用于液位測量的裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于測量容器(1)的液位的測量裝置(6)，確切地說尤其是液位傳感器，所述容器用于容納流體(2)。容器(1)設有用來送入和/或排出流體(2)的管路(3)。在管路(3)上設置有皮托管式的滯壓探針(7)。滯壓探針(7)與用于測量滯壓探針(7)中的壓力的壓力傳感器(8)連接。可借助測得的壓力獲知容器(1)中的液位。
【專利說明】用于液位測量的裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的測量裝置。
【背景技術】
[0002] 這種測量裝置用于容器中的液位測量。這種測量裝置尤其是液位傳感器。
[0003] 已知在用于容納流體例如水的容器上設置用來測量容器中流體液位的測量裝置。 箱槽式設計的容器設有例如由管構成的管路，用來送入和/或排出流體。為簡單起見，可以 僅通過一根安置在容器底側的管路來裝填和/或排空容器。在這里，把測量裝置安置在容 器上很繁瑣。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于，簡化地把測量裝置設置在容器上。尤其僅通過一根管路來測 量液位。特別是通過任意液體箱槽上的壓力來實現液位測量。尤其可以在裝填和/或排空 期間連續地測量液位。
[0005] 所述目的在所述類型的測量裝置中通過權利要求1的特征部分的特征得以實現。
[0006] 就本發明的測量裝置而言，在管路上設置有滯壓探針，其尤其為皮托管式設計。滯 壓探針與用于測量滯壓探針中的壓力的壓力傳感器連接。由此可借助測得的壓力獲知容器 中的液位。確切地說，滯壓探針中的所測壓力對應于容器的液位，而該壓力又相應于在容器 底側測得的總壓力。由此能實現借助滯壓探針或皮托管來測量容器液位。從屬權利要求所 述為本發明的其它改進。
[0007] 根據進一步設計，滯壓探針可以基本上垂直于管路縱向進而垂直于流體流向地布 置在管路上。可以采用簡單的方式在滯壓探針上有至少一個開口，其尤其可以為孔式設計。 可以有利地將滯壓探針適當地布置在管路上，從而開口朝向容器。采用該原理，在容器排空 時，在滯壓探針的前面產生滯點，從而測得的壓力相應于容器的當前液位。在裝填容器時， 在滯壓探針的后面出現液流脫離，從而測得的壓力也相應于容器的當前液位。因而可以在 裝填和/或排空期間連續地獲知和/或指明容器液位。
[0008] 按照簡單的以及成本低廉的設計，滯壓探針可以由管構成。可以有益地把管的一端 固定在管路上，確切地說，特別是流體密封地固定在管路壁上。這種流體密封的固定例如可以 通過焊接、釬焊、粘接等來實現。管的另一端可以適當布置，使得它穿過管路。壓力傳感器可 以在所述另一端布置在管的開口處。這種裝置經過優選設置，使得壓力傳感器位于管路之外。
[0009] 按照通常的方式，壓力傳感器可以具有用于保護它的殼體。還可以為了密封而在 殼體中和/或上設置膜片。可以按照功能可靠的方式設置有用于使得膜片復位的彈性部 件。為了產生壓力信號，可以有個信號發生器與該膜片和/或彈性部件作用連接，和/或有 個信號接收器與信號發生器配合作用。
[0010] 為了減小壓力傳感器的結構高度，適宜把彈性部件設計成片狀板簧的形式。該板 簧最好可以具有基本上與膜片造型對應的圓形造型。板簧具有從板簧中心朝向邊緣區域螺 旋形地伸展的彈簧部件，由此可以針對彈性部件實現特別大的復位力。這樣就能保證兼有 較大彈簧力的緊湊設計。為了制造簡便且成本低廉，可以把彈性部件制成金屬沖壓件。 [0011] 根據簡單且成本低廉的設計，信號發生器可以由磁體構成。信號接收器可以由位 置傳感器構成，其探測由磁體產生的磁場。按照成本低廉的方式，位置傳感器可以是霍爾傳 感器。適宜采用簡單的方式將信號發生器布置在彈性部件上，確切地說，尤其布置在彈性部 件的中心。為了防止在磁體與彈簧之間的移動，可以有益地使得信號發生器與彈性部件粘 接。
