CN220602659U - 用于检测液位变化的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于液体设备检测技术领域，旨在解决现有技术中无法精确检测栓井内液位高度的技术问题，为此，本实用新型提供了一种用于检测液位变化的装置，用于检测工作环境内的液位高度，包括底座，其能够固定于所述工作环境内；检测装置，其一端部与所述底座转动连接；浮子，其与所述检测装置的另一端部连接；其中，所述浮子能够随所述工作环境内的液位高度的变化产生浮动，所述检测装置能够随着所述浮子的浮动相对所述底座转动，并且，所述检测装置能够检测自身相对所述底座的转动的角度，并通过所述转动角度确定所述液位变化的高度。本实用新型只需通过检测装置的转动角度来测量液位的高度，使得检测数据更加精确。

Description

用于检测液位变化的装置

技术领域

本实用新型属于液体设备检测技术领域，具体提供一种液位检测技术领域。

背景技术

目前，机场一般通过管道加油系统向飞机加油，加油系统的出油口设置在栓井内，栓井位于地下。当需要向飞机内加油时，打开栓井，然后将加油管路连通在栓井内的出油口上，通过加油管路将加油系统内的燃油输送到飞机的油箱内。

然而，实际操作中，出油口可能会出现燃油泄露的情况，泄露的燃油积累到栓井内。当栓井内积累燃油时并不容易被机场的工作人员发现。现有技术中，人们会在栓井内设置浮球式液位开关，通过浮球式液位开关来检测栓井内的液位高度，以便及时发现燃油泄露的情况。浮球式液位开关的磁球套设在一根中空的管上，管内设置有磁簧开关。当栓井内发生液位、积水后，浮子随着液位上升，上升到磁簧开关的位置，对磁簧产生吸引，磁簧开关闭合，进而浮球式液位开关对栓井内的液位产生指示。

但是，上述方案中磁簧的数量有限，只有当浮子上升到特定高度时，磁簧开关才会闭合，也就是说，只有在栓井内的液位达到特定高度时，浮球式液位开关才会指示液位，因此，采用上述方案无法精确检测栓井内的液位高度。同时，浮球式液位开关是通过油液的浮力使得浮子沿着中空的管上浮来检测液位，在当浮子与中空的管之间充满油污之后，油液的浮力不足以使得浮子向上浮动，此时，浮球式液位开关会失效，从而无法检测栓井内的液位。

相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题，即解决现有技术中的无法精确检测栓井内液位高度，并且，现有技术中使用的浮球式液位开关沾染油污之后有可能会失效的技术问题，本实用新型提供了一种用于检测液位变化的装置，用于检测工作环境内的液位高度，包括底座，其能够固定于所述工作环境内；检测装置，其一端部与所述底座转动连接；浮子，其与所述检测装置的另一端部连接；其中，所述浮子能够随所述工作环境内的液位高度的变化产生浮动，所述检测装置能够随着所述浮子的浮动相对所述底座转动，并且，所述检测装置能够检测自身相对所述底座的转动的角度，并通过所述转动角度确定所述液位变化的高度。

在一些实施方式中，所述底座包括磁吸体，所述磁吸体可以通过磁力使得所述底座固定于所述工作环境内。

在一些实施方式中，所述底座包括第一限位块和第二限位块，其中，所述检测装置当其位于所述高限位时与所述第一限位块止抵，所述检测装置当其位于所述低限位时与所述第二限位块止抵。

在一些实施方式中，所述检测装置包括检测模块和电池，所述检测模块与所述电池之间电连接，其中，所述电池用于检测所述检测装置相对所述底座转动的角度。

在一些实施方式中，所述用于检测液位变化的装置还包括控制模块，所述控制模块与所述检测模块和所述电池电连接，并被设置为能够定时控制所述检测模块通断电。

在一些实施方式中，所述控制模块包括角度开关传感器，其中，所述角度开关传感器能够在所述检测装置相对所述底座转动至一定角度时，角度开关传感器闭合，从而唤醒所述控制模块，以使所述检测模块通电。

在一些实施方式中，所述控制模块还包括通讯单元，所述通讯单元用于将所述检测装置的测量结果发送给终端。

在一些实施方式中，所述通讯单元包括天线。

在一些实施方式中，所述检测装置包括壳体，所述壳体的一端部与所述底座转动连接，另一端部与所述浮子连接，并且，所述壳体包括腔室，所述检测模块、电池、控制模块均设置于所述腔室内。

