CN113358190B - 一种遇水报警液位变送器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种遇水报警液位变送器，包括壳体；壳体内自一端至另一端依次设置有绝缘骨架和线路板；绝缘骨架内设置有压力传感器，压力传感器的压力信号输出端口与线路板的压力信号输入端口连接；绝缘骨架中插设有第一电极，第一电极的一端伸出壳体外，第一电极的另一端与线路板电连接；还设置第二电极，第二电极的一部分与外界液体接触，第二电极还与线路板电连接；线路板用于将压力传感器采集的压力信号放大后输出；还通过第一电极和第二电极采集液体阻抗，当采集到的液体阻抗与水阻抗匹配时输出预警信号。不仅可以测量液体的高度，还具备遇水报警功能，实现液位测量和遇水报警一体化。

Description

一种遇水报警液位变送器
技术领域
本发明属于仪器仪表技术领域，涉及一种遇水报警液位变送器。
背景技术
硅压阻压力传感器因其灵敏度高、成本低、精度满足大部分测量需求而得到广泛应用，液位变送器就是利用硅压阻压力传感器的这些特点开发的仪表之一。在液位检测应用领域，除液位高度测量需求外，一些用户还对液体温度、密度、粘度、成分等有检测需求，石油行业(但不限于储油罐)存在需要检测油位和是否有水这一需求，目前市场上测量液位的变送器品种多样，可以高精度实现液位测量功能，但能够分清油水界面并输出报警信号的液位变送器尚未见到。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种遇水报警液位变送器，不仅可以测量液体的高度，还具备遇水报警功能，实现液位测量和遇水报警一体化。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种遇水报警液位变送器，包括壳体；
壳体内自一端至另一端依次设置有绝缘骨架和线路板；绝缘骨架内设置有压力传感器，压力传感器的压力信号输出端口与线路板的压力信号输入端口连接；
绝缘骨架中插设有第一电极，第一电极的一端伸出壳体外，第一电极的另一端与线路板电连接；
还设置第二电极，第二电极的一部分与外界液体接触，第二电极还与线路板电连接；
线路板用于将压力传感器采集的压力信号放大后输出；还通过第一电极和第二电极采集液体阻抗，当采集到的液体阻抗与水阻抗匹配时输出预警信号。
优选的，第二电极一端伸出壳体外，第二电极的另一端与压力传感器外壳连接，压力传感器外壳与线路板电连接。
进一步的，第二电极的另一端设置有进液孔，进液孔使压力传感器的压力感应部分与壳体外部连通。
进一步的，第二电极的另一端与压力传感器外壳焊接连接，压力传感器的外壳后端与线路板电连接。
优选的，第二电极插设在绝缘骨架中，第二电极一端伸出壳体外，另一端与线路板电连接。
进一步的，壳体远离线路板的一端内部设置有绝缘垫片，绝缘垫圈上设置有进液孔，进液孔使压力传感器的压力感应部分与壳体外部连通；第一电极和第二电极一端均穿过伸出壳体外。
优选的，第一电极和第二电极均为探针式结构。
优选的，壳体中设置有绝缘套筒，线路板设置在绝缘套筒中，且绝缘套筒内填充有密封硅胶。
优选的，还包括导线密封套，导线密封套一端与壳体一端密封连接，导线密封套内穿设有电缆线，线路板输出端口通过电缆线与外部连接。
进一步的，导线密封套与电缆线之间有第一密封橡胶圈和第二密封橡胶圈，第一密封橡胶圈和第二密封橡胶圈之间设置有导线密封垫片；电缆线远离壳体的一端套设有导线密封紧固件；导线密封套远离壳体的一端连接有导线护套。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明使用时，当两个电极接触到水时，阻抗发生变化，线路板检测并输出报警信号；同时，压力传感器感知液位的压力，线路板转换为标准信号输出，经过二次仪表显示液位高度。同传统液位变送器相比，具有判定水介质的功能优点，同时具备液位测量功能；同市场可见的水位报警器相比，具备连续液位测量优点，同时兼顾遇水报警功能。本发明将液位测量变送器与遇水报警电极电路设计为一体结构，能在测量液位高度变化的同时，监控水的存在情况，适合多种混合介质液位的测量、含水液体液位测量及含水液体水分离界面的高度测量，特别适合石油行业油水混合介质液位测量及水位上升报警需求，具有遇水报警响应快，液位测量精度高，生产工序少，成本低，适合批量生产等特点。