[0012] 為了在很大程度上保護壓力傳感器的敏感部分免受有害影響，可以把膜片和/或 彈性部件以及信號發生器和/或信號接收器布置在殼體內部。該殼體于是可以具有連接接 管，用于把待測流體壓力或流體輸送至膜片。連接接管可以有益地流體密封地布置在滯壓 探針的另一端處。
[0013] 本發明的測量裝置尤其適合于應用在用于加熱水的裝置中。這種裝置尤其可以是 用于借助太陽能來加熱水的裝置。該裝置包括用于容納水的容器，其中，該容器設置有用來 輸入冷水和/或排出熱水的管路。于是把本發明的用于測量容器中的水位的測量裝置布置 在管路中和/或上。
[0014] 針對本發明的測量裝置的一種特別優選的設計，說明如下。
[0015] 在一定的布置情況下，可以利用滯壓探針或皮托管來獲知任一箱槽中的液位。給 可裝填的和/或可排空的管設置有滯壓探針或皮托管。該探針中的所測壓力相應于箱槽的 液位。滯壓探針或皮托管的原理由流量測量本已公知。在此，由（通過皮托管測得的）總 壓力減去（通過壓力計測得的）靜態壓力算得流速。
[0016] 在箱槽底側測得的總壓力相應于箱槽中的液位。借助皮托管或滯壓探針測得的壓 力因而相應于箱槽中的液位。皮托管可以垂直于流向安置。管上的孔朝向箱槽。采用這種 原理，在排空時，在探針前面產生滯點，測得的壓力在這種情況下相應于當前的液位。在裝 填箱槽時，在探針后面產生液流脫離，在這種情況下測得的壓力也相應于當前的液位。因而 可以在裝填和/或排空期間連續地指明液位。
[0017] 采用本發明實現的優點尤其在于，利用本發明的裝置可以在容器的裝填和/或 排空期間連續地獲知液位。諸如容器的裝填和/或排空速度的影響因素對液位測量沒 有影響。在安置了皮托管及壓力傳感器的情況下，可以采用容器底側的現有調整機構 (Adaption)來測量液位，確切地說，這獨立于其是裝填和/或排空調整機構。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 附圖中示出了本發明的一個實施例及各種不同的改進和設計，下面對其予以詳 述。其中：
[0019] 圖1示出用于給建筑物供應太陽能加熱的水的系統；
[0020] 圖2為圖1的液位傳感器的放大圖；
[0021] 圖3為容器裝填示意圖；
[0022] 圖4為容器排空示意圖；
[0023] 圖5為在裝填和排空容器時壓力傳感器的特性曲線圖；
[0024] 圖6為圖1的壓力傳感器的放大圖；
[0025] 圖7為沿著圖6的線7-7剖切的剖視圖；和
[0026] 圖8為圖7的詳細剖切立體圖。
【具體實施方式】
[0027] 在圖1中可看到用于容納流體2的容器1，確切地說，該容器1當前用于容納可太 陽能加熱的水2(太陽能熱水器）。為了加熱水2,在容器1中設有用于熱載體的與太陽能 收集器連接的盤管狀的管21。容器1設有一個唯一的由管構成的管路3,用來送入和/或 排出流體2。管路3也通過可控的磁性閥4與用于建筑物的供水系統5連接。因而通過對 磁性閥4的相應控制即可給容器1裝填來自供水系統5的冷水2。靠太陽能加熱的位于容 器1中的熱水2可以相應地饋送給建筑物中的供水系統5。
[0028] 在容器1上設置有用來測量容器1中的流體2的液位的測量裝置6,下面也將其簡 稱為液位傳感器。液位傳感器6包括皮托管式滯壓探針7和壓力傳感器8,滯壓探針設置在 管路3上，壓力傳感器與滯壓探針7連接，用來測量滯壓探針7中的壓力。這樣就可借助所 測壓力獲知容器1中的液位。在這里，在容器1底側測得的總壓力相應于容器1中的液位。 借助滯壓探針7測得的壓力因而相應于容器1中的液位。
