CN111457992A - 高密封性防爆磁性液位计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高密封性防爆磁性液位计，包括表头，在所述表头的一侧固定设置有连接杆，与所述连接杆的端头处通过防爆固定环固定安装有浮球；所述表头包括壳体，用于封闭壳体的前盖组件和后盖组件，所述前盖组件和后盖组件通过第一防爆密封圈扣合于壳体上，所述壳体内固定安装有液位控制模块；本发明在液位计壳体上采用全密封设置，在每个连接之间采用密封装置密封，使得整个体系实现机械隔爆，机械隔爆使得如系统产生爆炸无法外传；同时本发明在液位控制模块中增加防爆电路保护单元，使得液位计的运行稳流稳压，实现本安防爆。

Description

高密封性防爆磁性液位计

技术领域

本发明属于液位测量技术领域，涉及用以测量液位的液位计，尤其是一种高密封性防爆磁性液位计。

背景技术

磁性液位计是以磁浮球为测量元件，通过磁耦合作用，使传感器内电阻成线性变化或波导丝发生扭转波，由智能转换器将电阻变化转换成4～20mA标准电流信号，可现场显示液位的百分比、4～20mA电流及液位值，远传供给控制室可实现液位的自动检测、控制和记录。该仪表几乎可以适用与各种工业自动化过程控制中的液位测量与控制，可以广泛运用于石油加工、食品加工、化工、水处理、制药、电力、造纸、冶金、船舶和锅炉等领域中的液位测量、控制与监测。

磁性液位计是在借鉴国内外同类产品，积极吸收、揉合众多同类产品的优点，通过公司技术人员大胆改进原有产品结构的基础上精心设计而成的。采用优质磁体和进口电子元件，使产品具有：结构简单、使用方便、性能稳定、使用寿命长、便于安装维护等优点。

但是，目前市面上很多磁性浮球液位计不能满足国家防爆标准GB3836的要求，市场上亟需一直具有超高防爆特性的液位计各种应用在防爆场合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全密封隔爆磁浮球液位计，通过全密封机械隔爆实现爆炸不外传，通过电路改进，防止设备可能出现的火花，双重防爆，满足各种场合的防爆要求。

本发明是这样实现的：一种高密封性防爆磁性液位计，包括表头，在所述表头的一侧固定设置有连接杆，与所述连接杆的端头处设置有防爆固定环，在所述连接杆上套装有浮球；所述表头包括壳体，用于封闭壳体的前盖组件和后盖组件，所述前盖组件和后盖组件通过第一防爆密封圈扣合于壳体上，所述壳体内固定安装有液位控制模块，所述液位控制模块采用穿过连接杆内部的导线与设置于连接杆内部端头处的精密电阻连接，形成本安防爆，所述浮球通过所测液位高低带动精密电阻沿连接杆位移，所述前盖组件设置有采用环氧树脂胶固定密封的防爆玻璃制成的可视窗口，用于观察液位数据；

进一步，所述液位控制模块包括电源防爆电路，所述电源防爆电路包括电源处理电路、用于吸收及消除电路中产生的火花防爆电路保护单元及用于将输入信号转化为标准的电流信号信号处理单元，所述电源处理电路与外接电源连接，所述所述电源处理电路并联信号处理单元和防爆电路保护单元；所述电源处理电路用于保护电路及减少火花的产生，由保险电路模块、防反接电路模块、限流电路模块、杂波消除电路模块、稳压电路模块、消除“尖峰脉冲电路模块、限制储能电路模块组成”。

进一步，所述电源处理电路包括稳压芯片、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第三稳压二极管、第四稳压二极管、保险丝及电源端口，所述电源端口正极依次串联保险丝、第一稳压二极管、限流电阻、第二稳压二极管，并与稳压芯片的一个接口连接，所述稳压芯片通过稳压电阻与电源端口的负极连接；所述稳压芯片的接口连接续流三极管，用于为稳压芯片续流；所述电源端口与所述稳压芯片之间并联有多有串联电容组成的杂波消除电路，用于消除输入电压中的高阶谐波成分。

