专利名称：投入式静压液位变送器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种可对液位进行检测和计量的电子仪器类产品，可广泛应用于大坝、水电站、水库、化工等场所。
该类产品主要原理是通过液体对其传感器膜片感受的压力大小变化(液位的深浅变化)这一非电量，使其按一定规律转换成便于传输和处理的电量，再通过采集电量的变化，实现对液位的检测和计量。根据这一原理，目前市售同类产品主要是由传感器，传感器控制电路，通大气的传感器背压导气管及封装壳体构成。其中装有传感器控制电路的线路板置于壳体的中部，传感器置于壳体的下部，壳体上设有一贯通的进压孔。这种设计由于未能排除传感器背压导气管因环境温度变化而引起的导气管内的结露，结露后的潮气和水滴影响精度或输出漂移，使得该产品平均寿命很短，致使传感器和线路板受潮而无法正常工作。另传感器设置在整机的下部，当拧开底盖时，极易损坏传感器的膜片。同时整个产品壳体采用整体结构，其上端套一橡胶上套，下端装一进压头，仅设一道密封防线，密封效果较差。其次进压孔最大直径为φ3.6mm，易被泥沙堵塞。再则这类产品的硅传感器控制电路中未采取调整变送器零点和满量程的设置，无法保证变送器精度的调整。因此尽管该产品以方便简便，成本低，精度高吸引众多用户，但在恶劣环境或要求长期可靠性的应用中，几乎极少使用。
本实用新型的目的在于提供一种密封性能好，不受背压导气管结露影响、变送器精度可调整、进压孔不易被泥沙堵塞、便于清洗的、工作性能稳定可靠并具有冷凝探测功能的投入式静压液位变送器。
本实用新型的工作原理与现同类产品相类似，即P＝ρgh+Pe(1)其中，ρ为被测液体密度，g为当地重力加速度，h为该液位到液面的深度距离。Pe为液面上方压力减去一个所处环境的大气压，当Pe＝0时，证明液面上方和大气相通。因此在测量水库、水池和工业敞口容器中，h＝P/0.0989ρ。
当将本实用新型投入盛满液体的容器中或水库、水井、油罐等处，并按正确位置安装后，液体增、减时其液位将产生变化，即有压强P作用，这一作用可通过传感器内膜片变形感应，将压力变化传递到传感器控制电路中惠斯登电桥I的硅片上，此时桥路中应变电阻发生变化，从而破坏了电桥的平衡状态，传感器输出一电压差信号ΔV＝K1P (2)其中，K1为比例系数。
当ΔV信号经电子线路处理后输出4～20mA电流信号，I0＝4+K2ΔV (3)其中，K2为比例系数，将式(1)、式(2)代入式(3)可得I0＝4+K1K2ρghmA当处于某地点g为常数、ρ为常数时，输出电流I0将以上式与液位高度h成正比例关系，本实用新型恰是通过采集电量的变化经换算后对液位进行检测和计算。
本实用新型仍主要由传感器、传感器控制电路、通大气的传感器背压导气管及封装壳体构成，壳体上也设有一贯通的进压孔。但特征在于壳体内实施了背压导气管的导流设置，该设置包括有接管14，背压导气短管26，橡胶密封叉头27及导水管28。其连接为，接管14的一端与电缆18中的背压导气管15连接，另一端与密封叉头27连接，密封叉头27的下端与导水管28的上端连接，导水管28的下端通向壳体积液腔内，密封叉头27的上端还连接一通大气的背压导气短管26。
本实用新型的结构设计特征在于，它将壳体设计为上壳16，中壳7及下壳1三部分，另包括与上壳配套的上套17，这四部分相互之间均采用常规技术进行密封连接。其中上套17顶部开一孔，穿出内含有传感器背压导气管15的电缆18，中壳7中部空腔内密封装入传感器10，并与贯穿壳体中部的引压孔9成垂直方向配置。进压孔9的孔径可在φ10～20mm间选择。中壳7下端空腔内还设置有变送器控制电路和结露探测电路所用的线路板组件29，下壳内设有积液盒34。