[0029] 在圖2中可看到液位傳感器6的詳細設計情況。滯壓探針7基本上垂直于管路3 的縱向，進而垂直于管路3中流體2的流向。滯壓探針7當前由管構成。在滯壓探針7的 管上有至少一個開口 9,其確切形式為孔。開口 9在此朝向容器1。管7的一端22固定在 管路3上，確切地說，流體密封地固定在管路3的壁上。適宜于固定的方式為，使得管7的 端部22與管路3焊接、釬焊、粘接等。管7的另一端23在相對的位置穿透管路3的壁。在 所述另一端23,壓力傳感器8設置在管7的開口處，確切地說，設置在管路3之外。
[0030] 采用這種原理，在按照流體2的流向10排空時，會在滯壓探針7的前面產生滯點。 所測壓力在此相應于容器1中的當前液位。在按照流體2的流向11裝填容器1時，在滯壓 探針7的后面產生液流脫離。在此所測壓力也相應于容器1中的當前液位。因而可以在按 照流向11的裝填期間和/或在按照流向10的排空期間連續地指明液位。這還在圖3和圖 4中示意性地示出。
[0031] 在圖3中示出了容器1的裝填情況。當裝填容器1時，開口 9 (泄壓孔）位于背離 液流的一側。液流不能跟隨滯壓探針7的輪廓變化，并與探針輪廓脫離（脫離點參見圖3)。 因而直接在滯壓探針7的后面，確切地說，在泄壓孔9處，引起與方向無關的靜態壓力，其體 現了容器1的當前液位。
[0032] 在圖4中示出了容器1的排空情況。在這種情況下，滯壓探針7處于同樣的液流 中。液流因而直接在滯壓探針7的前面阻滯，由此產生所謂的滯點（見圖4)。液流在滯點 處完全靜止，在此可借助壓力傳感器8來測量總壓力，其體現了容器1的當前液位。
[0033] 壓力傳感器8產生電壓，其值對應于所測壓力。在圖5中示范性地示出了通過壓 力傳感器8獲知的電壓值12,其因而對應于相應測得的壓力。可以實現在按照流向11的裝 填期間和在按照流向10的排空期間連續地測量液位。
[0034] 在圖6中示出了壓力傳感器8的詳細設計情況。壓力傳感器8具有殼體13。該殼 體13具有用于把流體壓力輸送至壓力傳感器8的連接接管14。連接接管14為此流體密封 地設置在滯壓探針7的另一端23上。通過壓力傳感器8測得的壓力作為電壓值12在位于 殼體13上的電接頭15上被輸出。
[0035] 如參照圖7還可看到，在殼體13中和/或上設置有膜片16。此外設置有用于使得 膜片16復位的彈性部件17。有個信號發生器18與膜片16和/或彈性部件17作用連接。 最后，還有個信號接收器19與信號發生器18配合作用。當前，信號發生器18由磁體構成， 而信號接收器19由位置傳感器構成，該位置傳感器能探測由磁體18產生的磁場。確切地 說，位置傳感器19特別是由霍爾傳感器構成。信號接收器19設置在位于殼體13中的印制 電路板20上。
[0036] 根據圖8,彈性部件17為片狀板簧式設計。板簧17具有圓形造型。板簧17還具 有彈簧部件，其從板簧17的中心朝向邊緣區域螺旋形地伸展。板簧17用金屬制成沖壓件。 信號發生器18設置在彈性部件17上，確切地說，設置在其中心。在此，信號發生器18與彈 性部件17粘接。膜片16和彈性部件17以及信號發生器18和信號接收器19設置在殼體 13內部，以便得到免受外來影響的防護。如已述，連接接管14用于把流體2或流體壓力輸 送至膜片16。
[0037] 本發明并不局限于所介紹的且示出的實施例。確切地說，本發明也涵蓋了本領域 的在權利要求書所限定的發明范圍內的所有改進。這種測量裝置6因而不僅可以在太陽能 熱水器的容器1上用于測量容器1中的水位，而且可以在其它應用中用于液位測量。
[0038] 附圖標記清單
[0039] 1 ： 容器
[0040] 2 ： 流體/水
[0041] 3 ： 管路
[0042] 4 ： 磁性閥
[0043] 5 ： 供水系統
[0044] 6： 測量裝置/液位傳感器
[0045] 7 ： 滯壓探針/管
[0046] 8 ： 壓力傳感器
[0047] 9： (滯壓探針上的）開口 /泄壓孔
[0048] 10： (排空情況下的）流向
