用于間接測量罐中液位的罐液位檢測裝置及應用原理

一種用于間接測量罐中液位的罐液位檢測裝置。該裝置包括至少部分地儲存在貯存器中的第二液體和單向閥，該單向閥在貯存器和罐之間連通。液位計用于確定第二液體的物理特性，從該物理特性可以確定罐中液體的液位。

描述
背景
本公開一般涉及液體的液位或壓力的測量，更具體地，涉及罐中液體的測量。

許多休閑車具有一個或多個儲罐，用于儲存源自馬桶或水槽的流出物。這些坦克通常被稱為黑水或灰水坦克。該流出物可能容易堵塞或以其他方式使得與廢水直接接觸的液位測量設(shè)備或液位計不可操作。典型的直接廢水測量裝置的實例是使用電導，電容，浮子或其他直接裝置來測量罐中廢水水平的裝置。盡管已經(jīng)開發(fā)了許多清潔方法和化學品，但許多現(xiàn)有的廢水水平測量方法和系統(tǒng)可能在幾周內(nèi)失效。因此，休閑車輛的所有者要么過于頻繁地排出一個或多個廢水箱，要么存在油箱溢出的風險。

摘要
在一個實施例中，本公開描述了一種用于確定容納在罐中的第一液體的液位的罐液位檢測裝置，其使用：至少部分地儲存在儲液器中的第二液體; 單向閥，在儲液器和儲罐之間連通; 以及測量第二液體特性的液位計。第二液體至少部分地保持在第二貯存器中，因為一些液體可能已經(jīng)通過單向閥流入罐中。為了在儲存器中保持正確的液位，在正常操作期間定期將液體添加到儲存器中。液位計測量的特性可用于間接測量罐中第一液體的液位�？梢詼y量的第二液體的特征的實例是壓力和液位。通過使用換能器可以視覺或間接進行感測。儲存器可以在罐內(nèi)，罐外部或部分在罐內(nèi)。第二液體或測量液體可具有對測量液位計或設(shè)備更有益的性質(zhì)。通過測量第二液體，可以確定第一液體的液位，而不需要測量裝置與第一液體直接接觸。

在另一個實施例中，公開了一種用于間接測量罐中液位的罐液位檢測裝置。該裝置包括在罐中的液體和至少部分地儲存在貯存器中的第二液體之間的液體連通，其中液體連通聯(lián)接器在罐中的液體和貯存器中的第二液體之間傳遞壓力，由此液體和第二種液體可以均衡。這種類型的液體連通聯(lián)接也可以稱為壓力傳遞聯(lián)接。液體連通聯(lián)接器可以采用多種形式，包括柔性膜或可移動活塞。液位計用于確定第二液體的物理特性，從該物理特性可以確定罐中液體的液位。
在另一個實施例中，公開了一種用于檢測確定罐中第一液體的第一壓力的液體壓力檢測裝置。該裝置將第二液體儲存在貯存器中。它還包括液體連通聯(lián)接器，其在儲存器和罐之間傳遞壓力，因此使第一和第二液體均衡。該液體通信耦合可以是單向的。在一個實施例中，連通方向和液體流動是從儲存器到罐。然后可以使用液位計來確定來自第二壓力的第一壓力。在一個實施例中，在正常操作期間將液體自動添加到儲存器中，以確保儲存器中有足夠的液體流到罐中。
根據(jù)下文提供的詳細描述，本公開的其他應用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見。應當理解，詳細描述和具體示例在指示各種實施例的同時，僅旨在用于說明的目的，而不旨在必然限制本公開的范圍。

附圖的簡要說明
結(jié)合附圖描述本公開：

圖1 圖1描繪了廢水箱中的間接液位檢測裝置;

圖2 a顯示了設(shè)備圖。1 在低廢水水平;

圖2 b表示裝置圖。1 在高廢水水平;

