一種熱傳導溫度感應式液位開關的製作方法

2023-09-23 15:15:50 1

本發明涉及液位測量技術領域，尤其涉及一種熱傳導溫度感應式液位開關。

背景技術：

目前常見的液位開關類型有浮子式、光電式、微波式等多種形式。其中以浮球式液位開關應用較為廣泛，又分為純機械式浮子液位開關和磁浮子式液位開關兩種。純機械式浮子式液位開關是利用浮子隨液位升降而上下移動，普遍採用槓桿原理使觸點開啟或閉合而達到自動控制的目的。但是其結構複雜，體積較大，抗震動性差，不易安裝，成本較高。磁浮子式液位開關是利用內裝有永久磁鋼的浮子產生的磁場與磁感元件的作用，磁浮子隨液位升降而變化，磁浮子位置的變化引起磁感器件電參量的變化從而檢測液位。但此類液位開關的機構也較複雜，體積大，安裝不便，而且磁鋼在高溫下退磁原因無法在高溫介質條件下使用。光電式液位開關是利用光的折射反射原理，當液體浸沒和未浸沒液位開關時，折射出去的光線比例多少不同，發射的光強也不同，從而檢測液位，但該液位開關的錐形光學稜鏡易磨損、損壞，且在油氣、水汽等環境下易誤報警，工作不可靠。而微波式採用微波發送接收對射方式實現，易受空間障礙物等反射影響，對環境要求苛刻，而且成本較高。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種熱傳導溫度感應式液位開關，該液位開關具有結構簡單、無可動部件、抗震性高、體積小，可靠性高等特點；而且在高低溫介質下仍能可靠使用，安裝方便、成本低，對環境要求不高。

為了實現上述目的，本發明採用的技術方案是：一種熱傳導溫度感應式液位開關，其特徵是：它至少包括發熱溫度傳感組件、溫度傳感組件、發熱激勵單元、信號檢測處理單元和電源模塊；所述的發熱溫度傳感組件、溫度傳感組件均與外界被測介質直接接觸，發熱激勵單元與發熱溫度傳感組件電連接，同時發熱溫度傳感組件、溫度傳感組件分別與信號檢測處理單元電連接以完成信號的檢測、處理與報警；電源模塊為發熱激勵單元和信號檢測處理單元供電。

一種熱傳導溫度感應式液位開關，還包括殼體；所述的發熱溫度傳感組件、溫度傳感組件、發熱激勵單元、信號檢測處理單元和電源模塊均設置在殼體內，所述的發熱溫度傳感組件、溫度傳感組件設置在殼體下端的液位報警線處殼體壁上，且發熱溫度傳感組件、溫度傳感組件的一端面均裸露在殼體壁外；發熱激勵單元和信號檢測處理單元分別與電源模塊電連接。

所述的發熱溫度傳感組件是由第一導熱保護層、第一導熱層、發熱元件、第二導熱層、第一溫度傳感器和第一隔熱層組成，所述的第一隔熱層為一端開口的隔熱套，所述的第一導熱保護層、第一導熱層、發熱元件、第二導熱層和第一溫度傳感器依次順序緊密貼合設置在第一隔熱層內，其中，第一導熱保護層位於第一隔熱層的開口端，第一導熱保護層的端面裸露在殼體壁外。

所述的溫度傳感組件是由第二導熱保護層、第三導熱層和第二溫度傳感器和第二隔熱層組成，所述的第二隔熱層為一端開口的隔熱套，所述的第二導熱保護層、第三導熱層和第二溫度傳感器依次順序緊密貼合設置在第二隔熱層內，其中，第二導熱保護層位於第二隔熱層的開口端，第二導熱保護層的端面裸露在殼體壁外。

所述的信號檢測處理單元包括：第一傳感器處理單元、第二傳感器處理單元、溫度比較處理單元和報警輸出單元；第一傳感器處理單元、第二傳感器處理單元的輸入端分別與發熱溫度傳感組件、溫度傳感組件電連接；第一傳感器處理單元、第二傳感器處理單元的輸出端分別與溫度比較處理單元的兩個輸入端電連接，溫度比較處理單元輸出端與報警輸出單元的輸入端連接；所述的報警輸出單元輸出端連接有輸入\輸出電纜。

所述的輸入\輸出電纜設置有輸出接口和輸入接口；所述的輸入接口一端連通外部電源，另一端通過輸入\輸出電纜的輸入導線與電源模塊電連接；所述的輸出接口一端與被控設備電連接，另一端通過輸入\輸出電纜的輸出導線與報警輸出單元輸出端電連接。

