CN109196314A - 用于测深管中的液位测量和内容物纯度测量的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于附接到测深管以测量箱中的内容物的液位的液位感测装置(110)。所述液位感测装置包括：用于封闭液位感测装置的组件(20)的壳体(16)；这些组件包括发射器和可操作地连接到发射器的天线(18)，用于在远离发射器的方向上引导电波或机械波。天线还适于接收电波和机械波。所述装置还包括测深管适配器(32)，其尺寸设定成用于附接到测深管，以及将壳体可操作地附接到测深管适配器的连接器组件。连接器组件使得壳体能够相对于测深管适配器围绕水平轴旋转，以暴露测深管的开口端。在使用中，液位感测装置允许脉冲雷达测量箱中的液位。壳体可以相对于测深管旋转，以还允许手动液位测量箱内容物或对箱内容物取样。

Description

用于测深管中的液位测量和内容物纯度测量的装置和方法

技术领域

本发明涉及脉冲雷达测量，并且更具体地，涉及一种使用脉冲雷达波来测量存储箱(storage tank)内的液体的液位，同时还允许手动测量液体的液位感测装置和方法。

背景技术

在许多环境中，各种材料在其处置之前或期间在箱中储存和/或处理。这些材料包括食品、饮料、药品和燃料。这种箱的一种特殊和公知的用途涉及为各种运输方式储存燃料。这些燃料箱的范围可以从汽车上的油箱到大型燃料箱，诸如位于海军舰船上的燃料箱。具体地，航空母舰容纳多个燃料箱。这些箱用于为船舶上携带的飞机储存喷气燃料。

对于在海军舰船上的存储箱，在任何给定时间可靠地确定箱的内容物的量和纯度的能力可能是关键的。军事准备通常依赖于充足的燃料供应。此外，燃料使用的准确测量直接转化为采购船舶燃料供应的成本效益。因此，准确可靠地测量这些箱中的燃料液位有许多益处，因此，海军进行定期测量，以确定存储箱中的燃料液位。此外，高性能喷射的操作依赖于燃料中的低水平的杂质。燃料中的污染物会对喷射部件造成损坏，并且会以对乘员有害的方式降低性能。因此，除了测量燃料液位外，海军还定期检查箱中的燃料纯度。

储存在海军舰船上的燃料纯度由通常被称为“取样器取样(thief sampling)”的方法确定。在该过程中，将细长的中空管或“取样筒(thief sampler)”投入箱的内容物中。来自箱的燃料填充取样筒的中空槽。然后，收回取样筒，并通过本领域熟知的方法测量所收集的样品的纯度。

用于确定液体液位的方法包括目视检查或使用测量燃料液位的各种装置。在海军舰船上的喷气燃料的特殊情况下，目视检查受到船舶内部的箱的位置和箱的庞大尺寸的阻碍。由于目视检查的问题，海军传统上通过使用带有附接的铅锤的铅垂线的测深管执行手动燃料液位测量。测深管通常是直径为1.5英寸的管道，其定位为船舶基础设施的一部分。测深管在燃料箱内延伸，并对箱内容物开放，以使测深管中的液体液位与箱中的液体液位相等。测深管不一定是线性管，而是可以包括弯曲，以便围绕船舶的其他基础设施延伸。为了测量燃料液位，打开测深管的顶部，并将铅锤穿过测深管的内部投入管的底部。然后，使用铅垂线从测深管的底部收回铅锤，并通过观察由铅垂线上的燃料产生的湿度水平来测量液体液位。海军继续使用这种铅垂线和测深管测量作为船舶上的备用手动方法。

然而，液体液位测量的铅垂线方法产生某些问题。首先，喷气燃料是干净的并且非常快速地蒸发，从而增加了在视觉上评估铅垂线以准确地确定相关湿度水平的难度。其次，铅锤在使用过程中可能会脱落铅垂线。由于涉及的困难，作为实际问题，不能从测深管取回分离的铅锤。结果，可能阻止用于测量的后续铅锤掉落到测深管的底部，导致测量范围减小。

由于视觉和铅垂线液体液位测量方法的问题，已开发出非接触式液位感测仪，其适于可操作地连接到测深管，以快速可靠地确定存储箱中的燃料液位。已经开发了几种类型的非接触式液位感测仪，包括使用雷达发射器或超声波的仪表。通过使用液位感测仪来实现高精度，液位感测仪通过从天线向箱内容物的表面发射微波脉冲来监测内容物液位。这些脉冲从内容物反射回天线。其他雷达仪使用连续波而不是微波脉冲。雷达信号不受噪声、极端空气湍流或介电常数波动到标称最小值之上、密度或电导率的影响。甚至具有高度颤动表面或气泡的液体通常也可以用雷达仪可靠地测量。气体分层(诸如由溶剂或气体产生的气体分层)实际上没有不利影响。雷达传感器适用于液体、固体、粉末、颗粒、灰尘、腐蚀性蒸汽和蒸汽，无论介质特性、环境、低压和高压或温度如何。因此，雷达传感器非常适合于感测海军舰船的箱中的燃料液位。

