一種具有自阻尼式浮子的油罐液位測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種油罐液位測量裝置，包括：自阻尼式浮子、一對鏈輪、法蘭、光纖傳感器、光碼盤、輸入光纖、輸出光纖、牽引鏈、平衡錘，其中所述自阻尼式浮子帶有阻尼桿、阻尼盲孔、內(nèi)部配重物三者中的一個或多個，從而抑制了液面晃動引起的浮子晃動幅度，提高了測量精度。
【專利說明】-種具有自阻尼式淳子的油罐液位測量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油罐液位測量裝置，具體涉及一種具有自阻尼式浮子的油罐液位測量 裝直。

【背景技術(shù)】
[0002] 大型油罐通常在煉油廠、油田、油庫以及其他工業(yè)中用來儲存原油或其他石油產(chǎn) 品，容量通常為100立方米以上，由罐壁、罐頂、罐底及其他附件組成。由于原油產(chǎn)品的易燃 易爆性，需要采用無電測量裝置來測量油罐中存儲液體的液位，克服電測帶來的火災(zāi)隱患。 現(xiàn)有技術(shù)中油罐液位測量裝置經(jīng)常采用浮子來進(jìn)行測量，但是浮子容易受到液面產(chǎn)生的浪 涌的影響，當(dāng)液面發(fā)生變化時(shí)，浮子會隨液面的晃動而晃動，穩(wěn)定較慢，無法讀數(shù)，從而影響 測量的效率和精度。
[0003] 因此，需要具有較高測量效率和精度的液位測量裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種具有自阻尼式浮子的油罐液位測量裝置，包括：自阻尼 式浮子、一對鏈輪、法蘭、光纖傳感器、光碼盤、輸入光纖、輸出光纖、牽引鏈、平衡錘，其中所 述牽引鏈的一端伸入油罐內(nèi)部，一端位于油罐外部，并且所述牽引鏈由內(nèi)到外依次連接油 罐內(nèi)部的自阻尼式浮子和油罐內(nèi)部的所述鏈輪以及位于油罐外部的另一個鏈輪和平衡錘， 自阻尼式浮子設(shè)置有一種或多種自阻尼構(gòu)件，使浮子本體的動態(tài)波動滯后并且幅度小于液 面波動幅度，起到自阻尼作用。
[0005] 所述阻尼桿垂直地剛性固定在浮子本體下方，使得浮子在液面保持平衡。
[0006] 優(yōu)選的，所述阻尼桿的長度在0. 5?1. 5m范圍內(nèi)。
[0007] 所述自阻尼式浮子在浮子本體下方靠近液面一側(cè)布置均勻分布的多個阻尼盲孔。
[0008] 所述自阻尼式浮子在浮子本體內(nèi)部填充有顆粒狀配重物。
[0009] 優(yōu)選的，所述顆粒狀配重物彼此之間以及與浮子本體底部之間具有大的摩擦力， 以便在波動過程中在浮子本體內(nèi)部緩慢移動，起到遲滯波動的作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 參考隨附的附圖，本發(fā)明更多的目的、功能和優(yōu)點(diǎn)將通過本發(fā)明實(shí)施方式的如下 描述得以闡明，其中：
[0011] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的油罐液位測量裝置的示意圖。
[0012] 圖2a和圖2b是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的自阻尼式浮子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖和受 力分析圖。
[0013] 圖3a是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的自阻尼式浮子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖3b為圖3a沿A-A方向的剖面圖。
[0015] 圖3c_3d是圖3a所示自阻尼式浮子的受力分析圖。
