一種適用于兩種不相溶液體分界面的浮子的制作方法
【專利摘要】一種適用于兩種不相溶液體分界面的浮子，本實用新型包括有浮子（1），浮子為豎直向上和豎直向下的“杯形”敞口空間，豎直向上的敞口空間形成液體容腔（2a）；豎直向下的敞口空間形成液體容腔（1a）；整個浮子的比重設(shè)置為介于上下兩種液體比重之間。本實用新型提供了一種新型液位計浮子的設(shè)計。通過結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠自發(fā)修正液體密度變化導致的浮子位置變化；一種新型液位計浮子的“杯形”空間底面可以確保和液體分界面在同一水平高度，方便了傳感器安放和測量計算。
【專利說明】 —種適用于兩種不相溶液體分界面的浮子
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型專利屬于液位測量儀器，尤其是涉及一種液體分層面高度測量的浮子的結(jié)構(gòu)設(shè)計，適用于互不相溶的兩種液體之間界面的監(jiān)測。
【背景技術(shù)】
[0002]在油庫管理、石油化工、醫(yī)藥制造、以及自來水廠、污水處理廠等領(lǐng)域，常出現(xiàn)兩種不相溶液體共存于一個體系內(nèi)的情況，兩種液體之間的分界面是一個重要的測量與控制技術(shù)參數(shù)。目前常用的液位傳感器針對特定的兩種液體的不同密度，對浮子進行配重，使浮子密度介于兩種液體密度之間，使得浮子可以懸浮于兩種液體分界面。然而這種浮子由于配重是固定的，當兩種液體中有一種或兩種液體的密度隨著環(huán)境參數(shù)(如溫度、壓力等)而改變時，浮子和液體分界面的相對位置會發(fā)生變化，由此產(chǎn)生的誤差無法滿足需要精確測量場合的要求。
[0003]中國專利200910073457.4提出了一種兩相液體液位傳感器的制造方法，提出了一種“碟形”浮子的設(shè)計方案。但是該專利技術(shù)尚不能解決液體密度發(fā)生變化時浮子位置變化的問題。
[0004]中國專利200720123279.8提出了一種液面界定棒，可以用于水和二硫化碳混合液體的分界面界定，然而該專利技術(shù)同樣還是不能補償液體密度變化導致的誤差。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是為了解決傳統(tǒng)液位浮子存在的以下問題:(I)傳統(tǒng)液位浮子在不同密度不相溶的液體中一種或兩種液體密度發(fā)生改變時，相對于液體分界面的相對位置會發(fā)生變化，產(chǎn)生誤差；(2)傳統(tǒng)液位計浮子由于浮子自身的空間尺寸緣故，無法直觀地、精確地給出液體分界面的具體位置，給測量和傳感器的安置帶來一定困難。
[0006]本實用新型提供了一種新型液位計浮子的設(shè)計。通過結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠自發(fā)修正液體密度變化導致的浮子位置變化；一種新型液位計浮子的“杯形”空間底面可以確保和液體分界面在同一水平高度，方便了傳感器安放和測量計算。
[0007]本實用新型的一種實現(xiàn)方法如下:
[0008]一種適用于兩種不相溶液體分界面的浮子，本實用新型特征是，包括有豎直向上和豎直向下的“杯形”敞口空間，整個浮子的比重設(shè)置為介于上下兩種液體比重之間。
[0009]本實用新型“杯形”敞口空間為圓弧形或拋物線形或雙曲線形。
[0010]本實用新型至少具有一個豎直向上或豎直向下的“杯形”敞口空間。
[0011]本實用新型構(gòu)成“杯形”的杯壁材料體積小于“杯形”空間的體積。
[0012]本實用新型將豎直向上的“杯形”空間部分的杯壁材料比重設(shè)置為與所位于的液體比重相同；豎直向下的“杯形”空間部分的杯壁材料比重設(shè)置為與所位于的液體比重相同。
[0013]本實用新型的工作原理是，對于上、下層液體密度均易發(fā)生變化的場合，選擇本實用新型的浮子。對浮子豎直向上與豎直向下的環(huán)形圍體內(nèi)形成的液體容腔空間進行設(shè)計，使得浮子豎直向上與豎直向下的液體容腔空間的比重分別等于上、下層液體的密度。本實用新型浮子工作時，分別將浮子向上與向下的“杯形”液體容腔空間各自裝滿上層液體和下層液體，此時浮子整體的等效密度介于兩種液體密度之間。整個浮子不計輕質(zhì)薄型的環(huán)形圍體質(zhì)量，由于兩種液體分別灌滿上、下層液體，顯然當浮子上下層分界面(“液體容腔”空間底部)和液體分界面處于同一水平高度時，浮子受到的浮力和重力相同。可以通過計算證明，浮子此時在液體分界面附近處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。若上層液體的密度因溫度或壓強而發(fā)生變化，由于浮子杯形空間內(nèi)的液體同樣會發(fā)生變化，將補償上層液體密度的變化，因此浮子相對于杯形空間的相對位置保持不變。同樣，若下層液體的密度因溫度或壓強而發(fā)生變化，由于浮子液體容腔空間內(nèi)的液體同樣會發(fā)生變化，將補償下層液體密度的變化，因此浮子相對于杯形空間的相對位置保持不變。當上、下層液體密度分別發(fā)生變化時，上、下環(huán)形圍體形成的液體容腔空間內(nèi)的液體分別會發(fā)生變化，各自將補償本層液體密度的變化，因此浮子相對于液體容腔的相對位置仍然保持不變。
