物位计的制作方法

本实用新型涉及物料检测技术领域，特别是涉及一种物位计。

背景技术：

在煤炭、化工等企业经常会用到各种物位计，且这些企业的工作环境比较差，存在粉尘大、水蒸气、腐蚀等等问题，使得现有的激光、雷达、超声波等原理的物位计出现较大的误差以及死机等情况。

技术实现要素：

本实用新型的目的是至少解决上述缺陷与不足之一，该目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型提供了一种物位计，包括壳体以及设置在所述壳体的下方的探测器，所述壳体内设有用于驱动所述探测器升降的升降机构、用于检测所述探测器的位置的信号探测单元以及用于测量所述探测器的位移的计数轮，所述升降机构通过钢丝绳与所述探测器连接，所述信号探测单元和所述计数轮设置在所述升降机构和所述探测器之间，与所述升降机构的输出端连接的钢丝绳依次穿过所述信号探测单元的导向轮以及所述计数轮与所述探测器连接。

本实用新型通过在壳体内设置用于检测所述探测器的位置的信号探测单元以及用于测量所述探测器的位移的计数轮，并将壳体置于料仓外，通过计算计数轮转动的圈数，可以准确测量料仓内物料的高度，并减少粉尘、水蒸气等环境因素对测量的影响，提高测量的精确度，提高生产效率。

进一步地，所述升降机构包括电机减速机以及与所述电机减速机的输出轴连接的卷筒，所述钢丝绳的一端卷绕在所述卷筒的筒体上，所述钢丝绳的另一端穿过所述壳体的底部与所述探测器连接。采用电机减速机和卷筒配合的升降机构，钢丝绳受力均匀、合理，且能够防过载，安全可靠。

进一步地，所述信号探测单元包括第一探测单元和第二探测单元，所述第一探测单元用于检测所述探测器是否处于初始高度位置，所述第一探测单元包括设置在所述壳体的底部与所述钢丝绳对应的位置的升降筒以及设置在所述壳体内的用于探测所述升降筒的第一探测开关，所述钢丝绳能够穿过所述升降筒与所述探测器连接；所述第二探测单元用于检测所述探测器是否与物料接触，所述第二探测单元包括设置在所述壳体的顶部的弹簧组件以及设置在所述弹簧组件的一侧的第二探测开关，所述弹簧组件包括固定在所述壳体的顶部的支撑机构以及套设在所述支撑机构的支撑轴上的弹簧，所述支撑轴的下端固定连接有第一导向轮，卷绕在所述卷筒上的所述钢丝绳的所述一端能够绕过所述第一导向轮的顶部后卷绕在所述计数轮上。

进一步地，所述升降筒包括能够穿过所述壳体的内筒以及套设在所述内筒的外部的外筒，所述外筒固定在所述壳体的底部，所述内筒与所述外筒滑动连接，与所述探测器连接的所述钢丝绳能够竖直穿过所述升降筒，当所述钢丝绳带动所述探测器上升至与所述内筒抵接时，所述探测器继续上升能够将所述内筒顶起至能够被所述第一探测开关探测到的高度位置。

第一探测单元和第二探测单元能够分别对探测器的初始高度位置以及与物料接触时的探测高度位置进行检测，利用钢丝绳向上拉动重锤将升降筒顶起来检测重锤的初始高度；利用钢丝绳拉动弹簧与探测开关配合，及时准确地探测重锤和物料的接触位置，二者与计数轮配合，能够及时准确地对物料进行检测。

进一步地，当所述第一探测开关探测到所述内筒时，所述探测器处于初始高度位置，所述第二探测开关探测不到所述弹簧。第一探测开关和第二探测开关独立运行，不会相互影响，提高检测准确度。

进一步地，所述计数轮通过计数轴固定安装在所述壳体的内部，所述计数轮的安装高度位于所述第一导向轮和所述卷筒之间，所述计数轮上设有计数开关。上述结构布置合理、紧凑，减小壳体的体积，方便携带。

