CN115178713A - 密封铝液包液位检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了密封铝液包液位检测装置：包括设置于炉体上端的管壳，管壳内设有可上下滑动的滑块，滑块下方通过浮子连杆连接可漂浮于铝液的浮子；管壳设有用于测试滑块高度的传感器。炉体还通过导向支架连接浮子；炉体内部还设有对浮子进行导向、表面清洁的除渣结构。本发明提升了铝液液面高度测试的可靠性及准确性，避免浮子挂渣对测量结果产生影响，当需要进行除渣时，伺服电机或滑块与管壳之间组合的气缸结构能够带动浮子穿过弹性刮板，通过延伸刮板、弹性刮板即可刮除浮子的两端及侧部的挂渣。

Description

密封铝液包液位检测装置

技术领域

本发明涉及铝液液位检测装置技术领域，具体涉及密封铝液包液位检测装置。

背景技术

铝液转运包广泛运用在铝行业，是各个生产环节传送铝液的重要容器。而该容器内铝液的高度是非常重要的参数，如果装入铝液太少会影响生产效率，而装入铝液太多则容易产生生产事故。所以检测铝液转运包内铝液液位高度是非常必要的。

在往铝液转运包中输送铝液时一般靠目测铝液高度，另外常见的做法是计量，即需要知道铝液转运包剩余安全容量和每次倒入的量，只要前者大于后者即可以输送铝液进转运包。这两种方法都是在没有传感器检测转运包内铝液高度的情况下使用的。有些工况只能使用传感器或称重判断转运包内铝液的多少。

比如：从熔炼炉抽取铝液到铝水转运包是很常见的，因为熔炼炉铝液液位低于铝液转运包，所以只能利用负压法。做法是用管道连接熔炼炉的铝液到铝液转运包内腔。然后抽取铝液转运包中的空气，当铝液转运包中形成一定的负压后熔炼炉的铝液在大气压的作用下就会进入到铝液转运包中。这种操作的成功和安全需要两个重要的因素：1、铝液转运包有较好的密封性能。2、需要有探测铝液转运包内铝液高度的传感器。现存的做法是在铝液转运包上盖安装金属探针和相应线路，当铝液同时接触两根探针时产生电流信号的方法，这个方法可以判断铝液液位是否到达上限。

但上述液位监测方式都是无接触式的，尽管有诸多优点，但由于铝液温度较高，转运包内部工况复杂，因此存在诸多缺陷。

而如果采用常规的浮子配合接近开关测量铝液的高度，尽管浮子表面通常有用于避免挂渣的涂层，但使用时间久了之后，特别是铝液经常加入、倒出的情况，依然存在在浮子上挂渣的缺陷，当挂渣量达到一定值时，浮子就很难正常得漂浮在铝液表面。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种密封铝液包液位检测装置。，解决了现有技术中铝液液用浮子因挂渣而导致测量精度不准、设置失效的技术问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

密封铝液包液位检测装置：包括设置于炉体上端的管壳，管壳内设有可上下滑动的滑块，滑块下方通过浮子连杆连接可漂浮于铝液的浮子；

管壳设有用于测试滑块高度的传感器。

炉体还通过导向支架连接浮子；

炉体内部还设有对浮子进行导向、表面清洁的除渣结构。

优选，前述的密封铝液包液位检测装置：浮子的上端、下端分别是上锥形端、下锥形端，炉体内还通过导向支架连接浮子的侧部；

除渣结构是设置于导向支架上端的刮渣架；

刮渣架的两侧设有用于连接上锥形端、下锥形端及浮子侧壁的弹性刮板；

弹性刮板设有内径小于弹性刮板、且设置于弹性刮板上端、与相邻弹性刮板相间设置的延伸刮板；

当浮子穿过刮渣架时，延伸刮板、弹性刮板可刮除浮子的两端及侧部。

优选，前述的密封铝液包液位检测装置：浮子连杆上端通过螺纹连接丝杠，丝杠连接伺服电机的动力输出端；

当伺服电机检测到浮子受到向上的浮力时，伺服电机通过丝杠向浮子施加向上的拉力，并使浮子漂浮在铝液表面。

优选，前述的密封铝液包液位检测装置：管壳上端设有上支管、下端设有下支管，上支管、下支管之间通过中间阀门导通，上支管还设有位于中间阀门与上支管之间且导通外部气源的上阀门；

下支管还设有位于中间阀门与下支管之间且导通外界气源的下阀门。

优选，前述的密封铝液包液位检测装置：当管壳内部的真空度低于预设值时，上阀门、下阀门均处于关闭状态，中间阀门处于开启状态，且测试滑块外沿与管壳内壁之间处于呈间隙配合状态；

