专利名称：压力自适应浮子的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种压力自适应浮子，它可应用于带压介质使用的浮子式液位计、液位开关作为感测部件，也可用于以浮子为感测致动部件的自力阀、疏水器等。
现有的浮子都是密闭式的，提高浮子的耐压能力一般采取的措施是增加壁厚；分段增设加强箍；采用价格昂贵的高强度、低密度材质如钛材等；也可以从结构形状方面采取措施，如球状浮子耐压最好，可采用多个球状浮子联在一起作为一个浮子使用。在实际应用中，往往上述几种措施综合考虑。采用上述措施制造的浮子，具有体积大，结构较复杂，成本高等缺点；综合考虑浮子体积与重量的关系，压力较高时，低密度介质使用的浮子不易实现，即缩小了介质密度适用范围；而且采取上述措施提高浮子的耐压能力也是有限度的。
鉴于上述现有技术中存在的缺点，本实用新型的目的是提供一种压力自适应浮子，其内部压力能够随着容器内的压力变化而相应变化，使浮子的内外压力平衡，从根本上解决浮子的耐压问题。
本实用新型的技术解决方案是这种压力自适应浮子由浮子本体，通管和防液装置组成，防液装置为一空心腔体，位于浮子本体之上，防液装置的下部开有孔；通管与浮子本体密封联接，其下端位于本体腔内，上端位于防液装置腔内且高于其下部开孔，浮子本体内腔通过通管与防液装置内腔相通，再由开孔与浮子外气相相通。
应用时，浮子防液装置下部的开孔处在介质液面之上的气体中，浮子本体内腔通过通管、防液装置内腔和防液装置下部开孔与容器气相相通，实现浮子内外压力自动平衡。
由于上述压力自适应浮子采用了内外相通原理，耐压无限度，从根本上解决了浮子的耐压问题；即使用作高压、超高压浮子，其壁厚也可以象常压介质使用的浮子一样薄，因而浮子的重量轻，体积小，成本低，还可以适用于低密度介质。
以下结合附图对本实用新型作详细说明。
图1是本实用新型压力自适应浮子的第一个实施例的剖视图。
图2是本实用新型压力自适应浮子的另一实施例的剖视图。
图1所示的剖视图中，空心柱状浮子本体(1)之上设有防液装置(2)，两者焊接联接。防液装置(2)实际上为一空心罩，其最下部开有孔(4)，孔(4)开度不宜过小，以顺畅地从防液装置(2)内排液为度。通管(3)与浮子本体(1)的顶壁密封联接(焊接)，其下端直抵浮子本体内腔底部，下端部为一斜坡口，上端直抵防液装置(2)内腔顶部并略向下弯头。
应用时浮子垂直漂浮在介质(5)中，在正常状态，浮子防液装置(2)下部的开孔(4)暴露在介质(5)液面之上的气体中，浮子本体(1)内腔通过通管(3)和防液装置下部开孔(4)与容器气相相通，使浮子本体(1)内腔压力随容器内压力的变化作相应变化，实现浮子内外压力自动平衡。当介质液位波动大或非正常状态如介质满罐时，使孔(4)浸没在介质中，少许介质会由孔(4)进入防液装置(2)，并压缩防液装置和浮子本体内的气体，使之压力升高，阻止了继续进液。在此情况下，若容器内压力升高，进入防液装置(2)内腔的液柱也将相应升高，当液柱升至通管上端口时，达到了防液装置(2)防止进液的能力极限。若此时容器压力再升高，介质就会进入浮子本体(1)内腔。因此，虽然压力自适应浮子的耐压无限度，但在实际应用中应使浮子工作在所设计的防液能力极限范围内。下面分析一下浮子结构参数与工艺各参数间的关系。设介质浸没孔(4)时刻容器内的压力为P1，温度为T1，防液装置(2)内液柱达到通管(3)上端口(可认为介质充满防液装置(2)内腔)时的压力为P2，温度为T2；浮子本体(1)容积为V本，防液装置(2)在开孔(4)以上的容积为V防，孔(4)到通管(3)上端口间垂直距离为H，介质(5)的密度为γ，根据气体状态方程PV＝Z RT可得P1(V本＋V防)＝Z1RT1(P2－Hγ)·V本＝Z2RT2
则 (P1(V本＋V防))/(Z1T1) ＝ ((P2-Hy)·V本)/(Z2T2) (1)式(1)就是压力自适应浮子的结构参数V本、V防、H与工艺及介质参数间的关系式。
式(1)中，Z1为容器内气相气体在P1、T1状态下的压缩因子，可以由P1、T1及气体的临界参数计算查表可得；Z2为P2、T2状态下的压缩因子，同理也可取得。
高压情况下，Hγ相对P2可以忽略不计，则(1)式可简化为(P1(V本＋V防))/(Z1T1) ＝ (P2V本)/(Z2T2) (2)在实际应用中可以根据介质密度，气相组份，工艺参数(压力、温度)，包括非正常状态的工艺参数，按式(1)和／或(2)计算压力自适应浮子的各结构参数，并合理地设计，可使压力自适应浮子在每一个实际应用中，可靠地保障不向浮子本体(1)内腔进液，以达到压力自适应浮子可靠运行之目的。
上述非正常状态一旦消除，即介质液位下降到孔(4)之下，防液装置(2)内的液体会由孔(4)自动排出。
