一种热传导温度感应式液位开关的制作方法

本发明涉及液位测量技术领域，尤其涉及一种热传导温度感应式液位开关。

背景技术：

目前常见的液位开关类型有浮子式、光电式、微波式等多种形式。其中以浮球式液位开关应用较为广泛，又分为纯机械式浮子液位开关和磁浮子式液位开关两种。纯机械式浮子式液位开关是利用浮子随液位升降而上下移动，普遍采用杠杆原理使触点开启或闭合而达到自动控制的目的。但是其结构复杂，体积较大，抗震动性差，不易安装，成本较高。磁浮子式液位开关是利用内装有永久磁钢的浮子产生的磁场与磁感元件的作用，磁浮子随液位升降而变化，磁浮子位置的变化引起磁感器件电参量的变化从而检测液位。但此类液位开关的机构也较复杂，体积大，安装不便，而且磁钢在高温下退磁原因无法在高温介质条件下使用。光电式液位开关是利用光的折射反射原理，当液体浸没和未浸没液位开关时，折射出去的光线比例多少不同，发射的光强也不同，从而检测液位，但该液位开关的锥形光学棱镜易磨损、损坏，且在油气、水汽等环境下易误报警，工作不可靠。而微波式采用微波发送接收对射方式实现，易受空间障碍物等反射影响，对环境要求苛刻，而且成本较高。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种热传导温度感应式液位开关，该液位开关具有结构简单、无可动部件、抗震性高、体积小，可靠性高等特点；而且在高低温介质下仍能可靠使用，安装方便、成本低，对环境要求不高。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种热传导温度感应式液位开关，其特征是：它至少包括发热温度传感组件、温度传感组件、发热激励单元、信号检测处理单元和电源模块；所述的发热温度传感组件、温度传感组件均与外界被测介质直接接触，发热激励单元与发热温度传感组件电连接，同时发热温度传感组件、温度传感组件分别与信号检测处理单元电连接以完成信号的检测、处理与报警；电源模块为发热激励单元和信号检测处理单元供电。

一种热传导温度感应式液位开关，还包括壳体；所述的发热温度传感组件、温度传感组件、发热激励单元、信号检测处理单元和电源模块均设置在壳体内，所述的发热温度传感组件、温度传感组件设置在壳体下端的液位报警线处壳体壁上，且发热温度传感组件、温度传感组件的一端面均裸露在壳体壁外；发热激励单元和信号检测处理单元分别与电源模块电连接。

所述的发热温度传感组件是由第一导热保护层、第一导热层、发热元件、第二导热层、第一温度传感器和第一隔热层组成，所述的第一隔热层为一端开口的隔热套，所述的第一导热保护层、第一导热层、发热元件、第二导热层和第一温度传感器依次顺序紧密贴合设置在第一隔热层内，其中，第一导热保护层位于第一隔热层的开口端，第一导热保护层的端面裸露在壳体壁外。

所述的温度传感组件是由第二导热保护层、第三导热层和第二温度传感器和第二隔热层组成，所述的第二隔热层为一端开口的隔热套，所述的第二导热保护层、第三导热层和第二温度传感器依次顺序紧密贴合设置在第二隔热层内，其中，第二导热保护层位于第二隔热层的开口端，第二导热保护层的端面裸露在壳体壁外。

所述的信号检测处理单元包括：第一传感器处理单元、第二传感器处理单元、温度比较处理单元和报警输出单元；第一传感器处理单元、第二传感器处理单元的输入端分别与发热温度传感组件、温度传感组件电连接；第一传感器处理单元、第二传感器处理单元的输出端分别与温度比较处理单元的两个输入端电连接，温度比较处理单元输出端与报警输出单元的输入端连接；所述的报警输出单元输出端连接有输入\输出电缆。

所述的输入\输出电缆设置有输出接口和输入接口；所述的输入接口一端连通外部电源，另一端通过输入\输出电缆的输入导线与电源模块电连接；所述的输出接口一端与被控设备电连接，另一端通过输入\输出电缆的输出导线与报警输出单元输出端电连接。