所述的第一導熱保護層和第二導熱保護層特性相同或接近，與外界進行熱交換的能力接近。

所述的的溫度比較處理單元處理髮熱溫度傳感組件和溫度傳感組件的溫度差來判斷是否液位報警。

所述的第一溫度傳感器和第二溫度傳感器均是熱電阻、熱電偶、二極體式溫度傳感器或集成溫度傳感器。

本發明的有益效果：

本發明提供的熱傳導溫度感應式液位開關的發熱溫度傳感組件和溫度傳感組件都與外界被測介質接觸，發熱激勵單元與發熱溫度傳感組件相連，並激勵使其發熱，發熱溫度傳感組件和溫度傳感組件主要通過第一和第二導熱保護層與其周圍進行熱量交換。當液位開關沒有接觸液體介質時，液位開關的接觸外界介質為空氣氣相介質，由於其導熱性很差，發熱溫度傳感組件明顯高於環境溫度，而溫度傳感組件接近環境溫度，它們溫度差值較大。當液位開關接觸液體介質時，由於流體的導熱性和熱交換特性明顯高於空氣等氣相介質，使發熱溫度傳感組件和溫度傳感組件的溫度快速與介質溫度平衡，都接近於介質溫度，使兩個組件的溫度差值較小。通過判斷兩個組件的溫度差值從而判斷液位是否報警。發熱溫度傳感組件和溫度傳感組件分別與信號檢測處理單元電連接以完成信號的檢測、處理與報警。

本發明提供的熱傳導溫度感應式液位開關體積小，無可動部件，可方便安裝於液體容器的罐壁或頂部，可靠性高。而且在高低溫介質下仍能可靠使用。

下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細闡述，以使本發明的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，但不作為對本發明的限定。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的發熱溫度傳感組件示意圖；

圖3為本發明的溫度傳感組件示意圖；

圖中，1、發熱溫度傳感組件；2、溫度傳感組件；3、發熱激勵單元；4、信號檢測處理單元；5、第一傳感器處理單元；6、第二傳感器處理單元；7、溫度比較處理單元；8、報警輸出單元；9、第一導熱保護層；10、第一導熱層；11、發熱元件；12、第二導熱層；13、第一溫度傳感器；14、第一隔熱層；15、第二導熱保護層；16、第三導熱層；17、第二溫度傳感器；18、第二隔熱層；19、殼體；20、輸入\輸出電纜；21、輸出接口；22、輸入接口；23、電源模塊；24、液位報警線。

具體實施方式

實施例1

一種熱傳導溫度感應式液位開關，它至少包括發熱溫度傳感組件1、溫度傳感組件2、發熱激勵單元3、信號檢測處理單元4和電源模塊23；所述的發熱溫度傳感組件1、溫度傳感組件2均與外界被測介質直接接觸，發熱激勵單元3與發熱溫度傳感組件1電連接，同時發熱溫度傳感組件1、溫度傳感組件2分別與信號檢測處理單元4電連接以完成信號的檢測、處理與報警；電源模塊23為發熱激勵單元3和信號檢測處理單元4供電。

實施例2

如圖1所示，一種熱傳導溫度感應式液位開關包括發熱溫度傳感組件1、溫度傳感組件2、發熱激勵單元3、信號檢測處理單元4、電源模塊23和殼體19；所述的發熱溫度傳感組件1、溫度傳感組件2、發熱激勵單元3、信號檢測處理單元4和電源模塊23均設置在殼體19內；所述的發熱溫度傳感組件1、溫度傳感組件2設置在殼體19下端的液位報警線24處殼體壁上，使其與外界被測介質直接接觸，且發熱溫度傳感組件1、溫度傳感組件2的一端面均裸露在殼體壁外，發熱激勵單元3與發熱溫度傳感組件1電連接，同時發熱溫度傳感組件1、溫度傳感組件2分別與信號檢測處理單元4電連接；發熱激勵單元3和信號檢測處理單元4分別與電源模塊23電連接。

如圖2所示，所述的發熱溫度傳感組件1是由第一導熱保護層9、第一導熱層10、發熱元件11、第二導熱層12、第一溫度傳感器13和第一隔熱層14組成，所述的第一隔熱層為一端開口的隔熱套，所述的第一導熱保護層9、第一導熱層10、發熱元件11、第二導熱層12和第一溫度傳感器13依次順序緊密貼合設置在第一隔熱層14內，其中，第一導熱保護層9位於第一隔熱層14的開口端，第一導熱保護層9的端面裸露在殼體壁外。

如圖3所示，所述的溫度傳感組件2是由第二導熱保護層15、第三導熱層16和第二溫度傳感器17和第二隔熱層18組成，所述的第二隔熱層18為一端開口的隔熱套，所述的第二導熱保護層15、第三導熱層16和第二溫度傳感器17依次順序緊密貼合設置在第二隔熱層18內，其中，第二導熱保護層15位於第二隔熱層18的開口端，第二導熱保護層15的端面裸露在殼體壁外。

