用于标识液体容器内液位的测量装置的制作方法

本实用新型属于液位测量领域，涉及一种用于标识液体容器内液位的测量装置。

背景技术：

现有技术中，液体容器内液位的测量通常使用标尺、液位测量仪等，但是当液体容器内储存的是低温液体时，常规的测量方法会出现各种问题。以干式杜瓦罐(dryshipper)为例，其科学地解决了低温液体，如液氮、液氩、液氧等贮存时容器由于热对流、传导和辐射引起的低温液体大量蒸发损失的难题。干式杜瓦罐具有优良的绝热性能，可将其保存的低温液体的自然蒸发损失降到最低，可以长时间保持内部温度，被广泛运用在畜牧业、医疗及科研、机械加工等领域。

现有技术中，向干式杜瓦罐内冲入液氮时，冷源液氮通常是从干式杜瓦罐的上部淋下，干式杜瓦罐的上半部分区域换热比较充分，下半部分容易形成积聚，液氮容易分布不均匀，造成冷冻不足或冷冻过量导致堵塞。

在填充干式杜瓦罐的过程中，冷冻剂的填充情况很难精确地测量与识别。如果填充水平高于杜瓦罐的塞子位置，则过多的冷冻剂会溢出，不仅存在安全风险，而且容易造成塞子处的堵塞。如果填充水平过低，则无法达到预期的冷冻效果。现有技术中通常采用耐低温的刻度尺测量干式杜瓦罐内已填充的低温液体的深度，将刻度尺直接插入罐内，低温液体面下的温度较低，在刻度尺上会结霜形成痕迹，刻度尺取出后可根据结霜位置判断低温液体的深度。但实际应用中，外界空气比较干燥，低温液体面在刻度尺上形成的痕迹不再明显，很难判断。因此，为了保证干式杜瓦罐的充装结果，以足够发挥干式杜瓦罐的作用，操作人员不得不过量填充，因此充装后低温液体容易溢出，不仅造成浪费，也存在安全隐患。

有鉴于此，液体容器内的液位测量问题，尤其是干式杜瓦罐等容器内的冷冻剂填充水平的准确识别与控制非常重要，本领域技术人员亟需研究一种液位测量装置，在各种环境中，都可以保证液体充装结果，节省充装制剂，同时还通过避免过度填充来降低特殊类型液体造成的安全风险。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的上述技术问题，本实用新型提供了一种用于标识液体容器内液位的测量装置，尤其是一种标识干式杜瓦罐内液位的测量装置。

为了实现上述目的，本实用新型公开了一种用于标识液体容器内液位的测量装置，包括浮子、助沉件和标记组件，所述液体容器包括容腔和充装口，所述测量装置通过充装口伸入容腔内部，所述浮子的一端与助沉件连接，另一端与标记组件连接，所述标记组件上设有对应于容腔内的第一液位高度的第一标记，当液体容器内的液位达到第一液位高度时，第一标记与预设的观察位置齐平。

进一步地，所述液体容器是干式杜瓦罐。

进一步地，所述充装口竖直向上。

进一步地，所述观察位置在液体容器的容腔口。

进一步地，所述第一液位高度为干式杜瓦罐内充装液体的最高液位处。

进一步地，所述标记组件与浮子成第一角度，所述充装口的轴线与水平面的夹角为第二角度，所述第一角度和第二角度相等。

进一步地，所述液体为低温液体。

进一步地，所述液体为液氮、液氦或液氩。

进一步地，所述助沉件为铅坠或铅锤。

进一步地，所述浮子的一端与所述助沉件的连接方式为粘接、卡接或者栓接。

进一步地，所述浮子的另一端与所述标记组件的连接方式为粘接、卡接或者栓接。

进一步地，所述测量装置还包括卡位装置，所述标记组件通过该卡位装置卡接在液体容器的内壁上。

进一步地，所述标记组件为设有刻度的不锈钢钢管。

进一步地，所述标记组件的起始标记与第一标记之间，还设置有一个或多个标记。

与现有技术相比较，本实用新型所提供的技术方案具有以下优点：

该液位测量装置可以确保冷冻剂填充水平的准确识别，在多种应用环境中，都可以保证液体充装结果，节省充装制剂，同时还通过避免过度填充来降低特殊类型液体造成的安全风险。

附图说明

关于本实用新型的优点与精神可以通过以下的实用新型详述及附图得到进一步的了解。

图1是本实用新型所提供的干式杜瓦罐的结构示意图；

图2是实施例一的测量装置的简单示意图；

图3是实施例一中的干式杜瓦罐与测量装置的组合方式及测量流程图；

图4是实施例二中的干式杜瓦罐与测量装置的组合方式及测量流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施例。然而，应当将本实用新型理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本实用新型的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。