圖3 圖1是表示罐內(nèi)的間接液位檢測裝置的另一實施例的圖。

圖4 一個，圖。4 b，和圖。4 c提供備用間接液位檢測裝置的實例; 和

圖。五 圖示了使用單向流體流動的間接液位檢測。


在附圖中，類似的組件和/或特征可以具有相同的參考標號。在說明書中使用參考標簽的情況下，該描述適用于具有相同參考標簽的任何一個類似組件。
詳細說明
隨后的描述僅提供優(yōu)選的示例性實施例，并且不旨在限制本公開的范圍，適用性或配置。而是，隨后對優(yōu)選示例性實施例的描述將為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供用于實現(xiàn)優(yōu)選示例性實施例的使能描述。應當理解，在不脫離所附權(quán)利要求中闡述的精神和范圍的情況下，可以對元件的功能和布置進行各種改變。
在以下描述中給出了具體細節(jié)以提供對實施例的透徹理解。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，可以在沒有這些具體細節(jié)的情況下實踐這些實施例。例如，電路可以以框圖示出，以免不必要的細節(jié)模糊實施例。在其他情況下，可以在沒有不必要的細節(jié)的情況下示出公知的電路，過程，算法，結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以避免模糊實施例。
在一個實施例中，第二液體用于與第一液體連通，以通過測量第二液體的特性（例如其水平或壓力）間接地測量第一液體的液位。本發(fā)明的一個潛在應用是測量休閑車的儲罐中的廢水。
在一個實施例中，柔性液體填充的不可滲透膜連接到休閑車輛的污水（或其他液體）容納罐。膜內(nèi)的液體連接到測量其壓力或水平的液位計或量具。膜內(nèi)的該液體或測量液體可以是與所使用的測量技術(shù)更兼容的配方。污水和測量液體的壓力相等，因為膜是柔性的并且通常不受約束�？梢孕Ｕ�由液體連通聯(lián)接器（例如，膜，單向閥，活塞）施加的任何阻力。如果污水和測量液體具有相同的密度，則兩種液體的水平將相同。如果兩種液體的密度不同，它們的水平比例通常與它們的密度成比例。在一個實施例中，使用兩種液體允許使用膜的一側(cè)上的測量液體來測量污水，所述測量液體不會被保持罐的內(nèi)容物或罐的其他內(nèi)容物污染。
首先參考 圖。1，大容器的底部（在11處顯示為罐）連接到小容器的底部（在201處示出為中空管，在202處示出為柔性不可滲透膜）。大容器11包含液體A，如14所示，并且小容器包含液體B，如205所示。柔性不可滲透膜202將兩種液體分開。兩種液體的壓力14，205是在連接點相等的，因為在膜的兩側(cè)上的力或壓力202相等。如果兩種液體14，205具有相同的密度，那么兩種液體的水平將是相同的。這允許通過測量液體B 205的水平來間接測量液體A 14的水平。雖然膜202是不透兩種液體14，205在該實施例中，其他實施例可以使用的膜202，這只是不透液A 14。
原則說明 圖。1如果難以測量液體A 14的水平，則是有用的。通過產(chǎn)生液體14到膜202到液體205的界面，可以通過使用液體B 205測量液位來間接測量液體A 14的水平。該實施例可以應用于休閑車輛中的儲罐。例如，液體A 14是廢水，通常稱為黑水或灰水，其經(jīng)常污染傳統(tǒng)的液位測量裝置。通過將液位信息傳輸?shù)揭后wB 205，我們可以防止液位測量裝置的結(jié)垢。
間接液位測量系統(tǒng)240示于圖2中圖。1使用液 - 液 - 液界面通過測量第二液體205的水平間接測量第一液體14的液位。在各種實施例中，該界面可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的其他元件和配置。這些例子包括：
第一液體通過連接到氣體的膜與第二液體連通，連接到第二膜，第二膜連接到第二液體; 和
使第一液體通過與連接到第二液體的氣體連接的膜與第二液體連通; 要么