本实用新型壳体内部腔内各主要部件间均采用常规技术密封并固定。如采用常规技术处理上套17中穿过的电缆18与其相互间的密封及固定问题；采用常规密封技术处理上壳15中穿过的电缆18与其相互间的密封及固定问题；采用常规技术密封固定在中壳7下部腔内的线路板组件29，并采用常规技术固定穿过中壳腔体、插入下腔腔内的导水管28，并使其与其他部件间密封。
本实用新型在变送器的变换器控制电路中增设了对变送器的零点和满量程进行调整的电位器W1和W2。其中W1与电路中小信号变换器V的1、2接线端相连结，W1的可动端接V的14接线端。W2的一端接V的6接线端，W2的另一端与可动端连接后接入V的5接线端。当本产品在使用过程中某些参数发生变化时，调整电位器W1、W2，来保证用户使用精度。
本实用新型还增置了冷凝探测装置，它是由设置在可装卸的积液盒34内的冷凝探测节点C、C′，与其相连结的导线35，及经导线连接的结露探测电路构成。平时冷凝探测节点是断开的，当积液满盒时，两个探测节点导通并经连通的探测电路接报警器报警，待将积液盒内露水放空时恢复正常。
本实用新型为防止因传感器温度漂移而影响检测精度，采用了倍增温度补偿技术，具体为选择了一种具有温度系数低的高阻热敏电子元件的传感器。
本实用新型的设计达到了前述目的，给出了一种具有良好密封性能，温度稳定性好及传感器不受结露影响，检测和计量精度高，具有冷凝探测和变送器精度可调等性能的实用产品。
本实用新型传感器安装设计中由于采用置于壳体中部及内藏式的配置，避免了传感器膜片的机械损伤。另由于采用大孔径引压孔并将其与传感器垂直配置，保证了高压水流不会垂直作用于膜片上，防止了膜片的变形。
图1本实用新型结构图；13为电线转接板，19为护线塑料管，B、B′为导线35接报警器的叉头，A、A′为接传感器控制电路的24V供电线叉头。
图2图1的A向剖面图；图3市售的同类产品结构图；39为橡胶铸件，40为外壳，41为线路板，42为过渡件，43为止动圈，44为进压头，45为不锈钢管；图4本实用新型传感器控制电路原理图。I为惠斯登电桥。
实施例本实用新型主要结构设计和装配如前所述，其各部分具体实施方案为壳体各部分之间的密封均为常规技术，上套17为橡胶件，其内孔有凸起的环状O型圈R1与上壳16中凹形槽R2紧密连接；为将电缆18引出，上套17顶部开一与其紧密配合的孔；上壳16与中壳7除用螺纹连接外，还采用电子束焊接方法从外部焊住；中壳7下端套上O型环33与下壳1拧紧。
壳体内部各结构间密封固定的实施方案为上壳16上部腔内用上锁母22将从上而下依次设置的元压片23、密封橡胶圈24、托垫25锁紧，以密封和固定穿过的电缆18；为防止膜片受损，传感器10用一孔用弹性挡圈12及O型环11密封内藏在中壳中部，并与一φ14mm的引压孔成垂直配置；为密封并固定住配置在中壳下部腔体内的线路板组件29，此处用下锁母2将碗型圈6，密封衬套3锁紧；密封衬套3上开有3个孔，其中两个孔37为配置电位器W1、W2的调整孔，用密封螺丝4和小O型圈5拧紧密封，另一孔38为插入并固定导水管28的下端，此处用密封圈30及小锁母31密封固定。
结露处理方案为将接管14的一端与电缆18中的导气管15连接，另一端与橡胶密封叉头27连接，密封叉头的下端套上导水管28后，插入φ5mm的孔8中密封，导水管28下端按前述密封固定并插入下壳积液盒内，密封叉头27上端插进一背压导气短管26直通大气。随工作环境温度变化，一旦有结露，水滴沿导水管流入积液盒34内，当液体过满时，冷凝探测节点C、C′闭合导通，信号经导线35通探测电路接报警器执行报警功能，当维修人员拧下下壳1放水后，报警结束。导线35由密封塞36塞紧密封。