进一步的，两个电极均插设在绝缘骨架中，可以使两个电极与壳体及压力传感器均不导通，避免了在某些液体中发生的氧化还原反应形成原电池效应，避免了电极对压力传感器可能造成的干扰。
进一步的，绝缘垫片的设置使第一电极与第二电极之间绝缘，并能阻挡壳体中的零件移位。
进一步的，电极探针式设计利于破除两种液体接触表面的张力，提高了检测的可靠性。
进一步的，绝缘套筒和密封硅胶的设置可以很好的保护线路板不被液体影响。
附图说明
图1为本发明一个实施例的结构示意图；
图2为本发明一个实施例中传感器及电极安装示意图；
图3为本发明一个实施例中第二电极结构示意图；
图中：1－第一电极；2－绝缘垫片；3－第二电极；4－压力传感器；5－绝缘骨架；6－第一O型橡胶圈、7－第二O型橡胶圈；8－第三O型橡胶圈；9－第四O型橡胶圈；10－第五O型橡胶圈；11－壳体；12－密封硅胶；13－线路板；14－绝缘套筒；15－导线密封套；16－第一密封橡胶圈；17－导线密封垫片；18－第二密封橡胶圈；19－导线密封紧固件；20－导线护套；21－电缆线。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明的一个实施例中，如图1、图2、图3所示，本发明一种遇水报警液位变送器，包括壳体11和导线密封套15。
壳体11内自一端至另一端依次设置有绝缘骨架5和线路板13；绝缘骨架5内设置有压力传感器4，压力传感器4的压力信号输出端口与线路板13的压力信号输入端口连接。压力传感器4优选硅压阻压力传感器。
绝缘骨架5中插设有第一电极1和第二电极3，第一电极1的一端伸出壳体11外，第一电极1的另一端与线路板13电连接。第二电极3的一端伸出壳体11外，第二电极3的另一端焊接在压力传感器4远离线路板13的一端，压力传感器4靠近线路板13的一端与线路板13电连接。第二电极3上设置有进液孔。
线路板13用于将压力传感器4采集的压力信号放大后输出；还通过第一电极1和第二电极3采集液体阻抗，当采集到的液体阻抗与水阻抗匹配时输出预警信号。
导线密封套15内设置有电缆线21，线路板13输出端口通过电缆线21与外部连接。
本发明的一个实施例中，壳体11远离线路板13的一端内部设置有绝缘垫片2，壳体11通过挤压包边固定绝缘垫片2。绝缘垫片2上设置有进液孔，进液孔使压力传感器4的压力感应部分与壳体11外部连通，从而使压力传感器4能感应到液体压力。
本发明的一个实施例中，压力传感器4与绝缘骨架5之间设置有第一O型橡胶圈6。
本发明的一个实施例中，第一电极1中部沿周向设计有两个密封凹槽，两个密封凹槽中分别设置有第二O型橡胶圈7和第三O型橡胶圈8。
本发明的一个实施例中，绝缘骨架5与壳体之间设置有第四O型橡胶圈9和第五O型橡胶圈10。
本发明的一个实施例中，壳体11中设置有绝缘套筒14，线路板13设置在绝缘套筒14中，且绝缘套筒14内填充有密封硅胶12。
本发明的一个实施例中，导线密封套15一端与壳体11一端密封连接，壳体11与导线密封套15一端采用激光焊接或等离子焊接为一体，导线密封套15与电缆线21之间有第一密封橡胶圈16和第二密封橡胶圈18，第一密封橡胶圈16和第二密封橡胶圈18之间设置有导线密封垫片17。电缆线21远离壳体11的一端套设有导线密封紧固件19。导线密封套15远离壳体11的一端连接有导线护套20。电缆线21输出端穿过导线护套20与外部连接。电缆线21为通气电缆线。
本发明的一个实施例中，与图1结构不同的是第二电极3不与压力传感器4连接，而是第二电极插设在绝缘骨架5中，第二电极3一端伸出壳体11外，另一端直接与线路板13电连接，即设置方式与第一电极1相同，且第二电极3与第一电极1位于压力传感器4同侧。第一电极1和第二电极均为探针式结构。这种设置方式，可以使两个电极与壳体及压力传感器均不导通，避免了在某些液体中发生的氧化还原反应形成原电池效应，避免了电极对压力传感器可能造成的干扰。
本发明工作原理：压力传感器4感受到液体压力输出的毫伏信号通过线路板13的放大变换，输出4mA～20mA、0～5V、RS485、I2C等标准信号，并通过电缆线21引出，在二次仪表上显示液位高度；第一电极1和第二电极3通过探测水的阻抗，通过线路板13放大变换，输出NPN/PNP高低电平、电压信号、电阻或继电器开关信号，提示二次仪表液位变送器遇到水介质。
一个实施例中，本发明遇水报警液位变送器的制作方法，其步骤如下：
