專利名稱：一種就地指示的浮子式液位計的制作方法
技術領域：
本發明涉及液位測量領域，特別涉及到一種浮子式或磁浮子式液位計。
背景技術：
液位計是應用場合極其廣泛的儀表，很多人研究現有技術存在的問題。 已有的液位測量儀表，種類繁多，五花八門，各有所長，亦存在著不足，基于本發明
擬解決的現有儀表存在的現場指示不清晰，黑暗場合或夜間難以觀測，遠傳信號不連續，遠
傳與就地指示用二套機構，摩擦力大影響測量精度等一系列問題，將已有的對比技術分述
如下 —現有就地指示式和/或另帶有遠傳的浮子式液位計 許許多多場合需要就地指示式液位儀表，常用的玻璃板液位計易被污染，影響觀 測直讀，雙色水位計不能用于高壓場合。 許許多多的場合光線不好，現有的現場指示儀表觀測直讀困難，尤其夜間，從節能 的角度，不可能為每個現場儀表在廠房或現場上裝個照明燈用于觀測。 如專利號CN86101109B所公開的一種方案其滾軸滑輪在浮子上沿導軌上下運 動，依靠浮子上的聚光燈照射光敏元件實現現場指示和遠傳。它的優點是沒有磁耦合力引 起的摩擦力，但它的不足之處在于l.向聚光燈供電的回路結構復雜。2.電導軌浸入液體 中，須選用耐腐蝕材料制成，且防爆場合不能用，上下運行時電刷會從導軌上帶上介質流到 浮子上。3.彈性絕緣圈存在老化問題，影響可靠使用。4.彈性絕緣圈、聚光燈和透光板存 在于浮子室，決定了它不能用于高溫高壓場合。5.向聚光燈供電和向光敏元件供電分屬兩 個回路且浮子測量與光敏元件部分分別各個獨立，即磁浮子用了滑輪和軌道，遠傳傳感器 又用了一套固定支架，造成了結構復雜。6.滾軸滑輪和聚光燈等置于浮子上，進一步增大了 浮子的質量，進而需增大浮子和浮子室殼體的體積和厚度，這種情況下更不適合低密度高 壓力場合下使用。7.聚光燈表面易形成水膜或光敏元件上聚集粉塵而影響使用。8.無很 好的現場指示，不便于目測。9.信號不連續。10.浮子室殼體的內件多，用于強腐蝕介質場 合時，其內件須全部選用昂貴的耐腐蝕材料，導致成本升高。 如ZL99220056. 3、ZL94235895. 3、ZL200820107045. 9、ZL94206404. 6、ZL89210466.
X所述，它們分別存在如下問題l.結構復雜、龐大、傳動機構線輪多，摩擦力大，影響精度
及靈敏度。2.現場指示不清晰，目測困難，尤其夜間或黑暗時。3.有的無遠傳或遠傳信號 不連續。4.打滑引起累積誤差。5.現場指示和遠傳用了兩個獨立的機構，造成結構復雜， 成本高。 如ZL200410015416. 7所述，該液位計較好地解決了高壓鍋爐的應用，但存在如下 不足l.現場指示與遠傳用了兩個結構件或固定骨架，使之結構復雜。2.遠傳信號不連續。 3.磁車需要4個輪，否則游標會偏轉或上下晃動而無法使用，這樣一則使結構復雜，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 或高壓低密度介質場合的使用。4.現場目測不便。5、浮子與浮子室為滑動摩擦，摩擦力大，
4顯示滯后。 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，使結構復雜， 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，可見該 發明人并未考慮浮子形狀對摩擦力的影響。又如申請號為02132734. 3的發明專利申請、 ZL92203633. 0、 ZL99234762. 9和ZL88218650. 7所述，同樣存在著上所述一些問題，且無遠 傳。申請號為02132734. 3的發明專利申請中其浮子室內件多，在一些場合需選用高溫軸 承，耐腐蝕材料等等。 如ZL97225950. 3所述，還存在著摩擦力大，使用磁翻件不可靠的問題，且電路復 雜。 又如公開號為87102867A所述，它的優點是現場目測方便。但存在如下不足1.浮 子是開口的，冷凝液易沉積在浮子內部，影響正常使用。2.結構復雜，僅為了現場顯示清晰 用了很多零部件。3.同時存在著前述ZL200410015416.7所列舉的一些問題。此外，用干簧 管信號不連續，不可靠，且電路復雜。 再如ZL97243163. 2所述，它的優點是現場指示清晰，但尚存如下不足1.用了兩 對靜觸頭，連接不同的發光二極管，使開關和發光元件多，影響了可靠性。2.元件多，結構更 復雜。3.信號不連續。 二 .現有就地指示另帶滑輪和/或配重以及或帶色帶指示的浮子式液位計