浮子本体(1)内腔日久可能会有凝液积存，从而将插到其底部的通管(3)的下端口液封，当浮子外压力略下降时，由于浮子内外压差作用使凝液顺通管(3)和孔(4)排出。
根据同一发明构思还可设计出压力自适应浮子的另一实施例。图2为其剖视图，在图2中，空心球状的浮子本体(1′)之上设有空心柱状的防液装置(2)，两者焊接联接。防液装置(2)最下部开有孔(4)，孔(4)不宜过小，以能顺畅地从防液装置(2)内排液为度。有一导向杆套管(6)上下贯穿防液装置(2)和浮子本体(1′)，其上端与防液装置(2)顶壁密封联接，下端与浮子本体(1′)的底壁密封联接。导向杆套管外套有通管(3′)；通管(3′)与导向杆套管(6)、防液装置(2)和浮子本体(1′)是同轴的，这样通管(3)的内壁与导向杆套管(6)的外壁间形成环形柱状通道(7)，该通道(7)应尽量狭窄，但以气液体畅通为度。通管(3′)与浮子本体(1′)顶壁密封联接，通管(3′)上抵防液装置(2)顶部，下抵浮子本体(1′)底部，使浮子本体(1′)内腔通过环形通道(7)与防液装置(2)内腔相通，再由孔(4)与浮子外气相相通。实现浮子内外压力自动平衡。
这种压力自适应浮子应用时，其导向杆套管(6)内插入一根导向杆(未示出)，导向杆垂直于介质(5)的液面，浮子随着液面的升降，顺着导向杆上、下移动。在正常工作状态，孔(4)暴露在介质(5)液面之上的气体中，浮子本体(1′)内腔通过环形通道(7)和孔(4)与浮子外气相相通，实现浮子内外压力自动平衡。
本实施例防液装置(2)防止浮子本体(1′)内腔进液的原理，浮子结构参数与介质、工艺参数间的关系式，以及浮子本体(1′)内凝液的排出原理与图1的实施例相同，在此不再赘述。
当然浮子本体(1)或(1′)和防液装置(2)的形状并不局限于上述两实施例的形状，也可以设计成其他形状。上述两实施例中，浮子本体(1)或(1′)与防液装置(2)都是直接上下联接(焊接)，当然两者也可以上、下间隔一定距离，而通过通管(3)或(3′)和／或其它部件间接相联，此种情况时，防液装置(2)下部开孔(4)可以开在其底部。
上述两实施例中，通管(3)或(3′)由本体(1)或(1′)的顶部插进其内腔并伸到底部，当然也可以设计成由底部或其他部位插入浮子本体(1)或(1′)内腔，但无论从何部位插入，通管(3)或(3′)与浮子本体(1)或(1′)的插入部位必须密封联接，且通管的下端位于浮子本体(1)或(1′)内腔底部。上述两实施例中，通管(3)或(3′)由防液装置(2)的底部进入其内腔，当然也可由其顶部或其他部位进入其内腔，此种情况，通管(3)与防液装置(2)的进入部位必须密封联接，且上端位于防液装置(2)内腔顶部。
权利要求1.一种压力自适应浮子，其特征在于它由浮子本体，通管和防液装置(2)组成；防液装置(2)为一空心腔体，位于浮子本体之上，防液装置的下部开有孔(4)；通管与浮子本体密封联接，其下端位于浮子本体腔内，上端位于防液装置(2)腔内并高于开孔(4)，浮子本体的内腔通过通管与防液装置(2)内腔相通，再由开孔(4)与浮子外气相相通。
2.根据权利要求1所述的压力自适应浮子，其特征在于，所说的浮子本体为空心柱状浮子本体(1)，通管(3)下端直抵浮子本体(1)的内腔底部，下端部为一斜坡口；上端直抵防液装置内腔的顶部，并略向下弯头。
3.根据权利要求1所述的压力自适应浮子，其特征在于，所说的浮子本体为空心球状浮子本体(1′)，有一导向杆套管(6)上下贯穿防液装置(2)和浮子本体(1′)，其上端与防液装置(2)顶壁密封联接，下端与浮子本体(1′)的底壁密封联接，导向杆套管外套有通管(3′)，通管(3′)与导向杆套管(6)、防液装置(2)和浮子本体(1′)是同轴的，通管(3′)的内壁与导向杆套管(6)的外壁间形成环形柱状通道(7)；通管(3′)与浮子本体(1′)顶壁密封联接，通管(3′)上抵防液装置(2)顶部，下抵浮子本体(1′)底部；浮子本体(1′)内腔通过环形通道(7)与防液装置(2)内腔相通，再由孔(4)与浮子外气相相通。
专利摘要本实用新型公开了一种压力自适应浮子，它由浮子本体(1)，防液装置(2)和通管(3)组成。防液装置(2)为一空心腔体，位于浮子本体(1)之上，其下部开有孔(4)，通管(3)与浮子本体(1)密封联接，其下端位于浮子本体(1)腔内，上端位于防液装置(2)腔内并高于孔(4)；浮子本体(1)内腔通过通管(3)和孔(4)与容器气相相通，实现浮子内外压力自动平衡。这种浮子与已有的浮子相比具有体积小、重量轻、成本低，耐压无限度等优点，且适用于高压低密度介质。
文档编号G01F23/76GK2165429SQ93224848
公开日1994年5月18日 申请日期1993年9月29日 优先权日1993年9月29日
发明者陈明海 申请人:陈明海