嵌套式液体金属液位探测器的制作方法

本实用新型涉及冶金行业液态金属浇铸过程中液位检测技术领域，特别是涉及一种结晶器液态金属液位探测器。

背景技术：

现有结晶器液态金属液位高度检测技术中，主要有涡流式检测和电磁线圈式检测两种检测方式。现有的涡流式检测装置（如德国专利：DE3432987A1和中国专利：CN2274105A）及电磁式检测装置（如中国专利：CN1873382A）都采用的是单检测线圈传感器对液位的局部测量，检测过程中，局部液位波动对液位测量的准确性影响比较大，且如果传感器损坏或沾液态金属，液位信号丢失，必须停浇下线更换，无法保证浇铸的连续性。

现有技术中还有一种采用双涡流传感器技术的涡流式检测装置（如中国专利：CN104061979A），其原理是将独立的两台传感器组合在一起，把两个检测信号进行取平均值计算，输出一个总的液位信号。采用双涡流传感器技术的涡流式检测装置增强了检测的准确性，但如果其中一个传感器损坏或沾液态金属，则液位信号就会丢失，必须停浇下线更换，无法保证浇铸的连续性。且由于涡流式检测传感器检测原理是检测线圈阻抗的变化来反应液位高度，所以受温度影响比较大，容易产生零点漂移。

捷克钢铁设计院提供了一种VUHZ电磁型液态金属液位探测器，它采用不锈钢材料制作，全部电气布线和线圈都集中在不锈钢本体内部。但是这种结构的探测器加工和组装极为繁琐，探测器在高温、振动、高温蒸汽、多金属粉尘等恶劣环境下使用电气线路故障率特别高。再就是由于电气布线集中在不锈钢体内部，出现故障后不便用户进行自行修复。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种嵌套式液体金属液位探测器，探测器检测线圈采用两边对称式分布，组成差分线圈检测探测器，克服现有技术中采用单线圈测量不准确，信号波动大，探测器损坏无法维持生产连续性的技术问题；同时简化探测器的本体结构，克服现有金属液位探测器内部过多的电气布线带来的高故障率和用户自修复困难技术问题。

本实用新型的技术方案是：一种嵌套式液体金属液位探测器，包括探测器本体、第一本体盖板、第一冷却水管、第一外接插件、第二外接插件、第二冷却水管、第二本体盖板、第一检测器探头、第二检测器探头、中心线圈、中心线圈盖板、第一内接插件及第二内接插件。

所述的探测器本体两侧分别对称设有竖向的第一冷却水管孔和第二冷却水管孔、第一检测器探头安装孔和第二检测器探头安装孔、第一内接插件安装孔和第二内接插件安装孔及第一外接插件安装孔和第二外接插件安装孔，第一内接插件安装孔和第一外接插件安装孔之间设有第一导线孔，第二内接插件安装孔和第二外接插件安装孔之间设有第二导线孔，探测器本体上设有中心线圈安装孔，中心线圈安装孔处在第一检测器探头安装孔和第二检测器探头安装孔的中部，中心线圈安装孔的一端与第一外接插件安装孔之间设有第三导线孔，中心线圈安装孔的另一端与第二外接插件安装孔之间设有第四导线孔，在第一冷却水管孔底部的孔壁和第二冷却水管孔底部的孔壁之间设有横向冷却水管孔，横向冷却水管孔处在中心线圈安装孔下方，并与第一检测器探头安装孔和第二检测器探头安装孔相通。

所述的第一检测器探头包括外壳、线圈绕组及探头盖板。

外壳上设有线圈绕组安装孔及内接插件安装孔，线圈绕组安装孔与内接插件安装孔之间设有导线孔。

线圈绕组包括线圈骨架，第一线圈、第二线圈及第三线圈，第一线圈和第二线圈分别绕制在线圈骨架的外圆上，第三线圈绕制在线圈骨架的底部，第三线圈的轴线与第一线圈及第二线圈的轴线垂直且相交。

线圈绕组安装在外壳的线圈绕组安装孔内，盖板通过螺钉安装在外壳开口端。

所述的第二检测器探头与第一检测器探头的结构完全相同。

安装时，第一冷却水管及第二冷却水管分别与探测器本体上的第一冷却水管孔及第二冷却水管孔采用螺纹连接。

第一内接插件及第二内接插件分别安装在探测器本体上的第一内接插件安装孔及第二内接插件安装孔内。

第一外接插件及第二外接插件分别安装在探测器本体上的第一外接插件安装孔和第二外接插件安装孔内。

中心线圈安装在探测器本体上的中心线圈安装孔内，并通过中心线圈盖板封闭，中心线圈的第一线圈接头穿过探测器本体上的第三导线孔与第一外接插件上的进线端连接，中心线圈的第二线圈接头穿过探测器本体上的第四导线孔与第一外接插件上的进线端连接。

