[发明专利]用于确定材料柱的竖直液位或密度的设备

说明书

一种用于确定包括粒状固体、湿粒状固体、浆液和悬浮液中的一种或多种的材料柱的竖直液位或密度的设备，该设备包括：支撑构件；以及至少一个测量模块；其中该测量模块包括：支撑臂，其安装到该支撑构件并且从该支撑构件向外延伸；平衡浮子，其安装到该支撑臂；以及力测量装置，其被配置为测量由该平衡浮子在该材料柱中的浮力介导的能够归因于该平衡浮子的质量的力，其中该测量模块具有到数据处理单元的数据连接，以用于将测量数据从该测量模块传输到该数据处理单元以生成关于该材料柱的液位或密度信息，其中该设备还包括振动致动器，该振动致动器被配置为振动该材料柱中围绕该平衡浮子的材料，以使该材料柱中围绕该平衡浮子的该材料流化。

技术领域

本发明涉及一种用于测量材料柱内的材料的液位和/或密度的设备和方法。

背景技术

例如用于测量容器或其他限定体积内的材料的液位和/或密度的液位和密度测量系统是熟知的。还已知的是，通过测量容器内容物在不同位置处的密度来定位容器中不同材料之间的边界，以形成容器和内容物的密度分布，以便识别指示边界区域的密度变化。例如，在WO 00/22387中已提出通过以下方式来测量介质的密度分布：提供γ辐射源的阵列以给出所述辐射的准直光束，以及设置成使得所研究的介质在源和检测器之间延伸的检测器的阵列。通过监测由检测器接收的辐射，可确定由介质从每个光束吸收的辐射的量，并且因此可检测介质密度的变化。WO 00/22387的系统的一个缺点是需要采用放射性材料，这因此在使用和/或健康和安全问题方面施加了限制以便确保安全工作。

GB 1524303描述了用于通过细长构件来确定不同密度的液体之间的边界的设备，一系列外壳沿着该细长构件的长度设置，在每个外壳之间具有空间，所研究的介质可通过细长构件的壁中的穿孔进入该空间。每个外壳包括超声发射器和检测器，并且每个外壳的端部用作反射器以将来自下一个相邻外壳的发射器的波通过外壳之间的空间中的介质反射回到该下一个相邻外壳。这种类型的布置的一个缺点是，竖直分辨率受到在外壳中的每个外壳之间提供竖直空间的需要的限制。

前述核子和超声系统能够检测不同密度的两种不同液体之间的界面。

使用机械系统来测量单个液相的液位或密度也是已知的。此类装置使用浮子或平衡浮子重物上的浮力作为测量液体液位或密度的手段。下文简要描述了此类机械系统的示例。

US5614672描述了用于监测密封容器中的液位的设备，该设备包括：测力传感器，该测力传感器位于压力外壳内，该压力外壳安装在密封容器顶部处的外部管凸缘上，该密封容器具有已知横截面并且包含已知比重的液体；以及具有已知重量和长度的平衡浮子重物，该平衡浮子重物穿过管凸缘开口并且悬挂在容器底部上方。该设备的工作原理是，当罐中不存在液体时，测力传感器及其计量系统感测平衡浮子筒的最大重量，该平衡浮子筒是用于测量的空点或“零”点。然后，液体中平衡浮子重物的浮力反映容器中的体积。

WO2018/162541公开了与US5614672中所述的系统类似的系统。WO2018/162541中描述的系统用于测量容器中液体的液位，诸如用于在装瓶设备处测量容器中液体饮料的液位。该系统包括向下延伸到容器中的细长浸没主体。浸没主体经由连接杆连接到测力传感器。当液体填充容器时，细长浸没主体上的浮力增加，并且这被测力传感器检测到并用于确定容器中液体的液位。

US2015/0300864公开了用作燃料液位传感器的液位传感器系统。机械臂设置在燃料罐内，该臂被构造成具有足够的浮力以在燃料填充罐时提供向上的力。臂连结到安装在燃料罐外部的应变仪，以测量由浮力机械臂提供的力并确定罐中的燃料液位。

EP0886128公开了用于测量液体混合物的密度的传感器。传感器包括施加浮力的浮子，该浮力取决于液体混合物的密度。使用测力传感器来测量浮力，并且确定液体混合物的密度。