专利名称：水表箱的防冻保温方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及寒冷地区水表的防冻技术，特别与一种水表箱的防冻保温方法及其装
置有关。
背景技术：
在北方的日常生活中，为了抄表方便，水表出户集中安装已经是一种普遍现象。在寒冷的冬季，从自来水厂接到用户水表的自来水管是具有全面的保温措施的，水管中的水 温基本能维持在5 7°C左右，而对于水表的防冻保温措施，相对来说还是一个比较薄弱的 环节。一旦户外水表箱保温措施不到位，用户就无法正常使用自来水。目前，防冻水表箱的主流设计是将箱体采用保温材料制成，这样可以将水表箱体 内部与外部隔离，保持箱体内部热量不向外散发，从而达到防冻效果。但是这类的防冻水表箱的防冻效果比较局限，无法主动得到热量维持箱内温度。 一般自来水管内在_4°C结冰，如果水表箱长期处于温度很低的环境下，箱内水温度会下降 到_4 V，甚至更低，水管内就出现结冰现象。本发明中就是针对这一现状，对现有的集成水表的保温水表箱做了突破性的设 计，提出一种防冻保温的全新方法，本案由此产生。

发明内容
本发明的目的在于提供一种水表箱的防冻保温方法，用水散发的热量来抵消水表 箱所释放的热量，使得水表箱处于保温状态中，维持水表箱中水管内的温度在_3°C以上，保 证所有水表正常工作，适合北方寒冷地区的水表防冻。本发明的另一目的是提供一种水表箱的防冻保温装置，结构简单，成本低，对集成 的所有水表进行有效防冻保温。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下水表箱的防冻保温方法，在水表箱内，进水管进水至一个储存容器中，再由出水管 分接至各个水表中；储存容器中储存的水所能释放的全部热能大于或者等于水表箱在参考 时间内所有水表不工作状态下内所释放的热能，即Q·，且储存容器的水每个小时所 释放的热能大于或者等于水表箱所有水表不工作状态下每个小时所释放的热能，即
^ 箱/时。所述参考时间为8个小时。所述的水表箱包括玻璃钢外壳和保温内层复合而成，保温内层为发泡保温材料复 合而成，比如PU(聚氨酯)和PS(聚苯乙烯)复合而成。所述进水管的总进水阀门位于水表箱内，出水管分接到各个用户的进水阀后，再 接至各个用户水表；所述的水表箱内部的水管和水表都套有用发泡保温材料制成的保温套。所述的储存容器由金属、非金属或者两者组合拼接而成。
所述的进水管在储存容器的下方，出水管在储存容器的上方。所述的储存容器部分嵌在墙体中。所述的储存容器底部设有放水孔，在水表箱体上安装有防盗螺杆；防盗螺杆包括 一体成型的杆身和套在杆身上的活动螺帽；杆身的上具有突起的垫圈，将杆身分成上下两 个部分，上部杆身表面切有螺纹，下部杆身具有至少一个凸块，杆身的头部套有一个活动螺 帽，活动螺帽的内径大于杆身，外径小于凸块的高度，杆身端头轴向冲压，形成外扩，套住活 动螺帽；所述的防盗螺杆，其拆装的螺杆工具包括套头和手柄，套头具有一个容纳杆身下部 的腔体，在腔体上开有对应凸块的凹槽。所述的活动螺帽，其向外的端头为一个斜面，防止其他工具对其进行钳制。水表箱的防冻保温装置，在水表箱内具有一个用于盛装水的储存容器，进水管接 在储存容器上，出水管从储存容器上接出后分接到各个水表上；水表箱包括玻璃钢外壳和 保温内层复合而成，保温内层为PU和PS复合而成。本发明采用的原理和有益效果如下本发明中主要防冻保温的热能来自于从进水管灌入储存容器中的水(在北方，自 来水管具有相应保温措施，从进水管引进的水基本上维持在5 7°C )，储存容器中的水具 有足够热能来补充水表箱在相同时间内所失去的热能，同时且储存容器的水每个小时所释 放的热能大于或者等于水表箱所有水表不工作状态下每个小时所释放的热能，这就实现给 整个水表箱起到防冻保温的功能。其中储存容器的容量，就是根据实际情况设计，只要满足储存容器中的水在不更 换的前提下所能释放的全部热能，大于或者等于所有水表不工作状态下水表箱所失去的热 能。而在行业中，这个水表不工作状态的参考时间一般设为8个小时。也就是说储存容器 中的水，其热能至少要坚持8个小时的保温。