CN1101111A - 压力自适应浮子 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压力自适应浮子，它由浮子本
体(1)，防液装置(2)和通管(3)组成。防液装置(2)为
一空心腔体，位于浮子本体(1)之上，其下部开有孔
(4)，通管(3)与浮子本体(1)密封联接，其下端位于浮
子本体(1)腔内，上端位于防液装置(2)腔内并高于孔
(4)；浮子本体(1)内腔通过通管(3)和孔(4)与容器气
相相通，实现浮子内外压力自动平衡。这种浮子与已
有的浮子相比具有体积小，重量轻，成本低，耐压无限
度等优点，且适用于高压低密度介质。
Description
本发明涉及一种压力自适应浮子，它可应用于带压介质使用的浮子式液位计、液位开关作为感测部件，也可用于以浮子为感测致动部件的自力阀、疏水器等。
现有的浮子都是密闭式的，提高浮子的耐压能力一般采取的措施是：增加壁厚;分段增设加强箍;采用价格昂贵的高强度、低密度材质如钛材等;也可以从结构形状方面采取措施，如球状浮子耐压最好，可采用多个球状浮子联在一起作为一个浮子使用。在实际应用中，往往上述几种措施综合考虑。采用上述措施制造的浮子，具有体积大，结构较复杂，成本高等缺点;综合考虑浮子体积与重量的关系，压力较高时，低密度介质使用的浮子不易实现，即缩小了介质密度适用范围;而且采取上述措施提高浮子的耐压能力也是有限度的。
鉴于上述现有技术中存在的缺点，本发明的目的是提供一种压力自适应浮子，其内部压力能够随着容器内的压力变化而相应变化，使浮子的内外压力平衡，从根本上解决浮子的耐压问题。
本发明的技术解决方案是：这种压力自适应浮子由浮子本体，通管和防液装置组成，防液装置为一空心腔体，位于浮子本体之上，防液装置的下部开有孔;通管与浮子本体密封联接，其下端位于本体腔内，上端位于防液装置腔内且高于其下部开孔，浮子本体内腔通过通管与防液装置内腔相通，再由开孔与浮子外气相相通。
应用时，浮子防液装置下部的开孔处在介质液面之上的气体中，浮子本体内腔通过通管、防液装置内腔和防液装置下部开孔与容器气相相通，实现浮子内外压力自动平衡。
由于上述压力自适应浮子采用了内外相通原理，耐压无限度，从根本上解决了浮子的耐压问题;即使用作高压、超高压浮子，其壁厚也可以象常压介质使用的浮子一样薄，因而浮子的重量轻，体积小，成本低，还可以适用于低密度介质。
下面结合附图对本发明作详细说明。
图1是本发明压力自适应浮子的第一个实施例的剖视图。
图2是本发明压力自适应浮子的另一实施例的剖视图。
图1所示的剖视图中，空心柱状浮子本体（1）之上设有防液装置（2），两者焊接联接。防液装置（2）实际上为一空心罩，其最下部开有孔（4），孔（4）开度不宜过小，以顺畅地从防液装置（2）内排液为度。通管（3）与浮子本体（1）的顶壁密封联接（焊接），其下端直抵浮子本体内腔底部，下端部为一斜坡口，上端直抵防液装置（2）内腔顶部并略向下弯头。
应用时浮子垂直漂浮在介质（5）中，在正常状态，浮子防液装置（2）下部的开孔（4）暴露在介质（5）液面之上的气体中，浮子本体（1）内腔通过通管（3）和防液装置下部开孔（4）与容器气相相通，使浮子本体（1）内腔压力随容器内压力的变化作相应变化，实现浮子内外压力自动平衡。当介质液位波动大或非正常状态如介质满罐时，使孔（4）浸没在介质中，少许介质会由孔（4）进入防液装置（2），并压缩防液装置和浮子本体内的气体，使之压力升高，阻止了继续进液。在此情况下，若容器内压力升高，进入防液装置（2）内腔的液柱也将相应升高，当液柱升至通管上端口时，达到了防液装置（2）防止进液的能力极限。若此时容器压力再升高，介质就会进入浮子本体（1）内腔。因此，虽然压力自适应浮子的耐压无限度，但在实际应用中应使浮子工作在所设计的防液能力极限范围内。下面分析一下浮子结构参数与工艺各参数间的关系。设介质浸没孔（4）时刻容器内的压力为P1，温度为T1，防液装置（2）内液柱达到通管（3）上端口（可认为介质充满防液装置（2）内腔）时的压力为P2，温度为T2;浮子本体（1）容积为V本，防液装置（2）在开孔（4）以上的容积为V防，孔（4）到通管（3）上端口间垂直距离为H，介质（5）的密度为γ，根据气体状态方程PV＝ZnRT可得：
P1（V本+V防）＝Z1nRT1
（P2-Hγ）·V本＝Z2nRT2
则： (P1(V本＋V防）)/(Z1T1) = ((P2-Hy)·V本)/(Z2T2) （1）
式（1）就是压力自适应浮子的结构参数V本、V防、H与工艺及介质参数间的关系式。
式（1）中，Z1为容器内气相气体在P1、T1状态下的压缩因子，可以由P1、T1及气体的临界参数计算查表可得;Z2为P2、T2状态下的压缩因子，同理也可取得。
高压情况下，Hγ相对P2可以忽略不计，则（1）式可简化为： (P1(V本＋V防）)/(Z1T1) = (P2V本)/(Z2T2) （2）
在实际应用中可以根据介质密度，气相组份，工艺参数（压力、温度），包括非正常状态的工艺参数，按式（1）和/或（2）计算压力自适应浮子的各结构参数，并合理地设计，可使压力自适应浮子在每一个实际应用中，可靠地保障不向浮子本体（1）内腔进液，以达到压力自适应浮子可靠运行之目的。
