CN104089683A - 一种用于测量液位和料位的双界位测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测量液位和料位的双界位测量装置，包括测量系统和驱动系统，其中，测量系统包括显示仪表（16）、料位测量浮球（15）及位于料位测量浮球（15）正上方的液位测量浮球（14）。驱动系统包括提升架（22）、驱动提升架（22）上下移位的提升装置（21）、以及位于液位测量浮球（14）正上方的浮球回落驱动机构（23），提升架（22）横向设置且其一端位于料位测量浮球（15）正下方构成浮球支承结构。本发明整体结构简单，便于实现，成本低，在进行测量前便于使物料平整，能避免浮球不上浮、不下落，进而能提高测量精度。

Description

一种用于测量液位和料位的双界位测量装置

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体是一种用于测量液位和料位的双界位测量装置。

背景技术

工业中将物料与水混合存储在存贮槽的现象非常普遍，为监控存贮槽中的物料与水的位置，需配置相应的双界位测量仪表。目前双界位测量仪表普遍采用双浮球式，其中一个浮球的密度小于水的密度，另一个浮球的密度大于水的密度而小于物料的密度，两个浮球分别用来测量物料界面和液面高度。采用现有双界位测量仪表在工程应用中常常会出现以下问题：一、物料不平整，测量点不能代表实际位置；二、物料将浮球掩盖，浮球不能正常上浮；三、浮球与测量杆之间的缝隙被杂质堵塞，浮球不能顺畅下落。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种用于测量液位和料位的双界位测量装置，其能解决现有技术所存在的物料不平整和浮球不能正常上浮下落而带来的测量失败问题，并能提高测量精度。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：一种用于测量液位和料位的双界位测量装置，包括测量系统和驱动系统，所述测量系统包括显示仪表、料位测量浮球及位于料位测量浮球正上方的液位测量浮球，所述驱动系统包括提升架、驱动提升架上下移位的提升装置、以及位于液位测量浮球正上方的浮球回落驱动机构，所述提升架横向设置且其一端位于料位测量浮球正下方构成浮球支承结构。其中，液位测量浮球的密度小于水的密度，料位测量浮球的密度大于水的密度而小于物料的密度。本发明应用时，将液位测量浮球、料位测量浮球及提升架均置于具有物料与水的混合物的存贮槽内，提升装置设于存贮槽上方，测量前通过提升装置带动提升架上移，浮球支承结构支承液位测量浮球和料位测量浮球，在提升架的带动下使液位测量浮球和料位测量浮球脱离液面，然后向存贮槽内鼓泡使物料平整，待鼓泡完成后再通过提升装置带动提升架下降，浮球在浮球回落驱动机构的作用下顺畅下落，从而将液位测量浮球和料位测量浮球放回测量界面，进而进行相应的测量。

为了平整物料时更加便捷，进一步的，一种用于测量液位和料位的双界位测量装置，还包括鼓泡系统，所述鼓泡系统包括空压机及一端与空压机连接的通气管。

进一步的，所述提升装置为气缸，所述提升架一端与气缸的活塞杆连接。本发明采用气缸作为提升动力源，在具体设置时气缸应倒立安装于存贮槽上方，在常态下气缸的活塞杆处于伸长状态，活塞杆一端伸至存贮槽的底部，在进行鼓泡时则将活塞杆收缩。

为了便于浮球支承结构的制造，进一步的，所述浮球支承结构为提升架位于料位测量浮球正下方一端构成的具有U型状缺口的结构，浮球支承结构的开口宽度小于粒位测量浮球的直径。

进一步的，所述浮球回落驱动机构采用内设弹簧的压缩储能装置构成的弹性构件。本发明在提升架上移到一定位置时，浮球会对浮球回落驱动机构进行压缩，当提升架到位时，浮球回落驱动机构被充分压缩并储能，当提升架下降时，浮球回落驱动机构释放能量并伸长，为浮球下滑提供一个初始驱动，从而克服浮球的卡阻力与其静摩擦力。

进一步的，所述测量系统还包括传感头、上端与传感头连接的波导管及设于波导管内的波导丝，所述波导丝上端与传感头连接，所述波导管下端由上至下依次穿过液位测量浮球、料位测量浮球及浮球支承结构，所述液位测量浮球和料位测量浮球内均设有环绕波导管的环形磁铁。本发明在波导管的限位作用下，液位测量浮球和料位测量浮球均只能上下移位，如此，采用浮球支承结构支承液位测量浮球和料位测量浮球进行上下移位时更加便捷。

进一步的，所述浮球回落驱动机构安装在传感头的正下方。

进一步的，一种用于测量液位和料位的双界位测量装置，还包括微处理器，所述传感头包括脉冲发生器和磁致伸缩液位仪，所述波导丝上端同时与传感头中的脉冲发生器和磁致伸缩液位仪连接，所述磁致伸缩液位仪和显示仪表均与微处理器连接。

