專利名稱：用于高溫高壓或高壓低密度介質(zhì)的浮子式液位計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液位測量領(lǐng)域，特別涉及用于高溫高壓或高壓低密度介質(zhì)的浮子式或
磁浮子式液位計。
背景技術(shù)：
液位計是應用場合極其廣泛的儀表，已有的液位測量儀表，種類繁多，五花八門。 現(xiàn)針對高溫高壓容器、介質(zhì)為強腐蝕性或壓力高而介質(zhì)密度低的場合，作如下分析
在高壓或高壓低密度的場合應用浮子式液位計時，由于壓力高或壓力高并且介質(zhì) 密度低，其浮子的制造是很困難的，對于高溫高壓場合則浮子的制造更加困難因為金屬材 料在高溫下強度降低，則浮子的壁厚需隨之增加，壓力同時高時，浮子的壁厚進一步增加， 導致浮子的重量增加，使浮子液位計的靈敏度降低甚至不能用，若增大浮子直徑來提高靈 敏度，其壁厚隨之相應增加，且使浮子室的直徑和壁厚相應增加，從而使磁耦合件由于浮子 壁厚與浮子室壁厚的增加的原因?qū)е麓篷詈霞饔镁嚯x的增加而減弱了磁耦合件的作用 力，甚至不可使用。要保證磁耦合件的作用力，其辦法是浮子直徑盡可能小，相應的浮子室 直徑小來降低兩者的壁厚，以此使磁耦合件的耦合作用在有效間距內(nèi)。由此，浮子的靈敏度 極低，尤其低密度介質(zhì)時，浮子及浮子室均需制作的很長，甚至由于浮子的比重大而不能使 用。 如ZL89210640. 9所述，該液位計采用滾動摩擦減小了摩擦力，它的不足之處在 于1、信號遠傳部分需另加一個帶骨架的滑線電阻器和滑線電阻器的活動臂，使結(jié)構(gòu)復 雜，另外增加了摩擦力。2、就地指示不清晰。3、雖提到浮子以球狀為簡單，但在浮子采用 非鐵磁性材料時，在水線(液位線)或赤道帶鑲嵌鐵磁性材料，由此會形成滑動摩擦導 致摩擦力大，可見該發(fā)明人只考慮到球狀浮子制造簡單，再加上在水平線或赤道帶鑲嵌 鐵磁性材料，并提到滑動摩擦除垢，可見該發(fā)明人并未考慮浮子形狀對摩擦力的影響。如 ZL200410015416. 7所述，該液位計較好地解決了高壓鍋爐的應用，但其磁車需要4個輪，否 則游標會偏轉(zhuǎn)或上下晃動而無法使用，這樣一則使結(jié)構(gòu)復雜，二則使磁車重量被增加，進而 增加了浮子的載荷，這相當于浮子重量的增加，難以滿足在高溫高壓或高壓低密度介質(zhì)場 合的使用。浮子與浮子室為滑動摩擦，摩擦力大，顯示滯后，誤差大。現(xiàn)場指示與遠傳用了 二個結(jié)構(gòu)件或固定骨架，使結(jié)構(gòu)復雜。遠傳信號不連續(xù)。
為了解決上述的問題，人們又想出了一些其它解決方法。 如ZL97213710. 6所述，它采用了磁耦合結(jié)構(gòu)，并在浮子室外的色帶上加配重來平 衡浮子的重量，有利于提高它的使用溫度和壓力范圍，并使它滿足低密度場合的使用，但它 的不足之處在于1.工作壓力高時，磁耦合件之間的隔板會很厚，該隔板的軸向端面是平 的，它相當于管道上的法蘭或盲板，其厚度由工作壓力、溫度、直徑、選用的材料決定的，接 標準設(shè)計會很厚，該隔板若厚度很大，會使磁耦合力太小直至不起作用，磁吸力的衰減與距 離是呈幾何級的，若在圓形管道外徑向耦合，其壁厚會小很多，做壓力容器或管道設(shè)計的都 會計算出該壁厚，查壓力容器或管道設(shè)計手冊亦可計算出來，同時可見耗費材料多。2.浮子
4室內(nèi)件多，腐蝕介質(zhì)場合需全部選用耐腐蝕的材料，增加了制造成本。3.內(nèi)用鋼絲和鋼帶，介質(zhì)波動易引起斷裂，影響壽命。4.夜間或黑暗場合目測困難。5.現(xiàn)場指示和遠傳用了兩套結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復雜，影響可靠性，制造成本高。6.上、下兩個滑輪拉緊色帶，增加了摩擦力，影響靈敏度和測量精度。7.磁耦合件為滑動摩擦，摩擦力大，亦影響精度。
