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(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及液位測(cè)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(jì)。
背景技術(shù)：
液位計(jì)是應(yīng)用場(chǎng)合極其廣泛的儀表，已有的液位測(cè)量?jī)x表，種類繁多，五花八門。 現(xiàn)針對(duì)高溫高壓容器、介質(zhì)為強(qiáng)腐蝕性或壓力高而介質(zhì)密度低的場(chǎng)合，作如下分析 在高壓或高壓低密度的場(chǎng)合應(yīng)用浮子式液位計(jì)時(shí)，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(duì)于高溫高壓場(chǎng)合則浮子的制造更加困難因?yàn)榻饘俨?料在高溫下強(qiáng)度降低，則浮子的壁厚需隨之增加，壓力同時(shí)高時(shí)，浮子的壁厚進(jìn)一步增加， 導(dǎo)致浮子的重量增加，使浮子液位計(jì)的靈敏度降低甚至不能用，若增大浮子直徑來(lái)提高靈 敏度，其壁厚隨之相應(yīng)增加，且使浮子室的直徑和壁厚相應(yīng)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(yīng)的浮子室 直徑小來(lái)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(shí)，浮子及浮子室均需制作的很長(zhǎng)，甚至由于浮子的比重大而不能使 用。 如ZL89210640. 9所述，該液位計(jì)采用滾動(dòng)摩擦減小了摩擦力，它的不足之處在 于1、信號(hào)遠(yuǎn)傳部分需另加一個(gè)帶骨架的滑線電阻器和滑線電阻器的活動(dòng)臂，使結(jié)構(gòu)復(fù)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(jiǎn)單，但在浮子采用非鐵 磁性材料時(shí)，在水線(液位線)或赤道帶鑲嵌鐵磁性材料，由此會(huì)形成滑動(dòng)摩擦導(dǎo)致摩擦 力大，可見(jiàn)該實(shí)用新型人只考慮到球狀浮子制造簡(jiǎn)單，再加上在水平線或赤道帶鑲嵌鐵磁 性材料，并提到滑動(dòng)摩擦除垢，可見(jiàn)該實(shí)用新型人并未考慮浮子形狀對(duì)摩擦力的影響。如 ZL200410015416. 7所述，該液位計(jì)較好地解決了高壓鍋爐的應(yīng)用，但其磁車需要4個(gè)輪，否 則游標(biāo)會(huì)偏轉(zhuǎn)或上下晃動(dòng)而無(wú)法使用，這樣一則使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，二則使磁車重量被增加，進(jìn)而 增加了浮子的載荷，這相當(dāng)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(chǎng) 合的使用。浮子與浮子室為滑動(dòng)摩擦，摩擦力大，顯示滯后，誤差大?，F(xiàn)場(chǎng)指示與遠(yuǎn)傳用了 二個(gè)結(jié)構(gòu)件或固定骨架，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜。遠(yuǎn)傳信號(hào)不連續(xù)。 為了解決上述的問(wèn)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(lái)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(chǎng)合的使用，但它 的不足之處在于1.工作壓力高時(shí)，磁耦合件之間的隔板會(huì)很厚，該隔板的軸向端面是平 的，它相當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)會(huì)很厚，該隔板若厚度很大，會(huì)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(jí)的，若在圓形管道外徑向耦合，其壁厚會(huì)小很多，做壓力容器或管道設(shè)計(jì)的都 會(huì)計(jì)算出該壁厚，查壓力容器或管道設(shè)計(jì)手冊(cè)亦可計(jì)算出來(lái)，同時(shí)可見(jiàn)耗費(fèi)材料多。2.浮子室內(nèi)件多，腐蝕介質(zhì)場(chǎng)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(dòng)易引起斷裂，影響壽命。4.夜間或黑暗場(chǎng)合目測(cè)困難。5.現(xiàn)場(chǎng)指示和遠(yuǎn)傳用了兩 套結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響可靠性，制造成本高。6.上、下兩個(gè)滑輪拉緊色帶，增加了摩擦力，影 響靈敏度和測(cè)量精度。7.磁耦合件為滑動(dòng)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(diǎn)是加裝平衡錘補(bǔ)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(shí)或壓力高且密度低時(shí)的需要。但它們的不足之處在于1.高溫高 壓時(shí)，必須用昂貴的高合金鋼制作浮子室和平衡錘室，這是兩個(gè)室，由此大幅度提高了制作 成本。2.平衡錘室會(huì)積累凝液，而當(dāng)平衡錘浸入凝液時(shí)受向上的浮力影響測(cè)量精度。3.浮 子室及與浮子室相通的平衡錘室內(nèi)件多，當(dāng)介質(zhì)為強(qiáng)腐蝕性時(shí)，須選用耐腐蝕材料或作防 腐處理。4.高溫場(chǎng)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(chǎng)合下。 6.遠(yuǎn)傳信號(hào)不連續(xù)。7.現(xiàn)場(chǎng)指示在黑暗時(shí)難以觀測(cè)。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(jì)的使用溫度。 如ZL200720117496. 