专利名称：单轴磁翻柱液位计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁翻柱液位计，属于液位计技术领域。
背景技术：
磁翻柱液位计(也称为磁性浮子液位计)是根据浮力原理和磁性耦合作用研制而成，它弥补了传统玻璃管液位计不能在高温高压下工作且易碎的多重缺点。当被测容器中的液位升降时，磁翻柱液位计腔管中的磁性浮子也随之升降，浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到磁翻柱指示器，驱动红、白翻柱翻转180°，当液位上升时翻柱由白色转变为红色， 当液位下降时翻柱由红色转变为白色，指示器的红白交界处为容器内部液位的实际高度， 从而实现液位清晰的指示。现有侧装式磁翻柱液位计如图1所示，包括磁翻柱1、与磁翻柱平行紧靠的磁性浮子2(放置于磁性浮子腔管11内)和连接容器的阀门13。其存在的缺陷是1)必须在容器侧面开孔，加工安装不便；2)需要通过阀门13让液位计与容器内部液体接触，时间长久后易造成磁性浮子2卡滞和损坏，而且一旦阀门泄露或损坏，处理起来将非常困难；3)液位计的长度与容器内液体的高度(量程)有关，即20米的容器必须使用20米的磁翻柱1，这样， 大量程所用液位计的安装、运输和拆装非常不便。现有绳式磁翻柱液位计如图2所示，与上述侧装式磁翻柱液位计相比，由于通过绳子9和滑轮10将设于容器100内部待测液面的浮体3和放置于磁性浮子腔管11内的磁性浮子2(图中未示出)连接，因此无需与容器100内部待测液体连接。但其存在的缺陷是1)与上述侧装式磁翻柱液位计相同的是，液位计的长度与容器100内液体的高度有关， 液位计的安装、运输和拆装不便；2)液位计的刻度为负刻度(即液位计的Om位置在液位计顶部，满量程在液位计底部)，因此现场显示与实际液位是倒置状态，观察液位计非常不便。现有顶装式磁翻柱液位计如图3所示，与上述绳式磁翻柱液位计相比，省却滑轮 10，直接通过绳子9将浮体3悬挂在磁性浮子2(图中未示出)下面。但其存在的缺陷是 1)液位计的长度要与水池内液体的深度相适应，一旦水池深度超过3米，安装和维护液位计将极不方便；2)液位计必须安装在被测点的正上方；如果被测点的正上方无法满足液位计的安装要求(比如开口的水池等)，将无法使用。
发明内容
本发明解决的技术问题是提出一种克服上述现有磁翻柱液位计存在缺陷的磁翻柱液位计。为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案之一是一种单轴磁翻柱液位计， 包括磁翻柱、与磁翻柱平行紧靠的磁性浮子和设于待测液体表面的浮体，还包括传动机构和锤体，所述传动机构是主要由设置于壳体内的单个转轴和套设于转轴上的两个转轮构成，所述浮体通过绳子和滑轮与第一转轮绕接，所述磁性浮子和锤体通过绳子绕接于第二转轮的两侧；当转轴转动时，所述浮体与磁性浮子的移动方向相同且与锤体的移动方向相反。为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案之二是一种单轴磁翻柱液位计， 包括磁翻柱、与磁翻柱平行紧靠的磁性浮子和设于待测液体表面的浮体，还包括固定在磁翻柱上的传动机构和锤体，所述传动机构是主要由设置于壳体内的单个转轴和套设于转轴上的三个转轮构成，所述浮体通过绳子和滑轮与第一转轮绕接，所述磁性浮子通过绳子与第二转轮绕接，所述锤体通过绳子与第三转轮绕接；当转轴转动时，所述浮体与磁性浮子的移动方向相同且与锤体的移动方向相反。