CN115290159A - 一种测液位装置、测液位方法及污水罐组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测液位装置、测液位方法及污水罐组件，涉及液位检测技术领域，所述测液位装置包括弹性膜片、压力膜管及压力传感器，压力传感器适于通过压力膜管与污水罐连通，弹性膜片设于压力膜管靠近污水罐的一端，弹性膜片适于随污水罐内液位的变化而产生形变以压缩压力膜管内的空气，压力传感器用于感应压力膜管内的空气压强并产生压力信号。本发明的测液位装置，利用弹性膜片将污水罐内的污物阻挡，避免污物进入压力膜管、压力传感器中而发生污染、堵塞，污水罐内液体液位升降会使弹性膜片产生不同的形变量，以压缩压力膜管内的空气，改变压力传感器的压力值，通过液体液位与压力值的对应关系，可以实现通过压力测液位的目的。

Description

一种测液位装置、测液位方法及污水罐组件

技术领域

本发明涉及液位检测技术领域，具体而言，涉及一种测液位装置及方法。

背景技术

行动不便、长期卧床的患者一般需要配备卧便护理设备，卧便护理设备的污水罐用于收集患者的大小便，为了方便了解污水罐内污物的量以便及时清理，需要使用测液位装置。现有对污水罐内液位的检测一般通过在罐壁上安装检测传感器，但是这样会存在罐内污物污染、堵塞传感器的问题，给测量带来了极大不便。

发明内容

本发明旨在提出一种测液位装置，以解决现有污水罐测液位容易污染、堵塞检测传感器的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样的：

一种测液位装置，包括弹性膜片、压力膜管及压力传感器，所述压力传感器适于通过所述压力膜管与污水罐连通，所述弹性膜片设于所述压力膜管靠近所述污水罐的一端，所述弹性膜片适于随所述污水罐内液位的变化而产生形变以压缩所述压力膜管内的空气，所述压力传感器用于感应所述压力膜管内的空气压强并产生压力信号。

本发明所述的测液位装置，通过在压力膜管与污水罐连接的一端设置弹性膜片，利用弹性膜片将污水罐内的污物阻挡，避免污物进入压力膜管、压力传感器中而发生污染、堵塞问题；当污水罐内的液体液位上升时，弹性膜片所受液体压力增大，会发生弹性形变，挤压压力膜管内的空气，使得压力传感器的读数增大；当污水罐内的液体液位下降时，弹性膜片所受液体压力减小，弹性形变逐渐恢复，压力膜管内的压力变小，使得压力传感器的读数减小；根据压力传感器的压力值与污水罐内液体液位的对应关系：10m水柱的压力近似为0.1MPa，实现通过压力测液位高度的目的。根据压力值可实时掌握污水罐内液位高度，及时清理。

可选地，所述弹性膜片采用不透气、不透水且具有弹性的材质制成，所述弹性膜片与所述压力膜管密封连接。

可选地，所述压力膜管的安装位位于所述污水罐的下部。

可选地，该测液位装置还包括气管，所述气管设于所述压力膜管与所述压力传感器之间。

可选地，所述压力膜管为阶梯管，所述压力膜管的大端内设有所述弹性膜片，所述压力膜管的小端与所述气管连接，所述压力膜管的大端直径大于所述气管的直径。

本发明的另一目的是提供一种测液位方法，采用上述的测液位装置，包括以下步骤：

S1：当污水罐内的液体液位高于所述测液位装置的压力膜管安装位时，获取压力传感器的压力值，其中，所述压力膜管与所述污水罐连接，；

S2：根据所述压力值计算出所述污水罐内液面与所述压力膜管安装位之间的液位差；

S3：根据所述污水罐内液面与所述压力膜管安装位之间的液位差以及所述压力膜管安装位与所述液体底部之间的距离，确定所述污水罐内所述液体的液位高度。

本发明所述的测液位方法与上述测液位装置相较于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

可选地，当所述污水罐内的液体液位不高于所述压力膜管安装位时，所述压力传感器的压力值为零。

可选地，所述根据所述压力值计算出所述污水罐内液面与所述压力膜管安装位之间的液位差包括采用以下公式进行计算：

其中，p为所述压力传感器所测压力值，ρ为所述污水罐内液体密度，g为重力加速度，h为所述污水罐内液面与所述压力膜管安装位之间的液位差。

可选地，所述S3中，当所述压力膜管安装位位于所述污水罐底部时，所述污水罐内液面与所述压力膜管安装位之间的液位差等于所述污水罐内所述液体的液位高度。

本发明的再一目的是提供一种污水罐，包括罐体和上述的测液位装置，所述罐体的罐壁上设有所述测液位装置。

本发明所述的污水罐与上述测液位装置相较于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例的污水罐组件的结构示意图；