所述的第一导热保护层和第二导热保护层特性相同或接近，与外界进行热交换的能力接近。

所述的的温度比较处理单元处理发热温度传感组件和温度传感组件的温度差来判断是否液位报警。

所述的第一温度传感器和第二温度传感器均是热电阻、热电偶、二极管式温度传感器或集成温度传感器。

本发明的有益效果：

本发明提供的热传导温度感应式液位开关的发热温度传感组件和温度传感组件都与外界被测介质接触，发热激励单元与发热温度传感组件相连，并激励使其发热，发热温度传感组件和温度传感组件主要通过第一和第二导热保护层与其周围进行热量交换。当液位开关没有接触液体介质时，液位开关的接触外界介质为空气气相介质，由于其导热性很差，发热温度传感组件明显高于环境温度，而温度传感组件接近环境温度，它们温度差值较大。当液位开关接触液体介质时，由于流体的导热性和热交换特性明显高于空气等气相介质，使发热温度传感组件和温度传感组件的温度快速与介质温度平衡，都接近于介质温度，使两个组件的温度差值较小。通过判断两个组件的温度差值从而判断液位是否报警。发热温度传感组件和温度传感组件分别与信号检测处理单元电连接以完成信号的检测、处理与报警。

本发明提供的热传导温度感应式液位开关体积小，无可动部件，可方便安装于液体容器的罐壁或顶部，可靠性高。而且在高低温介质下仍能可靠使用。

下面结合附图及实施例对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的发热温度传感组件示意图；

图3为本发明的温度传感组件示意图；

图中，1、发热温度传感组件；2、温度传感组件；3、发热激励单元；4、信号检测处理单元；5、第一传感器处理单元；6、第二传感器处理单元；7、温度比较处理单元；8、报警输出单元；9、第一导热保护层；10、第一导热层；11、发热元件；12、第二导热层；13、第一温度传感器；14、第一隔热层；15、第二导热保护层；16、第三导热层；17、第二温度传感器；18、第二隔热层；19、壳体；20、输入\输出电缆；21、输出接口；22、输入接口；23、电源模块；24、液位报警线。

具体实施方式

实施例1

一种热传导温度感应式液位开关，它至少包括发热温度传感组件1、温度传感组件2、发热激励单元3、信号检测处理单元4和电源模块23；所述的发热温度传感组件1、温度传感组件2均与外界被测介质直接接触，发热激励单元3与发热温度传感组件1电连接，同时发热温度传感组件1、温度传感组件2分别与信号检测处理单元4电连接以完成信号的检测、处理与报警；电源模块23为发热激励单元3和信号检测处理单元4供电。

实施例2

如图1所示，一种热传导温度感应式液位开关包括发热温度传感组件1、温度传感组件2、发热激励单元3、信号检测处理单元4、电源模块23和壳体19；所述的发热温度传感组件1、温度传感组件2、发热激励单元3、信号检测处理单元4和电源模块23均设置在壳体19内；所述的发热温度传感组件1、温度传感组件2设置在壳体19下端的液位报警线24处壳体壁上，使其与外界被测介质直接接触，且发热温度传感组件1、温度传感组件2的一端面均裸露在壳体壁外，发热激励单元3与发热温度传感组件1电连接，同时发热温度传感组件1、温度传感组件2分别与信号检测处理单元4电连接；发热激励单元3和信号检测处理单元4分别与电源模块23电连接。

如图2所示，所述的发热温度传感组件1是由第一导热保护层9、第一导热层10、发热元件11、第二导热层12、第一温度传感器13和第一隔热层14组成，所述的第一隔热层为一端开口的隔热套，所述的第一导热保护层9、第一导热层10、发热元件11、第二导热层12和第一温度传感器13依次顺序紧密贴合设置在第一隔热层14内，其中，第一导热保护层9位于第一隔热层14的开口端，第一导热保护层9的端面裸露在壳体壁外。

如图3所示，所述的温度传感组件2是由第二导热保护层15、第三导热层16和第二温度传感器17和第二隔热层18组成，所述的第二隔热层18为一端开口的隔热套，所述的第二导热保护层15、第三导热层16和第二温度传感器17依次顺序紧密贴合设置在第二隔热层18内，其中，第二导热保护层15位于第二隔热层18的开口端，第二导热保护层15的端面裸露在壳体壁外。