虽然非接触式雷达液位感测仪具有许多优点，但是当尝试如海军所实施的液位测量和燃料纯度检查的备用手动测深方法时，这些仪表可能出现问题。为了使用铅垂线而从测深管上移除液位感测仪是笨重且耗时的，并且需要将高灵敏度仪表放置在船舶的甲板上。在这个位置，仪表易受损坏。另外，在取样之后，液位感测仪必须重新附接到测深管，这可能是耗时的并且需要重新校准仪表。

已经开发了液位感测装置，其不需要从测深管完全移除雷达液位感测仪，以便执行手动液位和纯度测量。在一个示例中，液位感测装置包括闩锁门，该闩锁门密封通过其可以插入铅锤的孔。在共同转让的第6,538,598号和第6,337,655号美国专利中描述了这种液位感测装置和测量方法。尽管已经证明这些装置和方法足以使用非接触式雷达和手动铅垂线方法测量存储箱中的内容物的液位，但是装置中的闩锁门的位置不允许收集箱内容物的样品，以测量燃料的纯度。具体地，闩锁门在测深管适配器的侧壁中的位置不适合于插入取样筒。

为了解决这个问题，已经开发了一种非接触式液位感测仪，其包括用于在远离测深管开口的垂直方向上提升液位感测仪，然后围绕竖直轴旋转该感测仪，以移动壳体不与测深管对齐的装置。提升和旋转液位感测仪使得该感测仪能够保持附接到测深管适配器，同时允许进入测深管的开口端，以进行包括获得燃料样品的手动测量。在共同转让的第6,292,131号美国专利中描述了该液位感测仪，其内容通过引用并入本文中。虽然这种液位感测仪不需要从测深管移除仪表来执行手动测量，并且还允许使用取样筒来收集燃料样品，但是在旋转之前需要抬起装置的很不方便的，并且需要最小的头顶空间。此外，在海军舰船的狭小空间内，提升和旋转运动可能是笨重的。另外，在提升和旋转运动期间，感测仪中的天线可能不再与测深管对齐，从而需要重新校准。

因此，本文描述了一种简化的、流线型非接触式液位感测仪，其提供对测深管的开口端的完全进入，同时还消除了与现有的非接触式液位感测装置和方法相关的问题。

发明内容

本文所述的液位感测装置和液体液位以及内容物纯度测量方法，通过提供用于使液位感测仪远离测深管旋转的装置，而改进了上述装置和方法。如本文将描述的，改进的液位感测装置可以远离测深管旋转，以完全暴露管的开口端，从而允许进入测深管以插入取样筒、铅垂线和铅锤，或者其他可手动插入的测量设备。另外，在改进的液位感测装置中，液位感测仪和测深管适配器之间的连接组件是可分离的，以允许移除和更换液位感测仪，而无需从测深管移除测深管适配器。进一步，改进的液位感测装置和方法提供了天线和测深管之间的快速、有效的对齐，以在仪表壳体旋转之后使仪表最佳地偏振(polarize)。

在第一方面，提供了一种用于附接到测深管以测量箱中的内容物液位的液位感测装置，所述液位感测装置包括：壳体，用于封闭液位感测装置中的组件。这些组件包括发射器和可操作地连接到发射器的天线，用于在远离发射器的方向上引导电波或机械波。天线还适于接收电波和机械波。所述装置进一步包括测深管适配器，其尺寸设定成用于附接到测深管，以及连接器组件，其将壳体可操作地附接到测深管适配器。连接器组件使壳体能够相对于测深管适配器围绕水平轴旋转，以暴露测深管的开口端。

在第二方面，提供了一种用于测量箱中内容物的液位并确定其内容物纯度的方法。所述方法包括以下步骤：提供附接到测深管的液位感测装置，液位感测装置具有壳体和设置在壳体内并附接到壳体的发射器。进一步提供设置在壳体内的天线。天线可操作地连接到发射器，用于在远离发射器的方向上引导电波或机械波，并接收在天线的方向上从内容物表面反射的电波或机械波。所述方法进一步包括提供测深管适配器，用于附接到测深管。还提供连接器组件，用于将壳体可操作地附接到测深管适配器；所述连接器组件适于允许壳体相对于测深管适配器围绕水平轴旋转。所述方法进一步包括使用液位感测装置，将电波或机械波引导到测深管中的内容物表面，使用液位感测装置从测深管中的内容物表面接收电波或机械波；以及从液位感测装置获得对测深管中的内容物的液位的相应测量。进一步，所述方法包括使壳体远离测深管适配器旋转，以露出测深管的开口端；收集箱中的内容物的样品；以及确定样品的纯度。另外，所述方法可以包括：使壳体远离测深管适配器旋转，以露出测深管的开口端，将铅锤插入测深管的开口端，允许铅锤到达测深管的底部，从管收回铅锤，读取铅垂线上的液位标记，将壳体旋转到测深管适配器的顶部，并将天线与测深管对齐。

