CN110081953A - 一种用于磁致伸缩液位计的醇水浮子 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于磁致伸缩液位计的醇水浮子，解决了现有磁致伸缩液位计缺少醇水溶液检测手段的问题。本发明包括上下滑动设在磁致伸缩液位计的测杆下部的醇水浮子，醇水浮子包括外浮子和内浮子，外浮子和内浮子均为中空的柱体结构，外浮子和内浮子的上部端口上均设有由永久磁性材料制成的磁性构件，外浮子和内浮子均滑动设在磁致伸缩液位计的测杆上，内浮子滑动设在外浮子内，内浮子相对于外浮子可做上下滑动，同一温度标准下，内浮子的密度大于乙醇汽油的密度，内浮子的密度小于外浮子的密度，外浮子的密度小于水的密度。

Description

一种用于磁致伸缩液位计的醇水浮子
技术领域
本发明涉及磁致伸缩液位计技术领域，特别是指一种用于磁致伸缩液位计的醇水浮子。
背景技术
目前，如图1所示，在液态燃油31储存时，一般把液态燃油31(如汽油或柴油)储存在储油罐7内，储油罐7内的液态燃油31通过加油设备输送给机动车。储油罐7内通常安装有磁致伸缩液位计，磁致伸缩液位计上安装有水位浮子9和油位浮子6，浮子可以在浮力的作用下沿磁致伸缩液位计的保护管垂直滑动，水位浮子9和油位浮子6装有永久性磁铁，磁场和磁致伸缩液位计内部的波导线脉冲磁场作用，可以确定水位浮子9、油位浮子6的位置，此信号通过磁致伸缩液位计的数字处理模块，把浮子位置传送给智能控制系统1，浮子位置显示在智能控制系统1的显示屏上。如果存有液态燃油31的储油罐内有水进入时，水位浮子9浮于油水界面32上，油位浮子浮于油-空气界面30上，通过磁致伸缩效应，可以快速测量储油罐中的水位高度和油位高度。
然而随着时代的发展，液态燃油31也成多样性，例如E10乙醇汽油33，其正常密度区间为为0.70～0.78g/cm3之间，这种E10乙醇汽油33由90％的汽油和10％的变性乙醇性质的液态燃油31勾兑而成。由于乙醇的亲水性，如果E10乙醇汽油33中的水超过E10乙醇汽油33混合溶液的饱和浓度时，液态燃油31中的乙醇也会从E10乙醇汽油33中分离出来而溶于水中，如图2所示，在储油罐底部就会形成醇水溶液34。如果不能及时发现这些醇水溶液34，醇水溶液34就会输送到客户的发动机中，造成发动机损坏。
从E10乙醇汽油33中分离出来的醇水溶液34的密度比水低但比E10乙醇汽油33高，根据E10乙醇汽油33中水的含量的不同，由于水和油的不相容性，传统的水位浮子9仅能测量汽油中的水位即油水界面32，而醇水溶液34的密度小于水，传统的水位浮子9在醇水溶液34中不能浮起，如果醇水溶液34被售出，会给客户的发动机造成损坏，造成客户流失，从而给加油站带来巨额损失。
发明内容
为了解决背景技术中所存在的现有磁致伸缩液位计判定需要处理的醇水溶液浓度的手段的问题，本发明提出了一种用于磁致伸缩液位计的醇水浮子。
本发明的技术方案是：一种用于磁致伸缩液位计的醇水浮子，包括上下滑动设在磁致伸缩液位计的测杆下部的醇水浮子，醇水浮子包括外浮子和内浮子，外浮子和内浮子均为中空的柱体结构，外浮子和内浮子的上部端口上均设有由永久磁性材料制成的磁性构件，外浮子和内浮子均滑动设在磁致伸缩液位计的测杆上，内浮子活动设在外浮子内，内浮子相对于外浮子可做上下运动，通常温度下，内浮子的密度大于乙醇汽油的密度，内浮子的密度小于外浮子的密度，外浮子的密度小于水的密度。
所述外浮子的密度的精度范围为0.82±0.03g/cm3。
所述内浮子的密度的精度范围为0.79±0.03g/cm3。
所述外浮子包括外浮子支架和内浮子底座，外浮子支架和内浮子底座的内部均为中空结构，外浮子支架和内浮子底座所形成的中空通道的直径大于测杆的直径，内浮子的直径大于中空通道的直径，外浮子支架和内浮子底座均滑动设在磁致伸缩液位计的测杆上，外浮子支架包括中部的柱体结构和上部的锥形台结构，柱体结构的内壁上设有用于限制内浮子的浮动距离的止动挡板，内浮子相对于外浮子可向上浮动的最大距离为醇水溶液的安全体积含量最大阈值，外浮子支架的柱体结构底部与内浮子底座固定连接，内浮子滑动设在外浮子支架的中空通道内部，内浮子的活动范围为内浮子底座与止动挡板之间的距离区间。