又如ZL94235896.1， ZL200620035810.1， ZL92212184.2， ZL92235650.5和ZL00211305. 8所述，它們的優(yōu)點是加裝平衡錘補償浮子的重量。由此，浮子的壁厚允許制造的更厚以滿足壓力高時或壓力高且密度低時的需要。但它們的不足之處在于1.高溫高壓時，必須用昂貴的高合金鋼制作浮子室和平衡錘室，這是兩個室，由此大幅度提高了制作成本。2.平衡錘室會積累凝液，而當平衡錘浸入凝液時受向上的浮力影響測量精度。3.浮子室及與浮子室相通的平衡錘室內(nèi)件多，當介質(zhì)為強腐蝕性時，須選用耐腐蝕材料或作防腐處理。4.高溫場合下，須用高溫軸承。5.內(nèi)件多，影響使用的可靠性，尤其高溫場合下。6.遠傳信號不連續(xù)。7.現(xiàn)場指示在黑暗時難以觀測。8.內(nèi)件多且在受壓的浮子室內(nèi)，故維修麻煩，維修成本高。9.磁鋼在浮子室內(nèi)，磁鋼的退磁溫度限制了該液位計的使用溫度。
如ZL200720117496. 6所述，它的優(yōu)點是平衡錘既平衡了浮子重量，使浮子的壁厚可滿足高溫高壓或高壓低密度場合的需要。同時由于浮子室制作的約是其它同類產(chǎn)品的二倍長，避免了平衡錘浸入被測介質(zhì)時平衡錘受浮力引起的誤差，提高了測量精度。但它的不足之處是l.浮子與平衡錘在同一浮子室內(nèi)，在同樣的靈敏度或精度下，必然增大了浮子室的直徑。同一工作壓力下，直徑增大一倍，壁厚大約增加l倍。由此高低溫場合下浪費很多高合金鋼，增加了制作成本。2浮子室長度增加約一倍，進一步增加了制造成本，還造成體積龐大、占用空間，運輸亦不便。3.內(nèi)件多，腐蝕性介質(zhì)耗費昂貴的金屬材料多。4.若保證精度或靈敏度，浮子直徑需要大，浮子直徑大帶來的浮子室壁厚增加會引起對干簧管的作用太弱直至不起作用。5.現(xiàn)場指示在黑暗時難以觀測。6.運輸過程易損壞。7.制造裝配困難多。8.內(nèi)件多且在受壓的浮子室內(nèi)，故維修麻煩，維修成本高。 如申請?zhí)枮?3115704. 8發(fā)明專利申請中所述，其優(yōu)點是采用了配重機構(gòu)平衡浮子的重量，但亦存在著如下不足l.管耐內(nèi)壓遠大于外壓，由于管承受外壓。高壓時壁厚大，浪費材料。2. 二根管伸進容器，浪費材料更多，尤其高溫時。許多標準規(guī)定，使用溫度大于40(TC時，承壓元件或受力元件不允許用碳鋼(本條對前述及后述全部適用)，其配重塊所在的管道此時需用高合金鋼，導致成本更高.3.用于腐蝕介質(zhì)場合時，需用更多的耐腐蝕材料，進一步增大了成本。4.結(jié)構(gòu)復雜。5.黑暗場所難以觀測。6.磁耦合件之間為滑動摩擦導致摩擦力大，影響精度。 如ZL93213461. 0所述，它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，磁鋼在被測介質(zhì)的外面，提高了溫
度使用范圍。游標所在游標管內(nèi)的液體對游標的浮力降低了浮子的載荷，但存在如下不足
1.浮子缺少向上的外界提升力，故仍難以制成承受更高壓力的浮子。2.現(xiàn)場顯示在黑暗場
合難以觀測。3.游標室所用的材料和內(nèi)部介質(zhì)及滑動摩擦導致摩擦系數(shù)大，影響精度。 可見，現(xiàn)有技術(shù)不同程度的存在著下列當中的問題 1、更高的工作壓力和高溫高壓或高壓力低密度場合難以應用； 2、貴重金屬或耐腐蝕材料使用量大，(滑輪、軸承、浮子室等需按工藝條件選用材
料，如高溫，腐蝕場合)，增加了制造成本； 3、平衡錘或平衡錘浸入待測液體，影響測量精度；
4、就地指示不清晰；黑暗場所難以觀測；
5、裝配與標定困難； 6、因其結(jié)構(gòu)龐大，運輸后重新裝配調(diào)校，增加了包裝和運輸負擔；
7、遠傳信號不連續(xù)； 8、摩擦副多或浮子與管壁之間為滑動摩擦，導致摩擦力大，(鋼對鋼的滑動摩擦系 數(shù)ii為0. 15，鋼對鋼的圓柱徑向滾動摩擦系數(shù)為0. 05，球形鋼珠對鋼的摩擦系數(shù)為0. 003 以下。本發(fā)明采用了摩擦系數(shù)很低的鋼珠對鋼的摩擦結(jié)構(gòu))造成顯示滯后，影響精度，甚至 不可用。這里值得一提的是很多發(fā)明人考慮如何降低摩擦力，但就現(xiàn)有技術(shù)而言解決的不 是十分徹底。這一點可通過檢索現(xiàn)有技術(shù)和國內(nèi)外同類產(chǎn)品而獲知。