專利名稱：壓力自適應浮子的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種壓力自適應浮子，它可應用于帶壓介質使用的浮子式液位計、液位開關作為感測部件，也可用于以浮子為感測致動部件的自力閥、疏水器等。
現(xiàn)有的浮子都是密閉式的，提高浮子的耐壓能力一般采取的措施是增加壁厚;分段增設加強箍;采用價格昂貴的高強度、低密度材質如鈦材等;也可以從結構形狀方面采取措施，如球狀浮子耐壓最好，可采用多個球狀浮子聯(lián)在一起作為一個浮子使用。在實際應用中，往往上述幾種措施綜合考慮。采用上述措施制造的浮子，具有體積大，結構較復雜，成本高等缺點;綜合考慮浮子體積與重量的關系，壓力較高時，低密度介質使用的浮子不易實現(xiàn)，即縮小了介質密度適用范圍;而且采取上述措施提高浮子的耐壓能力也是有限度的。
鑒于上述現(xiàn)有技術中存在的缺點，本發(fā)明的目的是提供一種壓力自適應浮子，其內(nèi)部壓力能夠隨著容器內(nèi)的壓力變化而相應變化，使浮子的內(nèi)外壓力平衡，從根本上解決浮子的耐壓問題。
本發(fā)明的技術解決方案是這種壓力自適應浮子由浮子本體，通管和防液裝置組成，防液裝置為一空心腔體，位于浮子本體之上，防液裝置的下部開有孔;通管與浮子本體密封聯(lián)接，其下端位于本體腔內(nèi)，上端位于防液裝置腔內(nèi)且高于其下部開孔，浮子本體內(nèi)腔通過通管與防液裝置內(nèi)腔相通，再由開孔與浮子外氣相相通。
應用時，浮子防液裝置下部的開孔處在介質液面之上的氣體中，浮子本體內(nèi)腔通過通管、防液裝置內(nèi)腔和防液裝置下部開孔與容器氣相相通，實現(xiàn)浮子內(nèi)外壓力自動平衡。
由于上述壓力自適應浮子采用了內(nèi)外相通原理，耐壓無限度，從根本上解決了浮子的耐壓問題;即使用作高壓、超高壓浮子，其壁厚也可以象常壓介質使用的浮子一樣薄，因而浮子的重量輕，體積小，成本低，還可以適用于低密度介質。
下面結合附圖對本發(fā)明作詳細說明。


圖1是本發(fā)明壓力自適應浮子的第一個實施例的剖視圖。
圖2是本發(fā)明壓力自適應浮子的另一實施例的剖視圖。
圖1所示的剖視圖中，空心柱狀浮子本體(1)之上設有防液裝置(2)，兩者焊接聯(lián)接。防液裝置(2)實際上為一空心罩，其最下部開有孔(4)，孔(4)開度不宜過小，以順暢地從防液裝置(2)內(nèi)排液為度。通管(3)與浮子本體(1)的頂壁密封聯(lián)接(焊接)，其下端直抵浮子本體內(nèi)腔底部，下端部為一斜坡口，上端直抵防液裝置(2)內(nèi)腔頂部并略向下彎頭。
應用時浮子垂直漂浮在介質(5)中，在正常狀態(tài)，浮子防液裝置(2)下部的開孔(4)暴露在介質(5)液面之上的氣體中，浮子本體(1)內(nèi)腔通過通管(3)和防液裝置下部開孔(4)與容器氣相相通，使浮子本體(1)內(nèi)腔壓力隨容器內(nèi)壓力的變化作相應變化，實現(xiàn)浮子內(nèi)外壓力自動平衡。當介質液位波動大或非正常狀態(tài)如介質滿罐時，使孔(4)浸沒在介質中，少許介質會由孔(4)進入防液裝置(2)，并壓縮防液裝置和浮子本體內(nèi)的氣體，使之壓力升高，阻止了繼續(xù)進液。在此情況下，若容器內(nèi)壓力升高，進入防液裝置(2)內(nèi)腔的液柱也將相應升高，當液柱升至通管上端口時，達到了防液裝置(2)防止進液的能力極限。若此時容器壓力再升高，介質就會進入浮子本體(1)內(nèi)腔。因此，雖然壓力自適應浮子的耐壓無限度，但在實際應用中應使浮子工作在所設計的防液能力極限范圍內(nèi)。