CN105136235A - 接触式重锤料位计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械式料位计领域，公开了一种接触式重锤料位计，卷扬机构在接收到总运算处理器发出的控制信号后通过连接件带动携带有接触感应器件的锤头下移；当总运算处理器判断出锤头已经接触到物料时，控制卷扬机构将锤头提升，长度测量部件测量锤头接触到物料时锤头到容器内顶部的距离；总运算处理器根据容器的高度和上述距离的信号计算出待测物料的料位，并将物料料位信号发送给信号输出部件，信号输出部件再将待测物料的料位信号输出。本发明无需通过复杂的杠杆机构检测锤头是否接触物料，极大的减少了杠杆结构失灵照成的测量故障及设备损坏，同时可有效较少避免埋锤、断锤现象；测量精确可靠；使用寿命长，能适应多种工况环境。

Description

接触式重锤料位计

技术领域

本发明涉及机械式料位计领域，特别涉及一种接触式重锤料位计。

背景技术

重锤料位计是目前被广泛使用的一种机械式料位计，其原理是利用悬挂于钢索或者钢带下的锤头接触物料后，失重感应机构感应到失重信号，再由处理器计算出锤头从容器顶端到出现失重信号的位置的长度，最后结合容器高度计算出料位高度。重锤料位计被广泛的使用于各种工况中，具有测量精度高的特点。

在实际使用中，其工作过程需要多个机械部件之间很好的配合，各机械结构部件的设计精度要求高，特别是失重感应机构，它是否可以可靠稳定运行直接影响料位计的运行。由于工业现场环境一般比较恶劣，重锤料位计仪表部分由于无法做到完全密封，导致粉尘非常容易进入仪表内部，致使失重感应机构卡塞，从而导致无法感应锤头是否已经接触到物料。失重感应机构都是机械部件组成，长时间使用很难保证可靠性；另外，在物料的运动过程中，锤头接触到物料时候，会与物料一起向下运动，如果此时失重感应机构无法感应到锤头已经失重，导致锤头跟着物料进入物料内部，出现埋锤现象。出现埋锤后，电机反转向上提升时，由于阻力太大，会导致钢绳或者钢带断裂，出现断锤现象。当发生断锤故障后，用户需要及时找到掉落于物料中锤头，因为不及时找到锤头，锤头会给后续流程中的泵等设置代来非常大的安全隐患。埋锤和断锤现象是重锤料位计比较普遍的故障现象，严重影响了料位计的测量，给生产代来了较大的安全隐患。

为了解决上述问题，现在重锤料位计基本都是在程序逻辑、仪表部分密封设计、失重感应机构设计和钢绳或者钢带强度上下功夫，但是还不能做到彻底解决失重感应机构的感应失灵以及埋锤现象。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种接触式重锤料位计，无需使用机械结构的失重感应机构，能够适应容器内的粉尘环境，减少避免埋锤和断锤现象，测量精确可靠，便于维护，使用寿命长。

技术方案：本发明提供了一种接触式重锤料位计，包括分别与总运算处理器信号连接的卷扬机构、接触式传感器、长度测量部件和信号输出部件，其中，卷扬机构通过连接件将携带着上述接触式传感器的锤头垂直悬挂在待测物料所在容器内顶部；卷扬机构在接收到总运算处理器发出的控制信号后通过连接件带动锤头下移；在锤头接触到物料时，其携带的接触式传感器将锤头发生的变化信号发送给总运算处理器，总运算处理器在接收到上述变化信号后立即控制卷扬机构通过连接件将锤头提升；长度测量部件用于实时测量锤头到容器内顶部的距离，并将在总运算处理器接收到所述变化信号时测量到的锤头到容器内顶部的距离的信号发送给总运算处理器；总运算处理器根据容器的高度以及上述距离的信号计算出待测物料的料位，并将所述待测物料的料位信号发送给所述信号输出部件，所述信号输出部件再将所述待测物料的料位信号输出。

