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1、10申请公布号CN104154969A43申请公布日20141119CN104154969A21申请号201410391790022申请日20140811G01F23/3020060171申请人北京信息科技大学地址100085北京市海淀区清河小营东路12号北京信息科技大学光电学院72发明人祝连庆郭阳宽周哲海刘锋张荫民74专利代理机构北京律恒立业知识产权代理事务所特殊普通合伙11416代理人蔡艳园庞立岩54发明名称一种具有自阻尼式浮子的油罐液位测量装置57摘要本发明提供了一种油罐液位测量装置，包括自阻尼式浮子、一对链轮、法兰、光纤传感器、光码盘、输入光纤、输出光纤、牵引链、平衡锤，其中所述自阻尼。
2、式浮子带有阻尼杆、阻尼盲孔、内部配重物三者中的一个或多个，从而抑制了液面晃动引起的浮子晃动幅度，提高了测量精度。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图4页10申请公布号CN104154969ACN104154969A1/1页21一种具有自阻尼式浮子的油罐液位测量装置，包括自阻尼式浮子、一对链轮、法兰、光纤传感器、光码盘、输入光纤、输出光纤、牵引链、平衡锤，其中所述牵引链的一端伸入油罐内部，一端位于油罐外部，并且所述牵引链由内到外依次连接油罐内部的自阻尼式浮子和油罐内部的所述链轮以及位于油罐外部的另一个链轮和平衡。
3、锤，自阻尼式浮子设置有一种或多种自阻尼构件，使浮子本体的动态波动滞后并且幅度小于液面波动幅度，起到自阻尼作用。2根据权利要求1所述的油罐液位测量装置，其中阻尼杆垂直地刚性固定在浮子本体下方，使得浮子在液面保持平衡。3根据权利要求2所述的油罐液位测量装置，其中所述阻尼杆的长度在0515M范围内。4根据权利要求1所述的油罐液位测量装置，其中所述自阻尼式浮子在浮子本体下方靠近液面一侧布置均匀分布的多个阻尼盲孔。5根据权利要求1所述的油罐液位测量装置，其中所述自阻尼式浮子在浮子本体内部填充有颗粒状配重物。6根据权利要求5所述的油罐液位测量装置，其中所述颗粒状配重物彼此之间以及与浮子本体底部之间具有大的。
4、摩擦力，以便在波动过程中在浮子本体内部缓慢移动，起到迟滞波动的作用。权利要求书CN104154969A1/4页3一种具有自阻尼式浮子的油罐液位测量装置技术领域0001本发明涉及油罐液位测量装置，具体涉及一种具有自阻尼式浮子的油罐液位测量装置。背景技术0002大型油罐通常在炼油厂、油田、油库以及其他工业中用来储存原油或其他石油产品，容量通常为100立方米以上，由罐壁、罐顶、罐底及其他附件组成。由于原油产品的易燃易爆性，需要采用无电测量装置来测量油罐中存储液体的液位，克服电测带来的火灾隐患。现有技术中油罐液位测量装置经常采用浮子来进行测量，但是浮子容易受到液面产生的浪涌的影响，当液面发生变化时，浮。
5、子会随液面的晃动而晃动，稳定较慢，无法读数，从而影响测量的效率和精度。0003因此，需要具有较高测量效率和精度的液位测量装置。发明内容0004本发明的目的是提供一种具有自阻尼式浮子的油罐液位测量装置，包括自阻尼式浮子、一对链轮、法兰、光纤传感器、光码盘、输入光纤、输出光纤、牵引链、平衡锤，其中所述牵引链的一端伸入油罐内部，一端位于油罐外部，并且所述牵引链由内到外依次连接油罐内部的自阻尼式浮子和油罐内部的所述链轮以及位于油罐外部的另一个链轮和平衡锤，自阻尼式浮子设置有一种或多种自阻尼构件，使浮子本体的动态波动滞后并且幅度小于液面波动幅度，起到自阻尼作用。0005所述阻尼杆垂直地刚性固定在浮子本体。
6、下方，使得浮子在液面保持平衡。0006优选的，所述阻尼杆的长度在0515M范围内。0007所述自阻尼式浮子在浮子本体下方靠近液面一侧布置均匀分布的多个阻尼盲孔。0008所述自阻尼式浮子在浮子本体内部填充有颗粒状配重物。0009优选的，所述颗粒状配重物彼此之间以及与浮子本体底部之间具有大的摩擦力，以便在波动过程中在浮子本体内部缓慢移动，起到迟滞波动的作用。附图说明0010参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中0011图1是根据本发明的具体实施方式的油罐液位测量装置的示意图。0012图2A和图2B是根据本发明的第一实施例的自阻尼式浮子的内部结构示意。
