CN206772385U - 一种鼓泡式液位检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种鼓泡式液位检测装置，包括气源、毛细节流装置、第一鼓泡导压管和压力检测装置，压力检测装置设于第一鼓泡导压管上，还包括三通机构，三通机构包括三通管路和设于三通管路上的控制阀，第一鼓泡导压管上设有旁通管，旁通管与三通机构输入端连通，三通机构的两个输出端分别连接有第二鼓泡导压管和零位校准导压管；第一鼓泡导压管和第二鼓泡导压管均用于设于待测液面下，且第二鼓泡导压管位于液面下的长度小于第一鼓泡导压管位于液面下的长度，零位校准导压管与待测液面上方空间相通。具有一体化的校准机构，能够实现对零位、斜率动态自动校准，使测量更加精准、可靠，并可同时测量液体密度。

Description

一种鼓泡式液位检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种液位计，具体涉及一种鼓泡式液位检测装置。

背景技术

鼓泡式液位检测装置，即吹气式液位计，在工业生产中，当需要测量具有腐蚀性、高粘度或含有悬浮颗粒的液体的液位时，经常采用吹气式液位计。吹气式液位计是利用静压原理来测量容器中液体液位的装置，压缩空气经过过滤减压阀后，经由安装了压力变送器、流量计与恒流阀的连接管道进入吹气管，并最终从吹气管的出口吹入容器的液体中。在实际应用时，液位计投入运行后，经常发生吹气管堵塞现象，使压缩气体不能正常地吹出，引起液位指示值高出实际值，从而影响对液位的测量结果的准确性。此外，当液位计的零位发生变化时，即便是在恒流源出气量适当，气源管路系统也未发现漏气或堵塞现象时，也会出现吹气式液位计指示值高出实际液位值的情况；对不同密度的液体进行液位检测时，吹气式液位计也会出现一些偏差，降低了液位测量的准确性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是当鼓泡式液位计的零位发生变化时，液位计指示值高出实际液位值，对不同密度的液体进行液位检测时，吹气式液位计也会出现一些偏差，降低了液位测量的准确性，目的在于提供一种鼓泡式液位检测装置，具有一体化的校准机构，能够实现对零位、斜率动态自动校准，使测量更加精准、可靠，并可同时测量液体密度。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种鼓泡式液位检测装置，包括气源、毛细节流装置、第一鼓泡导压管和压力检测装置，所述气源、毛细节流装置和第一鼓泡导压管的进气端依次连接，所述压力检测装置设于第一鼓泡导压管上，还包括三通机构，所述三通机构包括三通管路和设于三通管路上的控制阀或阀组，所述第一鼓泡导压管上设有旁通管，所述旁通管与三通机构输入端连通，所述三通机构的两个输出端分别连接有第二鼓泡导压管和零位校准导压管；所述第一鼓泡导压管和第二鼓泡导压管均用于设于待测液面下，且第二鼓泡导压管位于液面下的长度小于第一鼓泡导压管位于液面下的长度，所述零位校准导压管与待测液面上方空间相通。

在使用过程中，三通机构处于关断状态时，气源将干净气体经毛细节流装置压入第一鼓泡导压管，最后气体从第一鼓泡导压管下端敞口处溢出，鼓泡并通过液体进入大气，这样第一鼓泡导压管内的气压几乎与液位静压相等，从压力检测装置读取的压力P₁表示第一鼓泡导压管气泡排出口到液面高度的液体压力值；三通机构处于与第二鼓泡导压管相通时，气源将干净气体经毛细节流装置压入第一鼓泡导压管和第二鼓泡导压管，由于且第二鼓泡导压管位于液面下的长度小于第一鼓泡导压管位于液面下的长度，因此最后气体从第二鼓泡导压管下端敞口处溢出，鼓泡并通过液体进入大气，这样第二鼓泡导压管内的气压几乎与液位静压相等，从压力检测装置读取的压力P₂表示第二鼓泡导压管气泡排出口到液面高度的液体压力值；基于液体压力计算公式P＝ρgh，式中g为当地重力加速度，则有△P＝P₁-P₂＝ρgh，ρ＝△P/(gh),其中h为第一鼓泡导压管下端口到第二鼓泡导压管下端口的已知垂直高差，则可计算出当前测量液体的密度，并实现对液位计的斜率校正；三通机构处于与零位校准导压管相通时，气源将干净气体经毛细节流装置压入零位校准导压管，由于零位校准导压管与待测液面上方空间相通，则可实现对液位计零位校准，经毛细节流装置节流后的气体流量极小，其流动压损对零点的影响可忽略。现有技术中当液位计的零位发生变化或者对不同密度的液体进行液位检测时，液位计测量值往往会出现较大误差，要想使测量值在后续应用中不会造成较大的不利影响，需要采用专门的设备对液位计零位或斜率进行校准，增加了购买成本、安装拆卸及各种人工成本，而本实用新型提供了一种整体系统功能完备的液位计，能够实现对零点、斜率动态自动校准，使测量更加精准、可靠，并可同时测量液体密度，而且机构简单，操作便捷。