进一步的，所述微处理器连接有电源电路，所述脉冲发生器至波导丝的线路上依次串联有分频器、单稳态电路及放大器，所述磁致伸缩液位仪至微处理器之间的线路上依次串联有检测线圈、滤波器、放大器、比较器及波形整形电路，脉冲发生器至波导丝之间线路上的放大器和磁致伸缩液位仪至微处理器之间线路上的放大器均与电源电路连接。

本发明在具体应用时，微处理器还可外接采用计算机实现的工控机，工控机内置软件处理模块，其中，软件处理模块主要包括顺序动作模块、液位和界位检测模块、超限报警模块、报表生成模块及登陆和权限管理模块，工控机全面控制各个器件工作，微处理器负责把相应的数据传递给远程的工控机，并受到工控机的集中控制。如此，使本发明应用时，更便于智能控制。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明包括驱动系统，其中，驱动系统包括提升架、驱动提升架上下移位的提升装置、以及位于液位测量浮球正上方的浮球回落驱动机构，提升架横向设置且其一端位于料位测量浮球正下方构成浮球支承结构，本发明应用时，可通过提升装置驱动提升架上下移位，而在提升架上移时通过浮球支承结构可使液位测量浮球和料位测量浮球脱离液面，在液位测量浮球和料位测量浮球脱离液面后，可通过鼓泡使存贮槽内物料平整，待鼓泡完成后提升装置带动提升架下降，浮球在浮球回落驱动机构的作用下顺畅下落，分别停留在料位界面和液位界面上。如此，本发明应用时能保证物料平整，并能避免物料将浮球掩盖而导致浮球不能正常上浮，同时避免因杂质卡塞而使浮球不能顺畅下落，进而能保证测量精度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中提升架的结构示意图；

图3为图1中测量系统的波导管局部断开和液位测量浮球剖开后的结构示意图；

图4为测量系统的硬件结构示意图。

附图中附图标记所对应的名称为：11、传感头，12、波导管，13、波导丝，14、液位测量浮球，15、料位测量浮球，16、显示仪表，21、气缸，22、提升架，23、浮球回落驱动机构，31、空压机，32、通气管。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明做进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1所示，一种用于测量液位和料位的双界位测量装置，包括测量系统和驱动系统，测量系统包括显示仪表16、液位测量浮球14及料位测量浮球15，液位测量浮球14位于料位测量浮球15正上方，其中，显示仪表16用于显示测量的数据，液位测量浮球14的密度小于水的密度，料位测量浮球15的密度大于水的密度而小于物料的密度。驱动系统包括提升架22、提升装置21及浮球回落驱动机构23，提升装置21用于驱动提升架22进行上升或下降，浮球回落驱动机构23采用内设弹簧的压缩储能装置构成的弹性构件，其位于液位测量浮球14正上方，提升架22横向设置且其一端位于料位测量浮球15正下方构成浮球支承结构。本实施例的提升装置21可采用液压系统、气压系统、直线电机等实现。

本实施例应用时液位测量浮球14、料位测量浮球15及提升架22置于存贮槽内，需将物料来平整时，通过提升装置21带动提升架22上升，进而带动液位测量浮球14和料位测量浮球15脱离液面，然后通过向存贮槽内鼓泡，待物料平整后，再由提升装置21带动提升架22下降，浮球在浮球回落驱动机构23的作用下顺畅下落，液位测量浮球14位于液位界面，料位测量浮球15位于物料界面，进而可进行相应的测量。

本实施例的测量装置选用工业树脂做为试验对象，以阴、阳、混合三类工业树脂在常温（25℃）下、在150mm～750mm的测量范围内进行试验，试验数据如下：

 

上述试验证明：一、测量系统运行良好，测量精度能有效地控制在±5mm之内，满足工程应用要求；二、驱动系统设置合理、可靠性高，驱动系统完全解决了以往工程测量中出现的浮球因物料掩埋而不能正常上浮的问题和浮球因杂物卡涩而不能顺畅下落的问题，在多次试验过程中未出现机械故障。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上做出了如下进一步改进：为了便于鼓泡，本实施例还包括鼓泡系统，其中，鼓泡系统包括空压机31及一端与空压机31连接的通气管32。在具体设计时，在空压机31和通气管32上设置相应的控制阀门。

实施例3

本实施例在实施例1或实施例2的基础上做出了如下进一步限定：本实施例的提升装置21为气缸，其中，提升架22一端与气缸的活塞杆连接。本实施例的气缸优选采用弹簧复位单作用气缸，不动作时，活塞杆在弹簧的作用下向外伸出，动作时，通过向气缸右腔充气使活塞杆缩回气缸内。气缸的活塞杆下端侧面设置螺纹孔，提升架22一端设置与该螺纹孔匹配的螺纹头，提升架22通过其螺纹头嵌入活塞杆的螺纹孔内与活塞杆连接。本实施例的驱动系统采用了机械式提升及机械式回落，设备可靠性高。

实施例4

如图2所示，本实施例在实施例1～3中任意一个实施例的基础上做出了如下进一步限定：本实施例的提升架22位于料位测量浮球15正下方一端构成具有U型状缺口的结构，该结构为浮球支承结构，为了便于对料位测量浮球15进行支承，浮球支承结构的开口宽度小于粒位测量浮球15的直径。

