CN203657884U - 一种电磁感应式熔融镁液位计 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电磁感应式熔融镁液位计，其包括内部容置有初级线圈和次级线圈的管体、内部安装有电路模块的壳体以及安装在所述管体外部的挂装机构，管体的顶部通过一连接装置与壳体连接，初级线圈和次级线圈均与电路模块连接；所述电路模块，用于将初级线圈的定值电动势和次级线圈的感应电动势进行比对，将比对结果转换为一电信号，将所述电信号输出至一外部的PLC控制器；所述挂装机构，用于与一镁液容器的孔壁挂装，以使所述管体进入所述镁液容器内。本实用新型具有探测精度高的效果，尤其符合熔融镁的液位控制及镁合金浇铸泵定量精准的关键环节的要求，特别是在镁合金铸造和铸扎上液位控制尤为重要。

Description

一种电磁感应式熔融镁液位计

技术领域

本实用新型涉及液位计。

背景技术

镁液与空气中的氧、水蒸气接触，或者与水、氧化铁、二氧化硅接触都会发生剧烈反应，甚至爆炸。

金属的抗氧化能力取决与表面膜阻碍反应物质通过的能力，也就是说取决与表面膜的致命度系数。致密度系数的大小，取决与氧化物的体积与金属体积的比值。镁的比值为0.79，因此熔融镁暴露在空气中会迅速氧化生成MgO，成为多孔性的疏松组织，并在金属液面上产生张应力，使其下部进一步氧化而燃烧。特别是当温度高于773K时，氧化速率加快。当温度超过熔点时，氧化速率急剧增加，遇见氧即发生激烈的氧化而燃烧，放出大量的热量。由于氧化反应产生的氧化镁是一层疏松的粉末，不能阻止氧气向金属内部扩散，燃烧界面将以相当快的速度从表面向内部延伸。正是由于镁合金熔化时的这种特性，因此镁合金生产工艺的关键就是防氧化及燃烧。【陈振华，严红革，陈吉华等.镁合金。北京：化学工业出版社，2004】所以镁合金熔化、熔炼设备需要耐高温，膨胀系数小的金属材料制作盖板形成密封腔体。同时镁合金熔化时通入保护气进行隔绝空气中的氧气，不会发生氧化，甚至燃烧。正是镁合金熔化、熔炼设备内的坩埚内熔融镁不能暴露在空气中，但是坩埚内熔融镁的液位控制又是涉及定量泵以及镁合金浇铸泵定量精准的关键环节，特别是在镁合金铸造和铸扎上液位控制尤为重要。

传统的镁合金熔化、熔炼设备高、低液面通过观察口（或者没有坩埚盖板适用在熔融镁中添加覆盖剂。覆盖剂中含有氯盐、氟盐，容易造成部分溶剂作为熔渣残留在合金液中形成夹杂物，降低合金的力学性能同时成为材料的腐蚀源，影响材料品质。），生产当中根据经验只能目测添加镁合金锭和调节泵电机的频率，改变转速达到控制镁液流量，人为控制有很多不可控制的因素没有安全保障，容易引发安全事故。现有的镁合金熔化、熔炼设备有的采用浮球接触式，有的采用电极触碰式来解决高、低液面报警，上述两种液位控制其缺点是浮在熔融镁镁液表面，长时间坩埚内镁液浮渣和氧化渣附在上面影响探测液面的真实性和正确性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种电磁感应式熔融镁液位计，其能解决探测精度差的问题。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种电磁感应式熔融镁液位计，其包括内部容置有初级线圈和次级线圈的管体、内部安装有电路模块的壳体以及安装在所述管体外部的挂装机构，初级线圈和次级线圈均沿所述管体的长度方向设置，所述管体的底部封闭且顶部开口，管体的顶部通过一连接装置与壳体连接，初级线圈和次级线圈均与电路模块连接；所述电路模块，用于将初级线圈的定值电动势和次级线圈的感应电动势进行比对，将比对结果转换为一电信号，将所述电信号输出至一外部的PLC控制器；其中，所述电信号的值位于一预设的量程范围内；所述挂装机构，用于与一镁液容器的孔壁挂装，以使所述管体进入所述镁液容器内。

优选的，所述电路模块包括与市电连接的变流器、与变流器连接的振荡器、分别与初级线圈和次级线圈连接的比较器以及与所述比较器的输出端连接的信号转换器；所述变流器，用于将市电转换为一预设值的交流电信号；所述振荡器，用于接收所述交流电信号并使所述初级线圈产生定值电动势；所述比较器，用于将初级线圈的定值电动势和次级线圈的感应电动势进行比对，并将比对结果输出至信号转换器；所述信号转换器，用于将所述比对结果转换为一电信号，将所述电信号输出至一外部的PLC控制器。

