(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 108775943 A(43)申请公布日 2018.11.09
(21)申请号 201810606262.0(22)申请日 2018.06.13
(71)申请人 安徽理工大学
地址 232001 安徽省淮南市舜耕中路168号(72)发明人 张平松 欧元超 胡富彭 刘畅
陈雨 秦镇 (74)专利代理机构 北京同立钧成知识产权代理
有限公司 11205
代理人 朱颖 刘芳(51)Int.Cl.
G01F 23/02(2006.01)
权利要求书1页 说明书7页 附图3页
(54)发明名称
储罐液位测量装置及测量方法
(57)摘要
本发明提供一种储罐液位测量装置及测量方法，包括：储罐本体和液位管路；所述液位管路位于所述储罐本体的外部，所述液位管路垂直于所述储罐本体内的液面设置，且所述液位管路上设置有刻度；所述液位管路通过多个连通管与所述储罐本体连通，所述连通管上设置有阀门，所述阀门用于控制所述储罐本体内的液体流入所述液位管路。本发明提供一种储罐液位测量装置及测量方法，能够准确并实时地测量出储罐内多种液体的液位。
CN 108775943 ACN 108775943 A
权 利 要 求 书
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1.一种储罐液位测量装置，其特征在于，包括：储罐本体和液位管路；所述液位管路位于所述储罐本体的外部，所述液位管路垂直于所述储罐本体内的液面设置，且所述液位管路上设置有刻度；
所述液位管路通过多个连通管与所述储罐本体连通，所述连通管上设置有阀门，所述阀门用于控制所述储罐本体内的液体流入所述液位管路。
2.根据权利要求1所述的储罐液位测量装置，其特征在于，相邻两个所述连通管的管口的间距不相等，所述管口为所述连通管与所述储罐本体的侧壁的连接位置。
3.根据权利要求2所述的储罐液位测量装置，其特征在于，所述液位管路的最高点的高度大于所述储罐本体内的最大液位高度。
4.根据权利要求1所述的储罐液位测量装置，其特征在于，还包括：滤网，所述滤网设置在所述连通管与所述储罐本体的连通部位。
5.根据权利要求4所述的储罐液位测量装置，其特征在于，所述滤网的网孔面积S与所述连通管的截面积G之间的比例满足：1/40≤S/G≤1/4。
6.根据权利要求5所述的储罐液位测量装置，其特征在于，所述滤网焊接在所述储罐本体内部的侧壁上。
7.根据权利要求1所述的储罐液位测量装置，其特征在于，所述液位管路的底部设置有出液口，所述出液口用于排出所述液位管路内的液体。
8.根据权利要求7所述的储罐液位测量装置，其特征在于，所述出液口上设置有排液阀。
9.根据权利要求1所述的储罐液位测量装置，其特征在于，所述阀门为电动球阀。10.一种储罐液位测量方法，应用于如权利要求1-9任一项所述的储罐液位测量装置，其特征在于，包括：
同时打开多个所述阀门；
待所述液位管路内的液面稳定后，根据所述刻度读出各液体的液位高度。
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CN 108775943 A
说 明 书
储罐液位测量装置及测量方法
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技术领域
[0001]本发明涉及测量装置技术领域，尤其涉及一种储罐液位测量装置及测量方法。背景技术
[0002]在工业、农业、医疗等领域中的许多设备中需要用到液体存储罐，也称为液罐，其中液体存储罐的液位信息是需要及时掌握的关键参数，故科研人员根据实际需求发明了多种液位测量手段及测量装置，现如今相关储罐液位自动化测量的应用已相当广泛。[0003]目前，常见的液位测量装置共分为五种类型：1)利用在储罐内布设浮力等传感器的方式进行液位测量；2)通过压力式传感器等进行测量的液位计类型；3)利用电阻率、电容等传感器进行储罐液位测量的测量装置类型；4)通过在储罐内布设探头对储罐内液位的图像信息进行可视化采集等技术类型；5)利用连通器等原理检测液体存储罐中液体的液位高度。
[0004]储罐中有时存放了多种液体，多种液体由于密度和物性不同而产生分层现象，并在两种不同液体之间形成较为明显的分界面，这种情况下需要对多种液体的液位进行测量。上述利用各种传感器检测装置或者探头进行多种液体的液位测量时，其测量精度较低；而现有技术中通过连通器原理设置的液位测量装置，无法对储罐中存在多液体时进行相应的多液体液位测量。
发明内容
[0005]本发明提供一种储罐液位测量装置及测量方法，该测量装置能够准确并实时地测量出储罐内多种液体的液位。
