CN102879057B - 料罐液位测量装置以及配料设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种料罐液位测量装置、配料设备以及料罐液位测量方法，涉及烟草制造技术领域。解决了现有技术存在料罐液位的检测精度比较低、测量数据不稳定的技术问题。本发明提供的料罐液位测量装置，包括传力构件、称重器件以及支承构件，传力构件与料罐固定连接；称重器件设置在支承构件上；传力构件抵压在称重器件的受力点上，称重器件能根据受力点上承受的抵压力的大小测量出料罐的重量或传力构件与料罐的总重量。本发明提供的配料设备包括本发明提供的料罐液位测量装置。本发明用于提高料罐内料液的液位检测精度。

Description

料罐液位测量装置以及配料设备

技术领域

本发明涉及烟草制造技术领域，具体涉及一种料罐液位测量装置以及设置该料罐液位测量装置的配料设备。

背景技术

加香、加料机的料罐(或称：料筒)是烟草制造过程中需要使用的重要部件。料罐内料液的液位高度是生产过程中需要测量的重要参数之一。

现有技术中烟草系统制丝线上加香、加料机的料罐采用超声波液位计检测料罐内料液的液位即罐内料液的高度。超声波液位计可以实现接触测量，也可以实现非接触测量，既能够定点和连续测量液位，也能实时提供测量的信号。

目前，加香加料的料液含有多种成分，在生产前和生产过程中需要机械搅拌料液。图1中示意出了用于搅拌料液的搅拌电机81、用于给料罐4加料、加液的加料系统的PLC控制器82以及用于测量料罐4内料液液位的超声波液位计83，超声波液位计83包括导波雷达以及测量杆，测量杆插入于料罐内。

现有技术至少存在以下技术问题：

如图1所示，由于在生产前和生产过程中需要机械搅拌料液，而搅拌料液的过程中会搅拌出气泡、泡沫等，料液表面中产生大量的泡沫不利于生产过程中料液液位的检测，从而会造成液位检测不准确；同时，料液搅拌过程中还会产生料液表面波动，进而导致料液液位检测不稳定。超声波液位计83的测量杆需要经常清洗，以保证检测效果。

综上所述，现有技术中使用超声波液位计测量存在精度低、测量数据不稳定等问题，这极不利于生产流程的控制。

发明内容

本发明的目的是提出一种料罐液位测量装置、一种设置该料罐液位测量装置的配料设备以及一种料罐液位测量装置应用的料罐液位测量方法，解决了现有技术存在料罐液位的检测精度比较低、测量数据不稳定的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明实施例提供的料罐液位测量装置，包括传力构件、称重器件以及支承构件，其中：

所述传力构件与料罐固定连接；

所述称重器件的受力点固定设置在所述支承构件上；

所述传力构件抵压在所述称重器件的所述受力点上，所述称重器件能根据所述受力点上承受的抵压力的大小测量出所述料罐的重量或所述传力构件与所述料罐的总重量。

可选地，所述称重器件为称重仪表，所述称重仪表包括称重传感器、模数转换器、处理器以及显示仪表，其中：

所述模数转换器与所述称重传感器通过线路或无线信号收发装置电连接，所述受力点位于所述称重传感器上，所述称重传感器能根据所述受力点上承受的抵压力的大小测量出所述料罐的重量或所述传力构件与所述料罐的总重量并发出与测量结果相应的模拟信号；

所述处理器与所述模数转换器通过线路或无线信号收发装置电连接，所述模数转换器能将所述模拟信号转换为数字信号并输出至所述处理器；

所述显示仪表与所述处理器通过线路或无线信号收发装置电连接，所述处理器能将所述数字信号处理为所述显示仪表能识别的格式后通过所述显示仪表显示出所述测量结果。

可选地，所述称重仪表包括三个所述称重传感器。

可选地，三个所述称重传感器均匀分布在所述料罐的下方。

可选地，所述称重仪表还包括分别与所述称重传感器、所述模数转换器通过线路或无线信号收发装置电连接的信号放大器，所述信号放大器能将所述模拟信号放大后输出至所述模数转换器。