既使有的發(fā)明人采用 了滾動摩擦的辦法，其摩擦系數(shù)仍然大，且其設(shè)計的結(jié)構(gòu)尤為復雜。尤其是現(xiàn)有的磁浮子或 通過磁力耦合的浮子產(chǎn)品，至今沒有球狀的。浮子與之通過磁力相耦合的件之間均同時為 滾動摩擦的產(chǎn)品至今未存在。 例如磁耦合件之間的吸合力F為200g，則摩擦力f = FX ii = 200gX0. 15 = 30g。 ii為摩擦系數(shù)。設(shè)浮子的直徑①=60mm = 6cm，介質(zhì)密度y = 1，克服上述摩 擦力需要液位的變化量為AL，即產(chǎn)生一個與摩擦力相等的浮力F1，亦即F1 = f， Fl = Ji (。/2)2X ALX Y = f， AL = 4f+(Ji X y X①2) = 4 X 30+(3. 14X 1X32) = 4. 244cm。由此可知，液位 變化近42. 5毫米才能使浮子移動，若介質(zhì)密度低，這個值還相應增大。若磁耦合力再大，這 個值進一步增大。至今在磁耦合式或磁浮子式液位計上未發(fā)現(xiàn)用球形浮子的原因是因為采 用磁浮子時浮子內(nèi)需繞垂直于地面的軸線排列一圈磁鋼的緣故，包括將磁鋼置于浮子室外 與浮子形成磁耦合時，很多人忽略了摩擦力這一因素對測量精度的影響，國內(nèi)外的產(chǎn)品均 如此。由此可見摩擦力對測量的影響十分大。 9、此外，有的液位計結(jié)構(gòu)復雜，如現(xiàn)場指示與遠傳需用二套機構(gòu)，其他復雜的機械 機構(gòu)等等，尺寸龐大，可靠性差，成本高；同時， 一方面造成浮子或浮子室需制作的很長，浪 費材料，尺寸龐大，包裝運輸負擔重；另一方面，造成維護困難，維修不便，維修成本高。如浮 子室內(nèi)件多，維修時必須拆開浮子室，拆卸麻煩，拆卸后往往需要換密封。同時還要進行水 壓和氣密試驗。這就要求我們盡可能的減少浮子室內(nèi)的零件。 10、另外許多廠房內(nèi)和工地上或許多室外場合不可能為一個液位計裝設(shè)一個大照 明燈，更不可能為每個液位計分別裝設(shè)照明燈，這亦不利于節(jié)能。由此引起觀測不便。
11、浮子或浮子室需制作的很長，浪費材料，尺寸龐大，包裝運輸負擔重。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述種種不足，本發(fā)明旨在提供一種用于高溫高壓或高壓 低密度介質(zhì)，并在很大程度上彌補了現(xiàn)有技術(shù)之缺陷的浮子式液位計。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案之一是這樣實現(xiàn)的 —種浮子式液位計，包括非鐵磁性材質(zhì)的浮子室、非鐵磁性材質(zhì)的浮子、刻度尺、 磁聯(lián)接器和兩根導軌，所述兩根導軌安裝于所述浮子室外并與浮子室等距；
其特征在于 所述浮子為中空球型，其內(nèi)部裝有一個鐵磁性材質(zhì)的球體；
6
所述磁聯(lián)接器位于兩根導軌之間，包括磁鋼和金屬軸；所述磁鋼位于磁聯(lián)接器內(nèi) 靠近浮子的一側(cè)，其磁極正對浮子；所述金屬軸與導軌垂直，橫架于磁聯(lián)接器的兩側(cè)絕緣箱 壁上，兩端露出所述側(cè)壁之外并通過磁力與所述導軌相貼緊；金屬軸的長度大于所述兩根 導軌的間距； 為了保證磁聯(lián)接器的平穩(wěn)，所述磁聯(lián)接器上金屬軸的正下方裝有一根與金屬軸平
行且長度大于二根導軌間距的絕緣軸，該絕緣軸亦通過磁力與所述導軌相吸附。 為了進一步平穩(wěn)，所述的金屬軸和絕緣軸上固定裝有徑向外側(cè)帶有溝槽的車輪。 所述導軌位于所述金屬軸與浮子室之間。 為了減小浮子的壁厚，所述的鐵磁性材質(zhì)的球體為外徑與所述非鐵磁性材質(zhì)的浮 子內(nèi)徑相等的球體，以提高浮子的承壓能力。 為了降低摩擦力，必須降低磁耦合力，亦即降低浮子的重量，其特征在于所述的鐵 磁性材質(zhì)的球體為中空的球體。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案之二是這樣實現(xiàn)的 與前述第一種技術(shù)方案相比，本技術(shù)方案所述的浮子式液位計，其特征在于
