CN1627048A - 用于检测流体水平的装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种在容器(16)内检测分层流体水平用的装置(10)。此装置(10)具有微波收发传感头(34)，设置在微波传感杆(40)上，此微波传感杆被计量管(42)包围。杆(40)和管(42)分别包括杆分段(72，74，76，78)和管分段(60，62，66，68)，它们均允许在一个封闭地区环境安装或拆卸。管(42)具有数个沿圆周设置而纵向隔开的槽(70)，以使管(42)内分层流体均衡化。杆(40)通过利用数个间隔件(86)，使其在管(42)内沿径向总体保持在中心位置，此间隔件驻留在杆(40)内的槽口(84)内。间隔件(86)适于不穿过管(42)内的槽(70)。杆(40)可以从管(42)中取出进行清洁，而并不用抽干储箱(16)。此外，一旦将杆(40)从管(42)中取出，可以使用清洁器、刷子或刮刀(99)，从管(42)和管(42)的纵向槽(70)内，清除任何藤壶或其它垃圾。

Description

用于检测流体水平的装置
                      发明领域
本发明涉及检测共在一个一般容器内的一种或多种液体的水平用的装置，涉及在诸如船舶的燃料储箱之类的储箱中流体的水平的检测。
                      发明背景
基于众多理由，对储箱中流体水平的检测是重要的。例如，对于船舶或其它机器的操作者而言，重要的是了解燃料储箱中的剩余燃料量。传统的机械检测系统和方法，例如使用浮子，已经用于探知储箱中具体的液体的水平。最近，微波波导已经用于确定储箱中流体的水平。还希望检测储箱中分层液体的各个水平。例如，一艘船为了压仓的目的，可能用海水替代被燃烧的柴油，而使燃料储箱差不多始终保持充满状态。
但是，在一艘船舶的燃料储箱中安装检测装置可能是有问题的。首先，一艘船上燃料储箱的位置，难于利用传统的直波导杆，这是因为船体的形状或者例如舱壁等等其它结构上的考虑。此外，在咸水环境下，可能存在有关保持检测装置免于海上漂浮物聚积的问题，这些漂浮物的聚积可能对检测精度带来负面影响。
本发明的一个目的在于提供一种装置，该装置检测储箱内一种流体或者多种分层流体。本发明的又一个目的，在于允许该装置安装在操作空间可能有限的部位，例如船舶的内部(bowels)。本发明的又一个目的还在于提供一种装置，此装置可以进行清理而不用抽干储箱。
                     发明概要说明
根据本发明的第一方面，在容器中检测流体水平的一种具有创造性的装置，可以包括一种微波收发传感头，该传感头设置在波导传感杆内，该波导传感杆沿计量管纵向延伸。计量管和波导杆两者，均从流体储箱的顶部延伸到底部。计量管和波导杆还包括若干分段，这些分段可以在封闭空间环境装配或拆卸，例如在具有最小净空高度的船舶较低甲板内进行这些操作。此外，计量管可以具有数个槽，这些槽沿圆周设置，并在纵向相距一段距离，允许储箱内多种流体均衡。波导杆通常可以利用数个间隔件，在计量管内外径向定心，此间隔件设置在波导杆内开口处。计量管和波导杆的分段还可以是曲线形，以方便在具有曲线形底部的储箱设置检测装置，例如在由于船舶倾斜的或曲线形船体所限定的燃料储箱中设置该装置。最后，由于波导杆是分段安装的，可以分段拆卸并进行清理，而不用抽干储箱。与此类似，一旦将波导杆从计量管中卸除，可以用一种清理器或刷子，从计量管内清除任何垃圾，并保证计量管内的槽保持开启，以促使流体均衡。
本发明的上述及其它目的和优点，从附图及其主要说明将变得一目了然。
                      附图简介
结合在本说明书中并作为该说明的一部分的附图，图解说明了本发明的实施例，连同上述对发明的总说明，以及下述实施例的详细说明，对本发明原理给予阐述。
图1为根据本发明原理的装置的横截面视图的示意图，示出了其在船舶上的使用；
图2为图1所示装置的放大横截面视图；
图3为沿图2中3-3线剖切的横截面视图；
图4为图2所示装置的放大的局部横截面视图；
图5为本装置替换实施例的一部分的横截面视图，该装置具有曲线部；
图6为图1所示装置的在其进行清理时的示意视图。
              本发明示例性实施例的详细说明
