CN113155233A - 一种称重式水位控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种称重式水位控制装置，用于设置在交联生产线中，其包括平行设置在交联生产线的主管路下方的水位罐、将水位罐一处与主管进行连通的编织软管、将水位罐的另一处悬挂在主管下方的罐体悬架以及控制器，罐体悬架的上端与主管路进行连接，罐体悬架的下部为从下方托起水位罐的托架，托架上朝向水位罐的接触面上设置了称重传感器，水位罐的下部设置有排水管，排水管上设置了电动阀门，控制器分别与称重传感器、电动阀门进行控制连接。所述称重式水位控制装置通过称取水位罐的重量来间接调控排水管的电控阀门的工作状态，从而实现水位控制的效果，其取样和测量结果精准，故障率低，有利于管道内气压的稳定，提高电缆交联生产线的产品质量。

Description

一种称重式水位控制装置

技术领域

本发明涉及电缆交联生产线中的水位控制设备领域，尤其涉及一种称重式水位控制装置。

背景技术

CCV三层共挤干法交联生产线是专门生产中、高压交联聚乙烯绝缘电力电缆的设备，其采用的是全干式化学交联方法。目前，CCV三层共挤干法交联生产线由放线机、储线器、上牵引机、三台挤出机、三层共挤机头、上封闭、交联管路、水位控制系统、加热管路、冷却管路、下封闭、下牵引机和收线机等组成。

在生产中，交联管路的加热段需要三、四百摄氏度的高温来对电缆料进行交联改良，这时管道里需要充盈一定压力的氮气做保护，防止高温下电缆材料膨胀着火，避免其表面不发生氧化降解；电缆完成交联步骤后接着进入冷却管道进行降温，冷却管道由水泵不间断供入冷却水，多余的冷却水就在水位控制系统的控制下排入水库，以便配合水气平衡系统进行管道内的水气平衡的控制。

交联生产线中的水位控制系统是交联生产线中的重要组成部分。通过水位控制系统使交联管的气压与水压保持在一个满足生产所需的恒定值。交联电缆在进行挤制、交联、预冷、冷却的工序过程中，有效维持水气平衡，可有效避免由于交联管内气压或者水压忽高忽低导致严重影响生产和产品质量的问题。

目前，交联生产线普遍采用的水位控制系统有磁性浮子控制仪和差压控制系统，而这两种控制方法存在以下弊端：

1、由于交联管内含有电缆包裹材料或生产过程中产生的交联析出物，呈现杂质多，交联管内的水容易堵塞上述两种控制仪的取样管，导致其无法正常工作；2、由于上述水位控制系统配套的取样管内的水基本呈现静置状态，流动性差，在低温工作条件下，尤其在北方寒冬季节，取样管会出现结冰现象，造成取样不准的问题；3、磁性浮子控制仪基于其工作原理，要求使用大容量的罐体，而在工作过程中大容量的罐体内的水容量变化较大，容易导致交联管路内的保护气体发生较大幅度的气压波动，影响生产线的产品生产质量。

因此，现有技术还有待进一步发展。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种称重式水位控制装置，通过将水位罐体内水体的重量值转化为电信号，以调控水位罐排水管的工作状态，使交联管路内的水位保持在预设值，所述水位控制装置使用便利，精确度高，可使交联管路内的气压保持较为稳定，有助于提高电缆交联生产线的产品质量。

为解决上述问题，本发明提供了以下技术方案：

一种称重式水位控制装置，用于设置在交联生产线中，所述称重式水位控制装置包括平行的设置在交联生产线的主管路下方的水位罐、将水位罐与主管路进行连通的编织软管、将水位罐的另一处悬挂在主管路下方的罐体悬架以及控制器，罐体悬架的上端与主管进行连接，罐体悬架的下部为从下方托起水位罐的托架，托架上朝向水位罐的接触面上设置了称重传感器，水位罐的下部罐身设置有排水管，排水管上设置了电动阀门，控制器分别与称重传感器、电动阀门进行控制连接。

