一种适用于两种不相溶液体分界面的浮子的制作方法
【专利摘要】一种适用于两种不相溶液体分界面的浮子，本发明包括有浮子（1），浮子为竖直向上和竖直向下的“杯形”敞口空间，竖直向上的敞口空间形成液体容腔（2a）；竖直向下的敞口空间形成液体容腔（1a）；整个浮子的比重设置为介于上下两种液体比重之间。本发明提供了一种新型液位计浮子的设计。通过结构设计，能够自发修正液体密度变化导致的浮子位置变化；一种新型液位计浮子的“杯形”空间底面可以确保和液体分界面在同一水平高度，方便了传感器安放和测量计算。
【专利说明】—种适用于两种不相溶液体分界面的浮子
【技术领域】
[0001]本发明专利属于液位测量仪器，尤其是涉及一种液体分层面高度测量的浮子的结构设计，适用于互不相溶的两种液体之间界面的监测。
【背景技术】
[0002]在油库管理、石油化工、医药制造、以及自来水厂、污水处理厂等领域，常出现两种不相溶液体共存于一个体系内的情况，两种液体之间的分界面是一个重要的测量与控制技术参数。目前常用的液位传感器针对特定的两种液体的不同密度，对浮子进行配重，使浮子密度介于两种液体密度之间，使得浮子可以悬浮于两种液体分界面。然而这种浮子由于配重是固定的，当两种液体中有一种或两种液体的密度随着环境参数(如温度、压力等)而改变时，浮子和液体分界面的相对位置会发生变化，由此产生的误差无法满足需要精确测量场合的要求。
[0003]中国专利200910073457.4提出了一种两相液体液位传感器的制造方法，提出了一种“碟形”浮子的设计方案。但是该专利技术尚不能解决液体密度发生变化时浮子位置变化的问题。
[0004]中国专利200720123279.8提出了一种液面界定棒，可以用于水和二硫化碳混合液体的分界面界定，然而该专利技术同样还是不能补偿液体密度变化导致的误差。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决传统液位浮子存在的以下问题:(I)传统液位浮子在不同密度不相溶的液体中一种或两种液体密度发生改变时，相对于液体分界面的相对位置会发生变化，产生误差；(2)传统液位计浮子由于浮子自身的空间尺寸缘故，无法直观地、精确地给出液体分界面的具体位置，给测量和传感器的安置带来一定困难。
[0006]本发明提供了一种新型液位计浮子的设计。通过结构设计，能够自发修正液体密度变化导致的浮子位置变化；一种新型液位计浮子的“杯形”空间底面可以确保和液体分界面在同一水平高度，方便了传感器安放和测量计算。
[0007]本发明的一种实现方法如下:
一种适用于两种不相溶液体分界面的浮子，本发明特征是，包括有竖直向上和竖直向下的“杯形”敞口空间，整个浮子的比重设置为介于上下两种液体比重之间。
[0008]本发明“杯形”敞口空间为圆弧形或抛物线形或双曲线形。
[0009]本发明至少具有一个竖直向上或竖直向下的“杯形”敞口空间。
[0010]本发明构成“杯形”的杯壁材料体积小于“杯形”空间的体积。
[0011]本发明将竖直向上的“杯形”空间部分的杯壁材料比重设置为与所位于的液体比重相同；竖直向下的“杯形”空间部分的杯壁材料比重设置为与所位于的液体比重相同。
[0012]本发明的工作原理是，对于上、下层液体密度均易发生变化的场合，选择本发明的浮子。对浮子竖直向上与竖直向下的环形围体内形成的液体容腔空间进行设计，使得浮子竖直向上与竖直向下的液体容腔空间的比重分别等于上、下层液体的密度。本发明浮子工作时，分别将浮子向上与向下的“杯形”液体容腔空间各自装满上层液体和下层液体，此时浮子整体的等效密度介于两种液体密度之间。整个浮子不计轻质薄型的环形围体质量，由于两种液体分别灌满上、下层液体，显然当浮子上下层分界面(“液体容腔”空间底部)和液体分界面处于同一水平高度时，浮子受到的浮力和重力相同。可以通过计算证明，浮子此时在液体分界面附近处于稳定平衡状态。若上层液体的密度因温度或压强而发生变化，由于浮子杯形空间内的液体同样会发生变化，将补偿上层液体密度的变化，因此浮子相对于杯形空间的相对位置保持不变。同样，若下层液体的密度因温度或压强而发生变化，由于浮子液体容腔空间内的液体同样会发生变化，将补偿下层液体密度的变化，因此浮子相对于杯形空间的相对位置保持不变。当上、下层液体密度分别发生变化时，上、下环形围体形成的液体容腔空间内的液体分别会发生变化，各自将补偿本层液体密度的变化，因此浮子相对于液体容腔的相对位置仍然保持不变。