参看附图，特别参看图1，示出了检测装置10，该装置检测容器或储箱16中一种或者多种流体的水平。这里，储箱16设置在船舶18内，不过，装置10可以等效地应用于其它储箱中的流体检测，即用于海上石油钻探操作、炼油厂储存塔(refinery stacks)(也通常称为置换器塔(displacer column))，或者飞机燃料储箱。
检测装置10的构形设置成能检测从图示燃料储箱20的顶部并到燃料储箱16的最底部24的各流体层的水平，该燃料储箱20设置在船舶18的甲板22下面。在船舶18中，这使得需要使检测装置10穿过各层舱壁26或其它甲板28，所述这些舱壁或甲板在船舶18的底部构成隔间30。因此，各种套筒32用于保证在舱壁26或甲板28所建造的孔，不致对船18的结构一体性造成负面的影响。
正如在图2中所更为清晰地示出，装置10具有传感头34，该传感头设置在甲板22之上，以允许人员36操作和交互作用。甲板卡圈(deck collar)38用于保证燃料14、烟雾和海水12不致穿过甲板22。
传感头34设置在传感杆40上，此传感杆从传感头34延伸到燃料储箱16的底部24。起波导功能的传感杆40设置在计量管42内，此计量管也延伸到燃料储箱16的底部24。传感头34将通常安装一种微波收发器，此微波收发器利用低功率时域反射测定雷达(low powertime domain reflectometry radar)(LPTDRR)线路。头部凸缘44安装在传感头34上，此头部凸缘适于固连在相应的容器凸缘46上，此容器凸缘通常通过甲板卡圈38，固连在容器或者储箱16上。
在所示实施例中，用防窜改(tamper-proof)紧固件50，设置了防窜改支架或者约束物48固连在头部凸缘44上。通常使用的防窜改紧固件是螺钉或螺栓，这种螺钉、螺栓具有需要专门套管才能旋松的凸起头部。防窜改约束物48防止传感头34的六角部52转动，直至约束物48被拆除为止。这就避免篡改装置10，还避免通过移去传感头34而无意中或未经授权地进入储箱16。
如图4所更加清晰地示出，传感头的下部54制出螺纹，此螺纹使得该传感头的下部通过头部凸缘44的相对应螺纹部56而被拧入和紧固。此外，头部凸缘44利用数个螺栓58或者其它紧固件，固连在容器凸缘46上。可以将一种密封件或者密封垫(未示出)夹放在头部凸缘44和容器凸缘46之间。
计量管42包括数个计量管分段60、62、64、66。而计量管的总长，取决于储箱的尺寸和深度，正常地头管分段60和中间管分段62、64的长度大致相等。通常，这些分段的长度，部分地取决于在燃料储箱之上甲板上能利用的头部空间的量。换言之，管分段的尺寸通常设计成，允许其移动穿过船18的通道而插入燃料储箱16中。端管分段66的尺寸通常设计成允许计量管42延伸到储箱16的底部24。
数个计量管分段60、62、64、66的每个端部具有连接凸缘67，这些端部用数个连接件68连接在一起。计量管60的头管分段也用数个紧固件68与头部凸缘44连接，此外，每一个计量管分段具有槽70，此槽总体上沿管分段的纵向长度方向延伸。槽70可以绕着计量管42沿圆周在不同部位定位，以保证在管42内流体的均衡。因此，即使在分层液体中，在计量管42内的流体水平，将反映储箱16内普遍流体的水平。槽70通常也在宽度方面不仅允许流体传递和均衡，而且具有足够的宽度，例如大约5mm(3/16英寸)，以防止过早地被堵塞，或者被海上的甲壳类或类似物阻碍。优选地计量管分段用70/30铜镍金属制造。
波导传感杆40设置在计量管42内部。像计量管42那样，波导杆40包括数个杆分段72、74、76、78。上分段或杆头部分段72与传感头34，通过螺纹连接部80连接。其它的杆分段均类似地采用螺纹部80连接在一起。通常每一个杆分段的长度均不长于122cm(48英寸)。杆40的外表面81通常为圆形，杆40的大致邻近螺纹部80的外表面82，是平直的或者六边形，从而有利于使用扳手这样的工具(未示出)，通过螺纹将杆分段连接在一起。此外，杆40具有数个径向槽口84，沿杆40纵向方向相距一段距离设置。槽口84适于接受和保持间隔件86。槽口84防止间隔件86沿杆40纵向运动，例如在隔离或清理杆40时可能发生的那样。如图3所示，间隔件86通常相对于杆40的中心在管42内沿径向布置。如图所示，间隔件86具有数个径向延伸部88，延伸部的宽度90大致大于槽70的宽度。这就允许杆分段插入管42内，或者从管42取出，不存在间隔件86的阻碍或者被卡在纵向槽70内。通常，间隔件用塑料制成，而波导杆用70/30铜镍合金(coppernickel metal)制成。
