CN221077773U - 一种拉力式液位计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种拉力式液位计，包括壳体，其特征在于,所述壳体内固定有拉力传感器，所述壳体的外部安装有与所述拉力传感器的信号输出端电连接的液位转化器，所述拉力传感器拉力的输入端通过无弹性的连接件固定连接内浮子，所述内浮子位于所述壳体的外部。可监测污油槽内油品积聚情况，避免污油进入轴承箱造成生产事故，其结构简单，该液位计可用日常油气输送领域小型油罐的液位监测，以及储罐水垫层高度测量。

Description

一种拉力式液位计

技术领域

本实用新型涉及液体液位监测技术领域，具体的说，是一种拉力式液位计。

背景技术

油气输送领域，如输油泵污油槽，污油槽与泵一体铸造，形状为泵外壳的蜗壳状体外延的异性构件，且厚度较大。污油槽内部空间大部分被机械密封锁盘、泵轴占据，运行时高速旋转，运行工况极度恶劣，导致污油槽内的液位检测很难通过现有技术手段实现。

大型储罐长期存储油品，油品内水分会沉降到罐底形成水垫层，现有技术需要使用人工在钢卷尺涂抹感水膏，进行检尺确认，产生较多污染物。现有的液位检测装置无法检测分层液体高度。

现有技术专利公告号CN2167360Y浮力式液位计，用于使用浮子与杠杆通过力敏电阻，检测变压器内部密闭空间油液的高度，占地空间大，不便于在狭小空间内使用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种拉力式液位计，基于浮力与拉力的力平衡作用原理，用于监测容器内是否有液体积聚以及容器内液体液位高度检测。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：包括壳体，其特征在于,所述壳体内固定有拉力传感器，所述壳体的外部安装有与所述拉力传感器的信号输出端电连接的液位转化器，所述拉力传感器的拉力输入端通过无弹性的连接件固定连接内浮子，所述内浮子位于所述壳体的外部。

采用上述技术方案的有益效果是：

可监测污油槽内油品积聚情况，避免污油进入轴承箱造成生产事故，其结构简单，该液位计可用日常油气输送领域小型油罐的液位监测，以及储罐水垫层高度测量。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述壳体上设有上法兰。

采用上述进一步方案的有益效果是法兰连接的方式，固定效果好，便于组装和拆卸。

进一步，所述上法兰上设有密封垫。

采用上述进一步方案的有益效果是将装置与容器连接处密封，防止液体泄漏，造成测试的数值不准确。

进一步，所述密封垫的中部嵌设有安装件，所述连接件的数量有两个，一个所述连接件的两端分别连接所述拉力传感器和所述安装件，另一个所述连接件的两端分别连接所述安装件和所述内浮子。

采用上述进一步方案的有益效果是一体塑造成形，即起到密封、隔爆的作用，又能起到柔性链接的作用。

进一步，所述连接件为钢索。

采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，没有弹性变形量，不会出现测量数据的偏差。

进一步，所述连接件为链条。

采用上述进一步方案的有益效果是该连接方式在不影响精度的情况下，能更有效的防止因为液位波动造成的测量结果示值的波动或不稳定。

进一步，所述内浮子为圆柱形实心结构或者厚壁圆柱形空心结构。

采用上述进一步方案的有益效果是提高液位计的耐压性能和耐腐蚀性能。

进一步，所述壳体上设有接线口。

采用上述进一步方案的有益效果是便于连接拉力传感器和液位转换器。

进一步，所述液位转化器外部上设有散热装置。

采用上述进一步方案的有益效果是对液位转化器散热，提高使用寿命。

进一步，所述散热装置为散热片。

采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，散热效果好。

附图说明

图1为本实用的结构示意图之一；

图2为本实用的结构示意图之二。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、内浮子；2、壳体；3、钢索；4、液位转化器；5、密封垫；6、安装件；7、拉力传感器；8、容器；9、上法兰；10、下法兰。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例1：

如图1-2所示，本实施例中，一种拉力式液位计，包括固定在容器8上的壳体2，其特征在于,所述壳体2内固定有拉力传感器7，所述壳体2的外部安装有与所述拉力传感器7的信号输出端电连接的液位转化器4，所述拉力传感器7的拉力输入端通过无弹性的连接件固定连接内浮子1，所述内浮子1位于所述壳体2的外部。

该实施例的有益效果是：通过内浮子1在液体中的浮力与内浮子1浸没体积变化成正比，将内浮子1与拉力传感器7使用连接件连接形成力平衡系统，当内浮子1在液体中浸没深度发生变化，浮力发生变化根据力平衡原理，拉力发生相应变化，通过液位转化器4计算出液位高度，并输出相应的电子信号，包括测量介质密度、液位百分比、输出电流数等参数(如有必要，可以外接热电阻，实现同时显示介质工况温度的功能)。