进一步，所述稳压芯片的接口还连接有通过并联接地的、具有基准电压的第三二极管极组成的限制储能电路单元，用于控制电路中能量的存储，减少电火花的产生；同时，所述稳压芯片的接口还连接有通过并联接地的、具有芯片电源电压的第三二极管极组成的消除尖峰脉冲电路单元，用于消除输入电压中的电压突变等“尖峰”信号。

进一步，所述连接杆的中部设置有便于液位计安装的法兰盘。

进一步，所述连接杆与所述表头通过连接螺栓固定连接，并采用O型密封圈密封固定，所述前盖组件和后盖组件通过固定螺栓固定于表头上；所述O型密封圈密封使得表头与连接杆的接触更为紧密，确保整个液位计的防爆功能。

进一步，所述表头的两侧分别设置有外接线口，一侧外接线口在不使用时采用第一密封螺栓进行密封，防止设备内部进液潮湿，另一侧外接线口在接线使用时通过密封填料函进行接线密封，表头内部导线通过填料函内部导线通道，与外部接线。

进一步，所述表头内、在液位控制模块上方设置有接线端子，所述表头的外壁上还固定有接地组件，所述接线端子与接地组件电连接，避免液位计故障等产生的火花对液位计外部环境产生影响，所述液位控制模块通过接线端子与精密电阻连接。

本发明的有益效果

本发明在液位计壳体上采用全密封设置，在每个连接之间采用密封装置密封，使得整个体系实现机械隔爆，机械隔爆使得如系统产生爆炸无法外传；同时本发明在液位控制模块中增加防爆电路保护单元，使得液位计的运行稳流稳压，实现本安防爆。

附图说明

图1是本发明立体结构示意图；

图2是本发明局部立体结构示意图；

图3是本发明主视结构示意图；

图4是本发明俯视结构示意图；

图5是本发明填料函结构示意图；

图6是本发明液位控制模块工作原理结构示意图；

图7是本发明电源处理单元工作原理结构示意图；

图8是本发明等效电路示意图；

图9是本发明液位控制模块中防爆电路保护单元电路结构示意图；

图10是本发明本安防爆工作流程图；

附图标记：1为表头；10为壳体；11为前盖组件；12为后盖组件；13为第一防爆密封圈；14为液位控制模块；15为固定密封；16为接线端子；17为接地组件；18为外接线口；19为第一密封螺栓，190为填料函，191为压紧螺栓；192为柔性本体，193为接线密封圈，140为防爆电路；141为电源处理电路；142为信号处理单元；143防爆电路保护单元；2为连接杆；20为导线；21为精密电阻；22为防爆管；为防爆固定环；30为第一固定螺栓，4为浮球；5为可视窗口；6为法兰盘；7为连接螺栓；8为O型密封圈；9为第二固定螺栓；

具体实施方式

下面结合实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。在以下实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件。

实施例1：如图1-10所示，一种高密封性防爆磁性液位计，包括表头1，在所述表头1的一侧固定设置有连接杆2，与所述连接杆2的端头处固定安装有防爆固定环3，在所述连接杆2上套装有浮球4；所述表头1包括壳体10，用于封闭壳体的前盖组件11和后盖组件12，所述前盖组件11和后盖组件12通过第一防爆密封圈13扣合于壳体10上，所述壳体10内固定安装有液位控制模块14，所述液位控制模块14采用穿过连接杆2内部的导线20与设置于连接杆2内部端头处的精密电阻21连接，形成本安防爆，所述浮球4通过所测液位高低带动精密电阻21沿连接杆2位移，所述前盖组件11设置有采用环氧树脂胶固定密封15的防爆玻璃制成的可视窗口5，用于观察液位数据；

更具体的，所述防爆固定环3通过第一固定螺栓30固定。

所述表头1内、在液位控制模块14上方设置有接线端子16，所述表头1的外壁上还固定有接地组件17，所述接线端子16与接地组件17电连接，避免液位计故障等产生的火花对液位计外部环境产生影响，所述液位控制模块14通过接线端子16与精密电阻21连接。

