CN205426282U - 一种气囊式物位检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种气囊式物位检测装置，主要由空气过滤器、气泵、气压调节器、压力检测元件、电磁阀、智能单元、导管、软质测量套以及包含有接触开关的电阻网络电路板等组成。软质测量套和导管之间形成气囊区，经空气过滤器过滤后的空气由气泵输出，再经过气压调节器后流入气囊区，压力检测元件和电磁阀配合使气囊区的空气压力维持在一个设定值，当物料高度淹没软质测量套后，其挤压力使软质测量套内部的导电丝将导管各平面上分布的接触开关触点连通，从而短路电阻网络中的某些精密电阻，变换后的电阻值经运算后得到容器中的物料物位值。本实用新型可用于测量液体或固体物位，还具有自动除粘附功能。

Description

一种气囊式物位检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种测量容器中物料高度的装置，具体而言涉及一种气囊式物位检测装置。

背景技术

物位检测就是测量容器中物料的高度，物料一般分为液体和固体，液体的物位一般称为液位，固体的物位也常称为料位。目前，用于测量液位的主要装置有浮球式液位计和压力式液位计，用于测量固体物位的装置主要有电容式物位计和重锤式物位计，能同时测量两种物料物位的装置有超声波物位计和雷达物位计等。浮球式液位计结构简单，成本低，但在测量腐蚀性液体液位时，需要加装防腐涂层，这导致液位计的成本增加。压力式液位计根据液体静压和液体高度成正比的原理制成，通过在液体底部安装压力传感器，然后将所测压力值转换为液位值，压力式液位计的测量部件直接和被测液体接触，实际使用要根据所测液体的腐蚀度选择不同的压力传感器膜片。电容式物位计在测量固体物料中应用较多，其主要不足是温漂大，标定难以及怕粘附等。重锤式物位计机械部件较多，且测量间隔大，不适合连续测量。超声波物位计和雷达物位计都属于非接触测量式，所以不受被测物料腐蚀性或物料形态的限制，可广泛用于测量各种液体或固体的物位，但其价格昂贵，安装复杂，且精度容易受环境影响，难以用于容器中存在泡沫、搅拌、管道和加热等设备的场合。

实用新型内容

本实用新型提供一种气囊式物位检测装置，采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种气囊式物位检测装置，所述装置包括空气过滤器、气泵、气管、气压调节器、进气管道、出气管道、压力检测元件、电磁阀、出气口、智能单元、软质测量套、导管、静触点、动触点、导管底座、测量套固定线和电路板；所述空气过滤器连接气泵，气泵连接气压调节器，气压调节器连接进气管道，进气管道另一端连接气囊区，气囊区还和出气管道一端连接，出气管道另一端连接压力检测元件，压力检测元件连接电磁阀，电磁阀连接出气口；所述导管和软质测量套之间有气囊区，软质测量套固定在导管底座上，其外层设置有耐磨层，内层设置有导电层，导电层由环状导电丝组成，导管表面分别连接有静触点和动触点，导管内部设置有电路板。

作为上述方案的进一步改进：

所述智能单元包括键盘电路、电阻网络信号处理电路、压力信号处理电路、显示电路、泵阀控制电路和信号远传端口。

所述电路板上的精密电阻之间为串联关系，每个精密电阻上并联多个串联的接触开关。

所述导管呈多面体或圆柱体形状。

所述导管和软质测量套之间的气囊区整体上是密闭的，各气囊区之间是连通的。

所述软质测量套中部和导管之间连接有测量套固定线。

所述软质测量套的耐磨层表面是光滑的。

所述软质测量套在内外压力不等时会发生变形。

所述电路板中的每个精密电阻并联的接触开关的数目等于多面体形状导管的面数。

所述电路板中的每个精密电阻所并联的多个接触开关的静触点和动触点成对分布在导管的多个面上，分布形状呈水平状。

所述软质测量套的导电层由多个环状导电丝纵向分布组成，相邻导电丝不连通，横向上的每个导电丝分为和接触开关数目相同的多个段，每段之间不连通。

所述导管上的触点和导电层接触的条件为物料对软质测量套耐磨层的挤压力大于气囊区空气对导电层的压力。

所述软质测量套外部耐磨层物料粘附的去除方法是改变气囊区的压力变化幅度和频率。

本实用新型所提供的一种气囊式物位检测装置，既可用于测量液体液位，又可用于测量固体物位，装置结构简单，制造成本低，安装方便。同时，本实用新型所提供的一种气囊式物位检测装置的气囊区压力值可以任意设置，能适应于测量颗粒、粉质等不同密度的固体物位。另外，本实用新型还具有自动除粘附功能，选择耐腐蚀、耐高温的软质测量套还可用于高温和强腐蚀性的应用环境。

