一種適用于黏稠液體液位測量的感應式傳感器分體式浮標制造技術

本發明專利技術介紹了一種用于黏稠液體液位測量的感應式傳感器所用的分體式浮標，通過套接環和浮子分離式設計，使得浮標與測桿之間空隙加大，重合面積縮小，使浮標在黏稠液體中與測桿做相對運動時粘滯力減小，運動自由順暢。

An Inductive Sensor Separate Buoy for Measuring the Level of Viscous Liquid

The invention introduces a split buoy used in an inductive sensor for measuring the level of viscous liquid. Through the sleeve ring and float separation design, the gap between the buoy and the measuring rod is enlarged, the coincidence area is reduced, the viscous force of the buoy is reduced when it moves relative to the measuring rod in viscous liquid, and the motion is free and smooth.

【技術實現步驟摘要】
一種適用于黏稠液體液位測量的感應式傳感器分體式浮標
本專利技術涉及一種用于黏稠液體液位測量的感應式傳感器所用的分體式浮標，屬于儀器儀表

技術介紹
黏度Viscosity，是黏性的程度，是材料的首要功能，也稱動力粘度、粘（滯）性系數、內摩擦系數。不同物質的黏度不同，例如在常溫（20℃）及常壓下，空氣的黏度為0.018mPa·s，汽油為0.65mPa·s，水為1mPa·s，，橄欖油為102mPa·s，蓖麻油為103mPa·s，蜂蜜為104mPa·s，焦油為106mPa·s，瀝青為108mPa·s。黏度定義為流體承受剪應力時，剪應力與剪應變梯度（剪應變隨位置的變化率）的比值，數學表述為：式中：為剪應力，為速度場在x方向的分量，為與x垂直的方向坐標。黏度較高的物質，比較不容易流動；而黏度較低的物質，比較容易流動。例如油的黏度較高，因此不容易流動；而水黏度較低，不但容易流動，倒水時還會出現水花，倒油時就不會出現類似的現象。剪切黏度是兩個板塊之間流體的層流剪切。而流體和移動邊界之間的摩擦導致了流體剪切，描述這種行為強度的是流體的黏度。在一般的平行流動中，剪切應力正比于速度梯度。相互平行的相鄰層之間的移動速度不同，產生剪切。而流體的剪切黏度是描述對剪切流動的抵抗能力。在理想情況下，它被定義為庫愛特流：被困在水平板——一側固定一側以恒定速度水平運動——間的一層流體。如果頂板的速度足夠小，流體粒子將平行于它流動，并且它們的速度從底部的0到頂部的ν呈線性變化。流體的每一層流動速度快于它的下一層，它們之間會產生一個抵抗它們相對運動的摩擦力。特別是，流體將在頂板運動的反方向施加一個力，在底板也會產生一個等大反向的力。因此需要一個外力來維持頂板以恒定的速度運動。力F的大小正比于每塊板的運動速度u和面積A，而反比于兩板之間的距離，即在這個公式中，比例系數是流體的剪切黏度；的比值稱為剪切變形或剪切速度，是垂直于板的速度上流體速度的導數。運動黏度是剪切黏度μ除以液體的密度ρ，通常用希臘字母ν表示：。當前使用浮標或者浮球的液位傳感器在粘稠液體中測量液位時，特別是在焦油、原油等液體中，因為浮標或者浮球多為球體或圓柱體，測桿從浮標或者浮球中軸穿過，浮標或者浮球與測桿之間存有一段狹長的圓筒形重合區域。這個重合區域內充滿了粘稠液體，這個重合區域內的測桿和浮標之間的關系可以看作兩塊水平板，根據上述公式，力F的大小正比于每塊板的運動速度u和面積A，而反比于兩板之間的距離。而不幸的是，現有設計中，為了保持平衡，測桿通過的是浮標或者浮球的中軸線，測桿與浮標重合區域的面積A為最大，而為了浮標或者浮球的準確位置，浮標與測桿的間隙要盡可能小，對于感應式傳感器而言，浮標與測桿盡可能緊挨測桿，即兩板間的距離趨向于最小。現有浮球設計，造成在同等粘度的液體中，力F趨向于最大。實際應用中造成的結果就是浮標反應靈敏度下降，不能及時反映液面水平變化。更加常見的是最終因力F過大而把浮球徹底粘在測桿上，液位傳感器徹底失效，整體更換費時費力費錢。
技術實現思路