进一步地，还包含固定于容器顶部的无线充电器或接触式充电器；所述无线充电器或接触式充电器用于给上移到容器顶部的锤头中携带的所述接触式传感器充电。

进一步地，所述接触式传感器为状态感应式传感器或温度测量传感器；锤头在接触到物料时，状态感应式传感器锤头的状态发生的变化信号发送给总运算处理器；温度测量传感器将锤头的温度发生的变化信号发送给总运算处理器。

进一步地，所述锤头在接触到物料时状态发生的变化为以下任意一种或其组合：角度、速度、加速度、水平移动的距离、竖直移动的距离、旋转、振动、水平维度上的方向。

优选地，所述接触式重锤料位计还包含失重感应机构，失重感应机构与总运算处理器信号连接，用于测量接触式传感器是否失重；在接触式传感器失灵时，失重感应机构能够将感应到的锤头失重的信号发送给总运算处理器，总运算处理器在接收到该失重的信号后会发出控制信号控制卷扬机构带动连接件将锤头上移。

优选地，所述接触式传感器具有自带电池。

优选地，所述长度测量部件为旋转编码器、脉冲计数器或行程开关。

优选地，所述卷扬机构为电机卷扬机。

优选地，所述接触式传感器与总运算处理器和长度测量部件之间通过有线或无线方式连接。

优选地，所述的接触式重锤料位计，还包含至少一套备用装置，该备用装置由备用卷扬机构、携带有备用接触式传感器的备用锤头、备用长度测量部件以及备用连接件组成；所述备用卷扬机构通过备用连接件将备用锤头垂直悬挂在容器内顶部，所述备用卷扬机构、备用接触式传感器以及备用长度测量部件均与所述总运算处理器信号连接。

有益效果：本发明中的接触式重锤料位计在测量待测物料料位的过程中，携带有接触式传感器的锤头与物料之间刚接触后立即就会被卷扬机构向上拉起，这样就能够避免锤头被物料掩埋以导致连接件断裂，彻底避免埋锤和断锤现象，消除了安全隐患；另外，接触式传感器只要不断电就能够持续工作，与现有技术中有机械部件组成的失重感应机构相比，接触式传感器机械部件少，使用寿命长，测量精确可靠，便于维护，更能适应容器内恶劣的粉尘环境。

附图说明

图1为实施方式1中的接触式重锤料位计安装在容器上的示意图；

图2为实施方式1中的接触式重锤料位计工作原理示意图；

图3为实施方式3中的接触式重锤料位计安装在容器上的示意图；

图4为实施方式3中的接触式重锤料位计工作原理示意图；

图5为实施方式4中的接触式重锤料位计安装在容器上的示意图；

图6为实施方式5中的具有备用装置的接触式重锤料位计安装在容器上的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明较佳实施例进行详细的介绍。

实施方式1：

本实施方式中提供了一种接触式重锤料位计，用于测量容器7内固体或液体待测物料8的料位，如图1所示，卷扬机构1、长度测量部件3、总运算处理器4和信号输出部件5均设置在容器7外顶部，且卷扬机构1、长度测量部件3和信号输出部件5均与总运算处理器4信号相连，初始状态时，卷扬机构1通过连接件6将携带有接触式传感器的锤头2垂直悬挂在容器7内顶部，接触式传感器与总运算处理器4和长度测量部件3之间通过无线方式连接。上述卷扬机构1可以是电机卷扬机，长度测量部件3可以是旋转编码器、脉冲计数器或行程开关，连接件6可以是钢绳或钢带，接触式传感器可以是状态感应式传感器或温度测量传感器，可以自带电池。

