)類型而言，所述水密殼體應(yīng)理解為至少遵守IP65類(防止從所有方向受限的入口允許噴入低壓噴氣)。優(yōu)選地，所述殼體還遵守IP66類(防止從所有方向受限的入口允許直接噴灑)，IP67類(防止從15cm 到Im的浸入影響)或甚至IP68類(防止從15m或50英尺完全、連續(xù)浸沒在水中)。對于所述共同防護膜布置成防止所述探頭直接接觸待測量流體的型式，該共同防護膜當(dāng)然應(yīng)能夠使所述探頭與所討論的流體密封隔離，即包括將導(dǎo)致共同防護膜機械磨損的流體中的可能顆粒。對于布置成安裝在承壓外罩上的型式，所述探頭將通過外罩的壁發(fā)送/接收超聲波信號，即根據(jù)所謂匹配層原理操作，所述外罩用于提供所述單元和在測量管內(nèi)部的流體之間的密封。這意味著共同防護膜只需要厚度和密封性能以保證所提到的密封隔離潮氣。進一步地，由于這種單元能夠很多不同的應(yīng)用中，即安裝在不同類型的外罩上和測量管裝置上，無論是否形成消費量計的一部分或形成另一種類型的需要測量流體流的應(yīng)用的一部分，因而這種單元提供了高通用性。所述單元還非常適用于不同應(yīng)用中，并且由于一個單個型式能夠適應(yīng)許多應(yīng)用，因而能夠使用高度自動化的生產(chǎn)線大批量地制造，因而能夠制造成低成本部件。再進一步地，所述制造因利用所需要的相對低數(shù)量的單個元件而簡化，因而還減少單個制造步驟的必需數(shù)量，特別是所述探頭使用自動表面安裝技術(shù)直接釬焊到電路板的表面上。本發(fā)明提供一種非常通用的獨立單元，用于測量流體的流速的許多種應(yīng)用中。能夠設(shè)置一種簡單的電接口，例如測量的流動速率被輸出為脈沖。這種接口可減少到一個單個電插腳，如參見歐洲專利申請公開No. 2042837，如具有用作電氣接地器的金屬的部分殼體。在這里，所述單元容易地裝配到不同應(yīng)用中。在一些實施例中，電池設(shè)置在所述水密殼體中，這樣允許得到具有簡單電接口的完全自足的流量計單元。進一步地，由于所述單元的相當(dāng)緊湊的尺寸，特別是電子電路被改進以使在所述第一和第二超聲波探頭之間的有限距離上得到高測量精度的型式中，如歐洲專利申請EP 09180619. 0(2009年12月23日提出申請)所述的那樣，應(yīng)用的范圍擴大。這意味著所述單元能夠用在僅有限的空間可用于流速傳感器的應(yīng)用中。相關(guān)應(yīng)用的實例是用于計費目的的消費量計、在體檢或醫(yī)學(xué)監(jiān)護中的血流測量、食品工業(yè)中的原料流、機器(例如機動車)中的水、空氣或燃料流、提供給加熱/冷卻元件的單個源或組(或者基于流的測量的有關(guān)加熱/冷卻功率)以作為反饋到加熱/冷卻控制系統(tǒng)的流。在另一個實施例中，所述水密殼體包括在其表面上的電連接器，所述電連接器可以電連接到電子電路，其具有電連接到電路板上的電子電路的至少一個插腳，例如兩個插腳或多個插腳。這允許從所述水密殼體外側(cè)電連接到存在于所述水密殼體內(nèi)部的電子電路，并且因而提供所述單元的電接口。電連接器中的插腳的數(shù)量取決于所述電接口，但如上所述，來自所述單元的流速能夠僅利用一個插腳接口進行通信?？蓛?yōu)選多個插腳，例如用于向電子電路提供電功率。水密殼體的一部分可以由金屬形成，并且因而提供外部電氣接地連接，所述水密殼體的一部分例如是共同防護膜。所述電連接器優(yōu)選穿透所述水密殼體，例如利用水密的密封穿通線，因而允許流量計單元遵守IP68分類。在有利的實施例中，密封穿通線是能夠保持長期水密密封的穿通線類型的玻璃密封穿通線。然而，也可使用其他類型的密封穿通線實施，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的那樣。優(yōu)選地，所述共同防護膜形成所述水密殼體的底部部分，并且其中，所述水密殼體的頂部部分連接到底部部分，例如利用釬焊或焊接形式的熱成形方法連接。能夠使用不同類型的焊接，例如激光焊接或超聲波焊接。這樣，在這種實施例中，所述水密殼體是兩個單體式的部分制成的，例如相同材料的兩個部分或不同材料的兩個部分。