CN207379870U - 一种鼓泡式液位计液体密度测量与液位自动校准的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种鼓泡式液位计校准仪器零点的装置，包括鼓泡导压管、鼓泡气源装置、毛细管节流装置、压力检测装置、待测液位容器、用于实现零点校准的两通阀，鼓泡气源装置的出口与毛细管节流装置的进口连接，毛细管节流装置的出口接入鼓泡导压管，鼓泡导压管的下端垂直***至待测液位容器的底部，压力检测装置与鼓泡导压管连接，两通阀的一端与鼓泡导压管连接，两通阀的另一端为自由端。通过建立鼓泡导压管到液面上方空间的连接管路，并在鼓泡导压管上安装两通阀，在两通阀导通且压力示值稳定后，仪器调零或读取零液位信号值，实现零点校准，且整个校准零点装置的结构简单，密封性好，控制简洁，成本低廉，安全可靠。

Description

一种鼓泡式液位计液体密度测量与液位自动校准的装置

技术领域

本实用新型属于仪器检测技术领域，具体是指一种鼓泡式液位计液体密度测量与液位自动校准的装置。

背景技术

鼓泡式液位计，作为特定场合替代投入式液位计、差压式液位计的液位检测方案，本质上仍然是一种压力式液位计。压力式液位计依据液体静压力原理建立：P＝ρgH，测量压力以后按H＝P/(ρg)计算得到压力。对于常见液体水而言，密度ρ仅在极小的范围内变化，可被视为常数，但对于工业应用而言，液体种类多样，密度也多样且有较大的变化区间，因此，鼓泡式液位计要准确测量工业液体液位，需要克服液体密度的影响。测量液体密度，并进而校准液位数据是最直接、最常见的应对措施。测量密度的方法同样依据液体静压原理，实际测量确定高度H的液柱静压力，进而依据ρ＝P/(gH)即可得到液体密度。现有技术中，在测量液体密度时，均采用双管吹气法测量液体密度，每套测量***都采用了两套独立的吹气鼓泡***，利用两鼓泡导压管在液体内插深的不同获得的压差计算液体密度，结构与控制都较为复杂，使用能耗与成本高。

基于此，研究并开发设计一种鼓泡式液位计液体密度测量与液位自动校准的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提供一种鼓泡式液位计液体密度测量与液位自动校准的装置，通过改变鼓泡液位计的结构，仅使用一个鼓泡气源，解决了现有技术中采用双管鼓泡使用成本高等技术问题。本实用新型在此基础上进一步简化，节约一套吹气***，只用一套吹气***，节约能耗与成本。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种鼓泡式液位计液体密度测量与液位自动校准的装置，包括鼓泡气源、毛细管节流装置、鼓泡导压管、待测液位装置、集气导压管，集气导压管的下端口垂直***至待测液位装置，集气导压管的底部导通横截面大于等于鼓泡导压管的横截面鼓泡间隙，集气导压管套装在鼓泡导压管的外侧，鼓泡导压管的上端口、下端口均延伸至集气导压管的外部，集气导压管的下端口高于鼓泡导压管的下端口，且集气导压管的下端口与鼓泡导压管的高度差为H；鼓泡导气管的上端口与毛细管节流装置的出口连接，毛细管节流装置的入口与鼓泡气源连接，所述鼓泡导压管或/和集气导压管上设有用于测量鼓泡导压管的上端口与集气导压管的上端口的压差装置。

工作过程：本技术方案中压差装置测量集气导压管的上端口与鼓泡导压管的上端口的压差ΔP，以及集气导压管的上端口或鼓泡导气管的上端口的压力，其中，集气导压管的下端口与鼓泡导压管的下端口的高度差H是已知的，根据P＝ρgH，可计算待测液位装置内液体的密度为ρ＝ΔP/(gH)；根据压差装置检测出的集气导压管的上端口的压力P1或鼓泡导压管的上端口的压力P2，P1＝ρgH1，计算出集气导压管在待测液位装置内的液位高度H1，P2＝ρgH2，计算鼓泡导压管在待测液位装置内的液位高度H2，根据H1与H2计算获得鼓泡导压管与集气导压管在待测液位装置的高度差ΔH，并与高度H作比较，从而对待测液位装置内的液位进行校正。