所述浮子采用非鐵磁性材質(zhì)，內(nèi)裝有1片以上與浮子內(nèi)徑相同的圓片形磁鋼A ;
所述磁聯(lián)接器內(nèi)的磁鋼為圓環(huán)形磁鋼B，所述磁鋼B固定在絕緣箱的中心部位，與 所述的磁聯(lián)接器內(nèi)的金屬軸同軸，與所述磁鋼A位于同一平面且磁極相反。二者的軸線平 行且均平行于地面，二者的磁極指向各自的軸線，二者的中垂面位于同一平面上。
上述技術(shù)方案是針對介質(zhì)溫度不太高的場合，亦即所述介質(zhì)溫度不會導致磁鋼退 磁時，為提高磁吸力而采取的方案。 在上述方案中，為了進一步提高其性能可分別增加如下技術(shù)特征，進一步優(yōu)化技 術(shù)方案 比如在高壓低密度的場合，為了平衡浮子的重力，給浮子一個向上的提升力，在上 述兩個方案的基礎(chǔ)上增設(shè)了定滑輪和平衡錘及聯(lián)接繩或聯(lián)接帶，所述定滑輪固定于浮子室 外側(cè)上方，聯(lián)接繩或聯(lián)接帶繞過定滑輪，兩端分別連接所述平衡錘和磁聯(lián)接器。
常規(guī)場合下，平衡錘的重量大于磁聯(lián)接器的重量以使浮子與磁聯(lián)接器始終形成上 下之間的拉力，避免浮子與磁聯(lián)接器之間在磁鋼的中間形成死區(qū)，產(chǎn)生滯后。這個拉力的大 小，以大于浮子室外的機械摩擦力且小于浮子與磁聯(lián)接器的上下最大磁耦合力減去機械摩 擦力。浮子的重力大于平衡錘的重力減去磁聯(lián)接器的重力且小于浮子與磁聯(lián)接器耦合分離 時所需的拉力減去機械摩擦力，并留有安全裕量。因磁聯(lián)接器下降時，需克服機械摩擦力， 浮子運動時亦有機械摩擦力。如浮子的重量減去浮子浸入液體一半時所受的浮力等于平 衡錘的重量減去磁聯(lián)接器的重量再減去機械摩擦力。此時，磁耦合力必須大于平衡錘的重 力減去磁聯(lián)接器的重力再加上機械摩擦力。 為了降低摩擦力及減少磨損，所述金屬軸和絕緣軸由安裝于所述磁聯(lián)接器兩側(cè)壁 上的軸承支承。 為防止磁聯(lián)接器偏轉(zhuǎn)，所述磁聯(lián)接器的重心在其中心線下方。 為實現(xiàn)更清晰準確地實現(xiàn)就地指示效果，所述金屬軸包括等高的兩段，分別與兩 根導軌在磁力作用下貼緊，所述導軌具有導電性，所述兩段金屬軸之間安裝有光源，所述光 源通過導線分別連接兩段金屬軸；靠近刻度尺的所述金屬軸沿其軸線開設(shè)通孔。
為便于在更寬的范圍內(nèi)讀數(shù)和進行目領(lǐng)U，所述的金屬軸通孔靠近刻度尺端裝有朝 向刻度尺的放大鏡或廣角鏡。 為實現(xiàn)信號遠傳，所述二根導軌或其中一根導軌覆蓋絕緣層后再纏繞電阻絲，在 液位升降狀態(tài)下，測量由金屬軸及導軌所形成的導電回路中的電阻值的變化可獲得液位 值。計算電阻值對應的液位值時，需減去光源的內(nèi)電阻，該內(nèi)電阻值若相比整個回路的電阻 所占比例小到可以忽略不計時，直接以電阻值與液位高度成線性關(guān)系來計算。如30W的光 源，采用12V的電壓供電時，光源的電阻用下式求得電阻R =電壓V2/功率N，即電阻R = 12730 = 144/30 = 4. 44Q (歐姆)。若考慮溫度變化對電阻絲阻值的影響，可考慮在所述 導電回路中聯(lián)有溫度補償導線或溫度補償電阻來補償。由于磁聯(lián)接器上、下位移使得整個 回路電阻產(chǎn)生變化，因此最好采用恒流源供電。 為進一步改善在黑暗中或夜間的目測或讀數(shù)，所述刻度尺采用帶有刻度的光帶尺 或自上而下包括不同發(fā)光顏色的光帶尺。 為便于遠距離目測，所述的磁聯(lián)接器的殼體用透明材料制成。 所述浮子式液位計還包括光控開關(guān)，用于控制光帶尺和/或夜光輪的光源的開 關(guān)。此時，光源是否點亮可通過控制回路的供電功率來實現(xiàn)。亦可在光源的兩端并聯(lián)一個 電磁開關(guān)來實現(xiàn)，電源功率小時，開關(guān)接通，反之斷開。 為達到防塵防爆之目的，可將信號遠傳部分全部裝在一個非導磁性材料的箱體 中。