浮力式液位計(jì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種浮力式液位計(jì)，運(yùn)用浮力、重力、平衡力三力平衡法，測(cè)量液位。主要為解決被測(cè)介質(zhì)的溫度、壓力、汽化、凝結(jié)對(duì)測(cè)量的影響，填補(bǔ)目前相關(guān)測(cè)量?jī)x表的不足。本方法，不受浮子比重小于被測(cè)液體比重的限制，可以用實(shí)心或空心浮子測(cè)量液位?？梢愿鶕?jù)具體情況制作出適用于多種環(huán)境多種液位的測(cè)量計(jì)。本處列舉一種針對(duì)工業(yè)鍋爐中汽包水位測(cè)量——汽包水位開(kāi)關(guān)。該汽包水位開(kāi)關(guān)精度高、可靠性高、漂移小、不需要經(jīng)常校驗(yàn)調(diào)整。與變送器相比，中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少，不需要進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，成立比較獨(dú)立的保護(hù)信號(hào)輸出。省去了復(fù)雜的電子軟硬件，不需要進(jìn)行汽水密度補(bǔ)償計(jì)算，基本消除了汽水密度變化的影響和鍋爐負(fù)荷快速變化的影響。
【專利說(shuō)明】浮力式液位計(jì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]工業(yè)水位測(cè)量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)水位測(cè)量中，有高溫、高壓、負(fù)壓、汽化、凝結(jié)、溫度壓力變化等環(huán)境惡劣，但要求測(cè)量精確、可靠、迅速、遠(yuǎn)傳等，現(xiàn)有儀表各有優(yōu)缺點(diǎn)，在有些方面顯得不能滿足要求。本設(shè)計(jì)發(fā)明就是填補(bǔ)目前相關(guān)測(cè)量?jī)x表在一些方面的不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明運(yùn)用浮力、重力、平衡力三力平衡法，測(cè)量水位或其它液位。主要為解決被測(cè)介質(zhì)的溫度、壓力、汽化、凝結(jié)對(duì)測(cè)量的影響，填補(bǔ)目前相關(guān)測(cè)量?jī)x表的不足。
[0004]本方法，不受浮子比重小于被測(cè)液體比重的限制，可以用實(shí)心或空心浮子測(cè)量液位?？梢愿鶕?jù)具體情況制作出適用于多種環(huán)境多種液位的測(cè)量計(jì)。
[0005]本處列舉一種針對(duì)工業(yè)鍋爐中汽包水位測(cè)量一汽包水位開(kāi)關(guān)。
[0006]按電廠汽包水位設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一種的水位開(kāi)關(guān)具體說(shuō)明書:
與其它測(cè)量方法和產(chǎn)品相比，該汽包水位開(kāi)關(guān)精度高、可靠性高、漂移小、不需要經(jīng)常校驗(yàn)調(diào)整，輸出開(kāi)關(guān)量。與變送器相比，中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少，不需要進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，比較獨(dú)立的保護(hù)信號(hào)輸出。省去了復(fù)雜的電子軟硬件，不需要進(jìn)行汽水密度補(bǔ)償計(jì)算，基本消除了汽水密度變化的影響和鍋爐負(fù)荷快速變化的影響。
[0007]原理:1，一種浮力式液位計(jì)，利用浮子的重力浮力平衡力相加，使浮子移感受液面的變化而產(chǎn)生位移，由此位移推出被測(cè)液面的變化結(jié)果，其特征是突破了傳統(tǒng)的浮子液位計(jì)的浮子比重需要小于被測(cè)液體的比重。2，較簡(jiǎn)單的一種平衡的方法是利用杠桿平衡:用兩個(gè)物體做浮子，利用這兩個(gè)浮子的密度不同或形狀不同或高低位置不同，在同一連通體的液體中，受到的浮力和液位的變化關(guān)系不同，用杠桿的方法，把這兩個(gè)浮子體連接起來(lái)，檢測(cè)杠桿的變化或受力情況，得到液位的變化的情況。3，利用減少冷熱液體對(duì)流的方法，使檢測(cè)系統(tǒng)得到一個(gè)溫度較低的部位，便于磁信號(hào)和電信號(hào)信號(hào)的檢測(cè)和輸出。
