浮力式液位计的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种浮力式液位计，运用浮力、重力、平衡力三力平衡法，测量液位。主要为解决被测介质的温度、压力、汽化、凝结对测量的影响，填补目前相关测量仪表的不足。本方法，不受浮子比重小于被测液体比重的限制，可以用实心或空心浮子测量液位。可以根据具体情况制作出适用于多种环境多种液位的测量计。本处列举一种针对工业锅炉中汽包水位测量——汽包水位开关。该汽包水位开关精度高、可靠性高、漂移小、不需要经常校验调整。与变送器相比，中间转换环节少，不需要进计算机系统，成立比较独立的保护信号输出。省去了复杂的电子软硬件，不需要进行汽水密度补偿计算，基本消除了汽水密度变化的影响和锅炉负荷快速变化的影响。
【专利说明】浮力式液位计
【技术领域】
[0001]工业水位测量领域。
【背景技术】
[0002]工业水位测量中，有高温、高压、负压、汽化、凝结、温度压力变化等环境恶劣，但要求测量精确、可靠、迅速、远传等，现有仪表各有优缺点，在有些方面显得不能满足要求。本设计发明就是填补目前相关测量仪表在一些方面的不足。
【发明内容】
[0003]本发明运用浮力、重力、平衡力三力平衡法，测量水位或其它液位。主要为解决被测介质的温度、压力、汽化、凝结对测量的影响，填补目前相关测量仪表的不足。
[0004]本方法，不受浮子比重小于被测液体比重的限制，可以用实心或空心浮子测量液位。可以根据具体情况制作出适用于多种环境多种液位的测量计。
[0005]本处列举一种针对工业锅炉中汽包水位测量一汽包水位开关。
[0006]按电厂汽包水位设计设计一种的水位开关具体说明书:
与其它测量方法和产品相比，该汽包水位开关精度高、可靠性高、漂移小、不需要经常校验调整，输出开关量。与变送器相比，中间转换环节少，不需要进计算机系统，比较独立的保护信号输出。省去了复杂的电子软硬件，不需要进行汽水密度补偿计算，基本消除了汽水密度变化的影响和锅炉负荷快速变化的影响。
[0007]原理:1，一种浮力式液位计，利用浮子的重力浮力平衡力相加，使浮子移感受液面的变化而产生位移，由此位移推出被测液面的变化结果，其特征是突破了传统的浮子液位计的浮子比重需要小于被测液体的比重。2，较简单的一种平衡的方法是利用杠杆平衡:用两个物体做浮子，利用这两个浮子的密度不同或形状不同或高低位置不同，在同一连通体的液体中，受到的浮力和液位的变化关系不同，用杠杆的方法，把这两个浮子体连接起来，检测杠杆的变化或受力情况，得到液位的变化的情况。3，利用减少冷热液体对流的方法，使检测系统得到一个温度较低的部位，便于磁信号和电信号信号的检测和输出。
[0008]进步点:I，此方法，可以制作多种液位计。2，不受浮子比重的限制。可以改用实心体做浮子，与传统的空心浮子相比。不受高温高压的限制，不受压力温度变化的限制，消除了空心浮子进水的故障。3，实心浮子制造成本低。4，磁和电信号输出点温度低，娇嫩测量元件不易损坏。可按廉价或精度选择多种测量方法，可提高测量的精度和可靠性。5，此方法做的变送器在真空系统和压力温度变化快的场合可以取代现在普遍使用的测水位的平衡容器式差压变送器的不足。6，实心浮子做的水位开关相比传统的空心浮子相比，不受形状的限制。比如可以做的扁平，上下较短，减少水因密度变化的影响，可以让水的温度和压力变化对液位动作值产生较小的影响。用作电厂汽包水位开关时，可以使水的密度变化造成的偏差值在允许范围内，省去水的密度变化的补偿计算。比如，假设浮筒内是饱和温度，浮子高度可以20毫米。18Mpa时浮子吃水深度6.7毫米是杠杆平衡，那么I?19Mpa之间变化，浮子平衡是吃水深度的误差小于I毫米。7，实心浮子相比传统的空心浮子，输出力度做大做小较容易，相同体积的浮子，实心浮子输出力度大。8，浮子和仪表可以做大做小，以配合不同的结构设计、制作工艺水平、精度要求、可靠性要求、环境要求、水质要求，检修要求等。9，原理可靠，做具体的仪表时，做好结构设计和工艺制作，可以得到高精度，高可靠的仪表。10，传统空心浮子，常出现的浮子进水的故障，实心浮子不会进水。11，使用子母水筒。这样需要多个水位开关测量时，可以在母筒上开孔引水，避免在汽包壁上开孔过多。还更容易维持母筒良好的温度，或给母筒伴热或安装母筒贴紧汽包。