第一检测器探头及第二检测器探头分别通过螺钉安装在探测器本体上的第一检测器探头安装孔及第二检测器探头安装孔内。

第一检测器探头内线圈绕组上的第一线圈接头、第二线圈接头及第三线圈接头分别穿过外壳上的导线孔与第一内接插件上的进线端连接，第一内接插件上的出线端穿过探测器本体上的第一导线孔与第一外接插件上的进线端连接。

第二检测器探头内线圈绕组上的第一线圈接头、第二线圈接头及第三线圈接头分别穿过外壳上的导线孔与第二内接插件上的进线端连接，第二内接插件上的出线端穿过探测器本体上的第二导线孔与第二外接插件上的进线端连接。

中心线圈与第一检测器探头内的第一线圈及第二检测器探头内的第一线圈串联，组成整个探测器激励信号。

第一检测器探头与第二检测器探头内的两个第三线圈的幅值相同，相角相反，通过差分放大电路后输出一个全局液位信号，使得嵌套式液态金属液位探测器在检测时对液位波动不那么敏感，提高了信号检测的可靠性。

第一本体盖板和第二本体盖板通过螺钉固定在探测器本体上，起到保护探测器本体的作用，防止金属液侵蚀和外部重物撞击，同时对内部信号起屏蔽的作用，防止外部信号干扰。

第一检测器探头与第二检测器探头的中心线相互平行，距离为L，两个激励线圈产生的涡流信号范围分别为0.5L，嵌套式液态金属液位探测器检测的液位范围为1.5L。

第一检测器探头内第二线圈与第二检测器探头内第二线圈的感生电压大小相等，相位相差180°；第一检测器探头内第三线圈与第二检测器探头内第三线圈的幅值相同，相位相差180°。

使用时，嵌套式液态金属液位探测器安装在结晶器200的液态金属注入口201处，对结晶器液态金属液位高度进行检测。

本实用新型与现有技术相比具有如下特点：

1、本实用新型提供的嵌套式液态金属液位探测器采用双检测线圈对称分布，两个液位信号幅值相同，相角相反，并采用差分放大电路输入，对差模信号（有用信号）进行了放大，对共模信号（干扰信号）进行了消除，输出一个全局液位信号，使得嵌套式液态金属液位探测器在检测时对液位波动不那么敏感，提高了信号检测的可靠性。

2、采用双线圈器测量，输出两个局部液位信号，保证了一个探测器损坏或沾液态金属而不影响浇铸的连续性。

3、探测器主体结构简单，电缆采用外接式，双线圈信号关联和线圈连接大部分在处理器内集成，减少了探测器主体的加工难度，给探测器主体的加工和组装带来方便。

4、嵌套式液态金属液位探测器的重量比同类产品大大降低，给使用人员的使用带来了很大的便利，同时便于用户在探测器发生故障后进行自行修复。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的详细结构作进一步描述。

附图说明

附图1为嵌套式液态金属液位探测器的整体外观图；

附图2为图1中嵌套式液态金属液位探测器的分解图；

附图3为嵌套式液态金属液位探测器的内部结构示意图；

附图4为探测器本体结构示意图；

附图5为图4的俯视图；

附图6为第一检测器探头的结构示意图，第二检测器探头的结构与第一检测器探头的结构完全相同，省略第二检测器探头的结构示意图；

附图7为第一检测器探头的外壳结构示意图；

附图8为附图7的俯视图；

附图9为线圈绕组的结构示意图；

附图10为嵌套式液态金属液位探测器安装位置图。

具体实施方式

一种嵌套式液体金属液位探测器，包括探测器本体1、第一本体盖板2、第一冷却水管3、第一外接插件4、第二外接插件5、第二冷却水管6、第二本体盖板7、第一检测器探头8、第二检测器探头9、中心线圈10、中心线圈盖板11、第一内接插件12及第二内接插件13。