所述连接杆2的中部设置有便于液位计安装的法兰盘6。

所述连接杆2与所述表头1通过连接螺栓7固定连接，并采用O型密封圈8密封固定，所述前盖组件11和后盖组件12通过第二固定螺栓9固定于表头1上；所述O型密封圈8密封使得表头1与连接杆2的接触更为紧密，所述连接螺栓7内还设置有防爆管，所述防爆管采用刚玉管制成，厚度为2mm，增加整体刚性，确保整个液位计的防爆功能。

如图5所示，所述表头1的两侧分别设置有外接线口18，便于在现场使用时选择一侧的接线口进行接线，方便工人安装，其中，一侧外接线口18在不使用时采用第一密封螺栓19进行密封，防止设备内部进液潮湿，另一侧外接线口18在接线使用时通过密封填料函190进行接线密封，表头内部导线通过填料函内部导线通道，与外部接线，所述填料函包括柔性本体192，设置于柔性本体192上的压紧螺栓191，所述填料函190与表头1螺纹连接，在链接处设置有接线密封圈193，通过接线密封圈193使得填料函与表头实现密封，通过旋转压紧螺栓191使得内外连接的导线实现密封连接。

更具体的，所述填料函采用防爆级别的填料函。

所述液位控制模块14包括电源防爆电路140，所述电源防爆电路140包括与外接电源连接的电源处理电路141，与所述电源处理电路141并联信号处理单元142和防爆电路保护单元143；所述防爆电路保护单元用于吸收及消除电路中产生的火花；所述信号处理单元用于将输入信号转化为标准的电流信号。所述电源处理电路141用于保护电路及减少火花产生，由保险电路模块、防反接电路模块、限流电路模块、杂波消除电路模块、稳压电路模块、消除“尖峰脉冲电路模块、限制储能电路模块组成，所述防爆电路保护单元用于吸收及消除电路中产生的火花；所述信号处理单元用于将输入信号转化为标准的电流信号。

所述电源处理电路的输入针脚J3的1号针脚队外接正输入电压，2号针脚对外接负输入电压，1号针脚对内接保险电路模块1，保险电路模块1接防反接电路模块2，防反接电路模块2接限流电路模块3，限流电路模块3接杂波消除电路模块4，杂波消除电路接稳压电路模块5，稳压电路模块5接消除“尖峰”脉冲电路模块6，“尖峰”脉冲电路模块6接限制储能电路模块7，各模块间依次连接，输入信号经电源处理电路处理后与信号处理单元模块相连，输出防爆标准5V电压信号。

所述电源处理电路141所述电源处理电路包括稳压芯片U6、第一稳压二极管D5、第二稳压二极管D3、第三稳压二极管DZ1、DZ2、DZ5、第四稳压二极管DZ3、DZ4、DZ6、保险丝F1及电源端口J3，所述电源端口J3正极1依次串联保险丝F1、第一稳压二极管D5、限流电阻R36、第二稳压二极管D3，并与稳压芯片U6的一个接口7连接，所述稳压芯片U6通过稳压电阻R38与电源端口J3的负极2连接；所述稳压芯片U6的接口5、6、7连接续流三极管Q2，用于为稳压芯片续流；所述电源端口J3与所述稳压芯片U6之间并联有四个串联电容C22,C29,C30,CZ1组成的杂波消除电路，用于消除输入电压中的高阶谐波成分。

于所述电源端口J3与所述稳压芯片U6之间还并联有单独的电容C28,用于滤除尖峰脉冲。

更具体的，所述杂波消除电路具体并联于稳压电阻R36和稳压二极管D3之间。

所述稳压芯片U6的接口8还连接有通过3个并联接地的、具有基准电压+5V的第三二极管极DZ1、DZ2、DZ5组成的限制储能电路单元，用于控制电路中能量的存储，减少电火花的产生；同时，所述稳压芯片U6的接口2还连接有通过并联接地的、具有芯片电源电压的第四二极管极DZ3、DZ4、DZ6组成的消除尖峰脉冲电路单元，用于消除输入电压中的电压突变等“尖峰”信号。

