CN110487354A - 导电容器中导电物料料位检测探头及测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及导电物料料位检测技术领域，提供导电容器中导电物料料位检测探头及测量装置。导电容器中导电物料料位检测探头包括：传动杆，至少一端伸入导电容器内部，沿着导电容器高度方向延伸；电极，设置于传动杆上，对应导电容器的预设料位设置，电极和导电容器间通过导电部件连接；传动杆连接位于导电容器外部的驱动件。由于电极和导电容器之间通过导电部件连接，进而当导电容器内的料位达到电极所在高度的时候，在电极和导电容器之间形成导电回路，进而基于该导电回路的导电特性可以测得料位达到电极所在高度。此外，驱动件上升即可带动传动杆移动至导电容器外部，进而可以将传动杆从导电容器中拆卸，便于导电物料料位检测探头的维修更换。

Description

导电容器中导电物料料位检测探头及测量装置

技术领域

本发明涉及导电物料料位检测技术领域，尤其涉及一种导电容器中导电物料料位检测探头及测量装置。

背景技术

现有的电阻式料位计通常将料位探头静止固定安装在储料容器顶部。在复杂的应用环境中，例如(包括但不限于)需要考虑料位探头的维修更换而操作空间受限时，该种静止固定式的安装方式对电阻料位计的应用造成了限制。

以吸收球停堆系统为例，其是气力输送技术在球床模块式高温气冷堆中的一种特殊应用，具有落球辅助停堆和气力输送回球备用的功能。

吸收球停堆系统可由驱动机构带动传动杆上/下运动，打开颗粒贮存容器(贮球罐)底部的落球通道，吸收球颗粒(直径通常5～10mm，含有吸收中子的材料，如碳化硼)在自身重力作用下落入堆芯反射层落球孔道中堆积，以实现落球辅助停堆功能。反应堆开堆前，反射层落球孔道中的吸收球通过气力输送回位于反应堆压力容器顶盖下面堆芯上方的贮球罐中以备再次使用。

贮球罐中吸收球颗粒的料位是判断吸收球落球和回球是否正常完成的重要运行参数，需要进行测量，且设计上需要考虑料位计的维修更换。贮球罐所在的高温和放射性环境，限制了吸收球料位计的探头和变送器需采用分体式。反应堆压力容器顶盖管嘴的受限空间，限制了吸收球料位计探头的可维修更换。此外，吸收球颗粒在反应堆压力容器内部输送回路中运行，设计上需要考虑贮球罐内吸收球的更换，包括吸收球颗粒抽吸出来和注入新的吸收球。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

本发明要解决的技术问题在于，将导电物料料位测量探头功能集成到具有机械传动功能的传动杆上，便于实现导电物料料位计探头的维修更换。

为了实现该目的，本发明提实施例供了一种导电容器中导电物料料位检测探头，包括：

传动杆，至少一端伸入所述导电容器内部，沿着所述导电容器高度方向延伸；

电极，设置于所述传动杆上，对应所述导电容器的预设料位设置，且所述电极和所述导电容器之间通过导电部件连接；所述传动杆连接驱动件，且所述驱动件位于所述导电容器外部。

在一个实施例中，所述传动杆上设置有排料口，所述传动杆运动至第一工位，所述排料口与所述导电容器的落料口导通；所述传动杆运动至第二工位，所述排料口与所述导电容器的落料口关闭。

在一个实施例中，所述电极数量至少为两个，沿所述传动杆轴向间隔设置于所述传动杆上。

在一个实施例中，所述传动杆包括金属杆本体以及套设在所述金属杆本体一端的绝缘套，所述电极套设在所述绝缘套上。

在一个实施例中，所述电极机械镶套或镀层于所述绝缘套，和/或，所述绝缘套机械镶套或镀层于所述金属杆本体。

在一个实施例中，所述金属杆本体包括：

第一杆段；

第二杆段，通过绝缘件与所述第一杆段连接，且所述电极设置于所述第二杆段。

在一个实施例中，所述导电部件包括导线，所述金属杆本体上设置有所述导线的走线槽。

在一个实施例中，所述传动杆内形成有物料流动通道，所述物料流动通道延伸至所述导电容器内部，且在所述传动杆表面形成有与所述物料流动通道连通的注料口，所述注料口位于所述导电容器的内部。