7、图和受力分析图。0013图3A是根据本发明的第二实施例的自阻尼式浮子的内部结构示意图。0014图3B为图3A沿AA方向的剖面图。0015图3C3D是图3A所示自阻尼式浮子的受力分析图。说明书CN104154969A2/4页40016图4A是根据本发明的第三实施例的自阻尼式浮子的内部结构示意图。0017图4B4C是图4A所示自阻尼式浮子的受力分析图。具体实施方式0018在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。0019通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公。
8、开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。0020下面结合附图对本发明的油罐液位测量装置进行说明。0021如图1所示，本发明的油罐液位测量装置包括浮子101、一对链轮102和102、法兰103、光纤传感器104、光码盘105、输入光纤106、输出光纤107、牵引链108、平衡锤109。0022所述油罐液位测量装置在工作中，所述牵引链108的一端伸入油罐内部，一端位于油罐外部，并且所述牵引链108由内到外依次连接油罐内部的浮子101和油罐内部的所述链轮102、以及位于油罐外部的另一个链轮102和平衡锤109，其中位于油罐外部。
9、的另一个链轮102与光纤传感器104的主轴连接，通过2个链轮102和102的传动，浮子101的上下运动通过牵引链108被传递到传感器104中的光学编码器，转换为光学编码器的转动。光学编码器设置于法兰103中，由光码盘105和轴组成。所述光码盘105是沿圆周刻出与液位变化相对应的1000个齿孔的薄盘。当光码盘105因被测液位变化而转动时，它对两个光纤探头内的红外光分别进行调制，即遮挡或通过，使之成为交变光。调制后的2组光信号返回各自的光纤中，沿光缆传输至光电转换器件，从而产生一连串的电脉冲。采用2路光纤探头是因为不仅要记录液位变化的大小，而且要判断液位变化的方向，即液位上升还是液位下降。0023。
10、在使用中，因为充油、放油等操作，会引起浮子波动，如果要精确测量油罐中油的液位，就需要浮子能尽量保持水平状态，减小左右晃动幅度。0024为解决上述技术问题，本发明提供三种自阻尼式浮子，通过自阻尼方式稳定浮子，减小受液面波动的影响。0025下面结合图24，详述这三种自阻尼式浮子。0026图2A和图2B示意性示出了根据本发明的第一实施例的自阻尼式浮子200的结构图和受力分析图。0027根据本发明的第一实施例的自阻尼浮子200包括浮子本体201和阻尼杆202。所述浮子本体201为扁圆柱体，阻尼杆202垂直地刚性固定在浮子本体201的下部中央位置，使得浮子在液面保持平衡。0028在测量过程中若液面产生晃。
11、动，则浮子本体201也会随液面晃动而晃动，阻尼杆202也会随之晃动。而由于阻尼杆202周围的液体压力会提供反向的阻力来阻碍阻尼杆的晃动，从而阻碍浮子本体201的晃动，由此实现了自阻尼效果。0029如图2A所示，若浮子本体201受到波动的液面S提供的向右上方的总推动力F，则浮子的A端图中左端被推动上浮，B端图中右端则相对A端倾斜向下沉，阻尼杆202也会随之向左摆动。此时，阻尼杆202会因为水的阻力作用而受到阻力F。根据合矩说明书CN104154969A3/4页5力为0则转动平衡的条件可知，若FLFL，则浮子不会发生转动；若FLFL，则浮子会发生波动，其中L是推动力F到转动轴G的垂直距离，L是阻力。
12、F到转动轴G的垂直距离。由此可知，推动力F提供的转动力矩的一部分或全部可被阻力F提供的转动力矩抵消掉。接下来，当波动液面S继而使浮子本体201的B端上浮而A端下降时，也是相应的过程。因此，相比浮子本体未设置阻尼杆的情况，设置有阻尼杆的浮子波动程度要小。0030这里，由于随着液面加深，液体压力增大，因此阻力F根据浮子的阻尼杆的深度递增而逐渐递增地作用于阻尼杆，也就是说，在阻尼杆202最下端受到的阻力F最大，从而增大了对推动力F提供的转动力矩的抵消效果。也就是说阻尼杆202的长度越长，提供的阻力F越大，而且这种反作用力的力臂L越长，提供的阻止波动的转动力矩越大。如此，浮子整体能够保持无明显晃动，基。