如图5所示，本发明也可以包括一个分别为曲线形状的杆分段和管分段92，94。肘杆(elbow rod)分段92和任何在其下的杆分段，可以由一种柔性的或可以弯曲的材料制成，或者具有允许卸除杆40而并不拆卸管42的结构。杆或管的曲线分段，分别以与相应的直线分段的设置相同的方式被互相固连。曲线分段允许装置10通过储箱16内的各种障碍，还允许装置10延伸到储箱16的最底部24。在舷侧安装中，从传感头34希望安装的部位，到燃料储箱16的底部24，通常没有笔直或者直接的路径。因此，使用曲线形计量管和波导杆，提供了必要的灵活性以克服这种安装上的约束，
正如在图6中所示意性说明的，这种检测装置10的优点之一在于，可以对其进行清理而不用排干储箱16。当准备清理装置10时，移去防窜改约束48，从头部凸缘44松开传感头34，卸除第一或头杆分段72。波导杆分段从管42和储箱16卸除时，它们彼此之间并不连接，已经聚积在杆40的任何垃圾96得以清除。在一个替换实施例中，可以使用一种内置刷子96，在杆从储箱16卸除时清理杆40。此外，在全部杆分段从管42卸除后，可以将一种清洁器、刷子或者刮刀插入管内以清理管。作为替换，刷子或者刮刀99可以固连在端杆分段78的底端部98，以便在杆40卸除时管42得以清理。这里，除刷子99上的刚毛清理管42的内表面100外，数个槽70也被刷开，以保证从储箱16到管42的内腔或内部流体的未受阻止的流动(unimpeded flow).
尽管本发明已经通过各种实施例的说明示出，尽管对这些实施例已经极为详细地说明，本申请的目的并不在于约束或者以任何方式限制权利要求的范围。对于本领域技术人员而言，其它的优点和修改将容易出现。因此，本发明就其更广的方面，并不局限于具体的细节、有代表性的系统、装置和方法，以及所述与所示的说明性例子。因此，可以对这些细节进行改变，而这些并不偏离申请人的创造性概念的总范围和总精神。

Claims (27)

1.一种检测容器(16)内流体水平用的装置，包括：
-传感头(34)；和
-传感杆(42)，固连在传感头(34)上，传感杆(40)包括数个杆分段(72，74，76，78)，而杆分段(72，74，76，78)适于连接在一起。
2.如权利要求1所述的装置，其中，杆分段(72，74，76，78)具有圆形的外表面(81；82)。
3.如权利要求1所述的装置，其中，杆分段(72，74，76，78)具有外表面(81；82)，杆分段(72，74，76，78)的外表面(82)的至少一部分是大致平的。
4.如权利要求1所述的装置，其中，杆分段(72，74，76，78)具有外表面(81；82)，杆分段(72，74，76，78)的外表面(82)的至少一部分是大致六边形的。
5.如上述权利要求其中之一所述的装置，其中，传感头(34)是微波收发器。
6.如上述权利要求其中之一所述的装置，其中，杆(40)是波导管。
7.如上述权利要求其中之一所述的装置，其中，杆分段(72，74，76，78)用螺纹连接在一起。
8.如上述权利要求其中之一所述的装置，其中，至少一个杆分段(92)是曲线形的。
9.如上述权利要求其中之一所述的装置，进一步包括头部凸缘(44)，头部凸缘固定在头部(34)上，头部凸缘(44)适于与固定在容器(16)上的相应容器凸缘(44)连接。
10.如权利要求9所述的装置，进一步包括固连在头部凸缘(44)上的防窜改约束件(48)，其中，防窜改约束件(48)必须在头部(34)可以从头部凸缘(44)移去之前卸除。
11.如上述权利要求其中之一所述的装置，进一步包括：
管(42)，其环绕杆(40)，管(42)具有内表面(100)，管(42)包括数个管分段(60，62，64，66)，管分段(60，62，64，66)适于连接在一起。
12.如权利要求11所述的装置，进一步包括：
数个槽(70)，其在管(42)内沿圆周设置，并沿纵向间隔开。