本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的傳輸系統(tǒng)或設(shè)備的任何其他組合。
系統(tǒng)200示于圖2中圖。1可以由用于存儲流體的罐構(gòu)成，如11所示，以及在240處示出的間接液位檢測裝置。在休閑車的情況下，罐11通常是由聚乙烯或ABS（丙烯腈 - 丁烯 - 苯乙烯）制成的廢水容納罐11，其安裝在休閑車輛地板下方并且具有通過填充物進入罐11的管道。洞，顯示在12。通常還有一個通氣孔，如13所示。在該示例中，罐11容納廢水，如14所示。該廢水的液面由從罐11的底部到廢水15的表面的垂直距離表示。在該實施例中，廢水上方的體積充滿空氣，如16所示，其可以排放到大氣中。
圖2所示的間接液位檢測裝置240的一個實施例圖。1 可以從以下元素構(gòu)造：
中空管，如201所示，在一個實施例中由聚乙烯制成;
202所示的流體連通聯(lián)接器，在一個實施例中，其由在兩端開口的乳膠橡膠氣囊制成;
一個或多個緊固裝置，如203所示，用于將流體連通聯(lián)接器202連接到中空管201，在一個實施例中，中空管201是在球囊和管上伸展的O形環(huán);
一個或多個孔，如204所示，用于確保流體可以在由氣囊包圍的容積和管201之間行進，以產(chǎn)生與廢水14連通和壓力均衡的第二儲存流體容器;
測量流體，如205所示，在一個實施方案中，其由具有添加劑的清潔水組成，以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的化學物質(zhì)防止凍結(jié)并增強導電性;
一個安裝法蘭，如207所示，在一個實施例中是一個圓柱形聚乙烯件，它已被加工成適合鉆入罐11底部的圓孔并接納中空管201，并連接到罐11上使用環(huán)氧水泥制成中空管201 ;
在208處示出的第二氣體在測量流體205上方的空間中填充中空管201，在一個實施例中，該空間是空氣;
第二個不滲透膜，如209所示，它將第二氣體208與廢水箱16中的空氣密封，以防止測量流體蒸發(fā)，如205所示，在一個實施例中，其由聚乙烯薄膜制成;
安裝套環(huán)，如210所示，并且固定裝置211（例如，O形環(huán)）用于連接和封閉中空管和第二不可滲透膜209 ; 和
如220所示的一組絕緣銅線，每個具有一個導電銅端部，在中空管201中以各種水平暴露于測量流體205或第二氣體208，并且其另一端連接到電導液位計中，如圖所示。如圖221所示，其在一個實施例中具有一組指示燈，如222所示，用于顯示測量流體205的水平，作為廢水14水平的替代。
在本發(fā)明的一個實施例中，如果在較短銅線的尖端和另一個較長的銅線之間存在測量流體205（并因此具有低電阻），則電導液位計221和銅線220記錄高導電率并且指示燈222接通。線。如果在用于完成銅線尖端之間的電路的路徑的一部分中沒有電導（即，氣體而不是導電測量流體205），則指示燈222不點亮。檢查液位時，底部指示燈始終點亮，以驗證液位計是否正常工作。為了節(jié)省電力，電導液位計221如果按下按鈕或開關(guān)打開，通常只使用電來打開指示燈。
這里描述的類型的電導液位計221已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中使用，但是與黑水14直接接觸。在一個實施例中，可以改裝本發(fā)明以與可能已經(jīng)安裝的現(xiàn)有電導液位計一起工作。在現(xiàn)有技術(shù)中，電極（即銅線）通常通過將它們安裝在廢水池的壁上而與廢水直接接觸。由于廢水含有各種固體，這些固體在常規(guī)系統(tǒng)中積聚在罐的導體和壁上，即使當廢水處于不適合這種讀數(shù)的水平時也產(chǎn)生低電阻電路徑。