6所述，它的優(yōu)點(diǎn)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(chǎng)合的需要。同時(shí)由于浮子室制作的約是其它同類產(chǎn)品的 二倍長(zhǎng)，避免了平衡錘浸入被測(cè)介質(zhì)時(shí)平衡錘受浮力引起的誤差，提高了測(cè)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(chǎng)合下浪費(fèi) 很多高合金鋼，增加了制作成本。2浮子室長(zhǎng)度增加約一倍，進(jìn)一步增加了制造成本，還造成 體積龐大、占用空間，運(yùn)輸亦不便。3.內(nèi)件多，腐蝕性介質(zhì)耗費(fèi)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(lái)的浮子室壁厚增加會(huì)引起對(duì)干簧管的 作用太弱直至不起作用。5.現(xiàn)場(chǎng)指示在黑暗時(shí)難以觀測(cè)。6.運(yùn)輸過(guò)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(qǐng)?zhí)枮?3115704. 8實(shí)用新型專利申請(qǐng)中所述，其優(yōu)點(diǎn)是采用了配重機(jī)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(yuǎn)大于外壓，由于管承受外壓。高壓時(shí)壁 厚大，浪費(fèi)材料。2. 二根管伸進(jìn)容器，浪費(fèi)材料更多，尤其高溫時(shí)。許多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，使用溫度 大于40(TC時(shí)，承壓元件或受力元件不允許用碳鋼(本條對(duì)前述及后述全部適用)，其配重 塊所在的管道此時(shí)需用高合金鋼，導(dǎo)致成本更高.3.用于腐蝕介質(zhì)場(chǎng)合時(shí)，需用更多的耐 腐蝕材料，進(jìn)一步增大了成本。4.結(jié)構(gòu)復(fù)雜。5.黑暗場(chǎng)所難以觀測(cè)。6.磁耦合件之間為滑 動(dòng)摩擦導(dǎo)致摩擦力大，影響精度。 如ZL93213461. 0所述，它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，磁鋼在被測(cè)介質(zhì)的外面，提高了溫
度使用范圍。游標(biāo)所在游標(biāo)管內(nèi)的液體對(duì)游標(biāo)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(chǎng)顯示在黑暗場(chǎng)
合難以觀測(cè)。3.游標(biāo)室所用的材料和內(nèi)部介質(zhì)及滑動(dòng)摩擦導(dǎo)致摩擦系數(shù)大，影響精度。 可見(jiàn)，現(xiàn)有技術(shù)不同程度的存在著下列當(dāng)中的問(wèn)題 1、更高的工作壓力和高溫高壓或高壓力低密度場(chǎng)合難以應(yīng)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(chǎng)合)，增加了制造成本； 3、平衡錘或平衡錘浸入待測(cè)液體，影響測(cè)量精度；
5[0015] 4、就地指示不清晰；黑暗場(chǎng)所難以觀測(cè)； 5、裝配與標(biāo)定困難； 6、因其結(jié)構(gòu)龐大，運(yùn)輸后重新裝配調(diào)校，增加了包裝和運(yùn)輸負(fù)擔(dān)； 7、遠(yuǎn)傳信號(hào)不連續(xù)； 8、摩擦副多或浮子與管壁之間為滑動(dòng)摩擦，導(dǎo)致摩擦力大，(鋼對(duì)鋼的滑動(dòng)摩擦系 數(shù)ii為0. 15，鋼對(duì)鋼的圓柱徑向滾動(dòng)摩擦系數(shù)為0. 05，球形鋼珠對(duì)鋼的摩擦系數(shù)為0. 003 以下。本實(shí)用新型采用了摩擦系數(shù)很低的鋼珠對(duì)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實(shí)用新型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(diǎn)可通過(guò)檢索現(xiàn)有技術(shù)和國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品而獲知。既使有的實(shí) 用新型人采用了滾動(dòng)摩擦的辦法，其摩擦系數(shù)仍然大，且其設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)尤為復(fù)雜。尤其是現(xiàn) 有的磁浮子或通過(guò)磁力耦合的浮子產(chǎn)品，至今沒(méi)有球狀的。浮子與之通過(guò)磁力相耦合的件 之間均同時(shí)為滾動(dòng)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<formula>formula see original document page 6</formula> 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(gè)與摩擦力相等的浮力F1，亦即<formula>formula see original document page 6</formula>由此可知，液位 變化近42. 5毫米才能使浮子移動(dòng)，若介質(zhì)密度低，這個(gè)值還相應(yīng)增大。若磁耦合力再大，這 個(gè)值進(jìn)一步增大。至今在磁耦合式或磁浮子式液位計(jì)上未發(fā)現(xiàn)用球形浮子的原因是因?yàn)椴?用磁浮子時(shí)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(shí)，很多人忽略了摩擦力這一因素對(duì)測(cè)量精度的影響，國(guó)內(nèi)外的產(chǎn)品均 如此。由此可見(jiàn)摩擦力對(duì)測(cè)量的影響十分大。 