优选地，所述三通机构采用三位三通阀或由三通管道与两通阀阀组的组合机构。

本实用新型采用三位三通阀结构简单，控制方便，可使输入管与其中任一输出管相通或者输入管与任一输出管均不相通，能够仅用一个阀门简单的实现本实用新型的测液位、测液体密度、斜率校正和零位校准的功能。或者采用三通管道，并在两个输出管道上分布设置一个两通阀进行控制。

优选地，所述第一鼓泡导压管的管径、第二鼓泡导压管的管径和零位校准导压管的管径大小相同。

以确保采用第一鼓泡导压管和第二鼓泡导压管侧液体密度以及对液位计进行斜率校正的准确性，以及保障采用零位校准导压管对液位计进行零位校准时的准确性。

优选地，所述毛细节流装置所在管道上旁通设有冲洗管，所述冲洗管的输入端与毛细节流装置的输入端所在管段旁通连接，所述冲洗管的输出端与毛细节流装置的输出端所在管段旁通连接，在冲洗管上设有冲洗阀。

通过设置冲洗阀以实现第一鼓泡导压管下端管口淤积物冲洗。由于在工业生产中，当需要测量具有腐蚀性、高粘度或含有悬浮颗粒的液体的液位时，经常采用这种鼓泡式液位计，而随着液位计的长期使用，在第一鼓泡导压管下端管口处会沉积杂物或淤泥等高粘度物质，造成第一鼓泡导压管管路堵塞，使压缩气体不能正常地吹出，引起液位指示值高出实际值，从而影响对液位的测量结果的准确性。本实用新型通过采用冲洗管在气源导入口上设置冲洗阀，可定期或依据实际情况采用适当压力的气体对第一鼓泡导压管进行冲洗，防止管路堵塞，提高测量的准确度。

优选地，所述第一鼓泡导压管的出口端管段内设有滤网。

通过在第一鼓泡导压管的出口端管段内设有滤网，可防止杂物或淤泥等粘度较高的物质进入第一鼓泡导压管管路内，同时，在采用较大压力的气体通过冲洗阀对第一鼓泡导压管进行冲洗时，尤其在紧急停止通气后，会瞬间造成第一鼓泡导压管上管段内气压较下管段气压大，使液体甚至携带杂物倒吸如第一鼓泡导压管内，通过设置滤网，可有效防这种情况下止杂物进入第一鼓泡导压管内。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型一种鼓泡式液位检测装置，现有技术中当液位计的零位发生变化或者对不同密度的液体进行液位检测时，液位计测量值往往会出现较大误差，要想使测量值在后续应用中不会造成较大的不利影响，需要采用专门的设备对液位计零位或斜率进行校准，增加了购买成本、安装拆卸及各种人工成本，而本实用新型提供了一种整体系统功能完备的液位计，能够实现对零点、斜率动态自动校准，使测量更加精准、可靠，并可同时测量液体密度，而且机构简单，操作便捷；

2、本实用新型一种鼓泡式液位检测装置，通过设置冲洗阀以实现第一鼓泡导压管下端管口淤积物冲洗。由于在工业生产中，当需要测量具有腐蚀性、高粘度或含有悬浮颗粒的液体的液位时，经常采用这种鼓泡式液位计，而随着液位计的长期使用，在第一鼓泡导压管下端管口处会沉积杂物或淤泥等高粘度物质，造成第一鼓泡导压管管路堵塞，使压缩气体不能正常地吹出，引起液位指示值高出实际值，从而影响对液位的测量结果的准确性。本实用新型通过采用三通阀在气源导入口上设置冲洗阀，可定期或依据实际情况采用适当压力的气体对第一鼓泡导压管进行冲洗，防止管路堵塞，提高测量的准确度；