本技术方案采用一套吹气***，即可同时完成鼓泡式液位计的液体密度测量、液位自动校正两项功能。其中鼓泡气源的压力气体经过毛细管节流装置鼓入鼓泡导压管，且以较小的流速沿鼓泡导压管下行，当鼓泡导压管内的气体压力与鼓泡导压管的下端口对应位置液体静压力平衡后，从鼓泡导压管下端口形成间断的气泡溢出，鼓泡导压管内的压力不再升高，可通过压差装置检测获得鼓泡导压管的压力P2，表征液体液位。自鼓泡导压管下端口溢出的气泡上升进入集气导压管，当集气导压管内压力与集气导压管下端口对应位置液体静压力平衡后，集气导压管内压力不再升高，多余的气体不再进入集气管内，此时压差装置检测集气导压管的下端口压力为P1，P1小于P2，其差值对应于H高度的液柱静压力，进而可根据计算出液体密度，算出校准后准确液位数值。可知，相对于现有技术中采用两套及多套吹气***，本技术方案采用一套吹气***，减少了设备数量，降低了设备及使用成本。

本技术方案中所述的鼓泡气源、毛细管节流装置、鼓泡导压管、集气导压管的结构及原理均为本领域技术人员所公知，不再详述。

进一步地，所述压差装置包括第一压力检测装置、第二压力检测装置，第一压力检测装置与鼓泡导压管的上端口连接，第二压力检测装置安装在集气导压管的上端口。

这里对压差装置具体实现结构进行优选，可为第一压力检测装置，检测鼓泡导压管上端口压力，第二压力检测装置检测集气导压管的上端口压力，从而计算出集气导压管、鼓泡导压管的压差，最终实现液位校正。

进一步地，还包括控制器、程序存储器、输出模块、显示模块，第一压力检测装置为第一压力传感器，第二压力检测装置为第二压力传感器，控制器分别与第一压力传感器、第二压力传感器、程序存储器、输出模块、显示模块连接。

控制器的中央处理器按照程序存储器中的监控程序向第一压力传感器检测鼓泡导压管的上端口压力，第二压力传感器检测集气导压管的上端口压力的指令，第一压力传感器、第二压力传感器将检测到的数字信号转换为液位值信号传入输出模块，输出模块中的液位值信号通过导线传入显示模块即显示器。其中控制器、程序存储器、输出模块、显示模块的具体结构及原理均为本领域技术人员所公知，控制器、程序存储器、输出模块、显示模块可集成一个整体，对采集到的压力信号进行智能化快速处理。

进一步地，所述第二压力传感器为差压传感器，差压传感器的一个采样口与集气导压管连接，差压传感器的另一个采样口与鼓泡导压管连接。

差压传感器用于检测鼓泡导压管、集气导压管的压力差，第一压力检测装置检测鼓泡导压管的压力，可计算出集气导压管的压力，待测液位装置中液体密度，鼓泡导压管与集气导压管的下端高度差，完成对液位校正。

进一步地，所述压差装置为第二差压传感器、两位三通阀，第二差压传感器的一个采样口与集气导压管连接，第二差压传感器的另一个采样口与鼓泡导压管连接，两位三通阀设置在第二差压传感器与集气导压管之间；

还包括控制器、程序存储器、输出模块、显示模块，所述控制器分别与第二差压传感器、程序存储器、输出模块、显示模块连接。

本技术方案是对压差装置具体结构的优选，包括第二压差传感器、两位三通阀，当检测鼓泡导压管的压力则通过两位三通阀关闭与集气导压管的通路，反之测量集气导压管的压力，或控制两位三通阀，与鼓泡导气管、集气导压管的管路同时连通，则获得压力差，从而测得鼓泡导压管的下端口与集气导压管的下端口的高度差，完成液位校正。

进一步地，所述集气导压管的下端设有集气罩，集气罩安装的位置高于鼓泡导气管的下端口，集气罩为开口向下的喇叭口形状。

进一步地，所述集气罩安装在集气导压管的下端口。

进一步地，所述集气罩的最大口径大于等于鼓泡导压管的直径的两倍。集气罩的设置，利于收集鼓泡口鼓出的气泡。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本技术方案结构简单，且仅仅使用一个鼓泡结构，完成对液体密度测量和液位的自动校正功能，降低了使用成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2的结构示意图；

图3为本实用新型实施例4的结构示意图；

图4为本实用新型实施例4的结构示意图；

其中，1-鼓泡气源，2-毛细管节流装置，3-鼓泡导压管，4-待测液位装置，5-集气导压管，6-第二压力检测装置，7-第一压力检测装置，8-两位三通阀，9-第二差压传感器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

具体实施方式中涉及到附图1-4中的h表示集气导压管的下端口与鼓泡导压管的下端口高度差，为已知量。

实施例1：

一种鼓泡式液位计液体密度测量与液位自动校准的装置，包括鼓泡气源1、毛细管节流装置2、鼓泡导压管3、待测液位装置4、集气导压管5，集气导压管5的下端口垂直***至待测液位装置4，集气导压管5的底部导通横截面大于等于鼓泡导压管3的横截面鼓泡间隙，集气导压管5套装在鼓泡导压管3的外侧，鼓泡导压管3的上端口、下端口均延伸至集气导压管5的外部，集气导压管5的下端口高于鼓泡导压管3的下端口，且集气导压管5的下端口与鼓泡导压管3的高度差为H；鼓泡导气管3的上端口与毛细管节流装置2的出口连接，毛细管节流装置2的入口与鼓泡气源1连接，所述鼓泡导压管3或/和集气导压管5上设有用于测量鼓泡导压管3的上端口与集气导压管5的上端口的压差装置。

