专利名称：液体高度和密度测量设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于测量例如地下石油存储罐的罐内的液体的高度和 密度的设备。
背景技术：
磁致伸缩传感器广泛地用于液体高度测量。例如见Koski等人的美 国专利4,839,590。 Koski等人披露了用于精确测量地下存储罐内的液体 高度的测量设备，该设备与温度测量组合允许检测从罐的非常小的泄 漏。也需要在其中测量了高度的同 一个容器内的精确的产品密度测量。
广泛已知的密度测量方法基于流体静力学原理，即在液体内的物体 的重量损失等于排开的液体的重量。该方法在液体比重计中使用，其中 相对地重量大的主体下部部分完全浸入到液体内，且高而窄的带有刻度 的上部部分伸出到表面上方。液体比重计的浸入深度与液体密度成反比 例。液体比重计在重的液体中飘浮地更高，且在轻的液体中飘浮地更4氐。 液体比重计的灵敏度与上部部分的截面成反比例。此部分越窄，则液体 比重计越敏感。液体比重计的测量范围与上部部分的高度直接成比例。 此部分越高，则测量范围越大。
也存在将高度测量和密度测量组合在一个磁致伸缩传感器内的设 备。例如，见Nyce等人的美国专利5,253,522,和俄国专利RU 2138028。
在俄国专利中披露的且如一般地在图la、图lb和图lc中图示的设 备包括液体密度浮子17和液体高度测量浮子(未示出)。高度测量浮 子相对地对于液体密度变化不敏感，且液体密度浮子17相对地对于液 体密度变化更敏感。液体密度浮子17制成为浸入的圆柱16和四个窄的 垂直杆15的形式，该杆15围绕圆柱的外周布置在圆柱的顶上且延伸到 表面以上。实际上， 一组四个液体比重计连接在一起。密度浮子17的 直径应足够大，以允许液体高度浮子自由地在杆15之间移动。
这样的设备的一个缺点是尺寸。如上所述，磁致伸缩传感器广泛地 用于地下罐内的泄漏检测。这样的泄漏检测要求对液体高度的非常小改 变(在O.OOl英寸(0.025 mm)或更小的范围内)的可靠测量。为实现
此类分辨率，用于高度测量的浮子应足够重且因此足够大以克服浮子和 传感器主体之间的摩擦，否则已知为"粘住"的效果可能掩盖泄漏。同 时，在罐内的用于传感器安装的标准开口的直径典型地为四英寸(100
mm)或更低，这限制了浮子的允许的直径。增加罐开口的尺寸将是昂 贵的。
为能将高度和密度测量组合到一个安装到标准罐开口内的传感器 内而不危及泄漏检测能力，要求密度浮子占据开口直径的尽可能小的部 分且为高度浮子留下充足的空间。
发明内容
根据本发明，密度测量浮子的形状允许将其直径最小化。这通过将 密度浮子的上部部分制成为大体上空心圓柱的形式而实现，该空心圆柱 的外径小于罐的开口直径，且内径大于高度浮子的外径。
图la、图lb和图lc分别是现有技术的液体密度测量设备的顶视图、 侧一见图和透—见图。
图2a、图2b和图2c分别是根据本发明的液体高度和密度测量设备 的密度浮子的顶;现图、侧一见图和透一见图。
图3a和图3b是图2a和图2b的液体高度和密度测量设备的侧视截 面视图，图中图示了在不同密度的液体内的浮子位置。
具体实施例方式
虽然此发明容许许多不同形式的实施例，但在此将详细描述本发明 的特定的实施例，其中理解到本披露考虑为对本发明的原理的例证且不 意图于限制本发明为所图示的特定的实施例。
一般地标识为20的液体高度和密度测量设备在图2a、图2b、图2c、 图3a和图3b中图示。液体高度和密度测量设备20包括常规的延长的 ;兹致伸缩的传感器21和第一和第二传感器磁体24a和24b。第一传感器 磁体24a嵌入到液体密度浮子22内，该液体密度浮子22相对地对于液 体密度变化更敏感。第二传感器磁体24b嵌入到液体高度浮子23内， 该液体高度浮子23相对地对于液体密度变化更不壽l感。浮子22、 23可
以自由地沿传感器21移动。液体高度浮子23用于液体高度测量，且液 体密度浮子22用于液体密度测量。
液体密度浮子22具有完全地浸入到液体28内的下部部分26和部 分地浸入到液体28内的上部部分30。上部部分30大体上制成为空心圆 柱形式，其中内径限定了腔30a。腔30a的内径的尺寸大于液体高度浮 子23的外径。因此，液体密度浮子22可以向上且向下移动而不触及液 体高度浮子23。