在一些实施方式中，所述浮子具有一个，并且，所述浮子在第一方向的尺寸大致等于所述检测装置在所述第一方向上的尺寸；或者所述浮子具有若干个，若干个所述浮子沿所述第一方向分布。

根据本实用新型提供的用于检测液位变化的装置，在使用时，将底座固定在栓井(工作环境)内，当栓井内发生泄露、积水时，浮球能够随着液位的上升而向上浮动。浮子上升的浮力作用与检测装置，产生一个促使检测装置转动的力矩，从而使得检测装置随着浮子的上浮相对底座产生转动。检测装置能够通过检测自身相对底座转动的角度来测量液位上升的高度。由于检测装置相对底座转动的角度是连续的，转动不同的角度对应的浮子的上升高度也是连续的，进而能够指示栓井内各个液位的高度。因此，相对于现有技术中的浮球式液位开关，本实用新型提供的用于检测液位变化的装置对液位的高度检测更加精确。

而且，本实用新型中浮子设置在检测装置远离转动轴的端部，使得当液面上升时，浮子受到的向上的力大于检测装置向下的重力，进而驱动检测装置围绕转动轴转动。而且，由于浮子设置在检测装置远离转动轴的端部，使得浮子到转动轴中心的距离远大于检测装置与转动轴接触面到转动轴中心的距离，那么，即使油污作用于检测装置与转动轴接触面的阻力等于或略大于浮子作用于检测装置远离转动轴的端部驱动力时，浮子作用于转动轴中心的驱动检测装置转动的驱动力也要远大于油污作用于转动轴中心的阻碍检测装置转动的阻力，通过这样设置也就能够使得检测装置能够通过较小的浮子浮力克服较大的油污阻力。因此，当油污阻力一定时，本实用新型相对于现有技术更加容易克服油污的阻力使得检测装置正常工作。

附图说明

下面结合附图来描述本实用新型的优选实施方式，附图中：

图1示出了用于检测液位变化的装置的示意图；

图2示出了检测装置分解示意图；

图3示出了图1的右视示意图；

图4示出了直角坐标系下检测装置转动角度与液位高度变化关系示意图；

图5示出了本实用新型浮子的另一个实施方式示意图；

图6示出了电路板正面示意图；

图7示出了电路板背面示意图；

图8示出了检测装置的控制逻辑示意图。

附图标记列表：

100、底座；110、第一限位块；120、第二限位块；130、磁吸体；140、连接结构；

200、检测装置；210、检测模块；220、电池；221、本安电路221；231、水银开关传感器；232、防水天线；233、单片机；240、壳体；241、第一腔室；242、第二腔室；243、止抵块；244、第一密封板；245、第二密封板；

300、浮子。

具体实施方式

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非用于限制本实用新型的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其做出调整，以便适应具体的应用场合。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“内”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示装置，或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。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”和“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本实用新型的描述中，“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，为了更好的说明本实用新型，在下文的具体实施方式中给出的众多的具体细节。本领域技术人员应该理解，没有某些具体细节，本实用新型同样可以实施。例如，在本实用新型的一些实例中，对于本领域技术人员熟知的部件未作详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。

基于背景技术指出的现有技术中的浮球式液位开关只能检测特定液位的高度，无法精确检测栓井内液位高度的技术问题，本实用新型提供了一种用于检测液位变化的装置，旨在实现栓井内各个液位的检测，提高液位检测的精确程度。

首先，需要说明的是，本实用新型提供的用于检测液位变化的装置具有一定的检测区间。也就是说，用于检测液位变化的装置能够检测的液位高度有一个最高值和一个最低值，当液位高于最高值或低于最低值时，用于检测液位变化的装置无法实现对液位的检测。其中，最高值和最低值之间的液位就是检测区间，在该检测区间内，用于检测液位变化的装置能够检测各个液位的高度，实现对液位的精确检测。

参阅图1，用于检测液位变化的装置包括底座100、检测装置200、浮子300。检测装置200一端与底座100转动连接，另一端与浮子300连接。浮子300能够随着工作环境(栓井)内的液位高度的变化产生浮动，检测装置200能够随着浮子300的浮动相对底座100转动，并且，检测装置200能够检测自身相对底座100的转动角度，并通过该转动角度确定液位变化的高度。