可选地，所述料罐液位测量装置还包括与所述处理器通过线路或无线信号收发装置电连接的上位机，其中：

所述处理器能根据所述数字信号得出所述料罐内液体的液位并对所述上位机发出与得出的所述料罐内液体的液位相应的液位信号；或者，所述处理器能将所述数字信号发送至所述上位机，所述上位机能将所述数字信号转换为与所述料罐内液体的液位相应的液位信号；

所述上位机能根据所述液位信号在屏幕上以图形或字符的形式显示出所述料罐内液体的液位。

可选地，所述传力构件包括连接柱、上承重板以及传力凸起，其中：

所述连接柱的其中一端与所述料罐的底部固定连接，所述连接柱的其中另一端与所述上承重板固定连接；

所述传力凸起的顶端与所述上承重板固定连接，所述传力凸起的底端抵压在所述称重器件的受力点上。

可选地，所述传力凸起顶端的水平截面的尺寸大于所述传力凸起底端的水平截面的尺寸。

可选地，所述支承构件包括下承重板以及支座，其中：

所述称重器件固定设置在所述下承重板的顶部；

所述支座的顶部与所述下承重板固定连接，所述支座的底部抵压在地面或工作台上。

可选地，所述上承重板以及所述下承重板之间还设置有限位机构，其中：

所述限位机构包括筒体以及导向杆，所述筒体与所述上承重板固定连接，且所述筒体的轴向方向与竖直方向相同；

所述导向杆其中一端与所述下承重板固定连接，所述导向杆的其中另一端嵌于所述筒体内且能沿所述筒体的轴向方向滑动。

本发明实施例提供的配料设备，包括料罐、管路以及本发明实施例任一技术方案提供的料罐液位测量装置，其中：所述管路与所述料罐相连通，且所述管路为软管。

本发明实施例提供的料罐液位测量方法，包括以下步骤：

测量出料罐以及所述料罐内的液体的总重量值；

根据所述总重量值计算出所述料罐内的液体的重量值；

根据所述料罐内的液体的重量值得出所述料罐内的液体的液位。

可选地，根据所述总重量值计算出所述料罐内的液体的重量值的方法为：用所述总重量值减去所述料罐未容纳液体时的重量值得出所述料罐内的液体的重量值。

可选地，根据所述料罐内的液体的重量值得出所述料罐内的液体的液位的方法为：

根据所述料罐内的液体的重量值以及所述料罐的底面积、所述料罐内的液体的密度依据公式h＝(G/ρ)/S计算出所述料罐内的液体的液位，其中：

所述h为所述料罐内的液体的液位；

所述G为所述料罐内的液体的重量值；

所述ρ为所述料罐内的液体的密度；

所述S为所述料罐的底面积；

或者，根据所述料罐内的液体的重量值得出所述料罐内的液体的液位的方法为：

根据试验测出或计算出的所述料罐内的液体的重量值与所述料罐内的液体的液位的比值，根据h＝G/k计算出所述料罐内的液体的液位，其中：

所述h为所述料罐内的液体的液位；

所述G为所述料罐内的液体的重量值；

所述k为根据试验测出的所述料罐内的液体的重量值与所述料罐内的液体的液位的比值。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

本发明实施例中料罐采用秤重的计量方式，这样测量精度就不受料罐直径、料罐形状、料液的导电性、液面泡沫和检测器件本身精度的影响，测量精度较高，测量数据也更为稳定，所以解决了现有技术存在料罐液位的检测精度比较低、测量数据不稳定的技术问题。

本发明的优选技术方案与现有技术相比至少还具有以下优点：

1、称重仪表可以将重量信号传送至上位机(或称：上位机监控系统)，由上位机在其显示屏的监控画面上予以显示，从而实时为工作人员提供料罐的液位，供工作人员加料时参考。

2、与料罐连通的管路(例如：蒸汽供应管、清洗水供应管、进料管、出料管等)为软管，由此形成了“软连接”，避免了管路为硬管时的“硬连接”管路产生的应力对料罐液位的影响，所以提高了测量系统的稳定性以及测量的精度。

3、称重仪表不需要经常清洗，更便于维护。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中料罐与搅拌电机、加料系统的PLC控制器之间位置关系的示意图；

