一種具有自阻尼式浮子的油罐液位測量裝置製造方法
2023-11-04 01:28:37 2
一種具有自阻尼式浮子的油罐液位測量裝置製造方法
【專利摘要】本發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杆、阻尼盲孔、內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
【技術領域】
[0001] 本發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】
[0002] 大型油罐通常在煉油廠、油田、油庫以及其他工業中用來儲存原油或其他石油產 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。由於原油產品的易燃 易爆性，需要採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隱患。 現有技術中油罐液位測量裝置經常採用浮子來進行測量，但是浮子容易受到液面產生的浪 湧的影響，當液面發生變化時，浮子會隨液面的晃動而晃動，穩定較慢，無法讀數，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。
【發明內容】
[0004] 本發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部，一端位於油罐外部，並且所述牽引鏈由內到外依次連接油 罐內部的自阻尼式浮子和油罐內部的所述鏈輪以及位於油罐外部的另一個鏈輪和平衡錘， 自阻尼式浮子設置有一種或多種自阻尼構件，使浮子本體的動態波動滯後並且幅度小於液 面波動幅度，起到自阻尼作用。
[0005] 所述阻尼杆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] 優選的，所述阻尼杆的長度在0. 5?1. 5m範圍內。
[0007] 所述自阻尼式浮子在浮子本體下方靠近液面一側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部填充有顆粒狀配重物。
[0009] 優選的，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，本發明更多的目的、功能和優點將通過本發明實施方式的如下 描述得以闡明，其中：
[0011] 圖1是根據本發明的【具體實施方式】的油罐液位測量裝置的示意圖。
[0012] 圖2a和圖2b是根據本發明的第一實施例的自阻尼式浮子的內部結構示意圖和受 力分析圖。
[0013] 圖3a是根據本發明的第二實施例的自阻尼式浮子的內部結構示意圖。
[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是根據本發明的第三實施例的自阻尼式浮子的內部結構示意圖。
[0017] 圖4b_4c是圖4a所示自阻尼式浮子的受力分析圖。
【具體實施方式】
[0018] 在下文中，將參考附圖描述本發明的實施例。在附圖中，相同的附圖標記代表相同 或類似的部件，或者相同或類似的步驟。
[0019] 通過參考示範性實施例，本發明的目的和功能以及用於實現這些目的和功能的方 法將得以闡明。然而，本發明並不受限於以下所公開的示範性實施例；可以通過不同形式來 對其加以實現。說明書的實質僅僅是幫助相關領域技術人員綜合理解本發明的具體細節。
[0020] 下面結合附圖對本發明的油罐液位測量裝置進行說明。
[0021] 如圖1所示，本發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的一端伸入油罐內部，一端位 於油罐外部，並且所述牽引鏈108由內到外依次連接油罐內部的浮子101和油罐內部的所 述鏈輪102、以及位於油罐外部的另一個鏈輪102'和平衡錘109,其中位於油罐外部的另一 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 上下運動通過牽引鏈108被傳遞到傳感器104中的光學編碼器，轉換為光學編碼器的轉動。 光學編碼器設置於法蘭103中，由光碼盤105和軸組成。所述光碼盤105是沿圓周刻出與 液位變化相對應的1000個齒孔的薄盤。當光碼盤105因被測液位變化而轉動時，它對兩個 光纖探頭內的紅外光分別進行調製，即遮擋或通過，使之成為交變光。調製後的2組光信號 返回各自的光纖中，沿光纜傳輸至光電轉換器件，從而產生一連串的電脈衝。採用2路光纖 探頭是因為不僅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，因為充油、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，就需要浮子能儘量保持水平狀態，減小左右晃動幅度。
[0024] 為解決上述技術問題，本發明提供三種自阻尼式浮子，通過自阻尼方式穩定浮子， 減小受液面波動的影響。
[0025] 下面結合圖2-4,詳述這三種自阻尼式浮子。
[0026] 圖2a和圖2b示意性示出了根據本發明的第一實施例的自阻尼式浮子200的結構 圖和受力分析圖。
[0027] 根據本發明的第一實施例的自阻尼浮子200包括浮子本體201和阻尼杆202。所 述浮子本體201為扁圓柱體，阻尼杆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生晃動，則浮子本體201也會隨液面晃動而晃動，阻尼杆 202也會隨之晃動。而由於阻尼杆202周圍的液體壓力會提供反向的阻力來阻礙阻尼杆的 晃動，從而阻礙浮子本體201的晃動，由此實現了自阻尼效果。