底座100能够将用于检测液位变化的装置固定在工作环境内。由于栓井井壁的材质里包括铁，因此，参阅图1和图3，可以在底座100的下部和/或后部设置有磁吸体130，磁吸体130可以用闭合磁路的稀土强磁铁制成。通过磁吸体130将用于检测液位变化的装置固定在栓井的底部或侧部。其中，底座100的下部设置的磁吸体130可以将用于检测液位变化的装置固定在栓井的底部，底座100的后部设置的磁吸体130可以将用于检测液位变化的装置固定在栓井的侧部。

当然，用于检测液位变化的装置也不限于检测栓井内的液体泄露，也可以设置其他使用环境中，用于检测液位的高度，例如，油箱、水箱等盛放液体的装置。需要说明的是，当这些盛放液体的装置由能够被磁吸体130吸引时，底座100上可以采用磁吸体130将液体检测装置200固定在这些装置的内部；当这些盛放液体的装置不能够被磁吸体130吸引时，也可以将底座100粘接在这些装置的内部；或者采用螺钉、螺栓等连接件将底座100固定在需要检测液位的装置内。

能够理解的是，本文中所述的将底座100固定在工作环境中，可以是利用磁铁将装置吸引在栓井内，也可以采用粘接的方式固定在盛放液体的装置中，或者是采用螺钉、螺栓等连接件将底座100固定在需要检测液位的地方。因此，本文中的固定的意思是当底座100设置在栓井、盛放液体的装置等部位之后，在没有外力介入时，底座100能够保持在特定位置不移动。

继续参阅图1和图3，底座100上还设置有用于与检测装置200转动连接的连接结构140。在一些实施方式中，连接结构140具有两个，分别位于底座100的左右两侧，检测装置200的左右两侧分别与底座100的左右两侧设置的连接结构140转动连接。

底座100上设置有第一限位块110和第二限位块120，第一限位块110和第二限位块120位于连接结构140上且第一限位块110和第二限位块120沿上下方向分布，当连接结构140具有两个时，每个连接结构140上均设置第一限位块110和第二限位块120。

第一限位块110和第二限位块120能够限制检测装置200相对底座100的转动角度，使得检测装置200具有一个高限位和一个低限位。检测装置200位于高限位时，其与第一限位块110止抵；检测装置200位于低限位时，其与第二限位块120止抵。

其中，高限位对应的就是前文所述的液位高度的最高值，低限位对应的是前文所述的液位高度的最低值。也就是说，当工作环境内的液位高度位于最高值时，检测装置200与第一限位块110止抵，当工作环境内的液位高度位于最低值时，检测装置200与第二限位块120止抵。

参阅图2，检测装置200包括壳体240，壳体240的一端与底座100转动连接，另一端与浮子300连接。

壳体240的左右两侧设置有与第一限位块110和第二限位块120对应的止抵块243，止抵块243的两侧分别为第一止抵面和第二止抵面，当检测装置200位于高限位时，第一止抵面与第一限位块110接触，从而使得检测装置200与第一限位块110止抵，当检测装置200位于低限位时，第二止抵面与第二限位块120接触，从而使得检测装置200与第二限位块120止抵。

壳体240还包括腔室，腔室内设置有检测模块210、电池220、控制模块。在实际使用时，当工作环境中发生液体泄露之后，壳体240会被泄露的液体浸泡，因此，为了保证检测模块210、电池220、控制模块能够正常工作，腔室需要保持密封状态，以防止液体渗入腔室损坏检测模块210、电池220、控制模块。

具体来说，腔室包括第一腔室241和第二腔室242，第一腔室241和第二腔室242通过连通孔连通。其中，第一腔室241位于两个连接结构140之间，也就是说，两个止抵块243位于第一腔室241的左右两侧。

第一腔室241的左右两侧的其中一侧设置有第一开口，并且，第一开口处设置有可拆卸的第一密封板244，第一密封板244能够与壳体240密封连接，防止工作位置中的液体从第一开口处进入第一腔室241。第一密封板244上设置有用于与其中一个连接结构140转动连接的结构，第一腔室241的另一侧同样设置有与另一个连接结构140转动连接的结构。第二腔室242一侧设置有第二开口，并且，第二开口处设置有可拆卸的第二密封板245，第二密封板245能够与壳体240密封连接，防止工作位置中的液体从第一开口处进入第二密封板245。

