專利名稱：一種連續(xù)遠(yuǎn)傳的浮子式液位計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液位測量領(lǐng)域，特別涉及一種連續(xù)遠(yuǎn)傳的浮子式或磁浮子式液位計。
背景技術(shù)：
液位計是應(yīng)用場合極其廣泛的儀表，很多人研究現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。 已有的液位測量儀表，種類繁多，五花八門，各有所長，亦存在著不足，基于本發(fā)明
擬解決的現(xiàn)有儀表存在的現(xiàn)場指示不清晰，黑暗場合或夜間難以觀測，遠(yuǎn)傳信號不連續(xù)，遠(yuǎn)
傳與就地指示用二套機構(gòu)，摩擦力大影響測量精度等一系列問題，將已有的對比技術(shù)分述
如下 —現(xiàn)有就地指示式和/或另帶有遠(yuǎn)傳的浮子式液位計 許許多多場合需要就地指示式液位儀表，常用的玻璃板液位計易被污染，影響觀 測直讀，雙色水位計不能用于高壓場合。 許許多多的場合光線不好，現(xiàn)有的現(xiàn)場指示儀表觀測直讀困難，尤其夜間，從節(jié)能 的角度，不可能為每個現(xiàn)場儀表在廠房或現(xiàn)場上裝個照明燈用于觀測。 如專利號CN86101109B所公開的一種方案其滾軸滑輪在浮子上沿導(dǎo)軌上下運 動，依靠浮子上的聚光燈照射光敏元件實現(xiàn)現(xiàn)場指示和遠(yuǎn)傳。它的優(yōu)點是沒有磁耦合力引 起的摩擦力，但它的不足之處在于l.信號不連續(xù)。2.電導(dǎo)軌浸入液體中，須選用耐腐蝕材 料制成，且防爆場合不能用，上下運行時電刷會從導(dǎo)軌上帶上介質(zhì)流到浮子上。3.彈性絕緣 圈存在老化問題，影響可靠使用。4.彈性絕緣圈、聚光燈和透光板存在于浮子室，決定了它 不能用于高溫高壓場合。5.向聚光燈供電和向光敏元件供電分屬兩個回路且浮子測量與光 敏元件部分分別各個獨立，即磁浮子用了滑輪和軌道，遠(yuǎn)傳傳感器又用了一套固定支架，造 成了結(jié)構(gòu)復(fù)雜。6.滾軸滑輪和聚光燈等置于浮子上，進一步增大了浮子的質(zhì)量，進而需增 大浮子和浮子室殼體的體積和厚度，這種情況下更不適合低密度高壓力場合下使用。7.聚 光燈表面易形成水膜或光敏元件上聚集粉塵而影響使用。8.無很好的現(xiàn)場指示，不便于目 測。9.信號不連續(xù)。10.浮子室殼體的內(nèi)件多，用于強腐蝕介質(zhì)場合時，其內(nèi)件須全部選用 昂貴的耐腐蝕材料，導(dǎo)致成本升高。 如ZL99220056. 3、ZL94235895. 3、ZL200820107045. 9、ZL94206404. 6、ZL89210466.
X所述，它們分別存在如下問題l.結(jié)構(gòu)復(fù)雜、龐大、傳動機構(gòu)線輪多，摩擦力大，影響精度
及靈敏度。2.現(xiàn)場指示不清晰，目測困難，尤其夜間或黑暗時。3.有的無遠(yuǎn)傳或遠(yuǎn)傳信號 不連續(xù)。4.打滑引起累積誤差。5.現(xiàn)場指示和遠(yuǎn)傳用了兩個獨立的機構(gòu)，造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 成本高。 如ZL200410015416. 7所述，該液位計較好地解決了高壓鍋爐的應(yīng)用，但存在如下 不足l.現(xiàn)場指示與遠(yuǎn)傳用了兩個結(jié)構(gòu)件或固定骨架，使之結(jié)構(gòu)復(fù)雜。2.遠(yuǎn)傳信號不連續(xù)。 3.磁車需要4個輪，否則游標(biāo)會偏轉(zhuǎn)或上下晃動而無法使用，這樣一則使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，二則使 磁車重量被增加，進而增加了浮子的載荷，這相當(dāng)于浮子重量的增加，難以滿足在高溫高壓 或高壓低密度介質(zhì)場合的使用。4.現(xiàn)場目測不便。5、浮子與浮子室為滑動摩擦，摩擦力大，