图2为图1中A处的剖视图；

图3为本发明实施例的测液位方法的流程图。

附图标记说明：

1、压力膜管；2、弹性膜片；3、气管；4、压力传感器；5、污水罐。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

在本发明的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本发明的限制。

另外，在本发明的实施例中所提到的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，并不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本实施例中建立有坐标轴Z轴，其中，Z轴的正向代表上方，Z轴的反向代表下方。

如图1-2所示，本发明实施例的一种测液位装置，包括弹性膜片2、压力膜管1及压力传感器4，所述压力传感器4适于通过所述压力膜管1与污水罐5连通，所述弹性膜片2设于所述压力膜管1靠近所述污水罐5的一端，所述弹性膜片2适于随所述污水罐5内液位的变化而产生形变以压缩所述压力膜管1内的空气，所述压力传感器4用于感应所述压力膜管1内的空气压强并产生压力信号。

在本实施例中，污水罐5一般用于承装水和杂质的混合物。污水罐5的罐壁上可设安装孔，压力膜管1的一端通过弹性膜片2密封并插入所述安装孔内，压力膜管1的另一端连接压力传感器4。当弹性膜片2未发生弹性形变时，所述压力膜管1内的空气为标准气压，所述压力传感器4显示的压力值为零。

当污水罐5内的液体液位不高于所述压力膜管1的安装位时，所述弹性膜片2不形变。一般地，可将压力膜管1的安装位设置地较低，从压力膜管安装位到液体底部之间的这段距离可忽略不计。当然，也可采用直接测量的方法量出压力膜管安装位距离污水罐底部之间的距离，这段距离为固定值。

当污水罐5内的液体液位高于所述压力膜管1的安装位时，位于所述压力膜管1上部的一段水柱将会对所述弹性膜片2产生压力，弹性膜片2向远离所述污水罐5的方向发生弹性形变，所述压力膜管1内的密封空间减小，其内的气体被压缩，对压力传感器4的压力增大，通过压力传感器4可测出相应的压力值。根据压力、水柱之间的换算关系：10m水柱的压力近似为0.1MPa，可直接根据测量出的压力值换算出液体液面到压力膜管1安装位之间的水柱高度，再加上压力膜管安装位到液体底部之间的固定距离即可得到最终的液位高度。

通过弹性膜片2可隔绝污水罐5内的污物，避免堵塞、污染压力传感器，相较于现有的直接在污水罐5的罐壁安装检测传感器而言，其器件能够得到更好的保护，使用寿命更长，检测更加准确。

可选地，所述弹性膜片2采用不透气、不透水且具有弹性的材质制成，所述弹性膜片2与所述压力膜管1密封连接。

在本实施例中，弹性膜片2采用不透气不透水主要为隔绝污水罐5与压力膜管1，避免污水罐内的污水进入压力膜管，对压力膜管1造成污染，同时也能避免空气进入压力膜管1内，造成压力传感器4所测压力值不能真实反映液体的压力。

所述弹性膜片2具有弹性，使得其在液体液位上升下降的过程中其形变量能够跟随改变，当污水罐5内的液体液位升高时，弹性膜片2的形变量增大，当污水罐5内的液体液位降低时，弹性膜片2能够恢复形变，实现重复利用，多次测量液位。

可选地，所述压力膜管1的安装位位于所述污水罐5的下部。

在本实施例中，由于是利用污水罐5内液体的压力来测量其液位的，就需要压力膜管1的安装位尽可能设计得低一些，使得即使在污水罐5内水位较低的情况下，压力传感器4也能反映液位变化。一般地，压力膜管1可安装在污水罐5的底壁或靠近罐底的侧壁上。