[0008]進(jìn)步點(diǎn):I，此方法，可以制作多種液位計(jì)。2，不受浮子比重的限制?？梢愿挠脤?shí)心體做浮子，與傳統(tǒng)的空心浮子相比。不受高溫高壓的限制，不受壓力溫度變化的限制，消除了空心浮子進(jìn)水的故障。3，實(shí)心浮子制造成本低。4，磁和電信號(hào)輸出點(diǎn)溫度低，嬌嫩測(cè)量元件不易損壞。可按廉價(jià)或精度選擇多種測(cè)量方法，可提高測(cè)量的精度和可靠性。5，此方法做的變送器在真空系統(tǒng)和壓力溫度變化快的場(chǎng)合可以取代現(xiàn)在普遍使用的測(cè)水位的平衡容器式差壓變送器的不足。6，實(shí)心浮子做的水位開(kāi)關(guān)相比傳統(tǒng)的空心浮子相比，不受形狀的限制。比如可以做的扁平，上下較短，減少水因密度變化的影響，可以讓水的溫度和壓力變化對(duì)液位動(dòng)作值產(chǎn)生較小的影響。用作電廠汽包水位開(kāi)關(guān)時(shí)，可以使水的密度變化造成的偏差值在允許范圍內(nèi)，省去水的密度變化的補(bǔ)償計(jì)算。比如，假設(shè)浮筒內(nèi)是飽和溫度，浮子高度可以20毫米。18Mpa時(shí)浮子吃水深度6.7毫米是杠桿平衡，那么I?19Mpa之間變化，浮子平衡是吃水深度的誤差小于I毫米。7，實(shí)心浮子相比傳統(tǒng)的空心浮子，輸出力度做大做小較容易，相同體積的浮子，實(shí)心浮子輸出力度大。8，浮子和儀表可以做大做小，以配合不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作工藝水平、精度要求、可靠性要求、環(huán)境要求、水質(zhì)要求，檢修要求等。9，原理可靠，做具體的儀表時(shí)，做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝制作，可以得到高精度，高可靠的儀表。10，傳統(tǒng)空心浮子，常出現(xiàn)的浮子進(jìn)水的故障，實(shí)心浮子不會(huì)進(jìn)水。11，使用子母水筒。這樣需要多個(gè)水位開(kāi)關(guān)測(cè)量時(shí)，可以在母筒上開(kāi)孔引水，避免在汽包壁上開(kāi)孔過(guò)多。還更容易維持母筒良好的溫度，或給母筒伴熱或安裝母筒貼緊汽包。
[0009]解決現(xiàn)在的問(wèn)題:I，電廠中要求高溫高壓容器中的水位開(kāi)關(guān)高可靠較高精度，用該原理制作的開(kāi)關(guān)，能解決現(xiàn)有產(chǎn)品的不足，達(dá)到較好效果。2，用該原理還制作的液位變送器，解決現(xiàn)在普遍使用的平衡容器差壓變送器的不足。
[0010]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
按照電廠汽包水位報(bào)警、保護(hù)設(shè)計(jì)的水位開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖:
圖1,總體示意圖。
[0011]圖2，橫桿正面示意圖。
[0012]圖3，軸承刨面正視示意圖。
[0013]圖4，軸承刨面?zhèn)纫暿疽鈭D。
[0014]圖中部件按編號(hào)說(shuō)明:
I差動(dòng)變壓器式位移傳感器。這種傳感器可以很精確的測(cè)量鐵桿的位移，且電子元件少，可以做得很可靠。
[0015]2平衡錘套筒，
3平衡錘豎桿和平衡錘。只是在末端和位移傳感器對(duì)著部分導(dǎo)磁，上面部分不導(dǎo)磁。
[0016]4豎桿和橫桿的連接處?？赊D(zhuǎn)動(dòng)的連接，轉(zhuǎn)軸和豎桿可以稍微左右移動(dòng)一點(diǎn)。
[0017]5連桿橫套筒。
[0018]6 橫桿
7軸和軸承。刀口支撐軸。杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。
[0019]8校驗(yàn)閥兼排污閥。
[0020]9儲(chǔ)污筒。
[0021]10浮子豎連桿?？招净?qū)嵭緱U。