当管壳内部的气压高于预设值时，测试滑块外沿膨胀至与管壳呈过盈配合状态。

优选，前述的密封铝液包液位检测装置：滑块顶端设有活塞内腔；滑块外沿设有导通于活塞内腔的活塞外腔，活塞外腔通过密封环密封连接，活塞内腔通过上密封垫密封；

当管壳真空度低于预设值时，上密封垫向上鼓起，且通过外部气压驱动密封环向滑块中心方向收缩至与管壳脱离的状态；

当管壳内部的气压高于预设值时，上密封垫向下凹陷，且通过内部气压驱动密封环向管壳侧壁的方向膨胀至与管壳密封连接的状态。

优选，前述的密封铝液包液位检测装置：活塞内腔还设有用于避免上密封垫过分凹陷的内凸起。

优选，前述的密封铝液包液位检测装置：密封环内部设有环形骨架，环形骨架连接拉杆的一端，拉杆可径向滑动设置于滑块的内部，上密封垫的底部还设有可相对于浮子连杆轴向滑动的竖向滑动杆，竖向滑动杆的外沿套有用于驱动上密封垫向上鼓起的弹簧，竖向滑动杆的外沿设有至少三个斜杆，斜杆可滑动连接于拉杆的另一端。

优选，前述的密封铝液包液位检测装置：浮子与浮子连杆之间是螺纹连接，且浮子与浮子连杆之间的相对位置可调节；浮子是中空结构的耐火泥结构。

本发明所达到的有益效果：本发明提升了铝液液面高度测试的可靠性及准确性，避免浮子挂渣对测量结果产生影响，当需要进行除渣时，伺服电机或滑块与管壳之间组合的气缸结构能够带动浮子穿过弹性刮板，通过延伸刮板、弹性刮板即可刮除浮子的两端及侧部的挂渣。

附图说明

图1是本发明整体机构外部图；

图2是图1中管壳顶部的局部放大图；

图3是本发明炉体处于剖视状态结构图；

图4是本发明滑块的剖视图；

图5是图3中A处的局部放大图；

图6是本发明滑块的轴向剖视图；

图7是本发明拉杆与斜杆结构图；

图8是本发明丝杠与浮子的主视图；

附图标记的含义：1-炉体；2-管壳；3-真空控制管；4-传感器；5-导向支架；6-刮渣架；7-浮子；8-滑块；21-上支管；22-下支管；23-上阀门；24-下阀门；25-中间阀门；61-弹性刮板；62-延伸刮板；71-上锥形端；72-下锥形端；81-活塞内腔；811-内凸起；82-活塞外腔；83-中间孔；84-上密封垫；85-密封环；86-浮子连杆；87-拉杆；88-竖向滑动杆；881-弹簧；882-斜杆；9-丝杠；91-伺服电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一：

如图1至图5所示：本实施例公开了密封铝液包液位检测装置：包括设置于炉体1上端的管壳2，管壳2内设有可上下滑动的滑块8，滑块8下方通过浮子连杆86连接可漂浮于铝液的浮子7，管壳2设有用于测试滑块8高度的传感器4。炉体1还通过导向支架5连接浮子7。传感器4的数量可以有多个，具体位置可根据实际情况设置。

管壳2上端设有上支管21、下端设有下支管22，上支管21、下支管22之间通过中间阀门25导通，上支管21还设有位于中间阀门25与上支管21之间且导通外部气源的上阀门23；下支管22还设有位于中间阀门25与下支管22之间且导通外界气源的下阀门24。上述三个阀门最好采用密封性较好的球阀。

当管壳2真空度低于预设值时（内部储存铝液时，该预设值通常是标准大气压的十分之一），上支管21、下支管22均处于关闭状态，中间阀门25处于开启状态，这样管壳2内滑块8的上方空间和下方空间就导通了，便于滑块8在管壳2内快速滑动。

当管壳2内部的气压高于预设值（通常是常压状态）时，且需要驱动浮子7上下移动时，上支管21、下支管22均处于开启状态，中间阀门25处于关闭状态。这样滑块8与管壳2之间就相当于组成了一个气缸。

滑块8的外沿设有可径向伸缩的密封环85；当炉体1真空度低于预设值时，密封环85收缩至与管壳2呈间隙配合状态，保证滑块8在管壳2内以较小阻力滑动。当炉体1处于常压状态时，密封环85膨胀至与管壳2呈过盈配合状态。