由于，本发明中所有水表都是通过储存容器引水，只要有其中一个用户用水，储存 容器中水就会流动，储存容器中就会再次更换成5 7°C的水，热能得到补充，防冻保温持 续不断进行。由此也可以看出，所有水表不工作状态维持8个小时也是一个保守参考值，因 为所有用户在8个小时内都不用水的情况基本不会发生，或者时间要短的多，多为6个小时 以下。本发明中水表箱采用多种材料复合而成，而且水表箱内的水管和水表都用保温套 进一步保温防护，这样使得水表内部的水温度高于储存容器中的水温，高于水表箱内空气 的温度，这样提高保温效果，使得热能持续的时间更长。同时，本发明中还可以将进水阀门 也位于水表箱内，进行全面防冻保护。储存容器的材质可以是金属或者非金属，非金属材质储存容器的散热速度小于金 属材质储存容器，如果非金属材质能满足Q水/时≥Q箱/时，则采用非金属材质可以节省成本， 而且储存容器不易腐蚀，使用寿命长。但是如果非金属材质储存容器的无法满足这个释放 热能的速度，就需要部分或者是全部采用金属材质，使其能满足Q水/时≥Q箱/时。
另外，本发明中进水管在储存容器的下方，出水管在储存容器的上方，实现储存容 器内的水完全正真替换。针对北方室内供暖现象，储存容器还可以部分嵌在墙体中。在供 暖情况下，墙体的温度基本维持在10 12°c，这样热能除了储存容器中的水，还可以从墙 体上吸取额外的热能来维持水表箱所需要的散热，防冻更加持久，温度可以维持更高。
还有，储存容器长时间密封储水，底部容易积水垢或者其他沉淀物。为了可以定时 清洗，在储存容器底部开有一个放水孔。同时为了防止偷水漏水现象，在水表箱上配有防盗 螺杆密封。本发明就是基于能量守恒定律，实现对水表的全面保护，而整体装置结构简单，只 要添加一个储水容器，接上进水管和出水管就能实现防冻保温，效果显著，成本低。说明书附1是本发明较佳实施例一的结构示意图；图2是图IA部的放大图；图3是本发明较佳实施例一中防盗螺杆的结构示意图；图4是本发明较佳实施例一中防盗螺杆使用状态示意图；图5是本发明较佳实施例一中螺杆工具的结构示意图；图6是本发明较佳实施例三的结构示意图；图7是本发明较佳实施例四的结构示意图。
具体实施例方式实施例一水表箱的防冻保温装置，如

图1和图2所示，水表箱1是由玻璃钢外壳11和保温 内层12复合而成，保温内层12为PU和PS两种发泡保温材料复合而成。箱体的外径尺寸 为 750mmX600mmX250mm，内径尺寸为 650mmX500mmX 150mm。为了得到水表箱1每个小时所释放的热量数据，采用如下实验在空的水表箱1内放置用塑料容器盛装的一壶5kg水，将水表箱1置于_23°C环境 下，在0小时、1小时、2小时三个时间点各自测量水和箱内空气的温度，水温分别为7. 12 °C、 5. 45°C、3. 76°C;箱内空气温度为-3. 0°C、_4. 3°C、_5. 61°C。水温和空气温度每个小时下降 值取其平均值，则At7K= 1.68, Atfi= 1.3。水表箱1所释放的热能是两部分组成，和Qsait，其中水表箱内腔的体积、空气 体积的所占的体积计算方式如下Ve= 0. 65X0. 5X0. 15 = 4. 875Xl(T2m3Vfi= V箱—V水=4. 875Χ1(Γ2-5/1Χ 103 = 4. 375Xl(T2m3m空=Vfi/P 空=4. 375Χ1(Γ2/1· 205 = 3. 63Xl(T2kgQ箱/时=Q水放+Q空放=m水c水厶{水+111空(；空At空= 5 X 4. 2 X IO3 X 1. 68+3. 63 X 1(Γ2 X 1. 006 X IO3 X 1. 3= 3. 528 X 104+47. 4 ^ 3. 528 X IO4J从上面的计算中可以看出，水表箱1内的空气所释放的热能基本可以忽略，水表 箱1失去的热能基本等于水所失去的热能。如果使用该水表箱1，在-23 °C环境下，参考值8个小时内失去的热能是Qis = 3. 528X 104X8 ^ 2. 82X10”。在本实施例中，水表箱1内部设置一个容纳13kg水的储水容器2，进水管3接在储水容器2的底部，进水管3上配有一个总进水阀31。