进一步地，还包括设置在所述计数轮的一侧的第二导向轮，所述卷筒的中心轴线、所述第一导向轮的中心轴线、所述计数轮的中心轴线以及所述第二导向轮的中心轴线均平行，所述钢丝绳依次绕过所述卷筒、所述第一导向轮、所述计数轮以及所述第二导向轮与所述探测器连接。通过第二导向轮的导向作用，保证与钢丝绳连接的探测器沿竖直方向上下运动。

进一步地，所述第一探测开关和所述第二探测开关均为接近开关，所述第一探测开关通过第一支架安装在所述壳体的底部，所述第二探测开关通过第二支架安装在所述壳体的顶部。采用接近开关，通过无接触式信号采集，避免了机械式接触对零部件造成损坏，大大提高了物位计的使用寿命。

进一步地，所述第二探测单元的外部设有保护罩，所述保护罩固定在所述壳体上。在第二探测单元的外部设有保护罩，能够防止粉尘等对探测开关的影响，提高检测的准确度。

进一步地，还包括控制器，所述控制器为PLC控制器，所述控制器上设有触控显示屏，所述控制器与所述电机减速机、所述第一探测开关、所述计数轮的计数开关以及所述第二探测开关信号或通信连接。采用PLC控制器不需要大量的活动元件和连线电子元件，系统维修简单，性能可靠；PLC控制器易操作，编程简单，通过人机交互的方式，可以在触控显示屏上设置各种参数，也可以读取料仓的仓位和仓容量等参数，简便易行。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型实施例提供的物位计的侧视结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的物位计的局部侧视剖视图；

图3为本实用新型实施例提供的物位计的第二探测单元的放大结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的物位计的工作示意图；

图中附图标记如下：

10-物位计 20-料仓

30-物料 1-壳体

11-底板 12-顶板

13-侧壁 14-连接支架

15-通孔 2-重锤

3-升降机构 31-电机减速机

32-卷筒 4-计数轮

41-计数开关 5-钢丝绳

61-升降筒 62-第一探测开关

611-内筒 612-外筒

71-弹簧组件 72-第二探测开关

711-支撑机构 7111-支撑轴

712-弹簧 73-第一导向轮

74-保护罩 8-第二导向轮

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1至图4示出了根据本实用新型的实施方式提供的物位计的结构示意图。如图1至图4所示，本实用新型提供的物位计10用于对料仓20中的物料30的高度及其他参数进行检测。物位计10包括壳体1以及设置在壳体1的下方的探测器(例如重锤2)，壳体1内设有用于驱动重锤2升降的升降机构3、用于检测重锤2的位置的信号探测单元以及用于测量重锤2的位移高度的计数轮4，升降机构3通过钢丝绳5与重锤2连接，信号探测单元和计数轮4设置在升降机构3和重锤2之间，与升降机构3的输出端连接的钢丝绳5依次穿过信号探测单元的导向轮以及计数轮4与重锤2连接。测量时，将物位计10固定在料仓20的顶部，通过获取重锤2在料仓20中下降的高度值即可获得料仓20中物料30的高度数值。采用重锤2作为探测器能够保证伸出壳体1的底部的钢丝绳5竖直，保证检测准确性。

优选实施中，壳体1为柱形壳体或长方体状壳体，结构紧凑、美观大方；且壳体1的底部水平，方便将物位计10固定在料仓20的顶部。壳体1的底部设有用于安装升降机构3的底板11，壳体1的顶部设有顶板12，底板11和顶板12均为可拆卸式结构，分别通过螺栓与壳体1的侧壁13固定连接，方便拆卸更换，底板11、顶板12与侧壁13的连接处均设有连接支架14，连接支架14为角钢。

升降机构3包括电机减速机31以及与电机减速机31的输出轴连接的卷筒32，升降机构3通过螺栓固定在壳体1的底板1上，钢丝绳5的一端缠绕在卷筒32的筒体上，钢丝绳5的另一端穿过壳体1的底部与重锤2连接，壳体1的底部开设有用于使钢丝绳5穿过的通孔15。特别地，卷筒32设置在壳体1的底部一侧，通孔15设置在壳体1的底部的另一侧，扩大了有限空间内钢丝绳5的活动范围。电机减速机31转动能够带动卷筒32旋转，收紧或放松钢丝绳5，从而带动重锤2上升或下降。采用电机减速机31和卷筒32配合的升降机构，钢丝绳5受力均匀、合理，且能够防过载，安全可靠。