[0006]本发明一方面提供一种储罐液位测量装置，包括：储罐本体和液位管路；[0007]所述液位管路位于所述储罐本体的外部，所述液位管路垂直于所述储罐本体内的液面设置，且所述液位管路上设置有刻度；
[0008]所述液位管路通过多个连通管与所述储罐本体连通，所述连通管上设置有阀门，所述阀门用于控制所述储罐本体内的液体流入所述液位管路。[0009]本发明实施例提供的储罐液位测量装置，结构简单、操作方便、成本低廉，检测者可实时快速得到直观准确的测量结果，并且测量过程完全不影响储罐的正常运作；另外，该套装置的测量结果不受周围环境、温度等外界因素的影响；该套多液体液位测量装置可根据实际情况在储罐与液体管路间设计多个连通管，且各连通管的间距和数量的设计可根据实际需求进行调整，该套装置具有能直观准确的测量多液体液位的优势，可适用性强、适用范围广。
[0010]如上所述的储罐液位测量装置，相邻两个所述连通管的管口的间距不相等，所述管口为所述连通管与所述储罐本体的侧壁的连接位置。[0011]如上所述的储罐液位测量装置，所述液位管路的最高点的高度大于所述储罐本体内的最大液位高度。
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说 明 书
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如上所述的储罐液位测量装置，还包括：滤网，所述滤网设置在所述连通管与所述
储罐本体的连通部位。
[0013]如上所述的储罐液位测量装置，所述滤网的网孔面积S与所述连通管的截面积G之间的比例满足：1/40≤S/G≤1/4。
[0014]如上所述的储罐液位测量装置，所述滤网焊接在所述储罐本体内部的侧壁上。[0015]如上所述的储罐液位测量装置，所述液位管路的底部设置有出液口，所述出液口用于排出所述液位管路内的液体。
[0016]如上所述的储罐液位测量装置，所述出液口上设置有排液阀。[0017]如上所述的储罐液位测量装置，所述阀门为电动球阀。[0018]本发明实施例提供的储罐液位测量装置，结构简单、操作方便、成本低廉，检测者可实时快速得到直观准确的测量结果，并且测量过程完全不影响储罐的正常运作；另外，该套装置的测量结果不受周围环境、温度等外界因素的影响；该套多液体液位测量装置可根据实际情况在储罐与液体管路间设计多个连通管，且各连通管的间距和数量的设计可根据实际需求进行调整，该套装置具有能直观准确的测量多液体液位的优势，可适用性强、适用范围广；由于在储罐本体与液位管路连通处的储罐内壁上固定了滤网，所以能快速分散由液体存储罐流向液位管路的液体，同时也一并打散了液体内大直径的气泡，从而消除气泡对测量结果造成的误差问题，提高了该装置液位信息测量的实时性和有效性；储罐本体和液位管路的各连通管上安装了阀门，可根据现场测量需要实时对其进行开闭调节；液体管路底部的出液口处安装了排液阀，可在测量结束后及时排净液位管路内的残余液体，以便于下一次的测量。
[0019]本发明另一方面还提供一种储罐液位测量方法，应用于如上所述的储罐液位测量装置，包括：
[0020]同时打开多个所述阀门；
[0021]待所述液位管路内的液面稳定后，根据所述刻度读出各液体的液位高度。[0022]本发明实施例提供的储罐液位测量方法，应用于上述实施例的储罐液位测量装置，操作简单，检测者可实时快速得到直观准确的测量结果，并且测量过程完全不影响储罐的正常运作；另外，该套装置的测量结果不受周围环境、温度等外界因素的影响；检测者能直观准确的测量处多种液体的液位的，可适用性强、适用范围广；由于在储罐本体与液位管路连通处的储罐内壁上固定了滤网，所以能快速分散由液体存储罐流向液位管路的液体，同时也一并打散了液体内大直径的气泡，从而消除气泡对测量结果造成的误差问题，液位信息测量的实时性和有效性高；储罐本体和液位管路的各连通管上安装了电动球阀，可实时对其进行开闭调节，测量结果的准确性高。附图说明
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本发明实施例提供的储罐液位测量装置的结构示意图；
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CN 108775943 A[0025][0026][0027][0028][0029][0030][0031][0032][0033][0034][0035][0036]
说 明 书