為了解決第一項所述的問題，人們又想出了一些其它解決方法。
如ZL98239064. 5和ZL01250601. X和ZL94239095. 4所述，它們的優點是降低了浮 子所受的載荷，提高了浮子的靈敏度，但存在著如下不足1.上、下兩個滑輪拉緊顯示帶， 增加了摩擦力，造成顯示滯后，影響精度。2.作為現場顯示，結構顯得復雜。3.若加遠傳， 還需另加一套由磁車等構成的機構，使結構更復雜，給制造調試均帶來很大不便。4.夜間或 者黑暗場合時目測困難。5.遠傳傳感器結構復雜，線路復雜。6.遠傳信號不連續。7、浮子 與浮子室之間為滑動摩擦，摩擦力大，顯示滯后。 如ZL97213710. 6所述，它采用了磁耦合結構，并在浮子室外的色帶上加配重來平 衡浮子的質量，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計的都 會計算出該壁厚，查壓力容器或管道設計手冊亦可計算出來。2.浮子室內件多，腐蝕介質場 合需全部選用耐腐蝕的材料，增加了制造成本。3.內用鋼絲和鋼帶，介質波動易引起斷裂， 影響壽命。4.夜間或黑暗場合目測困難。5.現場指示和遠傳用了兩套結構，結構復雜，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。
三.現有無就地指示但有遠傳的浮子式液位計
5
如ZL99203851. 0和ZL02215560. 0所述，它們的優點是結構簡單，不足之處在于1.傳感元件插入伸在容器液體內的管內，不耐高溫。高、低溫均使電阻變化影響精度。2.中間有導桿孔的浮子不耐高壓。3.若實現就地指示還需要另上一套連通管。4.浮子易被卡住。5.用干簧管使元件多，不可靠，信號不連續。6.兩根螺旋管式的電阻絲相鄰的纏在絕緣體上，太密容易短路，太疏影響精度。有導電的雜質在制造裝配時進入易引起短路。纏繞太疏時亦有可能由于球的點接觸導致未接通而無法正常工作。7.維修時需停工才有可能。8.容器內有內件的一些場合無法使用，如換熱器，9.傳感器信號是波動跳躍的，亦即信號不連續。10、浮子與導桿為滑動摩擦，摩擦力大，顯示滯后。 又如ZL98229246. 5所述它的優點是不需要磁敏元件，大大提高了可靠性，但亦有如下不足l.電阻置于傳感器管子內，高溫場合無法使用。2.該結構的浮子及外殼不耐高壓(管耐內壓比耐外壓大)。3.磁動小車增加了浮子重量不利于在高溫高壓或高壓低密度場合下使用。4.信號不連續。5.無現場指示，若增加就地指示需另加一套機構。6.磁動小車結構復雜。7.導磁片離磁鋼距離遠，吸合力被減小。8.容器內有內件的一些場合無法應用，如換熱器。10、浮子與導桿為滑動摩擦，摩擦力大，顯示滯后。 如ZL200520108103. 6所述，它的優點是遠傳信號連續，光學傳感器精度高，但亦存在著上面針對ZL98229246. 5所述的一些不足，磁耦合件為滑動摩擦，摩擦力大，影響精度，顯示滯后。 如ZL02221869. 6亦存在上述耐受高低溫的問題，信號不連續，無就地指示，元器件多影響可靠性，無法用于低密度或高壓場合等問題，透明筒的耐壓范圍限制了它的應用范圍。 上述列舉的現有技術不同程度的存在著下列當中的問題
1、遠傳信號不連續； 2、用貴重金屬或耐腐蝕材料多，(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)，進一步增加了制造成本； 3、更高的工作壓力或高壓力低密度場合難以應用； 4、配重(或平衡錘)浸入液體影響精度； 5、就地指示不清晰；黑暗場所難以觀測； 6、裝配與標定困難； 7、運輸后重新裝配調校。有的結構龐大，增加了包裝和運輸負擔；