[0009]解决现在的问题:I，电厂中要求高温高压容器中的水位开关高可靠较高精度，用该原理制作的开关，能解决现有产品的不足，达到较好效果。2，用该原理还制作的液位变送器，解决现在普遍使用的平衡容器差压变送器的不足。
[0010]【专利附图】
【附图说明】:
按照电厂汽包水位报警、保护设计的水位开关结构示意图:
图1,总体示意图。
[0011]图2，横杆正面示意图。
[0012]图3，轴承刨面正视示意图。
[0013]图4，轴承刨面侧视示意图。
[0014]图中部件按编号说明:
I差动变压器式位移传感器。这种传感器可以很精确的测量铁杆的位移，且电子元件少，可以做得很可靠。
[0015]2平衡锤套筒，
3平衡锤竖杆和平衡锤。只是在末端和位移传感器对着部分导磁，上面部分不导磁。
[0016]4竖杆和横杆的连接处。可转动的连接，转轴和竖杆可以稍微左右移动一点。
[0017]5连杆横套筒。
[0018]6 横杆
7轴和轴承。刀口支撑轴。杠杆转动灵活。
[0019]8校验阀兼排污阀。
[0020]9储污筒。
[0021]10浮子竖连杆。空芯或实芯杆。
[0022]11导向环，上下各一个，用于支撑浮子竖连杆。
[0023]12浮子竖连杆套筒。
[0024]13浮筒内多孔内套筒。内套筒周围成多孔的网状。内顶面呈球面形或中间高四周低的曲面形。
[0025]14 浮筒。
[0026]15铝合金浮子。
[0027]16水位母筒伴热管 17汽侧阀
18水侧阀 19母水位筒。
[0028]20排污阀 21伴热管连至下降管 22压力平衡小管 23杠杆平衡微调 24轴刀口承载面 25焊接密封固定 【具体实施方式】:
(I )，从汽包壁开上下两孔，接到母水位测量筒19的上下两个连通管。母筒上可以连接高低不同的多个子浮筒。这两个管的高度要满足母筒上引出的所有子筒的高度要求。
[0029]母筒不是必需的。有高低不同的多个水位测量开关时，有母筒可以减少汽包壁上的开孔，母浮筒内的温度更容易做得接近被测容器内的温度，还可以贴近被测容器安装，可以减少测量误差。
[0030](2),从母筒的汽侧弓I出伴热管在母筒周围给母筒伴热。还可以把母筒贴紧汽包壁安装，并做好相关安全技术。这一项伴热，可以根据母筒的保温情况和测量精确度要求，决定是否省略。
[0031](3)，从母筒引出上下两个连通管通过阀门连接到子筒14的上下两端。下边的连通管安装高度，应尽量接近开关的报警水位。
[0032](4)，子筒14内有一个内筒13，内筒13与外筒14的壁相固定。内筒周围壁如网状，有众多孔。内筒顶壁球面形，中间高四周低。汽水多数从内筒和外筒之间流过，避免了对浮子15的扰动。
[0033](5)，竖杆套筒12上端与14和13的底壁相固定并密封，下端与横杆套筒5相固定并密封，竖杆套筒上下各装一个摩擦力很小的导向环。
[0034](6)，竖杆10装在竖杆套筒12内，10与12之间是可滑动的。10的上端以螺杆螺丝方式穿在浮子15的中间。10可随15上下运动。
[0035](7)，竖杆10的下端中间开一个横向的小孔，此孔垂直与横杆套筒5和竖杆10。垂直与此小孔，在竖杆10下端中间开一个槽，方便于横杆6的右端磨薄并插入。
