專利名稱：單軸磁翻柱液位計的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種磁翻柱液位計，屬于液位計技術領域。
背景技術：
磁翻柱液位計(也稱為磁性浮子液位計)是根據浮力原理和磁性耦合作用研制而成，它彌補了傳統玻璃管液位計不能在高溫高壓下工作且易碎的多重缺點。當被測容器中的液位升降時，磁翻柱液位計腔管中的磁性浮子也隨之升降，浮子內的永久磁鋼通過磁耦合傳遞到磁翻柱指示器，驅動紅、白翻柱翻轉180°，當液位上升時翻柱由白色轉變為紅色， 當液位下降時翻柱由紅色轉變為白色，指示器的紅白交界處為容器內部液位的實際高度， 從而實現液位清晰的指示。現有側裝式磁翻柱液位計如圖1所示，包括磁翻柱1、與磁翻柱平行緊靠的磁性浮子2(放置于磁性浮子腔管11內)和連接容器的閥門13。其存在的缺陷是1)必須在容器側面開孔，加工安裝不便；2)需要通過閥門13讓液位計與容器內部液體接觸，時間長久后易造成磁性浮子2卡滯和損壞，而且一旦閥門泄露或損壞，處理起來將非常困難；3)液位計的長度與容器內液體的高度(量程)有關，即20米的容器必須使用20米的磁翻柱1，這樣， 大量程所用液位計的安裝、運輸和拆裝非常不便。現有繩式磁翻柱液位計如圖2所示，與上述側裝式磁翻柱液位計相比，由于通過繩子9和滑輪10將設于容器100內部待測液面的浮體3和放置于磁性浮子腔管11內的磁性浮子2(圖中未示出)連接，因此無需與容器100內部待測液體連接。但其存在的缺陷是1)與上述側裝式磁翻柱液位計相同的是，液位計的長度與容器100內液體的高度有關， 液位計的安裝、運輸和拆裝不便；2)液位計的刻度為負刻度(即液位計的Om位置在液位計頂部，滿量程在液位計底部)，因此現場顯示與實際液位是倒置狀態，觀察液位計非常不便。現有頂裝式磁翻柱液位計如圖3所示，與上述繩式磁翻柱液位計相比，省卻滑輪 10，直接通過繩子9將浮體3懸掛在磁性浮子2(圖中未示出)下面。但其存在的缺陷是 1)液位計的長度要與水池內液體的深度相適應，一旦水池深度超過3米，安裝和維護液位計將極不方便；2)液位計必須安裝在被測點的正上方；如果被測點的正上方無法滿足液位計的安裝要求(比如開口的水池等)，將無法使用。
發明內容
本發明解決的技術問題是提出一種克服上述現有磁翻柱液位計存在缺陷的磁翻柱液位計。為了解決上述技術問題，本發明提出的技術方案之一是一種單軸磁翻柱液位計， 包括磁翻柱、與磁翻柱平行緊靠的磁性浮子和設于待測液體表面的浮體，還包括傳動機構和錘體，所述傳動機構是主要由設置于殼體內的單個轉軸和套設于轉軸上的兩個轉輪構成，所述浮體通過繩子和滑輪與第一轉輪繞接，所述磁性浮子和錘體通過繩子繞接于第二轉輪的兩側；當轉軸轉動時，所述浮體與磁性浮子的移動方向相同且與錘體的移動方向相反。為了解決上述技術問題，本發明提出的技術方案之二是一種單軸磁翻柱液位計， 包括磁翻柱、與磁翻柱平行緊靠的磁性浮子和設于待測液體表面的浮體，還包括固定在磁翻柱上的傳動機構和錘體，所述傳動機構是主要由設置于殼體內的單個轉軸和套設于轉軸上的三個轉輪構成，所述浮體通過繩子和滑輪與第一轉輪繞接，所述磁性浮子通過繩子與第二轉輪繞接，所述錘體通過繩子與第三轉輪繞接；當轉軸轉動時，所述浮體與磁性浮子的移動方向相同且與錘體的移動方向相反。