出水管4接在储水容器2的上方，然 后分接到各个用户的进水阀41上，再接到各个用户的水表5上，本实施例中水表具有六个。水引入后充满储水容器2才分流到入户，这样可以确保储水容器2中始终具有13kg的水。水表箱1内部的水管和水表的外面还裹着一个保温套，保温套用发泡材料，比如PU或者珍 珠棉等制成。该水从自来水管中引入是，基本在5 7°C，假设其温度为5°C，而一般储水容器的 水到达在_4°C时，整个水表箱就无法正常使用，从保守角度考虑，计算13kg的水从5°C下降 到_3°C所能释放的全部热能，是否能够满足水表箱1在8个小时内所失去的热能。Q水=m水c水13X4. 2X103X8 ^ 4. 37X IO5J0水> Q箱，Q水/Q箱,时=4. 37Χ 105/3. 528 X IO4 ^ 12. 4 小时所以，本实施例在_23°C环境下，完全能弥补水表箱1所失去的热能，且在所有用 户不用水的状态下(即储存容器2中的水未更换)坚持大约12. 4个小时，远远超过行业中 的保守参考值8个小时。实际使用中，由于6个水表同时共用一个储存容器2，所以只要其中一家用户用 水，储存容器2中水就会更换。更换入内的水又是5 7°C，这样热能源源不断得到补充。经 过实验测试，一般所有水表都不工作的状态最多不会超过6个小时，远未达到保守参考值8 小时，所以完全不用担心热能不足的问题。至于储存容器2所采用的材质，由于上述实验中，5kg水是采用塑料容器盛装，其 每个小时的释放的热能为Qism= 3. 528X 104J，所以，本实施例中13kg的水，其散热表面积 大，采用相同材料的储存容器2，其每个小时释放的热能也大于3. 528 X IO-4J,若局部或者 全部采用金属材质，散热更快，更加满足Q 水/时> Q箱/时。一方面考虑到储存容器2长时间储水，其底部容易积累水垢和其他沉淀物，所以 在储存容器2的底部开有一个放水孔21。但是另一方面有考虑到防止储存容器2偷水漏 水现象，因此，在本发明的水表箱1配有防盗螺杆6，该防盗螺杆6需配上专用的螺杆工具7 方可进行拆装，以此达到两全目的。下面结合图3 图5对防盗螺杆6和螺杆工具7进行详细描述。防盗螺杆6包括一体成型的杆身61和套在杆身61端头上的活动螺帽62。杆身61的上具有突起的垫圈63，将杆身61分成上下两个部分。上部杆身表面切 有螺纹64，下部杆身具有一个凸块65，凸块65与垫圈63相连。在下部杆身61的端部套有一个活动螺帽62。所谓活动螺帽62，就是活动螺帽62 的内径大于杆身61，然后在杆身61端头用冲床轴向冲开，四周形成外扩，套住活动螺帽62。 为了整体形状的美观，活动螺帽62的套固定的杆身部分直径小于杆身61的上部，使得活动 螺帽62套上后，整体直径大致相同。这里需要注意的是，活动螺帽62的外径要小于凸块65 的高度，保证凸块65能与螺杆工具7配合。螺杆工具7包括套头71和手柄72，套头71具有一个容纳杆身下部的腔体73，在 腔体73内壁上开有一个对应凸块的凹槽74。另外，活动螺杆6的向外端头为一个斜面66，这样能有效防止其他工具对其进行 强行钳制。在实际使用时，螺杆工具7套住杆身61下部，凸块61卡入凹槽74中，然后握住手 柄72，进行旋转安装。安装后活动螺帽露置在外面，由于一般的拆装工具作用在活动螺帽 62无法施力，所以起到防盗功能。
实施例二本实施中装置与实施例一完全相同，对其做_35°C环境测试。同样采用5kg的水做实验，在空的水表箱1内放置用塑料容器盛装水，将水表箱1置于-35°C环境下，在0小时、1小时、2小时三个时间点测量水温，分别为7. 25°C、5. 21°C、 3. 13°C，则每小时2. 06。由于水表箱1内的空气热能基本忽略，所以空气温度不做 测试。Q箱/时=Q水放=m水c水 A 4= 5X4. 2X 103X2. 06 ^ 4. 33X IO4JQ箱=4. 33X IO4X8 3. 46X IO5J在本实施例中，Q水=m水c水13X4. 2X103X8 ^ 4. 37X IO5J0水> Q箱，Q水/Q箱,时=4. 37Χ 105/4. 33 X IO4 ^ 10. 