优选地，所述编织软管采用的是金属材质或橡胶材质的编织软管。

优选地，水位罐的上方侧壁设置有上连接管、水位罐的下方侧壁设置有下连接管，上连接管的管口与编织软管进行固定连接，下连接管的侧壁与排水管进行连接。

优选地，编织软管两侧分别设置有至少两个连接杆，连接杆的上下两端分别与主管上的下端连接法兰、水位罐的上端连接法兰进行限位性连接。

优选地，称重式水位控制装置中，在连接杆位于连接头下法兰盘上的部分设置紧固件如螺母，在连接杆位于水位罐上连接管法兰盘的下端设置紧固件如螺母。

优选地，称重式水位控制装置中，所述水位罐的端面上安装有水位观测窗。

优选地，称重式水位控制装置中，所述罐体悬架包括套装在主管管身上的半圆形双头螺柱和矩形的托架，半圆形双头螺柱的两端与矩形的托架的顶面进行螺接，矩形的托架的底面上表面为弧面设置，称重传感器嵌入在弧面内，称重传感器的感应部突出于弧面。

优选地，所述弧面所在圆与水位罐横截面所在圆为同心设置。

优选地，称重式水位控制装置中，所述称重传感器设置为一个，位于弧面的中心位置；或者称重传感器设置为至少两个(可做双称重式水位控制装置)，沿着弧面对称分布。

优选地，称重式水位控制装置中，水位罐远离编织软管的一端与罐体悬架进行连接，下连接管和排水管连接于水位罐靠近水位观测窗的罐体侧面底部。

优选地，称重式水位控制装置中，所述排水管包括连接于水位罐左侧的第一排水管和连接于水位罐右侧的第二排水管。

优选地，称重式水位控制装置中，所述排水管包括位于水位罐内的内段和伸出水位罐的外段，排水管的内段的管壁上设置有蜂窝状排水孔。

本发明提供的称重式水位控制装置具有以下有益效果：

1、由于称重式水位控制装置是通过称取水位罐体的重量来间接调控排水管的电控阀门的工作状态，因此具有取样精准的优点，避免传统水位控制系统的取样不准的问题。

2、由于称重式水位控制装置是采用电控阀门(如电控伺服球阀)来调节水位，因此故障率低，有效避免传统水位控制装置因水脏而卡死阀门的问题。

3、所述称重式水位控制装置的罐体内水流动性好，可适应低温工作条件，且因其工作过程中罐体内水容量变化小，对管道压力影响小，利于稳定管道内的气压，提高电缆交联生产线的产品质量。

附图说明

图1为本发明实施例1中电缆交联生产线的结构示意图；

图2为本发明的称重式水位控制装置的主视结构示意图；

图3为称重式水位控制装置的一纵向剖视图(编织软管处)；

图4为称重式水位控制装置的另一纵向剖视图(罐体悬架处)；

图5为图3中排水管处的结构放大图。

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，本领域技术人员在没有作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。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，一种CCV三层共挤干法交联生产线，其由放线机01、储线器02、上牵引机03，三台挤出机、三层共挤机头04，封闭05、交联管路、加热管路07、预冷管道08、冷却管路09、下牵引机06和收线机等组成。其中，本发明提供的称重式水位控制装置W被连接于预冷管道08和冷却管路09之间的管路上，用于对交联管路中的水位进行调节，使其保持在预设水位值。

交联生产线的工作原理为：电缆料在三、四百摄氏度的加热管路07中进行交联改良，管道内充盈一定压力的氮气做保护，防止高温下电缆材料膨胀着火；电缆料完成交联步骤后经过预冷管道08后，进入冷却管道09进行降温，冷却管道由水泵不间断供入冷却水，多余的冷却水就在称重式水位控制装置W的控制下被排出，不仅维持水位稳定，也保持了交联管道内的气压的平衡。

如图2-4所示，具体地，本发明提供的称重式水位控制装置包括平行的设置在交联生产线的主管5下方的水位罐1、将水位罐一处与主管5进行连通并稳定连接的编织软管2、将水位罐的另一处悬挂在主管下方的罐体悬架3以及控制器(控制器在图中未画出)，罐体悬架3的上端与主管5进行连接，罐体悬架3的下部为从下方托起水位罐的托架32，托架上朝向水位罐的接触面上设置了称重传感器6，水位罐1的下部罐身设置有排水管7，排水管上设置了电动阀门8，控制器分别与称重传感器、电动阀门进行控制连接。