更具体的，所述保险电路模块，用于防止超过20mA的电流对电路造成破坏；所述防反接电路模块用于防止电路正输入端输入负向电压；所述限流电路模块用于防止“过电流”进入电路，对电路造成破坏；所述杂波消除电路模块用于消除输入电压中的高阶谐波成分；所述稳压电路模块用于稳定输入电路电压，减少电压波动；所述消除“尖峰脉冲电路模块用于消除输入电压中的电压突变等“尖峰”信号；所述限制储能电路模块用于控制电路中能量的存储，减少电火花的产生。

其中一个实施例：电源处理电路输入电压24V。电源处理电路中的保险电路模块对输入的电源电压信号进行判断，若其引起的输入电流信号大于20mA，则保险电路的保险丝熔断，电源处理电路停止电压输入，待更换保险丝后，系统等待下一次启动。进一步地，若输入电流小于等于20mA，则进入下一个处理过程。

电源处理电路中的防反接电路模块对输入的电源电压信号进行极性判断，若电路正输入端输入负向电压，则防反接电路隔断输入，电源处理电路停止电压输入，待更换输入电源极性后，系统等待下一次启动。

优选的：所述稳压芯片采用型号为XTR116

优选的：所述续流三极管采用型号2SD2211。

以上所提到的信号处理单元142和防爆电路保护单元143均为常用电路，本发明核心创新内容为电源处理电路上的改进，使得整个液位控制模块电路自身不会出现火花，实现本质安全防爆；在结构上采用严格的高强密封及防爆管的使用，实现机械隔爆防爆。

更具体的，本发明外形尺寸为1170*147*130mm，外壳材质为铝材质，可视窗口采用钢化玻璃，厚度为0.5-1cm。

如图8所示，通过本发明专利的等效电路图测试，其中储能元件CX和LX为电容储能的总和，LX为电感储能的总和，现在测的LX＝11uH，CX＝0.2uF；本质安全参数Ui＝28VDC,Ii＝93mA,Pi＝0.65W,Ci＝0.2μF,Li＝11μH,

通过以上数值可知，这些值的储能能力不足以引起火花，加上电源有大功率稳压管连续稳压，火花都能抑制。

产品检测报告如下：

检测结果如下图：

通过以上表格，可知，本发明产品满足国家防爆标准GB3836的要求，满足市场对于防爆的需求。

工作流程：如图7所述：

步骤一、所述防爆电路模块中的电源处理电路中的保险电路模块对输入的电源电压信号进行判断，若其引起的输入电流信号大于20mA，则保险电路的保险丝熔断，电源处理电路停止电压输入，待更换保险丝后，系统等待下一次启动。进一步地，若输入电流小于等于20mA，则进入下一个处理过程。

步骤二、电源处理电路中的防反接电路模块对输入的电源电压信号进行极性判断，若电路正输入端输入负向电压，则防反接电路隔断输入，电源处理电路停止电压输入，待更换输入电源极性后，系统等待下一次启动。进一步地，若电路正输入端输入正向电压，则进入下一个处理过程。

步骤三、限流电路模块对输入的电源电压信号进行限流，防止电路发生“过电流”，而导致电路发生火花，若电路输入电流超出设置范围，则限流后重新输入，若电路输入电流在设置的限值范围内，则进入下一个处理过程。

步骤四、杂波消除电路模块用于消除输入电压中的高阶谐波成分，输入信号消除高阶谐波成分后，进入下一个处理过程。

步骤五、稳压电路模块用于稳定输入电路电压，减少电压波动，输入信号经处理后进入下一个处理过程。

步骤六、消除“尖峰脉冲电路模块用于消除输入电压中的电压突变等“尖峰”信号，输入信号经处理后进入下一个处理过程。

步骤七、限制储能电路模块用于控制电路中能量的存储，减少电火花的产生，输入信号经处理后进入下一个处理过程。

步骤八、信号处理单元将输入信号转化并输出为防爆标准的5V电压。

上面结合实施例对发明作了详细的说明，但是所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (9)