下面分析一下浮子結構參數(shù)與工藝各參數(shù)間的關系。設介質浸沒孔(4)時刻容器內(nèi)的壓力為P1，溫度為T1，防液裝置(2)內(nèi)液柱達到通管(3)上端口(可認為介質充滿防液裝置(2)內(nèi)腔)時的壓力為P2，溫度為T2;浮子本體(1)容積為V本，防液裝置(2)在開孔(4)以上的容積為V防，孔(4)到通管(3)上端口間垂直距離為H，介質(5)的密度為γ，根據(jù)氣體狀態(tài)方程PV＝ZnRT可得P1(V本+V防)＝Z1nRT1(P2-Hγ)·V本＝Z2nRT2
則 (P1(V本＋V防))/(Z1T1) = ((P2-Hy)·V本)/(Z2T2) (1)式(1)就是壓力自適應浮子的結構參數(shù)V本、V防、H與工藝及介質參數(shù)間的關系式。
式(1)中，Z1為容器內(nèi)氣相氣體在P1、T1狀態(tài)下的壓縮因子，可以由P1、T1及氣體的臨界參數(shù)計算查表可得;Z2為P2、T2狀態(tài)下的壓縮因子，同理也可取得。
高壓情況下，Hγ相對P2可以忽略不計，則(1)式可簡化為 (P1(V本＋V防))/(Z1T1) = (P2V本)/(Z2T2) (2)在實際應用中可以根據(jù)介質密度，氣相組份，工藝參數(shù)(壓力、溫度)，包括非正常狀態(tài)的工藝參數(shù)，按式(1)和/或(2)計算壓力自適應浮子的各結構參數(shù)，并合理地設計，可使壓力自適應浮子在每一個實際應用中，可靠地保障不向浮子本體(1)內(nèi)腔進液，以達到壓力自適應浮子可靠運行之目的。
上述非正常狀態(tài)一旦消除，即介質液位下降到孔(4)之下，防液裝置(2)內(nèi)的液體會由孔(4)自動排出。
浮子本體(1)內(nèi)腔日久可能會有凝液積存，從而將插到其底部的通管(3)的下端口液封，當浮子外壓力略下降時，由于浮子內(nèi)外壓差作用使凝液順通管(3)和孔(4)排出。
根據(jù)同一發(fā)明構思還可設計出壓力自適應浮子的另一實施例。圖2為其剖視圖，在圖2中，空心球狀的浮子本體(1′)之上設有空心柱狀的防液裝置(2)，兩者焊接聯(lián)接。防液裝置(2)最下部開有孔(4)，孔(4)不宜過小，以能順暢地從防液裝置(2)內(nèi)排液為度。有一導向桿套管(6)上下貫穿防液裝置(2)和浮子本體(1′)，其上端與防液裝置(2)頂壁密封聯(lián)接，下端與浮子本體(1′)的底壁密封聯(lián)接。導向桿套管外套有通管(3′);通管(3′)與導向桿套管(6)、防液裝置(2)和浮子本體(1′)是同軸的，這樣通管(3)的內(nèi)壁與導向桿套管(6)的外壁間形成環(huán)形柱狀通道(7)，該通道(7)應盡量狹窄，但以氣液體暢通為度。通管(3′)與浮子本體(1′)頂壁密封聯(lián)接，通管(3′)上抵防液裝置(2)頂部，下抵浮子本體(1′)底部，使浮子本體(1′)內(nèi)腔通過環(huán)形通道(7)與防液裝置(2)內(nèi)腔相通，再由孔(4)與浮子外氣相相通。實現(xiàn)浮子內(nèi)外壓力自動平衡。
這種壓力自適應浮子應用時，其導向桿套管(6)內(nèi)插入一根導向桿(未示出)，導向桿垂直于介質(5)的液面，浮子隨著液面的升降，順著導向桿上、下移動。在正常工作狀態(tài)，孔(4)暴露在介質(5)液面之上的氣體中，浮子本體(1′)內(nèi)腔通過環(huán)形通道(7)和孔(4)與浮子外氣相相通，實現(xiàn)浮子內(nèi)外壓力自動平衡。
本實施例防液裝置(2)防止浮子本體(1′)內(nèi)腔進液的原理，浮子結構參數(shù)與介質、工藝參數(shù)間的關系式，以及浮子本體(1′)內(nèi)凝液的排出原理與圖1的實施例相同，在此不再贅述。