4顯示滯后。 如ZL89210640. 9所述，該液位計采用滾動摩擦減小了摩擦力，它的不足之處在 于1、信號遠(yuǎn)傳部分需另加一個帶骨架的滑線電阻器和滑線電阻器的活動臂，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 另外增加了摩擦力。2、雖提到浮子以球狀為簡單，但在浮子采用非鐵磁性材料時，在水線 (液位線)或赤道帶鑲嵌鐵磁性材料，由此會形成滑動摩擦導(dǎo)致摩擦力大，可見該發(fā)明人只 考慮到球狀浮子制造簡單，再加上在水線或赤道帶鑲嵌鐵磁性材料并提到滑動摩擦除垢， 可見該發(fā)明人并未考慮浮子形狀對摩擦力的影響。又如申請?zhí)枮?2132734. 3的發(fā)明專利 申請、ZL92203633. 0、ZL99234762. 9和ZL88218650. 7所述，同樣存在著上所述一些問題，且 無遠(yuǎn)傳。申請?zhí)枮?2132734. 3的發(fā)明專利申請中其浮子室內(nèi)件多，在一些場合需選用高溫 軸承，耐腐蝕材料等等。 如ZL97225950. 3所述，還存在著摩擦力大，使用磁翻件不可靠的問題，且電路復(fù) 雜。 又如公開號為87102867A所述，它的優(yōu)點是現(xiàn)場目測方便。但存在如下不足1.浮 子是開口的，冷凝液易沉積在浮子內(nèi)部，影響正常使用。2.結(jié)構(gòu)復(fù)雜，僅為了現(xiàn)場顯示清晰 用了很多零部件。3.同時存在著前述ZL200410015416.7所列舉的一些問題。此外，用干簧 管信號不連續(xù)，不可靠，且電路復(fù)雜。 再如ZL97243163. 2所述，它的優(yōu)點是現(xiàn)場指示清晰，但尚存如下不足1.用了兩 對靜觸頭，連接不同的發(fā)光二極管，使開關(guān)和發(fā)光元件多，影響了可靠性。2.元件多，結(jié)構(gòu)更 復(fù)雜。3.信號不連續(xù)。 二.現(xiàn)有無就地指示而有遠(yuǎn)傳的浮子式液位計 如ZL99203851. 0和ZL02215560. 0所述，它們的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，不足之處在于 1.傳感元件插入伸在容器液體內(nèi)的管內(nèi)，不耐高溫。高、低溫均使電阻變化影響精度。2.中 間有導(dǎo)桿孔的浮子不耐高壓。3.若實現(xiàn)就地指示還需要另上一套連通管。4.浮子易被卡 住。5.用干簧管使元件多，不可靠，信號不連續(xù)。6.兩根螺旋管式的電阻絲相鄰的纏在絕 緣體上，太密容易短路，太疏影響精度。有導(dǎo)電的雜質(zhì)在制造裝配時進入易引起短路。纏繞 太疏時亦有可能由于球的點接觸導(dǎo)致未接通而無法正常工作。7.維修時需停工才有可能。 8.容器內(nèi)有內(nèi)件的一些場合無法使用，如換熱器，9.傳感器信號是波動跳躍的，亦即信號 不連續(xù)。10、浮子與導(dǎo)桿為滑動摩擦，摩擦力大，顯示滯后。 又如ZL98229246. 5所述它的優(yōu)點是不需要磁敏元件，大大提高了可靠性，但亦 有如下不足l.電阻置于傳感器管子內(nèi)，高溫場合無法使用。2.該結(jié)構(gòu)的浮子及外殼不耐 高壓(管耐內(nèi)壓比耐外壓大)。3.磁動小車增加了浮子重量不利于在高溫高壓或高壓低密 度場合下使用。4.信號不連續(xù)。5.無現(xiàn)場指示，若增加就地指示需另加一套機構(gòu)。6.磁動 小車結(jié)構(gòu)復(fù)雜。7.導(dǎo)磁片離磁鋼距離遠(yuǎn)，吸合力被減小。8.容器內(nèi)有內(nèi)件的一些場合無法 應(yīng)用，如換熱器。10、浮子與導(dǎo)桿為滑動摩擦，摩擦力大，顯示滯后。 如ZL200520108103. 6所述，它的優(yōu)點是遠(yuǎn)傳信號連續(xù)，光學(xué)傳感器精度高，但亦
存在著上面針對ZL98229246. 5所述的一些不足，同時從圖面上看需要4個滑輪，由此大大
增加了的摩擦力。磁耦合件為滑動摩擦，摩擦力大，影響精度，顯示滯后。 如ZL02221869. 6亦存在上述耐受高低溫的問題，信號不連續(xù)，無就地指示，元器
件多影響可靠性，無法用于低密度或高壓場合等問題，透明筒的耐壓范圍限制了它的應(yīng)用
5范圍。 上述列舉的現(xiàn)有技術(shù)不同程度的存在著下列當(dāng)中的問題
1、遠(yuǎn)傳信號不連續(xù)； 2、用貴重金屬或耐腐蝕材料多，(滑輪、軸承、浮子室等需按工藝條件選用材料，如
高溫，腐蝕場合)，進一步增加了制造成本； 3、更高的工作壓力或高壓力低密度場合難以應(yīng)用； 4、配重(或平衡錘)浸入液體影響精度； 5、裝配與標(biāo)定困難； 6、運輸后重新裝配調(diào)校。有的結(jié)構(gòu)龐大，增加了包裝和運輸負(fù)擔(dān)；