9、此外，有的液位計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如現(xiàn)場(chǎng)指示與遠(yuǎn)傳需用二套機(jī)構(gòu)，其他復(fù)雜的機(jī)械 機(jī)構(gòu)等等，尺寸龐大，可靠性差，成本高；同時(shí)， 一方面造成浮子或浮子室需制作的很長(zhǎng)，浪 費(fèi)材料，尺寸龐大，包裝運(yùn)輸負(fù)擔(dān)重；另一方面，造成維護(hù)困難，維修不便，維修成本高。如浮 子室內(nèi)件多，維修時(shí)必須拆開(kāi)浮子室，拆卸麻煩，拆卸后往往需要換密封。同時(shí)還要進(jìn)行水 壓和氣密試驗(yàn)。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?jī)?nèi)和工地上或許多室外場(chǎng)合不可能為一個(gè)液位計(jì)裝設(shè)一個(gè)大照 明燈，更不可能為每個(gè)液位計(jì)分別裝設(shè)照明燈，這亦不利于節(jié)能。由此引起觀測(cè)不便。 11、浮子或浮子室需制作的很長(zhǎng)，浪費(fèi)材料，尺寸龐大，包裝運(yùn)輸負(fù)擔(dān)重。

實(shí)用新型內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述種種不足，本實(shí)用新型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(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)之缺陷的浮子式液位計(jì)。 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案之一是這樣實(shí)現(xiàn)的 —種浮子式液位計(jì)，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(dǎo)軌，所述兩根導(dǎo)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(gè)鐵磁性材質(zhì)的球體；[0030] 所述磁聯(lián)接器位于兩根導(dǎo)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(duì)浮子；所述金屬軸與導(dǎo)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(guò)磁力與所述導(dǎo)軌相貼緊；金屬軸的長(zhǎng)度大于所述兩根 導(dǎo)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(zhǎng)度大于二根導(dǎo)軌間距的絕緣軸，該絕緣軸亦通過(guò)磁力與所述導(dǎo)軌相吸附。 為了進(jìn)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(dǎo)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。 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案之二是這樣實(shí)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(jì)，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(duì)介質(zhì)溫度不太高的場(chǎng)合，亦即所述介質(zhì)溫度不會(huì)導(dǎo)致磁鋼退 磁時(shí)，為提高磁吸力而采取的方案。 在上述方案中，為了進(jìn)一步提高其性能可分別增加如下技術(shù)特征，進(jìn)一步優(yōu)化技 術(shù)方案 比如在高壓低密度的場(chǎng)合，為了平衡浮子的重力，給浮子一個(gè)向上的提升力，在上 述兩個(gè)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(guò)定滑輪，兩端分別連接所述平衡錘和磁聯(lián)接器。 常規(guī)場(chǎng)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(gè)拉力的大 小，以大于浮子室外的機(jī)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(jī)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(shí)所需的拉力減去機(jī)械摩擦力，并留有安全裕量。因磁聯(lián)接器下降時(shí)，需克服機(jī)械摩擦力， 浮子運(yùn)動(dòng)時(shí)亦有機(jī)械摩擦力。如浮子的重量減去浮子浸入液體一半時(shí)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(jī)械摩擦力。此時(shí)，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(jī)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(shí)現(xiàn)更清晰準(zhǔn)確地實(shí)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(dǎo)軌在磁力作用下貼緊，所述導(dǎo)軌具有導(dǎo)電性，所述兩段金屬軸之間安裝有光源，所述光 源通過(guò)導(dǎo)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(kāi)設(shè)通孔。[0047] 為便于在更寬的范圍內(nèi)讀數(shù)和進(jìn)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(shí)現(xiàn)信號(hào)遠(yuǎn)傳，所述二根導(dǎo)軌或其中一根導(dǎo)軌覆蓋絕緣層后再纏繞電阻絲，在 液位升降狀態(tài)下，測(cè)量由金屬軸及導(dǎo)軌所形成的導(dǎo)電回路中的電阻值的變化可獲得液位 值。計(jì)算電阻值對(duì)應(yīng)的液位值時(shí)，需減去光源的內(nèi)電阻，該內(nèi)電阻值若相比整個(gè)回路的電阻 所占比例小到可以忽略不計(jì)時(shí)，直接以電阻值與液位高度成線性關(guān)系來(lái)計(jì)算。如30W的光 源，采用12V的電壓供電時(shí)，光源的電阻用下式求得電阻R =電壓V7功率N，即電阻R = 12730 = 144/30 = 4. 