上述非正常状态一旦消除，即介质液位下降到孔（4）之下，防液装置（2）内的液体会由孔（4）自动排出。
浮子本体（1）内腔日久可能会有凝液积存，从而将插到其底部的通管（3）的下端口液封，当浮子外压力略下降时，由于浮子内外压差作用使凝液顺通管（3）和孔（4）排出。
根据同一发明构思还可设计出压力自适应浮子的另一实施例。图2为其剖视图，在图2中，空心球状的浮子本体（1′）之上设有空心柱状的防液装置（2），两者焊接联接。防液装置（2）最下部开有孔（4），孔（4）不宜过小，以能顺畅地从防液装置（2）内排液为度。有一导向杆套管（6）上下贯穿防液装置（2）和浮子本体（1′），其上端与防液装置（2）顶壁密封联接，下端与浮子本体（1′）的底壁密封联接。导向杆套管外套有通管（3′）;通管（3′）与导向杆套管（6）、防液装置（2）和浮子本体（1′）是同轴的，这样通管（3）的内壁与导向杆套管（6）的外壁间形成环形柱状通道（7），该通道（7）应尽量狭窄，但以气液体畅通为度。通管（3′）与浮子本体（1′）顶壁密封联接，通管（3′）上抵防液装置（2）顶部，下抵浮子本体（1′）底部，使浮子本体（1′）内腔通过环形通道（7）与防液装置（2）内腔相通，再由孔（4）与浮子外气相相通。实现浮子内外压力自动平衡。
这种压力自适应浮子应用时，其导向杆套管（6）内插入一根导向杆（未示出），导向杆垂直于介质（5）的液面，浮子随着液面的升降，顺着导向杆上、下移动。在正常工作状态，孔（4）暴露在介质（5）液面之上的气体中，浮子本体（1′）内腔通过环形通道（7）和孔（4）与浮子外气相相通，实现浮子内外压力自动平衡。
本实施例防液装置（2）防止浮子本体（1′）内腔进液的原理，浮子结构参数与介质、工艺参数间的关系式，以及浮子本体（1′）内凝液的排出原理与图1的实施例相同，在此不再赘述。
当然浮子本体（1）或（1′）和防液装置（2）的形状并不局限于上述两实施例的形状，也可以设计成其他形状。上述两实施例中，浮子本体（1）或（1′）与防液装置（2）都是直接上下联接（焊接），当然两者也可以上、下间隔一定距离，而通过通管（3）或（3′）和/或其它部件间接相联，此种情况时，防液装置（2）下部开孔（4）可以开在其底部。
上述两实施例中，通管（3）或（3′）由本体（1）或（1′）的顶部插进其内腔并伸到底部，当然也可以设计成由底部或其他部位插入浮子本体（1）或（1′）内腔，但无论从何部位插入，通管（3）或（3′）与浮子本体（1）或（1′）的插入部位必须密封联接，且通管的下端位于浮子本体（1）或（1′）的内腔底部。上述两实施例中，通管（3）或（3′）由防液装置（2）的底部进入其内腔，当然也可由其顶部或其他部位进入其内腔，此种情况，通管（3）与防液装置（2）的进入部位必须密封联接，且上端位于防液装置（2）内腔顶部。
Claims (3)
1、一种压力自适应浮子，其特征在于：它由浮子本体，通管和防液装置(2)组成；防液装置(2)为一空心腔体，位于浮子本体之上，防液装置的下部开有孔(4)；通管与浮子本体密封联接，其下端位于浮子本体腔内，上端位于防液装置(2)腔内并高于开孔(4)，浮子本体的内腔通过通管与防液装置(2)内腔相通，再由开孔(4)与浮子外气相相通。
2、根据权利要求1所述的压力自适应浮子，其特征在于，所说的浮子本体为空心柱状浮子本体（1），通管（3）下端直抵浮子本体（1）的内腔底部，下端部为一斜坡口;上端直抵防液装置内腔的顶部，并略向下弯头。
3、根据权利要求1所述的压力自适应浮子，其特征在于，所说的浮子本体为空心球状浮子本体（1′），有一导向杆套管（6）上下贯穿防液装置（2）和浮子本体（1′），其上端与防液装置（2）顶壁密封联接，下端与浮子本体（1′）的底壁密封联接，导向杆套管外套有通管（3′），通管（3′）与导向杆套管（6），防液装置（2）和浮子本体（1′）是同轴的，通管（3′）的内壁与导向杆套管（6）的外壁间形成环形柱状通道（7）;通管（3′）与浮子本体（1′）顶壁密封联接，通管（3′）上抵防液装置（2）顶部，下抵浮子本体（1′）底部;浮子本体（1′）内腔通过环形通道（7）与防液装置（2）内腔相通，再由孔（4）与浮子外气相相通。
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| CN1110344C (zh) * | 1995-06-30 | 2003-06-04 | 液体空气乔治洛德方法利用和研究的具有监督和管理委员会的有限公司 | 至少清除掉杂质氧和一氧化碳之一的物流的制法和装置 |
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1993
- 1993-09-29 CN CN93117962A patent/CN1038158C/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN1038158C (zh) | 1998-04-22 |
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