各种类型工业化生产过程都需要供给液体，液体通常被设置在一容器内。 随着工业生产过程的持续进行，容器内的液位会下降。在许多情况下，维持容 器内所需的液体高度是很重要的。例如，一种单一流体印刷机使用预混合的油 墨/水乳剂来在纸上形成各种图像，在这种印刷机中，在打印操作过程中油墨/ 水乳剂源必须连续供给流体。这种印刷机包括一容器，该容器可容纳用于混合 油墨和水的混合装置。混合装置通常以1000-2000rpm的数量级转动，从而有力 且彻底地将油墨和水混合，从而获得油墨/水乳剂。因此，容器应当充分闭合， 以防止流体漏出。而后，油墨/水乳剂可供给到印刷机以在纸上打印图像。
如本技术领域内公知的，可以设置一液位传感器，以提供与容器内流体量 有关的反馈。更常见地，用于保持容器内液位的控制系统可利用一个可支承在 液位上的浮动元件。这类控制系统依靠浮动元件随着容器内液位波动而发生的 上升和下降来激活相应的关和开的开关，从而控制适当的阀有选择地从远程源 补给液体。更具体地说，激活控制阀的开关通常既可由机械方法实现也可以通 过接通一近程感应装置而实现。一般而言，这种控制系统是经过充分检验的， 并且对于大多数应用而言是非常可靠的。然而，对于油墨环境中的应用而言， 它们被认为是不适合的，其主要原因在于，油墨是高粘滞度和粘性的，这会使 油墨附着在浮动元件上。因此，这种控制系统中的浮动元件的浮性和重量需要 相当大的改变。这样，该控制系统被认为很难在油墨环境中保持一定刻度。
另一种浮子形式可通过一空气供给管道有规律地供给低压空气。空气供给 管道的底端设置在液体容器内一预定液位处。位于内腔中的具有压力响应浮动 元件的空气流量计与空气供给管道相连以感应空气压力的波动。浮动元件可根 据空气供给管道中感应到的气压而在一第一位置和一第二位置之间活动。当容 器内的液位处于预定液位之上时，空气供给管道处于较高压力之下，而空气流 量计的浮动元件位于第一位置中。当液位降至预定液位之下时，空气供给管道 内的压力下降，而空气流量计的浮动元件移至第二位置。一供液阀可根据浮动 元件的位置而工作，这样当浮动元件在第一位置时阀闭合，而当浮动元件在第 二位置时阀打开。尽管这种变化形式从容器内去除了浮动元件，从而避免了上 述问题的发生，但油墨趋向于堵塞空气供给管道，导致空气流量计失效。这样， 常常需要供给高压空气，以使空气通过管道来疏通管道。这种方法不仅需要额 外的组件，而且必须使用开口或通气的容器，这样供给到容器的加压空气能够 跑逸，因此，它不适用于单一流体的印刷机。
美国专利N0.5,694,974描述了另一种类型的液位检测系统。′974专利中的 系统包括一个用于收集油墨的容器。一转轴设置在容器内部，并且上部和下部 的柔性叶片与转轴相连。上部和下部的近程传感器设置在上部和下部叶片的相 应高度处。当一个叶片未受到油墨的阻碍，叶片保持笔直，并且当它通过传感 器时可以使相关的近程传感器动作。当容器内的油墨液位到达叶片时，叶片由 于油墨的粘性而弯曲，从而近程传感器和叶片之间会形成一较大的间隙，这样 传感器便检测不到叶片了。可以理解的是，为了使这样一种系统起效，油墨必 须是相对惰性或不活动的，这样当叶片浸在油墨中时，叶片才能弯曲。如果轴 转动过快，油墨随着轴循环，当叶片浸入油墨中时，叶片不会弯曲。因此在这 样一种系统中，轴通常以60rpm的数量级转动，而这在单一流体印刷机中与对 油墨和水混合的要求是不适合的。也就是说，此种液位检测系统不能可靠地检 测循环油墨的液面高度。
也可以使用超声波装置来控制容器内的液位。超声波装置是通过测检从容 器内液位反射回的声波并测量发射和检测到声波之间经过的时间而起作用的， 由此便可计算液位到装置之间的距离。遗憾的是，超声波装置在油墨环境中很 不可靠，其原因在于，特别是当其被有力地混合时，油墨表面是极不规则的， 由此，会防碍声波适当的反射。

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种能够可靠检测箱体内循环流体 液体的检测装置。