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是顯而易見的，本發(fā)明所公開的浮子式液位 計具有以下特點 1.解決了高溫高壓或高壓低密度介質(zhì)場合液位測量的難題。 2.浮子為球狀的，不易被卡住，無論是浮子還是與之通過磁力相耦合的磁聯(lián)接器 均為滾動摩擦，且摩擦副少，結(jié)構(gòu)非常簡單，零部件少，重量輕，從而使摩擦系數(shù)非常低，摩 擦系數(shù)由傳統(tǒng)的O. 15降至0.003以下。由此減少了滯后，提高了測量精度和靈敏度。
3.浮子及浮子室的尺寸大大減小，節(jié)省原材料。高溫時，節(jié)約昂貴的高合金鋼。
4.浮子的平衡配重機構(gòu)在浮子室外，對傳動機構(gòu)及其材料要求不高，如不用高低 溫軸承，可以潤滑。在一些諸如腐蝕場合或高低溫場合或高溫高壓場合節(jié)省大量的昂貴金 屬材料，降低成本，維護容易，維護成本低，結(jié)構(gòu)更加簡單。 5.導軌同時起著導軌限位，電源導線和信號傳感器這三種作用，大大簡化了結(jié)構(gòu)， 降低了制造成本，為國家節(jié)省了大量的原材料，降低企業(yè)的采購成本。 6.磁聯(lián)接器既起著耦合件現(xiàn)場指示的作用，又起著夜間照明的光源作用，還做傳 感部件之一，一舉多得，節(jié)省零部件，其他同類產(chǎn)品的現(xiàn)場指示和遠傳通常需要二個部件。
7.現(xiàn)場指示的設(shè)計，滿足了許許多多工廠、農(nóng)村、儲運站(庫)等場合黑暗或夜間 的觀測要求，尤其高壓鍋爐等危險場合。由于目測方便、直觀、準確，從而提高了安全性。同 時，光源靠近刻度尺，光能集中，利于節(jié)能。 8.連續(xù)遠傳的設(shè)計保證了信號連續(xù)，克服了采用大量磁敏或光敏元件信號不連續(xù)
和可靠性差的問題以及結(jié)構(gòu)復雜的問題。 9.浮子內(nèi)放一導磁材料的球，制造簡單，省胎膜具。 10.磁聯(lián)接器的設(shè)計簡單，減輕了浮子的載荷。
11.金屬軸與導軌吸合緊密，不會形成接觸不良，保證了可靠使用，并且降低了磨 損° 12.零部件的大大減少提高了產(chǎn)品的可靠性，同時使產(chǎn)品裝配與調(diào)試及現(xiàn)場標定 更加容易。


圖1是實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的左視圖；圖3是實施例1的另一種結(jié)構(gòu)示意4是圖3的左視圖；圖5是實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5的左視圖；圖7是實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是圖7的左視圖；圖9是實施例3的另一種結(jié)構(gòu)示意10是圖9的左視圖；圖11是實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是圖11的左視圖。
具體實施例方式
實施例1 如圖1，2，3，4所示的浮子式液位計包括非鐵磁性材質(zhì)的浮子室7、非鐵磁性材質(zhì) 的浮子1、浮子室外的刻度尺6、磁聯(lián)接器5和兩根導軌4 ;所述兩根導軌4安裝于所述浮子 室7外并與浮子室7等距； 所述浮子1為中空球型，其內(nèi)部裝有一個鐵磁性材質(zhì)的球體100，如圖1所示；所 述球體100可以是中空的，并且其外徑與所述浮子1的內(nèi)徑相同，如圖3所示；
所述磁聯(lián)接器5位于兩根導軌4之間，包括磁鋼5-1和金屬軸5-3 ;所述磁鋼5_1 位于磁聯(lián)接器5內(nèi)靠近浮子1的一側(cè)，其磁極正對浮子1 ;所述金屬軸5-3與導軌4垂直橫 架于磁聯(lián)接器5的兩側(cè)壁上，兩端露出所述側(cè)壁之外并通過磁力與所述導軌4相貼緊；金屬 軸5-3的長度大于所述兩根導軌4的間距； 為了保證磁聯(lián)接器5的平穩(wěn)，所述磁聯(lián)接器5上金屬軸5-3的正下方裝有一根與 金屬軸5-3平行且長度大于二根導軌間距的絕緣軸5-2'，該絕緣軸5-2'亦通過磁力與所述 導軌相吸附，軸承5-3'用于支承絕緣軸5-2'。 為了進一步平穩(wěn)，所述的金屬軸5-3和絕緣軸5-2'上固定裝有徑向外側(cè)帶有溝槽 的車輪。 所述導軌4位于所述金屬軸5-3與浮子室7之間。