本發明的單軸雙輪磁翻柱液位計使用時1)當浮體隨待測液面下降時，磁性浮子也下降，錘體上升；當浮體隨待測液面上升時，磁性浮子也上升，錘體下降。下降或上升的磁性浮子驅動磁翻柱翻轉實現對液位的指示。本發明的單軸雙輪磁翻柱液位計的有益效果是1)通過選擇轉輪直徑的不同，可以實現浮體的移動距離與磁性浮子的移動距離形成縮放比例，即實現液位計長度與待測液面量程之間形成縮放比例，相比現有技術可以達到擴大測量液位量程范圍，從而避免了現有磁翻柱液位計無法對液面進行縮放測量的弊病，而且可以更加方便液位計的安裝、運輸和拆裝；2)無需在容器罐體側面開孔；3)磁性浮子和錘體均不與液體接觸，不易卡滯和損壞且沒有閥門泄露；4)液位計的刻度始終為正刻度，觀察非常方便。上述本發明單軸雙輪磁翻柱液位計的進一步限定是當所述浮體下降時，所述磁性浮子與浮體產生的重力矩之和再減去錘體產生的重力矩的差值大于所述傳動機構和繩子產生的阻力矩之和；當所述浮體上升時，所述錘體產生的重力矩與磁性浮子產生的重力矩之差值大于所述傳動機構和繩子產生的阻力矩之和。上述本發明單軸雙輪磁翻柱液位計的完善之一是所述連接浮體和轉輪的繩子纏繞所述轉輪一圈以上。上述本發明單軸雙輪磁翻柱液位計的完善之二是所述連接磁性浮子、浮體、錘體和轉輪的繩子纏繞所述轉輪一圈以上。上述本發明單軸雙輪磁翻柱液位計的進一步完善是還包括與磁翻柱平行緊靠的磁性浮子腔管和錘體腔管，所述磁性浮子設于所述磁性浮子腔管內，所述錘體設于所述錘體腔管內。上述本發明單軸雙輪磁翻柱液位計的再進一步完善是所述傳動機構固定在磁翻柱上。
下面結合附圖對本發明的單軸磁翻柱液位計作進一步說明。圖1是現有側裝式磁翻柱液位計的結構示意圖。圖2是現有繩式磁翻柱液位計的結構示意圖。圖3是現有頂裝式磁翻柱液位計的結構示意圖。圖4是本發明實施例一單軸磁翻柱液位計的結構示意圖。 圖5是圖4中傳動機構附近的局部結構放大剖面示意圖。圖6是圖5中A向視圖。圖7是本發明實施例二單軸磁翻柱液位計的傳動機構附近局部結構放大剖面示意圖。 圖8是本發明實施例三單軸磁翻柱液位計的傳動機構附近局部結構放大剖面示意圖。圖9是本發明實施例四單軸磁翻柱液位計的結構示意圖。
具體實施例方式實施例一本實施例的單軸磁翻柱液位計如圖4和圖5所示，包括磁翻柱1、與磁翻柱1平行緊靠的磁性浮子2和設于待測液體表面的浮體3。還包括傳動機構4和錘體5，傳動機構4 是主要由設置于殼體6內的單個轉軸7和套設于轉軸7上的兩個轉輪8-1、8-2構成，浮體 3通過繩子9和滑輪10與第一轉輪8-1繞接，磁性浮子2和錘體5通過繩子9繞接于第二轉輪8-2的兩側，如圖6所示。如圖5所示，本實施例的單軸磁翻柱液位計還包括與磁翻柱1平行緊靠的磁性浮子腔管11和錘體腔管12，磁性浮子2設于磁性浮子腔管11內，錘體5設于錘體腔管12內。 當然，本實施例的變化是可以去掉磁性浮子腔管11和錘體腔管12。如圖4所示，本實施例的傳動機構4固定在磁翻柱1上。本實施例的待測液體盛放在容器100內，整個液位計位于容器100的側面，容器100是頂部開口的罐體。本實施例的浮體3可以選擇空心密封的不銹鋼球或者空心密封的塑料球等。當轉軸7轉動時，浮體3與磁性浮子2的移動方向相同且與錘體5的移動方向相反。即當浮體3隨待測液面下降時，磁性浮子2也下降，錘體5上升，此時磁性浮子2與浮體3產生的重力矩之和再減去錘體5產生的重力矩的差值應當大于傳動機構4和繩子9產生的阻力矩之和；當浮體3隨待測液面上升時，磁性浮子2也上升，錘體5下降，此時錘體5 產生的重力矩與磁性浮子2產生的重力矩之差值應當大于傳動機構4和繩子9產生的阻力矩之和。