在以下具体实施例的说明中，为了清楚展示本实用新型的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“轴向”、“径向”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

在以下具体实施例的说明中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的规定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

除非清楚地指出相反的，这里限定的每个方面或实施方案可以与任何其他一个或多个方面或一个或多个实施方案组合。特别地，任何指出的作为优选的或有利的特征可以与任何其他指出的作为优选的或有利的特征组合。

术语说明

如本文所用，“干式杜瓦罐”、“干式杜瓦瓶”、“dryshipper”、“杜瓦罐”、“杜瓦瓶”具有相同含义，可替换使用，均指一种干式冷冻容器或干式运输容器，内含多孔吸附材料，专为安全运输样品而设计。本实用新型实施方案中所采用的干式杜瓦罐均市售可得，作为示例性地，可选择海尔yds-2-30、ydh-3、ydh-6-80、ydh-8-80、ydh-10-125、ydh-10-125-f、ydh-25-216-f等型号的铝合金生物运输液氮生物容器等。

如本文所用，“接近饱和的状态”是指标准大气压下，向干式杜瓦罐内继续充装低温液体后，短时间内低温液体的液面没有明显下降，或者液位计示数在一定时间内没有变化，表明多孔吸附材料的吸附已经达到“接近饱和的状态”。可以将“短时间”设定为等于或长于5分钟的时间，或者，等于或长于20分钟的时间。

如本文所用，多孔吸附材料对低温液体的吸附“达到饱和”指的是，低温液体被多孔吸附材料充分吸附。作为示例性地，采用液氮作为低温液体，是指在液氮的充装过程中，多孔吸附材料内未被完全填充的孔自由体积部分被液氮填充。启用抽真空装置后，被困在多孔吸附材料的孔内的残余空气(特别是空气中的氮气)液化(氧的沸点在标准大气压下是-183℃，在充装过程中早已被液氮液化)，从而加快液氮的填充速度和填充度。

如本文所用，用于充装杜瓦罐的低温液体包括但不限于液氮。

如本文所用，向干式杜瓦罐内“连续或间歇”地充入低温液体，指的是可不间断地、一直进行“充入低温液体”的操作，或者，在每两次“充入低温液体”的操作期间，可间隔相同或不同的时间段，例如，可为间隔1-120分钟，或者间隔5-90分钟，又或者间隔10-60分钟。

如本文所用，“浮子”指的是一类可以配置为中空的漂浮装置，包括软木塞、浮球或者任何其他适于在漂浮装置中的漂浮材料。借助浮子的浮力，可以将标记组件漂浮在液体上方。

如本文所用，标记组件和浮子之间装配时，可以使其处于同一直线上，也可以成某一角度，可以称其为“第一角度”，即标记组件在某部分弯折后，再与浮子连接，同时，充装口的中心纵轴线与液体容器的中心纵轴线相应地成一定角度，以使标记组件在弯折后配合液体容器充装口的角度，伸入液体容器中。标记组件伸入充装口的位置可根据需要选择，例如标记组件可以从充装口的正中间伸入，也可贴近充装口的边缘。

如本文所用，助沉件是增加下沉速度和锚定能力的重物，通过调节助沉件的重量，填充过程中有利于保持稳定的液位测量。

如本文所用，第一标记可以是标记组件上的一条平衡线、一个刻度点、一个刻度数值。本领域技术人员可根据需要选择第一标记在标记组件上的相对位置，以表示液体容器内不同的液位填充高度，例如，液体容器内充装了30％容积的液体，或者充装了50％容积的液体，或者充装到接近饱和的状态，或者充装过量。同样地，本领域技术人员可根据需要在标记组件上设置多处标记，第一标记仅为其中的一处标记，其它标记可对应表示液体容器内不同的液位高度。

原料与仪器

本实用新型所使用的干式杜瓦罐的型号为yds-2-30，主要参数包括：液氮容量：2l，口径：30mm，总高：378mm，外径：224mm，空重：2.9kg，满重：4.5kg，正常工作持续时间：21天。

下面结合附图1-4详细说明本实用新型的具体实施例。

实施例1

初始状态时，干式杜瓦罐内尚未开始填充液氮，此时整个测量装置仅受自身重力影响。随着液氮的填充，浮子和助沉件会逐渐浸入液氮中，带动标记组件一同随着液氮的液位高度变化而变化，因此标记组件上的第一标记与预设的观察位置之间的距离也会随着液位的改变而发生变化，由于液位的变化是通过干式杜瓦罐中的液氮的量的变化引起的，因此，该测量装置可用来确定干式杜瓦罐中的填充的液氮量。