其工作原理如下 浮子1隨著液位升降，其內(nèi)裝的鐵磁性材質(zhì)球體100與磁聯(lián)接器5上的磁鋼5-1 形成磁耦合力帶動磁聯(lián)接器5升降。
9
實施例2 如圖5，6所示的浮子式液位計包括非鐵磁性材質(zhì)的浮子室7、非鐵磁性材質(zhì)的浮 子1、磁聯(lián)接器5和兩根導軌4 ;所述兩根導軌4安裝于所述浮子室7外并與浮子室7等距；
所述浮子1為中空球型，其內(nèi)裝有1片以上與浮子內(nèi)徑相同的圓片形磁鋼A10 ;
所述磁聯(lián)接器5位于兩根導軌4之間，包括圓環(huán)形磁鋼B5-5和金屬軸5-3 ;，所 述磁鋼B5-5固定在絕緣箱5-4的中心部位，與所述磁聯(lián)接器5內(nèi)的金屬軸5-3同軸，磁鋼 A10和磁鋼B5-5的軸線相互平行且平行于地面，兩者的磁極分別位于其圓形端面上且兩者 N， S極相反布置，磁鋼A、B的軸線的中垂面位于同一平面；所述金屬軸5-3與導軌4垂直橫 架于磁聯(lián)接器5的兩側(cè)壁上，兩端露出所述側(cè)壁之外并通過磁力與所述導軌4相貼緊；金屬 軸5-3的長度大于所述兩根導軌4的間距；
所述導軌4位于所述金屬軸5-3與浮子室7之間。
本方案適用于一些介質(zhì)溫度不太高，亦即不會導致磁鋼退磁的場合。
實施例3 如圖7，8和圖9、10所示的浮子式液位計，其與實施例1所不同處在于，其浮子室 1外上方架設(shè)滑輪3，聯(lián)接繩或聯(lián)接帶2的二端分別聯(lián)接磁聯(lián)接器5和平衡錘ll，二根導軌 4在聯(lián)接繩或聯(lián)接帶2之間。 浮子1浸入被測液體一半時，平衡錘11的重力減去磁聯(lián)接器5的重力等于浮子1 的重力減去浮子1浸入被測液體一半時所受的浮力。由此通過平衡錘11帶動磁聯(lián)接器5 給浮子1一個向上的提升力并實現(xiàn)力的平衡。 液位升降時，這個力的平衡被打破，磁聯(lián)接器5與平衡錘11隨著上、下運動。磁聯(lián) 接器5上的軸沿著導軌4上、下運動。
實施例4 如圖11，12所示的浮子式液位計，其與實施例2所不同處在于浮子室l外上方架 設(shè)滑輪3，聯(lián)接繩或聯(lián)接帶2的二端分別聯(lián)接磁聯(lián)接器5和平衡錘11， 二根導軌4在聯(lián)接繩 或聯(lián)接帶2之間。 浮子1浸入被測液體一半時，平衡錘11的重力減去磁聯(lián)接器5的重力等于浮子1 的重力減去浮子1浸入被測液體一半時所受的浮力。由此通過平衡錘11帶動磁聯(lián)接器5 給浮子1一個向上的提升力并實現(xiàn)力的平衡。 液位升降時，這個力的平衡被打破，磁聯(lián)接器5與平衡錘11隨著上、下運動。磁聯(lián) 接器5上的軸沿著導軌4上、下運動。 上述方案中，還可分別增加以下技術(shù)特征，獲得更好的技術(shù)效果，包括
磁聯(lián)接器5上做指示標記對應刻度尺6即可讀取液位值。 為了降低摩擦力對測量精度的影響，將傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的浮子1由軸線垂直于地面的圓 柱形改為球狀。從而使浮子l的運動由滑動變?yōu)闈L動，大幅降低了摩擦系數(shù)，提高了測量精 度。又由于浮子為中空的結(jié)構(gòu)，由此降低了浮子的重量，因此可以降低磁耦合力，這就進一 步降低了摩擦力。 為了降低摩擦力及減少磨損，所述金屬軸5-2和絕緣軸5-2'安裝于所述磁聯(lián)接器 兩側(cè)壁上的軸承5-2和5-2'支承。 為防止磁聯(lián)接器5偏轉(zhuǎn)，所述磁聯(lián)接器5的重心在其中心線下方。