[0016] 圖4a是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的自阻尼式浮子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖4b_4c是圖4a所示自阻尼式浮子的受力分析圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記代表相同 或類似的部件，或者相同或類似的步驟。
[0019] 通過參考示范性實(shí)施例，本發(fā)明的目的和功能以及用于實(shí)現(xiàn)這些目的和功能的方 法將得以闡明。然而，本發(fā)明并不受限于以下所公開的示范性實(shí)施例；可以通過不同形式來 對其加以實(shí)現(xiàn)。說明書的實(shí)質(zhì)僅僅是幫助相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員綜合理解本發(fā)明的具體細(xì)節(jié)。
[0020] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的油罐液位測量裝置進(jìn)行說明。
[0021] 如圖1所示，本發(fā)明的油罐液位測量裝置包括：浮子101、一對鏈輪102和102'、法 蘭103、光纖傳感器104、光碼盤105、輸入光纖106、輸出光纖107、牽引鏈108、平衡錘109。
[0022] 所述油罐液位測量裝置在工作中，所述牽引鏈108的一端伸入油罐內(nèi)部，一端位 于油罐外部，并且所述牽引鏈108由內(nèi)到外依次連接油罐內(nèi)部的浮子101和油罐內(nèi)部的所 述鏈輪102、以及位于油罐外部的另一個鏈輪102'和平衡錘109,其中位于油罐外部的另一 個鏈輪102'與光纖傳感器104的主軸連接，通過2個鏈輪102和102'的傳動，浮子101的 上下運(yùn)動通過牽引鏈108被傳遞到傳感器104中的光學(xué)編碼器，轉(zhuǎn)換為光學(xué)編碼器的轉(zhuǎn)動。 光學(xué)編碼器設(shè)置于法蘭103中，由光碼盤105和軸組成。所述光碼盤105是沿圓周刻出與 液位變化相對應(yīng)的1000個齒孔的薄盤。當(dāng)光碼盤105因被測液位變化而轉(zhuǎn)動時(shí)，它對兩個 光纖探頭內(nèi)的紅外光分別進(jìn)行調(diào)制，即遮擋或通過，使之成為交變光。調(diào)制后的2組光信號 返回各自的光纖中，沿光纜傳輸至光電轉(zhuǎn)換器件，從而產(chǎn)生一連串的電脈沖。采用2路光纖 探頭是因?yàn)椴粌H要記錄液位變化的大小，而且要判斷液位變化的方向，即液位上升還是液 位下降。
[0023] 在使用中，因?yàn)槌溆?、放油等操作，會引起浮子波動，如果要精確測量油罐中油的 液位，就需要浮子能盡量保持水平狀態(tài)，減小左右晃動幅度。
[0024] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供三種自阻尼式浮子，通過自阻尼方式穩(wěn)定浮子， 減小受液面波動的影響。
[0025] 下面結(jié)合圖2-4,詳述這三種自阻尼式浮子。
[0026] 圖2a和圖2b示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的自阻尼式浮子200的結(jié)構(gòu) 圖和受力分析圖。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的自阻尼浮子200包括浮子本體201和阻尼桿202。所 述浮子本體201為扁圓柱體，阻尼桿202垂直地剛性固定在浮子本體201的下部中央位置， 使得浮子在液面保持平衡。
[0028] 在測量過程中若液面產(chǎn)生晃動，則浮子本體201也會隨液面晃動而晃動，阻尼桿 202也會隨之晃動。而由于阻尼桿202周圍的液體壓力會提供反向的阻力來阻礙阻尼桿的 晃動，從而阻礙浮子本體201的晃動，由此實(shí)現(xiàn)了自阻尼效果。
