CN1472512A - 一种可连续测量液位高度的浮子液位传感器 - Google Patents

Abstract

一种可连续测量液位高度的浮子液位传感器，涉及用于高温金属液和腐蚀性液体的液位传感器的结构设计。该液位传感器主要由杠杆式横梁，压力传感器和浮子组成。本发明利用杠杆及浮力原理，对于不同温度且具有腐蚀性的液体，通过选用不同材料的浮子，可实现实时连续测量液位的高度，克服了被测液体因温度高或具有腐蚀性所造成的测量不便的困难；具有结构简单，更换方便，适用范围广、易于实现自动控制等优点。

Description

一种可连续测量液位高度的浮子液位传感器

技术领域

本发明涉及一种液位传感器，尤其涉及用于高温金属液和腐蚀性液体的浮子液位传感器，属冶金、化工和材料加工设备技术领域。

背景技术

在冶金、化工和材料加工等领域，由于涉及的大都是高温金属液或腐蚀性液体，因此一般的液位传感器很难满足要求。例如在镁合金熔化冶炼过程中，就需要严格控制保温炉内镁液的液位高度，液位传感器的作用是上下位报警，提醒加料，防止加料过多溢出，保证液位高度在很小的幅度内变化，使输液泵定量准确，提高铸件质量。另外镁合金压铸件壁薄、镁合金膨胀系数大，要求镁合金压射速度必须准确配合合金液充型过程进行调节，合金液充入型腔前，低速压射，合金液开始充型时高速压射，刚刚充满时，高速加压。而充型过程的各个阶段主要受输入合金液体的量的控制，合金量越多，各阶段到来的时间越早，所以镁合金进行输液定量控制更为重要。

现有的镁合金熔化保温炉液位传感器多为触点式结构，靠在坩埚内设置不同触点与合金液面构成的回路来确定液位高度。当金属液面高度到达该设定触点时，该触点会输出一个相反状态信号，根据各触点给出的状态信号，可以判断金属液面所到达的位置。此种结构的液位传感器检测的液位高度时断时续，只能测出合金液位是否达到所设定触点的位置高度，而在各触点之间的高度无法测量。该种结构的液位传感器一般用于测量和限制金属液面的极限位置，如测量防止溢流的上极限位置或测量必须加料或可以进行输液的下极限位置等。

发明内容

本发明的目的是提供一种可连续测量液位高度的浮子液位传感器，利用杠杆原理使信号采集点远离被测液体，所以该液位传感器不受液体温度及液体性质的限制，可对被测液体液位高度进行实时、连续的测量，结构简单，并且容易实现自动控制。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种可连续测量液位高度的浮子液位传感器，其特征在于：该液位传感器主要包括浮子、压力传感器和杠杆式横梁，所述的浮子固定在横梁的一端，其横梁的另一端用铰链固定在基础上，所述的压力传感器作为横梁的支点与横梁中间部分的某一点接触。

本发明中所述的浮子为上、下横截面面积相同的柱状体，可根据所测液体的温度和性质选用不同材料的浮子，浮子的密度应大于被测液体的密度。

本发明具有以下优点及突出性进步：本发明利用杠杆原理和压力传感器把浮力信号转变为压力信号，可使信号采集点远离被测液体，且容易实现动密封。对于不同温度且具有腐蚀性的液体，通过选用不同材料的浮子，可实现实时连续测量金属液位的高度，克服了被测液因温度高和具有腐蚀性所造成的测量不便的困难；具有结构简单，更换方便，适用范围广和易于实现自动控制等优点。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图。

图中：1—被测液体容器；2—浮子；3—杠杆式横梁；4—压力传感器；5—固定压力传感器和转轴的基础；6—转轴；7—被测液体。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的原理、结构及工作过程。

如图1所示，本发明所提供的浮子液位传感器是采用杠杆和浮力原理所设计的，主要由杠杆式横梁3，压力传感器4和浮子2组成，所述的浮子2紧固在横梁的一端，其横梁的另一端通过用转轴6固定在基础5上，所述的压力传感器4作为横梁的支点与横梁中间部分的A点接触。

压力传感器4和转轴固定在被测液体容器1的外部，转轴6上的O点为横梁3的一个支点，横梁3可以绕转轴6上的O点转动；A为压力传感器的位置，它是横梁的另一个支点；横梁应保持水平。浮子2固定在横梁的B点，浮子受到的重力G和浮力F可通过横梁3传递给压力传感器4。浮子2的长度足够长，使正常工作条件下液面能够浸没浮子，浮子的底部距离容器底部一定距离，使之不受到容器底部或容器内沉淀物的支撑。浮子2采用上、下横截面面积相同的柱状体，浮子的密度应大于被测液体的密度，以保证浮子所受的浮力与浸没在金属液中的浮子高度成正比。

下面通过对镁金属液的液位测量进一步说明本发明的机理。

本发明利用浮力原理，采用压力传感器测量浮子在镁液中的重量，采用不与镁合金液发生反应的20#碳钢作为浮子，其密度大于镁合金液的密度。此时浮子在镁液中的重量等于浮子在空气中的重量减去浮子受到的浮力。当金属液位变化时，浮子受到的浮力发生变化，压力传感器读数也将发生变化。反过来，根据压力传感器的读数变化便可推算出金属液位的变化。

设：BO为L₂，AO为L₁，浮子的截面面积为S，浮子的底部距离容器底部的距离为Ho，被测液体7的液面的高度为H，镁金属液密度为ρ，当金属液面高度低于H₀时，传感器读数为N₀，；当金属液面高度超过H₀后，浮子受到浮力，此时压力传感器的读数为N，金属液高度H可通过传感器读数算出。

根据杠杆定律和浮力原理有：

      ρ·g·V·L₂＝(N₀-N)·L₁

其中：V＝S(H-H₀)

所以有： $H=\frac{(N_0-N)\·L_1}{S\·\mathrm{\ρ}\·g\·L_2}+H_0$

压力传感器4的读数N与液位高度H呈线性关系，根据传感器读数和上式可获得金属液位高度H。实际使用时，可采用计算机采集压力传感器的读数，通过编制相应的计算程序，直接获得所测液位的高度。

Claims (2)

1.一种可连续测量液位高度的浮子液位传感器，其特征在于：该液位传感器主要包括浮子、压力传感器和杠杆式横梁，所述的浮子固定在横梁的一端，其横梁的另一端用铰链固定在基础上，所述的压力传感器作为横梁的支点与横梁中间部分的某一点接触。

2.按照权利要求1所述的浮子液位传感器，其特征在于：所述的浮子为上、下横截面面积相同的柱状体，其密度大于被测液体的密度。