[0014]本實用新型的有益效果是，解決了液體密度發(fā)生變化時浮子位置變化的問題。本實用新型既可以用于水和二硫化碳混合液體的分界面界定，還能夠補償液體密度變化導致的誤差。而且由于圓弧形或拋物線形的杯形浮子充分克服了液體的振動，使其在液體分界面能夠及時應(yīng)變上下層液體密度因溫度或壓強而發(fā)生的變化；使用穩(wěn)定、可靠。相比較而言，圓弧形杯形浮子比拋物線形的杯形浮子使用穩(wěn)定性上更穩(wěn)定、可靠，其圓弧形比線拋物線形開口更開，開口雖然取決于圓弧半徑的大小，但必須滿足“杯形”的杯壁材料體積小于“杯形”空間的體積這一要求?！氨巍钡谋谠诟∽庸ぷ鲿r相對于液體分界面正常振動幅度范圍內(nèi)具有防止另一種液體從水平方向上進入該“杯形”空間的作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)剖面示意圖；
[0016]圖2是圖1的一種圓形實施例的橫截面示意圖。
[0017]圖中標號為:H為整個浮子高度，a為浮子上部“杯形”空間的深度，“b”為浮子下部“杯形”空間的深度，dl為浮子上部“杯形”空間的直徑，d2為浮子下層“杯形”空間的直徑。I為浮子；la為液體容腔；2a為液體容腔。
【具體實施方式】
[0018]一種適用于兩種不相溶液體分界面的浮子，本實用新型特征是，包括有豎直向上和豎直向下的“杯形”敞口空間，整個浮子的比重設(shè)置為介于上下兩種液體比重之間。
[0019]本實用新型“杯形”敞口空間為圓弧形或拋物線形或雙曲線形。
[0020]本實用新型至少具有一個豎直向上或豎直向下的“杯形”敞口空間。
[0021]本實用新型構(gòu)成“杯形”的杯壁材料體積小于“杯形”空間的體積。
[0022]本實用新型將豎直向上的“杯形”空間部分的杯壁材料比重設(shè)置為與所位于的液體比重相同；豎直向下的“杯形”空間部分的杯壁材料比重設(shè)置為與所位于的液體比重相同。
[0023]本實用新型根據(jù)液體的密度變化特性選擇浮子的設(shè)計方案。[0024]見圖1，圖2所示，“杯形”體為本實用新型的浮子結(jié)構(gòu)圖，浮子的外壁使用硬質(zhì)輕質(zhì)材料制成，盡量做薄。工作時，液體容腔Ia內(nèi)里液體的比重為與下層液體密度相同，蓋上一塊玻璃的防止液體流出；再將其中液體容腔2a灌滿上層液體，確保沒有混入下層液體或固體雜質(zhì)，蓋上一塊玻璃。將浮子沉入液體中，抽走上下兩塊玻璃，浮子將自發(fā)沉下至液體分界面。
[0025]由于兩種不相溶液體密度的不同，在整個浮子的高度H不變的情況下，如果浮子上部“杯形”空間的直徑dl與浮子下層“杯形”空間的直徑d2相同，則浮子上部“杯形”空間的深度a與浮子下部“杯形”空間的深度b是不同的。這也就使得液體容腔Ia和液體容腔2a的體積不相同，各自的體積只與所處位置的液體密度相適應(yīng)，將液體容腔Ia和液體容腔2a空間分別各自浸滿相對應(yīng)的液體，浮子將自發(fā)定位于液體分界面。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于兩種不相溶液體分界面的浮子，其特征是，包括有浮子(1)，浮子為豎直向上和豎直向下的“杯形”敞口空間，豎直向上的敞口空間形成液體容腔(2a);豎直向下的敞口空間形成液體容腔(Ia);整個浮子的比重設(shè)置為介于上下兩種液體比重之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于兩種不相溶液體分界面的浮子，其特征是，“杯形”敞口空間為圓弧形或拋物線形或雙曲線形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種適用于兩種不相溶液體分界面的浮子，其特征是，至少具有一個豎直向上或豎直向下的“杯形”敞口空間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種適用于兩種不相溶液體分界面的浮子，其特征是，構(gòu)成“杯形”的杯壁材料體積小于“杯形”敞口空間的體積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種適用于兩種不相溶液體分界面的浮子，其特征是，將豎直向上的“杯形”敞口空間部分的杯壁材料比重設(shè)置為與所位于的液體比重相同；豎直向下的“杯形”敞口空間部分的杯壁材料比重設(shè)置為與所位于的液體比重相同。
【文檔編號】G01F23/76GK203705019SQ201320736251
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】王也, 田敏, 莊嚴, 許春美 申請人:云南航天工業(yè)有限公司