[0022]11導(dǎo)向環(huán)，上下各一個(gè)，用于支撐浮子豎連桿。
[0023]12浮子豎連桿套筒。
[0024]13浮筒內(nèi)多孔內(nèi)套筒。內(nèi)套筒周圍成多孔的網(wǎng)狀。內(nèi)頂面呈球面形或中間高四周低的曲面形。
[0025]14 浮筒。
[0026]15鋁合金浮子。
[0027]16水位母筒伴熱管 17汽側(cè)閥
18水側(cè)閥 19母水位筒。
[0028]20排污閥 21伴熱管連至下降管 22壓力平衡小管 23杠桿平衡微調(diào) 24軸刀口承載面 25焊接密封固定 【具體實(shí)施方式】:
(I )，從汽包壁開(kāi)上下兩孔，接到母水位測(cè)量筒19的上下兩個(gè)連通管。母筒上可以連接高低不同的多個(gè)子浮筒。這兩個(gè)管的高度要滿足母筒上引出的所有子筒的高度要求。
[0029]母筒不是必需的。有高低不同的多個(gè)水位測(cè)量開(kāi)關(guān)時(shí)，有母筒可以減少汽包壁上的開(kāi)孔，母浮筒內(nèi)的溫度更容易做得接近被測(cè)容器內(nèi)的溫度，還可以貼近被測(cè)容器安裝，可以減少測(cè)量誤差。
[0030](2),從母筒的汽側(cè)弓I出伴熱管在母筒周圍給母筒伴熱。還可以把母筒貼緊汽包壁安裝，并做好相關(guān)安全技術(shù)。這一項(xiàng)伴熱，可以根據(jù)母筒的保溫情況和測(cè)量精確度要求，決定是否省略。
[0031](3)，從母筒引出上下兩個(gè)連通管通過(guò)閥門連接到子筒14的上下兩端。下邊的連通管安裝高度，應(yīng)盡量接近開(kāi)關(guān)的報(bào)警水位。
[0032](4)，子筒14內(nèi)有一個(gè)內(nèi)筒13，內(nèi)筒13與外筒14的壁相固定。內(nèi)筒周圍壁如網(wǎng)狀，有眾多孔。內(nèi)筒頂壁球面形，中間高四周低。汽水多數(shù)從內(nèi)筒和外筒之間流過(guò)，避免了對(duì)浮子15的擾動(dòng)。
[0033](5)，豎桿套筒12上端與14和13的底壁相固定并密封，下端與橫桿套筒5相固定并密封，豎桿套筒上下各裝一個(gè)摩擦力很小的導(dǎo)向環(huán)。
[0034](6)，豎桿10裝在豎桿套筒12內(nèi)，10與12之間是可滑動(dòng)的。10的上端以螺桿螺絲方式穿在浮子15的中間。10可隨15上下運(yùn)動(dòng)。
[0035](7)，豎桿10的下端中間開(kāi)一個(gè)橫向的小孔，此孔垂直與橫桿套筒5和豎桿10。垂直與此小孔，在豎桿10下端中間開(kāi)一個(gè)槽，方便于橫桿6的右端磨薄并插入。
[0036](8)，橫桿6的兩端各開(kāi)一個(gè)水平且垂直于橫桿6的小孔，小孔沿橫桿兩端方向向兩側(cè)擴(kuò)展，擴(kuò)展寬度的具體數(shù)字由橫桿6的長(zhǎng)度和上下翹動(dòng)幅度確定。擴(kuò)展的目的是解決橫桿6上下翹動(dòng)時(shí)水平方向上長(zhǎng)度的變化。右邊的此孔通過(guò)軸銷與豎桿10連接并可以轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0037](9)，平衡錘豎桿3的頂端開(kāi)一個(gè)水平且垂直于橫桿6的小孔，垂直與此小孔，在平衡錘豎桿3的頂端中間開(kāi)一個(gè)槽，方便于橫桿6的左端磨薄并插入。平衡錘豎桿3的頂端小孔與橫桿6左端的小孔通過(guò)軸銷相連，并可以轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0038](10)，平衡錘豎桿3末端一段是導(dǎo)磁材料，此導(dǎo)磁段的套筒2外對(duì)應(yīng)部分套裝差動(dòng)變壓器式位移傳感器線圈，該線圈通過(guò)電線與電氣部分相連，測(cè)量和輸出平衡錘豎桿的位移。
[0039]( 11 )，杠桿平衡微調(diào)，兩個(gè)螺母加彈簧墊片組成。
[0040](11)，軸承7的說(shuō)明:在橫桿6中間水平垂直于橫桿6開(kāi)孔，插進(jìn)此孔一個(gè)軸并與6固定，軸兩端呈刀口狀，刀口向下。刀刃在橫桿中心位置，刀刃切方向與橫桿兩端方向垂直。在橫桿套筒7中間兩側(cè)，水平垂直于套筒7開(kāi)兩個(gè)孔，兩孔各插入一個(gè)軸承座并焊接密封。此插入件的形狀是，插入端是半圓柱形，外端是圓柱形。半圓柱的柱平面22水平向上，此平面與橫桿套筒7的中間水平面重疊。半圓柱的圓側(cè)面水平向下。半圓柱的柱平面22承放軸承刀口。此軸承做法多種多樣，可根據(jù)加工裝配情況，選其他花樣。