第一腔室241内设置电池220，第二腔室242内设置电路板，电路板上集成有检测模块210、控制模块等。电池220通过连通孔与电路板电连接，以便为电路板上的各模块供电。

值得一提的是，为了满足栓井内防爆认证标准的要求，本实用新型中的技术方案还可以在电池220的一侧设置本安电路221，本安电路221与电池220构成本安电源。当然，对于水箱等其他不需要防爆的工作环境，也可以不设置本安电路221，因此，本安电路221不应视为对本实用新型保护范围的限制。

检测模块210可以是三轴加速度计、双轴加速度计或者其他能够检测转动角度的装置、系统。当检测装置200相对底座100发生转动时，检测模块210能够检测检测装置200相对底座100转动的角度α。具体来说，当检测装置200位于低限位时，检测模块210记录的检测装置200的一个原始角度数据，当检测装置200相对底座100发生转动后，检测模块210记录再记录一个动态角度数据，两个原始角度数据与动态角度数据的差值就是检测装置200相对底座100转动的角度α。

根据检测模块210检测的角度α，然后通过极坐标与直角坐标的结算得出液位上升的高度。具体计算方法如下：

首先，参阅图3和图4，在检测装置200上远离检测装置200的转轴的位置(也可以在浮子300上)确定一个标定点A(可任意选定，只需该点与检测装置200的转轴之间具有一定距离即可)，标定点A与转轴之间的距离为R。

然后，参阅图3，建立一个坐标轴，坐标轴的Y方向对应图1中的上下方向，坐标轴中的X方向对应图1中的前后方向。检测装置200在低限位时与竖直方向之间具有一个夹角θ，此时，a＝R×cosθ。当检测装置200相对底座100转动一定角度α之后，即检测装置200相对低限位时又转动了角度α，标定点A转动至A’的位置，此时，检测装置200与数值方向之间的夹角为α+θ，此时，b＝R×cos(α+θ)。而标定点A的高度变化值为a-b，标定点A的高度变化值即为工作环境内液位高度的变化值。需要说明的是，α与θ均为正数。

控制模块被设置为能够定时休眠，以控制检测模块210通断电，从而降低检测装置200的功耗，节约电池220的电量，延长检测装置200的使用时间。

具体来说，参阅图7，控制模块包括设置在电路板上的单片机233，将单片机233设置为定时休眠的模式，使得单片机233能够控制检测模块210间歇性通电。当单片机233处于休眠状态时，电池220不再向检测模块210供电，能够节约电量；当单片机233处于工作状态时，电池220能够向检测模块210供电，检测模块210可以检测检测装置200是否发生转动(通过检测检测装置200在某一时刻的动态角度数据，然后判断动态角度数据是否等于原始角度数据，如果两个数据不相等，则检测装置200发生转动，否则没有发生转动)。

在一些实施方式中，可以将前述通过检测模块210检测的角度α计算液位高度的变化量的方法转换为程序输入控制模块中，然后由控制模块直接根据角度α计算液位高度的变化量，最后，由控制模块中的通讯单元将液位高度的变化量发送给终端，也就是说，此时检测装置200的测量结果就是液位高度的变化量。

通讯单元可以采用蓝牙、RF、NB、4GCat1选通讯方式。当通讯模块采用电磁波之类的通讯方式的时候，还可以在壳体240上设置一个防水天线232，用来传递信号。

控制模块还包括设置在电路板上的角度开关传感器。角度开关传感器能够避免工作环境内发生液体泄露时，控制模块处于休眠状态，导致无法及时检测到液体泄露的情况。本实用新型通过设置角度开关传感器，当检测装置200相对底座100转动至一定角度时，角度开关传感器闭合，从而及时唤醒控制模块，使得检测模块210通电，检测该时刻的液位高度变化量。

在一些实施方式中，参阅图6，角度开关传感器可以采用水银开关传感器231，当检测装置200处于低限位时，水银位于水银开关传感器231的一端，水银开关传感器231处于打开状态。当检测装置200发生转动，水银开关传感器231中的水银逐渐向另一端移动，直至检测装置200转动到一定角度时，水银流动到水银开关传感器231的另一端，此时，水银接通水银开关传感器231的两个电极，如果此时控制模块处于休眠状态，水银开关传感器231能够将控制模块唤醒，从而使得检测模块210通电，以便检测此刻的液位高度变化量。

