一种适用于黏稠液体液位测量的感应式传感器分体式浮标制造技术

本发明专利技术介绍了一种用于黏稠液体液位测量的感应式传感器所用的分体式浮标，通过套接环和浮子分离式设计，使得浮标与测杆之间空隙加大，重合面积缩小，使浮标在黏稠液体中与测杆做相对运动时粘滞力减小，运动自由顺畅。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于黏稠液体液位测量的感应式传感器分体式浮标
本专利技术涉及一种用于黏稠液体液位测量的感应式传感器所用的分体式浮标，属于仪器仪表

技术介绍
黏度Viscosity，是黏性的程度，是材料的首要功能，也称动力粘度、粘（滞）性系数、内摩擦系数。不同物质的黏度不同，例如在常温（20℃）及常压下，空气的黏度为0.018mPa·s，汽油为0.65mPa·s，水为1mPa·s，，橄榄油为102mPa·s，蓖麻油为103mPa·s，蜂蜜为104mPa·s，焦油为106mPa·s，沥青为108mPa·s。黏度定义为流体承受剪应力时，剪应力与剪应变梯度（剪应变随位置的变化率）的比值，数学表述为：式中：为剪应力，为速度场在x方向的分量，为与x垂直的方向坐标。黏度较高的物质，比较不容易流动；而黏度较低的物质，比较容易流动。例如油的黏度较高，因此不容易流动；而水黏度较低，不但容易流动，倒水时还会出现水花，倒油时就不会出现类似的现象。剪切黏度是两个板块之间流体的层流剪切。而流体和移动边界之间的摩擦导致了流体剪切，描述这种行为强度的是流体的黏度。在一般的平行流动中，剪切应力正比于速度梯度。相互平行的相邻层之间的移动速度不同，产生剪切。而流体的剪切黏度是描述对剪切流动的抵抗能力。在理想情况下，它被定义为库爱特流：被困在水平板——一侧固定一侧以恒定速度水平运动——间的一层流体。如果顶板的速度足够小，流体粒子将平行于它流动，并且它们的速度从底部的0到顶部的ν呈线性变化。流体的每一层流动速度快于它的下一层，它们之间会产生一个抵抗它们相对运动的摩擦力。特别是，流体将在顶板运动的反方向施加一个力，在底板也会产生一个等大反向的力。因此需要一个外力来维持顶板以恒定的速度运动。力F的大小正比于每块板的运动速度u和面积A，而反比于两板之间的距离，即在这个公式中，比例系数是流体的剪切黏度；的比值称为剪切变形或剪切速度，是垂直于板的速度上流体速度的导数。运动黏度是剪切黏度μ除以液体的密度ρ，通常用希腊字母ν表示：。当前使用浮标或者浮球的液位传感器在粘稠液体中测量液位时，特别是在焦油、原油等液体中，因为浮标或者浮球多为球体或圆柱体，测杆从浮标或者浮球中轴穿过，浮标或者浮球与测杆之间存有一段狭长的圆筒形重合区域。这个重合区域内充满了粘稠液体，这个重合区域内的测杆和浮标之间的关系可以看作两块水平板，根据上述公式，力F的大小正比于每块板的运动速度u和面积A，而反比于两板之间的距离。而不幸的是，现有设计中，为了保持平衡，测杆通过的是浮标或者浮球的中轴线，测杆与浮标重合区域的面积A为最大，而为了浮标或者浮球的准确位置，浮标与测杆的间隙要尽可能小，对于感应式传感器而言，浮标与测杆尽可能紧挨测杆，即两板间的距离趋向于最小。现有浮球设计，造成在同等粘度的液体中，力F趋向于最大。实际应用中造成的结果就是浮标反应灵敏度下降，不能及时反映液面水平变化。更加常见的是最终因力F过大而把浮球彻底粘在测杆上，液位传感器彻底失效，整体更换费时费力费钱。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术设计了一种适用于黏稠液体液位测量的感应式传感器分体式浮标，所述浮标包括套接环和浮子；所述套接环中心部分为孔洞，套接在感应式传感器测杆上，套接环外缘与浮子以焊接或铆接或链接或铰接的形式连接；所述浮子有i个，i为大于等于2的自然数，每个浮子为三维欧几里得几何空间下或三维罗巴切夫斯基几何空间下或三维黎曼几何空间下的任一实体；该实体为匀质实体或者腔体，为腔体时腔体内包含m个空腔，m为大于等于1的自然数，该实体同时满足：浮子在液体中处于漂浮状态下静平衡时，其排开液体的体积确保套接环中轴线保持垂直。感应式传感器分体式浮标，所述分体式浮标的每个浮子内装有一块硬磁材料，所述硬磁材料材料相同，质地相同，形状相同，每块硬磁材料指向套接环中轴线的磁极相同，即要么所有的N极指向套接环中轴线，要么所有的S极指向套接环中轴线；从俯视角度观察，所述分体式浮标在水平面的投影，其形状为二维欧几里得几何空间下或二维罗巴切夫斯基几何空间下或二维黎曼几何空间下的任一中空图形。浮子在套接环上的排列方式为：将套接环內缘周长作i等分，i为浮子的数量，每个浮子与套接环连接部分位于每个等分段上；当套接环围成的图形为中心对称图形时，且i为偶数时，则浮子以两个为一组在套接环上以中心对称方式排列，每对浮子沿套接环中轴线相对。所述套接环，材质为金属或者塑料；所述浮子，材质为金属或者塑料。所述浮标，外表涂敷或喷涂或电镀有锌、铬、镍、金、钯、铑、Ag-Sn、Ag-Pb、Ag-Cd、Ag-Sb、Ag-Pd、生漆、漆酚树脂漆、酚醛树脂漆、环氧-酚醛漆、环氧树脂涂料、过氯乙烯漆、沥青漆、呋喃树脂漆、聚氨基甲酸酯漆、无机富锌漆、聚氨酯漆、环氧煤沥青、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、改性聚烯烃GXPO、聚氯乙烯PVC、超高分子量聚乙烯UHMW-PE、玻璃钢酚醛FRP中最少一种保护层。所述套接环中心部分为孔洞，套接在感应式传感器测杆上，套接环可以沿测杆自由滑动。套接环外缘与浮子以焊接或铆接或链接或铰接的形式连接，这样的分体式设计，使得浮标距离测杆最近的部分是相对较小的套接环而不再是相对较大的提供浮力的浮子。而浮标在随液面高低沿测杆上下运动过程中，套接环需要能承受住与测杆、与浮子之间的相互作用力，不能出现断裂等影响正常工作的情况，只要满足这些条件，在材料强度允许的范围，套接环就可以做得很薄，这样就大大减少了与测杆重合的面积也就是面积A，根据黏度公式可知减少了粘滞力F，使得套接环沿测杆运动更加顺滑。所述分体式浮标的浮子是存在于三维空间内的实体，其形态可以是常见的碗状、球体、椭球体、圆柱体、碟状、泪珠状、花瓣状，也可能表面有非圆曲线或者变曲率曲线，不可能用单一数学公式穷尽描述其具体形态。但是，其形态必然与三维欧几里得几何空间下或三维非欧几何空间下某一实体的形态完全吻合。众所周知，非欧几何两大分支为罗巴切夫斯基几何和黎曼几何，如果浮子的形态不能被三维欧几里得几何空间描述，那其与三维罗巴切夫斯基几何空间下或三维黎曼几何空间下的某一实体的形态完全吻合。当所述浮子的实体是个匀质实心体时，整个浮子由一种均匀材质构成。当所述浮子的实体是一个腔体或者空心体，表明其至少有一个空腔，空腔的数量为自然数，从1到无穷多。空腔内充斥的为气体、液体、蒸汽、或者是气溶胶。当空腔数量趋近于无穷多时，浮子对应的常见材质为发泡材料，即在材料制备过程中物质内部气化产生气泡使之成为多孔物质。当存在空腔时，为了加工方便，在大多数情况下，浮标除空腔部分外仍为匀质实心体。在某些特殊情况下，除空腔外的匀质实心体可以采用不同材质嵌合工艺，比如铝嵌铜，不锈钢嵌铝，金属嵌塑料。浮子在液体中处于漂浮状态下静平衡时，其排开液体的体积确保套接环中轴线保持垂直。根据浮力定律/阿基米德原理，浸入静止流体中的物体受到一个浮力，其大小等于该物体所排开的流体重量，方向垂直向上并通过所排开流体的形心。在此状态下，只有保持套接环也处于正直状态，套接环才不会与测杆之间产生不必要的直接摩擦甚至卡死，以保证浮标正常随液面波动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于黏稠液体液位测量的感应式传感器分体式浮标，其特征在于：所述浮标包括套接环和浮子；所述套接环中心部分为孔洞，套接在感应式传感器测杆上，套接环外缘与浮子以焊接或铆接或链接或铰接的形式连接；所述浮子有i个，i为大于等于2的自然数，每个浮子为三维欧几里得几何空间下或三维罗巴切夫斯基几何空间下或三维黎曼几何空间下的任一实体；该实体为匀质实体或者腔体，为腔体时腔体内包含m个空腔，m为大于等于1的自然数，该实体同时满足：浮子在液体中处于漂浮状态下静平衡时，其排开液体的体积确保套接环中轴线保持垂直。