在上述实施例的基础上，本方案利用牛顿第三定律原理，两个物体之间的作用力和反作用力，总是大小相等，方向相反。将拉力传感器7使用无弹性连接件连接内浮子1，内浮子1密度小于被测液体可在容器8底部按照安装拉力传感器7(如图2所示)，反之则需要再顶部安装拉力传感器7(如图1所示)，内浮子1设计为圆柱体，易于加工、易于计算。拉力传感器7底部安装基本原理与顶部安装原理相同，由于受力复杂，因此不作为液位高度检测用，只用于容器内是否有液体积聚监测用，设计浮子密度小于被测液体介质，当有液体积聚，浮子产生浮力，拉力计拉力上升，发出报警信号。当监测液体泄漏情况，容器8内部有液体聚集；当容器8内部液体渗漏低于连接件拉拽范围，拉力计拉力下降至最小值，发出报警。

需要说明的是，当拉力传感器7安装于容器8底部时，对于测量液体高度需求时，液体浸没高度要低于内浮子1重心，内浮子1与拉力传感器7之间的连接件不能受合力作用。

进一步，内浮子1的材质不与被测液体发生化学反应；用于液位计量使用的拉力传感器7，不能测量液体干涸后结垢、产生胶质等会附着在内浮子1表面影响浮子质量的液体；只用于检测是否有液体不受液体结垢、结焦等影响。

实施例2

优选的，在实施例1的基础上，所述壳体2上设有用于与所述容器8上的下法兰10连接的上法兰9。

该实施例的有益效果是：通过下法兰10和上法兰9法兰连接的方式，固定效果好，便于组装和拆卸；且具有防爆功能，为了满足石油产品防爆需求，必需将仪电产品进行隔离。

在上述实施例的基础上，下法兰10和上法兰9通过法兰螺栓固定连接。

实施例3

优选的，在实施例1-2的基础上，所述上法兰9与所述下法兰10之间设有密封垫5。

该实施例的有益效果是：将装置与容器8连接处密封，防止液体泄漏，造成测试的数值不准确和避免测量介质污染拉力传感器7。

在上述实施例的基础上，密封垫5为软质耐油橡胶材质。

实施例4

优选的，在实施例1-3的基础上，所述密封垫5的中部嵌设有安装件6，所述连接件的数量有两个，一个所述连接件的两端分别连接所述拉力传感器7和所述安装件6，另一个所述连接件的两端分别连接所述安装件6和所述内浮子1。

该实施例的有益效果是：一体塑造成形，即起到密封、隔爆的作用，又能起到柔性链接的作用。

在上述实施例的基础上，密封垫5内通过注塑的方式将安装件6固顶在密封垫5内，安装件6为十字型的金属件，金属件一端通过连接件连接内浮子1，另一端通过连接件连接拉力传感器7，当内浮子1密度大于被测液体介质，使得内浮子1通过连接件与注塑金属件及拉力传感器7形成稳定的力平衡。

需要说明的是，当拉力传感器7安装于容器8底部时，一个连接件的两端分别与拉力传感器7与安装件6通过挂钩连接，另一个连接件的两端分别与安装件6与内浮子1固定连接；当拉力传感器7安装于容器8顶部时，一个连接件的两端分别与拉力传感器7与安装件6以及另一个连接件的两端分别与安装件6与内浮子1均通过固定连接即可。

实施例5

优选的，在实施例1-4的基础上，所述连接件为钢索3。

该实施例的有益效果是：结构简单，没有弹性变形量，不会出现测量数据的偏差。

实施例6

优选的，在实施例1-5的基础上，所述连接件为链条。

该实施例的有益效果是：该连接方式在不影响精度的情况下，能更有效的防止因为液位波动造成的测量结果示值的波动或不稳定。

实施例7

优选的，在实施例1-6的基础上，所述内浮子1为圆柱形实心结构或者厚壁圆柱形空心结构。

该实施例的有益效果是：提高液位计的耐压性能和耐腐蚀性能。

其中，内浮子1为长度与测量介质的量程范围相对应。传统的浮筒液位计受其内浮筒长度的影响，其质量会随着长度的增加而显著增加，但由于扭力管或弹性元件的受力要求限制，在大量程时，其内浮筒的壁厚相对较薄，其耐压性能和耐腐蚀性能都会受到严重影响，而本实施例中，对内浮子1的质量和壁厚没有特殊限制，所以，可通过增大壁厚方式提高液位计的耐压性能和耐腐蚀性能。

需要说明的是，所述内浮子1为厚壁圆柱形空心结构时，壁厚为2cm以上为厚壁。

进一步，在内浮子1为厚壁圆柱形空心结构时，可在内浮子1内设置加热件，例如电控加热丝或者在内浮子1加入导热油，预先对导热油加热，然后再安装使用，避免低温导致石油产品凝固在表面，造成测量错误。