具体的：滑块8顶端设有活塞内腔81；滑块8外沿设有导通于活塞内腔81的活塞外腔82，活塞内腔81和活塞外腔82之间设有中间孔83，使内外两个腔体能够导通。活塞内腔81通过上密封垫84密封。当管壳2真空度低于预设值时，上密封垫84向上鼓起，使活塞内腔81相对于活塞外腔82产生负压，继而使活塞外腔82的压力降低至低于外界气压，外部气压驱动密封环85向滑块8中心方向收缩至与管壳2脱离的状态。需要说明的是，上密封垫84之所以能够向上鼓起是因为自身存在向上鼓起的弹性力，或者说上密封垫84内部有一些弹性装置能够在外界压力较小的时候，将上密封垫84向外弹开。当密封环85收缩至与管壳2呈间隙配合状态时，两者之间的摩擦力极小，不会影响浮子7跟随铝液表面浮动。

当管壳2内处于常压状态时，上密封垫84向下凹陷，且通过内部气压驱动密封环85向管壳2侧壁的方向膨胀至与管壳2密封连接的状态；活塞内腔81还设有用于避免上密封垫84过分凹陷的内凸起811。

由于炉体1内部盛放的是铝液，因此管壳2内部的温度也相对较高，为了保证避免高温损坏密封环85，本实施例密封环85的包括从内到外的隔热层、密封层。隔热层除了较好的隔热性能外，还需要具有较好的强度，避免因与管壳2之间发生摩擦而损坏密封环85。

为了尽可能地避免挂渣，炉体1内部还设有对浮子7进行导向、表面清洁的除渣结构。

除渣结构是设置于导向支架5上端的刮渣架6；刮渣架6的两侧设有用于连接上锥形端71、下锥形端72及浮子7侧壁的弹性刮板61；弹性刮板61设有内径小于弹性刮板61、且设置于弹性刮板61上端、与相邻弹性刮板61相间设置的延伸刮板62；当浮子7穿过刮渣架6时，延伸刮板62、弹性刮板61可刮除浮子7的两端及侧部，这样即可起到除渣的作用。

两个弹性刮板61组成的内圆内径较小，与上锥形端71、下锥形端72直径较小处的半径相当。延伸刮板62的内径更小，用于刮除弹性刮板61之间的挂渣，弹性刮板6除了自身具备一定的弹性外，还具备一定的强度及耐高温性能。

使用时，当管壳2内部处于真空状态时，密封环85与管壳2之间有一定的间隙，该间隙使浮子7能够跟随液面高度进行调整，可通过传感器4对滑块8位置的检测实现液位的检测。

当处于常压状态时，密封环85向外膨胀，使其与管壳2之间密封，此时滑块8相当于一个活塞，将中间阀门25闭合，通过控制下支管22，上支管21的进气、出气的切换可带动浮子7上下滑动，当浮子7穿过刮渣架6时，刮渣架6可对浮子7表面的铝渣进行清理。

在某些情况下，密封环85的收缩与膨胀并不能通过外接气压进行较好的控制，或者说要通过上密封垫84的鼓起或凹陷对密封环85的收缩与膨胀的调节要求较为苛刻。

为了改善这一状况，如图6所示：本实施例密封环85内部设有环形骨架851，环形骨架851连接拉杆87的一端，拉杆87可径向滑动设置于滑块8的内部，上密封垫84的底部还设有可相对于浮子连杆86轴向滑动的竖向滑动杆88，竖向滑动杆88的外沿套有用于驱动上密封垫84向上鼓起的弹簧881，竖向滑动杆88的外沿设有至少三个斜杆882，斜杆882可滑动连接于拉杆87的另一端。当外界气压较小时，在滑块8内部腔体及弹簧881的作用下，上密封垫84的中心位置向上鼓起，拉动斜杆882运动，斜杆882通过拉杆87拉动环形骨架851，使密封环85的内径缩小。当外界气压较大时，上密封垫84处于正常状态，斜杆882通过拉杆87使环形骨架851保持在密封环85与管壳2之间呈密封状态。

实施例二：

如图8所示，相对于实施例一，本实施例的结构更为简单，本实施例的浮子连杆86上端通过螺纹连接丝杠9，丝杠9连接伺服电机91的动力输出端。

当伺服电机91检测到浮子7受到向上的浮力时，伺服电机91通过丝杠9向浮子7施加向上的拉力，并使浮子7漂浮在铝液表面。例如，浮子7的重量是G，当注入铝液时，即使浮子7的表面挂渣量较大，浮子7受到的重力肯定也是小于G的（伺服电机91通过丝杠9所受到扭矩大小进行判断），该状态下，系统通过丝杠9向浮子7施加一个辅助向上的拉力，该拉力不会使浮子脱离铝液表面，这样即可使浮子7漂浮于铝液表面，然后通过传感器4监测滑块8的位置即可。