[0013]本发明的有益效果是，解决了液体密度发生变化时浮子位置变化的问题。本发明既可以用于水和二硫化碳混合液体的分界面界定，还能够补偿液体密度变化导致的误差。而且由于圆弧形或抛物线形的杯形浮子充分克服了液体的振动，使其在液体分界面能够及时应变上下层液体密度因温度或压强而发生的变化；使用稳定、可靠。相比较而言，圆弧形杯形浮子比抛物线形的杯形浮子使用稳定性上更稳定、可靠，其圆弧形比线抛物线形开口更开，开口虽然取决于圆弧半径的大小，但必须满足“杯形”的杯壁材料体积小于“杯形”空间的体积这一要求。“杯形”的杯壁在浮子工作时相对于液体分界面正常振动幅度范围内具有防止另一种液体从水平方向上进入该“杯形”空间的作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明结构剖面示意图；
图2是图1的一种圆形实施例的横截面示意图。
[0015]图中标号为:H为整个浮子高度，a为浮子上部“杯形”空间的深度，“b”为浮子下部“杯形”空间的深度，dl为浮子上部“杯形”空间的直径，d2为浮子下层“杯形”空间的直径。I为浮子；la为液体容腔；2a为液体容腔。
【具体实施方式】
[0016]一种适用于两种不相溶液体分界面的浮子，本发明特征是，包括有竖直向上和竖直向下的“杯形”敞口空间，整个浮子的比重设置为介于上下两种液体比重之间。
[0017]本发明“杯形”敞口空间为圆弧形或抛物线形或双曲线形。
[0018]本发明至少具有一个竖直向上或竖直向下的“杯形”敞口空间。
[0019]本发明构成“杯形”的杯壁材料体积小于“杯形”空间的体积。
[0020]本发明将竖直向上的“杯形”空间部分的杯壁材料比重设置为与所位于的液体比重相同；竖直向下的“杯形”空间部分的杯壁材料比重设置为与所位于的液体比重相同。
[0021]本发明根据液体的密度变化特性选择浮子的设计方案。
[0022]见图1，图2所示，“杯形”体为本发明的浮子结构图，浮子的外壁使用硬质轻质材料制成，尽量做薄。工作时，液体容腔Ia内里液体的比重为与下层液体密度相同，盖上一块玻璃的防止液体流出；再将其中液体容腔2a灌满上层液体，确保没有混入下层液体或固体杂质，盖上一块玻璃。将浮子沉入液体中，抽走上下两块玻璃，浮子将自发沉下至液体分界面。
[0023]由于两种不相溶液体密度的不同，在整个浮子的高度H不变的情况下，如果浮子上部“杯形”空间的直径dl与浮子下层“杯形”空间的直径d2相同，则浮子上部“杯形”空间的深度a与浮子下部“杯形”空间的深度b是不同的。这也就使得液体容腔Ia和液体容腔2a的体积不相同，各自的体积只与所处位置的液体密度相适应，将液体容腔Ia和液体容腔2a空间分别各自浸满相对应的液体，浮子将自发定位于液体分界面。
【权利要求】
1.一种适用于两种不相溶液体分界面的浮子，其特征是，包括有浮子(1)，浮子为竖直向上和竖直向下的“杯形”敞口空间，竖直向上的敞口空间形成液体容腔(2a);竖直向下的敞口空间形成液体容腔(Ia);整个浮子的比重设置为介于上下两种液体比重之间。
2.根据权利要求1所述的一种适用于两种不相溶液体分界面的浮子，其特征是，“杯形”敞口空间为圆弧形或抛物线形或双曲线形。
3.根据权利要求1或2所述的一种适用于两种不相溶液体分界面的浮子，其特征是，至少具有一个竖直向上或竖直向下的“杯形”敞口空间。
4.根据权利要求1所述的浮子，构成“杯形”空间的材料为轻质、硬质材料。
5.根据权利要求1所述一种适用于两种不相溶液体分界面的浮子，其特征是，构成“杯形”的杯壁材料体积小于“杯形”空间的体积。
6.根据权利要求1所述一种适用于两种不相溶液体分界面的浮子，其特征是，将竖直向上的“杯形”空间部分的杯壁材料比重设置为与所位于的液体比重相同；竖直向下的“杯形”空间部分的杯壁 材料比重设置为与所位于的液体比重相同。
【文档编号】G01F23/76GK103604485SQ201310586297
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2013年11月21日
【发明者】王也, 田敏, 庄严, 许春美 申请人:云南航天工业有限公司