液体密度浮子22在图3a中示出为处于密度相对更大的液体中，且 在图3b中示出为处于密度相对地更小的液体中。高度差异"d"指示了 两种液体的密度的相对差异。
液体密度浮子22优选地由低密度材料制成，在底部带有压载。下 部部分26优选地具有大致95 mm的直径。上部部分优选地具有95 mm 的夕卜《圣和大至丈72 mm的内^圣。
液体高度浮子优选地由低密度材料制成。其直径优选地为大致72mm。
开口 34通过上部部分30提供，以允许流体流入到腔30a内。
因为液体密度浮子22的一般地圆柱形的上部部分30在周向上具有 比现有技术的液体密度浮子更多的质量，所以其直径可以降低以允许插 入通过典型的四英寸罐开口 。
液体密度浮子22的上部部分30可以不同于圆柱形。例如，因为在 才莫制过程期间的其形成，它可以渐缩。
从上文将观察到的是多种变化和修改可以实现而不偏离本发明的 精神和范围。应理解的是意图于或应推断关于在此图示的特定的设备不 作限制。当然，意图于通过附带的权利要求覆盖所有这样的落在权利要 求的范围内的修改。
权利要求
1.一种用于放置在液体罐内以确定罐内的液体的高度和密度的设备，该设备包括液体密度感测浮子，其具有下部基部部分和大体上连续地绕基部部分的外围延伸的且限定了腔的上部部分；布置在腔内的液体高度感测浮子；和用于确定密度感测浮子和高度感测浮子的高度的电路。
2. 根据权利要求1所述的设备，其中密度感测浮子和高度感测浮子 包括磁体，且电路包括磁致伸缩传感器。
3. 根据权利要求2所述的设备，其中密度感测浮子和高度感测浮子 包括孔口以可滑动地接收磁致伸缩传感器。
4. 根据权利要求1所述的设备，其中密度感测浮子定尺寸为配合通 过四英寸开口到罐内。
5. 根据权利要求1所述的设备，其中上部部分大体上是圆柱形的。
6. —种用于方文置在地下液体存4诸罐内以确定罐内的液体的高度和 密度的设备，该设备包括一般地垂直地布置在罐内的磁致伸缩传感器；液体密度感测浮子，其具有下部基部部分和一般地圓柱形的上部部 分，上部部分大体上连续地绕基部部分的外周延伸且限定了腔，其中密 度感测浮子包括磁体且基部部分具有孔以可滑动地接收传感器；可滑动地布置在腔内的且具有孔以可滑动地接收传感器的液体高 度感测浮子，其中高度感测浮子包括磁体；和联接到传感器的用于确定磁体相对于传感器的位置的电路。
7. —种用于测量液体的高度和密度的系统，包括 容纳了液体且具有标称为四英寸的开口的地下存储罐； 一般地垂直地布置在罐内的磁致伸缩传感器； 液体密度感测浮子，其具有下部基部部分和大体上连续地绕基部部分的外围延伸的且限定了腔的 一般地圆柱形的上部部分，其中密度感测 浮子包括磁体且基部部分具有可滑动地接收传感器的孔；可滑动地布置在腔内的且具有可滑动地接收了传感器的孔的液体 高度感测浮子，其中高度感测浮子包括磁体；和联接到传感器以用于确定磁体相对于传感器的位置的电路。
8. —种液体高度和密度测量设备，包括延长的磁致伸缩传感器和至 少两个嵌入到液体密度浮子和液体高度浮子内且沿传感器分开的传感 器磁体，其中液体密度浮子比液体高度浮子对于液体密度变化更敏感，且液体密度浮子具有完全浸入到液体内的下部部分，其中改进包括部分地浸入到液体内的液体密度浮子的上部部分大体上制成为具 有空心圆柱的形式，圆柱的内径大于液体高度浮子的外径。
全文摘要
披露了一种液体高度和密度测量设备。设备包括延长的磁致伸缩传感器和至少两个嵌入到浮子内的且可以自由地沿传感器移动的传感器磁体。一个浮子比另一个浮子对于液体密度变化相对地更敏感。更不敏感的浮子用于液体高度测量，且更敏感的浮子用于液体密度的测量。液体密度浮子具有完全浸入到液体内的下部部分和部分地浸入到液体内的上部部分。上部部分制成为大体上具有空心圆柱形式，其内径大于液体高度浮子的外径。因此，液体密度浮子可以上下移动而不触及液体高度浮子。
文档编号G01F23/30GK101371110SQ200680052057
公开日2009年2月18日 申请日期2006年1月30日 优先权日2006年1月30日
发明者V·德明 申请人:富兰克林燃料系统公司