附图说明

从以下附图和具体实施方式中，本发明的上述优点和特征及其实施例将进一步显而易见，其中：

图1是附接到测深管的液位感测装置的第一示例性实施例的示意图；

图2是图1的示例性液位感测装置的透视图，描绘了处于闭合、锁定位置的装置；

图3是液位感测装置的局部剖视平面图；

图4是描绘处于打开、解锁位置的液位感测装置的透视图；

图5是局部剖视平面图，描绘了处于打开位置的液位感测装置；

图6是液位感测装置的透视图，描绘了与壳体分离的第一凸缘；

图7是液位感测装置的透视图，示出了壳体相对于图2的视图旋转，以示出对齐指示器标记；

图8是液位感测装置的替代实施例的透视图，描绘了处于闭合、锁定位置的装置；

图9是图8的替代实施例的透视图，描绘了处于打开位置的液位感测装置；

图10是图8的液位感测装置的侧视平面图；

图11是沿图10的线11-11截取的、图8的替代实施例的连接器组件的剖视图；

图12A是示出处于锁定位置的手柄的第一实施例；

图12B是图12A中描绘的手柄的分离透视图；

图13A是手柄的第二实施例的透视图；

图13B是图13A中描绘的手柄的分解图；

图14A是手柄的第三实施例的透视图；

图14B是图14A中描绘的手柄的横截面图，示出了用于调节手柄的配件；以及

图15是图8的液位感测装置的透视图，示出了用于将装置安装在测深管上的替代实施例。

具体实施方式

现在参照附图，其中相同的数字表示全部视图的相同元件，图1示出了改进的、非接触式液位感测装置10的示例性实施例。液位感测装置10显示为附接到测深管12，以便测量存储箱14的内容物的液位。如图2和图3中更详细地所示，液位感测装置10包括壳体16。壳体16包括发射器盖20、适配器22和天线罩28，它们一起形成用于封闭液位感测装置的操作部件的腔室。这些部件包括设置在发射器盖20内的发射器24，以及具有可操作地连接到发射器的天线18的天线组件26，其用于在远离发射器的方向上引导电波或机械波。发射器24可以是例如微波发射器(诸如VEGAPULS 66)，其可从俄亥俄州辛辛那提的VEGA美洲公司商购获得。天线组件26还适于接收电波或机械波。

在所示的实施例中，壳体16包括显示器30，操作者可以从该显示器读取箱14中的液位的测量。发射器24安装在盖20内，与天线18电通信。发射器24产生用于测量的电波或机械波，并且天线组件26在远离发射器的方向引导这些波。这些波可以是各种类型，包括雷达波或超声波。在至少一个实施例中，微波雷达脉冲由装置10产生并发射。其他实施例可以使用与雷达脉冲相对的连续波。在发射之后，波被待测量的表面反射，并随后返回到液位感测装置10。天线组件26适于接收这些反射的电波或机械波。在所示实施例中，天线组件26的远端突出于天线罩28的开口基部下方。在替代实施例中，天线组件26的远端可完全设置在盖20、适配器22和天线罩28内。

如图3所示，液位感测装置10还包括被配置用于附接到测深管12的测深管适配器32。壳体16通过连接器组件40可操作地连接到测深管适配器32。连接器组件40适于允许壳体16相对于测深管适配器32绕水平轴42旋转，如图2和图4所示。连接器组件40包括柔性接头44，以使壳体16能够相对于测深管适配器32旋转。远离测深管适配器32的旋转壳体16将开口46暴露于测深管12，以允许测量箱内容物的纯度，或者进行箱14的手动测深。