图2为本发明实施例所提供的料罐与料罐液位测量装置的连接关系的示意图；

图3为本发明实施例所提供的称重器件内部组成部分之间的连接关系的示意图；

图中标记：1、传力构件；11、连接柱；12、上承重板；13、传力凸起；2、称重器件；21、称重传感器；22、模数转换器；23、处理器；24、显示仪表；25、信号放大器；3、支承构件；31、下承重板；32、支座；4、料罐；5、上位机；6、限位机构；61、筒体；62、导向杆；7、管路；81、搅拌电机；82、加料系统的PLC控制器；83、超声波液位计；9、接线盒。

具体实施方式

下面通过附图图2～图3以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案。

本发明实施例提供了一种测量精度比较高、测量稳定性比较好的料罐液位测量装置、配料设备以及料罐液位测量方法。

下面结合图2～图3对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述，将本发明提供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的两个或更多个技术手段互相进行组合而得到的技术方案均应该在本发明的保护范围之内。

如图2～图3所示，本发明实施例所提供的料罐液位测量装置，包括传力构件1、称重器件2以及支承构件3，其中：

传力构件1与料罐4固定连接。

称重器件2设置在支承构件3上，称重器件2的受力点优选为固定设置在支承构件3上。

传力构件1抵压在称重器件2的受力点上，称重器件2能根据受力点上承受的抵压力的大小测量出料罐4的重量或传力构件1与料罐4的总重量。

由于本发明中称重器件2能根据受力点上承受的抵压力的大小测量出料罐4的重量或传力构件1与料罐4的总重量，所以当将料液加入料罐4后，此时测量出的料罐4的重量即为未容纳料液的料罐4与料罐4内料液的总重量，而传力构件1与料罐4的总重量即为未容纳料液的料罐4与料罐4内的料液、传力构件1的总重量。

根据测量到的重量值可以更为准确的计算出料罐4内液体(例如：料液)的液位。无论该计算过程由处理器23内的软件程序实现，还是该计算过程由人工来实现均在本发明的保护范围之内。

图2中还示意出了：搅拌电机81，搅拌电机81带动搅拌叶片在料罐4内转动，可以实现对料罐4内料液的搅拌。

本实施例中称重器件2优选为称重仪表，称重仪表包括称重传感器21、模数转换器22、处理器(优选为微处理器)23以及显示仪表24，其中：

模数转换器22与称重传感器21通过线路或无线信号收发装置电连接，受力点位于称重传感器21上，称重传感器21根据受力点上承受的抵压力的大小测量出料罐4的重量或传力构件1与料罐4的总重量并发出与测量结果相应的模拟信号。

处理器23与模数转换器22通过线路或无线信号收发装置电连接，模数转换器22能将模拟信号转换为数字信号并输出至处理器23。

显示仪表24与处理器23通过线路或无线信号收发装置电连接，处理器23能将数字信号处理为显示仪表24能识别的格式后通过显示仪表24显示出测量结果。

通过线路实现电连接，具有连接可靠、成本低的优点。通过无线信号收发装置电连接，具有不受空间限制，结构更为简单的优点。

当然，使用其他芯片或PLC作为处理器23的技术方案也在本发明的保护范围之内。

本实施例中称重仪表优选为包括三个称重传感器21。三个称重传感器21优选为均匀分布在料罐4的下方。本发明中称重仪表内存在三个称重传感器21，由此形成了3点支撑的罐秤结构，料罐4以及料罐4内的料液的载荷作用力可以均匀地分配到每个称重传感器21上，避免了称重传感器21因受力不均而导致变形扭曲现象。在料液的重力作用下，称重传感器21内的弹性体产生形变，使粘贴于弹性体应梁上的电阻应变计桥路失去平衡，输出与测量结果即重量数据成比例的模拟信号，该模拟信号为电压信号。

当然，使用其他数目(例如：一个或四个以上个)的称重传感器21的技术方案也在本发明的保护范围之内。

本实施例中称重仪表还包括分别与称重传感器21、模数转换器22通过线路或无线信号收发装置电连接的信号放大器25，信号放大器25能将模拟信号放大后输出至模数转换器22。