需要说明的是，上述技术方案仅是举例说明，水银开关传感器231并不应看做是对本实用新型保护范围的限制，能够与水银开关传感器231实现相同效果的其他角度开关传感器(例如：重力传感器)应视为本实用新型的等同替换方案，也即落入本实用新型的保护范围。

在一些实施方式中，浮子300可以为一个，并且浮子300在第一方向(图1中的左右方向)的尺寸大致等于检测装置200在第一方向的尺寸，换言之，当浮子300具有一个时，浮子300在第一方向上延伸。或者，浮子300可以为两个，两个浮子300为球形，并且，两个浮子300沿着第一方向分布。其中，第一方向为检测装置200的长度方向，也就是图1所示的左右方向。

参阅图1-8，根据跟实用新型提供的用于检测液位变化的装置，在使用时将底座100固定在栓井的底部或侧部。当栓井内的出现液体泄露时，液体能够将浮子300托起，使得浮子300随着液位高度的增加向上浮动。随着浮子300向上浮动，检测装置200会绕着底座100产生转动。检测模块210检测出转动的角度，并将该转动角度反馈给控制模块。控制模块通过通讯单元将检测装置200的测量结果发送给终端设备。由此，使得工作人员能够及时发现栓井内的液体泄露。此外，当工作环境内的液位高度产生变化，水银开关传感器231会闭合激活控制模块，控制模块控制检测模块210通电，然后检测模块210检测此刻液位高度，最后向终端发送检测信息。

值得一提的是，为了进一步满足防爆认证标准的要求，本实用新型提供的用于检测液位变化的装置中的壳体240和底座100可以采用304不锈钢。使得用于检测液位变化的装置符合IP67及以上防护要求。

需要说明的是，本实用新型应不限于此。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于检测液位变化的装置，用于检测工作环境内的液位高度，其特征在于，包括：

底座，其能够固定于所述工作环境内，所述底座包括第一限位块和第二限位块；

检测装置，其一端部与所述底座转动连接，所述检测装置包括检测模块和电池，所述检测模块和所述电池之间电连接；

浮子，其与所述检测装置的另一端部连接；

其中，所述浮子能够随所述工作环境内的液位高度的变化产生浮动，所述检测装置能够随着所述浮子的浮动相对所述底座转动，所述检测模块能够根据所述检测装置相对所述底座转动的角度测量出液位高度的变化量，所述检测装置当其位于高限位时与所述第一限位块止抵，所述检测装置当其位于低限位时与所述第二限位块止抵。

2.根据权利要求1所述的用于检测液位变化的装置，其特征在于，所述底座包括磁吸体，所述磁吸体可以通过磁力使得所述底座固定于所述工作环境内。

3.根据权利要求1所述的用于检测液位变化的装置，其特征在于，所述检测模块为三轴加速度计、双轴加速度计、单轴加速度计中的其中一种。

4.根据权利要求1所述的用于检测液位变化的装置，其特征在于，所述用于检测液位变化的装置还包括控制模块，所述控制模块与所述检测模块和所述电池电连接，并被设置为能够定时休眠，以控制所述检测模块通断电。

5.根据权利要求4所述的用于检测液位变化的装置，其特征在于，所述控制模块包括角度开关传感器，其中，所述角度开关传感器能够在所述检测装置相对所述底座转动至一定角度时闭合，从而唤醒所述控制模块，以使所述检测模块通电。

6.根据权利要求4所述的用于检测液位变化的装置，其特征在于，所述控制模块还包括通讯单元，所述通讯单元用于将所述检测装置的测量结果发送给终端。

7.根据权利要求6所述的用于检测液位变化的装置，其特征在于，所述通讯单元包括天线。

8.根据权利要求4所述的用于检测液位变化的装置，其特征在于，所述检测装置包括壳体，所述壳体的一端部与所述底座转动连接，另一端部与所述浮子连接，并且，所述壳体包括腔室，所述检测模块、所述电池、所述控制模块均设置于所述腔室内。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的用于检测液位变化的装置，其特征在于，所述浮子具有一个，并且，所述浮子在第一方向的尺寸大致等于所述检测装置在所述第一方向上的尺寸；或者

所述浮子具有若干个，若干个所述浮子沿所述第一方向分布；

其中，所述第一方向为所述检测装置的长度方向。