在第一示例性实施例中，连接器组件40还包括第一凸缘50和第二凸缘52，二者用于将壳体16可操作地附接到测深管适配器32。第一壳体凸缘50附接到装置壳体16的下端并围绕装置壳体16的下端延伸。第二适配器凸缘52附接到测深管适配器32的上端。第一凸缘50和第二凸缘52通过柔性接头44可操作地耦合在一起。在所示实施例中，柔性接头44是铰链，铰链具有固定到壳体凸缘50的外边缘的第一叶片，和固定到适配器凸缘52的相邻外边缘的第二叶片。铰链44使得壳体凸缘50能够沿着水平轴42相对于适配器凸缘52旋转。在箭头54所示的方向上，旋转壳体凸缘50远离测深管适配器32，将开口46暴露于测深管12，以允许测量箱14中内容物的纯度，和/或使用铅垂线和铅锤手动测量内容物液位。在所示的实施例中，铰链44是摩擦铰链，以在壳体16被旋转打开时保持壳体16的位置，如图4和图5所示。壳体凸缘50可以从基本上平行于测深管12的开口端的平面，旋转到基本垂直于测深管的开口端的平面，其中，铰链44允许壳体凸缘定位在水平平面和竖直平面之间的点处。壳体凸缘50和适配器凸缘52包括相邻的平坦平面60、62，当液位感测装置10处于闭合位置时，所述平面60、62在水平面上邻接。另外，凸缘50、52包括延伸穿过每个凸缘的同轴开口，以提供来自天线组件26的波的操作路径，以穿过连接器组件40并进入测深管12。

对于脉冲雷达液体液位测量，壳体凸缘50朝向适配器凸缘52向下旋转，如箭头56所示，以在水平平面邻接相邻的凸缘面60、62。将上部壳体凸缘50向下旋转到与下部适配器凸缘52接触的闭合位置，将天线组件26通过测深管适配器32定位为与开口轴向对齐。在闭合位置，可以从天线组件26发射波，波通过测深管适配器32和测深管12，到达箱的内容物的表面。波从内容物表面反射，通过测深管适配器32和连接器组件40中的同轴开口，返回天线组件26。由装置10中的处理器将接收的波与发射的波进行比较，以计算箱内容物液位的测量。液位测量可以输出到壳体16的显示器30。

如图2-图5所示，连接器组件40包括一个或更多可释放的锁定构件64，用于在脉冲雷达液位测量期间，将壳体16的位置固定在测深管适配器32上。在所示实施例中，多个锁定构件64围绕连接器组件40的周边间隔开。每个锁定构件64的第一部分附接到壳体凸缘50，第二部分附接到适配器凸缘52，锁定构件的第一部分与第二部分接合，以将两个凸缘锁定在一起。在所示的实施例中，闩锁66附接到适配器凸缘52，并且相应的配套钩70附接到壳体凸缘50，与每个闩锁竖直对齐。每个闩锁上的销72固定在配套钩64上，并且每个闩锁上的突片向下推，以锁定闩锁，并将壳体16固定到测深管适配器32。将壳体16锁定到测深管适配器32，防止液位测量期间壳体和适配器的相对移动。所示实施例包括围绕凸缘50、52的周边间隔开的三个锁定构件64。然而，在不脱离本发明的范围的前提下，用于将凸缘50、52固定在一起并防止它们之间的相对运动的锁定构件的数量和类型可以与所示的不同。一个或更多密封构件(诸如，例如O形环76)设置在平面邻接凸缘面60、62中的至少一个上。当凸缘处于闭合的锁定位置时，O形环76在凸缘面60、62之间被压缩，以密封连接器组件40。

壳体16还包括环绕天线罩28的基部的搭接接头80。搭接接头80允许壳体凸缘50附接到壳体16，同时当锁定构件64处于解锁位置时，使壳体能够相对于凸缘绕竖直轴74旋转，如图4所示。当壳体16处于闭合位置，并且锁定构件64闭合和锁定时，搭接接头80在适配器凸缘52的表面被压靠在O形环76上。除了密封连接器组件40之外，O形环压靠搭接接头80进一步防止在液位感测测量期间壳体16和测深管适配器32之间的相对运动。

如图2和图6所示，在所示的实施例中，壳体凸缘50可沿竖直平面82分成多部分。壳体凸缘50可分成所示的两个部分84、86，其中，一个部分固定到铰链44上。部分84、86可以通过可释放的紧固件90围绕壳体16的基部保持在一起。当连接器组件40处于解锁状态时，可以移除紧固件90，以将第一部分84与铰接的第二部分86分开，如图6所示。壳体凸缘50的分离部分84、86使得雷达液位传感器壳体16能够被移除和更换，而不需要从测深管12拆卸装置10。

液位感测装置10在测深管适配器32的远端处附接到测深管12的开口端。液位感测装置10所附接到的测深管12充当波导，用于将微波雷达脉冲引导到箱14的内容物，并且从箱14的内容物接收微波雷达脉冲。通过位于测深管适配器32的端部处并且可操作地连接到测深管适配器32的端部的安装凸缘92，辅助将液位感测装置10附接到测深管12。安装凸缘92与相应的锚板94可操作地耦合，锚板94固定在存储箱14的上部平台上，围绕测深管12的开口端。安装凸缘92包括多个周向间隔开的孔，孔对应于锚板94中的孔。紧固件(诸如螺钉96)位于安装凸缘孔中并向下拧入锚板94中，以便将装置10固定到箱的外部。除了安装凸缘之外，测深管适配器32还可以包括用于将液位感测装置10固定到测深管12的端部的其他替代附接构件。这些替代附接构件可以包括在测深管适配器上的接头配件，用于将适配器拧到测深管12上。