水位罐通过编织软管2与主管5进行连通，主管5中的液体与水位罐进行流通，因此可通过对水位罐上的排水管7上电动阀门的调控，从而使交联管路中的水位达到预设值，也利于维持管内气压的稳定。

所述称重式水位控制装置的工作原理为：利用托架上的称重传感器测量水位罐的重量(该重量包括水位罐的罐体重量以及罐内水体的重量，因此，水位罐的总重量随着水位变化而发生变化)，称重传感器检测到的电信号经放大器转化成模拟量信号4-20ma，并被输入到控制器(即控制仪表或PLC)中，控制器通过将处理后的信号与预设值的比较，经过PID运算后输出控制信号4-20ma给电动阀门8，电动阀门8按照接收到的模拟量信号来调节电动阀门8的开启大小，使水位调整到预设值。

优选地，本实施例中，所述电动阀门8为电动伺服阀，如伺服球阀。优选地，所述称重传感器6可采用现有的各种称重式传感器或拉压力传感器，本实施例以电子秤NS-TH3A-1T为例，还可替换成其他同系列产品。其他实施例中的称重式传感器不限于本实施例的类型。

本实施例中，为了将称重式水位控制装置连入生产线主管，交联生产线的主管5上连接有连接头4，连接头4的下端与编织软管2上端进行连接。所述连接头4为三通或四通型接头。

优选地，所述编织软管2采用的是金属材质或塑料材质的编织软管。由于编织软管具有较好的耐压性能和一定的抗拉伸性能，能满足交联生产线对连接管的要求。其他实施例中，也可采用其他材质的软管。上述软管的设置使水位罐的重力更精准地被托架上的承重传感器6所承受，提高承重传感器6对水位罐体内水位变化的检测灵敏度。

具体地，水位罐1的上方侧壁设置有上连接管11，水位罐的下方侧壁设置有下连接管12，上连接管11的管口与编织软管进行法兰连接，下连接管12与排水管7进行连接。下连接管和排水管的配合大幅度降低了排水口的高度，不仅使排水口远离液面上的气体，降低排水对气压的影响，并且排水不会对液面的水流造成较大影响，使水位进行平稳的上下调节。

优选地，为了保证编织软管与水位罐连接支点的稳定，提高称重传感器6检测结果的准确性，编织软管2两侧分别设置有至少两个连接杆10，连接杆10的上下两端分别与主管的连接头下端、水位罐的上连接管11进行紧固连接。本实施例中，所述连接杆为双头螺柱，连接杆的两端分别通过螺母与对应结构进行紧固连接。

如图3所示，连接杆上端螺接的螺母位于连接头4下端口的法兰盘上表面，其下端螺接的螺母位于水位罐上连接管11法兰盘的下表面。这样设置后的连接杆不仅加强了主管5与水位罐之间的连接强度，也对编织软管在轴向的长度进行有效限制，同时允许编织软管在径向上的扩展或收缩。由于两个螺母是从外侧对编织软管进行限制，编织软管可进行轴向的收缩，可在较小角度范围内发生转动，这种转动类似秤杆以支点为中心进行小幅度的旋转。以满足称重式水位控制装置的使用需要。

本实施例中，如图4所示，所述罐体悬架3包括套装在主管管身上的半圆形双头螺柱31和矩形的托架32，半圆形双头螺柱31的弧形段环绕在主管5上，半圆形双头螺柱31的两端与矩形的托架的顶面进行螺接，矩形的托架的底面上表面33为弧面设置，称重传感器6嵌入在弧面内，称重传感器的感应部61突出于弧面。其他实施例中，罐体悬架不限于本实施例的具体结构。

工作时，仅称重传感器的感应部61与水位罐底部进行接触，罐体悬架不与水位罐直接接触，避免其他位置的接触面产生的摩擦力对水位罐罐体重力的影响，以保证称重传感器6的检测结果的准确性。优选地，所述弧面所在圆与水位罐横截面所在圆为同心设置。

矩形的托架的左右两侧板与水位罐1之间是间隙配合。优选地，矩形的托架的左右两侧板与水位罐之间的距离为1-10mm。这样设置的矩形的托架的左右侧板对水位罐进行水平方向的限位，避免水位罐发生左右偏移，使水位罐底部始终准确定位于称重传感器6上。