试想一下，若所述压力膜管1安装在污水罐5的顶部，虽然可避免液体中的污物污染压力膜管1，但是由于液位在压力膜管1的下方，液体并不会对弹性膜片2施加作用力，弹性膜片2不会发生形变，压力传感器4的读数始终为零，无法实现对液体液位的测量。

可选地，该测液位装置还包括气管3，所述气管3设于所述压力膜管1与所述压力传感器4之间。

在本实施例中，通过设置气管3可将所述压力传感器4置于合适位置，而且气管3一般采用软管，压力膜管1采用硬质钢管。

可选地，所述压力膜管1为阶梯管，所述压力膜管1的大端内设有所述弹性膜片2，所述压力膜管1的小端与所述气管3连接，所述压力膜管1的大端直径大于所述气管3的直径。

在本实施例中，所述弹性膜片2的截面尺寸与所述压力膜管大端的截面尺寸相同，设计得略大一些，气管3的管径设计得较小一些，当污水罐内液体水位较高时，弹性膜片2发生较小的形变，会使得气管3内的气体被极大压缩，所述压力传感器4的读数值发生明显变化；若气管3管截面尺寸与弹性膜片2的截面尺寸相差不大，弹性膜片2发生较小形变时，气管3内的气体被较小压缩，压缩气体对压力传感器4的压力较小，压力传感器读数变化不明显。

若所述弹性膜片2的截面尺寸设计得较小，当液体水位较高时，液体对弹性膜片2施加的作用力较大，弹性膜片2将会沿着气管3方向被极大压缩，在如此大形变的情况下，即使液体水位再次降低，弹性膜片2的形变也很难恢复过来，无法再次测量使用。

如图3所示，本发明的另一目的是提供一种测液位方法，采用上述的测液位装置，包括以下步骤：

S1：当污水罐5内的液体液位高于所述测液位装置的压力膜管1安装位时，获取压力传感器4的压力值，其中，所述压力膜管1与所述污水罐5连接；

S2：根据所述压力值计算出所述污水罐5内液面与所述压力膜管1安装位之间的液位差；

S3：根据所述污水罐5内液面与所述压力膜管1安装位之间的液位差以及所述压力膜管1安装位与所述液体底部之间的距离，确定所述污水罐5内所述液体的液位高度。

在本实施例中，如图1所示，所述污水罐5上可设安装孔，所述压力膜管1远离所述压力传感器4的一端插入所述安装孔，所述压力膜管1在插入所述污水罐5的一端设有弹性膜片2，通过弹性膜片2隔绝水箱中的杂物，避免堵塞污染压力膜管1和压力传感器4。

安装孔一般设计得较低，为了避免在装入测液位装置的过程中，污水罐5内的污物对安装孔处形成压力，从安装孔溢出，需要在污水罐5内的液体未超过所述压力膜管安装位的时候装入所述测液位装置。

将污水罐5内液体液位高度的计算分成两步，先计算污水罐5内液体液面到压力膜管1安装位之间的高度差，这段高度差随液体液面的变化而变化，再加上压力膜管安装位到液体底部之间的固定距离，这段固定距离可通过直接测量获得，最终可计算出实际液位。

污水罐5内液体液面到压力膜管安装位之间的高度差，可利用液体压强计算，压力膜管1的末端连接压力传感器4，液体在压力膜管安装位处施加的压力转化成压力膜管内气体压力的变化，该变化值通过压力传感器4测量获得，将压力传感器4测量的压力值转化成水柱高度，即为压力膜管安装位上端的一段液位差。

可选地，当所述污水罐5内的液体液位不高于所述压力膜管1安装位时，所述压力传感器4的压力值为零。

在本实施例中，当所述污水罐5内的液体较少或者没有时，也即所述压力膜管1端部的弹性膜片2不接触液体，所述弹性膜片2不发生任何形变，压力膜管1内的空气未被挤压，压力传感器4读数为零。

可选地，所述根据所述压力值计算出所述污水罐5内液面与所述压力膜管1安装位之间的液位差包括采用以下公式进行计算：

其中，p为所述压力传感器4所测压力值，ρ为所述污水罐5内液体密度，g为重力加速度，h为所述污水罐5内液面与所述压力膜管1安装位之间的液位差。

在本实施例中，当污水罐5承装的液体为患者大小便时，其密度可近似看成水的密度10³kg/m³，重力加速度取10N/kg，1m高的水柱其压强为10000pa，也即0.01Mpa。