[0029] 如圖2a所示，若浮子本體201受到波動的液面S提供的向右上方的總推動力F， 則浮子的A端（圖中左端）被推動上浮，B端（圖中右端）則相對A端傾斜向下沉，阻尼桿 202也會隨之向左擺動。此時(shí)，阻尼桿202會因?yàn)樗淖枇ψ饔枚艿阶枇'。根據(jù)合矩 力為0則轉(zhuǎn)動平衡的條件可知，若F*L = F' *L'，則浮子不會發(fā)生轉(zhuǎn)動；若F*L > F' *L'，則 浮子會發(fā)生波動，其中L是推動力F到轉(zhuǎn)動軸G的垂直距離，L'是阻力F'到轉(zhuǎn)動軸G的垂 直距離。由此可知，推動力F提供的轉(zhuǎn)動力矩的一部分或全部可被阻力F'提供的轉(zhuǎn)動力矩 抵消掉。接下來，當(dāng)波動液面S繼而使浮子本體201的B端上浮而A端下降時(shí)，也是相應(yīng)的 過程。因此，相比浮子本體未設(shè)置阻尼桿的情況，設(shè)置有阻尼桿的浮子波動程度要小。
[0030] 這里，由于隨著液面加深，液體壓力增大，因此阻力F'根據(jù)浮子的阻尼桿的深度 遞增而逐漸遞增地作用于阻尼桿，也就是說，在阻尼桿202最下端受到的阻力F'最大，從而 增大了對推動力F提供的轉(zhuǎn)動力矩的抵消效果。也就是說阻尼桿202的長度越長，提供的 阻力F'越大，而且這種反作用力的力臂L'越長，提供的阻止波動的轉(zhuǎn)動力矩越大。如此， 浮子整體能夠保持無明顯晃動，基本保持盡量水平。
[0031] 根據(jù)油罐液面測量的具體情況，所述阻尼桿202的長度在不妨礙測量結(jié)果的情況 下越長越好，例如在〇.5m?1.5m之間。在一般油罐中，出液口的高度大概為lm，因此阻尼 桿長度優(yōu)選為小于lm，可以最大程度地滿足測量范圍的要求。
[0032] 阻尼桿也可以有多個分布布置，只要保持浮子能夠平衡使用即可。
[0033] 圖3a和圖3b示意性示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的自阻尼式浮子300,其中圖 3b為圖3a沿A-A方向的剖面圖。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的浮子300包括浮子本體301和成對布置的阻尼盲孔302 和302'。其中所述浮子本體301為扁圓柱體，多個所述阻尼盲孔302均勻分布在所述浮子 本體301下方靠近液面的一側(cè)，未穿透浮子本體301，并且布置成使得浮子可以水平浮于液 面。圖3a中示出四個阻尼盲孔，但實(shí)際使用中不影響測量結(jié)果的情況下，盲孔數(shù)量越多，直 徑越大，阻尼效果越好。
[0035] 當(dāng)液面N保持靜止時(shí)，如圖3c所示，浮子本體301A端的阻尼盲孔302和相對布置 的B端的阻尼盲孔302'各自在下部充滿液體，上部為空氣。
[0036] 當(dāng)液面產(chǎn)生波動時(shí)，例如當(dāng)波動液面S先使浮子本體301的A端（左端）上浮而B 端下降時(shí)，上升的液面所帶來的大量的水流進(jìn)入A端的阻尼盲孔302而留在其中，使得A端 沒有隨著液面急劇上升，此時(shí)B端的阻尼盲孔302'液面下降，水向下流出，流出的水在液面 S上濺起的水柱又對浮子本體301產(chǎn)生一個向上的反作用力F'，使得B端沒有隨著液面急 劇下降。接下來，當(dāng)波動液面S繼而使浮子本體301的B端上浮而A端下降時(shí)，也是相應(yīng)的 過程。因此，相比浮子本體未設(shè)置阻尼盲孔的情況，設(shè)置有阻尼盲孔的浮子波動程度要小。 [0037] 阻尼盲孔的數(shù)量和位置可以根據(jù)具體應(yīng)用變化，只要保持浮子能夠平衡使用即 可。
[0038] 圖4a示意性示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的自阻尼式浮子。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的浮子400包括浮子本體401和其內(nèi)部的配重物402。所 述浮子本體401為中空的扁圓柱體，其中填充了配重物402。所述配重物402通?？梢允抢?如沙子、碎鐵屑等任何提供配重作用的顆粒材料，所述顆粒材料優(yōu)選具有棱角，或彼此之間 以及與浮子本體底部之間具有較大的摩擦力，這樣可以在波動過程中緩慢移動，起到遲滯 波動的作用。