如图1所示，所述压差装置包括第一压力检测装置7、第二压力检测装置6，第一压力检测装置7与鼓泡导压管3的上端口连接，第二压力检测装置6安装在集气导压管5的上端口。

本实施例中来自鼓泡气源1的压力气体经过毛细管节流装置2后注入鼓泡导压管3，以很小的流速沿鼓泡导压管下行，当鼓泡导压管3内气体压力与鼓泡导压管3的下端口对应位置液体静压力平衡后，从鼓泡导压管3的下端口形成间断的气泡溢出，鼓泡导压管3内压力不再升高，此时第一压力检测装置7示值为P1，表征液体液位。自鼓泡导压管3的下端口溢出的气泡上升进入集气导压管5，当集气导压管5内压力与集气导压管5的下端口对应位置液体静压力平衡后，集气导压管5内压力不再升高，多余的气体不再进入集气导压管内，此时第二压力检测装置6示值为P2。P2小于P1，其差值对应于h高度的液柱静压力，按P2-P1＝ΔP＝ρgh，可以求算出液体密度ρ＝ΔP/(gh)，进而，可求算出校准后的准确液位数值H＝hP1/ΔP。

实施例2：

本实施例与实施例1相比，改进在于：增加设置本实施例所述结构在实施例的基础上，为了实现智能化控制，还包括控制器、程序存储器、输出模块、显示模块，第一压力检测装置7为第一压力传感器，第二压力检测装置6为第二压力传感器，控制器分别与第一压力传感器、第二压力传感器、程序存储器、输出模块、显示模块连接。

具体操作方法为：控制器根据程序存储器中的监控指令设定采集鼓泡导气管3、集气导压管5的上端口压力数据信号，该压力信号数据转换为液位值信号传入输出模块，输出模块中的液位值信号通过导线传入显示模块，即显示计算获得相应的液位高度，便于对液位校正。

本实施例中所述控制器、程序存储器、输出模块、显示模块可集合成一个整体与第一压力检测装置7、第二压力检测装置6连接，通过压力数据获得液体密度、完成液位自动校正整个过程完成智能化处理，效率提高。

实施例3：

本实施例与上述实施例的区别在于：如图2所示，所述第二压力传感器6为差压传感器，差压传感器的一个采样口与集气导压管5连接，差压传感器的另一个采样口与鼓泡导压管3连接。

本实施例中，第二差压传感器6的示值即是ΔP，因此数据处理与变换更为简单、直接。采用第二差压传感器6，由于第二差压传感器6可比压力传感器更灵敏的检测微小压力差，在h较小时也能保证密度测量的精度。

本实施例中，液体密度依据第二差压传感器6示值ΔP计算、液位依据密度和第一压力传感器示值计算，其计算方法与实施例1相同。

实施例4：

本实施例与上述实施例的改进在于：所述压差装置为第二差压传感器9，第二差压传感器9的一个采样口与集气导压管5连接，第二差压传感器9的另一个采样口与鼓泡导压管3连接，第二差压传感器9与集气导压管5之间设有两位三通阀8；

还包括控制器、程序存储器、输出模块、显示模块，所述控制器分别与第二差压传感器9、程序存储器、输出模块、显示模块连接。

即提供一种优选的压差装置结构，相对于上述实施例，取消了第一压力传感装置7，在第二差压传感器9与集气导压管5之间设置了两位三通阀8，所述两位三通阀8的公共口与第二差压传感器9相连接，两个选通口之一与集气导压管5连接，另一个选通口与大气相通。这样，当第二差压传感器9连接到集气导压管5时，第二差压传感器9的示值实际是表征液体密度的ΔP；而当改变阀门状态，第二差压传感器9连接到另一个选通口时，差压传感器示值是表征液位的p1。

本实施例中，只用了一个传感元件，通过两位三通阀8的切换分别测得ΔP、P1，液体密度依据第二差压传感器9示值ΔP计算、液位依据密度和压力传感器7示值P1计算，其计算方法与实施例1相同，其中P1表示鼓泡导压管3上端口的压力数值，ΔP表示鼓泡导压管3与集气导压管5的上端口的压力数值之差。

实施例5：

本实施例与上述实施例相比，不同在于：针对待测液位装置4的结构不同，两位三通阀8的连接状态不同。所述待测液位装置4为开口容器，所述两位三通阀8的一个进口与第二差压传感器9连接，一个进口与集气导压管5连接，一个出口与大气连通。