附图说明

图1是本实用新型主体结构示意图。

图2是本实用新型导管部分截面图。

图3是本实用新型电阻网络结构示意图。

图4是本实用新型智能单元功能结构图。

【附图符号说明】1.表头；2.空气过滤器；3.气泵；4.气管；5.气压调节器；6.进气管道；7.出气管道；8.压力检测元件；9.电磁阀；10.出气口；11.智能单元；12.法兰；13.容器；14.软质测量套；15.导管；16.耐磨层；17.导电层；18.静触点；19.动触点；20.导管底座；21.测量套固定线；22.接触开关；23.精密电阻；24.导线；25.气囊区；26.电路板；27.物料；28.导电丝。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和应用方法有更加清楚的理解，现结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

如图1和2所示，本实用新型所提供的一种气囊式物位检测装置包括表头部分和导管部分。表头部分包括空气过滤器2、气泵3、气管4、气压调节器5、进气管道6、出气管道7、压力检测元件8、电磁阀9、出气口10、法兰12和智能单元11。空气过滤器2的作用是对进入气泵3的空气进行过滤，气管4是连接空气过滤器2、气泵3、气压调节器5和进气管道6之间的通道，气泵3将空气泵入气压调节器5，气压调节器5将空气增压或降压后把稳定的空气输入进气管道6，进气管道6连接导管部分的气囊区25，出气管道7一端连接气囊区25，另一端连接压力检测元件8，压力检测元件8又经过电磁阀9和出气口10相连接，智能单元11接收和输出各种电信号，对相关部件的工作进行控制，配合气泵3的启停、电磁阀9的开关以及压力检测元件8，可使气囊区25的压力保持在一个标准值。导管部分包括软质测量套14、导管15，静触点18、动触点19、导管底座20、测量套固定线21以及电路板26。软质测量套14通过测量套固定线21连接在导管15上，其底部连接在导管底座20上，连接后严格密封，软质测量套14外层为耐磨层16，内层为导电层17，导电层17由一圈圈互不导通的环状导电丝28构成，它可以使横向的触点连通，不能使纵向的触点连通，每个导电丝28又分为和多面体导管15面数相同的多个段，各段之间不连通，测量套固定线21之间存在间隔，不会阻碍各气囊区25之间的空气流通，导管15呈多面体状，其每个面上横向排列静触点18和动触点19，每行触点的间距决定了本实用新型测量物位时的最小单位，静触点18和动触点19是电路板26中接触开关22的触点延伸部分。

本实用新型所提供的一种气囊式物位检测装置的电路板26结构示意图如3所示，多个精密电阻23串联组成电阻网络，精密电阻23的数目和导管15上横向分布的触点行数对应，每个精密电阻23上都并联有接触开关22，接触开关22的数目和导管15的平面数相等(图2所示导管15为四面体，所以图3中每个精密电阻23并联的接触开关22数量为4个)，单个接触开关22包括一个静触点18和一个动触点19，当导管15某一行的多个面上的静触点18和动触点19同时连通时，对应的精密电阻23被短路，这使整个精密电阻网络的阻值发生变化，电阻网络和智能单元11连接，电阻值经处理后可得到被测物位值。

如图4所示，本实用新型所提供的一种气囊式物位检测装置的智能单元11以微控制器100为核心，包括键盘电路101、电阻网络信号处理电路102、压力信号处理电路103、显示电路104、泵阀控制电路105和信号远传端口106。键盘电路101连接有键盘，用于对装置工作参数进行设置；电阻网络信号处理电路102对电阻网络的阻值进行采集，经转换为电压/电流信号，再进一步转换为数字量送给微控制器100；压力信号处理电路103连接压力检测元件8，对压力信号进行变送处理后输入到微控制器100，再根据采集压力值和设定压力值的关系控制气泵3和电磁阀9的工作；显示电路104显示所测量的物位值，还作为人机交互界面显示本装置的操作状态；泵阀控制电路105为气泵3和电磁阀9的驱动电路，控制其启停或开关；信号远传端口106作为测量仪表的信号输出接口，可将测量值以有线或无线的方式输出到其他设备。

