專利名稱：投入式靜壓液位變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種可對液位進(jìn)行檢測和計量的電子儀器類產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于大壩、水電站、水庫、化工等場所。
該類產(chǎn)品主要原理是通過液體對其傳感器膜片感受的壓力大小變化(液位的深淺變化)這一非電量，使其按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于傳輸和處理的電量，再通過采集電量的變化，實(shí)現(xiàn)對液位的檢測和計量。根據(jù)這一原理，目前市售同類產(chǎn)品主要是由傳感器，傳感器控制電路，通大氣的傳感器背壓導(dǎo)氣管及封裝殼體構(gòu)成。其中裝有傳感器控制電路的線路板置于殼體的中部，傳感器置于殼體的下部，殼體上設(shè)有一貫通的進(jìn)壓孔。這種設(shè)計由于未能排除傳感器背壓導(dǎo)氣管因環(huán)境溫度變化而引起的導(dǎo)氣管內(nèi)的結(jié)露，結(jié)露后的潮氣和水滴影響精度或輸出漂移，使得該產(chǎn)品平均壽命很短，致使傳感器和線路板受潮而無法正常工作。另傳感器設(shè)置在整機(jī)的下部，當(dāng)擰開底蓋時，極易損壞傳感器的膜片。同時整個產(chǎn)品殼體采用整體結(jié)構(gòu)，其上端套一橡膠上套，下端裝一進(jìn)壓頭，僅設(shè)一道密封防線，密封效果較差。其次進(jìn)壓孔最大直徑為φ3.6mm，易被泥沙堵塞。再則這類產(chǎn)品的硅傳感器控制電路中未采取調(diào)整變送器零點(diǎn)和滿量程的設(shè)置，無法保證變送器精度的調(diào)整。因此盡管該產(chǎn)品以方便簡便，成本低，精度高吸引眾多用戶，但在惡劣環(huán)境或要求長期可靠性的應(yīng)用中，幾乎極少使用。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種密封性能好，不受背壓導(dǎo)氣管結(jié)露影響、變送器精度可調(diào)整、進(jìn)壓孔不易被泥沙堵塞、便于清洗的、工作性能穩(wěn)定可靠并具有冷凝探測功能的投入式靜壓液位變送器。
本實(shí)用新型的工作原理與現(xiàn)同類產(chǎn)品相類似，即P＝ρgh+Pe(1)其中，ρ為被測液體密度，g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋琱為該液位到液面的深度距離。Pe為液面上方壓力減去一個所處環(huán)境的大氣壓，當(dāng)Pe＝0時，證明液面上方和大氣相通。因此在測量水庫、水池和工業(yè)敞口容器中，h＝P/0.0989ρ。
當(dāng)將本實(shí)用新型投入盛滿液體的容器中或水庫、水井、油罐等處，并按正確位置安裝后，液體增、減時其液位將產(chǎn)生變化，即有壓強(qiáng)P作用，這一作用可通過傳感器內(nèi)膜片變形感應(yīng)，將壓力變化傳遞到傳感器控制電路中惠斯登電橋I的硅片上，此時橋路中應(yīng)變電阻發(fā)生變化，從而破壞了電橋的平衡狀態(tài)，傳感器輸出一電壓差信號ΔV＝K1P (2)其中，K1為比例系數(shù)。
當(dāng)ΔV信號經(jīng)電子線路處理后輸出4～20mA電流信號，I0＝4+K2ΔV (3)其中，K2為比例系數(shù)，將式(1)、式(2)代入式(3)可得I0＝4+K1K2ρghmA當(dāng)處于某地點(diǎn)g為常數(shù)、ρ為常數(shù)時，輸出電流I0將以上式與液位高度h成正比例關(guān)系，本實(shí)用新型恰是通過采集電量的變化經(jīng)換算后對液位進(jìn)行檢測和計算。