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為實現(xiàn)更清晰準確地實現(xiàn)就地指示效果，所述金屬軸包括等高的兩段，分別與兩 根導軌在磁力作用下貼緊，所述兩段金屬軸之間安裝有光源，所述光源通過導線分別連接 兩段金屬軸；靠近刻度尺的所述金屬軸沿其軸線開設(shè)通孔。 為便于在更寬的范圍內(nèi)讀數(shù)和進行目測，所述的金屬軸通孔靠近刻度尺端裝有朝 向刻度尺的放大鏡或廣角鏡。 為實現(xiàn)信號遠傳，所述二根導軌或其中一根導軌覆蓋絕緣層后再纏繞電阻絲，在 液位升降狀態(tài)下，測量由金屬軸及導軌所形成的導電回路中的電阻值的變化可獲得液位 值。計算電阻值對應的液位值時，需減去光源的內(nèi)電阻，該內(nèi)電阻值若相比整個回路的電阻 所占比例小到可以忽略不計時，直接以電阻值與液位高度成線性關(guān)系來計算。若考慮溫度 變化對電阻絲阻值的影響，可考慮在所述導電回路中串聯(lián)溫度補償導線或溫度補償電阻。
為了更加便于對比觀測，刻度尺可以用帶有發(fā)光的光帶制成，其上刻有刻度。這更 加有利于光帶尺與帶光源的磁聯(lián)接器對比顯示。 —個更加直觀的辦法是刻度尺上用不同顏色標記或刻度尺用不同顏色的光帶尺 分段組成。如用紅、黃、綠的幾種顏色排列組合。 該浮子式液位計還包括光控開關(guān)，用于控制光帶尺和光源的開關(guān)，此時，光源是否 點亮可通過控制回路的供電功率來實現(xiàn)。亦可在光源的二端并聯(lián)一個電磁開關(guān)來實現(xiàn)，電 源功率小時，開關(guān)接通，反之斷開。 本發(fā)明上述方案的任何一種組合均在保護范圍內(nèi)。 發(fā)明人做過多年設(shè)備管理，做過壓力容器和管道設(shè)計，研究過多種液位計。選擇這 樣的方案是對比多種設(shè)計，在考慮節(jié)能、成本、可靠性、可維修性、適用的工藝條件、市場需 求性、可加工性以及旨在解決現(xiàn)有的技術(shù)難題等種種因素基礎(chǔ)上，并對浮子與浮子室進行 強度計算和材料選擇后設(shè)計出的優(yōu)選方案；經(jīng)大量實驗證明，本發(fā)明所公開的浮子式液位 計解決了高溫高壓或高壓低密度介質(zhì)中液位測量的難題，測量精度高；而且結(jié)構(gòu)簡單，使用 方便，制造及維護成本低，適用廣泛。 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種浮子式液位計，包括非鐵磁性材質(zhì)的浮子室、非鐵磁性材質(zhì)的浮子、刻度尺、磁聯(lián)接器和兩根導軌；所述兩根導軌安裝于所述浮子室外并與浮子室等距；其特征在于所述浮子為中空球型，其內(nèi)部裝有一個鐵磁性材質(zhì)的球體；所述磁聯(lián)接器位于兩根導軌之間，包括磁鋼和金屬軸；所述磁鋼位于磁聯(lián)接器內(nèi)靠近浮子的一側(cè)，其磁極正對浮子；所述金屬軸與導軌垂直橫架于磁聯(lián)接器的兩側(cè)壁上，兩端露出所述側(cè)壁之外并通過磁力與所述導軌相貼緊；金屬軸的長度大于所述兩根導軌的間距；所述導軌位于所述金屬軸與浮子室之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的浮子式液位計，其特征在于還包括定滑輪和平衡鍾，所述定滑輪固定于浮子室外側(cè)上方，聯(lián)接繩或聯(lián)接帶繞過定 滑輪，兩端分別連接所述平衡鍾和磁聯(lián)接器。
3. —種浮子式液位計，包括非鐵磁性材質(zhì)的浮子室、非鐵磁性材質(zhì)的浮子、磁聯(lián)接器和 兩根導軌；所述兩根導軌安裝于所述浮子室外并與浮子室等距；其特征在于所述浮子為中空球型，其內(nèi)裝有1片以上與浮子內(nèi)徑相同的圓片形磁鋼A ;所述磁聯(lián)接器位于兩根導軌之間，包括圓環(huán)形磁鋼B和金屬軸；，所述磁鋼B固定在絕 緣箱的中心部位，與所述的磁聯(lián)接器內(nèi)的金屬軸同軸，磁鋼A和磁鋼B的軸線相互平行且平 行于地面，兩者的磁極分別位于其圓形端面上且兩者N， S極相反布置，磁鋼A、 B的軸線的 中垂面位于同一平面；所述金屬軸與導軌垂直橫架于磁聯(lián)接器上的絕緣箱的兩側(cè)壁上，兩 