3、本实用新型一种鼓泡式液位检测装置，通过在第一鼓泡导压管的出口端管段内设有滤网，可防止杂物或淤泥等粘度较高的物质进入第一鼓泡导压管管路内，同时，在采用较大压力的气体通过冲洗阀对第一鼓泡导压管进行冲洗时，尤其在紧急停止通气后，会瞬间造成第一鼓泡导压管上管段内气压较下管段气压大，使液体甚至携带杂物倒吸如第一鼓泡导压管内，通过设置滤网，可有效防这种情况下止杂物进入第一鼓泡导压管内。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型对敞口容器液位检测装置结构示意图；

图2为本实用新型对非敞口容器液位检测装置结构示意图；

图3为本实用新型对非敞口容器液位检测装置改进结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：1-气源，2-毛细节流装置，3-第一鼓泡导压管，4-压力检测装置，5-三通机构，6-第二鼓泡导压管，7-零位校准导压管，8-第一两通阀，9-冲洗阀，10-液面，11-第二两通阀。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1所示，本实用新型提供了一种鼓泡式液位检测装置，采用所述鼓泡式液位检测装置对敞口容器液位进行检测。所述鼓泡式液位检测装置包括气源1、毛细节流装置2、第一鼓泡导压管3和压力传感器4，气源1、毛细节流装置2和第一鼓泡导压管3的进气端依次连接，压力传感器4设于第一鼓泡导压管1上。还包括三通机构5，采用三位三通电磁阀，第一鼓泡导压管1上设有旁通管，所述旁通管与三通机构5输入端连通，三通机构5的两个输出端分别连接有第二鼓泡导压管6和零位校准导压管7；第一鼓泡导压管3和第二鼓泡导压管6均用为直管于设于待测液面下，且第二鼓泡导压管6位于液面下的长度小于第一鼓泡导压管3位于液面下的长度，零位校准导压管7与大气相通。第一鼓泡导压管3的管径、第二鼓泡导压管6的管径和和零位校准导压管7的管径大小相同。

实施例2

在实施例1的基础上进一步改进，本实用新型提供了一种鼓泡式液位检测装置，所述毛细节流装置2所在管道上旁通设有冲洗管。冲洗管的输入端与毛细节流装置2的输入端所在管段旁通连接，冲洗管的输出端与毛细节流装置2的输出端所在管段旁通连接，在冲洗管上设有冲洗阀9。第一鼓泡导压管3的出口端管段内设有滤网。

实施例3

如图2所示，本实用新型提供了一种鼓泡式液位检测装置，采用所述鼓泡式液位检测装置对非敞口容器液位进行检测，采用实施例2的鼓泡式液位检测装置，区别在于所述零位校准导压管7与容器内液面上方大气相通，压力检测装置4采用差压传感器。

实施例4

如图3所示，本实用新型提供了一种鼓泡式液位检测装置，采用所述鼓泡式液位检测装置对非敞口容器液位进行检测，采用实施例3的鼓泡式液位检测装置，区别在于所述三通机构5是由三通管道、第一两通阀8和第二两通阀11组成的三通机构。

工作原理为：

由液体压力计算公式为：P＝ρgh，式中g＝9.8N/kg或g＝10N/kg，h的单位是m，ρ的单位是kg/m³，本实用新型中所述的压力即为液体压强。

实际液位计测量过程中液位和压力的计算公式为：H＝k*P+b，其中k＝1/(ρg)，b表示液位计零点值。

(1)液位高度的测量：

关闭三通机构5，关闭冲洗阀9。来自气源1的压力气体经毛细节流装置2节流后，压入第一鼓泡导压管3，最后气体从第一鼓泡导压管3下端敞口处溢出，鼓泡并通过液体进入待测液面上方空间。由于经毛细节流装置2节流后的气体流量很小，因而在鼓泡导压管内的气体流速极低，流动压损可忽略，这样，第一鼓泡导压管3内各处的气压与第一鼓泡导压管3下端口液位静压相等，从压力检测装置4读取的压力P₁表示第一鼓泡导压管3下端口到液面高度的液体压力值。若液体密度和零点值已知，则可通过H＝k*P+b计算得液体的液位高度。