当需要除渣时，伺服电机91通过丝杠9带动浮子7穿过弹性刮板6，这样即可达到除渣的目的。

相对于现有技术，本发明提升了铝液液面高度测试的可靠性及准确性，避免浮子7挂渣对测量结果产生影响，当需要进行除渣时，伺服电机91或滑块8与管壳2之间组合的气缸结构能够带动浮子7穿过弹性刮板6，通过延伸刮板62、弹性刮板61即可刮除浮子7的两端及侧部的挂渣。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.密封铝液包液位检测装置，其特征在于：包括设置于炉体（1）上端的管壳（2），所述管壳（2）内设有可上下滑动的滑块（8），所述滑块（8）下方通过浮子连杆（86）连接可漂浮于铝液的浮子（7）；

所述管壳（2）设有用于测试滑块（8）高度的传感器（4）；

所述炉体（1）还通过导向支架（5）连接浮子（7）；

所述炉体（1）内部还设有对浮子（7）进行导向、表面清洁的除渣结构。

2.根据权利要求1所述的密封铝液包液位检测装置，其特征在于：所述浮子（7）的上端、下端分别是上锥形端（71）、下锥形端（72），所述炉体（1）内还通过导向支架（5）连接浮子（7）的侧部；

所述除渣结构是设置于导向支架（5）上端的刮渣架（6）；

所述刮渣架（6）的两侧设有用于连接上锥形端（71）、下锥形端（72）及浮子（7）侧壁的弹性刮板（61）；

所述弹性刮板（61）设有内径小于弹性刮板（61）、且设置于弹性刮板（61）上端、与相邻弹性刮板（61）相间设置的延伸刮板（62）；

当浮子（7）穿过刮渣架（6）时，所述延伸刮板（62）、弹性刮板（61）可刮除浮子（7）的两端及侧部。

3.根据权利要求1所述的密封铝液包液位检测装置，其特征在于：所述浮子连杆（86）上端通过螺纹连接丝杠（9），所述丝杠（9）连接伺服电机（91）的动力输出端；

当伺服电机（91）检测到浮子（7）受到向上的浮力时，伺服电机（91）通过丝杠（9）向浮子（7）施加向上的拉力，并使浮子（7）漂浮在铝液表面。

4.根据权利要求1所述的密封铝液包液位检测装置，其特征在于：所述管壳（2）上端设有上支管（21）、下端设有下支管（22），所述上支管（21）、下支管（22）之间通过中间阀门（25）导通，所述上支管（21）还设有位于中间阀门（25）与上支管（21）之间且导通外部气源的上阀门（23）；

所述下支管（22）还设有位于中间阀门（25）与下支管（22）之间且导通外界气源的下阀门（24）。

5.根据权利要求4所述的密封铝液包液位检测装置，其特征在于：当管壳（2）内部的真空度低于预设值时，所述上阀门（23）、下阀门（24）均处于关闭状态，所述中间阀门（25）处于开启状态，且测试滑块（8）外沿与管壳（2）内壁之间处于呈间隙配合状态；

当管壳（2）内部的气压高于预设值时，所述测试滑块（8）外沿膨胀至与管壳（2）呈过盈配合状态。

6.根据权利要求5所述的密封铝液包液位检测装置，其特征在于：所述滑块（8）顶端设有活塞内腔（81）；所述滑块（8）外沿设有导通于活塞内腔（81）的活塞外腔（82），所述活塞外腔（82）通过密封环（85）密封连接，所述活塞内腔（81）通过上密封垫（84）密封；

当管壳（2）真空度低于预设值时，所述上密封垫（84）向上鼓起，且通过外部气压驱动密封环（85）向滑块（8）中心方向收缩至与管壳（2）脱离的状态；

当管壳（2）内部的气压高于预设值时，所述上密封垫（84）向下凹陷，且通过内部气压驱动密封环（85）向管壳（2）侧壁的方向膨胀至与管壳（2）密封连接的状态。

7.根据权利要求6所述的密封铝液包液位检测装置，其特征在于：所述活塞内腔（81）还设有用于避免上密封垫（84）过分凹陷的内凸起（811）。

8.根据权利要求6或7所述的密封铝液包液位检测装置，其特征在于：所述密封环（85）内部设有环形骨架（851），所述环形骨架（851）连接拉杆（87）的一端，所述拉杆（87）可径向滑动设置于滑块（8）的内部，所述上密封垫（84）的底部还设有可相对于浮子连杆（86）轴向滑动的竖向滑动杆（88），所述竖向滑动杆（88）的外沿套有用于驱动上密封垫（84）向上鼓起的弹簧（881），所述竖向滑动杆（88）的外沿设有至少三个斜杆（882），所述斜杆（882）可滑动连接于拉杆（87）的另一端。

9.根据权利要求8所述的密封铝液包液位检测装置，其特征在于：所述浮子（7）与浮子连杆（86）之间是螺纹连接，且浮子（7）与浮子连杆（86）之间的相对位置可调节；所述浮子（7）是中空结构的耐火泥结构。

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