专利名称：多功能替代液液位计的制作方法
技术领域：
本发明属于一般测试技术领域，它用于罐装液体的液位和密度等参量的测试。
迄今为止，直接显示液位的液位计(如双色水位计，磁浮式液位计等)只具备一种显示液位的功能，而且用于不透明的稠状液体效果不佳。对于罐中装有不同密度的液体(如油和水)的分界面位置，目前的液位计不能测试。检测贮存石油罐中底部含水的高度，目前采用的是微波技术，这种检测装置较为复杂，成本也较高，而且测试的结果是将液位的高度进行了转换，不能直观形象观测，影响了可靠性。这种装置在工作时需要用电，在油田现场操作不安全。
用物理方法测试罐中液体的密度，目前采用的是密度计。密度计只能测试出浸没它的液体的密度，对于罐中全部液体的密度不能测试。
本发明的目的在于针对上述的问题和不足，对现有液位计无法解决的问题，设计出了一种新的液位计。这种新方法设计的液位计不仅能够直接观测液体(尤其是不透明的稠状液体)的液面位置，而且还能够同时显示罐中不同液体的分界面位置及液体的密度。
为了达到上述目的，在普通液位计下安装了一个载替代液槽［1］或［2］。所载替代液与被测液不起化学反应，也不相容，并且密度也不同。当替代液密度大于或小于被测液密度时，则分别采用下沉式载液槽［1］或上浮式载液槽［2］。替代液与被测液间放有隔膜［5］，以减缓液体间的冲流。
液位计槽中所载替代液足够充满细的显示管［7］，因此当罐盛满时，被测液也不会进入液位计的显示管。当罐将要空时，上浮式载液槽的阀门［4］需要关闭，否则替代液将流失。下沉式载液槽长期使用会有沉淀物，这是由于罐中液体杂质所造成的，但是不影响观测结果，定期还可将沉淀物通过底阀［3］排放掉。
图1是显示运输载油罐的液位的剖面原理图；图2是显示罐中两种液体分界面高度的剖面原理图；图3是测试罐装液体密度的剖面原理图。若仅需要检测油位，而不检测其它参量，那么只用一个替代液液位计即可实现这种检测的目的(图1)。如果还需要检测罐中不同液体分界面的高度或罐中液体的密度，那么就需要在罐的中部(罐中下层液体不能到达的位置)再安装一个替代液液位计，组成复合结构(图2、图3)，才能够实现这两种参量检测的目的。
图1中H是罐中液体液位的高度，h是液位计显示的高度。根据液压原理可以计算出H＝(ρ0／ρ)h －－－－－①(ρ为被测液体密度，ρ0为替代液密度)。当罐中液体的密度ρ小于替代液密度ρ0时，显示管中的液位要低于罐中液体的液位；否则显示管中的液位要高于罐中液体的液位。因此在实际应用时可以根据①式按比例做一个刻度尺，通过h的高度即可知罐中被测液体液位的高度。
图2是在距罐底部液位计高h0处又安装了一个替代液液位计，组成了复合结构，因而实现了它的多功能性。其中h1是中部液位计距罐中液面的高度，h2是中部液位计距罐中两种液体分界面的高度，h3是两种液体分界面的高度，h’是中部液位计显示管中液位的高度，h是低部液位计显示管中液位的高度，△h是两个液位计显示管中的液位差。根据液压原理得 ∴h3＝〔(ρ0－ρ1)h0－ρ0△h〕／(ρ2－ρ1)┄②
(ρ0是液位计中所载替代液的密度，ρ1是罐中上层液体的密度，ρ2是罐中下层液体的密度)。h0是安装时两个液位计的高度差，可以在安装液位计时测得，因此②式中下层液体液面的高度h3与△h成了一一对应关系。通过△h的大小就可以得出下层液面的高度，虽然h3与△h是非线性关系，但是通过实验用刻度尺或差压表即可直接观测两种液体分界面的高度h3。(此例中ρ1＜ρ0＜ρ2)。若测试罐中多种液体分界面的高度，可用多个替代液液位计复合安装，道理与测试两种液体分界面的高度相同。