(2)液体密度测量和液位计斜率校正：

先采用上述(1)步骤中的方法测得压力P₁；

然后调整三通机构连通状态，使得第一鼓泡导压管3与第二鼓泡导压管6连通而与零位校准导压管隔离，来自气源1的压力气体经毛细节流装置2节流后，压入第一鼓泡导压管3，由于第二鼓泡导压管6下端口较第一鼓泡导压管3下端口所处深度更浅，气体将优先从第二鼓泡导压管6下端敞口处溢出，鼓泡并通过液体进入待测液面上方空间。此时，第二鼓泡导压管6内的气压与第二鼓泡导压管6鼓下端口液位静压相等，从压力检测装置4读取的压力P₂表示第二鼓泡导压管6下端口到液面高度的液体压力值；则有△P＝P₁-P₂＝ρgh，其中h为第一鼓泡导压管3下端口到第二鼓泡导压管6下端口的液位垂直高度差，为已知量，则可计算出当前测量液体的密度，ρ＝△P/(gh)，进而计算出液位计算方程式中的k＝1/(ρg)，从而实现对液位计的斜率校正。

(3)液位计零位校准：

调整三通机构5的连通状态，使得第一鼓泡导压管3与零位校准导压管7连通，来自气源1的压力气体经毛细节流装置2节流后，压入第一鼓泡导压管3，由于零位校准导压管7没有端口插入液面以下，气体将优先通过零位校准导压管7直接进入待测液面上方空间。此时，读取压力检测装置示值P₀，按b＝P₀/(ρg)计算出液位计算方程式零点值b，实现对液位计零位校准。

(4)冲洗原理：

当需要冲洗时，停止各项检测，三通机构5关断，打开阀门9，气体快速大量的从第一鼓泡导压管3的出口形成剧烈鼓泡，将出口附近的淤积物冲开。有计划的周期性冲洗可起到预防淤积物堵塞鼓泡口进而影响测量结果可靠性的作用。冲洗结束，关闭冲洗阀9，恢复检测。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种鼓泡式液位检测装置，包括气源(1)、毛细节流装置(2)、第一鼓泡导压管(3)和压力检测装置(4)，所述气源(1)、毛细节流装置(2)和第一鼓泡导压管(3)的进气端依次连接，所述压力检测装置(4)设于第一鼓泡导压管(1)上，其特征在于，还包括三通机构(5)，所述三通机构(5)包括三通管路和设于三通管路上的控制阀，所述第一鼓泡导压管(1)上设有旁通管，所述旁通管与三通机构(5)输入端连通，所述三通机构(5)的两个输出端分别连接有第二鼓泡导压管(6)和零位校准导压管(7)；所述第一鼓泡导压管(3)和第二鼓泡导压管(6)均用于设于待测液面下，且第二鼓泡导压管(6)位于液面下的长度小于第一鼓泡导压管(3)位于液面下的长度，所述零位校准导压管(7)与待测液面上方空间相通。

2.根据权利要求1所述的一种鼓泡式液位检测装置，其特征在于，所述三通机构(5)采用三位三通阀或由三通管道与两通阀阀组的组合机构。

3.根据权利要求1所述的一种鼓泡式液位检测装置，其特征在于，所述第一鼓泡导压管(3)的管径、第二鼓泡导压管(6)的管径和和零位校准导压管(7)的管径大小相同。

4.根据权利要求1所述的一种鼓泡式液位检测装置，其特征在于，所述毛细节流装置(2)所在管道上旁通设有冲洗管，所述冲洗管的输入端与毛细节流装置(2)的输入端所在管段旁通连接，所述冲洗管的输出端与毛细节流装置(2)的输出端所在管段旁通连接，在冲洗管上设有冲洗阀(9)。

5.根据权利要求4所述的一种鼓泡式液位检测装置，其特征在于，所述第一鼓泡导压管(3)的出口端管段内设有滤网。