7、摩擦副多或浮子與管壁之間為滑動摩擦，導(dǎo)致摩擦力大，(鋼對鋼的滑動摩擦系 數(shù)ii為0. 15，鋼對鋼的圓柱徑向滾動摩擦系數(shù)為0. 05，球形鋼珠對鋼的摩擦系數(shù)為0. 003 以下。本發(fā)明采用了摩擦系數(shù)很低的鋼珠對鋼的摩擦結(jié)構(gòu))造成顯示滯后，影響精度，甚至 不可用。這里值得一提的是很多發(fā)明人考慮如何降低摩擦力，但就現(xiàn)有技術(shù)而言解決的不 是十分徹底。這一點可通過檢索現(xiàn)有技術(shù)和國內(nèi)外同類產(chǎn)品而獲知。既使有的發(fā)明人采用 了滾動摩擦的辦法，其摩擦系數(shù)仍然大，且其設(shè)計的結(jié)構(gòu)尤為復(fù)雜。尤其是現(xiàn)有的磁浮子或 通過磁力耦合的浮子產(chǎn)品，至今沒有球狀的。浮子與之通過磁力相耦合的件之間均同時為 滾動摩擦的產(chǎn)品至今未存在。 例如磁耦合件之間的吸合力F為200g，則摩擦力f = FX ii = 200gX0. 15 = 30g。 ii為摩擦系數(shù)。設(shè)浮子的直徑①=60mm = 6cm，介質(zhì)密度y = 1，克服上述摩 擦力需要液位的變化量為AL，即產(chǎn)生一個與摩擦力相等的浮力F1，亦即F1 = f， Fl = Ji (。/2)2X ALX Y = f， AL = 4f+(Ji X y X①2) = 4 X 30+(3. 14X 1X32) = 4. 244cm。由此可知，液位 變化近42. 5毫米才能使浮子移動，若介質(zhì)密度低，這個值還相應(yīng)增大。若磁耦合力再大，這 個值進一步增大。至今在磁耦合式或磁浮子式液位計上未發(fā)現(xiàn)用球形浮子的原因是因為采 用磁浮子時浮子內(nèi)需繞垂直于地面的軸線排列一圈磁鋼的緣故，包括將磁鋼置于浮子室外 與浮子形成磁耦合時，很多人忽略了摩擦力這一因素對測量精度的影響，國內(nèi)外的產(chǎn)品均 如此。由此可見摩擦力對測量的影響十分大。 8、有的維護困難，維修不便，維修成本高。如浮子室內(nèi)件多，維修時必須拆開浮子
室，拆卸麻煩，拆卸后往往需要換密封。同時還要進行水壓和氣密試驗。 9、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如現(xiàn)場指示與遠(yuǎn)傳需用二套機構(gòu)，其它復(fù)雜的機械機構(gòu)等等，尺寸龐
大，可靠性差，成本高。 10、浮子或浮子室需制作的很長，浪費材料，尺寸龐大，包裝運輸負(fù)擔(dān)重。
11、浮子易卡住。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述種種不足，本發(fā)明旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡單，測量準(zhǔn)確 的連續(xù)遠(yuǎn)傳的浮子式液位計。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案之一是針對常壓敞口容器的場合 —種浮子式液位計，包括浮子、聯(lián)接繩或聯(lián)接帶、定滑輪和磁聯(lián)接器；定滑輪固定
6于容器上；聯(lián)接繩或聯(lián)接帶繞過定滑輪，兩端分別連接浮子和磁聯(lián)接器；
其特征在于 還包括兩根導(dǎo)軌和位于其下端的絕緣塊，所述導(dǎo)軌具有導(dǎo)磁導(dǎo)電性，垂直固定于 所述絕緣塊上；并且至少有一根導(dǎo)軌上覆蓋絕緣層后并纏繞有電阻絲； 所述磁聯(lián)接器位于兩根導(dǎo)軌之間，包括絕緣箱、水平布置的磁軸；所述絕緣箱分別 與兩根導(dǎo)軌靠近的兩側(cè)板上有孔，所述磁軸的端部與兩個孔配合并分別露出絕緣箱外通過 磁力與所述導(dǎo)軌相吸附； 在所述磁聯(lián)接器隨液位升降而升降的狀態(tài)下，測量由導(dǎo)軌及其上纏繞的電阻絲與 磁軸所構(gòu)成的回路中電阻值的變化即可獲得液位值。 磁聯(lián)接器在此還有平衡錘的作用，即所述浮子的重量等于浮子在被測液體中浸入 大約一半時所受浮力與磁聯(lián)接器重量之和。 帶有磁軸的磁聯(lián)接器通過磁軸的磁力吸附在導(dǎo)磁材料制成的二根導(dǎo)軌上，保證其 接觸良好，并且磁聯(lián)接器不會亂晃。磁聯(lián)接器上磁軸足夠長，導(dǎo)軌盡可能近，使磁聯(lián)接器左 右偏轉(zhuǎn)時不會形成通電回路的短路與斷路，保證可靠工作不會脫離導(dǎo)軌。
磁聯(lián)接器的磁軸上套有銅套，以保證與導(dǎo)軌的良好導(dǎo)電。