称重传感器21与称重仪表的信号放大器25之间优选为通过线路电连接，用于连接不同线路的接线端子可以放置于图2所示的接线盒9内。

料罐液位测量装置还包括与处理器23通过线路或无线信号收发装置电连接的上位机5，其中：

处理器23能根据数字信号得出料罐4内液体的液位并对上位机5发出与得出的料罐4内液体的液位相应的液位信号；或者，处理器23能将数字信号发送至上位机5，上位机5能将数字信号转换为与料罐4内液体的液位相应的液位信号。

无论是使用处理器23，还是使用上位机5将数字信号转换为与料罐4内液体的液位相应的液位信号均在本发明的保护范围之内。

上位机5能根据液位信号在屏幕上以图形或字符的形式显示出料罐4内液体的液位。

上位机5可以实时通过显示图形或字符的形式显示料罐4内液体的液位，从而为工作人员的加料操作提供参考。

本实施例中如图2所示的传力构件1包括连接柱11、上承重板12以及传力凸起13，其中：

连接柱11的其中一端与料罐4的底部固定连接，连接柱11的其中另一端与上承重板12固定连接。

传力凸起13的顶端与上承重板12固定连接，传力凸起13的底端抵压在称重器件2的受力点上。

传力构件1的作用是将料罐4的重量以及料罐4内液体的重量传递至称重器件2的受力点上。

当然，使用其他结构的传力构件1以取代上述结构的传力构件1的技术方案也在本发明的保护范围之内。

本实施例中传力凸起13顶端的水平截面的尺寸大于传力凸起13底端的水平截面的尺寸。

由于称重器件2的受力点的面积有限，所以直接与称重器件2的受力点抵接的传力凸起13底端的水平截面的尺寸要与称重器件2的受力点的面积相适应以提高测量的准确性。传力凸起13顶端的水平截面的尺寸较大时可以与上承重板12连接的更为牢固。

本实施例中支承构件3包括下承重板31以及支座32，其中：

称重器件2的受力点固定设置在下承重板31的顶部。

支座32的顶部与下承重板31固定连接，支座32的底部抵压在地面或工作台上。

下承重板31以及支座32的作用是固定、放置称重器件2的称重传感器以及支撑料罐4、料罐4内液体的重量。

本实施例中上承重板12以及下承重板31之间还设置有限位机构6，其中：限位机构6包括筒体61以及导向杆62，筒体61与上承重板12固定连接，且筒体61的轴向方向与竖直方向相同。

导向杆62其中一端与下承重板31固定连接，导向杆62的其中另一端嵌于筒体61内且能沿筒体61的轴向方向滑动。

限位机构6可以避免上承重板12以及下承重板31之间在水平方向上出现偏移，保证传力凸起13的底部准确的抵压在称重器件2的受力点上。

本发明实施例提供的配料设备，包括料罐4、管路7以及本发明实施例任一技术方案提供的料罐液位测量装置，其中：管路7与料罐4相连通，且管路7优选为软管。

与料罐4连通的管路7(例如蒸汽供应管、清洗水供应管、进料管、出料管等)为软管，由此形成了“软连接”，避免了管路7为硬管时的“硬连接”管路7产生的应力对料罐4液位的影响，所以进一步提高了测量系统的稳定性以及测量的精度。

本发明实施例提供的料罐4液位测量方法，包括以下步骤：

测量出料罐4以及料罐4内的液体的总重量值。

根据总重量值计算出料罐4内的液体的重量值。

根据料罐4内的液体的重量值得出料罐4内的液体的液位。

本发明实施例中料罐4采用秤重的计量方式，这样测量精度就不受料罐4直径、料罐4形状、料罐4内料液的导电性、液面泡沫和检测器件本身精度的影响，测量精度较高，测量数据也更为稳定。