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ii為0. 15，鋼對鋼的圓柱徑向滾動摩擦系數為0. 05，球形鋼珠對鋼的摩擦系數為0. 003以下。本發明采用了摩擦系數很低的鋼珠對鋼的摩擦結構)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明人考慮如何降低摩擦力，但就現有技術而言解決的不是十分徹底。這一點可通過檢索現有技術和國內外同類產品而獲知。既使有的發明人采用了滾動摩擦的辦法，其摩擦系數仍然大，且其設計的結構尤為復雜。尤其是現有的磁浮子或通過磁力耦合的浮子產品，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。設浮子的直徑①=60mm = 6cm，介質密度y = 1，克服上述摩
6擦力需要液位的變化量為AL，即產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 X O2) = 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現用球形浮子的原因是因為采用磁浮子時浮子內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，國內外的產品均如此。由此可見摩擦力對測量的影響十分大。 9、有的維護困難，維修不便，維修成本高。如浮子室內件多，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。 10、結構復雜，如現場指示與遠傳需用二套機構，其它復雜的機械機構等等，尺寸
龐大，可靠性差，成本高。 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。
12、浮子易卡住。 另外許多廠房內和工地上或許多室外場合不可能為一個液位計設一個大照明燈，更不可能為每個液位計分別裝設照明燈，這亦不利于節能。由此引起觀測不便。
發明內容
鑒于現有技術所存在的上述種種不足，本發明旨在提供一種現場指示清晰、醒目、黑暗場合便于目測的浮子式液位計。 本發明的技術解決方案之一是針對常壓敞口容器的場合 —種浮子式液位計，包括浮子、聯接繩或聯接帶、定滑輪、刻度尺和夜光輪；滑輪固定于容器上；聯接繩或聯接帶繞在定滑輪上，兩端分別連接浮子和夜光輪；刻度尺垂直固定于待測容器上或固定于液位計側面并靠近夜光輪；
其特征在于 還包括兩根導軌和位于其下端的絕緣塊，所述導軌具有導磁導電性，垂直固定于所述絕緣塊上； 所述夜光輪位于兩根導軌之間，包括絕緣箱、光源、兩根水平同軸布置的磁軸及向光源供電的兩根導線；所述絕緣箱分別與兩根導軌靠近的兩側板上有孔，所述兩根磁軸分別與兩個孔配合，一端位于絕緣箱內部，另一端露出絕緣箱外并通過磁力與所述導磁導電性的導軌相吸附；所述光源位于絕緣箱內兩個磁軸之間并通過所述兩根導線分別連接兩根磁軸； 靠近刻度尺的所述磁軸沿軸線開設通孔；以便使光源的光線照在刻度尺上便于讀數和目測。 夜光輪在此還有平衡錘的作用，即所述浮子的重量等于浮子在被測液體中浸入大約一半時所受浮力與夜光輪重量之和。 帶有磁軸的夜光輪通過磁軸的磁力吸附在導磁材料制成的二根導軌上，保證其接觸良好，并且夜光輪不會亂晃。夜光輪上磁軸足夠長，導軌盡可能遠，使夜光輪左右偏轉時不會形成通電回路的短路與斷路，保證可靠工作不會脫離導軌。
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夜光輪的磁軸上套有銅套，以保證與導軌的良好導電。
該浮子式液位計的工作原理是這樣實現的 位于容器內的浮子隨液位升降而使夜光輪升降，夜光輪的磁軸吸附在導軌上做 上、下升降運動，其上方靠近刻度尺的磁軸指向刻度尺的位置即顯示當時液位的高度。
本發明的技術解決方案之二是針對有壓力密閉容器的場合 —種浮子式液位計，包括與被測壓力容器連通并固定于被測容器上的非鐵磁性材 料制作的浮子室及其中用鐵磁性材料制作的浮子、位于浮子室外的夜光輪和刻度尺，所述 刻度尺固定于浮子室外壁；