本實(shí)用新型仍主要由傳感器、傳感器控制電路、通大氣的傳感器背壓導(dǎo)氣管及封裝殼體構(gòu)成，殼體上也設(shè)有一貫通的進(jìn)壓孔。但特征在于殼體內(nèi)實(shí)施了背壓導(dǎo)氣管的導(dǎo)流設(shè)置，該設(shè)置包括有接管14，背壓導(dǎo)氣短管26，橡膠密封叉頭27及導(dǎo)水管28。其連接為，接管14的一端與電纜18中的背壓導(dǎo)氣管15連接，另一端與密封叉頭27連接，密封叉頭27的下端與導(dǎo)水管28的上端連接，導(dǎo)水管28的下端通向殼體積液腔內(nèi)，密封叉頭27的上端還連接一通大氣的背壓導(dǎo)氣短管26。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計特征在于，它將殼體設(shè)計為上殼16，中殼7及下殼1三部分，另包括與上殼配套的上套17，這四部分相互之間均采用常規(guī)技術(shù)進(jìn)行密封連接。其中上套17頂部開一孔，穿出內(nèi)含有傳感器背壓導(dǎo)氣管15的電纜18，中殼7中部空腔內(nèi)密封裝入傳感器10，并與貫穿殼體中部的引壓孔9成垂直方向配置。進(jìn)壓孔9的孔徑可在φ10～20mm間選擇。中殼7下端空腔內(nèi)還設(shè)置有變送器控制電路和結(jié)露探測電路所用的線路板組件29，下殼內(nèi)設(shè)有積液盒34。
本實(shí)用新型殼體內(nèi)部腔內(nèi)各主要部件間均采用常規(guī)技術(shù)密封并固定。如采用常規(guī)技術(shù)處理上套17中穿過的電纜18與其相互間的密封及固定問題；采用常規(guī)密封技術(shù)處理上殼15中穿過的電纜18與其相互間的密封及固定問題；采用常規(guī)技術(shù)密封固定在中殼7下部腔內(nèi)的線路板組件29，并采用常規(guī)技術(shù)固定穿過中殼腔體、插入下腔腔內(nèi)的導(dǎo)水管28，并使其與其他部件間密封。
本實(shí)用新型在變送器的變換器控制電路中增設(shè)了對變送器的零點(diǎn)和滿量程進(jìn)行調(diào)整的電位器W1和W2。其中W1與電路中小信號變換器V的1、2接線端相連結(jié)，W1的可動端接V的14接線端。W2的一端接V的6接線端，W2的另一端與可動端連接后接入V的5接線端。當(dāng)本產(chǎn)品在使用過程中某些參數(shù)發(fā)生變化時，調(diào)整電位器W1、W2，來保證用戶使用精度。
本實(shí)用新型還增置了冷凝探測裝置，它是由設(shè)置在可裝卸的積液盒34內(nèi)的冷凝探測節(jié)點(diǎn)C、C′，與其相連結(jié)的導(dǎo)線35，及經(jīng)導(dǎo)線連接的結(jié)露探測電路構(gòu)成。平時冷凝探測節(jié)點(diǎn)是斷開的，當(dāng)積液滿盒時，兩個探測節(jié)點(diǎn)導(dǎo)通并經(jīng)連通的探測電路接報警器報警，待將積液盒內(nèi)露水放空時恢復(fù)正常。
本實(shí)用新型為防止因傳感器溫度漂移而影響檢測精度，采用了倍增溫度補(bǔ)償技術(shù)，具體為選擇了一種具有溫度系數(shù)低的高阻熱敏電子元件的傳感器。
本實(shí)用新型的設(shè)計達(dá)到了前述目的，給出了一種具有良好密封性能，溫度穩(wěn)定性好及傳感器不受結(jié)露影響，檢測和計量精度高，具有冷凝探測和變送器精度可調(diào)等性能的實(shí)用產(chǎn)品。
本實(shí)用新型傳感器安裝設(shè)計中由于采用置于殼體中部及內(nèi)藏式的配置，避免了傳感器膜片的機(jī)械損傷。另由于采用大孔徑引壓孔并將其與傳感器垂直配置，保證了高壓水流不會垂直作用于膜片上，防止了膜片的變形。


圖1本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)圖；13為電線轉(zhuǎn)接板，19為護(hù)線塑料管，B、B′為導(dǎo)線35接報警器的叉頭，A、A′為接傳感器控制電路的24V供電線叉頭。