44Q (歐姆)。若考慮溫度變化對(duì)電阻絲阻值的影響，可考慮在所述 導(dǎo)電回路中聯(lián)有溫度補(bǔ)償導(dǎo)線或溫度補(bǔ)償電阻來(lái)補(bǔ)償。由于磁聯(lián)接器上、下位移使得整個(gè) 回路電阻產(chǎn)生變化，因此最好采用恒流源供電。 為進(jìn)一步改善在黑暗中或夜間的目測(cè)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(yuǎn)距離目測(cè)，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(jì)還包括光控開(kāi)關(guān)，用于控制光帶尺和/或夜光輪的光源的開(kāi) 關(guān)。此時(shí)，光源是否點(diǎn)亮可通過(guò)控制回路的供電功率來(lái)實(shí)現(xiàn)。亦可在光源的兩端并聯(lián)一個(gè) 電磁開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，電源功率小時(shí)，開(kāi)關(guān)接通，反之?dāng)嚅_(kāi)。 為達(dá)到防塵防爆之目的，可將信號(hào)遠(yuǎn)傳部分全部裝在一個(gè)非導(dǎo)磁性材料的箱體 中。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是顯而易見(jiàn)的，本實(shí)用新型所公開(kāi)的浮 子式液位計(jì)具有以下特點(diǎn) 1.解決了高溫高壓或高壓低密度介質(zhì)場(chǎng)合液位測(cè)量的難題。 2.浮子為球狀的，不易被卡住，無(wú)論是浮子還是與之通過(guò)磁力相耦合的磁聯(lián)接器 均為滾動(dòng)摩擦，且摩擦副少，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)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(cè)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(shí)，節(jié)約昂貴的高合金鋼。 4.浮子的平衡配重機(jī)構(gòu)在浮子室外，對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其材料要求不高，如不用高低 溫軸承，可以潤(rùn)滑。在一些諸如腐蝕場(chǎng)合或高低溫場(chǎng)合或高溫高壓場(chǎng)合節(jié)省大量的昂貴金 屬材料，降低成本，維護(hù)容易，維護(hù)成本低，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。 5.導(dǎo)軌同時(shí)起著導(dǎo)軌限位，電源導(dǎo)線和信號(hào)傳感器這三種作用，大大簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)， 降低了制造成本，為國(guó)家節(jié)省了大量的原材料，降低企業(yè)的采購(gòu)成本。 6.磁聯(lián)接器既起著耦合件現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)指示和遠(yuǎn)傳通常需要二個(gè)部件。 7.現(xiàn)場(chǎng)指示的設(shè)計(jì)，滿足了許許多多工廠、農(nóng)村、儲(chǔ)運(yùn)站(庫(kù))等場(chǎng)合黑暗或夜間 的觀測(cè)要求，尤其高壓鍋爐等危險(xiǎn)場(chǎng)合。由于目測(cè)方便、直觀、準(zhǔn)確，從而提高了安全性。同 時(shí)，光源靠近刻度尺，光能集中，利于節(jié)能。 8.連續(xù)遠(yuǎn)傳的設(shè)計(jì)保證了信號(hào)連續(xù)，克服了采用大量磁敏或光敏元件信號(hào)不連續(xù)
和可靠性差的問(wèn)題以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題。 9.浮子內(nèi)放一導(dǎo)磁材料的球，制造簡(jiǎn)單，省胎膜具。 10.磁聯(lián)接器的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，減輕了浮子的載荷。[0064] 11.金屬軸與導(dǎo)軌吸合緊密，不會(huì)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(shí)使產(chǎn)品裝配與調(diào)試及現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定 更加容易。

圖1是實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的左視圖；圖3是實(shí)施例1的另一種結(jié)構(gòu)示意圖圖4是圖3的左視圖；圖5是實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5的左視圖；圖7是實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是圖7的左視圖；圖9是實(shí)施例3的另一種結(jié)構(gòu)示意圖圖10是圖9的左視圖；圖11是實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是圖11的左視圖。