实施例8

优选的，在实施例1-7的基础上，所述壳体2上设有接线口。

该实施例的有益效果是：便于连接拉力传感器和液位转换器。

在上述实施例的基础上，液位转化器4采用的是市售通用设备，拉力传感器7输出标准的4-20mAm模拟电流信号(4-20mA模拟电流大小与液位数值呈线性关系)至液位转换器4内部的转换器板卡，转换器板卡将接收到的4-20mAm模拟电流信号进行模数转换，并显示数字液位信号。所述转换器板卡采用的是模数转换及A/D转换器(简称ADC)，是一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压(电流)信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小，所以，任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小，而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。

实施例9

优选的，在实施例1-8的基础上，所述液位转化器4外部上设有散热装置。

该实施例的有益效果是：对液位转化器4散热，提高使用寿命。

需要说明的是，由于工艺原因，测量介质有可能是高温测量介质，其自身的高温会对液位转换器4造成一定的影响，既影响设备的使用寿命，也会产生一定的温漂而影响测量精度，散热装置能有效地将测量介质自身的高温热量进行散热隔离，从而有效提升测量的耐温区间，提升设备的使用寿命和测量精度。

实施例10

优选的，在实施例1-9的基础上，所述散热装置为散热片。

该实施例的有益效果是：结构简单，散热效果好。

可替代上述实施例的方案是，所述散热装置可以为散热风扇，能快速散热。

本实用新型的工作原理：

内浮子1通过钢索3与拉力传感器7连接，当测量容器8内的液位发生变化时，浸在测量介质内的内浮子1的高度发生变化。此时，内浮子1受到向下的重力和向上的浮力作用。内浮子1设计为一规则的圆柱状，其浸入液体中的体积表示为V，液位高度为h，内浮子1的外径半径为r，重力加速度为g，内浮子1的质量为m，浮子的重力为G，测量介质的密度为ρ，拉力传感器7受到的拉力为F_拉，内浮子1受到的浮力为F_浮，则有：

F_拉＝G-F_浮；其中：G＝mg，F浮＝ρg V；V＝πr²h；F_拉＝mg-ρgπr²。

上式中，内浮子1的质量m固定常数，其外径的半径r为固定常数，重力加速度g为固定常数，测量介质的密度ρ也为固定常数，F_拉与液位高度h为对应的线性关系，测量出F_拉，就能自动计算出液位高度h，因此，采用高精度的拉力传感器7就能精确测量出液位h。

需要说明的是，拉力传感器7的拉力变化只与液体浸没浮子高度成正比。该拉力式液位计可测量容器内，储存分层液体且具有密度差两种液体分别高度计量能力，可以使用具有长度计量能力的钢索3反向推定当前高度下拉力计示值，当发生偏差即为两种液体分界点，测量液位高度受浮子长度限制。

本方案的应用场景：

可用于在狭小空间以及复杂环境下的液位感知及液位高度检测，也可以在进行油品与水的分层液体的液位高度检测，同时可以用于成品油等不易产生污垢、焦油等罐装的液体介质液位检测，以及需要封闭式空间储存液体液位检测。

本实用新型的有益效果：

可监测污油槽内油品积聚情况，避免污油进入轴承箱造成生产事故。其结构简单，拉力传感器7为通用传感器元件，该型液位计可用日常油气输送领域小型油罐的液位监测，以及储罐水垫层高度测量。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“内”、“外”、“周侧”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、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 (10)

1.一种拉力式液位计，包括壳体(2)，其特征在于,所述壳体(2)内固定有拉力传感器(7)，所述壳体(2)的外部安装有与所述拉力传感器(7)的信号输出端电连接的液位转化器(4)，所述拉力传感器(7)的拉力输入端通过无弹性的连接件固定连接内浮子(1)，所述内浮子(1)位于所述壳体(2)的外部。

2.根据权利要求1所述的一种拉力式液位计，其特征在于：所述壳体(2)上设有的上法兰(9)。

3.根据权利要求2所述的一种拉力式液位计，其特征在于：所述上法兰(9)上设有密封垫(5)。

4.根据权利要求3所述的一种拉力式液位计，其特征在于：所述密封垫(5)的中部嵌设有安装件(6)，所述连接件的数量有两个，一个所述连接件的两端分别连接所述拉力传感器(7)和所述安装件(6)，另一个所述连接件的两端分别连接所述安装件(6)和所述内浮子(1)。

5.根据权利要求1所述的一种拉力式液位计，其特征在于：所述连接件为钢索(3)。

6.根据权利要求1所述的一种拉力式液位计，其特征在于：所述连接件为链条。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种拉力式液位计，其特征在于：所述内浮子(1)为圆柱形实心结构或者厚壁圆柱形空心结构。

8.根据权利要求1-6任一项所述的一种拉力式液位计，其特征在于：所述壳体(2)上设有接线口。

9.根据权利要求1-6任一项所述的一种拉力式液位计，其特征在于：所述液位转化器(4)外部上设有散热装置。

10.根据权利要求9所述的一种拉力式液位计，其特征在于：所述散热装置为散热片。