圖2圖1的A向剖面圖；圖3市售的同類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖；39為橡膠鑄件，40為外殼，41為線路板，42為過渡件，43為止動圈，44為進(jìn)壓頭，45為不銹鋼管；圖4本實(shí)用新型傳感器控制電路原理圖。I為惠斯登電橋。
實(shí)施例本實(shí)用新型主要結(jié)構(gòu)設(shè)計和裝配如前所述，其各部分具體實(shí)施方案為殼體各部分之間的密封均為常規(guī)技術(shù)，上套17為橡膠件，其內(nèi)孔有凸起的環(huán)狀O型圈R1與上殼16中凹形槽R2緊密連接；為將電纜18引出，上套17頂部開一與其緊密配合的孔；上殼16與中殼7除用螺紋連接外，還采用電子束焊接方法從外部焊住；中殼7下端套上O型環(huán)33與下殼1擰緊。
殼體內(nèi)部各結(jié)構(gòu)間密封固定的實(shí)施方案為上殼16上部腔內(nèi)用上鎖母22將從上而下依次設(shè)置的元壓片23、密封橡膠圈24、托墊25鎖緊，以密封和固定穿過的電纜18；為防止膜片受損，傳感器10用一孔用彈性擋圈12及O型環(huán)11密封內(nèi)藏在中殼中部，并與一φ14mm的引壓孔成垂直配置；為密封并固定住配置在中殼下部腔體內(nèi)的線路板組件29，此處用下鎖母2將碗型圈6，密封襯套3鎖緊；密封襯套3上開有3個孔，其中兩個孔37為配置電位器W1、W2的調(diào)整孔，用密封螺絲4和小O型圈5擰緊密封，另一孔38為插入并固定導(dǎo)水管28的下端，此處用密封圈30及小鎖母31密封固定。
結(jié)露處理方案為將接管14的一端與電纜18中的導(dǎo)氣管15連接，另一端與橡膠密封叉頭27連接，密封叉頭的下端套上導(dǎo)水管28后，插入φ5mm的孔8中密封，導(dǎo)水管28下端按前述密封固定并插入下殼積液盒內(nèi)，密封叉頭27上端插進(jìn)一背壓導(dǎo)氣短管26直通大氣。隨工作環(huán)境溫度變化，一旦有結(jié)露，水滴沿導(dǎo)水管流入積液盒34內(nèi)，當(dāng)液體過滿時，冷凝探測節(jié)點(diǎn)C、C′閉合導(dǎo)通，信號經(jīng)導(dǎo)線35通探測電路接報警器執(zhí)行報警功能，當(dāng)維修人員擰下下殼1放水后，報警結(jié)束。導(dǎo)線35由密封塞36塞緊密封。
本實(shí)用新型選擇一種采用恒流供電的擴(kuò)散硅壓力傳感器，傳感器控制電路見圖4，這是一種常規(guī)電路，本實(shí)用新型中小信號變換器V選用型號為XRT101，其中零點(diǎn)調(diào)整電位器W1的兩端分別連XRT101的1、2接線端，W1可調(diào)端連14接線端；滿量程調(diào)整電位器W2調(diào)整端與其中一端連接后接XRT101的5接線端，另一端接XRT101的6接線端。三極管BG1型號為BT458；傳感器依靠電路工作，整機(jī)信號電流為4～20mA，傳感器控制電路中信號線與供電線公用，稱二線制。當(dāng)產(chǎn)品在使用過程中電路參數(shù)發(fā)生變化時，可隨時擰出下殼和密封螺絲4方便調(diào)整電位器W1和W2，保證檢測精度。