[0041](12)，開(kāi)關(guān)動(dòng)作過(guò)程:因連通管原理，母水位筒內(nèi)的水位等于汽包內(nèi)的水位，子筒內(nèi)的水位等于母筒內(nèi)的水位。設(shè)定水位淹沒(méi)浮子一部分高度時(shí),例如浮子總高度的三分之一，杠桿6平衡。水位再上升浮子就會(huì)再上升，平衡錘就會(huì)下降。水位下降浮子就會(huì)下降，平衡錘就會(huì)上升。平衡錘的升降位置，由位移傳感器測(cè)得，傳感器的電氣部分根據(jù)此位置判斷是否發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
【權(quán)利要求】
1.一種浮力式液位計(jì)，利用浮子的重力浮力平衡力相加，使浮子感受液面的變化而產(chǎn)生位移，由此位移推出被測(cè)液面的變化結(jié)果，其特征是突破了傳統(tǒng)的浮子液位計(jì)的浮子比重需要小于被測(cè)液體的比重，所選的浮子，可以使用實(shí)心的也能使用空心的，浮子比重可以小于被測(cè)液體的比重，也可以大于被測(cè)液體的比重。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液位測(cè)量計(jì)，利用這兩個(gè)實(shí)心的或空心的物體，因這兩個(gè)物體的密度不同或形狀不同或高低位置不同，在同一連通體的液體中，受到的浮力和液位的變化關(guān)系不同，用杠桿的方法，把這兩個(gè)物體連接起來(lái)，檢測(cè)杠桿的變化或受力情況，得到液位的變化或高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液位測(cè)量計(jì)，利用減少冷熱液體對(duì)流的方法，使盛有高溫液體的密閉容器的同一液體連通體中，得到一個(gè)溫度較低的部位，便于磁信號(hào)和電信號(hào)信號(hào)的檢測(cè)和輸出，其特征在于，被測(cè)液體的溫度高不能在此溫度下直接用磁或電信號(hào)檢測(cè)，與高溫液體同一液體連通體中有溫度較低的液體，在液體溫度較低的部位進(jìn)行電或磁信號(hào)輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液位測(cè)量計(jì)，作為測(cè)量水位的開(kāi)關(guān)時(shí)，浮子扁平設(shè)計(jì)，大大減少汽水水密度變化引起的測(cè)量誤差，其特征在于浮子高度小于浮子橫截面直徑四分之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液位測(cè)量計(jì)，浮筒內(nèi)又有多孔套筒把浮子套起來(lái)，其特征在于，內(nèi)套筒大大減少流動(dòng)的介質(zhì)對(duì)浮子的直接擾動(dòng)和沖擊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)套筒的內(nèi)頂面是中間高四周低的曲面形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液位測(cè)量計(jì)，浮筒采用子母筒的方法，其特征在于，母筒從被測(cè)容器取得液位平面，子筒從母筒取得液位平面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的一種液位測(cè)量計(jì)，軸承采用刀口支承方式，其特征在于為增加杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的靈敏性，使用刀口狀支承轉(zhuǎn)軸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液位測(cè)量計(jì)，浮子的豎向連桿采用導(dǎo)向環(huán)支撐。
【文檔編號(hào)】G01F23/36GK103644954SQ201310736347
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月29日
【發(fā)明者】馮振宇 申請(qǐng)人:馮振宇