所述浮子式液位計的工作原理是這樣實現(xiàn)的 位于容器內(nèi)的浮子隨液位升降而使磁聯(lián)接器升降，磁聯(lián)接器的磁軸吸附在導(dǎo)軌上 做上、下升降運動，為實現(xiàn)信號遠(yuǎn)傳，所述二根導(dǎo)軌或其中的一根導(dǎo)軌上覆蓋絕緣層后再纏 繞電阻絲，液位升降使磁聯(lián)接器做上、下升降運動，從而使整個回路的電阻值產(chǎn)生變化，量 取二端的電阻值即可實現(xiàn)信號的遠(yuǎn)傳。若考慮溫度變化對電阻絲阻值的影響，可加一根溫 度補償導(dǎo)線或溫度補償電阻來補償。 為減少磁聯(lián)接器上下運動狀態(tài)下與導(dǎo)軌之間的摩擦力和對導(dǎo)軌的磨損，所述絕緣
箱的兩側(cè)板上的孔內(nèi)分別安裝軸承，磁軸由所述軸承支承。 為便于遠(yuǎn)距離目測，所述的絕緣箱上有醒目的標(biāo)記，如紅色標(biāo)記。 為達到防塵防爆之目的，可將信號遠(yuǎn)傳部分全部裝在一個非導(dǎo)磁性材料的箱體中。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案之二是針對有壓力密閉容器的場合 —種浮子式液位計，包括與被測壓力容器連通并固定于被測容器上的非鐵磁性材 質(zhì)的浮子室及其中鐵磁性材質(zhì)的浮子、位于浮子室外的磁聯(lián)接器；
其特征在于 浮子室外還有兩根導(dǎo)軌和位于其下端的絕緣塊，所述兩根導(dǎo)軌具有導(dǎo)電性，垂直 固定于所述絕緣塊上并與浮子室等距；并且至少有一根導(dǎo)軌上覆蓋絕緣層后并纏繞有電阻 絲； 所述磁聯(lián)接器位于兩根導(dǎo)軌之間，包括絕緣箱、磁鋼及水平布置的金屬軸；所述 磁鋼位于絕緣箱內(nèi)靠近浮子的一側(cè)，其磁極正對浮子；所述絕緣箱分別與兩根導(dǎo)軌靠近的 兩側(cè)板上有孔，所述金屬軸的端部與兩個孔配合并露出絕緣箱外通過磁力與所述導(dǎo)軌相貼合. 為了保證磁聯(lián)接器的平穩(wěn)，所述磁聯(lián)接器上金屬軸的正下方裝有一根與金屬軸平 行且長度大于二根導(dǎo)軌間距的絕緣軸，該絕緣軸亦通過磁力與所述導(dǎo)軌相吸附。
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為了進一步平穩(wěn)，所述的金屬軸和絕緣軸上固定裝有環(huán)上帶有溝槽的車輪。
所述導(dǎo)軌位于所述金屬軸與浮子室之間； 在所述磁聯(lián)接器隨液位升降而升降的狀態(tài)下，測量由導(dǎo)軌及其上纏繞的電阻絲與 金屬軸所構(gòu)成的回路中電阻值的變化即可獲得液位值。
該浮子式液位計的工作原理是這樣實現(xiàn)的 浮子隨著液位升降，鐵磁性材料制作的浮子與磁聯(lián)接器上的磁鋼形成磁耦合力帶 動磁聯(lián)接器升降。為實現(xiàn)信號遠(yuǎn)傳，所述二根導(dǎo)軌或其中的一根導(dǎo)軌上覆蓋絕緣層后再纏 繞電阻絲，液位升降使磁聯(lián)接器做上、下升降運動，從而使整個回路的電阻值產(chǎn)生變化，量 取二端的電阻值即可實現(xiàn)信號的遠(yuǎn)傳。若考慮溫度變化對電阻絲阻值的影響，可加一根溫 度補償導(dǎo)線或溫度補償電阻來補償。 為了降低磁力耦合力或磁吸引力引起的摩擦力，必須減小磁耦合力，即減輕浮子 的重量，并減小摩擦系數(shù)，其特征在于所述的鐵磁性材料制作的浮子為中空的球體，將滑動 摩擦變?yōu)闈L動摩擦。 為了耐高溫，所述的鐵磁性材料制作的浮子外包覆耐高溫的高合金鋼或者所述的 鐵磁性材料是高合金鋼。 為了提高耐腐蝕能力，其特征在于鐵磁性材料制作的浮子外包覆防腐蝕層。
其他設(shè)計包括磁聯(lián)接器的兩側(cè)板上安裝用于支承金屬軸和絕緣軸的軸承，絕緣箱 上有醒目的標(biāo)記等同實施例1。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案之三是針對一些介質(zhì)溫度不太高的場合，亦即溫度不會導(dǎo) 致磁鋼退磁的情況下 所述的浮子式液位計，其與前述方案之二的區(qū)別在于 以非鐵磁性材質(zhì)的浮子代替鐵磁性材質(zhì)的浮子，所述非鐵磁性材質(zhì)的浮子內(nèi)裝有 1片以上與浮子內(nèi)徑相同的圓片形磁鋼A ; 所述磁聯(lián)接器內(nèi)1片以上的磁鋼為圓環(huán)形磁鋼B，磁鋼B的中心有孔，通過該孔與 所述磁聯(lián)接器內(nèi)的金屬軸固定，所述磁鋼B固定在絕緣箱的中心部位，磁鋼A和磁鋼B的軸 線相互平行且平行于地面，兩者的磁極分別位于其圓形軸線端面上且兩者的N、 S極相反布 置，且磁鋼A、 B的軸線的中垂面位于同一平面。 