专利名称：一种液位测量用浮子自平衡机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量仪器，具体涉及一种用于液位测量仪器中的机械式浮子自平衡机构。
在石油、化工等领域的液体储存罐中，浮子机构，作为测量仪器对被测液位升、降过程中的随动传感系统，它可以将液位变化量准确地传递给计量基准器，使液位测量仪完成对液位变化量的准确测量。
目前，市场上出售的各种液位测量仪中的浮子机构，如附
图1所示，主要包括有浮标、导向钢丝、连接钢带、连接钢带导向轮、信息码带、信息码带导向轮及平衡重锤等。由于整个机构的组件多，因而造成的摩擦力相对就大，使其传感液位变化量的灵敏度不够高；另外，机构内受力不易平衡，且传动机构易产生相对滑动，也使得其传感液位变化量的准确度相对要低；再者，结构和安装较为复杂。
针对上述情况，本实用新型的目的就在于提供一种具有高灵敏度、高准确度，系统内受力平衡，结构简单、安装方便的浮子自平衡机构。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。一种液位测量用浮子自平衡机构，由主动滑轮、被动滑轮、金属带、浮子、配重块、定位钢丝、调整组件组成，其中所述的主动滑轮的轮鼓上镶有均匀分布的定位针钉，该主动滑轮通过键被固定于设在液体罐顶部的计量基准器的主轴上；所述的金属带与液面的夹角为90度，且分别套在主动滑轮和被动滑轮的轮鼓上，与浮在液面上的浮子两端相连接，共同形成一个闭路环带系统；该金属带上具有均匀分布的、形状适应所述定位针钉的定位孔，且任意两定位针钉的展开中心距与金属带上的任意两对应定位孔的中心距相等；所述的配重块固定连接于被动滑轮的横轴上，一具有滑槽的支承架与一中空的定位块钢性连接，且被动滑轮的横轴和配重块可在支承架的相应滑槽中、定向块的中空位置上下滑动，被动滑轮通过金属带和定位块限位被悬浮在低部液体中；两根定位钢丝分别穿入浮子的两个侧耳孔中，分别一端钢性地固定在定向块上，另一端通过两个调整组件被固定在液体灌顶部的盖板上；上述主动滑轮所受的支承力等于金属带重力加上与金属带相关连接件的重力，上述浮子所受的浮力等于浮子自身重力加上闭路环带在运动时所产生的摩擦力。
当液体罐中的液位产生位移量时，由于上述技术方案中闭路环带系统为满足自平衡力学原理的系统，所以其浮子要保持它在液面上的平衡状态，就必然要随着液位产生相同的位移量，并将这一运动传递给金属带，使得带上的定位孔穿入主动滑轮轮鼓的定位针钉内，从而带动主动滑轮旋转，并将液位产生的位移量传递给液位测量基准器，以完成液位测量仪器对液位变化量的准确测量。由于本实用新型机构内受力平衡，且整个机构组件少，不会产生任何滑动，所以相对现有技术具有高灵敏度、高准确度，从试验数据可知，机构精度提高至少5倍。同时，结构简单，安装方便。
以下结合附图及具体实施例对本实用新型再作进一步详细的说明。
图1为现有技术的液位测量仪机械传动示意图；图2为本实用新型的正视图；图3为本实用新型的侧视图。
请参见图2、图3，本实用新型的正视图及侧视图。本实用新型由主动滑轮1、被动滑轮2、浮子3、金属带4、配重块5、定位钢丝8、调整组件9组成，其中所述的主动滑轮1的轮鼓上镶有均匀分布的定位针钉101，该主动滑轮1通过键10被固定于设在液体罐12顶部的计量基准器11的主轴111上；所述的金属带4与液面的夹角为90度，且分别套在主动滑轮1和被动滑轮2的轮鼓上，与浮在液面上的浮子3两端相连接，共同形成一个闭路环带系统；该金属带4上具有均匀分布的定位孔401，且上述任意两定位针钉101的展开中心距与金属带上的任意两对应定位孔401的中心距相等；所述的被动滑轮2的横轴201上固定有一配重块5，一具有滑槽的支承架7与一中空的定位块6钢性连接，且被动滑轮2的横轴201和配重块5可在支承架7的相应滑槽中、定向块6的中空位置上下滑动，被动滑轮2通过金属带4和定位块6限位被悬浮在低部液体中；两根定位钢丝8分别穿入浮子的两个侧耳孔301中，分别一端钢性地固定在定向块6上，另一端通过两个调整组件9被固定在液体灌12顶部的盖板上。