根据

将不同时刻所测得的压力值代入公式，即可直接得出压力膜管安装位上方的这段液位高度。

可选地，所述S3中，当所述压力膜管1安装位位于所述污水罐5底部时，所述污水罐5内液面与所述压力膜管1安装位之间的液位差等于所述污水罐5内所述液体的液位高度。

在本实施例中，所述压力膜管安装位不可设置得过高，以免在有一定液体的时候也无法准确知晓液位高度；一般设计在污水罐下部或底部位置附近。当所述压力膜管安装位设计在较低位置时，其距离液体底部的距离可忽略不计，当然这种情况下可能需要考虑污水罐底部安装问题。

如图1所示，本发明的再一目的是提供一种污水罐组件，包括污水罐5和上述的测液位装置，所述污水罐5的罐壁上设有所述测液位装置。

在本实施例中，所述污水罐5在靠近底部出液口位置设有测液位装置，所述测液位装置的测液位过程上面已经描述，在此不再赘述。

所述污水罐组件相较于现有技术所具有的优势与上述测液位装置相同。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种测液位装置，其特征在于，包括弹性膜片(2)、压力膜管(1)及压力传感器(4)，所述压力传感器(4)适于通过所述压力膜管(1)与污水罐(5)连通，所述弹性膜片(2)设于所述压力膜管(1)靠近所述污水罐(5)的一端，所述弹性膜片(2)适于随所述污水罐(5)内液位的变化而产生形变以压缩所述压力膜管(1)内的空气，所述压力传感器(4)用于感应所述压力膜管(1)内的空气压强并产生压力信号。

2.根据权利要求1所述的测液位装置，其特征在于，所述弹性膜片(2)采用不透气、不透水且具有弹性的材质制成，所述弹性膜片(2)与所述压力膜管(1)密封连接。

3.根据权利要求1所述的测液位装置，其特征在于，所述压力膜管(1)的安装位位于所述污水罐(5)的下部。

4.根据权利要求1所述的测液位装置，其特征在于，还包括气管(3)，所述气管(3)设于所述压力膜管(1)与所述压力传感器(4)之间。

5.根据权利要求4所述的测液位装置，其特征在于，所述压力膜管(1)为阶梯管，所述压力膜管(1)的大端内设有所述弹性膜片(2)，所述压力膜管(1)的小端与所述气管(3)连接，所述压力膜管(1)的大端直径大于所述气管(3)的直径。

6.一种测液位方法，其特征在于，采用如权利要求1-5任一项所述的测液位装置，包括以下步骤：

S1：当污水罐(5)内的液体液位高于所述测液位装置的压力膜管(1)安装位时，获取压力传感器(4)的压力值，其中，所述压力膜管(1)与所述污水罐(5)连接；

S2：根据所述压力值计算出所述污水罐(5)内液面与所述压力膜管(1)安装位之间的液位差；

S3：根据所述污水罐(5)内液面与所述压力膜管(1)安装位之间的液位差以及所述压力膜管(1)安装位与所述液体底部之间的距离，确定所述污水罐(5)内所述液体的液位高度。

7.根据权利要求6所述的测液位方法，其特征在于，当所述污水罐(5)内的液体液位不高于所述压力膜管(1)安装位时，所述压力传感器(4)的压力值为零。

8.根据权利要求6所述的测液位方法，其特征在于，所述根据所述压力值计算出所述污水罐(5)内液面与所述压力膜管(1)安装位之间的液位差包括采用以下公式进行计算：

其中，p为所述压力传感器(4)所测压力值，ρ为所述污水罐(5)内液体密度，g为重力加速度，h为所述污水罐(5)内液面与所述压力膜管(1)安装位之间的液位差。

9.根据权利要求6所述的测液位方法，其特征在于，所述S3中，当所述压力膜管(1)安装位位于所述污水罐(5)底部时，所述污水罐(5)内液面与所述压力膜管(1)安装位之间的液位差等于所述污水罐(5)内所述液体的液位高度。

10.一种污水罐组件，其特征在于，包括污水罐(5)和如权利要求1-5任一项所述的测液位装置，所述污水罐(5)的罐壁上设有所述测液位装置。

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