為了解決上述技術問題，本專利技術設計了一種適用于黏稠液體液位測量的感應式傳感器分體式浮標，所述浮標包括套接環和浮子；所述套接環中心部分為孔洞，套接在感應式傳感器測桿上，套接環外緣與浮子以焊接或鉚接或鏈接或鉸接的形式連接；所述浮子有i個，i為大于等于2的自然數，每個浮子為三維歐幾里得幾何空間下或三維羅巴切夫斯基幾何空間下或三維黎曼幾何空間下的任一實體；該實體為勻質實體或者腔體，為腔體時腔體內包含m個空腔，m為大于等于1的自然數，該實體同時滿足：浮子在液體中處于漂浮狀態下靜平衡時，其排開液體的體積確保套接環中軸線保持垂直。感應式傳感器分體式浮標，所述分體式浮標的每個浮子內裝有一塊硬磁材料，所述硬磁材料材料相同，質地相同，形狀相同，每塊硬磁材料指向套接環中軸線的磁極相同，即要么所有的N極指向套接環中軸線，要么所有的S極指向套接環中軸線；從俯視角度觀察，所述分體式浮標在水平面的投影，其形狀為二維歐幾里得幾何空間下或二維羅巴切夫斯基幾何空間下或二維黎曼幾何空間下的任一中空圖形。浮子在套接環上的排列方式為：將套接環內緣周長作i等分，i為浮子的數量，每個浮子與套接環連接部分位于每個等分段上；當套接環圍成的圖形為中心對稱圖形時，且i為偶數時，則浮子以兩個為一組在套接環上以中心對稱方式排列，每對浮子沿套接環中軸線相對。所述套接環，材質為金屬或者塑料；所述浮子，材質為金屬或者塑料。所述浮標，外表涂敷或噴涂或電鍍有鋅、鉻、鎳、金、鈀、銠、Ag-Sn、Ag-Pb、Ag-Cd、Ag-Sb、Ag-Pd、生漆、漆酚樹脂漆、酚醛樹脂漆、環氧-酚醛漆、環氧樹脂涂料、過氯乙烯漆、瀝青漆、呋喃樹脂漆、聚氨基甲酸酯漆、無機富鋅漆、聚氨酯漆、環氧煤瀝青、三聚乙烯、聚四氟乙烯PTFE、可溶性聚四氟乙烯PFA、聚全氟乙丙烯FEP、聚三氟氯乙烯PCTFE、聚偏二氟乙烯PVDF、改性聚丙烯GXPP、改性聚烯烴GXPO、聚氯乙烯PVC、超高分子量聚乙烯UHMW-PE、玻璃鋼酚醛FRP中最少一種保護層。所述套接環中心部分為孔洞，套接在感應式傳感器測桿上，套接環可以沿測桿自由滑動。套接環外緣與浮子以焊接或鉚接或鏈接或鉸接的形式連接，這樣的分體式設計，使得浮標距離測桿最近的部分是相對較小的套接環而不再是相對較大的提供浮力的浮子。而浮標在隨液面高低沿測桿上下運動過程中，套接環需要能承受住與測桿、與浮子之間的相互作用力，不能出現斷裂等影響正常工作的情況，只要滿足這些條件，在材料強度允許的范圍，套接環就可以做得很薄，這樣就大大減少了與測桿重合的面積也就是面積A，根據黏度公式可知減少了粘滯力F，使得套接環沿測桿運動更加順滑。所述分體式浮標的浮子是存在于三維空間內的實體，其形態可以是常見的碗狀、球體、橢球體、圓柱體、碟狀、淚珠狀、花瓣狀，也可能表面有非圓曲線或者變曲率曲線，不可能用單一數學公式窮盡描述其具體形態。但是，其形態必然與三維歐幾里得幾何空間下或三維非歐幾何空間下某一實體的形態完全吻合。眾所周知，非歐幾何兩大分支為羅巴切夫斯基幾何和黎曼幾何，如果浮子的形態不能被三維歐幾里得幾何空間描述，那其與三維羅巴切夫斯基幾何空間下或三維黎曼幾何空間下的某一實體的形態完全吻合。當所述浮子的實體是個勻質實心體時，整個浮子由一種均勻材質構成。當所述浮子的實體是一個腔體或者空心體，表明其至少有一個空腔，空腔的數量為自然數，從1到無窮多。空腔內充斥的為氣體、液體、蒸汽、或者是氣溶膠。當空腔數量趨近于無窮多時，浮子對應的常見材質為發泡材料，即在材料制備過程中物質內部氣化產生氣泡使之成為多孔物質。當存在空腔時，為了加工方便，在大多數情況下，浮標除空腔部分外仍為勻質實心體。在某些特殊情況下，除空腔外的勻質實心體可以采用不同材質嵌合工藝，比如鋁嵌銅，不銹鋼嵌鋁，金屬嵌塑料。浮子在液體中處于漂浮狀態下靜平衡時，其排開液體的體積確保套接環中軸線保持垂直。根據浮力定律/阿基米德原理，浸入靜止流體中的物體受到一個浮力，其大小等于該物體所排開的流體重量，方向垂直向上并通過所排開流體的形心。在此狀態下，只有保持套接環也處于正直狀態，套接環才不會與測桿之間產生不必要的直接摩擦甚至卡死，以保證浮標正常隨液面波動本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種適用于黏稠液體液位測量的感應式傳感器分體式浮標，其特征在于：所述浮標包括套接環和浮子；所述套接環中心部分為孔洞，套接在感應式傳感器測桿上，套接環外緣與浮子以焊接或鉚接或鏈接或鉸接的形式連接；所述浮子有i個，i為大于等于2的自然數，每個浮子為三維歐幾里得幾何空間下或三維羅巴切夫斯基幾何空間下或三維黎曼幾何空間下的任一實體；該實體為勻質實體或者腔體，為腔體時腔體內包含m個空腔，m為大于等于1的自然數，該實體同時滿足：浮子在液體中處于漂浮狀態下靜平衡時，其排開液體的體積確保套接環中軸線保持垂直。