连接器组件40提供脉冲雷达和手动铅垂线液位测量、以及取样器取样，以检查箱内容物的纯度。具体地，为了对箱14中的液体液位进行脉冲雷达测量，壳体16向下旋转到闭合位置，壳体凸缘50与适配器凸缘52处于邻接关系。凸缘50、52使用锁定构件64锁定在一起。在闭合位置，天线组件26的对称轴与测深管适配器32的对称轴基本轴向对齐。

为了将取样筒插入测深管12中以测量箱内容物的纯度，或者执行手动液位测量，将壳体16远离测深管适配器32旋转，以暴露测深管12的开口端。为了移动壳体16，通过向外推动每个带突片的端部，以将销72从壳体凸缘50上的相应的钩70释放，来解锁锁定构件64。随着凸缘50、52被解锁，通过沿箭头54的方向向壳体或凸缘50施加力，壳体16围绕铰链44倾斜。当力施加到壳体16时，壳体在远离适配器凸缘52的方向上围绕水平轴42旋转。当壳体16旋转时，天线组件26的对称轴移出而不与测深管适配器32的对称轴轴向对齐，并且测深管12的开口被暴露。

一旦已经实现进入到测深管12，就可以将取样筒插入测深管的内部，由此取样筒通过重力下落到箱的内容物中。然后，取样筒从测深管12收回，并通过测量取样筒收集的样本的纯度，获得箱内容物的纯度测量。在收集样品之后，通过向壳体16(或凸缘50)施加力，壳体16可以旋转到向下的操作位置，以使壳体围绕铰链44沿箭头56的方向旋转，直到壳体凸缘50的内表面60与适配器凸缘52的内表面62接触。随着两个凸缘处于共面位置，锁定构件64可以通过将销72定位在钩70上并将闩锁突片向下按压到锁定位置而重新接合。随着壳体凸缘50被锁定到适配器凸缘52，天线组件26返回到与测深管适配器32轴向对齐，以用于脉冲雷达液位感测。

在壳体16围绕铰链44旋转期间，壳体可相对于凸缘50移动。具体地，壳体16可绕图4所示的轴74旋转。壳体16相对于测深管适配器32的移动可以破坏天线组件26和测深管12之间的对齐，测深管12充当波导，用于将雷达波脉冲从天线组件传播到箱内容物的表面。为了获得精确的液位测量，重要的是在液位感测装置10和测深管12之间保持最佳偏振。为了促进最佳偏振，液位感测装置10包括偏振“最有效点(sweet spot)”指示器标记。如图7所示，这些标记(在100和102处指示)设置在壳体16和测深管适配器32两者的外表面上。当指示器标记100、102竖直对齐时(如图7中的线104所示)，装置10中的天线组件26用测深管12最佳地偏振。

可以预期，在将适配器安装到测深管12上时，指示器标记102在测深管适配器32的圆周上的位置将被固定为仪器校准的部分。为了防止相对于管的旋转，通过任何类型的固定设备(诸如图5中所示的固定螺钉106)，指示器标记102可以相对于测深管12而固定就位。将指示器标记102的位置固定在测深管适配器32上使得标记能够充当对齐设定点。在打开壳体16以进行手动液位测量或纯度检查后，可以通过检查指示器标记100、102的竖直对齐来验证天线组件26和测深管12的偏振。如果壳体16上的标记100不与适配器指示器标记102竖直对齐，则壳体凸缘50可以从适配器凸缘52解锁，并且壳体相对于测深管适配器32在壳体凸缘内旋转。壳体16旋转，直到两个指示器标记100、102竖直对齐。当指示器标记100、102竖直对齐时，可以锁定连接器组件40，以防止壳体16的进一步移动。

图8和图9描绘了用于液位感测装置的第二示例性实施例。在该实施例中，液位感测装置110包括备选连接器组件120，用于将液位感测壳体16可操作地连接到测深管12。连接器组件120包括第一上凸缘122和第二下凸缘124，用于使液位感测壳体16相对于测深管12旋转。上凸缘122和下凸缘124具有平坦表面126、128，当连接器组件120处于闭合位置时，平坦表面126、128邻接。另外，凸缘122、124包括延伸穿过每个凸缘的同轴开口，以提供波通过天线组件26和测深管12之间的连接器组件120的操作路径。在该实施例中，下凸缘124的部分被塑形为提供圆柱形测深管延伸部，如178所示，用于将连接器组件120附接到测深管12。测深管延伸部178取代前一实施例中使用的测深管适配器32，用于将连接器组件附接到测深管。