當然浮子本體(1)或(1′)和防液裝置(2)的形狀并不局限于上述兩實施例的形狀，也可以設計成其他形狀。上述兩實施例中，浮子本體(1)或(1′)與防液裝置(2)都是直接上下聯(lián)接(焊接)，當然兩者也可以上、下間隔一定距離，而通過通管(3)或(3′)和/或其它部件間接相聯(lián)，此種情況時，防液裝置(2)下部開孔(4)可以開在其底部。
上述兩實施例中，通管(3)或(3′)由本體(1)或(1′)的頂部插進其內(nèi)腔并伸到底部，當然也可以設計成由底部或其他部位插入浮子本體(1)或(1′)內(nèi)腔，但無論從何部位插入，通管(3)或(3′)與浮子本體(1)或(1′)的插入部位必須密封聯(lián)接，且通管的下端位于浮子本體(1)或(1′)的內(nèi)腔底部。上述兩實施例中，通管(3)或(3′)由防液裝置(2)的底部進入其內(nèi)腔，當然也可由其頂部或其他部位進入其內(nèi)腔，此種情況，通管(3)與防液裝置(2)的進入部位必須密封聯(lián)接，且上端位于防液裝置(2)內(nèi)腔頂部。
權利要求
1.一種壓力自適應浮子，其特征在于它由浮子本體，通管和防液裝置(2)組成；防液裝置(2)為一空心腔體，位于浮子本體之上，防液裝置的下部開有孔(4)；通管與浮子本體密封聯(lián)接，其下端位于浮子本體腔內(nèi)，上端位于防液裝置(2)腔內(nèi)并高于開孔(4)，浮子本體的內(nèi)腔通過通管與防液裝置(2)內(nèi)腔相通，再由開孔(4)與浮子外氣相相通。
2.根據(jù)權利要求1所述的壓力自適應浮子，其特征在于，所說的浮子本體為空心柱狀浮子本體(1)，通管(3)下端直抵浮子本體(1)的內(nèi)腔底部，下端部為一斜坡口;上端直抵防液裝置內(nèi)腔的頂部，并略向下彎頭。
3.根據(jù)權利要求1所述的壓力自適應浮子，其特征在于，所說的浮子本體為空心球狀浮子本體(1′)，有一導向桿套管(6)上下貫穿防液裝置(2)和浮子本體(1′)，其上端與防液裝置(2)頂壁密封聯(lián)接，下端與浮子本體(1′)的底壁密封聯(lián)接，導向桿套管外套有通管(3′)，通管(3′)與導向桿套管(6)，防液裝置(2)和浮子本體(1′)是同軸的，通管(3′)的內(nèi)壁與導向桿套管(6)的外壁間形成環(huán)形柱狀通道(7);通管(3′)與浮子本體(1′)頂壁密封聯(lián)接，通管(3′)上抵防液裝置(2)頂部，下抵浮子本體(1′)底部;浮子本體(1′)內(nèi)腔通過環(huán)形通道(7)與防液裝置(2)內(nèi)腔相通，再由孔(4)與浮子外氣相相通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種壓力自適應浮子，它由浮子本體(1)，防液裝置(2)和通管(3)組成。防液裝置(2)為一空心腔體，位于浮子本體(1)之上，其下部開有孔(4)，通管(3)與浮子本體(1)密封聯(lián)接，其下端位于浮子本體(1)腔內(nèi)，上端位于防液裝置(2)腔內(nèi)并高于孔(4)；浮子本體(1)內(nèi)腔通過通管(3)和孔(4)與容器氣相相通，實現(xiàn)浮子內(nèi)外壓力自動平衡。這種浮子與已有的浮子相比具有體積小，重量輕，成本低，耐壓無限度等優(yōu)點，且適用于高壓低密度介質。
文檔編號F16K33/00GK1101111SQ9311796
公開日1995年4月5日 申請日期1993年9月29日 優(yōu)先權日1993年9月29日
發(fā)明者陳明海 申請人:陳明海