為了降低磁耦合力或磁吸引力引起的摩擦力，必須減小磁耦合力，即減輕浮子的 重量，并減小摩擦系數(shù)，其特征在于所述的非鐵磁性材料制作的浮子為中空的球體內(nèi)裝有 一片或幾片與浮子內(nèi)徑相同的圓形磁鋼。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案之四是適用于高壓低密度的場合 與前述方案二及方案三所不同處在于，在高壓低密度的場合，為了平衡浮子的重 力，給浮子一個向上的提升力，在方案二及方案三的基礎(chǔ)上增設(shè)了定滑輪和平衡錘及聯(lián)接 繩或聯(lián)接帶，所述定滑輪固定于浮子室外側(cè)上方，聯(lián)接繩或聯(lián)接帶繞過定滑輪，兩端分別連 接所述平衡錘和磁聯(lián)接器。 常規(guī)場合下，平衡錘的重量大于磁聯(lián)接器的重量以使浮子與磁聯(lián)接器始終形成上 下之間的拉力，避免浮子與磁聯(lián)接器之間在磁鋼的中間形成死區(qū)，產(chǎn)生滯后。這個拉力的大 小，以大于浮子室外的機械摩擦力且小于浮子與磁聯(lián)接器的上下最大耦合力與機械摩擦力 之差。浮子的重力大于平衡錘的重力與磁聯(lián)接器的重力之差且小于浮子與磁聯(lián)接器耦合分離時所需的拉力與機械摩擦力之和，并留有安全裕量。因磁聯(lián)接器下降時，需克服機械摩擦 力，浮子運動時亦有機械摩擦力。如浮子的重量減去浮子浸入液體一半時所受的浮力等于 平衡錘的重量減去磁聯(lián)接器的重量再減去機械摩擦力。此時，磁耦合力必須大于平衡錘的 重力減去磁聯(lián)接器的重力再加上機械摩擦力。
該液位計的工作原理是這樣實現(xiàn)的 位于浮子室內(nèi)的浮子始終與磁聯(lián)接器耦合在一起，液位升降時，這個力的平衡被 打破，浮子隨液位升降使磁聯(lián)接器升降，并通過前述一樣的遠(yuǎn)傳結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)了信號遠(yuǎn)傳。
平衡錘的重力大于磁聯(lián)接器的重力且平衡錘的重力減去磁聯(lián)接器的重力等于浮 子的重力減去浮子浸入被測液體約一半時所受的浮力。兩者通過磁耦合力實現(xiàn)力的平衡， 即平衡錘拉動磁聯(lián)接器并通過磁聯(lián)接器給浮子一個向上的提升力。 二個磁耦合件總是尋找最短的距離耦合在一起，因此，本發(fā)明所述的浮子與磁聯(lián)
接器總是尋找最近的距離上、下同步運動。即正常情況下二者是不會偏離的。 在上述的全部技術(shù)解決方案中，為了平穩(wěn)，不產(chǎn)生傾斜，所述磁聯(lián)接器的重心在下部。 為達到防塵防爆之目的，可將信號遠(yuǎn)傳部分全部裝在一個非導(dǎo)磁性材料的箱體 中。 高溫場合時，可在浮子室與磁聯(lián)接器之間加隔熱層，磁聯(lián)接器最好為與軸同心的 圓殼狀。 磁軸或金屬軸上套有銅套，以保證與導(dǎo)軌的良好導(dǎo)電。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是顯而易見的，本發(fā)明所公開的浮子式液位 計具有以下特點 1.信號連續(xù)，克服了采用大量磁敏或光敏元件信號不連續(xù)和可靠性差的問題以及 結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。 2.導(dǎo)軌同時起著導(dǎo)軌限位和信號傳感器的雙重作用，減少了遠(yuǎn)傳部件的固定架之 一及其防塵防爆箱，從而大大簡化了結(jié)構(gòu)，降低了制造成本，為國家節(jié)省了大量的原材料， 降低企業(yè)的采購成本。 3.所設(shè)計的結(jié)構(gòu)包括二個磁耦合元件之間均為滾動摩擦，且零部件大大減少，使 摩擦系數(shù)非常低，摩擦系數(shù)由傳統(tǒng)的0. 15降至0. 003以下。由此減少了滯后，提高了測量 精度。 4.元器件的大大減少提高了產(chǎn)品的可靠性，同時使產(chǎn)品裝配與調(diào)試及標(biāo)定更加容 易。 5.傳感器的結(jié)構(gòu)和二次儀表都非常簡單，制造容易。
6.浮子為球狀的，不易被卡住。
7.結(jié)構(gòu)簡單，維護容易，使用可靠。 8.磁軸或金屬軸與導(dǎo)軌貼合緊密，不會形成接觸不良，保證了可靠使用，免去了電 刷，不形成磨損，不增加摩擦力。 9.所設(shè)計的磁聯(lián)接器采用磁軸后，結(jié)構(gòu)比現(xiàn)有的磁車結(jié)構(gòu)簡單的多，省去四個小 磁車輪，減輕了浮子的載荷。