具有一对可释放连接的半圆形部分的夹具130环绕装置110，用于将壳体16连接到连接器组件120的第一凸缘122。参考图10和图11，夹具130具有围绕夹具的圆周延伸的凹入的内部区域132。如第一实施例中所述，搭接接头80环绕天线罩28的基部。夹具130接合内部区域132内的搭接接头80上的凸缘134。搭接接头80具有邻接上凸缘122的平坦上表面140的平坦底面136。一个或更多密封构件(诸如，例如O形环142)定位在平坦表面136、140之间，以密封表面之间的开口。夹具130接合搭接接头80和上凸缘122的外周，以将边缘锁定在一起。夹具130形成为由可释放的紧固件144连接的两个半圆形半部。当连接时，夹具130将装置壳体16锁定到连接器组件120。紧固件144可移除以分离夹具130，并允许移除和更换壳体16。

如图8-图10所示，上凸缘122包括一对径向向外延伸的臂146，在它们之间具有以150表示的槽。臂146包括水平对齐的通孔，用于保持枢轴销154。手柄160安装在销154上，以在其上在上部打开位置和下部闭合位置之间竖直枢转。下凸缘124包括一对臂162，这一对臂162间隔开以形成以164表示的槽。槽164具有与上凸缘槽150类似的尺寸，并且与上凸缘槽150竖直对齐。当手柄枢转到向下的闭合位置时，手柄160滑入下凸缘槽164中。当接合在下凸缘槽164中时，手柄160用作用于将壳体固定到测深管的锁定构件。下凸缘臂162可包括轴向对齐的通孔166。当手柄160处于槽164内的向下位置时，可移除销170可插入孔166中，以防止手柄从槽中脱离。销170还可以配置有锁定机构(未示出)，以防止未经授权从下凸缘臂162移除销。

图12A和图12B示出了手柄160的第一实施例。在该实施例中，手柄160具有整体结构，其具有用于在一端接合销154的通孔176，以及在另一端的拉动装置(pull)168。图13A和图13B示出了手柄160的第二实施例。在该实施例中，手柄包括连杆构件200，其具有用于在一端接合销154的通孔202。拉动构件204可移动地安装在连杆构件200的相对端上。弹簧206在形成于拉动构件204中的槽内环绕连杆构件200。弹簧206保持在拧到连杆构件200的基部上的螺母210之间，拉动构件204在下凸缘124的方向上，使拉动构件204偏置。在该实施例中，弹簧206的力驱动拉动构件204向上抵靠下凸缘臂162。拉动构件204的向上力驱动下凸缘124与上凸缘122更紧密接触。可以通过调节螺母210在连杆构件200上的位置，来调节拉动构件204上的向上力，以改变弹簧的张力。

图14A和图14B示出了手柄160的第三实施例。在该实施例中，手柄包括拉动构件212和连杆构件214，连杆构件214在一端具有通孔216，用于接合销154。在拉动构件212的基部处的凹陷区域222中，至少一个锁定垫圈220附接到连杆构件214的相对端，诸如通过螺纹。可以相对于销154调节垫圈220在连杆构件214上的位置，以改变拉动构件212和销之间的距离。垫圈220可以具有设计用于接收专用配件224的孔径。配件224可以附接到扭矩扳手，以提供垫圈的正确调节。使用专用配件224允许增加对垫圈调节的控制。图14B中描绘的配件224仅仅代表可用于调节垫圈220的配件类型。可以使用具有各种配置的其他类型的配件，以便确保对垫圈220只进行经过授权的、安全的调节。当手柄向下接合在下凸缘槽164中时，调节垫圈220以减小拉动构件212和销154之间的距离，这增加了拉动构件和下凸缘臂162的底部之间的压力。这种增加的压力导致下凸缘124被推到更靠近上凸缘122。

现在回到图9，相对的手柄160、上凸缘122向外延伸，以形成多个向下延伸的关节172。类似地，下凸缘124包括多个径向向外延伸的关节174。下凸缘122上的关节174与上凸缘124上的关节172交错。销180延伸穿过上关节172和下关节174中的孔，以形成柔性接头或铰链182，用于使上凸缘122相对于下凸缘124在打开位置和闭合位置之间旋转。铰链182沿着水平轴190接合上凸缘122和下凸缘124的边缘，水平轴190纵向穿过铰链销180。扭转弹簧184安装在销180上，以辅助上凸缘122远离下凸缘124旋转。

如上所述，上凸缘122和下凸缘124包括在闭合位置彼此邻接的平坦表面126、128。一个或更多密封构件(诸如，例如O形环186)设置在一个或两个平坦平面126、128中。当凸缘处于闭合位置时，O形环186在邻接的凸缘表面126、128之间被压缩，以密封连接器组件120，并防止从测深管12释放气体和/或气味。