根据本发明几个特定方面，提供了一种用于检测循环流体的箱体内液位的 装置。该装置包括：一用于保持流体的箱体；一设置在箱体内的转轴；一叶轮， 该叶轮与转轴相连，以使箱体内的流体循环；一桨状叶片，该叶片与箱体相连 并位于箱体内的一特定高度处，并且该桨状叶片相对转轴径向延伸，并可在一 正常位置和一偏移位置之间移动。该装置还包括一检测器，当桨状叶片处于正 常位置和一偏移位置至少其中之一时，该检测器可进行检测并产生一液位信 号。循环流体在特定高度处使桨状叶片从正常位置移向偏移位置，从而产生响 应循环流体的液位的液位信号。
根据本发明的另外一些方面，提供了一种用于混合流体的装置，该装置包 括一用于保持流体的箱体、一支承在箱体内的转轴以及一与轴相连用于混合箱 体内流体的叶轮，由此使流体循环。桨状叶片与箱体相连并且位于箱体内的一 特定高度处，该桨状叶片可在一正常位置和一偏移位置之间移动。设置了一检 测器，当桨状叶片处于正常位置和一偏移位置至少其中之一时，该检测器可进 行检测并产生一液位信号。当循环流体达到特定高度时，桨状叶片适于朝着偏 移位置移动。
根据本发明的另外的一些方面，提供了一种用于感测箱体内循环流体存在 于特定高度的方法。该方法包括这些步骤：将一桨状叶片连接到箱体内侧的特 定高度处，桨状叶片可以响应循环流体从一正常位置向一偏移位置移动，并且 当桨状叶片处于正常位置和偏移位置至少其中之一处时进行检测并且产生一 信号。当箱体内的循环流体处到特定高度时，桨状叶片将从正常位置移向偏移 位置。
根据本发明揭示的检测装置、用于混合流体的装置以及石油箱体内循环流 体存在于特定高度的方法，可以切实地克服现有技术存在的缺陷，可靠地测出 箱体内循环液体液面的高度。
附图的简要描述
图1为结合有根据本发明的液位传感器的混合装置的侧视截面图。
图2为结合了图1所示液位传感器的同一实施例的混合装置的局部剖视立 体图。
图3为根据本发明的液位传感器的另一实施例的侧视截面图。
图4为图3中的液位传感器的特定组件的端视截面图。
图5为根据本发明的液位传感器的另一实施例的端视截面图，该实施例与 图3和图4中所示的类似。
图6为图5中的液位传感器处于偏移位置时的端视截面图。
图7为根据本发明的液位传感器的另一实施例的端视截面图，该实施例与 图3-6中示出的实施例类似。
图8为图7中的液位传感器处于偏移位置时的端视截面图。
图9为一感测电路的框图，该感测电路可用于采用应变仪的本发明的一些 特定实施例。
图10为结合有两个液位传感器的本发明的另一实施例的立体截面图。
图11为根据本发明所揭示的内容的液位传感器的目前较佳的实施例的侧 视图。
图12为沿图11的线12-12截取的液位传感器的端视截面图。
图13为沿图11的线13-13截取的液位传感器的俯视截面图。

现参照图1，示出的混合装置10可用于混合两种流体，例如油墨和水。混 合装置10包括一箱体12，该箱体具有一水引入口14以及一油墨引入口16。 一轴18设置在箱体12内，并且被支承进行高速转动，例如以1000-2000rpm的 数量级转动。一叶轮22与轴18的中部相连，用于将油墨和水预混合成油墨/ 水乳剂。可以理解的是，在混合过程中，箱体12内流体循环的方向与叶轮22 的方向相同。例如图1中的箭头26所示，从上方观察的环流方向是顺时针的。 一最终混合叶片20连接在轴18的底部，用于更彻底地混合油墨和水。一出口 泵24位于箱体12的底部，用于将混合后的流体抽至例如一台可以在纸面上产 生图像的印刷机(未图示)。
根据本发明的一些特定方面，传感器30可用于检测箱体12内流体的转动。 根据图2所示的实施例，传感器30包括一桨状叶片32，该叶片32被支承在箱 体12内的一预定高度处。一支承件34的一端与在箱体12的内壁相连，其相 对一端可支承桨状叶片32，该支承件34例如可为一L形支架。为了使传感器 30的效率最大化，支承件34最好保持桨状叶片32，使其基本沿轴18的径向 定向。这样的定向将增加由于循环流体而对桨状叶片32产生阻力。一应变仪 36至少与桨状叶片32的一表面相连，它可用于检测桨状叶片32的挠曲。该应 变仪36通过导线38与感测电路(例如图9所示出的，这将在下文中作进一步 描述)电气连接。