如图2所示，当需要对容器7内的待测物料8的料位进行测量时，总运算处理器4会向卷扬机构1发出控制信号，在卷扬机构1接收到该控制信号后，会通过连接件6带动锤头2下移，当下移到与待测物料8接触后，若携带的接触式传感器为状态感应式传感器，则该状态感应式传感器将会测量到此时锤头2的角度、速度、加速度、水平移动的距离、竖直移动的距离、旋转、振动和/或在水平维度上的方向发生了变化，若接触式传感器为温度测量传感器，则锤头2在接触到物料时其携带的温度测量传感器会测量到锤头2表面的温度发生变化（当然要求物料与周围环境之间有一定的温差），若接触式传感器为失重感应机构，则锤头在接触到物料时会感应到锤头2处于失重状态，上述各种类型的接触式传感器均能够将其锤头2发生的变化信号发送给总运算处理器4，总运算处理器4在接收到上述变化信号后会立即控制卷扬机构1通过连接件6将锤头2提升起来，以避免锤头2被物料掩埋导致连接件6断裂；长度测量部件3用于实时测量锤头2到容器7内顶部的距离，长度测量部件3可以通过与连接件6连接以测量连接件6的变化长度，从而得到容器7顶部到锤头2之间的距离，也可以通过与卷扬机构1连接以测量到连接件6的变化圈数，从而得到上述距离；在上述锤头2下移到与待测物料接触时，长度测量部件3将此时测量到的锤头2到容器7内顶部的距离的信号发送给总运算处理器4，总运算处理器4根据接收到的上述距离的信号及其内部本身储存的容器7的内部高度综合计算出待测物料的料位，并将计算出的待测物料的料位的信号发送给信号输出部件5，信号输出部件5再将该信号以开关量信号、模拟量信号、脉冲信号或数字信号的方式输出给用户。

另外本实施方式中的接触式重锤料位计还可以防止锤头2在下降到与待测物料接触之前被下落的待测物料掩埋，因为锤头2在受到下落的待测物料8冲击时，其携带的接触式传感器会检测到锤头2的状态或温度等发生变化，此时接触式传感器会将锤头2的状态或温度发生变化的信号发送给总运算处理器4，总运算处理器4收到该信号后会向卷扬机构1发出控制信号以控制卷扬机构1带动连接件6将锤头2上移，避免了锤头2被掩埋，当接触式传感器检测到锤头2的状态或温度恢复到初始状态后，便会给总运算处理器4发出信号，总运算处理器4便会重新控制卷扬机构1带动锤头2继续下移。

实施方式2：

本实施方式为实施方式1的进一步改进，主要改进之处在于，本实施方式中的接触式重锤料位计中还设置了失重感应机构10，如图3。

在本实施方式中设置失重感应机构10主要目的是在接触式传感器2失效后，在需要紧急测量的情况下，进行临时替代测量。该失重感应机构10在接触式传感器2无故障时可以不参与测量，在紧急情况下由总运算处理器4控制参与测量。这个失重感应机构10的结构与现有技术中的相同，此处不做赘述；其在本实施方式中的工作原理如图4所示。

除此之外，本实施方式与实施方式1完全相同，此处不做赘述。

实施方式3：

本实施方式与实施方式1大致相同，主要区别在于：实施方式1中的接触式传感器2是自带电源或者通过电缆与外部电源连接，而本实施方式中的接触式重锤料位计中还设有用于给接触式传感器2充电的接触式充电器或无线充电器9，在使用时，接触式充电器或无线充电器9被固定在容器7内顶部，如图5，当接触式传感器2的电量小于一个预设值时，接触式传感器2会给总运算处理器4发出一个需要充电的信号，此时总运算处理器4就会控制卷扬机构1将携带该接触式传感器的锤头2上移至容器7顶部，并与接触式充电器或无线充电器9接触已完成对接触式传感器的充电；当锤头2下移进行工作时，接触式传感器与接触式充电器或无线充电器9不接触，此时停止充电。

除此之外，本实施方式与实施方式1完全相同，此处不做赘述。

实施方式4：

本实施方式为实施方式1的进一步改进，主要改进之处在于，本实施方式中的接触式重锤料位计中还增加了一套备用装置，如图6所示，该备用装置由备用卷扬机构1′、携带有备用接触式传感器的备用锤头2′、备用长度测量部件3′以及备用连接件6′组成；备用卷扬机构1′通过备用连接件6′将备用锤头2′垂直悬挂在容器7内顶部，备用卷扬机构1′、备用接触式传感器以及备用长度测量部件3′均与总运算处理器4信号连接。