类似于上述第一实施例，第二液位感测装置实施例110的连接器组件120提供脉冲雷达和手动铅垂线液位测量，以及取样器取样，以检查箱内容物的纯度。具体地，为了对箱14中的液体液位进行脉冲雷达测量，壳体16向下旋转到闭合位置，其中，上凸缘122邻接下凸缘124。在该实施例中，通过在下凸缘臂162之间向下滑动手柄160，凸缘122、124保持在闭合位置。在闭合位置，天线组件26的对称轴与测深管12的对称轴基本轴向对齐，以允许雷达液位感测测量。

为了将取样筒插入测深管12中以测量箱内容物的纯度，或者为了执行手动液位测量，将壳体16远离下凸缘124旋转，以将开口46暴露于测深管12。为了移动壳体16，保持销170从下凸缘臂162中的孔166中拉出。随着销170被移除，手柄160可以从下凸缘臂162之间的槽164枢转出来。手柄160没有下凸缘124，扭转弹簧184使上凸缘122和附接壳体16围绕水平轴190(如图9中的箭头192所示)远离下凸缘124旋转。当连接器组件120在铰链182上枢转时，连接器组件使壳体16的下端相对于测深管12围绕水平轴190从基本平行于测深管的开口端的平面旋转到相对于测深管的开口端具有至少90度角的平面。旋转壳体16将天线组件26的对称轴拉出而不与测深管12的对称轴轴向对齐，并暴露测深管的开口46。

一旦已经实现进入到测深管12，就可以将取样筒插入测深管的内部，由此取样筒通过重力下落到箱的内容物中。然后，取样筒从测深管12收回，并通过测量取样筒收集的样本的纯度，获得箱内容物的纯度测量。在收集样品之后，连接器组件120可以通过向手柄160施加拉力以使上凸缘122、夹具130和附接壳体16围绕铰链182沿箭头194的方向旋转，而返回到闭合的操作位置，直到上凸缘122的平坦内表面126与下凸缘124的内表面128有效接触。随着上凸缘122和下凸缘124的平坦表面在闭合位置邻接，手柄160可以向下滑入到下凸缘槽164。可以通过下凸缘臂162中的孔166插入保持销170，以将手柄160以及连接器组件120锁定在向下的闭合位置。随着上凸缘122被锁定到下凸缘124，天线组件26返回到与测深管12轴向对齐。

类似于上述第一实施例，液位感测装置110可以通过可操作地连接到测深管延伸部178的安装凸缘92而附接到测深管12。安装凸缘92可以与相应的锚板94可操作地耦合，锚板94围绕测深管12的开口端固定到存储箱14的上平台。除了安装凸缘之外，连接器组件120可以包括用于将液位感测装置110固定到测深管12的端部上的其他可选附接构件。如图15所示，这些可选附接构件可以包括附接到测深管延伸部178的下端的连接配件230，用于将连接器组件120拧到测深管12的顶部上。

已经结合若干实施例描述了本发明，并且已经相当详细地阐述了那些实施例中的一些。然而，本发明的范围不受这些实施例的限制，这些实施例作为示例性而非排他性地呈现。要求保护的本发明的范围由以下权利要求阐述。

Claims (20)

1.一种液位感测装置，用于附接到测深管以测量箱中的内容物液位，所述液位感测装置包括：

壳体；

发射器，设置在所述壳体内；

天线，设置在所述壳体内并可操作地连接到所述发射器，用于在远离所述发射器的方向上引导电波或机械波，所述天线进一步适于接收电波和机械波；以及

连接器组件，将所述壳体可操作地附接到所述测深管，所述连接器组件适于允许所述壳体相对于所述测深管围绕水平轴旋转，以暴露所述测深管的开口端。

2.根据权利要求1所述的液位感测装置，其中，所述壳体的下端相对于所述测深管围绕所述水平轴从基本平行于所述测深管的所述开口端的平面旋转到相对于所述测深管的所述开口端具有至少90度角的平面。

3.根据权利要求1所述的液位感测装置，其中，所述连接器组件进一步包括第一凸缘和第二凸缘，用于可操作地连接所述壳体和所述测深管。

4.根据权利要求3所述的液位感测装置，其中，所述凸缘包括用于使所述电波和所述机械波在所述天线和所述测深管之间通过的开口。

5.根据权利要求3所述的液位感测装置，其中，所述连接器组件进一步包括沿着所述水平轴接合所述第一凸缘和所述第二凸缘的边缘的柔性接头。

6.根据权利要求5所述的液位感测装置，其中，所述第一凸缘能够围绕所述柔性接头在闭合位置和打开位置之间旋转，其中，在所述闭合位置，所述第一凸缘和所述第二凸缘在基本水平的平面中延伸，在所述打开位置，所述第一凸缘在相对于所述第二凸缘至少90度的平面中延伸。