在優(yōu)選實施例中，所述共同防護膜是金屬制成的，例如不銹鋼，并且其中，所述共同防護膜用于電連接第一和第二超聲波探頭，例如將所述第一和第二超聲波探頭電連接到電氣接地。由于所述超聲波探頭能夠與水密殼體外側(cè)的裝置通過導(dǎo)電殼體電連接，這是有利的。進一步地，電子電路可以經(jīng)過所述共同防護膜連接到所述兩個探頭的電氣接地終端。 在其他實施例中，所述共同防護膜由例如PPS的聚合材料形成。所述共同防護膜可以具有第一和第二凹陷，所述第一和第二凹陷成形為分別接收所述第一和第二超聲波探頭。這便利所述超聲波探頭相對于所述共同防護膜安裝。優(yōu)選地，所述第一和第二超聲波探頭與電路板一起形成在物理上單獨的單元，優(yōu)選使用表面安裝技術(shù)將所述兩個超聲波探頭安裝到電路板上。由于所述包括探頭和電路板的在物理上單獨的單元在其安裝到所述水密殼體中之前已經(jīng)形成一個功能單元，因此這對高效生產(chǎn)是必要的。這樣，在將該單獨的單元安裝在水密殼體中的最后組裝步驟中，能夠在測試裝置進行測試，因而在設(shè)置到最終的流量計單元之前的初期狀態(tài)中被排除。因此，由于不合格的種類在初期狀態(tài)中被發(fā)現(xiàn)，并且此外在自動制造中已經(jīng)去除了相當(dāng)復(fù)雜的電線處理和探頭與電路板之間的電線連接，因此生產(chǎn)成本能夠降低。還有，由于更少的零件和連接而得到更可靠的流量計。而且，這還能夠?qū)е鲁暡髁坑嫷膲勖黾印４送?，因減小了公差而可能實現(xiàn)高精度。在優(yōu)選實施例中，所述第一和第二超聲波探頭利用一個或多個固定構(gòu)件而相對于電路板保持在適當(dāng)位置中，特別地，這種固定構(gòu)件可能包括釬焊和/或夾子，特別是導(dǎo)電的夾子。更優(yōu)選地，用于兩個探頭中的每一個的至少一個電終端直接釬焊到電路板的表面上的導(dǎo)電路徑上，以使所述探頭電連接到電子電路和將所述探頭機械地固定到電路板。如上所述，所述探頭的其他電終端則與由金屬形成的共同防護膜電連接。在第二方面中，本發(fā)明提供一種包括根據(jù)第一方面的超聲波流量計單元的裝置。特別地，這種裝置可以是獨立的流量計或另一種類型的裝置，其中，所述超聲波流量計單元形成集成的部分或者形成可更換的部分，例如用插頭和插座連接而連接到裝置的其他部分的部分。 在第四方面中，本發(fā)明提供一種流量計，所述流量計布置成測量流過測量管的流體的流速，其中，所述流量計包括外罩，其具有在其內(nèi)部布置的測量管，以及根據(jù)第一方面的超聲波流量計，其相對于所述外罩布置，以便允許超聲波信號在所述第一和第二超聲波探頭之間通過測量管中的流體行進。在第五方面中，本發(fā)明提供一種包括根據(jù)第四方面的流量計的消費量計，并且特別地，所述消費量計可以是熱量計，冷氣計，水表或燃氣表。在第六方面中，本發(fā)明提供一種制造超聲波流量計單元的方法，所述方法包括形成共同防護膜，例如準(zhǔn)備金屬薄板，所述共同防護膜布置成防護第一和第二超聲波探頭；設(shè)置第一和第二超聲波探頭；將所述第一和第二超聲波探頭電連接到電路板，所述電路板具有用于操作所述第一和第二超聲波探頭的電子電路，例如將所述第一和第二超聲波探頭的至少一個電終端直接釬焊到電路板，以及將所述防護膜機械地連接到至少一個其他零件，例如用釬焊或焊接，以形成圍繞所述第一和第二超聲波探頭與布置成用于操作所述第一和第二超聲波探頭的電子電路的水密殼體。這種組裝程序的優(yōu)點在于能夠非常容易地執(zhí)行且僅需要很少的部件。而且，如已經(jīng)描述的，所述方法能夠在短時間內(nèi)完成。具體的制造方法包括將防護膜連接到至少一個其他零件，以形成水密殼體，并且其中，所述第一和第二超聲波探頭定位在所述水密殼體中。優(yōu)選的制造方法包括在將所述第一和第二超聲波探頭相對于所述共同防護膜安裝之前，將所述第一和第二超聲波探頭機械地固定到電路板上。在第七方面中，本發(fā)明提供一種制造流量計的方法，所述方法包括制造根據(jù)第六方面的超聲波流量計，以及相對于具有布置在其內(nèi)部的測量管的外罩安裝所述超聲波流量計，以便允許超聲波信號通過測量管中的流體在所述第一和第二超聲波探頭之間行進。