其特征在于 浮子室外還有兩根導軌和位于其下端的絕緣塊，所述兩根導軌具有導電性，垂直 固定于所述絕緣塊上并與浮子室等距； 所述夜光輪位于兩根導軌之間，包括絕緣箱、磁鋼、光源、兩根水平布置的金屬軸 及向光源供電的兩根導線；所述磁鋼位于絕緣箱內靠近浮子的一側，其磁極正對浮子；所 述絕緣箱分別與兩根導軌靠近的兩側板上有孔，所述兩根金屬軸分別與兩個孔過盈配合， 一端位于絕緣箱內部，另一端露出絕緣箱外并通過磁力與所述導軌相吸附；所述光源位于 絕緣箱內兩個磁軸之間并通過所述兩根導線分別連接兩根金屬軸； 為了保證夜光輪的平穩，所述夜光輪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，所述的金屬軸和絕緣軸上固定裝有徑向外側帶有溝槽的車輪。 所述導軌位于所述金屬軸與浮子室之間； 靠近刻度尺的所述金屬軸沿軸線開設通孔； 該浮子式液位計的工作原理是這樣實現的 浮子隨著液位升降，鐵磁性材料制作的浮子與夜光輪上的磁鋼形成磁耦合力帶動 夜光輪升降。 為了降低磁力耦合力或磁吸引力引起的摩擦力，必須減小磁耦合力，即減輕浮子 的重量，并減小摩擦系數，其特征在于所述的鐵磁性材料制作的浮子為中空的球體，將滑動 摩擦變為滾動摩擦。 為了耐高溫，所述的鐵磁性材料制作的浮子外包覆耐高溫的高合金鋼層或者所述 的鐵磁性材料是高合金鋼。 為了提高耐腐蝕能力，其特征在于鐵磁性材料制作的浮子外包覆防腐蝕層。
本發明的技術解決方案之三是針對一些介質溫度不太高的場合，亦即溫度不會導 致磁鋼退磁的情況下 所述的浮子式液位計，其與前述方案之二的區別在于 所述浮子為非鐵磁性材料，其內裝有1片以上與浮子內徑相同的圓片形磁鋼A ;
所述夜光輪內的磁鋼為圓環形磁鋼B，所述磁鋼B固定在絕緣箱內的中心部位與 所述夜光輪內的金屬軸同軸，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 別位于其圓形軸線端面上且兩者的N， S極相反布置，且磁鋼A、B的軸線的中垂面在同一平 面上。 為了降低磁耦合力或磁吸引力引起的摩擦力，必須減小磁耦合力，即減輕浮子的重量，并減小摩擦系數，其特征在于所述的非鐵磁性材料制作的浮子為中空的球體內裝有 一片或幾片與浮子內徑相同的圓形磁鋼。 為了防止偏轉，其特征在于所述的夜光輪的重心在夜光輪中心線的下方。
本發明的技術解決方案之四是適用于高壓低密度的場合 與方案二及方案三所不同處在于，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，在方案二及方案三的基礎上增設了定滑輪和平衡錘及聯接繩或聯 接帶，所述定滑輪固定于浮子室外側上方，聯接繩或聯接帶繞過定滑輪，兩端分別連接所述 平衡錘和夜光輪。 常規場合下，平衡錘的重量大于夜光輪的重量以使浮子與夜光輪始終形成上下之 間的拉力，避免浮子與夜光輪之間在磁鋼的中間形成死區，產生滯后。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夜光輪的上下最大耦合力與機械摩擦力之差。浮 子的重力大于平衡錘的重力與夜光輪的重力之差且小于浮子與夜光輪耦合分離時所需的 拉力與機械摩擦力之和，并留有安全裕量。因夜光輪下降時，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 量減去夜光輪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夜光 輪的重力再加上機械摩擦力。
該液位計的工作原理是這樣實現的 位于浮子室內的浮子始終與夜光輪耦合在一起，液位升降時，這個力的平衡被打 破，浮子隨液位升降使夜光輪升降，夜光輪上的指示標記對應刻度尺的位置即可讀取液位。
平衡錘的重力大于夜光輪的重力且平衡錘的重力減去夜光輪的重力等于浮子的 重力減去浮子浸入被測液體約一半時所受的浮力。兩者通過磁耦合力實現力的平衡，即平 衡錘拉動夜光輪并通過夜光輪給浮子一個向上的提升力。 二個磁耦合件總是尋找最短的距離耦合在一起，因此，本發明所述的浮子與夜光