当轴18转动时，箱体12内的流体如上所述循环。当箱体12内的液位的 高度足以与桨状叶片32接触时，流体可使桨状叶片32沿流体的转动方向稍稍 挠曲。桨状叶片32的弯曲改变了应变仪36的电阻，由此表示流体正处于桨状 叶片32的高度处。当应变仪36的电阻改变超过一预定的门限值时，感测电路 90(图9)会产生一表示液位已达到预定高度的输出信号。当液位落至桨状叶 片32之下时，桨状叶片32将回复原位——未挠曲的位置，而感测电路90的 输出信号将停止。由此表示液位已落至预定高度之下。在较佳实施例中，桨状 叶片32最好可由柔性材料形成，例如金属薄片，以确保桨状叶片32及相连的 应变仪36弯曲，并由此改变应变仪36的电阻。
图3和图4示出了本发明的另一实施例。最佳的如图3所示，一液位传感 器50与一混合装置10相连，该混合装置与图1的混合装置类似。因此，该混 合装置10包括一箱体12、一转轴18以及一与轴18相连的叶轮22。传感器50 包括一桨状叶片52，该叶片52与一延伸通过箱体12的壁中的孔56的支承轴 54相连。与上一实施例类似，桨状叶片52最好被支承成使其基本沿轴18的径 向定位。一外壳58与箱体12的外部相连，并且具有第一和第二轴承59、60， 这两轴承可滑动地支承支承轴54。一指示叶片62连接在介于第一和第二轴承 59、60之间延伸的支承轴54的中部。一弹簧叶片64连接在外壳58的底部并 且垂直向上突出，这样顶边缘65可覆盖指示叶片62的底边缘66。一应变仪68 与弹簧叶片64相连，用于检测弹簧叶片64的挠曲。
在操作中，当轴18沿箭头26指示的方向转动时，箱体12内的流体被混 合并且沿相同的方向循环。循环流体可产生一个作用于桨状叶片52上的推力， 该推力使桨状叶片52沿箭头“A”的方向活动。桨状叶片52沿方向“A”的活 动使支承轴54沿方向“B”(图3)转动，这种转动还使相连的指示叶片62 沿方向“C”(图4)转动。当指示叶片62沿方向“C”活动时，它可以接合 弹簧叶片64并使其沿方向“D”挠曲，由此改变相连的应变仪68的电阻。诸 如感测电路90(图9)之类的感测电路可与应变仪68相连，使电阻变化量放 大并且提供一个表示流体已达到预定高度的输出信号。可以理解的是，挠曲的 弹簧叶片64可施加一个回复力，该回复力可使指示叶片62朝其初始位置偏移。 当箱体12内的流体达到桨状叶片52的高度时，由循环流体产生的推力通过支 承轴54转移到指示叶片62，并且该推力的大小应足以克服弹簧叶片64的回复 力，从而使弹簧叶片64挠曲。当液位降至桨状叶片52之下时，推力消失，从 而弹簧叶片64的回复力将指示叶片62推回其初始位置。这样，弹簧叶片64 也回复到它的正常位置，使感测电路90的输出信号停止。此外，可以理解的 是，指示叶片62可回复到其初始位置，而桨状叶片52也回复到其初始位置。
上述实施例中使用的应变仪68可以由其它类型的检测装置代替。例如， 可以用一近程传感器70来检测指示叶片62的位置(参见图5)。由于指示叶 片62最好由金属形成，因此，近程传感器70最好为一金属传感器，但其它类 型的传感器也可以使用，例如当指示叶片62由非金属材料形成时，可以使用 光学传感器。如图5所示，当近程传感器70处于正常位置时，它是接近于指 示叶片62定位的。如图6所示，当流体处于特定高度时，桨状叶片52挠曲而 指示叶片62例如沿着方向“E”转向近程传感器70范围之外的一个偏移位置。 在本实施例中较佳地设置了弹簧叶片64，一旦箱体12内的流体落至桨状叶片 52之下时，它可使指示叶片62回复到正常位置。