所述外浮子支架上套设有若干个可拆卸的配重片I，配重片I通过采用轻质发泡材料制成的固定环I固定在外浮子支架的柱体结构上。
所述内浮子底座上设有连通外界流体与外浮子支架的中空通道的通槽。
所述内浮子包括滑动设在测杆上的内浮子支架，由永久磁性材料制成的磁性构件固定设在内浮子支架的上端面内，内浮子支架上套设有若干个配重片II，配重片II通过采用轻质发泡材料制成的固定环II固定在内浮子支架上。
所述内浮子的柱体结构的直径小于止动挡板之间的中空通道的直径，内浮子的柱体结构的底部设有水平的底部限位挡板，底部限位挡板的外侧与外浮子支架的内壁无接触滑动。
本发明的优点：本发明通过在原有的磁致伸缩液位计上设置专用于检测是否存在醇水溶液和水的醇水浮子，醇水浮子设为包含两个不同密度的浮子：内浮子和外浮子。内浮子的密度设为大于乙醇汽油的密度且小于外浮子的密度，用于测量高浓度的醇水溶液；外浮子的密度设为大于内浮子的密度、小于水的密度，一般用于测量低浓度的醇水溶液(乙醇含量较低)或水。内浮子和外浮子结合使用，在储油罐刚进入少量水时，此时乙醇汽油析出的乙醇与水混合形成低浓度的醇水溶液，随着乙醇汽油中的乙醇析出越来越多并达到一定高度时，内浮子先浮起来，和磁致伸缩液位计连接的控制器会发生报警，提醒油站检测人员是否进行人工干预；当进入的水量比较多时，醇水溶液的密度增大，乙醇含量降低，当达到外浮子漂浮起来的时候，内浮子和外浮子同时浮起，此时表示储油罐内存有大量的低浓度醇水溶液或水，磁致伸缩液位计检测到内/外浮子同时上浮信号，通知监测人员需要对储油罐内的醇水溶液进行处理。外浮子和内浮子采用浮力原理对醇水溶液的浓度区间进行检测，采用纯机械手段更为安全、耐用，受到其它因素的影响更少，使用寿命较长。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有磁致伸缩液位计的主体结构示意图；
图2为本发明的醇水浮子的使用状态图；
图3为本发明的醇水浮子的结构示意图；
图4为本发明的醇水浮子的结构爆炸图；
图5为图4的外浮子支架的结构放大图；
图6为图4的内浮子底座的结构放大图；
图7为图4的内浮子支架的结构放大图；
图8为图4的内浮子支架上半部的局部结构放大图。
图中，1、智能控制系统，2、电缆线，3、电子仓，4、立管，5、磁致伸缩液位计，6、油位浮子，7、储油罐，8、醇水浮子，9、水位浮子，10、外浮子，11、固定环I，12、配重片I，13、磁铁压环，14、磁性构件，15、外浮子支架，16、止动挡板，17、内浮子，18、内浮子底座，20、固定环II，21、配重片II，22、内浮子支架，23、底部限位挡板，24、装配槽，30、油-空气界面，31、液态燃油，32、油水界面，33、E10乙醇汽油，34、醇水溶液。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：一种用于磁致伸缩液位计的醇水浮子，如图2所示，醇水浮子8包括外浮子10和内浮子17，外浮子10和内浮子17均为中空的柱体结构，外浮子10和内浮子17的上部端口上均设有由永久磁性材料制成的磁性构件14，外浮子10和内浮子17均滑动设在磁致伸缩液位计5的测杆上，内浮子17活动设在外浮子10内，内浮子17相对于外浮子10可做上下运动。
同一个温度下，内浮子的密度大于乙醇汽油33的密度，内浮子17的密度小于外浮子10的密度，外浮子10的密度小于水的密度。外浮子10的密度的精度范围采用0.82±0.03g/cm3，内浮子17的密度的精度范围采用0.79±0.03g/cm3。
不同温度下的乙醇汽油33的密度可通过《石油计量表》来查找，水的密度通过《水的温度和密度对照表》查找，乙醇的密度通过《无水乙醇的温度和密度对照表》，通过同一温度下水、无水乙醇的密度值，即可判断出该温度下的醇水溶液的密度区间。