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圖1是實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是磁聯(lián)接器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是圖3的右視圖； 圖5是實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是圖5的右視圖； 圖7是實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8是圖7的右視圖； 圖9實施例5的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖10是圖9的右視圖。
具體實施例方式實施例1 :常壓容器用浮子式液位計 如圖1，2所示的浮子式液位計，包括浮子1，置于滑輪3上的聯(lián)接繩或聯(lián)接帶2，其 兩端分別與浮子1和磁聯(lián)接器5相聯(lián)接，垂直于地面固定在絕緣固定塊6上的二根導(dǎo)磁并 導(dǎo)電的導(dǎo)軌4，滑輪3固定在容器9的上方。 所述兩根導(dǎo)軌4由其下的絕緣塊6固定，至少有一根上覆蓋絕緣層后纏繞電阻 絲； 磁聯(lián)接器5位于兩根導(dǎo)軌4之間，包括絕緣箱5-3和水平布置的磁軸5-2 ;絕緣箱 5-4的兩側(cè)板上的孔內(nèi)分別安裝軸承5-1 ;所述磁軸5-2兩端由所述軸承5-1支承，并露出 絕緣箱5-3外并通過磁力與所述導(dǎo)軌4相吸附。 絕緣箱5-4可上有醒目的標(biāo)記，如紅色標(biāo)記，以便于粗略觀測。 為了實現(xiàn)信號遠(yuǎn)傳，當(dāng)磁聯(lián)接器5上的磁軸5-2隨液位變化而變化時，由導(dǎo)軌4上
的電阻絲與磁軸5-2構(gòu)成的回路上的電阻產(chǎn)生相應(yīng)的變化，相當(dāng)于一個滑動變阻器，測量
該電阻值的變化量即可獲知液位值。相應(yīng)的測量電阻的儀表非常之多，在此不一一贅述。 為了降低溫度對電阻絲阻值變化的影響，可以加一根溫度補償導(dǎo)線或補償電阻來補償。 為了保證導(dǎo)電良好，磁軸5-2上鑲有銅套。
實施例2 :有壓力的容器用浮子式液位計 如圖3，4所示的浮子式液位計，包括與被測容器9連通并固定在被測容器9上的 非鐵磁性材料制作的浮子室IO，浮子室10內(nèi)的鐵磁性材料制作的浮子l，其特征在于還包 括浮子室10外的二根導(dǎo)軌4，導(dǎo)軌4下的絕緣塊6和磁聯(lián)接器5，所述的磁聯(lián)接器5位于兩 根導(dǎo)軌4之間，包括絕緣箱5-3、磁鋼5-4及水平布置的金屬軸5-5 ;所述磁鋼5_4位于絕緣 箱5-3內(nèi)靠近浮子1的一側(cè)，其磁極正對浮子1 ;與實施例1相似，絕緣箱5-3的兩側(cè)板上 的孔內(nèi)分別安裝有軸承5-1 ;金屬軸5-5分別由所述軸承5-1支承，一端位于絕緣箱5-3內(nèi) 部，另一端露出絕緣箱5-3外；由于磁鋼5-4的磁吸力使導(dǎo)磁的金屬軸5-5與導(dǎo)軌4貼合良 好，故這里采用金屬軸5-5代替了磁軸5-2。 為了保證磁聯(lián)接器5的平穩(wěn)，所述磁聯(lián)接器5上金屬軸5-5的正下方裝有一根與
10金屬軸5-5平行且長度大于二根導(dǎo)軌間距的絕緣軸5-5'，該絕緣軸5-5'亦通過磁力與所述 導(dǎo)軌4相吸附，軸承5-1'用于支承絕緣軸5-5'。 為了進一步平穩(wěn)，所述的金屬軸5-5和絕緣軸5-5'上固定裝有徑向外側(cè)帶有溝槽 的車輪。 二根導(dǎo)軌4與浮子室等距并位于浮子室10與金屬軸5-5之間。為實現(xiàn)信號遠(yuǎn)傳， 至少有一根導(dǎo)軌4上覆蓋絕緣層后再纏繞電阻絲；當(dāng)浮子1隨著液位升降時，鐵磁性材料制 作的浮子1與磁聯(lián)接器5上的磁鋼5-4形成磁吸合力帶動磁聯(lián)接器5升降，從而使整個回 路的電阻值產(chǎn)生變化，量取二端的電阻值即可實現(xiàn)信號的遠(yuǎn)傳?？紤]溫度變化對電阻絲阻 值的影響，可加一根溫度補償導(dǎo)線或溫度補償電阻來補償。 其它優(yōu)化的技術(shù)特征，如絕緣箱上有醒目的標(biāo)記，如紅色標(biāo)記或者軸5-5上鑲有 銅套等均同實施例1。另外浮子采用球形，以降低摩擦力等。 此外，考慮提高浮子1的耐高溫及耐腐蝕特性，所述鐵磁性材質(zhì)的浮子1外可包覆 耐高溫的高合金鋼層或浮子本身即采用高合金鋼；或者為了提高耐腐蝕能力，所述浮子1 外包覆防腐蝕層。 為了防塵防爆，可將信號遠(yuǎn)傳部分全部裝在一個非導(dǎo)磁性材料的箱體中。 二個磁耦合件總是尋找最短的距離耦合在一起，因此，本發(fā)明所述的浮子1與磁