1.一种高密封性防爆磁性液位计，其特征在于：包括表头，在所述表头的一侧固定设置有连接杆，于所述连接杆的端头处设置有防爆固定环，在所述连接杆上套装有浮球；所述表头包括壳体，用于封闭壳体的前盖组件和后盖组件，所述前盖组件和后盖组件通过第一防爆密封圈扣合于壳体上，所述壳体内固定安装有液位控制模块，所述液位控制模块采用穿过连接杆内部的导线与设置于连接杆内部端头处的精密电阻连接，形成本安防爆，所述浮球通过所测液位高低带动精密电阻沿连接杆位移，所述前盖组件设置有采用环氧树脂胶固定密封的可视窗口，所述可视窗口采用防爆玻璃制成。

2.根据权利要求1所述的高密封性防爆磁性液位计，其特征在于，所述液位控制模块包括电源防爆电路，所述电源防爆电路包括电源处理电路、用于吸收及消除电路中产生的火花防爆电路保护单元及用于将输入信号转化为标准的电流信号信号处理单元，所述电源处理电路与外接电源连接，所述电源处理电路并联信号处理单元和防爆电路保护单元；所述电源处理电路用于保护电路及减少火花的产生，由保险电路模块、防反接电路模块、限流电路模块、杂波消除电路模块、稳压电路模块、消除“尖峰脉冲电路模块、限制储能电路模块组成”。

3.根据权利要求2所述的高密封性防爆磁性液位计，其特征在于，所述电源处理电路包括稳压芯片、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第三稳压二极管、第四稳压二极管、保险丝及电源端口，所述电源端口正极依次串联保险丝、第一稳压二极管、限流电阻、第二稳压二极管，并与稳压芯片的一个接口连接，所述稳压芯片通过稳压电阻与电源端口的负极连接；所述稳压芯片的接口连接续流三极管，用于为稳压芯片续流；所述电源端口与所述稳压芯片之间并联有多有串联电容组成的杂波消除电路，用于消除输入电压中的高阶谐波成分。

4.根据权利要求3所述的高密封性防爆磁性液位计，其特征在于，所述稳压芯片的接口还连接有通过并联接地的、具有基准电压的第三二极管极组成的限制储能电路单元，用于控制电路中能量的存储，减少电火花的产生；同时，所述稳压芯片的接口还连接有通过并联接地的、具有芯片电源电压的第三二极管极组成的消除尖峰脉冲电路单元，用于消除输入电压中的电压突变 “尖峰”信号。

5.根据权利要求1所述的高密封性防爆磁性液位计，其特征在于，所述连接杆的中部设置有便于液位计安装的法兰盘。

6.根据权利要求1所述的高密封性防爆磁性液位计，其特征在于，所述连接杆与所述表头通过连接螺栓固定连接，并采用O型密封圈密封固定，所述前盖组件和后盖组件通过固定螺栓固定于表头上。

7.根据权利要求1所述的高密封性防爆磁性液位计，其特征在于，所述表头的两侧分别设置有外接线口，一侧外接线口采用第一密封螺栓进行密封，另一侧外接线口在接线使用时通过密封填料函进行接线密封，表头内部导线通过填料函内部导线通道，与外部接线；

所述填料函包括柔性本体，设置于柔性本体上的压紧螺栓，所述填料函与表头螺纹连接，在链接处设置有接线密封圈，通过接线密封圈使得填料函与表头实现密封，通过旋转压紧螺栓使得内外连接的导线实现密封连接。

8.根据权利要求1所述的高密封性防爆磁性液位计，其特征在于，所述表头内、在液位控制模块上方设置有接线端子，所述表头的外壁上还固定有接地组件，所述接线端子与接地组件电连接，所述液位控制模块通过接线端子与精密电阻连接。

9.根据权利要求1所述的高密封性防爆磁性液位计，其特征在于，所述连接螺栓内还设置有防爆管，所述防爆管采用不锈钢管制成，厚度为1-3mm。

Images