輪總是尋找最近的距離上、下同步運動。即正常情況下二者是不會偏離的。
在上述技術解決方案中，還可分別增加下述技術特征以進一步優化技術方案 為降低浮子沿被測容器或浮子室內壁上下移動的摩擦力，所述浮子為球形。 為減少夜光輪上下運動狀態下與導軌之間的摩擦力和對導軌的磨損，所述絕緣箱
的兩側板上的孔內分別安裝軸承，兩根磁軸或夜光輪上的金屬軸及絕緣軸分別由所述軸承支承。 為便于在更寬的范圍內讀數和進行目領U，所述的磁軸或金屬軸上的通孔靠近刻度 尺端裝有朝向刻度尺的放大鏡或廣角鏡。 為進一步改善在黑暗中或夜間的目測或讀數，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光顏色的光帶尺。 為便于遠距離目測，所述的絕緣箱用透明材料制成。 所述浮子式或磁浮子式液位計還包括光控開關，用于控制光帶尺和/或夜光輪的 光源的開關。此時，光源是需點亮可通過控制回路的供電功率來實現。亦可在光源的二端 并聯一個電磁開關來實現，電源功率小時，開關接通，反之斷開。 為實現信號遠傳，所述二根導軌或其中的一根導軌上覆蓋絕緣層后再纏繞電阻 絲，液位升降使夜光輪做上、下升降運動，從而使整個回路的電阻值產生變化，量取二端的電阻值即可實現信號的遠傳。計算電阻值對應的液位值時，需減去光源的內電阻，該內電阻 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V7功率N，即電阻R = 12730 = 144/30 = 4. 44 Q (歐姆)。若考慮溫度變化對電阻絲 阻值的影響，可加一根溫度補償導線或溫度補償電阻來補償。此時，由于夜光輪上、下位移 使整個回路電阻產生變化，因此，最好采用恒流源向光源供電。光源是否點亮可以通過改變 回路的供電功率來實現。亦可在光源的二端并聯一個電磁開關來實現，電源功率小時，開關 接通，反之斷開。 為了平穩，不產生傾斜，夜光輪的重心在下部。 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。 高溫場合時，可在浮子室與夜光輪之間加隔熱層，夜光輪最好為與軸同心的圓殼 狀。 與現有技術相比，本發明的有益效果是顯而易見的，本發明所公開的浮子式液位 計具有以下特點 1.夜光輪既起著指針用于現場指示的作用、又起著夜間照明的光源的作用，還作 為傳感部件之一并做為力平衡零件之用，一舉多得。同時，節省零部件，而其它同類產品其 現場指示和遠傳通常需要二個部件。 2.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，減少了就地指示 和遠傳部件的固定架之一及其防塵防爆箱，從而大大簡化了結構，降低了制造成本，為國家 節省了大量的原材料，降低企業的采購成本。 3.信號連續，克服了采用大量磁敏或光敏元件信號不連續和可靠性差的問題以及 結構復雜的問題。 4.采用夜光輪內的光源和/或可通電發光的光帶尺使觀測極其容易，滿足了許許 多多工廠、農村、儲運站(庫)等場合黑暗時或夜間的觀測要求，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 能。 5.所設計的結構包括二個磁耦合元件之間均為滾動摩擦，且零部件非常少，使摩 擦系數非常低，摩擦系數由傳統的0. 15降至0. 003以下。由此減少了滯后，提高了測量精度。 6.元器件的大大減少提高了產品的可靠性，同時使產品裝配與調試及現場標定更 加容易。 7.傳感器的結構和二次儀表都非常簡單，制造容易。
8.浮子為球狀的，不易被卡住。
9.結構簡單，維護容易，使用可靠。 10.磁軸與導軌吸合緊密，不會形成接觸不良，保證了可靠使用，免去了電刷，不形 成磨損，不增加摩擦力 11.設計的夜光輪采用磁軸或圓環形磁鋼后，結構比磁車簡單的多，省去四個小磁 車輪，減輕了浮子的載荷。
圖1是實施例1的結構示意圖； 圖2是夜光輪的結構示意圖； 圖3是實施例2的結構示意圖； 圖4是圖3的右視圖； 圖5是實施例3的結構示意圖； 圖6是圖5的右視圖； 圖7是實施例4的結構示意圖； 圖8是圖7的右視圖； 圖9實施例5的結構示意圖； 圖10是圖9的右視圖。