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图2为本发明实施例提供的储罐液位测量装置的测量过程示意图；图3为本发明又一实施例提供的储罐液位测量装置的测量过程示意图；图4为本发明实施例提供的滤网的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的又一种滤网的结构示意图。附图标记：10-储罐本体20-液位管路21-出液口22-排液阀30-连通管40-阀门50-滤网
具体实施方式
[0037]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0038]需要说明的是，“连通器”指的是上端开口下端连通的容器。连通器的特性为，连通器内的同种液体不流动时，各容器内的液面总保持相平。连通器的原理可以用液体压强来解释，若在U形管中装有同一种液体，可以设想U形管的底部正中有一个液片，假如液体是稳定不流动的状态，左边管柱内的液体对液片的压强一定等于右边管柱内的液体对液片的压强。由于左右两个液柱的密度相同，根据液体压强的公式P＝ρgh可知，只有当两边液柱的高度相等时，左右两边的液柱对液片的压强才能相等。因此，在液体不流动的情况下，连通器各容器中的液面应保持相平。
[0039]下面参考附图并结合具体的实施例描述本发明。[0040]实施例一
[0041]图1为本发明实施例提供的储罐液位测量装置的结构示意图，参考图1所示，本发明实施例提供一种储罐液位测量装置，包括：储罐本体10和液位管路20；液位管路20位于储罐本体10的外部，液位管路20垂直于储罐本体10内的液面设置，且液位管路20上设置有刻度；液位管路20通过多个连通管30与储罐本体10连通，连通管30上设置有阀门40，阀门40用于控制储罐本体10内的液体流入液位管路20。
[0042]图2为本发明实施例提供的储罐液位测量装置的测量过程示意图，参考图2所示，储罐本体10内储存着多种液体，密度和物性不同的多种液体在储罐本体10内产生分层现象，并在相邻的两种液体之间形成较为明显的分界面，如图2中储罐本体10内部的虚线所示。实际上，连通管30的位置根据实际情况中储罐本体10内的多种液体的分布来设置，当不同位置的不同液体通过相应位置的连通管30流入至液位管路20内时，由于连通器的原理，在液位管路20内会形成与储罐本体10内高度一致的多液体液位，可参考图2中液位管路20内的液位标记，多液体液位的高度可直接根据液位管路20上的刻度读出。
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说 明 书
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具体地，所述连通管30的位置和数量可根据实际需求进行调整。连通管30的数量
应不少于储罐本体10内的液体的种类，且连通管30的位置应保证每层液体对应至少一个连通管30，以使得液位管路20可以准确无误地显示出各层液体的液位高度。阀门40用于实时调控储罐本体10内不同液位的液体流入至液位管路20内，阀门40设置在连通管30的中部，其密封固定完好，且具有较强的抗腐蚀性能。当需要进行液位测量时，只需一并打开阀门40，液体通过连通管30进入液位管路20；若需要停止液位测量时，只需关闭各阀门40即可。[0044]实际应用中，储罐本体10内的多种液体的体积不会保持一成不变，当某一种液体的体积发生变化时，储罐本体10内的多种液体的液位均发生变化，原状态下某一种液体对应于相应位置的连通管30的关系也会发生改变，可能会导致某一层液体的相应位置不存在连通管30的情况，从而导致液位管路20内的多液体液位与储罐本体10内的多液体液位不一致。为了避免这种情况的发生，实际情况中可通过密集设置连通管30来解决。图3为本发明又一实施例提供的储罐液位测量装置的测量过程示意图，参考图3所示，当连通管30的数量较多，间距较密集时，会出现每层液体对应两个甚至两个以上连通管30的情况，这种情形下，由于该两个或两个以上连通管30对应的是同一种液体，因此液位管路20上仍可以得到正确的液位高度。[0045]进一步地，由于连通器具有一定的抗扰动能力，所以即使由于储罐本体10正在运作而造成液面晃动时，液位管路20内对应的液位高度仍可保持基本稳定，所以本实施例中提供的储罐液位测量装置可在不影响储罐正常工作的前提下准确测量出储罐本体10内多液体的液位。此外，由于连通器的原理，当储罐本体10内的液体出现液位变化时，液位管路20内的多液体液位始终与储罐本体10内的液位高度保持一致，即本实施例中提供的储罐液位测量装置可以实时测量出储罐内多液体的液位。[0046]前文所述的连通器具有一定的抗扰动能力，具体可以理解为，当储罐本体10内的液面晃动时，液体中存在能量的传递，储罐本体10内的液体需要克服液体之间以及液体与罐壁、管壁的摩擦阻力，才能将能量传递到液位管路20的液面处，因此，储罐本体10内的液面晃动对液位管路20内的液位高度的影响不大。[0047]进一步地，本实施例中的储罐液位测量装置适用于多种不同类型的液体储存罐，其可以为大型储罐或者小型储罐，可以为立式储罐或者卧式储罐，可以为钢制储罐或者聚乙烯储罐等。