下降或上升的磁性浮子2驅動磁翻柱1翻轉實現對液位的指示。對此，從理論上分析說明其原理如下。首先我們假定Ml-磁性浮子2產生的重力矩；M2-錘體5所產生的重力矩；M3-浮體3產生的重力矩；M4-浮體3所受到的浮力在第一轉輪8-1上產生的力矩(從0_M3的一個動態值)；M5-傳動機構4和繩子9所產生的阻力矩之和。在穩定狀態時，液位計的力矩平衡式為M1+M3 = M2+M5+M4。在無任何外力的作用下，浮體3要確保能浮在待測液體表面之上；1)要確保錘體5產生的重力矩和磁性浮子2產生的重力矩之差大于傳動機構4和繩子9所產生的阻力矩之和，即M2-M1 > M5 ； 2)要確保磁性浮子2和浮體3所產生的重力矩之和與錘體5所產生的重力矩之差大于傳動機構4和繩子9所產生的阻力矩之和，即M1+M3-M2 > M5。如果液面下降，最終浮體3將隨著液面的下降而下降。如果液面上升時，最終浮體3將隨著液面的上升而上升。
此外，磁性浮子2、浮體3和錘體5在轉輪上的纏繞方向要滿足在單軸7轉動時， 磁性浮子2和浮體3運動的方向為同向且與錘體5的運動方向相反。一般地，連接浮體3 的繩子9要在第一轉輪8-1上預先纏繞一定的圈數(一圈以上)。比如，我們選擇第二轉輪8-2的半徑為0. 1米，第一轉輪8-1的半徑為0. 2米；磁性浮子2的重量為1. 96牛頓(質量為0. 2千克)，錘體5的重量為9. 8牛頓(質量為1千克)， 浮體3的質量為6. 86牛頓(質量為0. 7千克)。此時Ml = 1.96X0. 1 = 0. 196牛 米； M2 = 9. 8X0. 1 = 0. 98 牛 米；M3 = 6. 86X0. 2 = 1. 372 牛·米。
1)若要確保液面上升時浮體會隨著液面的變化而變化，則傳動機構4和繩子9產生的阻力矩之和M5必須滿足M5 < 0. 784牛 米(即M2-M1)；因此只要將傳動機構4和繩子9產生的阻力矩之和M5降低到0. 784牛·米以下即可測出實際的液位值。2)若要確保液面下降時浮體會隨著液面的變化而變化，則傳動機構4和繩子9產生的阻力矩之和M5必須滿足M5 < 0. 588牛 米(即M1+M3-M2)。我們只要將傳動機構4 和繩子9產生的阻力矩之和M5降低到0. 588牛·米以下，就能測出實際的液位值。綜合1)和2)，要確保液面上升或下降時浮體隨著液面上升或下降，則傳動機構4 和繩子9產生的阻力矩之和M5必須滿足M5 < 0. 588牛 米。因此，我們只要將傳動機構 4和繩子9產生的阻力矩之和M5降低到0. 588牛·米以下，就能測出實際的液位值。實施例二本實施例的單軸磁翻柱液位計如圖7所示，是在實施例一基礎上的改進，其結構與實施例一基本相同，所不同的是1)套設于轉軸7上的轉輪是三個(即在實施例一的二個轉輪基礎上增加一個轉輪)，分別是第一轉輪8-1、第二轉輪8-2和第三轉輪8-3 ；2)磁性浮子2通過繩子9與第二轉輪繞接8-2繞接，錘體5通過繩子9與第三轉輪8-3繞接。一般地，連接磁性浮子2、浮體3和錘體5的繩子9要分別在轉輪8-2、8-1、8_3上預先纏繞一定的圈數(一圈以上)。實施例三本實施例的單軸磁翻柱液位計如圖8所示，是在實施例二基礎上的變化，其結構與實施例二基本相同，所不同的是傳動機構4固定在盛放待測液體的容器100上。