当所述待测液位装置4为封闭型容器，所述两位三通阀8的一个进口与第二差压传感器9连接，一个进口与集气导压管5连接，一个出口与待测液位装置4的内部液体上部空间连通。将开口容器相比，设计将连接到大气的出口与待测液位装置内液体上方空间，以抵消待测液位容器内液面气压对测量的影响。检测原理与计算方法与实施例4完全相同。

实施例6：

本实施例与上述实施例的区别在于：对集气导压管5的结构进行优选，在所述集气导压管5的下端设有集气罩，集气罩安装的位置高于鼓泡导气管3的下端口，集气罩为开口向下的喇叭口形状。

且所述集气罩安装在集气导压管5的下端口，集气罩的最大口径大于等于鼓泡导压管的直径的两倍，利于收集鼓泡口鼓出的气泡，则测量的集气导压管的上端口压力准确度更高。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种鼓泡式液位计液体密度测量与液位自动校准的装置，其特征在于：包括鼓泡气源(1)、毛细管节流装置(2)、鼓泡导压管(3)、待测液位装置(4)、集气导压管(5)，集气导压管(5)的下端口垂直***至待测液位装置(4)内，集气导压管(5)的底部并流出横截面大于等于鼓泡导压管(3)的横截面的鼓泡间隙，集气导压管(5)套装在鼓泡导压管(3)的外侧，鼓泡导压管(3)的上端口、下端口均延伸至集气导压管(5)的外部，集气导压管(5)的下端口高于鼓泡导压管(3)的下端口，且集气导压管(5)的下端口与鼓泡导压管(3)的高度差为h；鼓泡导压管(3)的上端口与毛细管节流装置(2)的出口连接，毛细管节流装置(2)的入口与鼓泡气源(1)连接，所述鼓泡导压管(3)或/和集气导压管(5)上设有用于测量鼓泡导压管(3)的上端口压力、集气导压管(5)的上端口压力的压差装置。

2.根据权利要求1所述的一种鼓泡式液位计液体密度测量与液位自动校准的装置，其特征在于：所述压差装置包括第一压力检测装置(7)、第二压力检测装置(6)，第一压力检测装置(7)与鼓泡导压管(3)的上端口连接，第二压力检测装置(6)安装在集气导压管(5)的上端口。

3.根据权利要求2所述的一种鼓泡式液位计液体密度测量与液位自动校准的装置，其特征在于：还包括控制器、程序存储器、输出模块、显示模块，第一压力检测装置(7)为第一压力传感器，第二压力检测装置(6)为第二压力传感器，控制器分别与第一压力传感器、第二压力传感器、程序存储器、输出模块、显示模块连接。

4.根据权利要求3所述的一种鼓泡式液位计液体密度测量与液位自动校准的装置，其特征在于：所述第二压力传感器(6)为差压传感器，差压传感器的一个采样口与集气导压管(5)连接，差压传感器的另一个采样口与鼓泡导压管(3)连接。

5.根据权利要求1所述的一种鼓泡式液位计液体密度测量与液位自动校准的装置，其特征在于：所述压差装置为第二差压传感器(9)和两位三通阀(8)，第二差压传感器(9)的一个采样口与集气导压管(5)连接，第二差压传感器(9)的另一个采样口与鼓泡导压管(3)连接，两位三通阀(8)设置在第二差压传感器(9)与集气导压管(5)之间；

还包括控制器、程序存储器、输出模块、显示模块，所述控制器分别与第二差压传感器(9)、程序存储器、输出模块、显示模块连接。

6.根据权利要求5所述的一种鼓泡式液位计液体密度测量与液位自动校准的装置，其特征在于：所述待测液位装置(4)为开口容器，所述两位三通阀(8)的一个进口与第二差压传感器(9)连接，一个进口与集气导压管(5)连接，一个出口与大气连通。

7.根据权利要求5所述的一种鼓泡式液位计液体密度测量与液位自动校准的装置，其特征在于：所述待测液位装置(4)为封闭型容器，所述两位三通阀(8)的一个进口与第二差压传感器(9)连接，一个进口与集气导压管(5)连接，一个出口与待测液位装置(4)的内部液体上部空间连通。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的一种鼓泡式液位计液体密度测量与液位自动校准的装置，其特征在于：所述集气导压管(5)的下端设有集气罩，集气罩安装的位置高于鼓泡导压管(3)的下端口，集气罩为开口向下的喇叭口形状。

9.根据权利要求8所述的一种鼓泡式液位计液体密度测量与液位自动校准的装置，其特征在于：所述集气罩安装在集气导压管(5)的下端口。

10.根据权利要求9所述的一种鼓泡式液位计液体密度测量与液位自动校准的装置，其特征在于：所述集气罩的最大口径大于等于鼓泡导压管的直径的两倍。