[0048]由于液位管路20用于显示液位高度，因此，液位管路20的管柱应采用透明材质，如透明塑料管或者玻璃管，且由于储罐本体10内储存的液体一般为具有腐蚀性的化学物质，因此选取液位管路20的材质时还应该考虑其抗腐蚀的性能。[0049]本实施例提供的储罐液位测量装置的使用方法为：同时打开多个阀门40，待液位管路20内的液面稳定后，根据液位管路20上的刻度读出多液体的液位高度。[0050]本发明实施例提供的储罐液位测量装置，结构简单、操作方便、成本低廉，检测者可实时快速得到直观准确的测量结果，并且测量过程完全不影响储罐的正常运作；另外，该套装置的测量结果不受周围环境、温度等外界因素的影响；该套多液体液位测量装置可根据实际情况在储罐与液体管路间设计多个连通管，且各连通管的间距和数量的设计可根据实际需求进行调整，该套装置具有能直观准确的测量多液体液位的优势，可适用性强、适用范围广。
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下面采用更加详细的实施例，对各部件的结构进行详细说明。
[0052]继续参考图1所示，本实施例中，相邻两个连通管30的管口的间距不相等，管口为连通管30与储罐本体10的侧壁的连接位置。事实上，多个连通管30的间距可根据实际需求进行调整。连通管30的数量应不少于储罐本体10内的液体的种类，且连通管30的位置应保证每层液体对应至少一个连通管30，以使得液位管路20可以准确无误地显示出各层液体的液位高度。由于储罐本体10内的多层液体的体积存在不同，因此与每层液体对应的连通管30之间的距离存在不同。[0053]进一步地，液位管路20的最高点的高度大于储罐本体10内的最大液位高度。液位管路20用于显示储罐本体10内的液位高度，因此，其高度应当要满足实际最高的测量需求。同时，液位管路20的高度不需要高于储罐本体10的最大高度，以节约成本。[0054]图4为本发明实施例提供的滤网的结构示意图，图5为本发明实施例提供的又一种滤网的结构示意图，参考图1、图4和图5所示，在上述实施例的基础上，本发明实施例提供的储罐液位测量装置，还包括：滤网50，滤网50设置在连通管30与储罐本体10的连通部位。滤网50用于快速分散由储罐10流向液位管路20内的液体，并打散液体内的大直径气泡，以避免由于气泡干扰而导致液位管路20内的液面高度测量失准的问题。[0055]由于储罐10内存储的多种液体的粘稠度不同，所以对滤网50的网孔大小有一定的限制。网孔面积过大则达不到打散液体中的气泡的目的，网孔面积过小则会影响液体从储罐10内流入液位管路20内的速度，进而影响到多液体液位测量的实时性和准确性。优选地，滤网10的网孔面积S与连通管30的截面积G之间的比例满足：1/40≤S/G≤1/4。[0056]具体地，滤网50焊接在储罐本体10内部的侧壁上，其位置对应于连通管30与储罐10的侧壁的连通部位，以过滤所有从储罐10内进入连通管30内的液体。进一步地，不同位置处的滤网50根据该位置附近实际液体的粘稠度的差异情况而合理设置，可设计为少孔大网眼型或者多孔小网眼型。滤网50的网眼形状不做具体限制，其可以为图4和图5所示的矩形或者三角形形状，也可以为多边形的形状。此外，滤网50的材质应该选用抗锈抗腐蚀的材质，比如聚丙烯。
[0057]在上述实施例的基础上，为完善该套测量装置的循环使用和及时清排能力，在液位管路20的底部设置有出液口21，出液口21用于排出液位管路20内的多种液体。当现场实施测量任务结束后，及时关闭阀门40，切断储罐10和液位管路20内的液体的连通后，液位管路20内的液体可经过出液口21排出，并可根据需要将清水或者其它溶剂注入液位管路20内，以对液位管路20内管壁进行清洗等处理工作，以便于下一次的测量使用。[0058]具体地，出液口21的结构在此不做具体限制。在液位管路20的底部设置开口，即可作为出液口21，在测量任务进行的过程中，出液口21需要保持密封状态，其可以通过塞子、闸门等形式保证其封闭，在测量任务结束后，通过拔出塞子或打开闸门即可实现液体从出液口21流出。进一步地，出液口21上设置有排液阀22。排液阀22的种类不作具体限制，其在本实施例中能够起到排净液位管路20内的残余液体的作用即可。[0059]在上述实施例的基础上，本实施例中的储罐液位测量装置，阀门40为电动球阀，以降低人工操作的工作量，且有效提高储罐液位测量装置整体的自动化和实时性。[0060]本发明实施例提供的储罐液位测量装置，结构简单、操作方便、成本低廉，检测者可实时快速得到直观准确的测量结果，并且测量过程完全不影响储罐的正常运作；另外，该