具體實施例方式
實施例1常壓容器用浮子式液位計 如圖1，2所示的浮子式液位計，包括浮子1，置于滑輪3上的聯接繩或聯接帶2，其 兩端分別與浮子1和夜光輪5相聯接，垂直于地面固定在絕緣塊6上的二根導磁并導電的 導軌4及刻度尺7 ;所述滑輪3固定在容器9的上方，刻度尺7垂直于地面固定在容器9或 液位計上，位于夜光輪5的一側。 夜光輪5由二根水平同軸布置的磁軸5-3，二根磁軸5-3之間的光源5-l，分別聯 接二個磁軸5-3和光源5-1的二根導線5-5及絕緣箱5-4所構成。絕緣箱5_4的兩側板上 的孔內分別安裝軸承5-2 ;兩根磁軸5-3分別由所述軸承5-2支承， 一端位于絕緣箱5-4內 部，另一端露出絕緣箱5-4外并通過磁力與所述導軌4相吸附。 絕緣箱5-4可以是透明的，用于粗略觀測；或者靠近刻度尺7的磁軸5-3沿軸向 有一通孔，使光源5-1的光線從孔中透射出來照到刻度尺7上，從而便于夜間或黑暗中的觀 為了實現在更寬的范圍內觀測，帶有通孔的磁軸5-3上靠近刻度尺7 —側的孔上 對著刻度尺7裝一放大鏡或廣角鏡5-6。 為了更加便于對比觀測，刻度尺7可以用帶有通電發光的光帶制成，其上刻有刻 度。這更加有利于光帶尺7與夜光輪5對比顯示。 —個更加直觀的辦法是刻度尺7上用不同顏色分段標記或刻度尺7用不同顏色 的光帶尺7分段組成。如用紅、黃、綠的幾種顏色排列組合。 上述光源5-l和用光帶制成的刻度尺7可以同時點亮，亦可以分別點亮，視現場情 況而定，并可通過安裝光控開關控制。 為了實現就地指示，其特征在于液位計上裝有刻度尺，夜光輪上有指示標記與刻 度尺對比指示。 為了實現信號遠傳，在其中的一根導軌4上或者兩根導軌4上覆蓋絕緣層后纏繞 電阻絲，當夜光輪5上的磁軸5-3隨液位變化而變化時，由導軌4上的電阻絲與磁軸5-3，導 線5-4，光源5-1構成的回路上的電阻產生相應的變化，相當于一個滑動變阻器，測量該電
11阻值的變化量即可獲知液位值。測量電阻的儀表非常多，這里需考慮是否將光源5-l的內 電阻減掉。此時，電阻絲作為向光源5-l供電導線的一部分。光源是否點亮可通過改變回 路的供電功率來實現。亦可在光源的二端并聯一個電磁開關來實現，電源功率小時，開關接 通，反之斷開。 為了降低溫度對電阻絲阻值變化的影響，可以加一根溫度補償導線或補償電阻來 補償。 實施例2有壓力的容器用浮子式液位計 如圖3，4所示的浮子式液位計，包括與被測容器9連通并固定在被測容器9上的 非鐵磁性材料制作的浮子室IO，浮子室10內的鐵磁性材料制作的浮子l，其特征在于還包 括浮子室10外的二根導電材料制成的導軌4，導軌4下的絕緣塊6，刻度尺7，夜光輪5，所 述的夜光輪5由光源5-1 ，磁鋼5-7，絕緣箱5-4，金屬軸5-9和向光源5_1供電的二根導線 5-5組成，二根導線5-5分別連接光源5-1的二個電極和二根金屬軸5-9。 二根導軌4與浮 子室等距并位于浮子室10與金屬軸5-9之間。磁鋼5-7靠近浮子l，其磁極正對著浮子1。
與實施例1相似，絕緣箱5-4的兩側板上的孔內分別安裝軸承5-2 ;兩根金屬軸 5-9分別由所述軸承5-2支承，一端位于絕緣箱5-4內部，另一端露出絕緣箱5-4夕卜；由于 磁鋼的磁吸力使導磁的金屬軸5-9與導軌4貼合良好，故這里采用金屬軸5-9代替了磁軸 5-3。 為了保證夜光輪5的平穩，所述夜光輪上金屬軸5-9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5-9'，該絕緣軸5-9'亦通過磁力與所述導軌相吸 附，軸承5-2'用于支承絕緣軸5-9'。 為了進一步平穩，所述的金屬軸5-9和絕緣軸5-9'上固定裝有徑向外側帶有溝槽 的車輪。 靠近刻度尺7的所述金屬軸5-9沿軸線開設通孔，其上可裝放大鏡或廣角鏡5-6 ;
該浮子式液位計的工作原理是這樣實現的 浮子1隨著液位升降，鐵磁性材料制作的浮子1與夜光輪5上的磁鋼5-7形成磁 吸合力帶動夜光輪5升降。 其它如光帶尺7與光源5-1對比顯示和遠傳功能的實現等同實施例1。
實施例3適用于介質溫度不太高的壓力容器的磁浮子式液位計