[0036](8)，横杆6的两端各开一个水平且垂直于横杆6的小孔，小孔沿横杆两端方向向两侧扩展，扩展宽度的具体数字由横杆6的长度和上下翘动幅度确定。扩展的目的是解决横杆6上下翘动时水平方向上长度的变化。右边的此孔通过轴销与竖杆10连接并可以转动。
[0037](9)，平衡锤竖杆3的顶端开一个水平且垂直于横杆6的小孔，垂直与此小孔，在平衡锤竖杆3的顶端中间开一个槽，方便于横杆6的左端磨薄并插入。平衡锤竖杆3的顶端小孔与横杆6左端的小孔通过轴销相连，并可以转动。
[0038](10)，平衡锤竖杆3末端一段是导磁材料，此导磁段的套筒2外对应部分套装差动变压器式位移传感器线圈，该线圈通过电线与电气部分相连，测量和输出平衡锤竖杆的位移。
[0039]( 11 )，杠杆平衡微调，两个螺母加弹簧垫片组成。
[0040](11)，轴承7的说明:在横杆6中间水平垂直于横杆6开孔，插进此孔一个轴并与6固定，轴两端呈刀口状，刀口向下。刀刃在横杆中心位置，刀刃切方向与横杆两端方向垂直。在横杆套筒7中间两侧，水平垂直于套筒7开两个孔，两孔各插入一个轴承座并焊接密封。此插入件的形状是，插入端是半圆柱形，外端是圆柱形。半圆柱的柱平面22水平向上，此平面与横杆套筒7的中间水平面重叠。半圆柱的圆侧面水平向下。半圆柱的柱平面22承放轴承刀口。此轴承做法多种多样，可根据加工装配情况，选其他花样。
[0041](12)，开关动作过程:因连通管原理，母水位筒内的水位等于汽包内的水位，子筒内的水位等于母筒内的水位。设定水位淹没浮子一部分高度时,例如浮子总高度的三分之一，杠杆6平衡。水位再上升浮子就会再上升，平衡锤就会下降。水位下降浮子就会下降，平衡锤就会上升。平衡锤的升降位置，由位移传感器测得，传感器的电气部分根据此位置判断是否发出报警信号。
【权利要求】
1.一种浮力式液位计，利用浮子的重力浮力平衡力相加，使浮子感受液面的变化而产生位移，由此位移推出被测液面的变化结果，其特征是突破了传统的浮子液位计的浮子比重需要小于被测液体的比重，所选的浮子，可以使用实心的也能使用空心的，浮子比重可以小于被测液体的比重，也可以大于被测液体的比重。
2.根据权利要求1所述的一种液位测量计，利用这两个实心的或空心的物体，因这两个物体的密度不同或形状不同或高低位置不同，在同一连通体的液体中，受到的浮力和液位的变化关系不同，用杠杆的方法，把这两个物体连接起来，检测杠杆的变化或受力情况，得到液位的变化或高度。
3.根据权利要求1所述的一种液位测量计，利用减少冷热液体对流的方法，使盛有高温液体的密闭容器的同一液体连通体中，得到一个温度较低的部位，便于磁信号和电信号信号的检测和输出，其特征在于，被测液体的温度高不能在此温度下直接用磁或电信号检测，与高温液体同一液体连通体中有温度较低的液体，在液体温度较低的部位进行电或磁信号输出。
4.根据权利要求1所述的一种液位测量计，作为测量水位的开关时，浮子扁平设计，大大减少汽水水密度变化引起的测量误差，其特征在于浮子高度小于浮子横截面直径四分之一。
5.根据权利要求1所述的一种液位测量计，浮筒内又有多孔套筒把浮子套起来，其特征在于，内套筒大大减少流动的介质对浮子的直接扰动和冲击。
6.根据权利要求5所述的内套筒的内顶面是中间高四周低的曲面形。
7.根据权利要求1所述的一种液位测量计，浮筒采用子母筒的方法，其特征在于，母筒从被测容器取得液位平面，子筒从母筒取得液位平面。
8.根据权利要求1和权利要求2所述的一种液位测量计，轴承采用刀口支承方式，其特征在于为增加杠杆转动的灵敏性，使用刀口状支承转轴。
9.根据权利要求1所述的一种液位测量计，浮子的竖向连杆采用导向环支撑。
【文档编号】G01F23/36GK103644954SQ201310736347
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月29日 优先权日:2013年12月29日
【发明者】冯振宇 申请人:冯振宇