在20摄氏度时，醇水溶液的全部密度区间为0.79g/cm3～1g/cm3，其中，高浓度的醇水溶液的密度区间为0.79g/cm3～0.82g/cm3，故内浮子17的密度优选采用0.79g/cm3。同时，外浮子10用于测量低浓度的醇水溶液和水，低浓度的醇水溶液的密度区间为0.82g/cm3～1g/cm3，此密度区间内的醇水溶液对发动机伤害较大，必须进行处理，因此，外浮子10的密度优选采用0.82g/cm3。
如图4所示，外浮子10包括外浮子支架15和内浮子底座18，外浮子支架15和内浮子底座18的内部均为中空结构，外浮子支架15和内浮子底座18所形成的中空通道的直径大于测杆的直径，内浮子17的直径大于中空通道的直径，外浮子支架15和内浮子底座18均滑动设在磁致伸缩液位计5的测杆上，外浮子支架15上套设有若干个可拆卸的配重片I12，配重片I12通过采用PVC轻质发泡板制成的固定环I11固定在外浮子支架15的柱体结构上。如图5所示，外浮子支架15的上部端面内嵌设有磁性构件14。柱体结构的内壁上设有用于限制内浮子17的浮动距离的止动挡板16。
内浮子17包括滑动设在测杆上的内浮子支架22，内浮子支架22包括中部的柱体结构和上部的锥形台结构，磁性构件14固定设在内浮子支架22的锥形台结构上表面内。内浮子支架22上套设有若干个配重片II22，配重片II22通过采用轻质发泡材料制成的固定环II20固定在内浮子支架22上。如图7所示，内浮子17的柱体结构的直径小于止动挡板16之间的中空通道的直径，内浮子17的柱体结构的底部设有水平的底部限位挡板23，底部限位挡板23的外侧与外浮子支架15的内壁滑动接触。
外浮子支架15的柱体结构底部与内浮子底座18固定连接，内浮子17滑动设在外浮子支架15的中空通道内部，如图6所示，内浮子底座18上设有连通外界流体与外浮子支架15的中空通道的通槽，用于加快外界流体在外浮子支架15的中空通道内快速流通，使内浮子17快速浮起，减少等待内浮子17浮起的时间。内浮子17的活动范围为内浮子底座18与止动挡板16之间的距离区间，内浮子17相对于外浮子10的浮动量程范围为60mm左右。通过限定内浮子17的浮动量程，来进一步限定储油罐内醇水溶液安全浓度范围，即当内浮子17相对于外浮子10向上浮动60mm时，此时储油罐内已经存在最少60mm高度的醇水溶液，这个体积的醇水溶液与乙醇汽油混合后的混合液体已经会对发动机造成损伤，因此无论此时外浮子10有没有浮起，都需要通知检修人员对储油罐内的醇水溶液进行清理。
磁致伸缩液位计5通过电缆线2与智能控制系统1的信号处理器连接，智能控制系统1包括信号处理器、显示器和报警器，信号处理器与显示器和报警器电连接。当醇水浮子8检测到储油罐7内存在醇水溶液34时，磁致伸缩液位计5把外浮子10和内浮子17的浮动位置信号传输给给信号处理器，信号处理器把外浮子10和内浮子17的浮动位置信号处理后实时显示在显示器上，当检测到内浮子17相对于外浮子10做了向上运动时，信号处理器控制报警器报警，此时存在醇水溶液34。
因为温度的变化不同，会导致相同浓度的醇水溶液的密度发生变化，因此当储油罐内的温度不是20摄氏度时，通过查阅现有资料，找到当下温度所对应的醇水溶液密度，进而通过调整外浮子支架15上的配重片I12的数量和内浮子支架22上的配种片II21的数量，进而通过调整外浮子10和内浮子17的密度，以使其正常使用。
工作原理：步骤一：通过磁致伸缩液位计判断设在测杆底部的内浮子的上下位置是否发生变动(即是否向上浮起)；
步骤二：当内浮子位置发生变动并向上浮起，但未达到外浮子内部设置的止动挡板处时，表明此时存在高浓度的醇水溶液(高的乙醇含量)或高密度的E10燃料，监测人员会根据E10燃料的“温度-密度”数据对照表判断内浮子的浮起是高密度的E10燃料还是生成了醇水溶液，如果是醇水溶液，油站会根据醇水溶液的高度决定是否采取人工干预措施；