所述的探测器本体1两侧分别对称设有竖向的第一冷却水管孔1-1和第二冷却水管孔1-9、第一检测器探头安装孔1-2和第二检测器探头安装孔1-10、第一内接插件安装孔1-3和第二内接插件安装孔1-11及第一外接插件安装孔1-4和第二外接插件安装孔1-12，第一内接插件安装孔1-3和第一外接插件安装孔1-4之间设有第一导线孔1-5，第二内接插件安装孔1-11和第二外接插件安装孔1-12之间设有第二导线孔1-13，探测器本体1上设有中心线圈安装孔1-7，中心线圈安装孔1-7处在第一检测器探头安装孔1-2和第二检测器探头安装孔1-10的中部，中心线圈安装孔1-7的一端与第一外接插件安装孔1-4之间设有第三导线孔1-6，中心线圈安装孔1-7的另一端与第二外接插件安装孔1-12之间设有第四导线孔1-14，在第一冷却水管孔1-1底部的孔壁和第二冷却水管孔1-9底部的孔壁之间设有横向冷却水管孔1-8，横向冷却水管孔1-8处在中心线圈安装孔1-7下方，并与第一检测器探头安装孔1-2和第二检测器探头安装孔1-10相通。

所述的第一检测器探头8包括外壳8-1、线圈绕组8-2及探头盖板8-3。

外壳8-1上设有线圈绕组安装孔8-1-1及内接插件安装孔8-1-2，线圈绕组安装孔8-1-1与内接插件安装孔8-1-2之间设有导线孔8-1-3。

线圈绕组8-2包括线圈骨架8-2-1，第一线圈8-2-2、第二线圈8-2-3及第三线圈8-2-4，第一线圈8-2-2和第二线圈8-2-3分别绕制在线圈骨架8-2-1的外圆上，第三线圈8-2-4绕制在线圈骨架8-2-1的底部，第三线圈8-2-4的轴线与第一线圈8-2-2及第二线圈8-2-3的轴线垂直且相交。

线圈绕组8-2安装在外壳8-1的线圈绕组安装孔8-1-1内，盖板8-3通过螺钉安装在外壳8-1开口端。

所述的第二检测器探头9与第一检测器探头8的结构完全相同。

安装时，第一冷却水管3及第二冷却水管6分别与探测器本体1上的第一冷却水管孔1-1及第二冷却水管孔1-9采用螺纹连接。

第一内接插件12及第二内接插件13分别安装在探测器本体1上的第一内接插件安装孔1-3及第二内接插件安装孔1-11内。

第一外接插件4及第二外接插件5分别安装在探测器本体1上的第一外接插件安装孔1-4和第二外接插件安装孔1-12内。

中心线圈10安装在探测器本体1上的中心线圈安装孔1-7内，并通过中心线圈盖板11封闭，中心线圈10的第一线圈接头穿过探测器本体1上的第三导线孔1-6与第一外接插件4上的进线端连接，中心线圈10的第二线圈接头穿过探测器本体1上的第四导线孔1-14与第一外接插件5上的进线端连接。

第一检测器探头8及第二检测器探头9分别通过螺钉安装在探测器本体1上的第一检测器探头安装孔1-2及第二检测器探头安装孔1-10内。

第一检测器探头8内线圈绕组8-2上的第一线圈8-2-2接头、第二线圈8-2-3接头及第三线圈8-2-4接头分别穿过外壳上的导线孔8-1-3与第一内接插件12上的进线端连接，第一内接插件12上的出线端穿过探测器本体1上的第一导线孔1-5与第一外接插件4上的进线端连接。

第二检测器探头9内线圈绕组上的第一线圈接头、第二线圈接头及第三线圈接头分别穿过外壳上的导线孔与第二内接插件13上的进线端连接，第二内接插件13上的出线端穿过探测器本体1上的第二导线孔1-3与第二外接插件5上的进线端连接。

中心线圈10与第一检测器探头8内的第一线圈8-2-2及第二检测器探头9内的第一线圈串联，组成整个探测器激励信号。

第一检测器探头8与第二检测器探头9内的两个第三线圈的幅值相同，相角相反，通过差分放大电路后输出一个全局液位信号，使得嵌套式液态金属液位探测器在检测时对液位波动不那么敏感，提高了信号检测的可靠性。

第一本体盖板2和第二本体盖板7通过螺钉固定在探测器本体1上，起到保护探测器本体1的作用，防止金属液侵蚀和外部重物撞击，同时对内部信号起屏蔽的作用，防止外部信号干扰。

第一检测器探头8与第二检测器探头9的中心线相互平行，距离为L，两个激励线圈产生的涡流信号范围分别为0.5L，嵌套式液态金属液位探测器检测的液位范围为1.5L。

本实施例中，L为400mm，两个激励线圈产生的涡流信号范围分别为200mm，嵌套式液态金属液位探测器检测的液位范围为600mm。

第一检测器探头8内第二线圈与第二检测器探头9内第二线圈的感生电压大小相等，相位相差180°；第一检测器探头8内第三线圈与第二检测器探头9内第三线圈的幅值相同，相位相差180°。

使用时，嵌套式液态金属液位探测器安装在结晶器200的液态金属注入口201处，对结晶器液态金属液位高度进行检测。