具體實(shí)施方式實(shí)施例1 如圖1，2，3，4所示的浮子式液位計(jì)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(dǎo)軌4 ;所述兩根導(dǎo)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(gè)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(dǎo)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(duì)浮子1 ;所述金屬軸5-3與導(dǎo)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(guò)磁力與所述導(dǎo)軌4相貼緊；金屬 軸5-3的長(zhǎng)度大于所述兩根導(dǎo)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(zhǎng)度大于二根導(dǎo)軌間距的絕緣軸5-2'，該絕緣軸5-2'亦通過(guò)磁力與所述 導(dǎo)軌相吸附，軸承5-3'用于支承絕緣軸52'。 為了進(jìn)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(dǎo)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(dòng)磁聯(lián)接器5升降。[0087] 實(shí)施例2 如圖5，6所示的浮子式液位計(jì)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(dǎo)軌4 ;所述兩根導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(guò)磁力與所述導(dǎo)軌4相貼緊；金屬 軸5-3的長(zhǎng)度大于所述兩根導(dǎo)軌4的間距；所述導(dǎo)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(huì)導(dǎo)致磁鋼退磁的場(chǎng)合。 實(shí)施例3 如圖7，8和圖9、10所示的浮子式液位計(jì)，其與實(shí)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(dǎo)軌 4在聯(lián)接繩或聯(lián)接帶2之間。 浮子1浸入被測(cè)液體一半時(shí)，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(cè)液體一半時(shí)所受的浮力。由此通過(guò)平衡錘11帶動(dòng)磁聯(lián)接器5 給浮子1一個(gè)向上的提升力并實(shí)現(xiàn)力的平衡。 液位升降時(shí)，這個(gè)力的平衡被打破，磁聯(lián)接器5與平衡錘11隨著上、下運(yùn)動(dòng)。磁聯(lián) 接器5上的軸沿著導(dǎo)軌4上、下運(yùn)動(dòng)。 實(shí)施例4 如圖11，12所示的浮子式液位計(jì)，其與實(shí)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(dǎo)軌4在聯(lián)接繩 或聯(lián)接帶2之間。 浮子1浸入被測(cè)液體一半時(shí)，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(cè)液體一半時(shí)所受的浮力。由此通過(guò)平衡錘11帶動(dòng)磁聯(lián)接器5 給浮子1一個(gè)向上的提升力并實(shí)現(xiàn)力的平衡。 液位升降時(shí)，這個(gè)力的平衡被打破，磁聯(lián)接器5與平衡錘11隨著上、下運(yùn)動(dòng)。磁聯(lián) 接器5上的軸沿著導(dǎo)軌4上、下運(yùn)動(dòng)。 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(biāo)記對(duì)應(yīng)刻度尺6即可讀取液位值。 為了降低摩擦力對(duì)測(cè)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(yùn)動(dòng)由滑動(dòng)變?yōu)闈L動(dòng)，大幅降低了摩擦系數(shù)，提高了測(cè)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(jìn)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。[0106] 為實(shí)現(xiàn)更清晰準(zhǔn)確地實(shí)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(dǎo)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(guò)導(dǎo)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(kāi)設(shè)通孔。 為便于在更寬的范圍內(nèi)讀數(shù)和進(jìn)行目測(cè)，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(shí)現(xiàn)信號(hào)遠(yuǎn)傳，所述二根導(dǎo)軌或其中一根導(dǎo)軌覆蓋絕緣層后再纏繞電阻絲，在 液位升降狀態(tài)下，測(cè)量由金屬軸及導(dǎo)軌所形成的導(dǎo)電回路中的電阻值的變化可獲得液位 值。計(jì)算電阻值對(duì)應(yīng)的液位值時(shí)，需減去光源的內(nèi)電阻，該內(nèi)電阻值若相比整個(gè)回路的電阻 所占比例小到可以忽略不計(jì)時(shí)，直接以電阻值與液位高度成線性關(guān)系來(lái)計(jì)算。若考慮溫度 變化對(duì)電阻絲阻值的影響，可考慮在所述導(dǎo)電回路中串聯(lián)溫度補(bǔ)償導(dǎo)線或溫度補(bǔ)償電阻。 為了更加便于對(duì)比觀測(cè)，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(duì)比顯示。 —個(gè)更加直觀的辦法是刻度尺上用不同顏色標(biāo)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(jì)還包括光控開(kāi)關(guān)，用于控制光帶尺和光源的開(kāi)關(guān)，此時(shí)，光源是否 點(diǎn)亮可通過(guò)控制回路的供電功率來(lái)實(shí)現(xiàn)。亦可在光源的二端并聯(lián)一個(gè)電磁開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，電 源功率小時(shí)，開(kāi)關(guān)接通，反之?dāng)嚅_(kāi)。 本實(shí)用新型上述方案的任何一種組合均在保護(hù)范圍內(nèi)。 實(shí)用新型人做過(guò)多年設(shè)備管理，做過(guò)壓力容器和管道設(shè)計(jì)，研究過(guò)多種液位計(jì)。