如圖5，6所示的一種磁浮子式液位計，適用于介質溫度不太高的場合，亦即不會 導致磁鋼退磁時，為了提高磁吸力，其特征在于所述的浮子1用非鐵磁性材料制作，浮子 內裝有一片以上與浮子內徑相同的圓形磁鋼All，夜光輪5上在二個導軌4之間裝有磁鋼 B5-8，磁鋼B5-8為圓環形磁剛，磁鋼B5-8固定在絕緣箱5-4內的中心部位與夜光輪內的金 屬軸5-9同軸，磁鋼All和磁鋼B5-8的磁極分別位于其圓形端面上且兩者的N， S極相反布 置，二者的軸線互相平行且平行于地面，且二者的軸線的中垂面位于同一平面。
夜光輪5最好為與金屬軸5-9同軸的圓殼狀。 實施例2和3的其它技術特征，如金屬軸上套有銅套，軸上套有軸承，遠傳功能的 實現，金屬軸的通孔靠近刻度尺端裝有朝向刻度尺的放大鏡或廣角鏡，刻度尺為帶有刻度 的光帶尺或自上而下包括不同發光顏色的光帶尺，絕緣箱采用透明材料制成及利用光控開 關控制光源等等，均同實施例1。
為了防塵防爆，可將信號遠傳部分全部裝在一個非導磁性材料的箱體中。 二個磁耦合件總是尋找最短的距離耦合在一起，因此，本發明所述的浮子1與夜
光輪5總是尋找最近的距離上、下同步運動。即正常情況下二者是不會偏離的。 本發明所述的絕緣箱5-4并非必須整體用絕緣材料制成，實際上只要整個測量與
向光源5-1供電的回路與外界絕緣即可，如在軸承5-2的孔內或外圓上加設絕緣環。此種
情況下必須保證絕緣箱傾斜時，不會造成二根導軌短路，這很容易實現如導軌間距大點，
同時，磁軸5-3或金屬軸5-9足夠長或者夜光輪5的重心在夜光輪5的中心線的下方。 實施例4適用于高壓低密度場合的浮子式液位計 如圖7和圖8所示的浮子式液位計，為平衡浮子的重量，給浮子一個向上的提升 力，是在實施例2的基礎上，增加了定滑輪3和平衡錘12及聯接繩或聯接帶2的設計所述 定滑輪3固定于浮子室10外側上方，聯接繩或聯接帶2繞過定滑輪3，兩端分別連接所述平 衡錘12和夜光輪5。 實施例5 :適用于高壓低密度場合的浮子式液位計 所述的浮子式液位計，如圖9和圖IO所示，同樣的，為平衡浮子的重量，給浮子一 個向上的提升力，在實施例3的基礎上，增加了定滑輪3和平衡錘12及聯接繩或聯接帶2 的設計所述定滑輪3固定于浮子室10外側上方，聯接繩或聯接帶2繞過定滑輪3，兩端分 別連接所述平衡錘12和夜光輪5。 本發明的技術方案不能盡數，發明人做過多年設備管理，做過壓力容器和管道設 計，研究過多種液位計。選擇這樣的方案是對比多種設計，在考慮節能、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有的技術難題等種種因素基 礎上，并對浮子與浮子室進行強度計算和材料選擇后設計出的優選方案經大量實驗，本發 明所公開的液位計非常靈敏，杜絕了滯后現象。 以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其 發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
一種浮子式液位計，包括浮子、聯接繩或聯接帶、定滑輪、刻度尺和夜光輪；定滑輪固定于容器上方；聯接繩或聯接帶繞過定滑輪，兩端分別連接浮子和夜光輪；刻度尺垂直固定于待測容器上或固定于液位計側面并靠近夜光輪；其特征在于還包括兩根導軌和位于其下端的絕緣塊，所述導軌具有導磁導電性，垂直固定于所述絕緣塊上；所述夜光輪位于兩根導軌之間，包括絕緣箱、光源、兩根水平布置的磁軸及向光源供電的兩根導線；所述絕緣箱分別與兩根導軌靠近的兩側板上有孔，所述兩根磁軸分別與兩個孔配合，一端位于絕緣箱內部，另一端露出絕緣箱外并通過磁力與所述導磁導電性的導軌相吸附；所述光源位于絕緣箱內兩個磁軸之間并通過所述兩根導線分別連接兩根磁軸；靠近刻度尺的所述磁軸沿軸線開設通孔。