步骤三：当内浮子达到外浮子内部设置的止动挡板处时，或内浮子和外浮子的位置同时向上浮起，说明油罐底部存在水或者低浓度(低的乙醇含量)的醇水溶液或者必须要处理的大量的高浓度醇水溶液，磁致伸缩液位计连接的控制器会控制报警系统发出报警，提示油站采取人工干预措施，以消除罐底的水或者醇水溶液。
实施例2：一种用于磁致伸缩液位计的醇水浮子，如图8所示，内浮子支架22的上端面上设有装配槽24，磁性构件14设在装配槽24内，装配槽24通过磁铁压环13压紧密封。外浮子支架15的上端面结构与内浮子支架22的上端面结构相同。其它结构与实施例1相同。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种用于磁致伸缩液位计的醇水浮子，其特征在于：包括上下滑动设在磁致伸缩液位计(5)的测杆下部的醇水浮子(8)，醇水浮子(8)包括外浮子(10)和内浮子(17)，外浮子(10)和内浮子(17)均为中空的柱体结构，外浮子(10)和内浮子(17)的上部端口上均设有由永久磁性材料制成的磁性构件(14)，外浮子(10)和内浮子(17)均滑动设在磁致伸缩液位计(5)的测杆上，内浮子(17)活动设在外浮子(10)内，内浮子(17)相对于外浮子(10)可做上下运动；同一温度标准下，内浮子的密度大于乙醇汽油(33)的密度，内浮子(17)的密度小于外浮子(10)的密度，外浮子(10)的密度小于水的密度。
2.如权利要求1所述的一种用于磁致伸缩液位计的醇水浮子，其特征在于：外浮子(10)的密度的精度范围为(0.82±0.03)g/cm3。
3.如权利要求2所述的一种用于磁致伸缩液位计的醇水浮子，其特征在于：内浮子(17)的密度的精度范围为(0.79±0.03)g/cm3。
4.如权利要求3所述的一种用于磁致伸缩液位计的醇水浮子，其特征在于：外浮子(10)包括外浮子支架(15)和内浮子底座(18)，外浮子支架(15)和内浮子底座(18)的内部均为中空结构，外浮子支架(15)和内浮子底座(18)所形成的中空通道的直径大于测杆的直径，内浮子(17)的直径大于中空通道的直径，外浮子支架(15)和内浮子底座(18)均滑动设在磁致伸缩液位计(5)的测杆上，外浮子支架(15)包括中部的柱体结构和上部的锥形台结构，柱体结构的内壁上设有用于限制内浮子(17)的浮动距离的止动挡板(16)，内浮子(17)相对于外浮子(10)可向上浮动的最大距离为醇水溶液的安全体积含量最大阈值，外浮子支架(15)的柱体结构底部与内浮子底座(18)固定连接，内浮子(17)滑动设在外浮子支架(15)的中空通道内部，内浮子(17)的活动范围为内浮子底座(18)与止动挡板(16)之间的距离区间。
5.如权利要求4所述的一种用于磁致伸缩液位计的醇水浮子，其特征在于：外浮子支架(15)上套设有若干个可拆卸的配重片I(12)，配重片I(12)通过采用轻质发泡材料制成的固定环I(11)固定在外浮子支架(15)的柱体结构上。
6.如权利要求5所述的一种用于磁致伸缩液位计的醇水浮子，其特征在于：外浮子底座(18)上设有连通外界流体与外浮子支架(15)的中空通道的通槽。
7.如权利要求6所述的一种用于磁致伸缩液位计的醇水浮子，其特征在于：内浮子(17)包括滑动设在测杆上的内浮子支架(22)，由永久磁性材料制成的磁性构件(14)固定设在内浮子支架(22)的上端面内，内浮子支架(22)上套设有若干个配重片II(22)，配重片II(22)通过采用轻质发泡材料制成的固定环II(20)固定在内浮子支架(22)上。
8.如权利要求7所述的一种用于磁致伸缩液位计的醇水浮子，其特征在于：内浮子(17)的柱体结构的直径小于止动挡板(16)之间的中空通道的直径，内浮子(17)的柱体结构的底部设有水平的底部限位挡板(23)，底部限位挡板(23)的外侧与外浮子支架(15)的内壁无接触。
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