當(dāng)提到優(yōu)點時，應(yīng)當(dāng)理解的是，該優(yōu)點可以看做是本發(fā)明提供的可能的優(yōu)點，但還可以理解為本發(fā)明特別地，但不是唯一地，有利于得到所述優(yōu)點。應(yīng)當(dāng)理解的是，針對第一方面描述的優(yōu)點適用于所有其他所述的方面。進一步地， 第一方面的實施例無論如何都可以與其他所述方面組合。參照后面描述的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面、特征和/或優(yōu)點將變得很明
顯，很清楚。


參照附圖，將僅以實例的方式描述本發(fā)明的實施例，在附圖中
圖1顯示具有共同防護膜的超聲波流量計；圖2顯示具有共 同防護膜的超聲波流量計的分解圖；圖3在圖3A中顯示水密殼體和在圖3B中水密殼體的部分剖切圖示；以及圖4顯示現(xiàn)有技術(shù)的超聲波流量計，其具有用于兩個超聲波探頭的單獨金屬防護膜。
具體實施例方式圖1顯示超聲波流量計的透視圖，所述超聲波流量計具有金屬的流量計外罩120， 流量計外罩120具有適用于流體在其中流動的測量管114。水密殼體附接到流量計外罩 120，水密殼體包圍兩個超聲波探頭和一個具有用于控制超聲波探頭的電子電路的電路板。 水密殼體包括頂部部分134和共同防護膜132。共同防護膜132在所示實施例中是金屬的， 但在其他實施例中，共同防護膜132能夠用其他材料制成，例如聚合材料。形成水密殼體的兩個部分132、134可以用不同的方法組裝，例如如果兩個部分132、134都是金屬制成的，使用焊接方法，然而兩個部分132、134優(yōu)選成形為配合在一起，并且組裝方法選擇為，使得在兩個部件之間形成堅固的水密密封，例如使用從制造如罐或罐頭的金屬容器得知的原理。通過插腳130提供從水密殼體的外側(cè)電連接到電子電路，插腳130被引導(dǎo)通過玻璃密封件128而形成玻璃密封的穿通線。在優(yōu)選實施例中，玻璃密封的穿通線的安裝法蘭被激光焊接到殼體頂部部分上，以保證不穿透地裝配。所示實施例具有三個插腳，然而，在其他實施例中能夠是其他數(shù)量的插腳，例如，如上所述，減少到一個插腳。支架116輔助固定水密殼體。玻璃密封的穿通線僅僅顯示穿通線的執(zhí)行過程的實例，其他執(zhí)行過程也可以使用。在測量單元(具有測量電路的電路板和超聲波探頭)的特定實施例中，測量單元例如形式為水密密封的測量單元，能夠設(shè)置更多的插腳130以能夠不同角度地接合到相應(yīng)連接器上，相應(yīng)連接器附接于第二單元，計算單元，計算單元包括計算電路和顯示元件，顯示元件布置成顯示測量的數(shù)量。因此，消費量計能夠設(shè)有相對于通常關(guān)于外罩固定的測量單元旋轉(zhuǎn)顯示器的可能性，即使計算單元與測量單元成為一個整體，例如在一個共同殼體中，如與外罩一體形成的一個共同殼體。因為容易適用于在任何給定管道安裝中舒服地讀出顯示器的示數(shù)而不論消費量計外罩的實際取向，這種消費量計是有利的。在安裝過程中， 安裝人員能夠以適于舒服地讀出給定安裝中顯示器的示數(shù)的方式連接計算單元與測量單兀。圖2顯示類似于圖1中所示超聲波流量計的超聲波流量計的分解視圖。在圖2中顯示超聲波流量計的部件，包括水密殼體的頂部部分134、插腳130、玻璃密封件128、第一和第二超聲波探頭206、電路板202、電路板中的貫通孔208、電子電路204、共同防護膜132、 內(nèi)部具有測量管114的流量計外罩120。所示實施例中的超聲波探頭206為陶瓷的壓電元件。優(yōu)選地，探頭206至少部分地電連接到電路板202，并且利用表面安裝技術(shù)機械地附接到電路板202。所示實施例的共同防護膜132具有第一和第二凹陷236，第一和第二凹陷 236成形為分別接收第一和第二超聲波探頭206。在所示實施例中，第一和第二凹陷236之間的距離匹配關(guān)于電路板202布置的第一和第二超聲波探頭206之間的距離。而且，該距離匹配外罩120的第一和第二探頭接收位置之間的距離。