實施例四本實施例的單軸磁翻柱液位計如圖9所示，是在實施例一基礎上的變化，其結構與實施例一基本相同，所不同的是容器100是頂部敞口的水池，整個液位計位于水池的側上方的地坪101 (或架子)上。本發明的單軸雙輪磁翻柱液位計不局限于上述實施例所述的具體技術方案，比如實施例一的液位計的傳動機構4也可以固定在容器100 —側的地坪或支架上，即傳動機構4的固定位置可以多樣化。凡采用等同替換形成的技術方案均為本發明要求的保護范圍。
權利要求
1.一種單軸磁翻柱液位計，包括磁翻柱、與磁翻柱平行緊靠的磁性浮子和設于待測液體表面的浮體，其特征在于還包括傳動機構和錘體，所述傳動機構是主要由設置于殼體內的單個轉軸和套設于轉軸上的兩個轉輪構成，所述浮體通過繩子和滑輪與第一轉輪繞接， 所述磁性浮子和錘體通過繩子繞接于第二轉輪的兩側；當轉軸轉動時，所述浮體與磁性浮子的移動方向相同且與錘體的移動方向相反。
2.一種單軸磁翻柱液位計，包括磁翻柱、與磁翻柱平行緊靠的磁性浮子和設于待測液體表面的浮體，其特征在于還包括固定在磁翻柱上的傳動機構和錘體，所述傳動機構是主要由設置于殼體內的單個轉軸和套設于轉軸上的三個轉輪構成，所述浮體通過繩子和滑輪與第一轉輪繞接，所述磁性浮子通過繩子與第二轉輪繞接，所述錘體通過繩子與第三轉輪繞接；當轉軸轉動時，所述浮體與磁性浮子的移動方向相同且與錘體的移動方向相反。
3.根據權利要求1或2所述單軸磁翻柱液位計，其特征在于當所述浮體下降時，所述磁性浮子與浮體產生的重力矩之和再減去錘體產生的重力矩的差值大于所述傳動機構和繩子產生的阻力矩之和；當所述浮體上升時，所述錘體產生的重力矩與磁性浮子產生的重力矩之差值大于所述傳動機構和繩子產生的阻力矩之和。
4.根據權利要求1所述單軸磁翻柱液位計，其特征在于所述連接浮體和轉輪的繩子纏繞所述轉輪一圈以上。
5.根據權利要求2所述單軸磁翻柱液位計，其特征在于所述連接磁性浮子、浮體、錘體和轉輪的繩子纏繞所述轉輪一圈以上。
6.根據權利要求3所述單軸磁翻柱液位計，其特征在于還包括與磁翻柱平行緊靠的磁性浮子腔管和錘體腔管，所述磁性浮子設于所述磁性浮子腔管內，所述錘體設于所述錘體腔管內。
7.根據權利要求6所述單軸磁翻柱液位計，其特征在于所述傳動機構固定在磁翻柱上。
全文摘要
本發明涉及一種單軸磁翻柱液位計，屬于液位計技術領域。該液位計包括磁翻柱、與磁翻柱平行緊靠的磁性浮子和設于待測液體表面的浮體，還包括固定在磁翻柱上的傳動機構和錘體，傳動機構是由設置于殼體內的單個轉軸和套設于轉軸上的兩個或三個轉輪構成，浮體通過繩子和滑輪與第一轉輪繞接，磁性浮子和錘體通過繩子繞接于第二轉輪的兩側；或者磁性浮子通過繩子與第二轉輪繞接，錘體通過繩子與第三轉輪繞接；當轉軸轉動時，浮體與磁性浮子的移動方向相同且與錘體的移動方向相反。該液位計通過選擇轉輪直徑的不同，可以達到擴大測量液位量程范圍，而且可以更加方便液位計的安裝、運輸和拆裝；此外，不易卡滯和損壞且沒有閥門泄露，觀察非常方便。
文檔編號G01F23/46GK102353423SQ20111019625
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月14日 優先權日2011年7月14日
發明者馮繼明, 馮賢生 申請人:馮賢生, 蘇州蘇控自動化設備有限公司