本发明的单轴双轮磁翻柱液位计使用时1)当浮体随待测液面下降时，磁性浮子也下降，锤体上升；当浮体随待测液面上升时，磁性浮子也上升，锤体下降。下降或上升的磁性浮子驱动磁翻柱翻转实现对液位的指示。本发明的单轴双轮磁翻柱液位计的有益效果是1)通过选择转轮直径的不同，可以实现浮体的移动距离与磁性浮子的移动距离形成缩放比例，即实现液位计长度与待测液面量程之间形成缩放比例，相比现有技术可以达到扩大测量液位量程范围，从而避免了现有磁翻柱液位计无法对液面进行缩放测量的弊病，而且可以更加方便液位计的安装、运输和拆装；2)无需在容器罐体侧面开孔；3)磁性浮子和锤体均不与液体接触，不易卡滞和损坏且没有阀门泄露；4)液位计的刻度始终为正刻度，观察非常方便。上述本发明单轴双轮磁翻柱液位计的进一步限定是当所述浮体下降时，所述磁性浮子与浮体产生的重力矩之和再减去锤体产生的重力矩的差值大于所述传动机构和绳子产生的阻力矩之和；当所述浮体上升时，所述锤体产生的重力矩与磁性浮子产生的重力矩之差值大于所述传动机构和绳子产生的阻力矩之和。上述本发明单轴双轮磁翻柱液位计的完善之一是所述连接浮体和转轮的绳子缠绕所述转轮一圈以上。上述本发明单轴双轮磁翻柱液位计的完善之二是所述连接磁性浮子、浮体、锤体和转轮的绳子缠绕所述转轮一圈以上。上述本发明单轴双轮磁翻柱液位计的进一步完善是还包括与磁翻柱平行紧靠的磁性浮子腔管和锤体腔管，所述磁性浮子设于所述磁性浮子腔管内，所述锤体设于所述锤体腔管内。上述本发明单轴双轮磁翻柱液位计的再进一步完善是所述传动机构固定在磁翻柱上。
下面结合附图对本发明的单轴磁翻柱液位计作进一步说明。图1是现有侧装式磁翻柱液位计的结构示意图。图2是现有绳式磁翻柱液位计的结构示意图。图3是现有顶装式磁翻柱液位计的结构示意图。图4是本发明实施例一单轴磁翻柱液位计的结构示意图。 图5是图4中传动机构附近的局部结构放大剖面示意图。图6是图5中A向视图。图7是本发明实施例二单轴磁翻柱液位计的传动机构附近局部结构放大剖面示意图。 图8是本发明实施例三单轴磁翻柱液位计的传动机构附近局部结构放大剖面示意图。图9是本发明实施例四单轴磁翻柱液位计的结构示意图。
具体实施例方式实施例一本实施例的单轴磁翻柱液位计如图4和图5所示，包括磁翻柱1、与磁翻柱1平行紧靠的磁性浮子2和设于待测液体表面的浮体3。还包括传动机构4和锤体5，传动机构4 是主要由设置于壳体6内的单个转轴7和套设于转轴7上的两个转轮8-1、8-2构成，浮体 3通过绳子9和滑轮10与第一转轮8-1绕接，磁性浮子2和锤体5通过绳子9绕接于第二转轮8-2的两侧，如图6所示。如图5所示，本实施例的单轴磁翻柱液位计还包括与磁翻柱1平行紧靠的磁性浮子腔管11和锤体腔管12，磁性浮子2设于磁性浮子腔管11内，锤体5设于锤体腔管12内。 当然，本实施例的变化是可以去掉磁性浮子腔管11和锤体腔管12。如图4所示，本实施例的传动机构4固定在磁翻柱1上。本实施例的待测液体盛放在容器100内，整个液位计位于容器100的侧面，容器100是顶部开口的罐体。本实施例的浮体3可以选择空心密封的不锈钢球或者空心密封的塑料球等。当转轴7转动时，浮体3与磁性浮子2的移动方向相同且与锤体5的移动方向相反。