进一步优选的，所述电路模块还包括一前置放大器，所述前置放大器连接在次级线圈与比较器之间。

进一步优选的，所述电路模块还包括一用于调零校准的调节器，所述调节器连接在比较器与信号转换器之间。

优选的，所述管体内还安装有相互隔离的两根导线，所述导线与一外部的报警装置连接。进一步优选的，所述报警装置为声光报警器。

优选的，所述连接装置包括夹持部和驳接管，驳接管的一端通过夹持部与管体固定连接，驳接管的另一端与壳体固定连接。进一步优选的，所述驳接管包括依次连接的上管道、可折弯并保持所述折弯的角度的弹簧套管和下管道，下管道与夹持部连接，上管道与壳体连接。

优选的，所述挂装机构包括保护管、上法兰和下法兰，所述管体套接在所述保护管内，所述保护管的顶部向外延伸一保护管法兰，上法兰和下法兰通过螺栓将所述保护管法兰夹持并固定；所述下法兰位于所述孔壁上。

本实用新型具有如下有益效果：

由于采用电磁感应的方式对液位进行测量，镁液不与线圈接触，可提高测量精度，为镁合金半连续铸造和连铸扎的安全生产提供保障，同时降低工人的劳动强度，提高生产效率，提高铸棒和铸扎的质量与产量，避免在铸棒和铸扎过程中减少了由于液位难以控制导致发生溢镁和漏镁安全事故。本实用新型还具有拆装方便的特点。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的电磁感应式熔融镁液位计的机械结构示意图；

图2为图1的A-A线剖视图；

图3为图1的电路原理图。

附图标记：1、壳体；2、上管道；3、弹簧套管；4、下管道；5、管体；6、保护管；61、保护管法兰；7、上法兰；8、下法兰；9、螺栓；10、垫圈；11、夹持部；20、孔壁；100、初级线圈；200、次级线圈；300、导线。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述。

结合图1至图3所示，一种电磁感应式熔融镁液位计，其包括内部容置有初级线圈100和次级线圈200的管体5、内部安装有电路模块的壳体1以及安装在所述管体5外部的挂装机构。

初级线圈100和次级线圈200均沿所述管体5的长度方向设置。所述管体5的底部封闭且顶部开口。管体5的顶部通过一连接装置与壳体1连接。初级线圈100和次级线圈200均与电路模块连接。初级线圈100和次级线圈200的底端尽量位于管体5的底部。管体5、初级线圈100和次级线圈200构成检测探头。

所述管体5内还安装有相互隔离的两根导线300，所述导线300与一壳体1外部的报警装置连接。两根导线300的底端也应该尽量位于管体5的底部，且不与初级线圈100、次级线圈200接触。即，两根导线300可贴装在管体5的内壁上，初级线圈100和次级线圈200则不与管体5的内壁接触。

所述电路模块，用于将初级线圈100的定值电动势和次级线圈200的感应电动势进行比对，将比对结果转换为一电信号，将所述电信号输出至一外部的PLC控制器（图未画出）。其中，所述电信号的值位于一预设的量程范围内，例如0-10V。这样，PCL控制器就可以根据预先设定好的电压值与液面高度的转换关系转换出液面高度。

具体的，所述电路模块包括与市电连接的变流器、与变流器连接的振荡器、比较器、与所述比较器的输出端连接的调节器、与所述调节器连接的信号转换器以及电流检测器。初级线圈100与比较器的第一输入端连接，次级线圈200通过一前置放大器与比较器的第二输入端连接。初级线圈100和次级线圈200均与电流检测器连接。

所述变流器，用于将市电转换为一预设值的交流电信号。

所述振荡器，用于接收所述交流电信号并使所述初级线圈产生定值电动势。

所述比较器，用于将初级线圈的定值电动势和次级线圈的感应电动势进行比对，并将比对结果输出至信号转换器。

所述信号转换器，用于将所述比对结果转换为一电信号，将所述电信号输出至一外部的PLC控制器。所述信号转换器可用直流降压电路实现。

所述调节器，用于调零校准，以减少外部的电磁干扰，提高测量精度。所述调节器可用可调电位器实现。

所述电流检测器，用于分别将初级线圈的电流和次级线圈的电流与预设电流阈值进行比对，若超出所述预设电流阈值，则控制壳体外部的报警装置工作。所述电流检测器可用电流比较器实现。

本实施例的报警装置优选为声光报警器。

本实施例的连接装置包括夹持部11和驳接管，驳接管的一端通过夹持部11与管体5固定连接，驳接管的另一端与壳体1固定连接。具体的，所述驳接管包括依次连接的上管道2、可折弯并保持所述折弯的角度的弹簧套管3和下管道4，下管道4与夹持部11连接，上管道2与壳体1连接。

所述挂装机构，用于与一镁液容器（图未画出）的孔壁20挂装，以使所述管体5进入所述镁液容器内。具体的，所述挂装机构包括保护管6、上法兰7和下法兰8，所述管体5套接在所述保护管6内，所述保护管6的顶部向外延伸一保护管法兰61，上法兰7和下法兰8通过螺栓9将所述保护管法兰61夹持并固定。所述下法兰8位于所述孔壁20上。为了保护保护管法兰61，可在保护管法兰61与上法兰7之间和保护管法兰61与下法兰8之间设置垫圈10。