進一步參考圖示的實施例 圖。1應當注意，因為測量流體205的密度可以與廢水14的密度大致相同，所以在206處示出的測量流體的水平大約是廢水的水平，如15所示。然而，測量流體205和廢水14或其他類似的待測流體也可具有顯著不同的密度，本發(fā)明仍將起作用。還應注意，本發(fā)明也可以在罐11中實施沒有通氣孔，可能相對于大氣壓力加壓或有真空。還應注意，通信耦合可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的多種方式中的任何一種來實現(xiàn)，例如在管中滑動的剛性可移動活塞或半剛性波紋管。
參考 圖。2 一個和圖。2 b，實施例圖。1在低的污水水位被描繪，示出為15 一個在圖。2 一個，和高污水水位，在示出15 b中圖。2 b，分別。這些附圖描繪替代液體連通聯(lián)接位置，在示出202 一和202 b。附圖還示出了可替換的測量流體液位206 一和206 b，用于第二防滲膜交替位置，209 一和209 b，和備用指示燈讀數(shù)，222 一和222 灣
參考 圖。3在系統(tǒng)300中示出了間接液位檢測設(shè)備240的替代實施例。替代實施例240可以用在類似的罐11中，用于存儲先前所示的廢水14。備選實施例240包括：
在302處示出的替代液體連通聯(lián)接器，其中一個例子是在交替的中空管上滑動的乳膠橡膠氣囊，如301所示，并且附接有緊固裝置，如303所示，例如O形環(huán);
另一個安裝法蘭，如307所示，在一個實施例中是一個圓柱形聚乙烯件，它已加工成適合鉆入罐11側(cè)面的圓孔，法蘭307具有一個用于交替中空管的通孔301，并使用環(huán)氧水泥附著在罐11和中空管301上 ; 和
前面討論的絕緣銅線220，電導液位計221和指示燈的類似配置，除了在這種情況下，銅線從頂部離開中空管301。
參考 圖。4 一個，圖。4 b，和圖。4 c，說明了幾種備用液位傳感技術(shù)。這里說明的例子包括：
間接液位傳感裝置中，在系統(tǒng)中所示400 一個的圖。4 a，使用410所示的兩個平行電極之間的電容變化來確定液位，其原理是當具有不同介電常數(shù)的液體填充平行電極之間的面積的一部分時，電容為一對電極改變并且可以用電容液位計測量，如411所示，并且可以使用任何適當?shù)娘@示技術(shù)呈現(xiàn)，例如模擬條形圖顯示，如412所示;
間接液位感測裝置中，在系統(tǒng)中所示400 b的圖。4 b，使用外部液位計，如420所示，以非接觸方式測量管中材料的物理參數(shù)，例如電導，電容，霍爾效應，聲音傳輸，光傳輸，磁導率等，以及使用外部液位計指示器盒，如421所示，以顯示結(jié)果;
間接液位感測裝置中，在系統(tǒng)中所示400個 ?的圖。4 c，其使用不依賴于位移的傳感裝置，其中一個示例是壓力液位計，如430所示，當耦合到431處所示的適當液位計指示器盒時將具有使用適當?shù)闹甘疽何坏哪芰�。顯示技術(shù)，如432所示的模擬電平表; 要么
本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的其他類似變化或組合，例如浮子等。
參考 圖。五所示的間接液位檢測裝置240的另一實施例適用于系統(tǒng)500。在這個另外的實施例中，使用測量流體的單向流動，提供流體連通的耦合，在示出205，進入水箱11，通過任一小孔，在示出504，或止回閥，在示出505，或者一個孔和止回閥的組合，或本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的任何其他元件組合。該實施例500還包括在501處示出的填充管，測量流體205通過該填充管添加以確保流體流動始終在從中空管201進入罐11的一個方向上。確保流體流動總是一個方向的方法的一個例子是將一部分清潔沖洗水引導到加注管501中，而其余??部分通過馬桶送出以較終作為廢水流入罐中。填洞12。
還可以使用所公開實施例的許多變化和修改。例如，本公開中討論的實施例中的液體壓力或液位的測量可以應用于除了保持罐和休閑車輛之外的其他液位或液壓測量任務。如果使用充氣膜，該原理也可以應用于測量氣體壓力。
雖然以上結(jié)合具體裝置和方法描述了本公開的原理，但是應該清楚地理解，該描述僅通過示例的方式進行，而不是作為對本公開范圍的限制。