在頂部部分134中存在用于玻璃密封的穿通線突出的孔。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，共同防護膜132通過深拉形成。在本發(fā)明的另一實施例中，共同防護膜132能夠通過深拉或模沖形成。類似地，頂部部分134通過深拉或模沖形成。在有利的實施例中，頂部部分 134的材料厚度大于共同防護膜132的相應(yīng)材料厚度共同防護膜132和頂部部分134的形狀和尺寸優(yōu)選布置成，使得超聲波探頭206 能夠固定在相對于外罩120的適當(dāng)位置中，例如利用所示的中間元件207，中間元件207用于將探頭固定在共同防護膜132和頂部部分134之間。設(shè)置支架116以便將探頭206的位置固定到外罩。在所示實施例中，支架116設(shè)有用于螺紋連接的孔形式的安裝裝置，以將支架安裝在流量計外罩120上。因此，支架116用于將共同防護膜132按壓在外罩120上，并且因而用于利用中間彈性0形環(huán)209按壓到共同防護罩132和外罩120之間而提供水密密封到外罩120。在有利的實施例中，頂部部分134和支架116成為一個整體，可能單件式的，例如支架116的安裝裝置能夠是法蘭形式的。貫通孔208與一個或多個固定構(gòu)件適用于將超聲波探頭206固定到電路板202，以便提供包括電路板202和超聲波探頭206的在物理上單獨的單元。替代實施例具有代替貫通孔的非貫通腔或平坦表面。圖3A顯示水密殼體338的透視圖，在水密殼體338中放置包括電路板和超聲波探頭的在物理上單獨的單元，由水密殼體包圍，水密殼體形成為包括頂部部分134、共同防護膜132和玻璃密封件128的套。通過插腳130提供電連接到電子電路，插腳130穿過玻璃密封件128形成玻璃密封穿通線。所示實施例能夠在不受到液體或潮氣侵入的條件下浸入液體中，并且不會因浸入到液體中而發(fā)生任何有害的影響。所示實施例根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)EIEC60529 分類為IP68，然而，如果殼體如上所述是水密的，具有其他分類的其他實施例也是可能的。圖3B顯示圖3A的實施例的局部剖切圖，沒有顯示大致一半的共同防護膜132和一半的頂部部分134。這使包括具有電子電路204的電路板202和固定于它的超聲波探頭的水密殼體的內(nèi)部顯現(xiàn)出來。通過插腳130提供從水密殼體的外部電連接到電子電路，通插腳130被引導(dǎo)通過玻璃密封件128而形成玻璃密封的穿通線。而且，在本實施例中，導(dǎo)電的共同防護膜連接到電氣接地以及兩個超聲波探頭，因而用于將兩個超聲波探頭連接到電氣接地。在所示實施例中，電子電路204的部件包括表面安裝裝置(SMD)部件，即適合于表面安裝技術(shù)的部件，優(yōu)選以相同的方法將探頭安裝在電路板202上。在本實施例中，頂部部分134和共同防護膜132通過釬焊彼此連接。然而，在替代實施例中，連接可以用激光焊接完成。由于激光焊接能夠?qū)Σ牧暇植考訜?，使材料在焊接時僅有小的熱撓曲，因而用激光焊接是有利的。在另一替代實施例中，連接使用彈性力密封完成，例如搭扣配合。在又另一替代實施例中，所示殼體用膠密封或者通過施加在彼此面對的相鄰表面上的反向力完成密封，施加所述力以便將所述表面按壓在一起，其中，所述表面之間可存在多種密封材料中的一種。甚至更進一步地，頂部部分134和共同防護膜132能夠利用螺桿連接在一起。圖4顯示現(xiàn)有技術(shù)的超聲波流量計的透視圖，其具有金屬的流量計外罩420，流量計外罩420具有適用于流體在其中流動的測量管414。附接到流量計外罩上的是第一防護膜432a和第二防護膜432b，用于在運行過程中屏蔽超聲波探頭406直接接觸在外罩內(nèi)部流動的流體。還顯示插腳430，插腳430用于電連接在超聲波探頭406和用來操作探頭406的電子電路之間。支架116用于按壓探頭406緊靠外罩420。