本实施例的原理如下：

初级线圈100由振荡器产生交流电，那么次级线圈200就会由于互感的存在而（互感系数会由于镁金属液位的变化而变化）产生感应电动势，将次电路闭合成一回路，该电动势的大小由初级线圈100的电流、频率及次级线圈200的互感系数、匝数确定。在此数学表达E＝ K*N*dB/dt。式中，k表示互感系数，N表示线圈匝数，dB/dt表示初级线圈磁通量的变化。该电动势会驱使电子流动，形成感应电流。感应电动势会受检测探头的回路跟镁液中流动的短路电流的影响，检测探头检测的镁液液位也会随同发生变化。因熔化的镁液与空气的导磁率的不同，所以通过的磁场就会有变化，这时在次级线圈200的感生电动势就会随着镁液面的上升、下降而变化。

当液位计电磁感应区没有与熔融镁接触时其电动势为E1,有熔融镁接触的时候其电动势为E2。由此熔融镁液位计算有V=E1+E2,因E1是常数，E2是一个不断变化的数值,电动势V值随容器内实际的液面高度变化。因此，转换成标准信号（位于预设量程内的电压或电流）输出至PLC控制器，PLC控制器就可以根据标准信号计算出液面高度。

例如，将电磁感应式熔融镁液位计应用于镁合金半连续铸棒系统中。电磁感应式熔融镁液位计检测中间包熔融镁液位，中间包有单独的加热控制和测温热电偶，满足镁液从进料管进入后不会由于中间包容器温度低，造成镁液冷凝，凝固。通过电磁感应式液位计检测结晶器内的镁液液面并实时的把液面信号送给PLC控制器，PLC控制器根据实际液面和设定液面比较，综合实际铸棒拉速和堵塞锥度，来调整中间包堵塞的开口度，调节中间包中的镁液进入结晶器的流量，从而保证结晶器内镁液液面的稳定。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电磁感应式熔融镁液位计，其特征在于，包括内部容置有初级线圈和次级线圈的管体、内部安装有电路模块的壳体以及安装在所述管体外部的挂装机构，初级线圈和次级线圈均沿所述管体的长度方向设置，所述管体的底部封闭且顶部开口，管体的顶部通过一连接装置与壳体连接，初级线圈和次级线圈均与电路模块连接；所述电路模块，用于将初级线圈的定值电动势和次级线圈的感应电动势进行比对，将比对结果转换为一电信号，将所述电信号输出至一外部的PLC控制器；其中，所述电信号的值位于一预设的量程范围内；所述挂装机构，用于与一镁液容器的孔壁挂装，以使所述管体进入所述镁液容器内。

2.如权利要求1所述的电磁感应式熔融镁液位计，其特征在于，所述电路模块包括与市电连接的变流器、与变流器连接的振荡器、分别与初级线圈和次级线圈连接的比较器以及与所述比较器的输出端连接的信号转换器；所述变流器，用于将市电转换为一预设值的交流电信号；所述振荡器，用于接收所述交流电信号并使所述初级线圈产生定值电动势；所述比较器，用于将初级线圈的定值电动势和次级线圈的感应电动势进行比对，并将比对结果输出至信号转换器；所述信号转换器，用于将所述比对结果转换为一电信号，将所述电信号输出至一外部的PLC控制器。

3.如权利要求2所述的电磁感应式熔融镁液位计，其特征在于，所述电路模块还包括一前置放大器，所述前置放大器连接在次级线圈与比较器之间。

4.如权利要求2所述的电磁感应式熔融镁液位计，其特征在于，所述电路模块还包括一用于调零校准的调节器，所述调节器连接在比较器与信号转换器之间。

5.如权利要求1所述的电磁感应式熔融镁液位计，其特征在于，所述管体内还安装有相互隔离的两根导线，所述导线与一外部的报警装置连接。

6.如权利要求5所述的电磁感应式熔融镁液位计，所述报警装置为声光报警器。

7.如权利要求1所述的电磁感应式熔融镁液位计，其特征在于，所述连接装置包括夹持部和驳接管，驳接管的一端通过夹持部与管体固定连接，驳接管的另一端与壳体固定连接。

8.如权利要求7所述的电磁感应式熔融镁液位计，其特征在于，所述驳接管包括依次连接的上管道、可折弯并保持所述折弯的角度的弹簧套管和下管道，下管道与夹持部连接，上管道与壳体连接。

9.如权利要求1所述的电磁感应式熔融镁液位计，其特征在于，所述挂装机构包括保护管、上法兰和下法兰，所述管体套接在所述保护管内，所述保护管的顶部向外延伸一保护管法兰，上法兰和下法兰通过螺栓将所述保护管法兰夹持并固定；所述下法兰位于所述孔壁上。

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