【技术特征摘要】
1.一种适用于黏稠液体液位测量的感应式传感器分体式浮标，其特征在于：所述浮标包括套接环和浮子；所述套接环中心部分为孔洞，套接在感应式传感器测杆上，套接环外缘与浮子以焊接或铆接或链接或铰接的形式连接；所述浮子有i个，i为大于等于2的自然数，每个浮子为三维欧几里得几何空间下或三维罗巴切夫斯基几何空间下或三维黎曼几何空间下的任一实体；该实体为匀质实体或者腔体，为腔体时腔体内包含m个空腔，m为大于等于1的自然数，该实体同时满足：浮子在液体中处于漂浮状态下静平衡时，其排开液体的体积确保套接环中轴线保持垂直。2.如权利要求1所述的感应式传感器分体式浮标，其特征在于：所述分体式浮标的每个浮子内装有一块硬磁材料，所述硬磁材料材料相同，质地相同，形状相同，每块硬磁材料指向套接环中轴线的磁极相同，即要么所有的N极指向套接环中轴线，要么所有的S极指向套接环中轴线；从俯视角度观察，所述分体式浮标在水平面的投影，其形状为二维欧几里得几何空间下或二维罗巴切夫斯基几何空间下或二维黎曼几何空间下的任一中空图形。3.如权利要求1所述的感应式传感器分体式浮...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚大成，车红昆，
申请(专利权)人：南京西巨电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32