在一个实施例中，所述传动杆上还设置有抽吸口，所述抽吸口位于所述注料口的下方；所述传动杆上形成有排料口的情况下，所述抽吸口和所述排料口之间设置有隔挡部件。

在一个实施例中，所述传动杆包括径向位移补偿部件。

根据本发明的实施例，提供一种导电容器中导电物料料位测量装置，包括上述导电容器中导电物料料位检测探头，还包括变送器，所述变送器连接所述电极与导电容器，并判断所述电极与导电容器之间的实际电阻值与电阻阈值的大小：

实际电阻值小于所述电阻阈值，所述导电容器内料位达到预设料位；

实际电阻值大于所述电阻阈值，所述导电容器内料位未达到预设料位。

本发明实施例的技术方案具有以下优点：该种导电物料料位检测探头，由于电极和导电容器之间通过导电部件连接，进而当导电容器内的料位达到电极所在高度的时候，在电极和导电容器之间形成导电回路，进而基于该导电回路的导电特性可以测得料位达到电极所在高度。此外，驱动件上升即可带动传动杆移动至导电容器外部，进而可以将传动杆从导电容器中拆卸，便于导电物料料位检测探头的维修更换，扩展了探头对严苛环境的适应性。

在本发明的优选方案中，导电物料料位检测探头以电极为一极，导电容器为另一极，变送器通过比较测得的两极之间的电阻值与设置的电阻阈值的大小关系，判断料位是否达到电极相应的高度位置。由于电阻信号传输抗干扰强，便于变送器设置在远端的常规室内环境下，整体成本低，经济性好。并且，当在传动杆轴向间隔设置多个电极的时候，可以在维持低成本的前提下，监测料位的不同高度位置。

在本发明的优选方案中，传动杆内形成有物料流动通道，且在传动杆表面形成有与物料流动通道连通的注料口。该种情况下，导电物料料位检测探头集成有物料注料功能，便于实现吸收球的注入。

在本发明的又一个优选方案中，传动杆上设置有抽吸口，抽吸口和排料口之间设置有隔挡部件，并且通过抽吸管和活动堵头实现物料抽吸和物料注入之间的切换。抽吸管属于可长期使用的管道，制造成本低。并且，物料的抽吸口位置从一开始就处于最低处，抽吸使用时，抽吸口一直埋入颗粒堆中，不需要上/下移动去跟随颗粒堆上表面的下降而下移，只需在必要时随探头周向旋转，操作使用方便，有利于减小颗粒抽吸总时间，减少抽吸操作人员接受辐照的总剂量。

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是实施例一的导电容器中导电物料料位检测探头的使用状态示意图；

图2是实施例二的导电容器中导电物料料位检测探头的使用状态示意图；

图3是实施例三的导电容器中导电物料料位检测探头的使用状态示意图；

图中：1、第一法兰；2、物料流动通道；3、限位部；4、传动杆；5、注料口；6、活动堵头；7、绝缘套；8、电极；9、导线；10、排料口；11、抽吸口；12、吸收球；13、贮球罐；14、气流隔塞；15、绝缘件；16、径向位移补偿部件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

请参见图1，实施例一的导电容器中导电物料料位检测探头，包括传动杆(其中一种情形下，传动杆包括后文提到的传动杆4和绝缘套7)和电极8。其中，传动杆至少一端伸入导电容器内部，且传动杆沿着导电容器高度方向延伸。电极8设置于传动杆上，并且电极8的位置和导电容器的预设料位相对应，且电极8和导电容器之间通过导电部件连接。传动杆4连接驱动件，且驱动件位于导电容器外部。

该种导电物料料位检测探头，由于电极8和导电容器之间通过导电部件连接，进而当导电容器内的料位达到电极8所在高度的时候，在电极8和导电容器之间形成导电回路，进而基于该导电回路的导电特性可以测得料位达到电极8所在高度。此外，驱动件上升即可带动传动杆4移动至导电容器外部，进而可以将传动杆4从导电容器中拆卸，便于导电物料料位检测探头的维修更换，扩展了探头对严苛环境的适应性。所述驱动件上升即可带动传动杆4移动至导电容器外部，既包括驱动件和传动杆一起被拆卸至导电容器外部，也包括驱动件驱动传动杆运动到导电容器外部。

其中，导电物料料位检测探头以电极8为一极，导电容器为另一极。通过比较测得的两极之间的电阻值与设置的电阻阈值的大小关系，判断料位是否达到电极8相应的高度位置(也即预设料位)。具体的，当实际电阻值小于电阻阈值，导电容器内料位达到预设料位；实际电阻值大于电阻阈值，导电容器内料位未达到预设料位。