本实施例中根据总重量值计算出料罐4内的液体的重量值的方法优选为：用总重量值减去料罐4未容纳液体时的重量值(该值为已知量)得出料罐4内的液体的重量值。

当然，在对精度要求不高的情况下，直接使用总重量值作为料罐4内的液体的重量值也在本发明的保护范围之内。

本实施例中根据料罐4内的液体的重量值得出料罐4内的液体的液位的方法优选为：

根据料罐4内的液体的重量值以及料罐4的底面积、料罐4内的液体的密度依据公式h＝(G/ρ)/S计算出料罐4内的液体的液位，其中：

h为料罐4内的液体的液位。

G为料罐4内的液体的重量值。

ρ为料罐4内的液体的密度。

S为料罐4的底面积。

由于料罐4为圆筒状，所以上述方法可以准确的计算出料罐4内的液体的液位。当然，其他可以应用上述公式的料罐4形状(例如矩形筒状)的技术方案也可以实现。

本实施例中根据料罐4内的液体的重量值得出料罐4内的液体的液位的方法优选为：

根据试验测出或计算出的料罐4内的液体的重量值与料罐4内的液体的液位的比值，根据h＝G/k计算出料罐4内的液体的液位，其中：

h为料罐4内的液体的液位。

G为料罐4内的液体的重量值。

k为根据试验测出或计算出的料罐4内的液体的重量值与料罐4内的液体的液位的比值。

在料罐4的重量远小于料罐4内料液的重量的前提下，上述方法也可以较为准确的计算出料罐4内的液体的液位。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (2)

1.一种料罐液位测量装置，其特征在于，包括传力构件、称重器件以及支承构件，其中：

所述传力构件与料罐固定连接；

所述称重器件的受力点固定设置在所述支承构件上；

所述传力构件抵压在所述称重器件的所述受力点上，所述称重器件能根据所述受力点上承受的抵压力的大小测量出所述料罐的重量或所述传力构件与所述料罐的总重量；

所述称重器件为称重仪表，所述称重仪表包括称重传感器、模数转换器、处理器以及显示仪表，其中：

所述模数转换器与所述称重传感器通过线路或无线信号收发装置电连接，所述受力点位于所述称重传感器上，所述称重传感器能根据所述受力点上承受的抵压力的大小测量出所述料罐的重量或所述传力构件与所述料罐的总重量并发出与测量结果相应的模拟信号；

所述处理器与所述模数转换器通过线路或无线信号收发装置电连接，所述模数转换器能将所述模拟信号转换为数字信号并输出至所述处理器；

所述显示仪表与所述处理器通过线路或无线信号收发装置电连接，所述处理器能将所述数字信号处理为所述显示仪表能识别的格式后通过所述显示仪表显示出所述测量结果；

所述称重仪表包括三个所述称重传感器；

所述称重仪表还包括分别与所述称重传感器、所述模数转换器通过线路或无线信号收发装置电连接的信号放大器，所述信号放大器能将所述模拟信号放大后输出至所述模数转换器；

所述料罐液位测量装置还包括与所述处理器通过线路或无线信号收发装置电连接的上位机，其中：

所述处理器能根据所述数字信号得出所述料罐内液体的液位并对所述上位机发出与得出的所述料罐内液体的液位相应的液位信号；或者，所述处理器能将所述数字信号发送至所述上位机，所述上位机能将所述数字信号转换为与所述料罐内液体的液位相应的液位信号；

所述上位机能根据所述液位信号在屏幕上以图形或字符的形式显示出所述料罐内液体的液位；

所述传力构件包括连接柱、上承重板以及传力凸起，其中：

所述连接柱的其中一端与所述料罐的底部固定连接，所述连接柱的其中另一端与所述上承重板固定连接；

所述传力凸起的顶端与所述上承重板固定连接，所述传力凸起的底端抵压在所述称重器件的受力点上；

所述传力凸起顶端的水平截面的尺寸大于所述传力凸起底端的水平截面的尺寸；

所述支承构件包括下承重板以及支座，其中：

所述称重器件固定设置在所述下承重板的顶部；

所述支座的顶部与所述下承重板固定连接，所述支座的底部抵压在地面或工作台上；

所述上承重板以及所述下承重板之间还设置有限位机构，其中：

所述限位机构包括筒体以及导向杆，所述筒体与所述上承重板固定连接，且所述筒体的轴向方向与竖直方向相同；

所述导向杆其中一端与所述下承重板固定连接，所述导向杆的其中另一端嵌于所述筒体内且能沿所述筒体的轴向方向滑动。

2.一种配料设备，其特征在于，包括料罐、管路以及权利要求1所述料罐液位测量装置，其中：所述管路与所述料罐相连通，且所述管路为软管。