a、在第一电极中部设计两个密封凹槽，将两只O密封圈套于第一电极的密封凹槽内，装于绝缘骨架上，尾部焊接导线与线路板相连，见图2。
b、第二电极用激光焊接在硅压阻压力传感器的前端，且第二电极上留有进液孔见图3，硅压阻压力传感器上装有φ16×1.8的O型密封圈，再将硅压阻压力传感器装入绝缘骨架。硅压阻压力传感器的尾部焊接导线作为第二电极的引出线；
c、绝缘骨架上设计有两个密封凹槽，其上装两个O型密封圈；将绝缘骨架装入壳体，壳体内有定位台阶对绝缘骨架限位，绝缘骨架前面装有绝缘垫片，绝缘垫片上也留有进液孔，壳体前端通过挤压包边将绝缘垫片与绝缘骨架固定；
d、线路板连接输入输出导线，装入绝缘套筒内腔，一并置于壳体中，然后在绝缘套筒内灌入硅胶密封固定线路板。
e、导线密封套与壳体用等离子或激光焊接；
f、电缆线上装入两个密封橡胶圈，装入导线密封垫片，穿过导线密封套，装入导线密封紧固件紧固密封，最后旋入导线护套。
本发明装配工艺上采用了包边、灌封、焊接、密封圈挤压组合工艺，实现绝缘、密封、防水等目的。

Claims (6)

1.一种遇水报警液位变送器，其特征在于，包括壳体（11）；
壳体（11）内自一端至另一端依次设置有绝缘骨架（5）和线路板（13）；绝缘骨架（5）内设置有压力传感器（4），压力传感器（4）的压力信号输出端口与线路板（13）的压力信号输入端口连接；
绝缘骨架（5）中插设有第一电极 （1），第一电极 （1）的一端伸出壳体（11）外，第一电极（1）的另一端与线路板（13）电连接；
还设置第二电极，第二电极的一部分与外界液体接触，第二电极还与线路板（13）电连接；
线路板（13）用于将压力传感器（4）采集的压力信号放大后输出；还通过第一电极 （1）和第二电极采集液体阻抗，当采集到的液体阻抗与水阻抗匹配时输出预警信号；
第二电极一端伸出壳体（11）外，第二电极的另一端与压力传感器（4）外壳连接，压力传感器（4）外壳与线路板（13）电连接；
第二电极的另一端设置有进液孔，进液孔使压力传感器（4）的压力感应部分与壳体（11）外部连通；
第二电极的另一端与压力传感器（4）外壳焊接连接，压力传感器（4）的外壳后端与线路板（13）电连接。
2.一种遇水报警液位变送器，其特征在于，包括壳体（11）；
壳体（11）内自一端至另一端依次设置有绝缘骨架（5）和线路板（13）；绝缘骨架（5）内设置有压力传感器（4），压力传感器（4）的压力信号输出端口与线路板（13）的压力信号输入端口连接；
绝缘骨架（5）中插设有第一电极 （1），第一电极 （1）的一端伸出壳体（11）外，第一电极（1）的另一端与线路板（13）电连接；
还设置第二电极，第二电极的一部分与外界液体接触，第二电极还与线路板（13）电连接；
线路板（13）用于将压力传感器（4）采集的压力信号放大后输出；还通过第一电极 （1）和第二电极采集液体阻抗，当采集到的液体阻抗与水阻抗匹配时输出预警信号；
第二电极插设在绝缘骨架（5）中，第二电极一端伸出壳体（11）外，另一端与线路板（13）电连接；
壳体（11）远离线路板（13）的一端内部设置有绝缘垫片（2），绝缘垫片（2）上设置有进液孔，进液孔使压力传感器（4）的压力感应部分与壳体（11）外部连通； 第一电极 （1）和第二电极一端均穿过伸出壳体（11）外。
3.根据权利要求1或2所述的遇水报警液位变送器，其特征在于，第一电极 （1）和第二电极均为探针式结构。
4.根据权利要求1或2所述的遇水报警液位变送器，其特征在于，壳体（11）中设置有绝缘套筒（14），线路板（13）设置在绝缘套筒（14）中，且绝缘套筒（14）内填充有密封硅胶（12）。
5.根据权利要求1或2所述的遇水报警液位变送器，其特征在于，还包括导线密封套（15），导线密封套（15）一端与壳体（11）一端密封连接，导线密封套（15）内穿设有电缆线（21），线路板（13）输出端口通过电缆线（21）与外部连接。
6.根据权利要求5所述的遇水报警液位变送器，其特征在于，导线密封套（15）与电缆线（21）之间有第一密封橡胶圈（16）和第二密封橡胶圈（18），第一密封橡胶圈（16）和第二密封橡胶圈（18）之间设置有导线密封垫片（17）；电缆线（21）远离壳体（11）的一端套设有导线密封紧固件（19）；导线密封套（15）远离壳体（11）的一端连接有导线护套（20）。
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