其中，预设料位一般情况下指代的是特定工况下所需要判断的极限料位或者最佳料位。以贮球罐13的应用为例，其物料指代的是散体导电颗粒，具体为球床模块式高温气冷堆吸收球停堆系统的吸收球12。预设料位指代的是落球过程对应的最高料位、最低料位或者最佳料位，或者回球过程对应的最低料位、最高料位或者最佳料位，进而通过导电容器中导电物料料位检测探头检测落球或者回球是否正常完成。当然，预设料位还可以基于不同的检测需求代表不同的料位。

其中，由于驱动件可以带动传动杆4以及电极8运动，进而电极8可以测量的设定料位预设料位也就可以随着驱动件运动而灵活调节。由此，即使只设置一个电极8，也可以满足不同料位的测量需求。

驱动件和传动杆4之间可以通过第一法兰1连接。

进一步的，传动杆4还可以用于控制导电容器落料口的开闭。以贮球罐13为例，其底部设置有落料口也即落球口。传动杆4上设置有排料口10，且排料口10满足：传动杆4运动至第一工位，排料口10与落球口导通，在排料口10和落球口之间形成物料卸出通道，进而贮球罐13内的吸收球12颗粒可以通过物料卸出通道排出贮球罐13；传动杆4运动至第二工位，排料口10与导电容器的落料口关闭，此时贮球罐13内的吸收球12颗粒无法排出贮球罐13。也即，通过驱动件带动传动杆4运动，可以实现对落料口的开/关控制。

优选电极8数量至少为两个，沿所述传动杆轴向间隔设置于传动杆上。通过设置多个电极8，可以在不改变传动杆4位置的情况下，通过不同电极8，实现低成本监测料位的多个离散高度位置。例如，当电极8为两个的情况下，可以将两个电极8分别对应落球过程预设料位和回球过程预设料位，以判断吸收球12落球和回球是否正常完成。

优选传动杆包括金属杆本体以及套设在金属杆本体一端的绝缘套7，电极8套设在绝缘套7上。当金属杆本体一端位于导电容器内部，另一端位于导电容器外部的时候，很显然绝缘套7套设在金属杆本体位于导电容器内部的一端。金属杆本体可以保证传动杆的结构强度，而绝缘套7可以避免金属杆本体与电极8之间，以及多个电极8之间电导通，进而可以保证传动杆的正常工作以及使用寿命。绝缘套7的材质优选采用陶瓷，例如氧化铝陶瓷。当然，传动杆本身也可以采用绝缘材质，进而该种情况下无需设置绝缘套7。

其中，假设导电容器当中导电物料具有一个最高料位和一个最低料位，并且需要通过两个不同电极8检测该最高料位和最低料位，那么绝缘套7的轴向尺寸大于该最高料位和最低料位之间的料位差。进而，该绝缘套7能够满足以上两个电极8的安装需求。可以将绝缘套7两端各设置一个电极8，当然也可以根据需要在绝缘套7两端之间设置若干电极8。各个电极8分别通过导线9和导电容器连接。

电极8机械镶套于绝缘套7，或者，电极8为形成于绝缘套7外表面的镀层。同理，绝缘套7可以机械镶套于传动杆，或者绝缘套7可以为形成于传动杆外表面的镀层。通过机械镶套或者镀层的方式，均可以较为快速、高效的得到满足需求的绝缘套7和电极8。

当传动杆包括金属杆本体的时候，金属杆本体可以包括第一杆段和第二杆段。为了进一步保证该种导电物料料位检测探头的使用可靠性，第二杆段通过绝缘件(图1中未显示，可以参考图3中设置于上段和下段之间的绝缘件15)与第一杆段连接，且电极8设置于第二杆段。第一杆段和第二杆段之间电气隔离不连通，进而可以进一步降低稀相含尘气流中导电性粉尘对料位测量的干扰。

在一个实施例中，第一杆段对应图1的上部空心段，第二杆段对应图1的下部实心段，进而在使用后续提及的注料口5向导电容器当中注入物料，且注料口5位于传动杆的中部的时候，可以避免物料进入注料口5下方的传动杆内。其中，第二杆段可以通过螺纹连接的方式和第一杆段固定连接。

导电部件包括导线9，并且在金属杆本体上设置有导线9的走线槽。走线槽的具体结构形式不限制，只要可以便于导线9的设置即可。通过走线槽的设置，既可以保护导线9，又可以避免增加传动杆的整体外部尺寸。导线9从传动杆上段的侧壁穿出，以便于后续走线。很显然，导电部件除了包括导线9之外，还可能包括和导线9连接的导电接头或者其它用于实现电连接的导电部件。