如图1所示，所述的信号检测处理单元4包括：第一传感器处理单元5、第二传感器处理单元6、温度比较处理单元7和报警输出单元8；第一传感器处理单元5、第二传感器处理单元6的输入端分别与发热温度传感组件1、温度传感组件2电连接；第一传感器处理单元5、第二传感器处理单元6的输出端分别与温度比较处理单元7的两个输入端电连接，温度比较处理单元7输出端与报警输出单元8的输入端连接；所述的报警输出单元8输出端连接有输入\输出电缆20。

所述的输入\输出电缆20设置有输出接口21和输入接口22；所述的输入接口22一端连通外部电源，另一端通过输入\输出电缆20的输入导线与电源模块23电连接；所述的输出接口21一端与被控设备电连接，另一端通过输入\输出电缆20的输出导线与报警输出单元8输出端电连接。

所述的第一导热保护层9和第二导热保护层15特性相同或接近，与外界进行热交换的能力接近。

本发明一种热传导温度感应式液位开关是通过温度比较处理单元7处理发热温度传感组件1和温度传感组件2的温度差来判断是否液位报警。

发热温度传感组件1和温度传感组件2安装在液位报警限处，在制作时两组件体积比较小，导热保护层表面积也较小，便于热量的快速平衡，而且第一、第二导热保护层裸露在液位开关的表面与被测介质直接接触。温度传感组件通过第二导热保护层热量传递，第二温度传感器温度与周围介质温度相同（如空气或液体）；发热温度传感组件的发热元件采用电热器件，本实例中采用电阻方式实现，电阻通电发热，它在发热激励源单元的作用下发热，发热激励源单元3可以是电压源或电流源。发热元件11的发热热量同时传递给第一温度传感器13和第一导热保护层9，温度平衡后，第一温度传感器13的温度在周围介质为空气，未达到报警时，高于空气温度也就是高于第二温度传感器17的温度；当接触液体介质达到报警时，由于空气和液体介质的导热性和热交换性能的差异，第一温度传感器13和第二温度传感器17的温度接近，从而可以准确的判断是否液位报警。信号检测处理单元4主要对前端温度传感器电信号的放大、转换、检测、比较处理，从而达到报警判断及输出的目的。

在本实施例中第一、第二导热保护层采用金属体，第一、第二、第三导热层均为导热胶，第一、第二导热保护层通过导热胶与发热元件传递热量方式，以适应更多的液体介质要求，但并不局限与此，也可不用金属体的导热保护层，直接采用具有一定保护功能的导热胶方式以满足适合特定液体介质的低成本要求。

在本实例中的第一隔热层、第二隔热层是为了阻止发热温度传感组件1和温度传感组件2与外界除了导热保护层之外的热量交换，如果壳体本身具有较好阻热效果，则隔热层无需专门设置，可以由壳体或空气间隙兼做其功能作用。

在本实施例中的第一、第二温度传感器采用了热电阻传感器感知温度变化，与之电气连接第一传感器处理单元和第二传感器处理单元为热电阻信号的处理电路；当第一、第二温度传感器采用热电偶传感器时，其相应的第一传感器处理单元和第二传感器处理单元则随之改变为热电偶的处理电路；当第一、第二温度传感器采用集成传感器或数字温度传感器时，则不需要第一传感器处理单元和第二传感器处理单元，温度输出可直接给温度比较处理单元7进行处理。

所述的温度比较处理单元7是对与第一、第二温度传感器的温度对应的第一、第二传感器处理单元输出信号进行差值、比较运算的处理电路或具有该功能的处理器。

所述的报警输出单元8为声、光、电输出的报警输出器件或信号。

热电阻的处理电路和热电偶的处理电路均为现有技术，这里就不做详细说明。

本发明提供的热传导温度感应式液位开关体积小，无可动部件，抗震性好，可方便安装于液体容器的罐壁或容器顶部，可靠性高。而且在高低温介质下仍能可靠使用。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不是限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

本发明中涉及的未说明部分与现有技术相同或采用现有技术加以实现，这里就不一一叙述。