图3中h0是两个液位计的高度差，h1是中部液位计距罐中液面的高度，h’和h分别是中部液位计和底部液位计显示管中液位的高度，△h是两个液位计显示管中的液位差。根据液压原理得 ∴ ρ＝ρ0－ρ0△h／h0┈③其中ρ0是替代液的密度，ρ是罐中液体的密度。从③式可知被测液体密度ρ与△h成一一对应关系，因此通过△h的大小就可以知道罐中液体的密度，通过实验做一个刻度尺或用差压表可以直接显示被测液的密度。如果要直接观测罐中液体的密度，尤其是密度发生变化的液体(酿酒、化工原料的合成等)用这种液位计最合适。
在实际应用中，下沉式载液槽较为理想。图2中下部的液位计也可以采用下沉式载液槽，下沉式载液槽中替代液在槽的底部流入显示管中。显示管一般采用玻璃管，如果压力较大，则需要在显示管外壁加钢管保护或用钢件槽加玻璃板密封成显示管。为了显示更加直观，可以在两个显示管之间安装差压表，以测试两个显示管之间的压力差。通过差压表的刻度即可得知槽中两种液体分界面的高度或液体密度。
图中绘出的替代液槽的结构是原理结构，实际加工的替代液槽可以是园锥形或园柱形或方形。所用材料根据罐中液体的性质及罐的高度来选定。替代液槽中所用的阀，采用现有的油阀即可。如果罐中液面上是常压，液位计上端可以不与罐联通，否则需要与罐的顶部联通。
如果替代液参有不同颜料，那么显示将是彩色的，观测效果将更佳。
实施此发明的方法很简单，并且成低本廉。它比目前的水位计多了一个载替代液槽，并在h0处再安装一个替代液液位计，组成复合结构，就具有多功能性，并可以完成上述参量的测试。因此对现有水位计进行改装即可实现此发明。
权利要求1.一种用于检测罐装液体的多功能替代液液位计，包括上浮式载液槽[2]、下沉式载液槽[1]及显示管[7]，其特征在于多个液位计在储液罐的侧面按一定的高度差上、下安装组成复合结构。
2.根据权利要求1所述的液位计，其特征在于所说的复合结构安装时中部的液位计与低部的液位之间具有一定的高度差h0。
3.根据权利要求1所述的液位计，其特征在于两个液位计之间安装差压计［6］。
4.根据权利要求1或2所述的液位计，其特征在于所说的复合结构由上浮式载液槽［2］和下沉式载液槽［1］组成或全由下沉式载液槽［1］组成。
5.根据权利要求1所述的液位计，其特征在于下沉式载液槽［1］装有排沉淀物的排污阀［3］，替代液流入显示管的通孔在槽的底部，所载替代液密度大于被测液密度。
6.根据权利要求1所述的液位计，其特征在于上浮式载液槽［2］装有防止替代液流失的关闭阀［4］，替代液在槽的顶部流入显示管，所载替代液密度小于被测液密度。
7.根据权利要求1、5或6所述的液位计，其特征在于载液槽所载的替代液参有不同颜色的颜料，替代液与被测液间放有隔膜［5］。
专利摘要这种液位计属于罐装液体参量的一般测试技术领域。这种液位计在显示管中利用了替代液，并且采用多个液位计上、下按一定的高度差组成复合结构。它不仅能直接显示稠状不透明液体的液位，而且能直接显示出罐装不同液体分界面的高度及罐装液体的密度。它在石油、化工、酿酒等行业有广泛的用途。这种液位计结构简单，方法合理，显示直观，具有很好的安全可靠性，由于这种液位计能够解决多种问题，实施容易，因此它具有很高的应用价值。
文档编号G01F23/02GK2117591SQ9120458
公开日1992年9月30日 申请日期1991年3月28日 优先权日1991年3月28日
发明者刘金刚 申请人:刘金刚