其中一种情况，走线槽位于绝缘套7内表面的内侧，进而走线槽内的导线9受到绝缘套7的保护。

当然，上述提及的导电部件除了采用导线9的形式，还可以采用导电通路中注入液体导电介质的形式，或者还可以采用任何其它现有技术中公开的形式。并且，走线槽除了设置于金属杆本体上，还可以设置于绝缘套7上。

图1中，传动杆上形成有向远离其轴心方向凸起的限位部3。限位部3位于传动杆的上段，以便驱动件断电时提供机械限位锁止。例如，限位部3可以是形成于传动杆上的机械止口。当然，传动杆和驱动件连接的情况下，限位部3除了可以形成于传动杆上，还可以形成于驱动件上，进而通过驱动件自身提供限位锁止。

图1中，传动杆内形成有物料流动通道2，物料流动通道2延伸至导电容器内部，且在传动杆表面形成有与物料流动通道2连通的注料口5，注料口5位于导电容器的内部。进而，通过物料流动通道2以及注料口5可以得到物料注入通道，并向导电容器内部注入物料。

其中，“物料流动通道2延伸至导电容器内部”包括物料流动通道2从导电容器外部延伸至内部的情形，也包括物料流动通道2在导电容器内部延伸的情形。只需要物料流动通道2以及注料口5满足向导电容器内部注入物料的需求即可。

传动杆靠近导电容器外部的一端设置有气流隔塞14。结合图1，也即在传动杆的上端设置有气流隔塞14，以便限制相对高温的气流流入导电物料料位检测探头的上方区域。例如，气流隔塞14可以避免高温气流接触驱动件，进而保护驱动件。

其中，驱动件既可以为驱动电机，又可以为电磁驱动件、液压缸、气缸等。

为了便于气流隔塞14的拆装，气流隔塞14可以通过螺纹连接的方式连接传动杆上端。

实施例二

请参见图2，实施例二和实施例一不同之处在于传动杆上还设置有与上部颗粒流动通道连通的抽吸口11，导电容器中导电物料料位检测探头还包括活动堵头6。图2的传动杆并不像图1包括空心的第一杆段和实心的第二杆段，而是传动杆整体呈空心状，进而便于实现吸收球落球、吸收球注入和吸收球的抽吸。具体的，抽吸口11位于注料口5的下方。通过注料口5向导电容器注入物料的时候，拆下气流隔塞14，可以采用细杆连接或悬吊方式将活动堵头6临时引入进行封堵，此时活动堵头6固定于注料口5和抽吸口11之间，避免颗粒物料进入活动堵头6以下的物料流动通道中，从而避免后续连接抽吸管时带来不便。当采用抽吸口11进行抽吸工作的时候，活动堵头6已从图2中临时封堵位置移走，在物料流动通道中插入抽吸管，该抽吸管可以通过螺纹连接的方式与传动杆内壁连接，进而构成完整的颗粒抽吸通道。颗粒物料通过抽吸口11抽吸入物料流动通道中之后，由于抽吸管的设置可以避免物料从注料口5中排出，并且物料可沿着抽吸管流动而被抽吸至导电容器外部。

该种导电容器中导电物料料位检测探头，将物料卸出通道、抽吸管和物料注入通道均集成于传动杆上，其结构简单，易于加工，制造和维修更换成本低。并且，物料的抽吸口11位置从一开始就处于最低处，抽吸使用时，抽吸口11一直埋入颗粒堆中，不需要上/下移动去跟随颗粒堆上表面的下降而下移，只需在必要时随探头周向旋转，抽吸物料操作使用方便，有利于减小颗粒抽吸总时间。尤其是应用于贮球罐13的时候，可以减少抽吸操作人员接受辐照的总剂量，便于实现吸收球12抽吸出来和再装入的更换。

其中，当传动杆上形成有排料口10的时候，抽吸口11位于注料口5和排料口10之间。并且，在抽吸口11和排料口10之间设置有隔挡部件，例如隔板，以避免物料从抽吸口11进入物料流动通道2中之后直接从排料口10排出。

实施例三

请参见图3，实施例三和实施例二不同之处在于传动杆上还设置有径向位移补偿部件16，以适应现场安装时由加工和/或多个设备安装累积和运行时可能带来的中心轴线的径向偏差。

其中，径向位移补偿部件16可以采用伸缩管段。图3中，传动杆包括上段和下段，在上段和下段之间设置有伸缩管段，进而通过该伸缩管段满足径向补偿功能。具体的，伸缩管段可以采用波纹管，波纹管通过第二法兰连接上段和下段。