仅作为示例性地，对于本实施例中所使用的干式杜瓦罐来说，预设的观察位置可设置在干式杜瓦罐的充装口颈部或者干式杜瓦罐的容腔口，当标记组件上的第一标记处逐渐上浮到与该预设的观察位置齐平时，代表完成了一次填充操作，干式杜瓦罐内的液位达到了所需的最高值。

进行填充操作时，通过干式杜瓦罐的充装口向内填充液氮，充装口的开口方向可以竖直向上，也可以设置为：充装口的轴线与水平面成第二角度，该第二角度与标记组件和浮子之间形成的第一角度可以相当，便于标记组件和浮子从充装口伸入到干式杜瓦罐内部。

以下示例性地说明采用本实用新型提供的测量装置来检测干式杜瓦罐是否填充完成的步骤：

(1)首先，提供一个所需型号的干式杜瓦罐；

(2)在标记组件上标定第一标记的位置：根据充装的低温液体的种类、干式杜瓦罐的体积、浮子和助沉件的重量等参数，计算得出标记组件上的第一标记的位置，该第一标记表示干式杜瓦罐内的液位达到最高处；可选地，可按照同样的方法确定第二标记、第三标记，以分别代表30％的填充量，50％的填充量等；

(3)提供测量装置：将浮子的一端与助沉件连接，另一端与标记组件连接，保持该浮子组件与助沉件完全置于干式杜瓦罐的容腔内；

(4)充装：向干式杜瓦罐内充装低温液体(如液氮)，保持观察位置在充装口颈部，直到标记组件上的第一标记与观察位置齐平，停止充装；

(5)可选择地重复步骤(4)，直至干式杜瓦罐内的多孔吸附材料对低温液体的吸附达到饱和。

在本实施例中，以干式杜瓦罐作为液体容器吸附液氮为例，其内包括多孔吸附材料，为了使多孔吸附材料的吸附达到接近饱和的状态，通常需要进行多次连续或间歇地充入液氮的操作，在每次充入液氮的过程中，可采用本实施例所示的测量装置来标识干式杜瓦罐内填充液位的位置，方便操作人员知晓本次填充的液位水平情况。

图1是干式杜瓦罐的结构示意图；其中，1为干式杜瓦罐，7为干式杜瓦罐的充装口，8为干式杜瓦罐的容腔，2为多孔吸附材料，3为充装口颈部。多孔吸附材料可以吸附从干式杜瓦罐充装口加入的液氮。

图2显示了本实施例的测量装置的简单示意图，包括浮子4、助沉件5和标记组件6，浮子4的一端与助沉件5连接，另一端与标记组件6连接。整个测量装置通过充装口7伸入干式杜瓦罐的容腔8的内部。

图3显示了干式杜瓦罐与测量装置的一种示例性的组合方式及测量流程。预设的观察位置稳定在干式杜瓦罐的充装口7的颈部，也即罐口的最外沿处。当干式杜瓦罐是空置状态时，如图3的(a)所示，标记组件6和浮子4在自身重力和助沉件5的重力作用下，整体沉于干式杜瓦罐下部。示例性地，标记组件6上，刻度线c处可以预先标定为干式杜瓦罐内填充量为50％时的位置，刻度线b处可以预先标定为干式杜瓦罐内填充量为100％时的位置，刻度线a处可以预先标定为干式杜瓦罐内填充过量的位置。

如图3的(b)和图3的(c)所示，随着液氮的充入，浮子4和助沉件5逐渐浸入液氮中，浮子开始上浮，在预设的观察位置可以看到，标记组件6上的刻度线逐渐由c处至b处至a处。b处即代表干式杜瓦罐内的多孔吸附材料基本达到吸附饱和的状态，表示该干式杜瓦罐的填充已经完成。如果继续填充，如图3的(d)所示，a处即代表填充过量，向内充入的液氮量已经超过了干式杜瓦罐内多孔吸附材料的吸附能力，造成了液氮的浪费。

实施例2

图4显示了干式杜瓦罐与测量装置的另一种示例性的组合方式及测量流程。测量装置伸入充装口的位置可贴近充装口的边缘，本领域技术人员可采用各种方式将测量装置与充装口相固定，例如，卡接、焊接栓接。相应地，图4的(a)-图4的(d)示出了这种情况下在干式杜瓦罐内填充液氮的流程示意图。刻度a、b、c所表示的含义与实施例1中相同。

如无特别说明，本文中出现的类似于“第一”、“第二”的限定语并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。同样地，本文中出现的类似于“一”的限定语并非是指对数量的限定，而是描述在前文中未曾出现的技术特征。同样地，本文中在数词前出现的类似于“大约”、“近似地”的修饰语通常包含本数，并且其具体的含义应当结合上下文意理解。同样地，除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在该技术方案中即可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。

本说明书中所述的只是本实用新型的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型的限制。凡本领域技术人员依本实用新型的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本实用新型的范围之内。