[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，阻尼杆 202也會隨之向左擺動。此時，阻尼杆202會因為水的阻力作用而受到阻力F'。根據合矩 力為0則轉動平衡的條件可知，若F*L = F' *L'，則浮子不會發生轉動；若F*L > F' *L'，則 浮子會發生波動，其中L是推動力F到轉動軸G的垂直距離，L'是阻力F'到轉動軸G的垂 直距離。由此可知，推動力F提供的轉動力矩的一部分或全部可被阻力F'提供的轉動力矩 抵消掉。接下來，當波動液面S繼而使浮子本體201的B端上浮而A端下降時，也是相應的 過程。因此，相比浮子本體未設置阻尼杆的情況，設置有阻尼杆的浮子波動程度要小。
[0030] 這裡，由於隨著液面加深，液體壓力增大，因此阻力F'根據浮子的阻尼杆的深度 遞增而逐漸遞增地作用於阻尼杆，也就是說，在阻尼杆202最下端受到的阻力F'最大，從而 增大了對推動力F提供的轉動力矩的抵消效果。也就是說阻尼杆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動力矩越大。如此， 浮子整體能夠保持無明顯晃動，基本保持儘量水平。
[0031] 根據油罐液面測量的具體情況，所述阻尼杆202的長度在不妨礙測量結果的情況 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 杆長度優選為小於lm，可以最大程度地滿足測量範圍的要求。
[0032] 阻尼杆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示意性示出了根據本發明第二實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] 根據本發明第二實施例的浮子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，未穿透浮子本體301，並且布置成使得浮子可以水平浮於液 面。圖3a中示出四個阻尼盲孔，但實際使用中不影響測量結果的情況下，盲孔數量越多，直 徑越大，阻尼效果越好。
[0035] 當液面N保持靜止時，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] 當液面產生波動時，例如當波動液面S先使浮子本體301的A端（左端）上浮而B 端下降時，上升的液面所帶來的大量的水流進入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，當波動液面S繼而使浮子本體301的B端上浮而A端下降時，也是相應的 過程。因此，相比浮子本體未設置阻尼盲孔的情況，設置有阻尼盲孔的浮子波動程度要小。 [0037] 阻尼盲孔的數量和位置可以根據具體應用變化，只要保持浮子能夠平衡使用即 可。
[0038] 圖4a示意性示出了根據本發明第三實施例的自阻尼式浮子。
[0039] 根據本發明第三實施例的浮子400包括浮子本體401和其內部的配重物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通常可以是例 如沙子、碎鐵屑等任何提供配重作用的顆粒材料，所述顆粒材料優選具有稜角，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] 當液面N保持靜止時，如圖4a所示，填充料402均勻填充於浮子本體301內。
[0041] 測量過程中，當液面因發生變化而產生波動時，如圖4b所示，例如波動液面S1先 對浮子本體401的A端產生一個向上的推力F1，因此浮子本體401的A端將上升，其內部 的填充料402便會向B端滑動，使得B端加重。當液面再次變化使波動液面S2作用於浮子 400時，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，由於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的動態波動滯後並且幅度小於液面波動幅度，而內部的填充料402又再次向 A端滑動，為下次波動起到自阻尼作用。接下來，當波動液面S繼而使浮子本體301的A端 上浮而B端下降時，也是相應的過程。因此，相比浮子本體未設置填充料的情況，設置有填 充料的浮子波動程度要小。
[0042] 根據本發明的油罐液位測量裝置提供的三種不同的自阻尼浮子，可以更好地穩定 浮子，使之受液面波動影響減小，實現更精確地測量油罐液位。
[0043] 另外，上述三種實施例也可組合，即自阻尼式浮子可帶有阻尼杆、阻尼盲孔、內部 配重物三者中的一個或多個。
[0044] 結合這裡披露的本發明的說明和實踐，本發明的其他實施例對於本領域技術人員 都是易於想到和理解的。說明和實施例僅被認為是示例性的，本發明的真正範圍和主旨均 由權利要求所限定。
【權利要求】
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部，一端位於油罐外部，並且所述牽引鏈由內到外 依次連接油罐內部的自阻尼式浮子和油罐內部的所述鏈輪以及位於油罐外部的另一個鏈 輪和平衡錘，自阻尼式浮子設置有一種或多種自阻尼構件，使浮子本體的動態波動滯後並 且幅度小於液面波動幅度，起到自阻尼作用。
2. 根據權利要求1所述的油罐液位測量裝置，其中阻尼杆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. 根據權利要求2所述的油罐液位測量裝置，其中所述阻尼杆的長度在0. 5?1. 5m範 圍內。
4. 根據權利要求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 靠近液面一側布置均勻分布的多個阻尼盲孔。
5. 根據權利要求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部 填充有顆粒狀配重物。
6. 根據權利要求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 優先權日:2014年8月11日
【發明者】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