本实用新型选择一种采用恒流供电的扩散硅压力传感器，传感器控制电路见图4，这是一种常规电路，本实用新型中小信号变换器V选用型号为XRT101，其中零点调整电位器W1的两端分别连XRT101的1、2接线端，W1可调端连14接线端；满量程调整电位器W2调整端与其中一端连接后接XRT101的5接线端，另一端接XRT101的6接线端。三极管BG1型号为BT458；传感器依靠电路工作，整机信号电流为4～20mA，传感器控制电路中信号线与供电线公用，称二线制。当产品在使用过程中电路参数发生变化时，可随时拧出下壳和密封螺丝4方便调整电位器W1和W2，保证检测精度。
权利要求1.一种对液位进行检测和计量的投入式静压液位变送器，包括硅传感器，传感器控制电路，通大气的传感器背压导气管及封装壳体，壳体上设有一贯通的进压孔，本实用新型的特征在于设置了背压导气管导流装置，它包括有接管(14)、背压导气短管(26)、密封叉头(27)及导水管(28)，接管(14)的一端与背压导气管(15)连接，另一头与密封叉头(27)连接，密封叉头(27)的下端与导水管(28)上端连接，导水管(28)下端插入壳体下部积液腔内，密封叉头(27)的上端还连接一通大气的背压导气短管(26)。
2.根据权利要求1所述的投入式静压液位变送器，其特征在于所述的壳体是由常规技术密封连接的上套(17)、上壳(16)、中壳(7)及下壳(1)构成，其中，上套顶部开一孔，穿出内含有传感器背压导气管(15)的电缆(18)，中壳(7)中部空腔内密封装入传感器(10)，并与贯穿壳体中部的进压孔(9)成垂直方向配置，中壳(7)下部空腔内设置有传感器控制电路和结露探测电路所用的线路板组件(29)，下部空腔内设有积液盒(34)。
3.根据权利要求1或2所述的投入式静压液位变送器，其特征在于采用常规技术密封并固定相互配合的上套(17)与电缆(18)、及上壳(16)与电缆(18)，采用常规技术密封并固定中壳(7)下部腔内设置的线路板组件(29)、及穿过中壳插入下壳腔内的导水管(28)。
4.根据权利要求1或2所述的投入式静压液位变送器，其特征在于设在变送器中部的进压孔(9)的孔径为φ10～20mm。
5.根据权利要求1或2所述的投入式静压液位变送器，其特征在于变送器控制电路中采用型号为XTR101的小信号变换器V，V的1、2、14接线端接入一调整变送器零点电位的电位器W1，V的5、6接线端接入一调整变送器满量程的电位器W2。
6.根据权利要求1或2所述的投入式静压液位变送器，其特征在于在密封衬套(3)上开有配置调整电位器W1、W2的调整孔(37)，W1、W2用密封螺丝(4)和小O型圈(5)密封固定。
7.根据权利要求1或2所述的投入式静压液位变送器，其特征在于本实用新型选择了一种具有温度系数低的高阻热敏电子元件的传感器。
8.根据权利要求1或2所述的投入式静压液位变送器，其特征在于所述的积液盒(34)内设有两个冷凝探测节点C、C′。
专利摘要一种对液位进行检测和计量的投入式静压液位变送器,其特征为结露方案是采用密封叉头,其一端连接接管,另一端连入壳体下部的导水管,上端插入背压导气短管,接管另一端接通大气的背压导气管;传感器内藏在壳体中部,并与进压孔成垂直位置装配,电路中增设了用于调整变送器零点和满量程的电位器;壳体分为上、中、下壳,采用常规技术对壳体间及壳腔内各部件进行多重密封和固定。本产品具有不受结露影响、性能稳定可靠、精度高且零点和满量程可调、不易被泥沙堵塞等特性。
文档编号G01F23/14GK2299307SQ97202578
公开日1998年12月2日 申请日期1997年3月27日 优先权日1997年3月27日
发明者李长启, 李岩峰, 龚文骅, 胡先鑫 申请人:北京市新大云传感技术公司