实施例5

如图1、图3及图4所示，本实施例在实施例1～4中任意一个实施例的基础上做出了如下进一步限定：本实施例的测量系统还包括传感头11、上端与传感头11连接的波导管12及设于波导管12内的波导丝13，浮球回落驱动机构23安装在传感头11的正下方，其中，传感头11包括脉冲发生器和磁致伸缩液位仪，波导丝13上端同时与传感头11中的脉冲发生器和磁致伸缩液位仪连接，波导管12下端由上至下依次穿过液位测量浮球14、料位测量浮球15及浮球支承结构，液位测量浮球14和料位测量浮球15内均设有环绕波导管12的环形磁铁。

本实施例还包括微处理器，微处理器连接有电源电路，磁致伸缩液位仪和显示仪表16均与微处理器连接。脉冲发生器至波导丝13的线路上依次串联有分频器、单稳态电路及放大器，磁致伸缩液位仪至微处理器之间的线路上依次串联有检测线圈、滤波器、放大器、比较器及波形整形电路，脉冲发生器至波导丝13之间线路上的放大器和磁致伸缩液位仪至微处理器之间线路上的放大器均与电源电路连接。

本实施例用于测量时传感头11安装于存贮槽上方，波导管12连同波导丝13从存贮槽顶部插入液体内，液位测量浮球14和料位测量浮球15浮于被测面上，随着液体变化而沿波导管12上下滑动。本实施例应用时，传感头11中的脉冲发生器首先在波导丝13上施加一个激励脉冲信号，根据电磁场理论，此脉冲会产生一个环型磁场，以光速沿波导丝向下传递，当磁致伸缩材料所处的磁场变化时，材料本身的尺寸也发生变化，因此，当环型磁场遇到液位测量浮球14和料位测量浮球15中环形磁铁产生的磁场而形成合成磁场后，使波导丝13产生扭曲变形，从而激发扭转波，该扭转波沿波导丝13以超声波的形式回传到传感头11中的磁致伸缩液位仪中，这段时间间隔内脉冲与超声波传播的距离即对应着浮球与传感头11之间的高度。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于测量液位和料位的双界位测量装置，其特征在于：包括测量系统和驱动系统，所述测量系统包括显示仪表（16）、料位测量浮球（15）及位于料位测量浮球（15）正上方的液位测量浮球（14），所述驱动系统包括提升架（22）、驱动提升架（22）上下移位的提升装置（21）、以及位于液位测量浮球（14）正上方的浮球回落驱动机构（23），所述提升架（22）横向设置且其一端位于料位测量浮球（15）正下方构成浮球支承结构。

2.根据权利要求1所述的一种用于测量液位和料位的双界位测量装置，其特征在于：还包括鼓泡系统，所述鼓泡系统包括空压机（31）及一端与空压机（31）连接的通气管（32）。

3.根据权利要求1所述的一种用于测量液位和料位的双界位测量装置，其特征在于：所述提升装置（21）为气缸，所述提升架（22）一端与气缸的活塞杆连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于测量液位和料位的双界位测量装置，其特征在于：所述浮球支承结构为提升架（22）位于料位测量浮球（15）正下方一端构成的具有U型状缺口的结构，浮球支承结构的开口宽度小于料位测量浮球（15）的直径。

5.根据权利要求1所述的一种用于测量液位和料位的双界位测量装置，其特征在于：所述浮球回落驱动机构（23）采用内设弹簧的压缩储能装置构成的弹性构件。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的一种用于测量液位和料位的双界位测量装置，其特征在于：所述测量系统还包括传感头（11）、上端与传感头（11）连接的波导管（12）及设于波导管（12）内的波导丝（13），所述波导丝（13）上端与传感头（11）连接，所述波导管（12）下端由上至下依次穿过液位测量浮球（14）、料位测量浮球（15）及浮球支承结构，所述液位测量浮球（14）和料位测量浮球（15）内均设有环绕波导管（12）的环形磁铁。

7.根据权利要求6所述的一种用于测量液位和料位的双界位测量装置，其特征在于：所述浮球回落驱动机构（23）安装在传感头（11）的正下方。

8.根据权利要求6所述的一种用于测量液位和料位的双界位测量装置，其特征在于：还包括微处理器，所述传感头（11）包括脉冲发生器和磁致伸缩液位仪，所述波导丝（13）上端同时与传感头（11）中的脉冲发生器和磁致伸缩液位仪连接，所述磁致伸缩液位仪和显示仪表（16）均与微处理器连接。

9.根据权利要求8所述的一种用于测量液位和料位的双界位测量装置，其特征在于：所述微处理器连接有电源电路，所述脉冲发生器至波导丝（13）的线路上依次串联有分频器、单稳态电路及放大器，所述磁致伸缩液位仪至微处理器之间的线路上依次串联有检测线圈、滤波器、放大器、比较器及波形整形电路，脉冲发生器至波导丝（13）之间线路上的放大器和磁致伸缩液位仪至微处理器之间线路上的放大器均与电源电路连接。