本实施例中，所述称重传感器6为一个，位于矩形的托架的底面上表面33(弧面)的中心位置。其他实施例中，称重传感器6设置为至少两个，沿着弧面对称分布，多个称重传感器共同分担水位罐的重力。

优选地，如图2所示，水位罐远离编织软管的一端与罐体悬架3进行连接，下连接管12和排水管7连接于水位罐靠近水位观测窗的罐体侧面底部。罐体悬架3越远离编织软管(支点附近)，称重传感器6上检测的罐体重量越大，检测结果越灵敏，水位控制越精准。

为了提高该水位控制装置的使用便利性，所述排水管包括连接于水位罐左侧的第一排水管和连接于水位罐右侧的第二排水管。工作时，根据安装场所的需要，可选择其中一侧的排水管进行排水，另一侧的排水管进行封口设置。

优选地，为了避免排水时液面形成的漩涡带走管道中的氮气，造成气压不稳，进行以下设置：

如图5所示，所述排水管7包括位于水位罐内的内段71和伸出水位罐的外段，排水管的内段的管壁上分布有许多小孔，形成蜂窝状排水孔71a。这样设置的排水孔71a在排水过程中，不会使水体形成漩涡，避免了由于漩涡带走氮气的可能，因此，保证了管路中气压的稳定，也节约了氮气的使用量。

优选地，为了便于实时观测到水位罐内的水位变化，所述水位罐1的端面上安装有水位观测窗9。优选地，水位观测窗包括密封安装在水位罐端面的高压玻璃板，高压玻璃板通过密封件、紧固件与水位罐进行密封连接。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种称重式水位控制装置，用于设置在交联生产线中，其特征在于，包括平行的设置在交联生产线的主管路(5)下方的水位罐(1)、将水位罐一处与主管(5)进行连通的编织软管(2)、将水位罐的另一处悬挂在主管路下方的罐体悬架(3)以及控制器，罐体悬架(3)的上端与主管(5)进行连接，罐体悬架(3)的下部为从下方托起水位罐的托架(32)，托架上朝向水位罐的接触面上设置了称重传感器(6)，水位罐(1)的下部设置有排水管(7)，排水管上设置了电动阀门(8)，控制器分别与称重传感器、电动阀门进行控制连接。

2.根据权利要求1所述的称重式水位控制装置，其特征在于，所述编织软管采用的是金属材质或橡胶材质的编织软管。

3.根据权利要求1所述的称重式水位控制装置，其特征在于，水位罐(1)的上方侧壁设置有上连接管(11)、水位罐的下方侧壁设置有下连接管(12)，上连接管(11)的管口与编织软管进行固定连接，下连接管与排水管(7)进行连接。

4.根据权利要求3所述的称重式水位控制装置，其特征在于，编织软管(2)两侧分别设置有至少两个连接杆(10)，连接杆(10)的上下两端分别与主管路上的下端连接法兰、水位罐的上端连接法兰进行限位性连接。

5.根据权利要求1所述的称重式水位控制装置，其特征在于，所述水位罐(1)的端面上安装有水位观测窗(9)。

6.根据权利要求1所述的称重式水位控制装置，其特征在于，所述罐体悬架(3)包括套装在主管管身上的半圆形双头螺柱(31)和矩形的托架(32)，半圆形双头螺柱的两端与矩形的托架的顶面进行螺接，矩形的托架的底面上表面(33)为弧面设置，称重传感器(6)嵌入在弧面内，称重传感器的感应部(61)突出于弧面。

7.根据权利要求6所述的称重式水位控制装置，其特征在于，所述称重传感器(6)设置为一个，位于弧面的中心位置；或者称重传感器(6)设置为至少两个，沿着弧面对称分布。

8.根据权利要求4所述的称重式水位控制装置，其特征在于，水位罐远离编织软管的一端与罐体悬架(3)进行连接，下连接管(12)和排水管(7)连接于水位罐靠近水位观测窗的罐体侧面底部。

9.根据权利要求4所述的称重式水位控制装置，其特征在于，所述排水管包括连接于水位罐左侧的第一排水管和连接于水位罐右侧的第二排水管。

10.根据权利要求4所述的称重式水位控制装置，其特征在于，排水管(7)包括位于水位罐内的内段(71)和伸出水位罐的外段，排水管的内段的管壁上设置有蜂窝状排水孔(71a)。

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