结合上图所示，本实用新型检测物位的步骤和方法如下：

S1、通过法兰12将本实用新型所述装置安装在非密闭容器13上，根据所测介质的密度使用键盘电路101上的键盘设置合适的气囊区25的压力设定值；

S2、打开电源，本实用新型所述装置的微控制器100将根据上一步的压力设定值，对气泵3和电磁阀9进行控制，使压力检测元件8所测压力达到设定值；

S3、此时，如果容器13中没有任何物料27，则软质测量套14内部的导电层17在空气压力作用下不和导管15上的静触点18和动触点19接触，因而电阻网络中的所有精密电阻23都没有被接触开关22短路，电阻网络的阻值呈最大阻值状态；

S4、随着容器13中物料27的增加，被淹没区域的软质测量套14受到物料27的挤压力，此力大于气囊区25中的空气压力，因而软质测量套14变形收缩，同时使导电丝28连通同一平面的静触点18和动触点19，对应的接触开关22闭合，此平面下导管15所有面对应的接触开关22都闭合时，对应的精密电阻23被短路，最后使电阻网络的阻值减小，此阻值减小量和物料27实际高度成比例关系；

S5、在上一步软质测量套14变形收缩的同时，气囊区25的体积也被压缩，因而内部压力增大，当压力检测元件8检测到压力增加后，微控制器100控制泵阀控制电路105打开电磁阀9，气囊区25中的空气排出，待气囊区25的压力降低到设定值后电磁阀9关闭；

S6、容器13中物料27减少时，电阻网络的阻值、气泵3和电磁阀9的工作原理和S4，S5步相同，只是方向相反；

在本实用新型的一示例性实施过程中，测量介质为固体，如物料27在容器13中形成堆积导致物料27界面不平，此时导管15同一高度的多个面上的静触点18和动触点19不同时连通，因而对应的精密电阻23没有被短路，实际输出的物位值为物料27最低位置的高度值；

在本实用新型的一示例性实施过程中，当软质测量套14的耐磨层16出现粘附物料27时，可通过控制使气囊区25的压力以一定频率高低震荡去除。

以上所述仅为本实用新型示例性的实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，增加或减少某些装置的使用步骤，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (11)

1.一种气囊式物位检测装置，其特征在于：所述装置包括空气过滤器、气泵、气管、气压调节器、进气管道、出气管道、压力检测元件、电磁阀、出气口、智能单元、软质测量套、导管、静触点、动触点、导管底座、测量套固定线和电路板；所述空气过滤器连接气泵，气泵连接气压调节器，气压调节器连接进气管道，进气管道另一端连接气囊区，气囊区还和出气管道一端连接，出气管道另一端连接压力检测元件，压力检测元件连接电磁阀，电磁阀连接出气口；所述导管和软质测量套之间有气囊区，软质测量套固定在导管底座上，其外层设置有耐磨层，内层设置有导电层，导电层由环状导电丝组成，导管表面分别连接有静触点和动触点，导管内部设置有电路板。

2.如权利要求1所述的一种气囊式物位检测装置，其特征在于：所述智能单元包括键盘电路、电阻网络信号处理电路、压力信号处理电路、显示电路、泵阀控制电路和信号远传端口。

3.如权利要求1所述的一种气囊式物位检测装置，其特征在于：所述电路板上的精密电阻之间为串联关系，每个精密电阻上并联多个串联的接触开关。

4.如权利要求1所述的一种气囊式物位检测装置，其特征在于：所述导管呈多面体或圆柱体形状。

5.如权利要求1所述的一种气囊式物位检测装置，其特征在于：所述导管和软质测量套之间的气囊区整体上是密闭的，各气囊区之间是连通的。

6.如权利要求1所述的一种气囊式物位检测装置，其特征在于：所述软质测量套中部和导管之间连接有测量套固定线。

7.如权利要求1所述的一种气囊式物位检测装置，其特征在于：所述软质测量套的耐磨层表面是光滑的。

8.如权利要求1所述的一种气囊式物位检测装置，其特征在于：所述软质测量套在内外压力不等时会发生变形。

9.如权利要求1所述的一种气囊式物位检测装置，其特征在于：所述软质测量套的导电层由多个环状导电丝纵向分布组成，相邻导电丝不连通，横向上的每个导电丝分为和接触开关数目相同的多个段，每段之间不连通。

10.如权利要求1所述的一种气囊式物位检测装置，其特征在于：所述导管上的触点和导电层接触的条件为物料对软质测量套耐磨层的挤压力大于气囊区空气对导电层的压力。

11.如权利要求1所述的一种气囊式物位检测装置，其特征在于：所述软质测量套外部耐磨层物料粘附的去除方法是改变气囊区的压力变化幅度和频率。