[0049] 11: (裝填情況下的）流向
[0050] 12 ： 電壓值
[0051] 13： (壓力傳感器的）殼體
[0052] 14 ： 連接接管
[0053] 15 ： 電接頭
[0054] 16 ： 膜片
[0055] 17 ： 彈性部件/板簧
[0056] 18 ： 信號發生器/磁體
[0057] 19： 信號接收器/位置傳感器
[0058] 20 ： 印制電路板
[0059] 21 ： 管
[0060] 22、23:(管的）端部
【權利要求】
1. 一種用于測量容器（1)的液位的測量裝置尤其是液位傳感器，所述容器用于容納流 體（2)，其中，容器（1)設有用來送入和/或排出流體（2)的管路（3)，其特征在于，在管路 (3)上設置有滯壓探針（7)，該滯壓探針尤其為皮托管式設計，滯壓探針（7)與用于測量滯 壓探針（7)中的壓力的壓力傳感器（8)連接，從而可借助測得的壓力獲知容器（1)中的液 位。
2. 如權利要求1所述的測量裝置，其特征在于，滯壓探針（7)基本上垂直于管路（3)的 縱向布置在管路（3)上，優選在滯壓探針（7)上有至少一個尤其孔式的開口（9)，進一步優 選使得開口（9)朝向容器（1)。
3. 如權利要求1或2所述的測量裝置，其特征在于，滯壓探針（7)由管構成，優選使得 管（7)的一端（22)固定在管路（3)上，特別是流體密封地固定在管路（3)的壁上，例如通 過焊接、釬焊、粘接等進行固定，進一步優選使得管（7)的另一端（23)穿過管路（3)，更進一 步優選使得壓力傳感器（8)在所述另一端（23)布置在管（7)的開口處，特別是布置在管路 (3)之外。
4. 如權利要求1、2或3所述的測量裝置，其特征在于，壓力傳感器（8)具有殼體（13)， 優選在殼體（13)中和/或上設置膜片（16)，進一步優選設置有用于使得膜片（16)復位的 彈性部件（17)，更進一步優選有個信號發生器（18)與該膜片（16)和/或彈性部件（17)作 用連接，更進一步優選有個信號接收器（19)與信號發生器（18)配合作用。
5. 如權利要求1-4中任一項所述的測量裝置，其特征在于，彈性部件（17)設計成片狀 板簧的形式，該板簧（17)優選具有圓形造型，進一步優選板簧（17)具有從板簧（17)的中 心朝向邊緣區域螺旋形地伸展的彈簧部件，更進一步優選彈性部件（17)制成金屬沖壓件。
6. 如權利要求1-5中任一項所述的測量裝置，其特征在于，信號發生器（18)由磁體 構成，優選信號接收器（19)由位置傳感器特別是霍爾傳感器構成，位置傳感器探測由磁體 (18)產生的磁場。
7. 如權利要求1-6中任一項所述的測量裝置，其特征在于，信號發生器（18)布置在彈 性部件（17)上，尤其布置在彈性部件的中心，優選信號發生器（18)與彈性部件（17)粘接。
8. 如權利要求1-7中任一項所述的測量裝置，其特征在于，膜片（16)和彈性部件（17) 以及信號發生器（18)和信號接收器（19)布置在殼體（13)的內部，優選該殼體（13)具有 用于把流體壓力輸送至膜片（16)的連接接管（14)，進一步優選連接接管（14)流體密封地 布置在滯壓探針（7)的另一端（23)處。
9. 一種用于尤其借助太陽能加熱水（2)的裝置，帶有用于容納水（2)的容器（1)，其 中，該容器（1)設置有用來輸入冷水（2)和/或排出熱水（2)的管路（3)，其特征在于，在管 路（3)中和/或上設置有根據前述權利要求中任一項的用于測量容器（1)中的水位的測量 裝置（6)。
【文檔編號】G01F23/14GK104121959SQ201410246616
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年4月24日 優先權日:2013年4月24日
【發明者】A·齊默, T·堯赫 申請人:馬夸特機械電子有限責任公司