在這個現(xiàn)有技術(shù)實施例中，超聲波探頭和用于操作探頭的電子電路(未圖示)沒有被防護以免于潮氣，因而這種流量計不適合使用在冷氣計(cooling meter)中，由于探頭和電子器件則將因冷卻流體的低溫所引起的冷凝產(chǎn)生的潮氣而被損壞，并且進一步地，在能夠檢測儀表的功能前需要探頭406、電子電路和外罩420的整個組件。這些缺點通過根據(jù)本發(fā)明的流量計單元克服。在下面，實施例E1-E16描述本發(fā)明的可能附加實施例。El. 一種布置成測量流過測量管的流體的流動速率的超聲波流量計，所述流量計包括 外罩(120)，其具有布置在內(nèi)部的測量管；第一和第二超聲波探頭(206)，其相對于外罩(120)布置成使得超聲波信號通過測量管中的流體在第一和第二超聲波探頭(206)之間行進；以及電路板(202)，其具有布置成用于操作第一和第二超聲波探頭(206)的電子電路 (204)，以及共同防護膜(132)，例如金屬薄板，布置成防止第一和第二超聲波探頭(206)與流體接觸。E2.根據(jù)El所述的超聲波流量計，其中，所述共同防護膜(132)形成例如IP68類殼體的水密殼體(338)的一部分，并且其中，所述第一和第二超聲波探頭(206)定位在所述水密殼體(338)內(nèi)。E3.根據(jù)El所述的超聲波流量計，其中，所述電路板(202)具有布置成用于操作第一和第二超聲波探頭(206)的電子電路(204)，具有電子電路(204)的電路板(202)定位在所述水密殼體(338)內(nèi)。E4.根據(jù)E2或E3所述的超聲波流量計，其中，所述水密殼體(338)包括在其表面上的電連接器，所述電連接器具有電連接到電路板(202)上的電子電路(204)的至少兩個插腳(130)。E5.根據(jù)E4所述的超聲波流量計，其中，所述電連接器例如利用玻璃密封的穿通線(128)穿透所述水密殼體。E6.根據(jù)E2-E5中的任意一項所述的超聲波流量計，其中，所述共同防護膜(132) 形成所述水密殼體(338)的底部部分，并且其中，所述水密殼體的頂部部分(134)連接到所述底部部分(132)，例如利用釬焊或激光焊接過程中的熱成形方法連接。E7.根據(jù)E1-E6中的任意一項的超聲波流量計，其中，所述共同防護膜(132)是用金屬制成的，并且其中，所述共同防護膜(132)用于電連接所述第一和第二超聲波探頭 (206)，例如將所述第一和第二超聲波探頭(106)電連接到電氣接地。E8.根據(jù)E1-E7中的任意一項所述的超聲波流量計，其中，所述共同防護膜(132) 包括第一和第二凹陷(236)，所述第一和第二凹陷(236)成形為分別接收所述第一和第二超聲波探頭(206)。E9.根據(jù)E1-E8中的任意一項所述的超聲波流量計，其中，所述第一和第二超聲波探頭(206)與所述電路板(202) —起形成在物理上單獨的單元。E10.根據(jù)E9所述的超聲波流量計，其中，所述第一和第二超聲波探頭(206)利用一個或多個固定構(gòu)件，例如一個或多個釬焊點(soldering)或者一個或多個夾子，相對于電路板(202)保持在適當(dāng)位置上。Ell.根據(jù)El-ElO中的任意一項所述的超聲波流量計，其中，所述共同防護膜 (132)是用金屬或用聚合材料形成的。E12.消費量計包括根據(jù)El-Ell中的任意一項所述的流量計，其中，所述消費量計是熱量計、冷氣計、水表或燃氣表中的一種。E13. 一種制造超聲波流量計的方法，所述方法包括形成共同防護膜，所述共同防護膜布置成防護第一和第二超聲波探頭；相對于所述共同防護膜安裝第一和第二超聲波探頭；安裝具有電子電路的電路板，所述電子電路布置成用于操作所述第一和第二超聲波探頭，以及相對于具有測量管布置在其中的外罩安裝所述第一和第二超聲波探頭。E14.根據(jù)E13所述的方法，包括將所述防護膜機械地連接至少一個其他部分以形成水密殼體，并且其中，所述第一和第二超聲波探頭定位在所述水密殼體中。E15.根據(jù)E13或E14所述的方法，包括在相對于所述共同防護膜安裝所述第一和第二超聲波探頭之前，將所述第一和第二超聲波探頭機械地固定到電路板。總之，本發(fā)明提供了一種超聲波流量計單元，例如一種形成用于超聲波測量流體流的流量計的一部分的單元。