13、本保持尽量水平。0031根据油罐液面测量的具体情况，所述阻尼杆202的长度在不妨碍测量结果的情况下越长越好，例如在05M15M之间。在一般油罐中，出液口的高度大概为1M，因此阻尼杆长度优选为小于1M，可以最大程度地满足测量范围的要求。0032阻尼杆也可以有多个分布布置，只要保持浮子能够平衡使用即可。0033图3A和图3B示意性示出了根据本发明第二实施例的自阻尼式浮子300，其中图3B为图3A沿AA方向的剖面图。0034根据本发明第二实施例的浮子300包括浮子本体301和成对布置的阻尼盲孔302和302。其中所述浮子本体301为扁圆柱体，多个所述阻尼盲孔302均匀分布在所述浮子本体301下方靠近。
14、液面的一侧，未穿透浮子本体301，并且布置成使得浮子可以水平浮于液面。图3A中示出四个阻尼盲孔，但实际使用中不影响测量结果的情况下，盲孔数量越多，直径越大，阻尼效果越好。0035当液面N保持静止时，如图3C所示，浮子本体301A端的阻尼盲孔302和相对布置的B端的阻尼盲孔302各自在下部充满液体，上部为空气。0036当液面产生波动时，例如当波动液面S先使浮子本体301的A端左端上浮而B端下降时，上升的液面所带来的大量的水流进入A端的阻尼盲孔302而留在其中，使得A端没有随着液面急剧上升，此时B端的阻尼盲孔302液面下降，水向下流出，流出的水在液面S上溅起的水柱又对浮子本体301产生一个向上的反。
15、作用力F，使得B端没有随着液面急剧下降。接下来，当波动液面S继而使浮子本体301的B端上浮而A端下降时，也是相应的过程。因此，相比浮子本体未设置阻尼盲孔的情况，设置有阻尼盲孔的浮子波动程度要小。0037阻尼盲孔的数量和位置可以根据具体应用变化，只要保持浮子能够平衡使用即可。0038图4A示意性示出了根据本发明第三实施例的自阻尼式浮子。0039根据本发明第三实施例的浮子400包括浮子本体401和其内部的配重物402。所述浮子本体401为中空的扁圆柱体，其中填充了配重物402。所述配重物402通常可以是例如沙子、碎铁屑等任何提供配重作用的颗粒材料，所述颗粒材料优选具有棱角，或彼此之间以及与浮子本体。
16、底部之间具有较大的摩擦力，这样可以在波动过程中缓慢移动，起到迟滞波动的作用。0040当液面N保持静止时，如图4A所示，填充料402均匀填充于浮子本体301内。0041测量过程中，当液面因发生变化而产生波动时，如图4B所示，例如波动液面S1先说明书CN104154969A4/4页6对浮子本体401的A端产生一个向上的推力F1，因此浮子本体401的A端将上升，其内部的填充料402便会向B端滑动，使得B端加重。当液面再次变化使波动液面S2作用于浮子400时，如图4C所示，浮子400的B端受到波动液面S2一个向上的推力F2的作用，由于B端的填充料402的重力F会抵消一部分F2，因此B端没有随着液面急剧。
17、上浮，而是缓慢上浮，使浮子400的动态波动滞后并且幅度小于液面波动幅度，而内部的填充料402又再次向A端滑动，为下次波动起到自阻尼作用。接下来，当波动液面S继而使浮子本体301的A端上浮而B端下降时，也是相应的过程。因此，相比浮子本体未设置填充料的情况，设置有填充料的浮子波动程度要小。0042根据本发明的油罐液位测量装置提供的三种不同的自阻尼浮子，可以更好地稳定浮子，使之受液面波动影响减小，实现更精确地测量油罐液位。0043另外，上述三种实施例也可组合，即自阻尼式浮子可带有阻尼杆、阻尼盲孔、内部配重物三者中的一个或多个。0044结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。说明书CN104154969A1/4页7图1说明书附图CN104154969A2/4页8图2A图2B图3A说明书附图CN104154969A3/4页9图3B图3C图3D说明书附图CN104154969A4/4页10图4A图4B图4C说明书附图CN104154969A10。