信号探测单元包括第一探测单元和第二探测单元，第一探测单元用于检测重锤2是否处于初始高度位置，第一探测单元包括设置在壳体1下方与通孔15对应的位置的升降筒61以及设置在壳体1内的用于探测升降筒61信号的第一探测开关62，钢丝绳5能够穿过升降筒61与重锤2连接。

升降筒61包括能够穿过壳体1的通孔15的内筒611以及套设在内筒611的外部的外筒612，外筒612固定在壳体1的底部与通孔15对应的位置，内筒611与外筒612滑动连接，与重锤2连接的钢丝绳5能够竖直穿过升降筒61，当钢丝绳5上升带动重锤2上升至与内筒611抵接时，钢丝绳5继续上升带动重锤2继续上升能够将内筒611顶起至壳体1内能够被第一探测开关62探测到的高度位置，此时重锤2处于初始高度位置(最顶端)。外筒612不仅用于固定内筒611，还能够对内筒611的升降起到保护作用。

第二探测单元用于检测重锤2是否与物料30接触，如图1和图3所示，第二探测单元包括设置在壳体1的顶部的弹簧组件71以及设置在弹簧组件71的一侧的第二探测开关72，弹簧组件71包括固定在壳体1的顶部的支撑机构711以及套设在支撑机构711的支撑轴7111上的弹簧712，支撑轴7111的下端固定连接有第一导向轮73，卷绕在卷筒32上的钢丝绳5的一端能够绕过第一导向轮73的顶部后卷绕在计数轮4上。

具体地，支撑机构711固定安装在壳体1的顶板12上，并通过螺栓固定连接，支撑机构711的内部为中空结构，穿过支撑机构的中心的支撑轴7111的一端与支撑机构711的顶部固定连接，支撑轴7111的另一端穿过壳体1与设置在壳体1内的第一导向轮73固定连接，弹簧712套设在支撑轴7111上，弹簧712的一端与支撑机构711的顶部相抵接，弹簧712的另一端与第一导向轮73的上方相抵接。在重锤2的重力作用下，钢丝绳5会将弹簧712向下拉紧，此时第二探测开关72的传感器探测不到弹簧712信号；当钢丝绳5处于放松状态时，与弹簧712连接的第一导向轮73受力较小，弹簧712会向上弹起，被第二探测开关72的传感器感应探测到。

另外，第二探测单元的外部设有保护罩74，保护罩74固定在壳体1上，能够防止粉尘等对第二探测开关72造成影响，提高检测的准确度。

计数轮4通过计数轴固定安装在壳体1的内部，且计数轮4上设有计数开关41，计数轮4的高度处于升降机构3和第二探测单元之间，通过计算卷绕在计数轮4上的钢丝绳5的长度即可测得料仓20中的物料30的高度。计数轮4设置在壳体1内的中部位置，结构布置合理、紧凑，减小了壳体1的体积，方便携带。

另外，为保证穿过壳体1的底部与重锤2连接的钢丝绳5沿竖直方向上升或下降，在通孔15的上方设置有第二导向轮8，第二导向轮8设置在计数轮4的一侧，且第二导向轮8的安装高度略高于计数轮4的安装高度，使得从计数轮4穿出的钢丝绳5经过第二导向轮8的顶部后竖直地与重锤2连接。

卷筒32的中心轴线、第一导向轮73的中心轴线、计数轮4的中心轴线以及第二导向轮8的中心轴线均平行，使得钢丝绳5能够依次绕过卷筒32、第一导向轮73、计数轮4以及第二导向轮8后与重锤2连接。钢丝绳5依次经过卷筒32、第一导向轮73的顶部、计数轮4的底部以及第二导向轮8的顶部的绕线后竖直向下。