上述的闭路环带系统，满足如下数学表达式F=P+f……………(1)T=W ……………(2)(1)式中F为浮子3所受的浮力，P为浮子3的自身重力，f为系统运动时所产生的摩擦力；(2)式中T为主动滑轮1的支承力，W为金属带4和与其相关件的重力。即，金属带4和与金属带4相关连接件的重力由主动滑轮1的支承力抵消，浮子3的自身重力和闭路环带在运动时产生的摩擦力由浮子3所受的浮力抵消，整个闭路环带系统是一个满足力学平衡原理的自平衡系统。
当液体罐12中的液位产生位移量时，由于本系统为自平衡系统，所以其浮子3要保持它在液面上的平衡状态，就必然要随着液位产生相同的位移量，并将这一运动传递给金属带4，使得带上的定位孔401穿入主动滑轮1轮鼓的定位针钉101内，从而带动主动滑轮旋转，并将液位产生的位移量传递给液位测量基准器11，以完成液位测量仪器对液位变化量的准确测量。
主动滑轮1的设计，根据系统量程、精度的需要，确定其有效半径的尺寸和加工精度。对金属带4的要求是材料防腐性好，受力和温度波动变形小，带上定位孔401的尺寸和孔距的加工精度要与主动滑轮1轮鼓上的定位针钉101相匹配。对浮子的设计要求是防腐性好、中间空心、对称、平衡性好，其重量和外形尺寸的选择，根据数学表达式(1)计算和实际经验来确定。被动滑轮2通过金属带4和定位块6限位被悬浮在低部液体中，起传动作用。配重块5被固定在被动滑轮2的横轴上，起拉紧金属带的作用。被动滑轮2上的横轴201在支承架组件7的滑槽中可以上下滑动。两根定位钢丝8穿入浮子3的两个侧耳孔301中，分别一端刚性地固定在定向块6上，另一端通过两个调整组件9被固定在灌12顶口的盖板上，定位钢丝8的作用是对浮子3限位定向。调整组件9的作用是固定定位钢丝8和调节被动滑轮2上的横轴与液面的水平。
权利要求1.一种液位测量用浮子自平衡机构，由主动滑轮、被动滑轮、金属带、浮子、配重块、定位钢丝、调整组件组成，其特征在于所述的主动滑轮的轮鼓上镶有均匀分布的定位针钉，该主动滑轮通过键被固定于设在液体罐顶部的计量基准器的主轴上；所述的金属带与液面的夹角为90度，且分别套在主动滑轮和被动滑轮的轮鼓上，与浮在液面上的浮子两端相连接，共同形成一个闭路环带系统；该金属带上具有均匀分布的、形状适应所述定位针钉的定位孔，且任意两定位针钉的展开中心距与金属带上的任意两对应定位孔的中心距相等；所述的配重块固定连接于被动滑轮的横轴上。一具有滑槽的支承架与一中空的定位块钢性连接，且被动滑轮的横轴和配重块可在支承架的相应滑槽中、定向块的中空位置上下滑动，被动滑轮通过金属带和定位块限位被悬浮在低部液体中；两根定位钢丝分别穿入浮子的两个侧耳孔中，分别一端钢性地固定在定向块上，另一端通过两个调整组件被固定在液体灌顶部的盖板上；上述主动滑轮所受的支承力等于金属带重力加上与金属带相关连接件的重力，上述浮子所受的浮力等于浮子自身重力加上闭路环带在运动时所产生的摩擦力。
专利摘要本实用新型公开了一种液位测量用浮子自平衡机构,由主动滑轮、金属带、浮子、定位针孔、被动滑轮、配重块组件等机械零件组成;其中,浮在液面上的浮子两端与带有定位孔的金属带相连接,金属带与液面的夹角为90度,金属带分别套在主动滑轮和被动滑轮的轮鼓上,它们共同形成一个闭路环带系统,且整个闭路环带系统是一个满足力学平衡原理的自平衡系统;主动滑轮的轮鼓上带有定位针钉,且任意两定位针钉的展开中心距与金属带上任意对应两定位孔的中心距相等;被动滑轮和与其横轴连接的配重块在液体中悬浮,且横轴和配重块可在定向块、支承架的相应滑槽中上下滑动。
文档编号G01F23/30GK2328001SQ98204029
公开日1999年7月7日 申请日期1998年4月24日 优先权日1998年4月24日
发明者孟东辉, 徐重廉, 张兆田, 许兴智, 史淑华, 杨琪 申请人:北京超精细工程研究所