所述單元包括兩個超聲波探頭206、具有布置成用于操作所述超聲波探頭206的電子電路204的電路板202、以及用于防護探頭206的共同防護膜132， 共同防護膜132例如是金屬薄板。共同防護膜132形成水密殼體的一部分，水密殼體例如是IP68類殼體。兩個超聲波探頭206和具有電子電路204的電路板202定位在水密殼體中，并且因而被防護以免于潮氣損壞。玻璃密封的穿通線128能夠用于提供外部電接觸到電子電路204，即用于輸出電流動速率信號。因為這種流量計單元提供緊湊且堅固的單元， 所以這種流量計單元在許多應(yīng)用中是非常通用的。所述單元能夠與許多類型的裝置一起使用或者集成到許多類型的裝置中，例如流量計，如用于計費目的的消費量計或許多其他工業(yè)用或家用應(yīng)用中。雖然結(jié)合優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但本發(fā)明并非旨在限制于這里所闡明的具體形式。而是，本發(fā)明的保護范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。在這部分中闡明所述公開的實施例的特定具體細節(jié)的目的在于說明而非限制，以便提供對本發(fā)明的清楚透徹的理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易地理解的是，在不顯著偏離本公開的精神和保護范圍的條件下，本發(fā)明能夠在不與這里所闡明的細節(jié)精確地相符的其他實施例中實踐。進一步地，在上下文中，并且為了簡潔、清楚的目的，省略了已知設(shè)備、電路和方法的詳細描述，以避免不必要的細節(jié)和可能的誤解。在權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”不排除存在其他元件或步驟。此外，雖然在不同的權(quán)利要求中包括單個特征，但這些單個特征可以有利地組合起來，并且包括在不同的權(quán)利要求中不意味著特征的組合是 不可行的和/或不利的。此外，單數(shù)表示并不排除復(fù)數(shù)?！耙粋€”、 “第一”、“第二”等的表示不排除復(fù)數(shù)。附圖標(biāo)記包括在權(quán)利要求書中，但所包括的附圖標(biāo)記僅僅為了清楚目的，不應(yīng)當(dāng)解釋為限制權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種超聲波流量計單元，其布置成測量流體的流動速率，所述單元包括第一和第二超聲波探頭O06)，其允許超聲波信號通過所述流體在所述第一和第二超聲波探頭(206)之間行進；電路板002)，其具有布置成用于操作所述第一和第二超聲波探頭Q06)的電子電路 (204)，以及共同防護膜(132)，其布置成防護所述第一和第二探頭006)，且其例如是金屬薄板， 其中，所述共同防護膜(23 形成水密殼體(338)的一部分，所述水密殼體(338)例如是 IP68類殼體，并且其中，所述第一和第二超聲波探頭(206)和具有布置成用于操作所述第一和第二超聲波探頭(206)的電子電路(204)的電路板(20 定位在所述水密殼體(338)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單元，其特征在于，所述水密殼體(338)在其表面上包括具有例如至少兩個插腳的至少一個插腳(130)的電連接器，所述電連接器電連接到所述電路板(20 上的電子電路004)。