优选实施中，第一探测开关62和第二探测开关72均为接近开关，第一探测开关62通过第一支架安装在壳体1的底板11上，第二探测开关72通过第二支架安装在壳体1的顶板12上。接近开关为电容式接近开关或电感式接触开关。另一实施方式中，探测开关也可采用机械式接触开关，例如可以在内筒611的顶部的一侧设置开关压板，当内筒611上升带动开关压板触碰到接触开关时，接触开关接将接收到的接触信号传递至控制器进行相应的动作。

由于接近开关无接触式信号采集，避免了机械式接触对零部件造成损坏，大大提高物位计的使用寿命。另外，具体实施中，可根据客户实际要求定制防爆或非防爆等接近开关的参数。

物位计10还包括控制器，控制器为PLC控制器，控制器上设有触控显示屏，控制器分别与电机减速机31、第一探测开关62、计数开关41以及第二探测开关72信号或通信连接。具体实施中，可以在触控显示屏上通过人机交互的方式，设置各项参数，也可以读取料仓的仓位和仓容量、物料的高度等参数，简便易行。另外，控制器具有4-20ma的信号，可以远程读取，实现远程通讯，自动化程度高。在本实施例中PLC控制器为西门子PLC。

采用PLC控制器不需要大量的活动元件和连线电子元件，同时，系统维修简单，性能可靠；PLC控制器易操作，编程简单，操作灵活方便，其具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低，当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快找到故障的部位。

本实用新型的工作原理如下：

当物位计10开始工作时，首先检测重锤2是否处于初始高度位置(上升至最高位置)，如果没有，则通过控制器控制电机减速机31转动带动卷筒32转动拉动钢丝绳5将重锤2提升至初始高度位置，重锤2上升顶起内筒611，第一探测开关62检测到内筒611的信号，并将其传递给控制器，控制器接收到内筒611的信号后在触控显示屏上显示该初始高度位置，完成校准。由于重锤2自身的重量作用，钢丝绳5带动重锤2上升的过程中，会将与第一导向轮73连接的弹簧712向下拉动，此时，弹簧712远离第二探测开关72，第二探测开关72检测不到弹簧712信号。

调节好重锤2的初始位置后开始测量，电机减速机31和卷筒32工作，带动钢丝绳5和重锤2下降，钢丝绳5绕过第一导向轮73的顶部到达计数轮4，计数轮4开始转动，钢丝绳5运动带动计数轮4转动，每旋转一周，计数开关41标记一个数。由于计数轮4周长固定，通过计数开关41所标记的数字，就能计算出钢丝绳5下降的距离，也就得到重锤2的探测高度距离。

当重锤2探测到料仓20底部的物料30时，钢丝绳5变松，钢丝绳2传递至第一导向轮73的重量变轻，连接在第一导向轮73的上部的弹簧712复位向上弹起，此时，第二探测开关72检测到弹簧712并将信号传递给控制器，此时计数开关41统计的计数和计数轮4的周长的乘积就是物料30到重锤20的初始位置的距离(重锤2的探测高度距离)，料仓20的高度减去该距离即为物料30的高度。

当检测完成后，电机减速机31和卷筒32反向转动，通过钢丝绳5将重锤2提升至初始高度位置，结束测量。

上述测量过程为一个测量周期，如需重复测量可手动重复以上动作也可以在控制器上设置测量的时间间隔，自动每隔一段时间测量一次。

PLC控制器对采集到的数据进行计算和处理后，根据料仓20的大小可以得出被测物料30的高度和容积，并在触控显示屏上显示，同时，根据物料30的高度和比重还可获得料仓20内物料30的质量参数。钢丝绳5的最大量程为100m，电源采用380VAC或660VAC电源。

固液物位计10操作方便，现场设有触控显示屏，可以在触控显示屏上实时读取高度参数和其他参数，同时可以更改各项设置，简便易操作，适用于煤仓、水泥仓、化工用原料仓等固体仓或液体仓。

测量结束后，可通过本地人工控制或远程自动控制将钢丝绳5收起卷绕在卷筒32上，等待下次测量。

需要指出的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。