13.如权利要求11或12所述的装置，其中，杆分段(72，74，76，78)适于连接在一起与彼此分离，以及插入管(42)与从管中抽出，而并不使管分段(60，62，64，66)分离，不考虑容器(16)内流体水平。
14.如权利要求11、12或13其中之一所述的装置，其中，管分段(60，62，64，66)用数个紧固件(68)连接在一起。
15.如权利要求11至14其中之一所述的装置，其中，至少一个管分段(94)是曲线形的。
16.如权利要求12所述的装置，其中，槽(70)在管(42)上的定位，允许管(42)内的流体均衡。
17.如权利要求11至16其中之一所述的装置，进一步包括数个固连在杆(40)上的间隔件(86)，数个间隔件(86)适于使杆(40)在管(42)内沿径向大致处于中心位置。
18.如权利要求17所述的装置，其中，杆(40)具有数个间隔开的槽口(84)，槽口(84)适于接受间隔件(86)，并防止间隔件(86)沿杆(40)纵向运动。
19.如权利要求17所述的装置，其中，间隔件(86)具有数个径向延伸部(88)，径向延伸部(88)适于不穿过管(42)内的槽(70)。
20.如权利要求17所述的装置，其中，至少一个径向延伸部(88)的宽度(90)大于管(42)中槽(70)的宽度。
21.一种检测容器(16)内流体水平用的装置，包括：
微波收发器传感头(34)；
固连在头部(34)上的头部凸缘(44)，头部凸缘(44)适于与固连在容器(16)上的相应容器凸缘(46)连接；
固连在头部凸缘(44)上的防窜改约束件(48)，其中，在头部(34)可以卸除之前，防窜改约束件(48)必须被去除；
固连在头部(34)的波导传感杆(40)，杆(40)包括数个杆分段(72，74，76，78)，杆分段(72，74，76，78)具有外表面(81，82)，其中，外表面(82)的至少一部分是六边形的，杆分段(72，74，76，78)适于螺纹连接在一起，杆(40)具有数个间隔开的径向槽口(84)；
计量管(42)，其环绕杆(40)，管(42)具有内表面(100)，管(42)包括数个计量管分段(60，62，64，66)，管分段(60，62，64，66)适于用数个紧固件(68)连接在一起。
数个槽(70)，其在管(42)内沿圆周分布并沿纵向间隔开，槽(70)的定位允许在管(42)内流体均衡；和
数个间隔件(86)，其固连在杆(40)内的槽口(84)上，数个间隔件(86)适于使杆(40)在管(42)内沿径向大致处于中心位置，槽口(84)适于防止间隔件(86)沿杆(40)纵向运动，间隔件具有数个径向延伸部(88)，所述径向延伸部(88)的宽度(90)大于管(42)内槽(70)的宽度，以此，径向延伸部(88)不穿过管(42)内的槽(70)。
22.如权利要求21所述的装置，其中，至少一个杆分段(92)和至少一个管分段(94)是曲线形的。
23.一种安装检测容器(16)内流体水平用的装置的方法，包括：
-用数个紧固件(68)将带槽的计量管分段(60，62，64，66)连接在一起；
-将波导传感杆分段(72，74，76，78)插入管分段(60，62，66，68)；
-将杆分段(72，74，76，78)用螺纹连接在一起；
-将微波收发传感器头(34)固连在杆(40)的杆分段(72，74，76，78)其中之一上。
24.如权利要求23所述的方法，进一步包括：
-将头部凸缘(44)用螺栓连接在相应的容器凸缘(46)上；和
-将头部(34)螺纹连接在头部凸缘(44)内。
25.如权利要求24所述的方法，进一步包括将防窜改约束件(48)固连在头部凸缘(44)上。
26.一种清理检测容器(16)内流体水平用的装置的方法，包括：
-将波导传感器杆分段(72，74，76，78)从计量管(42)卸除；
-解除杆分段(72，74，76，78)的螺纹连接；
-清洁杆分段(72，74，76，78)；
-将杆分段(72，74，76，78)插入管(42)中；和
-将杆分段(72，74，76，78)螺纹连接在一起。
27.如权利要求26所述的方法，进一步包括：
-将清洁器插入管(42)；和
-用该清洁器清理管(42)。
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