在卷扬机1、接触式传感器、长度测量部件3以及连接件6中的其中之一或全部出现故障时，接触式重锤料位计均不能正常工作，此时总运算处理器7会给备用卷扬机构1′、备用接触式传感器以及备用长度测量部件3′发送一个运行信号以控制三者代替卷扬机1、接触式传感器和长度测量部件3运行，也就是说，本实施方式中的备用装置用于在卷扬机1、接触式传感器、长度测量部件3以及连接件6中的其中之一或全部出现故障时维持接触式重锤料位计继续正常运行。

除此之外，本实施方式与实施方式1中的其它技术特征完全相同，此处不做赘述。

上述各实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种接触式重锤料位计，其特征在于，包括分别与总运算处理器（4）信号连接的卷扬机构（1）、接触式传感器、长度测量部件（3）和信号输出部件（5），其中，卷扬机构（1）通过连接件（6）将携带着上述接触式传感器的锤头（2）垂直悬挂在待测物料所在容器（7）内顶部；

卷扬机构（1）在接收到总运算处理器（4）发出的控制信号后通过连接件（6）带动锤头（2）下移；在锤头（2）接触到物料时，其携带的接触式传感器将锤头（2）发生的变化信号发送给总运算处理器（4），总运算处理器（4）在接收到上述变化信号后立即控制卷扬机构（1）通过连接件（6）将锤头（2）提升；长度测量部件（3）用于实时测量锤头（2）到容器（7）内顶部的距离，并将在总运算处理器（4）接收到所述变化信号时测量到的锤头（2）到容器（7）内顶部的距离的信号发送给总运算处理器（4）；总运算处理器（4）根据容器（7）的高度以及上述距离的信号计算出待测物料的料位，并将所述待测物料的料位信号发送给所述信号输出部件（5），所述信号输出部件（5）再将所述待测物料的料位信号输出。

2.根据权利要求1所述的接触式重锤料位计，其特征在于，还包含固定于容器（7）顶部的无线充电器或接触式充电器（9）；所述无线充电器或接触式充电器（9）用于给上移到容器（7）顶部的锤头（2）中携带的所述接触式传感器充电。

3.根据权利要求1所述的接触式重锤料位计，其特征在于，所述接触式传感器为状态感应式传感器或温度测量传感器；锤头（2）在接触到物料时，状态感应式传感器将锤头（2）的状态发生的变化信号发送给总运算处理器（4），温度测量传感器则将锤头（2）的温度发生的变化信号发送给总运算处理器（4）。

4.根据权利要求3所述的接触式重锤料位计，其特征在于，所述锤头（2）在接触到物料时状态发生的变化为以下任意一种或其组合：

角度、速度、加速度、水平移动的距离、竖直移动的距离、旋转、振动、水平维度上的方向。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的接触式重锤料位计，其特征在于，还包含失重感应机构（10），失重感应机构（10）与总运算处理器（4）信号连接，用于测量锤头（2）是否失重；在接触式传感器失灵时，失重感应机构（10）能够将感应到的锤头（2）失重的信号发送给总运算处理器（4），总运算处理器（4）在接收到该失重的信号后会发出控制信号控制卷扬机构（1）带动连接件（6）将锤头（2）上移。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的接触式重锤料位计，其特征在于，所述接触式传感器具有自带电池。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的接触式重锤料位计，其特征在于，所述长度测量部件（3）为旋转编码器、脉冲计数器或行程开关。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的接触式重锤料位计，其特征在于，所述卷扬机构（1）为电机卷扬机。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的接触式重锤料位计，其特征在于，所述接触式传感器与总运算处理器（4）之间通过有线或无线方式连接。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的接触式重锤料位计，其特征在于，还包含至少一套备用装置，该备用装置由备用卷扬机构（1′）、携带有备用接触式传感器的备用锤头（2′）、备用长度测量部件（3′）以及备用连接件（6′）组成；所述备用卷扬机构（1′）通过备用连接件（6′）将备用锤头（2′）垂直悬挂在容器（7）内顶部，所述备用卷扬机构（1′）、备用接触式传感器以及备用长度测量部件（3′）均与所述总运算处理器（4）信号连接。