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套装置的测量结果不受周围环境、温度等外界因素的影响；该套多液体液位测量装置可根据实际情况在储罐与液体管路间设计多个连通管，且各连通管的间距和数量的设计可根据实际需求进行调整，该套装置具有能直观准确的测量多液体液位的优势，可适用性强、适用范围广；由于在储罐本体与液位管路连通处的储罐内壁上固定了滤网，所以能快速分散由液体存储罐流向液位管路的液体，同时也一并打散了液体内大直径的气泡，从而消除气泡对测量结果造成的误差问题，提高了该装置液位信息测量的实时性和有效性；储罐本体和液位管路的各连通管上安装了阀门，可根据现场测量需要实时对其进行开闭调节；液体管路底部的出液口处安装了排液阀，可在测量结束后及时排净液位管路内的残余液体，以便于下一次的测量。[0061]实施例二
[0062]本发明另一方面还提供一种储罐液位测量方法，应用于如上的储罐液位测量装置，包括：同时打开多个阀门40；待液位管路20内的液面稳定后，根据刻度读出各液体的液位高度。
[0063]本发明实施例提供的储罐液位测量方法，应用于上述实施例的储罐液位测量装置，操作简单，检测者可实时快速得到直观准确的测量结果，并且测量过程完全不影响储罐的正常运作；另外，该套装置的测量结果不受周围环境、温度等外界因素的影响；检测者能直观准确的测量处多种液体的液位的，可适用性强、适用范围广；由于在储罐本体与液位管路连通处的储罐内壁上固定了滤网，所以能快速分散由液体存储罐流向液位管路的液体，同时也一并打散了液体内大直径的气泡，从而消除气泡对测量结果造成的误差问题，液位信息测量的实时性和有效性高；储罐本体和液位管路的各连通管上安装了电动球阀，可实时对其进行开闭调节，测量结果的准确性高。[0064]在本发明的描述中，需要理解的是，所使用的术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“顶端”、“底端”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“轴向”、“周向”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或原件必须具有特定的方位、以特定的构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。[0065]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。[0066]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成为一体；可以是机械连接，也可以是电连接或者可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0067]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在
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说 明 书
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第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。[0068]最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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说 明 书 附 图
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说 明 书 附 图
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图2
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说 明 书 附 图
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