即当浮体3随待测液面下降时，磁性浮子2也下降，锤体5上升，此时磁性浮子2与浮体3产生的重力矩之和再减去锤体5产生的重力矩的差值应当大于传动机构4和绳子9产生的阻力矩之和；当浮体3随待测液面上升时，磁性浮子2也上升，锤体5下降，此时锤体5 产生的重力矩与磁性浮子2产生的重力矩之差值应当大于传动机构4和绳子9产生的阻力矩之和。下降或上升的磁性浮子2驱动磁翻柱1翻转实现对液位的指示。对此，从理论上分析说明其原理如下。首先我们假定Ml-磁性浮子2产生的重力矩；M2-锤体5所产生的重力矩；M3-浮体3产生的重力矩；M4-浮体3所受到的浮力在第一转轮8-1上产生的力矩(从0_M3的一个动态值)；M5-传动机构4和绳子9所产生的阻力矩之和。在稳定状态时，液位计的力矩平衡式为M1+M3 = M2+M5+M4。在无任何外力的作用下，浮体3要确保能浮在待测液体表面之上；1)要确保锤体5产生的重力矩和磁性浮子2产生的重力矩之差大于传动机构4和绳子9所产生的阻力矩之和，即M2-M1 > M5 ； 2)要确保磁性浮子2和浮体3所产生的重力矩之和与锤体5所产生的重力矩之差大于传动机构4和绳子9所产生的阻力矩之和，即M1+M3-M2 > M5。如果液面下降，最终浮体3将随着液面的下降而下降。如果液面上升时，最终浮体3将随着液面的上升而上升。
此外，磁性浮子2、浮体3和锤体5在转轮上的缠绕方向要满足在单轴7转动时， 磁性浮子2和浮体3运动的方向为同向且与锤体5的运动方向相反。一般地，连接浮体3 的绳子9要在第一转轮8-1上预先缠绕一定的圈数(一圈以上)。比如，我们选择第二转轮8-2的半径为0. 1米，第一转轮8-1的半径为0. 2米；磁性浮子2的重量为1. 96牛顿(质量为0. 2千克)，锤体5的重量为9. 8牛顿(质量为1千克)， 浮体3的质量为6. 86牛顿(质量为0. 7千克)。此时Ml = 1.96X0. 1 = 0. 196牛 米； M2 = 9. 8X0. 1 = 0. 98 牛 米；M3 = 6. 86X0. 2 = 1. 372 牛·米。
1)若要确保液面上升时浮体会随着液面的变化而变化，则传动机构4和绳子9产生的阻力矩之和M5必须满足M5 < 0. 784牛 米(即M2-M1)；因此只要将传动机构4和绳子9产生的阻力矩之和M5降低到0. 784牛·米以下即可测出实际的液位值。2)若要确保液面下降时浮体会随着液面的变化而变化，则传动机构4和绳子9产生的阻力矩之和M5必须满足M5 < 0. 588牛 米(即M1+M3-M2)。我们只要将传动机构4 和绳子9产生的阻力矩之和M5降低到0. 588牛·米以下，就能测出实际的液位值。综合1)和2)，要确保液面上升或下降时浮体随着液面上升或下降，则传动机构4 和绳子9产生的阻力矩之和M5必须满足M5 < 0. 588牛 米。因此，我们只要将传动机构 4和绳子9产生的阻力矩之和M5降低到0. 588牛·米以下，就能测出实际的液位值。实施例二本实施例的单轴磁翻柱液位计如图7所示，是在实施例一基础上的改进，其结构与实施例一基本相同，所不同的是1)套设于转轴7上的转轮是三个(即在实施例一的二个转轮基础上增加一个转轮)，分别是第一转轮8-1、第二转轮8-2和第三转轮8-3 ；2)磁性浮子2通过绳子9与第二转轮绕接8-2绕接，锤体5通过绳子9与第三转轮8-3绕接。一般地，连接磁性浮子2、浮体3和锤体5的绳子9要分别在转轮8-2、8-1、8_3上预先缠绕一定的圈数(一圈以上)。实施例三本实施例的单轴磁翻柱液位计如图8所示，是在实施例二基础上的变化，其结构与实施例二基本相同，所不同的是传动机构4固定在盛放待测液体的容器100上。