聯(lián)接器5總是尋找最近的距離上、下同步運動。即正常情況下二者是不會偏離的。
實施例3 :適用于介質(zhì)溫度不太高的壓力容器的磁浮子式液位計 在介質(zhì)溫度不太高的場合，亦即不會導(dǎo)致磁鋼退磁時，為了提高磁吸力，所使用的
一種磁浮子式液位計，如圖5，6所示，與實施例2所不同處在于其浮子1用非鐵磁性材料
制作，浮子內(nèi)裝有一片以上與浮子內(nèi)徑相同的圓形磁鋼A11，磁聯(lián)接器5上在二個導(dǎo)軌4之
間裝有1片以上圓環(huán)形磁鋼B5-6，磁鋼B5-6為圓環(huán)形磁剛，磁鋼B5-6的中心有孔，通過該
孔與金屬軸固定。所述磁鋼B5-6固定在絕緣箱5-3內(nèi)的中心部位，磁鋼All和磁鋼B5-6
的磁極分別位于其圓形端面上且兩者的N， S極相反布置，二者的軸線互相平行且平行于地
面，且二者的軸線的中垂面位于同一平面。磁聯(lián)接器5最好為與金屬軸5-5同軸的圓殼狀。 同樣的，為實現(xiàn)信號遠(yuǎn)傳，所述二根導(dǎo)軌或其中的一根導(dǎo)軌上覆蓋絕緣層后再纏 繞電阻絲，液位升降時，磁鋼A與磁鋼B之間的磁耦合力使磁聯(lián)接器隨之作升降運動，從而 使整個回路的電阻值產(chǎn)生變化，量取二端的電阻值即可實現(xiàn)信號的遠(yuǎn)傳。
實施例4 ;適用于高壓低密度場合的浮子式液位計 如圖7和圖8所示的浮子式液位計，為平衡浮子的重量，給浮子一個向上的提升 力，是在實施例2的基礎(chǔ)上，增加了定滑輪3和平衡錘12及聯(lián)接繩或聯(lián)接帶2的設(shè)計所述 定滑輪3固定于浮子室10外側(cè)上方，聯(lián)接繩或聯(lián)接帶2繞過定滑輪3，兩端分別連接所述平 衡錘12和磁聯(lián)接器5。
實施例5 :適用于高壓低密度場合 如圖9和圖IO所示的浮子式液位計，同樣的，為平衡浮子的重量，給浮子一個向上 的提升力，在實施例3的基礎(chǔ)上，增加了定滑輪3和平衡錘12及聯(lián)接繩或聯(lián)接帶2的設(shè)計 所述定滑輪3固定于浮子室10外側(cè)上方，聯(lián)接繩或聯(lián)接帶2繞過定滑輪3，兩端分別連接所 述平衡錘12和磁聯(lián)接器5。
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本發(fā)明的技術(shù)方案不能盡數(shù)，發(fā)明人做過多年設(shè)備管理，做過壓力容器和管道設(shè) 計，研究過多種液位計。選擇這樣的方案是對比多種設(shè)計，在考慮節(jié)能、成本、可靠性、可維 修性、適用的工藝條件、市場需求性、可加工性以及旨在解決現(xiàn)有的技術(shù)難題等種種因素基 礎(chǔ)上，并對浮子與浮子室進行強度計算和材料選擇后設(shè)計出的優(yōu)選方案經(jīng)大量實驗，本發(fā) 明所公開的液位計非常靈敏，杜絕了滯后現(xiàn)象。 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
1權(quán)利要求
一種浮子式液位計，包括浮子、聯(lián)接繩或聯(lián)接帶、定滑輪和磁聯(lián)接器；定滑輪固定于容器上；聯(lián)接繩或聯(lián)接帶繞過定滑輪，兩端分別連接浮子和磁聯(lián)接器；其特征在于還包括兩根導(dǎo)軌和位于其下端的絕緣塊，所述導(dǎo)軌具有導(dǎo)磁導(dǎo)電性，垂直固定于所述絕緣塊上；并且至少有一根導(dǎo)軌上覆蓋絕緣層后并纏繞有電阻絲；所述磁聯(lián)接器位于兩根導(dǎo)軌之間，包括絕緣箱、水平布置的磁軸；所述絕緣箱分別與兩根導(dǎo)軌靠近的兩側(cè)板上有孔，所述磁軸的端部與兩個孔配合并分別露出絕緣箱外通過磁力與所述導(dǎo)軌相吸附；在所述磁聯(lián)接器隨液位升降而升降的狀態(tài)下，測量由導(dǎo)軌及其上纏繞的電阻絲與磁軸所構(gòu)成的回路中電阻值的變化即可獲得液位值。