權(quán)利要求1.一種對液位進(jìn)行檢測和計量的投入式靜壓液位變送器，包括硅傳感器，傳感器控制電路，通大氣的傳感器背壓導(dǎo)氣管及封裝殼體，殼體上設(shè)有一貫通的進(jìn)壓孔，本實(shí)用新型的特征在于設(shè)置了背壓導(dǎo)氣管導(dǎo)流裝置，它包括有接管(14)、背壓導(dǎo)氣短管(26)、密封叉頭(27)及導(dǎo)水管(28)，接管(14)的一端與背壓導(dǎo)氣管(15)連接，另一頭與密封叉頭(27)連接，密封叉頭(27)的下端與導(dǎo)水管(28)上端連接，導(dǎo)水管(28)下端插入殼體下部積液腔內(nèi)，密封叉頭(27)的上端還連接一通大氣的背壓導(dǎo)氣短管(26)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投入式靜壓液位變送器，其特征在于所述的殼體是由常規(guī)技術(shù)密封連接的上套(17)、上殼(16)、中殼(7)及下殼(1)構(gòu)成，其中，上套頂部開一孔，穿出內(nèi)含有傳感器背壓導(dǎo)氣管(15)的電纜(18)，中殼(7)中部空腔內(nèi)密封裝入傳感器(10)，并與貫穿殼體中部的進(jìn)壓孔(9)成垂直方向配置，中殼(7)下部空腔內(nèi)設(shè)置有傳感器控制電路和結(jié)露探測電路所用的線路板組件(29)，下部空腔內(nèi)設(shè)有積液盒(34)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的投入式靜壓液位變送器，其特征在于采用常規(guī)技術(shù)密封并固定相互配合的上套(17)與電纜(18)、及上殼(16)與電纜(18)，采用常規(guī)技術(shù)密封并固定中殼(7)下部腔內(nèi)設(shè)置的線路板組件(29)、及穿過中殼插入下殼腔內(nèi)的導(dǎo)水管(28)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的投入式靜壓液位變送器，其特征在于設(shè)在變送器中部的進(jìn)壓孔(9)的孔徑為φ10～20mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的投入式靜壓液位變送器，其特征在于變送器控制電路中采用型號為XTR101的小信號變換器V，V的1、2、14接線端接入一調(diào)整變送器零點(diǎn)電位的電位器W1，V的5、6接線端接入一調(diào)整變送器滿量程的電位器W2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的投入式靜壓液位變送器，其特征在于在密封襯套(3)上開有配置調(diào)整電位器W1、W2的調(diào)整孔(37)，W1、W2用密封螺絲(4)和小O型圈(5)密封固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的投入式靜壓液位變送器，其特征在于本實(shí)用新型選擇了一種具有溫度系數(shù)低的高阻熱敏電子元件的傳感器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的投入式靜壓液位變送器，其特征在于所述的積液盒(34)內(nèi)設(shè)有兩個冷凝探測節(jié)點(diǎn)C、C′。
專利摘要一種對液位進(jìn)行檢測和計量的投入式靜壓液位變送器,其特征為結(jié)露方案是采用密封叉頭,其一端連接接管,另一端連入殼體下部的導(dǎo)水管,上端插入背壓導(dǎo)氣短管,接管另一端接通大氣的背壓導(dǎo)氣管;傳感器內(nèi)藏在殼體中部,并與進(jìn)壓孔成垂直位置裝配,電路中增設(shè)了用于調(diào)整變送器零點(diǎn)和滿量程的電位器;殼體分為上、中、下殼,采用常規(guī)技術(shù)對殼體間及殼腔內(nèi)各部件進(jìn)行多重密封和固定。本產(chǎn)品具有不受結(jié)露影響、性能穩(wěn)定可靠、精度高且零點(diǎn)和滿量程可調(diào)、不易被泥沙堵塞等特性。
文檔編號G01F23/14GK2299307SQ97202578
公開日1998年12月2日 申請日期1997年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月27日
發(fā)明者李長啟, 李巖峰, 龔文驊, 胡先鑫 申請人:北京市新大云傳感技術(shù)公司