实施例四本实施例的单轴磁翻柱液位计如图9所示，是在实施例一基础上的变化，其结构与实施例一基本相同，所不同的是容器100是顶部敞口的水池，整个液位计位于水池的侧上方的地坪101 (或架子)上。本发明的单轴双轮磁翻柱液位计不局限于上述实施例所述的具体技术方案，比如实施例一的液位计的传动机构4也可以固定在容器100 —侧的地坪或支架上，即传动机构4的固定位置可以多样化。凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种单轴磁翻柱液位计，包括磁翻柱、与磁翻柱平行紧靠的磁性浮子和设于待测液体表面的浮体，其特征在于还包括传动机构和锤体，所述传动机构是主要由设置于壳体内的单个转轴和套设于转轴上的两个转轮构成，所述浮体通过绳子和滑轮与第一转轮绕接， 所述磁性浮子和锤体通过绳子绕接于第二转轮的两侧；当转轴转动时，所述浮体与磁性浮子的移动方向相同且与锤体的移动方向相反。
2.一种单轴磁翻柱液位计，包括磁翻柱、与磁翻柱平行紧靠的磁性浮子和设于待测液体表面的浮体，其特征在于还包括固定在磁翻柱上的传动机构和锤体，所述传动机构是主要由设置于壳体内的单个转轴和套设于转轴上的三个转轮构成，所述浮体通过绳子和滑轮与第一转轮绕接，所述磁性浮子通过绳子与第二转轮绕接，所述锤体通过绳子与第三转轮绕接；当转轴转动时，所述浮体与磁性浮子的移动方向相同且与锤体的移动方向相反。
3.根据权利要求1或2所述单轴磁翻柱液位计，其特征在于当所述浮体下降时，所述磁性浮子与浮体产生的重力矩之和再减去锤体产生的重力矩的差值大于所述传动机构和绳子产生的阻力矩之和；当所述浮体上升时，所述锤体产生的重力矩与磁性浮子产生的重力矩之差值大于所述传动机构和绳子产生的阻力矩之和。
4.根据权利要求1所述单轴磁翻柱液位计，其特征在于所述连接浮体和转轮的绳子缠绕所述转轮一圈以上。
5.根据权利要求2所述单轴磁翻柱液位计，其特征在于所述连接磁性浮子、浮体、锤体和转轮的绳子缠绕所述转轮一圈以上。
6.根据权利要求3所述单轴磁翻柱液位计，其特征在于还包括与磁翻柱平行紧靠的磁性浮子腔管和锤体腔管，所述磁性浮子设于所述磁性浮子腔管内，所述锤体设于所述锤体腔管内。
7.根据权利要求6所述单轴磁翻柱液位计，其特征在于所述传动机构固定在磁翻柱上。
全文摘要
本发明涉及一种单轴磁翻柱液位计，属于液位计技术领域。该液位计包括磁翻柱、与磁翻柱平行紧靠的磁性浮子和设于待测液体表面的浮体，还包括固定在磁翻柱上的传动机构和锤体，传动机构是由设置于壳体内的单个转轴和套设于转轴上的两个或三个转轮构成，浮体通过绳子和滑轮与第一转轮绕接，磁性浮子和锤体通过绳子绕接于第二转轮的两侧；或者磁性浮子通过绳子与第二转轮绕接，锤体通过绳子与第三转轮绕接；当转轴转动时，浮体与磁性浮子的移动方向相同且与锤体的移动方向相反。该液位计通过选择转轮直径的不同，可以达到扩大测量液位量程范围，而且可以更加方便液位计的安装、运输和拆装；此外，不易卡滞和损坏且没有阀门泄露，观察非常方便。
文档编号G01F23/46GK102353423SQ20111019625
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月14日 优先权日2011年7月14日
发明者冯继明, 冯贤生 申请人:冯贤生, 苏州苏控自动化设备有限公司