1 小时所以，本实施例在_35°C环境下，也完全能弥补水表箱1所失去的热能，且在所有 用户不用水的状态下坚持大约10. 1个小时，远远超过行业中的保守参考值8个小时。实施例三本实施的结构如图6所示，储存容器2有部分是嵌入在墙体8中，而北方寒冷季节 室内供热时，墙体8基本温度维持在12 15°C，水引入储存容器2时，基本可以保持在7°C 以上。所以储存容器2的水热能比实施例一或二都要高，所以能保温更长时间。而且，由于 墙体8受室内供热，不断给储存容器2提供热能，因此，当储存容器2中的水一直不更换，即 所有水表不工作的时间更长，也具有足够的热能来维持水表箱1所失去的热能。所以，本实施例在_23°C环境下，也完全能弥补水表箱1所失去的热能，且在所有 用户不用水的状态下能一直处于保温状态，远远超过行业中的保守参考值8个小时。实施例四本实施例中热能计算和水表箱1内部的结构都和实施例一相同，只是水表箱1嵌 置在地下，属于地埋式结构，针对进水管3位于地下的特殊情况，结构如图7所示。
权利要求
水表箱的防冻保温方法，其特征在于在水表箱内，进水管进水至一个储存容器中，再由出水管分接至各个水表中；储存容器中储存的水所能释放的全部热能大于或者等于水表箱在参考时间内所有水表不工作状态下内所释放的热能，即Q水≥Q箱，且储存容器的水每个小时所释放的热能大于或者等于水表箱所有水表不工作状态下每个小时所释放的热能，即Q水/时≥Q箱/时。
2.如权利要求1所述的水表箱的防冻保温方法，其特征在于所述参考时间为8个小时。
3.如权利要求1所述的水表箱的防冻保温方法，其特征在于所述的水表箱包括玻璃 钢外壳和保温内层复合而成，保温内层为发泡保温材料复合而成。
4.如权利要求1所述的水表箱的防冻保温方法，其特征在于所述进水管的总进水阀 门位于水表箱内，出水管分接到各个用户的进水阀后，再接至各个用户水表；所述的水表箱 内部的水管和水表都套有用发泡保温材料制成的保温套。
5.如权利要求1所述的水表箱的防冻保温方法，其特征在于所述的储存容器由金属、 非金属或者两者组合拼接而成。
6.如权利要求1所述的水表箱的防冻保温方法，其特征在于所述的进水管在储存容 器的下方，出水管在储存容器的上方。
7.如权利要求1所述的水表箱的防冻保温方法，其特征在于所述的储存容器部分嵌 在墙体中。
8.如权利要求1所述的水表箱的防冻保温方法，其特征在于所述的储存容器底部设 有放水孔，在水表箱体上安装有防盗螺杆；防盗螺杆包括一体成型的杆身和套在杆身上的 活动螺帽；杆身的上具有突起的垫圈，将杆身分成上下两个部分，上部杆身表面切有螺纹， 下部杆身具有至少一个凸块，杆身的头部套有一个活动螺帽，活动螺帽的内径大于杆身，夕卜 径小于凸块的高度，杆身端头轴向冲压，形成外扩，套住活动螺帽；所述的防盗螺杆，其拆装 的螺杆工具包括套头和手柄，套头具有一个容纳杆身下部的腔体，在腔体上开有对应凸块 的凹槽。
9.如权利要求1所述的水表箱的防冻保温方法，其特征在于所述的活动螺帽，其向外 的端头为一个斜面。
10.水表箱的防冻保温装置，其特征在于在水表箱内具有一个用于盛装水的储存容 器，进水管接在储存容器上，出水管从储存容器上接出后分接到各个水表上；水表箱包括玻 璃钢外壳和保温内层复合而成，保温内层为PU和PS复合而成。
全文摘要
本发明主要公开了一种水表箱的防冻保温方法及其装置，在水表箱内，进水管进水至一个储存容器中，再由出水管分接至各个水表中。储存容器中储存的水所能释放的全部热能大于或者等于水表箱在参考时间内所有水表不工作状态下内所释放的热能，即Q水≥Q箱，且储存容器的水每个小时所释放的热能大于或者等于水表箱所有水表不工作状态下每个小时所释放的热能，即Q水/时≥Q箱/时。本发明主要用水散发的热量来抵消水表箱所释放的热量，使得水表箱处于保温状态中，维持水表箱中水管内的温度在-3℃以上，保证所有水表正常工作，适合北方寒冷地区的水表防冻，整个装置结构简单，成本低。
文档编号G01F15/10GK101846538SQ201010204000
公开日2010年9月29日 申请日期2010年6月14日 优先权日2010年6月14日
发明者陈绍根 申请人:陈绍根