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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計。通過結構設計，能夠自發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
【技術領域】
[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構設計，適用于互不相溶的兩種液體之間界面的監測。
【背景技術】
[0002]在油庫管理、石油化工、醫藥制造、以及自來水廠、污水處理廠等領域，常出現兩種不相溶液體共存于一個體系內的情況，兩種液體之間的分界面是一個重要的測量與控制技術參數。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境參數(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生變化，由此產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”浮子的設計方案。但是該專利技術尚不能解決液體密度發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，然而該專利技術同樣還是不能補償液體密度變化導致的誤差。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的是為了解決傳統液位浮子存在的以下問題:(I)傳統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生改變時，相對于液體分界面的相對位置會發生變化，產生誤差；(2)傳統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計。通過結構設計，能夠自發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形圍體內形成的液體容腔空間進行設計，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。整個浮子不計輕質薄型的環形圍體質量，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定平衡狀態。若上層液體的密度因溫度或壓強而發生變化，由于浮子杯形空間內的液體同樣會發生變化，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生變化，由于浮子液體容腔空間內的液體同樣會發生變化，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生變化時，上、下環形圍體形成的液體容腔空間內的液體分別會發生變化，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變上下層液體密度因溫度或壓強而發生的變化；使用穩定、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定性上更穩定、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。“杯形”的杯壁在浮子工作時相對于液體分界面正常振動幅度范圍內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是本實用新型結構剖面示意圖；
[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置為與所位于的液體比重相同。
[0023]本實用新型根據液體的密度變化特性選擇浮子的設計方案。[0024]見圖1，圖2所示，“杯形”體為本實用新型的浮子結構圖，浮子的外壁使用硬質輕質材料制成，盡量做薄。工作時，液體容腔Ia內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，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，將液體容腔Ia和液體容腔2a空間分別各自浸滿相對應的液體，浮子將自發定位于液體分界面。
【權利要求】
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);整個浮子的比重設置為介于上下兩種液體比重之間。
2.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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，構成“杯形”的杯壁材料體積小于“杯形”敞口空間的體積。
5.根據權利要求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 優先權日:2013年11月21日
【發明者】王也, 田敏, 莊嚴, 許春美 申請人:云南航天工業有限公司