[發明專利]液體高度和密度測量設備

無效

• 申請號: 200680052057.X
• 申請日: 2006-01-30
• 公開（公告）號: CN101371110A
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發明（設計）人: V·德明
• 申請（專利權）人: 富蘭克林燃料系統公司
• 主分類號: G01F23/38
• 分類號: G01F23/38;G01F23/76
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 徐丁峰;劉華聯

技術領域

本發明涉及用于測量例如地下石油存儲罐的罐內的液體的高度和密度的設備。

背景技術

磁致伸縮傳感器廣泛地用于液體高度測量。例如見Koski等人的美國專利4,839,590。Koski等人披露了用于精確測量地下存儲罐內的液體高度的測量設備，該設備與溫度測量組合允許檢測從罐的非常小的泄漏。也需要在其中測量了高度的同一個容器內的精確的產品密度測量。

廣泛已知的密度測量方法基于流體靜力學原理，即在液體內的物體的重量損失等于排開的液體的重量。該方法在液體比重計中使用，其中相對地重量大的主體下部部分完全浸入到液體內，且高而窄的帶有刻度的上部部分伸出到表面上方。液體比重計的浸入深度與液體密度成反比例。液體比重計在重的液體中飄浮地更高，且在輕的液體中飄浮地更低。液體比重計的靈敏度與上部部分的截面成反比例。此部分越窄，則液體比重計越敏感。液體比重計的測量范圍與上部部分的高度直接成比例。此部分越高，則測量范圍越大。

也存在將高度測量和密度測量組合在一個磁致伸縮傳感器內的設備。例如，見Nyce等人的美國專利5,253,522，和俄國專利RU?2138028。

在俄國專利中披露的且如一般地在圖1a、圖1b和圖1c中圖示的設備包括液體密度浮子17和液體高度測量浮子(未示出)。高度測量浮子相對地對于液體密度變化不敏感，且液體密度浮子17相對地對于液體密度變化更敏感。液體密度浮子17制成為浸入的圓柱16和四個窄的垂直桿15的形式，該桿15圍繞圓柱的外周布置在圓柱的頂上且延伸到表面以上。實際上，一組四個液體比重計連接在一起。密度浮子17的直徑應足夠大，以允許液體高度浮子自由地在桿15之間移動。

這樣的設備的一個缺點是尺寸。如上所述，磁致伸縮傳感器廣泛地用于地下罐內的泄漏檢測。這樣的泄漏檢測要求對液體高度的非常小改變(在0.001英寸(0.025mm)或更小的范圍內)的可靠測量。為實現此類分辨率，用于高度測量的浮子應足夠重且因此足夠大以克服浮子和傳感器主體之間的摩擦，否則已知為“粘住”的效果可能掩蓋泄漏。同時，在罐內的用于傳感器安裝的標準開口的直徑典型地為四英寸(100mm)或更低，這限制了浮子的允許的直徑。增加罐開口的尺寸將是昂貴的。

為能將高度和密度測量組合到一個安裝到標準罐開口內的傳感器內而不危及泄漏檢測能力，要求密度浮子占據開口直徑的盡可能小的部分且為高度浮子留下充足的空間。

發明內容

根據本發明，密度測量浮子的形狀允許將其直徑最小化。這通過將密度浮子的上部部分制成為大體上空心圓柱的形式而實現，該空心圓柱的外徑小于罐的開口直徑，且內徑大于高度浮子的外徑。

附圖說明

圖1a、圖1b和圖1c分別是現有技術的液體密度測量設備的頂視圖、側視圖和透視圖。

圖2a、圖2b和圖2c分別是根據本發明的液體高度和密度測量設備的密度浮子的頂視圖、側視圖和透視圖。

圖3a和圖3b是圖2a和圖2b的液體高度和密度測量設備的側視截面視圖，圖中圖示了在不同密度的液體內的浮子位置。

具體實施方式

雖然此發明容許許多不同形式的實施例，但在此將詳細描述本發明的特定的實施例，其中理解到本披露考慮為對本發明的原理的例證且不意圖于限制本發明為所圖示的特定的實施例。

一般地標識為20的液體高度和密度測量設備在圖2a、圖2b、圖2c、圖3a和圖3b中圖示。液體高度和密度測量設備20包括常規的延長的磁致伸縮的傳感器21和第一和第二傳感器磁體24a和24b。第一傳感器磁體24a嵌入到液體密度浮子22內，該液體密度浮子22相對地對于液體密度變化更敏感。第二傳感器磁體24b嵌入到液體高度浮子23內，該液體高度浮子23相對地對于液體密度變化更不敏感。浮子22、23可以自由地沿傳感器21移動。液體高度浮子23用于液體高度測量，且液體密度浮子22用于液體密度測量。

液體密度浮子22具有完全地浸入到液體28內的下部部分26和部分地浸入到液體28內的上部部分30。上部部分30大體上制成為空心圓柱形式，其中內徑限定了腔30a。腔30a的內徑的尺寸大于液體高度浮子23的外徑。因此，液體密度浮子22可以向上且向下移動而不觸及液體高度浮子23。

液體密度浮子22在圖3a中示出為處于密度相對更大的液體中，且在圖3b中示出為處于密度相對地更小的液體中。高度差異“d”指示了兩種液體的密度的相對差異。