端露出所述側(cè)壁之外并通過磁力與所述導軌相貼緊；金屬軸的長度大于所述兩根導軌的間 距；所述導軌位于所述金屬軸與浮子室之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的浮子式液位計，其特征在于還包括定滑輪和平衡錘，所述定滑輪固定于浮子室外側(cè)上方，聯(lián)接繩或聯(lián)接帶繞過定 滑輪，兩端分別連接所述平衡錘和磁聯(lián)接器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的浮子式液位計，其特征在于 所述鐵磁性材質(zhì)的球體的外徑與所述非鐵磁性材質(zhì)的浮子內(nèi)徑相等的球體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的浮子式液位計，其特征在于 所述鐵磁性材質(zhì)的球體為中空的球體。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的浮子式液位計，其特征在于 所述金屬軸由安裝于所述磁聯(lián)接器兩側(cè)壁上的軸承支承。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的浮子式液位計，其特征在于 所述磁聯(lián)接器的重心在其中心線下方。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的浮子式液位計，其特征在于所述導軌是導電性材質(zhì)；所述金屬軸包括等高的兩段，分別與兩根導軌在磁力作用下 貼緊，所述兩段金屬軸之間安裝有光源，所述光源通過導線分別連接兩段金屬軸；靠近刻度 尺的所述金屬軸沿其軸線開設(shè)通孔。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9任一所述的浮子式液位計，其特征在于 所述的金屬軸通孔靠近刻度尺端裝有朝向刻度尺的放大鏡或廣角鏡。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1 4任一所述的浮子式液位計，其特征在于所述兩根導軌或其中一根導軌覆蓋絕緣層后再纏繞電阻絲，在液位升降狀態(tài)下，測量 由金屬軸及導軌所形成的導電回路中的電阻值的變化可獲得液位值。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11任一所述的浮子式液位計，其特征在于 所述導電回路中還聯(lián)有溫度補償導線或溫度補償電阻。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1或2任一所述的浮子或液位計，其特征在于所述的磁聯(lián)接器上金屬軸的正下方裝有一根與金屬軸平行且長度大于二根導軌間距 的絕緣軸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于高溫高壓或高壓低密度介質(zhì)的浮子式液位計，包括浮子室及浮子、刻度尺，其特征在于，所述浮子中空球型，還包括導軌和磁聯(lián)接器，磁聯(lián)接器內(nèi)裝有磁鋼或圓片形磁鋼，與非鐵磁性材質(zhì)的浮子內(nèi)的磁性材質(zhì)的球體或非鐵磁性材質(zhì)的浮子內(nèi)的圓片形磁鋼形成磁力吸引，橫架于磁聯(lián)接器兩側(cè)壁上的金屬軸露出兩側(cè)壁之外并通過所述磁力與導軌相貼緊，并在此磁力帶動下沿導軌上下移動。還通過在導軌上纏繞電阻絲測量回路電阻值的變化，實現(xiàn)信號的連續(xù)遠傳。本發(fā)明解決了高溫高壓或高壓低密度介質(zhì)中液位測量的難題，測量精度高；而且結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，制造及維護成本低，適用廣泛。
文檔編號G01F23/64GK101726344SQ20091021968
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者劉勇, 劉秋實, 王嘉賢, 王媛媛, 遲云峰 申請人:大連嘉信機電儀表有限公司