此外，在上段和下段之间设置绝缘件15，且电极8设置于下段。上段和下段电气隔离不连通，进而可以进一步降低稀相含尘气流中导电性粉尘对料位测量的干扰。其中，绝缘件15可以采用任何现有技术当中公开，并可以实现上段和下段电气隔离的结构形式。当绝缘件15通过螺栓连接于上段和/或下段的时候，螺栓的垫片也采用绝缘材质。

值得一提的是，以贮球罐13当中应用的导电容器中导电物料料位检测探头为例，导电粉尘的浓度不高，而且吸收球12属于粗大颗粒，吸收球12在待测料位的贮球罐13内流出时，对探头下段本就具有一定的冲刷作用。即探头在运行使用期间具有一定的自清洁功能，以维持料位测量优良的抗干扰性。当然，本发明所有实施例的导电物料料位检测探头，其可以适用于粉尘浓度不高的场合，更加可以适用于没有粉尘的场合。

实施例四

实施例四还提供一种导电容器中导电物料料位测量装置，包括上述实施例中的导电容器中导电物料料位检测探头，还包括变送器。变送器通过比较测得的两极之间的电阻值与设置的电阻阈值的大小关系，判断料位是否达到电极8相应的高度位置(也即预设料位)。具体的，当实际电阻值小于电阻阈值，导电容器内料位达到预设料位；实际电阻值大于电阻阈值，导电容器内料位未达到预设料位。

由于电阻信号传输抗干扰强，便于变送器设置在远端的常规室内环境下，整体成本低，经济性好。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (11)

1.一种导电容器中导电物料料位检测探头，其特征在于，包括：

传动杆，至少一端伸入所述导电容器内部，沿着所述导电容器高度方向延伸；

电极，设置于所述传动杆上，对应所述导电容器的预设料位设置，且所述电极和所述导电容器之间通过导电部件连接；

所述传动杆连接驱动件，且所述驱动件位于所述导电容器外部。

2.根据权利要求1所述的导电容器中导电物料料位检测探头，其特征在于，所述传动杆上设置有排料口，所述传动杆运动至第一工位，所述排料口与所述导电容器的落料口导通；所述传动杆运动至第二工位，所述排料口与所述导电容器的落料口关闭。

3.根据权利要求1所述的导电容器中导电物料料位检测探头，其特征在于，所述电极数量至少为两个，沿所述传动杆轴向间隔设置于所述传动杆上。

4.根据权利要求1所述的导电容器中导电物料料位检测探头，其特征在于，所述传动杆包括金属杆本体以及套设在所述金属杆本体一端的绝缘套，所述电极套设在所述绝缘套上。

5.根据权利要求4所述的导电容器中导电物料料位检测探头，其特征在于，所述电极机械镶套或镀层于所述绝缘套，和/或，所述所述绝缘套机械镶套或镀层于所述金属杆本体。

6.根据权利要求4所述的导电容器中导电物料料位检测探头，其特征在于，所述金属杆本体包括：

第一杆段；

第二杆段，通过绝缘件与所述第一杆段连接，且所述电极设置于所述第二杆段。

7.根据权利要求4所述的导电容器中导电物料料位检测探头，其特征在于，所述导电部件包括导线，所述金属杆本体上设置有所述导线的走线槽。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的导电容器中导电物料料位检测探头，其特征在于，所述传动杆内形成有物料流动通道，所述物料流动通道延伸至所述导电容器内部，且在所述传动杆表面形成有与所述物料流动通道连通的注料口，所述注料口位于所述导电容器的内部。

9.根据权利要求8所述的导电容器中导电物料料位检测探头，其特征在于，所述传动杆上还设置有抽吸口，所述抽吸口位于所述注料口的下方；所述传动杆上形成有排料口的情况下，所述抽吸口和所述排料口之间设置有隔挡部件。

10.根据权利要求8所述的导电容器中导电物料料位检测探头，其特征在于，所述传动杆包括径向位移补偿部件。

11.一种导电容器中导电物料料位测量装置，其特征在于，包括权利要求1至10中任意一项所述的导电容器中导电物料料位检测探头，还包括变送器，所述变送器连接所述电极与导电容器，并判断所述电极与导电容器之间的实际电阻值与电阻阈值的大小：

实际电阻值小于所述电阻阈值，所述导电容器内料位达到预设料位；

实际电阻值大于所述电阻阈值，所述导电容器内料位未达到预设料位。