3.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單元，其特征在于，所述電連接器例如利用玻璃密封的穿通線(128)穿透所述水密殼體(338)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項所述的單元，其特征在于，所述水密殼體的頂部部分(134)連接到所述底部部分(132)，例如用釬焊或焊接形式的熱成形方法連接。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項所述的單元，其特征在于，所述共同防護膜(132)是用金屬制成的，并且其中，所述共同防護膜(132)用于電連接所述第一和第二超聲波探頭006)，例如將所述第一和第二超聲波探頭(106)電連接到電氣接地。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項所述的單元，其特征在于，所述共同防護膜(13 包括第一和第二凹陷036)，所述第一和第二凹陷(236)成形為分別接收所述第一和第二超聲波探頭(206)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項所述的單元，其特征在于，所述第一和第二超聲波探頭O06)與所述電路板(20 —起形成在物理上單獨的單兀。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單元，其特征在于，所述第一和第二超聲波探頭(206)利用一個或多個固定構(gòu)件相對于所述電路板(202) 固定就位，例如所述第一和第二超聲波探頭O06)的至少一個電終端直接釬焊到所述電路板(202)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項所述的單元，其特征在于，所述共同防護膜(132)是由金屬或由聚合材料形成的。
10.一種包括根據(jù)權(quán)利要求1-9中的任意一項所述的超聲波流量計單元的裝置。
11.一種布置成測量流過測量管的流體的流動速率的流量計，其中，所述流量計包括外罩(120)，在其內(nèi)部布置有測量管，以及根據(jù)權(quán)利要求1-9中的任意一項所述的超聲波流量計，其相對于所述外罩(120)布置成，使得允許超聲波信號通過所述測量管中的流體在所述第一和第二超聲波探頭(206)之間行進。
12.一種包括根據(jù)權(quán)利要求11所述的流量計的消費量計，其中，所述消費量計是熱量計、冷氣計、水表和燃氣表中的一種。
13.—種制造超聲波流量計單元的方法，所述方法包括形成共同防護膜，例如準(zhǔn)備金屬薄板，所述共同防護膜布置成防護第一和第二超聲波探頭；設(shè)置第一和第二超聲波探頭；將所述第一和第二超聲波探頭電連接到具有布置成用于操作所述第一和第二超聲波探頭的電子電路的電路板，例如將所述第一和第二超聲波探頭直接釬焊到所述電路板，以及將所述防護膜機械地連接到至少一個其他部分，例如通過釬焊或焊接，以便形成圍繞所述第一和第二超聲波探頭和布置成用于操作所述第一和第二超聲波探頭的電子電路的水密殼體。
14.一種制造流量計的方法，所述方法包括制造根據(jù)權(quán)利要求13所述的超聲波流量計單元，以及相對于外罩安裝超聲波流量計單元，所述外罩具有布置在其內(nèi)部的測量管以便允許超聲波信號通過所述測量管中的流體在所述第一和第二超聲波探頭之間行進。
全文摘要
一種超聲波流量計單元，例如一種形成用于超聲波測量流體流的流量計的一部分的單元。所述單元包括兩個超聲波探頭206，具有布置成用于操作所述超聲波探頭206的電子電路204的電路板202，以及共同防護膜132，共同防護膜132例如是金屬薄板，用于防護所述探頭206。所述共同防護膜132形成水密殼體的一部分，所述水密殼體例如是IP68類型的殼體。所述兩個超聲波探頭206和具有電子電路的電路板202定位在所述水密殼體內(nèi)，并且因而防止潮氣損害。玻璃密封的穿通線128能夠用于提供外部電連接到所述電子電路204，即用于輸出電流動速率信號。由于這種流量計單元提供了一種緊湊的、堅固的單元，所以這種流量計單元在許多應(yīng)用中是非常通用的。這種單元能夠與許多類型的裝置一起使用，或集成到許多類型的裝置中，如流量計，例如用于計費目的的消費量計或者在許多其他工業(yè)用或家用應(yīng)用中。
文檔編號G01F1/66GK102369418SQ201080014629
公開日2012年3月7日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月2日
發(fā)明者S·T·尼爾森 申請人:卡姆魯普股份有限公司