如圖1所示，所述的信號檢測處理單元4包括：第一傳感器處理單元5、第二傳感器處理單元6、溫度比較處理單元7和報警輸出單元8；第一傳感器處理單元5、第二傳感器處理單元6的輸入端分別與發熱溫度傳感組件1、溫度傳感組件2電連接；第一傳感器處理單元5、第二傳感器處理單元6的輸出端分別與溫度比較處理單元7的兩個輸入端電連接，溫度比較處理單元7輸出端與報警輸出單元8的輸入端連接；所述的報警輸出單元8輸出端連接有輸入\輸出電纜20。

所述的輸入\輸出電纜20設置有輸出接口21和輸入接口22；所述的輸入接口22一端連通外部電源，另一端通過輸入\輸出電纜20的輸入導線與電源模塊23電連接；所述的輸出接口21一端與被控設備電連接，另一端通過輸入\輸出電纜20的輸出導線與報警輸出單元8輸出端電連接。

所述的第一導熱保護層9和第二導熱保護層15特性相同或接近，與外界進行熱交換的能力接近。

本發明一種熱傳導溫度感應式液位開關是通過溫度比較處理單元7處理髮熱溫度傳感組件1和溫度傳感組件2的溫度差來判斷是否液位報警。

發熱溫度傳感組件1和溫度傳感組件2安裝在液位報警限處，在製作時兩組件體積比較小，導熱保護層表面積也較小，便於熱量的快速平衡，而且第一、第二導熱保護層裸露在液位開關的表面與被測介質直接接觸。溫度傳感組件通過第二導熱保護層熱量傳遞，第二溫度傳感器溫度與周圍介質溫度相同（如空氣或液體）；發熱溫度傳感組件的發熱元件採用電熱器件，本實例中採用電阻方式實現，電阻通電發熱，它在發熱激勵源單元的作用下發熱，發熱激勵源單元3可以是電壓源或電流源。發熱元件11的發熱熱量同時傳遞給第一溫度傳感器13和第一導熱保護層9，溫度平衡後，第一溫度傳感器13的溫度在周圍介質為空氣，未達到報警時，高於空氣溫度也就是高於第二溫度傳感器17的溫度；當接觸液體介質達到報警時，由於空氣和液體介質的導熱性和熱交換性能的差異，第一溫度傳感器13和第二溫度傳感器17的溫度接近，從而可以準確的判斷是否液位報警。信號檢測處理單元4主要對前端溫度傳感器電信號的放大、轉換、檢測、比較處理，從而達到報警判斷及輸出的目的。

在本實施例中第一、第二導熱保護層採用金屬體，第一、第二、第三導熱層均為導熱膠，第一、第二導熱保護層通過導熱膠與發熱元件傳遞熱量方式，以適應更多的液體介質要求，但並不局限與此，也可不用金屬體的導熱保護層，直接採用具有一定保護功能的導熱膠方式以滿足適合特定液體介質的低成本要求。

在本實例中的第一隔熱層、第二隔熱層是為了阻止發熱溫度傳感組件1和溫度傳感組件2與外界除了導熱保護層之外的熱量交換，如果殼體本身具有較好阻熱效果，則隔熱層無需專門設置，可以由殼體或空氣間隙兼做其功能作用。

在本實施例中的第一、第二溫度傳感器採用了熱電阻傳感器感知溫度變化，與之電氣連接第一傳感器處理單元和第二傳感器處理單元為熱電阻信號的處理電路；當第一、第二溫度傳感器採用熱電偶傳感器時，其相應的第一傳感器處理單元和第二傳感器處理單元則隨之改變為熱電偶的處理電路；當第一、第二溫度傳感器採用集成傳感器或數字溫度傳感器時，則不需要第一傳感器處理單元和第二傳感器處理單元，溫度輸出可直接給溫度比較處理單元7進行處理。

所述的溫度比較處理單元7是對與第一、第二溫度傳感器的溫度對應的第一、第二傳感器處理單元輸出信號進行差值、比較運算的處理電路或具有該功能的處理器。

所述的報警輸出單元8為聲、光、電輸出的報警輸出器件或信號。

熱電阻的處理電路和熱電偶的處理電路均為現有技術，這裡就不做詳細說明。

本發明提供的熱傳導溫度感應式液位開關體積小，無可動部件，抗震性好，可方便安裝於液體容器的罐壁或容器頂部，可靠性高。而且在高低溫介質下仍能可靠使用。

當然，上述說明並非是對本發明的限制，本發明也並不是限於上述舉例，本技術領域的技術人員在本發明的實質範圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也屬於本發明的保護範圍。

本發明中涉及的未說明部分與現有技術相同或採用現有技術加以實現，這裡就不一一敘述。