[0040] 當(dāng)液面N保持靜止時(shí)，如圖4a所示，填充料402均勻填充于浮子本體301內(nèi)。
[0041] 測量過程中，當(dāng)液面因發(fā)生變化而產(chǎn)生波動時(shí)，如圖4b所示，例如波動液面S1先 對浮子本體401的A端產(chǎn)生一個向上的推力F1，因此浮子本體401的A端將上升，其內(nèi)部 的填充料402便會向B端滑動，使得B端加重。當(dāng)液面再次變化使波動液面S2作用于浮子 400時(shí)，如圖4c所示，浮子400的B端受到波動液面S2 -個向上的推力F2的作用，由于B 端的填充料402的重力F'會抵消一部分F2,因此B端沒有隨著液面急劇上浮，而是緩慢上 浮，使浮子400的動態(tài)波動滯后并且幅度小于液面波動幅度，而內(nèi)部的填充料402又再次向 A端滑動，為下次波動起到自阻尼作用。接下來，當(dāng)波動液面S繼而使浮子本體301的A端 上浮而B端下降時(shí)，也是相應(yīng)的過程。因此，相比浮子本體未設(shè)置填充料的情況，設(shè)置有填 充料的浮子波動程度要小。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的油罐液位測量裝置提供的三種不同的自阻尼浮子，可以更好地穩(wěn)定 浮子，使之受液面波動影響減小，實(shí)現(xiàn)更精確地測量油罐液位。
[0043] 另外，上述三種實(shí)施例也可組合，即自阻尼式浮子可帶有阻尼桿、阻尼盲孔、內(nèi)部 配重物三者中的一個或多個。
[0044] 結(jié)合這里披露的本發(fā)明的說明和實(shí)踐，本發(fā)明的其他實(shí)施例對于本領(lǐng)域技術(shù)人員 都是易于想到和理解的。說明和實(shí)施例僅被認(rèn)為是示例性的，本發(fā)明的真正范圍和主旨均 由權(quán)利要求所限定。
【權(quán)利要求】
1. 一種具有自阻尼式浮子的油罐液位測量裝置，包括：自阻尼式浮子、一對鏈輪、法 蘭、光纖傳感器、光碼盤、輸入光纖、輸出光纖、牽引鏈、平衡錘， 其中所述牽引鏈的一端伸入油罐內(nèi)部，一端位于油罐外部，并且所述牽引鏈由內(nèi)到外 依次連接油罐內(nèi)部的自阻尼式浮子和油罐內(nèi)部的所述鏈輪以及位于油罐外部的另一個鏈 輪和平衡錘，自阻尼式浮子設(shè)置有一種或多種自阻尼構(gòu)件，使浮子本體的動態(tài)波動滯后并 且幅度小于液面波動幅度，起到自阻尼作用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油罐液位測量裝置，其中阻尼桿垂直地剛性固定在浮子本體 下方，使得浮子在液面保持平衡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的油罐液位測量裝置，其中所述阻尼桿的長度在0. 5?1. 5m范 圍內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油罐液位測量裝置，其中所述自阻尼式浮子在浮子本體下方 靠近液面一側(cè)布置均勻分布的多個阻尼盲孔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油罐液位測量裝置，其中所述自阻尼式浮子在浮子本體內(nèi)部 填充有顆粒狀配重物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的油罐液位測量裝置，其中所述顆粒狀配重物彼此之間以及與 浮子本體底部之間具有大的摩擦力，以便在波動過程中在浮子本體內(nèi)部緩慢移動，起到遲 滯波動的作用。
【文檔編號】G01F23/30GK104154969SQ201410391790
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】祝連慶, 郭陽寬, 周哲海, 劉鋒, 張蔭民 申請人:北京信息科技大學(xué)