7.根据权利要求6所述的液位感测装置，其中，所述第一凸缘和所述第二凸缘中的至少一个进一步包括一个或更多密封构件，用于在闭合位置将所述壳体密封到所述测深管。

8.根据权利要求5所述的液位感测装置，其中，所述第一凸缘可释放地附接到所述壳体。

9.根据权利要求5所述的液位感测装置，其中，所述连接器组件进一步包括一个或更多锁定构件，用于防止在闭合位置所述第一凸缘和所述第二凸缘之间的相对运动。

10.根据权利要求1所述的液位感测装置，其中，当所述壳体处于闭合位置时，所述壳体的对称轴与所述测深管的对称轴基本对齐。

11.根据权利要求3所述的液位感测装置，进一步包括在所述第二凸缘上的第一对齐指示器和在所述壳体上的第二对齐指示器，所述壳体相对于所述测深管可旋转，以对齐所述第一对齐指示器和所述第二对齐指示器。

12.根据权利要求12所述的液位感测装置，其中，当所述第一凸缘和所述第二凸缘处于解锁状态时，所述壳体相对于所述测深管适配器可旋转。

13.一种使用延伸到箱内容物的测深管测量箱中的内容物的液位并确定箱中的内容物的纯度的方法，所述方法包括以下步骤：

提供附接到所述测深管的开口端的液位感测装置，所述液位感测装置具有壳体、设置在所述壳体内并附接到所述壳体的发射器、设置在所述壳体内并可操作地连接到所述发射器的天线，用于在远离所述发射器的方向上引导电波或机械波并接收电波或机械波，以及用于将所述壳体可操作地附接到所述测深管的连接器组件，所述连接器组件适于允许所述壳体相对于所述测深管围绕水平轴旋转；

使用所述液位感测装置将所述电波或机械波引导到所述测深管中的内容物表面；

使用所述液位感测装置接收从所述测深管中的所述内容物表面反射的所述电波或机械波；

从所述液位感测装置获得对所述测深管中的所述内容物表面的液位的相应测量；

使所述壳体相对于所述测深管旋转，以暴露所述测深管的开口端；

收集所述箱中的内容物的样品；以及

确定所述样品的所述纯度。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，在旋转所述壳体之前，所述方法进一步包括以下步骤：向所述连接器组件提供至少一个锁定构件，所述锁定构件被接合，以将所述壳体固定到所述测深管；以及使锁定构件脱离，以使所述壳体远离所述测深管移动。

15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括以下步骤：旋转所述壳体以使所述壳体与所述测深管的所述开口端在水平面内基本对齐，将所述至少一个锁定构件移动到闭合位置，以将所述壳体锁定到所述测深管，以及使用所述液位感测装置获得所述箱的所述内容物的附加液位测量。

16.根据权利要求13所述的方法，其中，在使所述壳体相对于所述测深管旋转的步骤之后，所述方法进一步包括以下步骤：将铅锤和附接的铅垂线插入所述测深管中，允许所述铅锤到达所述测深管的底部，从所述测深管收回所述铅锤，从所述铅垂线读取燃料液位，在所述测深管顶部旋转所述壳体，以及将所述壳体上的指示器标记与所述测深管上的指示器标记对齐。

17.一种液位感测装置，用于附接到测深管以测量箱中的内容物的液位，所述液位感测装置包括：

壳体；

发射器，设置在所述壳体内；

天线，设置在所述壳体内并可操作地连接到所述发射器，用于在远离所述发射器的方向上引导电波或机械波，所述天线进一步适于接收电波和机械波；

第一凸缘，连接到所述壳体；

第二凸缘，具有适于附接到测深管的第一端部，以及适于接合所述第一凸缘的第二端部，所述第一凸缘可操作地接合所述第二凸缘，以使所述壳体能够沿水平轴远离所述测深管适配器旋转。

18.根据权利要求17所述的液位感测装置，进一步包括接合所述壳体和所述第一凸缘的夹具，所述夹具具有可分离的第一部分和可分离的第二部分，用于将所述壳体与所述第一凸缘断开。

19.根据权利要求18所述的液位感测装置，其中，所述壳体凸缘的所述第一部分和所述第二部分适于在所述第一部分和所述第二部分分离时，允许从所述测深管适配器移除所述壳体。

20.根据权利要求17所述的液位感测装置，进一步包括在测深管适配器上的第一对齐指示器和在所述壳体上的第二对齐指示器，所述壳体相对于所述测深管适配器可旋转，以对齐所述第一对齐指示器和所述第二对齐指示器。