選 擇這樣的方案是對(duì)比多種設(shè)計(jì)，在考慮節(jié)能、成本、可靠性、可維修性、適用的工藝條件、市 場(chǎng)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(duì)浮子與浮子室 進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和材料選擇后設(shè)計(jì)出的優(yōu)選方案；經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)證明，本實(shí)用新型所公開(kāi)的浮 子式液位計(jì)解決了高溫高壓或高壓低密度介質(zhì)中液位測(cè)量的難題，測(cè)量精度高；而且結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，使用方便，制造及維護(hù)成本低，適用廣泛。 以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用 新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種浮子式液位計(jì)，包括非鐵磁性材質(zhì)的浮子室、非鐵磁性材質(zhì)的浮子、 度尺、磁聯(lián)接器和兩根導(dǎo)軌；所述兩根導(dǎo)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(gè)鐵磁性材質(zhì)的球體；所述磁聯(lián)接器位于兩根導(dǎo)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(duì)浮子；所述金屬軸與導(dǎo)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(guò)磁力與所述導(dǎo)軌相貼緊；金屬軸的長(zhǎng)度大于所述兩根導(dǎo)軌的間距；所述導(dǎo)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(jì)，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(guò)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(jì)，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(dǎo)軌；所述兩根導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(guò)磁力與所述導(dǎo)軌相貼緊；金屬軸的長(zhǎng)度大于所述兩根導(dǎo)軌的間 距；所述導(dǎo)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(jì)，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(guò)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(jì)，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(jì)，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(jì)，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(jì)，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(jì)，其特征在于所述導(dǎo)軌是導(dǎo)電性材質(zhì)；所述金屬軸包括等高的兩段，分別與兩根導(dǎo)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(guò)導(dǎo)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(kāi)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(jì)，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(jì)，其特征在于所述兩根導(dǎo)軌或其中一根導(dǎo)軌覆蓋絕緣層后再纏繞電阻絲，在液位升降狀態(tài)下，測(cè)量 由金屬軸及導(dǎo)軌所形成的導(dǎo)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(jì)，其特征在于 所述導(dǎo)電回路中還聯(lián)有溫度補(bǔ)償導(dǎo)線或溫度補(bǔ)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(jì)，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(zhǎng)度大于二根導(dǎo)軌間距 的絕緣軸。
專利摘要本實(shí)用新型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(jì)，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(dǎo)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(guò)所述磁力與導(dǎo)軌相貼緊，并在此磁力帶動(dòng)下沿導(dǎo)軌上下移動(dòng)。還通過(guò)在導(dǎo)軌上纏繞電阻絲測(cè)量回路電阻值的變化，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的連續(xù)遠(yuǎn)傳。本實(shí)用新型解決了高溫高壓或高壓低密度介質(zhì)中液位測(cè)量的難題，測(cè)量精度高；而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，制造及維護(hù)成本低，適用廣泛。
文檔編號(hào)G01F23/30GK201532231SQ20092024785
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)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(shí), 王嘉賢, 王媛媛, 遲云峰 申請(qǐng)人:大連嘉信機(jī)電儀表有限公司