【技術特征摘要】
1.一種適用于黏稠液體液位測量的感應式傳感器分體式浮標，其特征在于：所述浮標包括套接環和浮子；所述套接環中心部分為孔洞，套接在感應式傳感器測桿上，套接環外緣與浮子以焊接或鉚接或鏈接或鉸接的形式連接；所述浮子有i個，i為大于等于2的自然數，每個浮子為三維歐幾里得幾何空間下或三維羅巴切夫斯基幾何空間下或三維黎曼幾何空間下的任一實體；該實體為勻質實體或者腔體，為腔體時腔體內包含m個空腔，m為大于等于1的自然數，該實體同時滿足：浮子在液體中處于漂浮狀態下靜平衡時，其排開液體的體積確保套接環中軸線保持垂直。2.如權利要求1所述的感應式傳感器分體式浮標，其特征在于：所述分體式浮標的每個浮子內裝有一塊硬磁材料，所述硬磁材料材料相同，質地相同，形狀相同，每塊硬磁材料指向套接環中軸線的磁極相同，即要么所有的N極指向套接環中軸線，要么所有的S極指向套接環中軸線；從俯視角度觀察，所述分體式浮標在水平面的投影，其形狀為二維歐幾里得幾何空間下或二維羅巴切夫斯基幾何空間下或二維黎曼幾何空間下的任一中空圖形。3.如權利要求1所述的感應式傳感器分體式浮...

【專利技術屬性】
技術研發人員：龔大成，車紅昆，
申請(專利權)人：南京西巨電子技術有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32