2. —種浮子式液位計，包括與被測壓力容器連通并固定于被測容器上的非鐵磁性材質 的浮子室及其中鐵磁性材質的浮子、位于浮子室外的夜光輪和刻度尺，所述刻度尺固定于 浮子室外壁；其特征在于浮子室外還有兩根導軌和位于其下端的絕緣塊，所述兩根導軌具有導電性，垂直固定 于所述絕緣塊上并與浮子室等距；所述夜光輪位于兩根導軌之間，包括絕緣箱、磁鋼、光源、兩根水平布置的金屬軸及向 光源供電的兩根導線；所述磁鋼位于絕緣箱內靠近浮子的一側，其磁極正對浮子；所述絕 緣箱分別與兩根導軌靠近的兩側板上有孔，所述兩根金屬軸分別與兩個孔過盈配合， 一端 位于絕緣箱內部，另一端露出絕緣箱外并通過磁力與所述導軌相貼合；所述光源位于絕緣 箱內兩個磁軸之間并通過所述兩根導線分別連接兩根金屬軸；所述導軌位于所述金屬軸與浮子室之間；靠近刻度尺的所述金屬軸沿軸線開設通孔。
3. 根據權利要求2所述的浮子式液位計，其特征在于以非鐵磁性材質的浮子代替鐵磁性材質的浮子，所述非鐵磁性材質的浮子內裝有1片 以上與浮子內徑相同的圓片形磁鋼A ;所述夜光輪內的磁鋼為圓環形磁鋼B，所述磁鋼B固定在絕緣箱的中心部位，與所述夜 光輪內的金屬軸同軸，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 其圓形軸線端面上且兩者的N、 S極相反布置，且磁鋼A、 B的軸線的中垂面位于同一平面。
4. 根據權利要求2所述的浮子式液位計，其特征在于還包括定滑輪和平衡錘及聯接繩或聯接帶，所述定滑輪固定于浮子室外側上方，聯接 繩或聯接帶繞過定滑輪，兩端分別連接所述平衡錘和夜光輪。
5 根據權利要求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上方，聯接繩或聯接帶繞過定 滑輪，兩端分別連接所述平衡錘和夜光輪。
6. 根據權利要求1 5任一所述的浮子式液位計，其特征在于所述二根導軌或其中的一根導軌上覆蓋絕緣層后再纏繞電阻絲，在夜光輪隨液位升降 而升降的狀態下，測量回路中電阻值的變化即可獲得液位值。
7. 根據權利要求1 5任一所述的浮子式液位計，其特征在于所述絕緣箱的兩側板上的孔內分別安裝軸承，兩根磁軸或金屬軸及絕緣軸分別由所述 軸承支承。
8. 根據權利要求1 5任一所述的浮子式液位計，其特征在于 所述的磁軸或金屬軸的通孔靠近刻度尺端裝有朝向刻度尺的放大鏡或廣角鏡。
9. 根據權利要求1 5任一所述的浮子式液位計，其特征在于 所述刻度尺為帶有刻度的光帶尺或自上而下包括不同發光顏色的光帶尺。
10. 根據權利要求1 5任一所述的浮子式液位計，其特征在于 所述夜光輪的重心在下部。
11. 根據權利要求1 5任一所述的浮子式液位計，其特征在于 還包括光控開關，用以控制光源的開關。
12. 根據權利要求1 5任一所述的浮子式液位計，其特征在于 所述浮子為球形。
13. 根據權利要求2或4任一所述的浮子或液位計，其特征在于所述的夜光輪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。
14. 根據權利要求6所述的浮子式液位計，其特征在于 還包括溫度補償導線或溫度補償電阻。
15. 根據權利要求2或4任一所述的浮子式液位計，其特征在于所述的鐵磁性材料制作的浮子外包覆耐高溫的高合金鋼層或者所述的鐵磁性材料是 高合金鋼。
全文摘要
本發明涉及一種浮子式液位計，包括浮子、刻度尺和夜光輪，其特征在于還包括導電或導磁導電的導軌，所述夜光輪包括絕緣箱、光源、兩根水平布置的磁軸或金屬軸以及向光源供電的兩根導線，對于磁浮子式液位計，夜光輪中還包括磁鋼，磁軸或金屬軸在磁力作用下，隨著浮子的上下移動，沿著導軌上下移動，及時精確地實現就地指示液位；或者通過在導軌上纏繞電阻絲，通過測量由導軌、磁軸或金屬軸、導線及光源等構成的導電回路中的電阻值獲得相應的液位值，實現液位數據的連續遠傳。還可以包括滑輪、平衡錘、聯接繩或聯接帶來平衡夜光輪。本發明具有結構簡單，就地指示清晰、醒目，測量靈敏精確，遠傳信號連續的顯著特點。
文檔編號G01F23/40GK101706308SQ20091021968
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月4日 優先權日2009年11月4日
發明者劉勇, 劉秋實, 王嘉賢, 王媛媛 申請人:大連嘉信機電儀表有限公司