2. —種浮子式液位計，包括與被測壓力容器連通并固定于被測容器上的非鐵磁性材質(zhì) 的浮子室及其中鐵磁性材質(zhì)的浮子、位于浮子室外的磁聯(lián)接器；其特征在于浮子室外還有兩根導(dǎo)軌和位于其下端的絕緣塊，所述兩根導(dǎo)軌具有導(dǎo)電性，垂直固定 于所述絕緣塊上并與浮子室等距；并且至少有一根導(dǎo)軌上覆蓋絕緣層后并纏繞有電阻絲；所述磁聯(lián)接器位于兩根導(dǎo)軌之間，包括絕緣箱、磁鋼及水平布置的金屬軸；所述磁鋼位 于絕緣箱內(nèi)靠近浮子的一側(cè)，其磁極正對浮子；所述絕緣箱分別與兩根導(dǎo)軌靠近的兩側(cè)板 上有孔，所述金屬軸的端部與兩個孔配合并露出絕緣箱外通過磁力與所述導(dǎo)軌相貼合；所述導(dǎo)軌位于所述金屬軸與浮子室之間；在所述磁聯(lián)接器隨液位升降而升降的狀態(tài)下，測量由導(dǎo)軌及其上纏繞的電阻絲與金屬 軸所構(gòu)成的回路中電阻值的變化即可獲得液位值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的浮子式液位計，其特征在于以非鐵磁性材質(zhì)的浮子代替鐵磁性材質(zhì)的浮子，所述非鐵磁性材質(zhì)的浮子內(nèi)裝有1片 以上與浮子內(nèi)徑相同的圓片形磁鋼A ;所述磁聯(lián)接器內(nèi)1片以上的磁鋼為圓環(huán)形磁鋼B，磁鋼B的中心有孔，通過該孔與所述 磁聯(lián)接器內(nèi)的金屬軸固定，所述磁鋼B固定在絕緣箱的中心部位。磁鋼A和磁鋼B的軸線相 互平行且平行于地面，兩者的磁極分別位于其圓形軸線端面上且兩者的N、 S極相反布置， 且磁鋼A、B的軸線的中垂面位于同一平面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的浮子式液位計，其特征在于還包括定滑輪和平衡錘及聯(lián)接繩或聯(lián)接帶，所述定滑輪固定于浮子室外側(cè)上方，聯(lián)接 繩或聯(lián)接帶繞過定滑輪，兩端分別連接所述平衡錘和磁聯(lián)接器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的浮子式液位計，其特征在于還包括定滑輪和平衡錘，所述定滑輪固定于浮子室外側(cè)上方，聯(lián)接繩或聯(lián)接帶繞過定 滑輪，兩端分別連接所述平衡錘和磁聯(lián)接器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 5任一所述的浮子式液位計，其特征在于所述絕緣箱的兩側(cè)板上的孔內(nèi)分別安裝軸承，所述磁軸或金屬軸及絕緣軸分別由所述 軸承支承。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2 5任一所述的浮子式液位計，其特征在于 所述磁聯(lián)接器的重心在下部。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 5任一所述的浮子式液位計，其特征在于 所述浮子為球形。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2或4任一所述的浮子式液位計，其特征在于所述的鐵磁性材料制作的浮子外包覆耐高溫的高合金鋼層或者所述的鐵磁性材料是 高合金鋼。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2或4任一所述的浮子式液位計，其特征在于所述的磁聯(lián)接器上金屬軸的正下方裝有一根與金屬軸平行且長度大于二根導(dǎo)軌間距 的絕緣軸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連續(xù)遠(yuǎn)傳的浮子式液位計，包括浮子和磁聯(lián)接器，其特征在于還包括導(dǎo)電或?qū)Т艑?dǎo)電的導(dǎo)軌，并且至少有一根導(dǎo)軌上覆蓋絕緣層后并纏繞有電阻絲；所述磁聯(lián)接器包括絕緣箱和水平布置的磁軸或金屬軸，對于磁浮子式液位計，磁聯(lián)接器中還包括磁鋼，磁軸或金屬軸在磁力作用下，隨著浮子的上下移動，沿著導(dǎo)軌上下移動，通過測量由導(dǎo)軌、磁軸或金屬軸構(gòu)成的導(dǎo)電回路中的電阻值獲得相應(yīng)的液位值，實現(xiàn)液位數(shù)據(jù)的連續(xù)遠(yuǎn)傳。還可以包括定滑輪、平衡錘、聯(lián)接繩或聯(lián)接帶來平衡磁聯(lián)接器。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，遠(yuǎn)傳信號連續(xù)的顯著特點。
文檔編號G01F23/46GK101706310SQ20091021968
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者劉勇, 劉秋實, 王嘉賢, 王媛媛, 紀(jì)永祥 申請人:大連嘉信機電儀表有限公司