图11到图13示出了液位检测装置的目前较佳实施例。如图12和图13所 示，该装置包括一桨状叶片120，该桨状叶片120适于插入循环流体的箱体内， 例如图1中所示的箱体12。桨状叶片120与一支承轴122相连，该支承轴122 延伸通过一传感器壳体124并且由第一和第二轴承126、128滑动支承。传感 器外壳124较佳地包括一由诸如透明塑料之类的透明材料形成的罩盖129，该 罩盖129提供了看到传感器外壳124的内部的可视路径。指示叶片130与支承 件122相连并且它设置在传感器外壳124的内部。一压缩弹簧132被支承在传 感器外壳124的内部，并且与指示叶片130的一侧接合。一近程传感器134设 置在指示叶片130的相对一侧上。指示叶片130可在一正常位置和一偏移位置 之间活动，在正常位置中，弹簧132完全伸展，近程传感器134可感测到叶片 130，而在偏移位置中，弹簧132被压缩，近程传感器134感测不到叶片130。 近程传感器134与一流体控制电路(未图示)相连，从而当指示叶片130处于 正常位置时，输出一打开信号，当指示叶片130处于偏移位置中时，输出一闭 合信号。
在工作中，当桨状叶片120不与箱体内的流体接触时，弹簧132可完全延 伸，并且指示叶片130保持在可被近程传感器134感测到的正常位置中，传感 器134可向流体控制电路输出一“开阀”信号。当箱体内的液位达到桨状叶片 120时，桨状叶片120转动。桨状叶片120的转动通过支承轴122传输到指示 叶片130，这样，指示叶片130可朝偏移位置活动，使弹簧132压缩。在偏移 位置中，近程传感器134不再能感测到指示叶片130，由此向流体控制电路输 出一个“关阀”信号。
在较佳实施例中，桨状叶片120最好如图12所示为基本的C形。因此， 桨状叶片120包括一用于同支承轴122固定的固定部分136、一连接部分138 以及一接触部分140。可以理解的是，油墨趋向于附着并积累在桨状叶片上， 这样，可以跨接桨状叶片和箱体壁之间的间隙。C形的桨状叶片120可减少位 于箱体附近的叶片表面量，从而使这种跨接问题最小化。此外，桨状叶片120 可形成一凹部142，油墨可以通过该凹部流动，由此，当流体通过叶片120时， 可以减少流型的扭曲。连接部分138在固定部分136和接触部分140之间形成 了一个力矩臂，这样，作用在接触部分140上相对较小的力可以克服压缩弹簧 132的力。如图13所示，克服弹簧132所需的力可以通过改变弹簧132相对于 指示叶片130的垂直位置来进行调节。
图7和图8示出了使用另一种检测装置的又一实施例。如图7所示，一机 械开关80设置用于指示叶片62的位置。机械开关80具有一枢轴杠杆82，该 杠杆82与一弹簧负载销83接触，弹簧负载销83偏移开接点84。当液位达到 桨状叶片52时，如图8所示，指示叶片62将顺时针转动，从而将杠杆82推 靠着销83，由此使销83抵抗弹力移动，直到销与触点84接合，最佳地如图8 所示。当销83与触点84接合时，可产生一输出信号，表示已达到预定高度。 当液位落至桨状叶片52之下时，指示叶片62、销83和杠杆82回复到如图7 所示的正常位置处。在一最佳实施例中，一调节螺杆86设置用于使指示叶片 62及相连的桨状叶片52保持在正常位置中，并且还可用于调节机械开关80的 灵敏度。调节螺杆86通过外壳58内的一个攻丝牙孔安装，并且通过一个锁紧 螺母固定。
图9为用于具有应变仪的传感器的较佳感测电路90的框图。变形测量装 置92的四个变形测量元件R1、R2、R3和R4连接成一全电桥。一激励电压V0 施加在电桥的A点和C点之间。电桥E0的输出电压在电桥B点和D点之间获 得，并且用作一放大器94的不同输入量。放大器94将一放大信号V1输出至电 压比较器96的输入端，而电压比较器96的第二输入端与参考电压Vref相连。 当变形测量装置92弯曲时，输出电压V1增加。当输出电压V1大于参考电压 Vref时，比较器的输出电压Vout将增加，这表示已经达到了预定的液位。电路 90可用于此处描述的任何变形测量装置，包括上述的应变仪36和68。
图10示出了另一实施例，该实施例可在第一和第二高度提供液位反馈。 在本实施例中，上部和下部传感器100、110连接在箱体12中的上下液位处。 每个传感器100、110包括一桨状叶片102，叶片102被支承成从轴18基本径 向定向。在本实施例中，桨状叶片102为L形，以提供与箱体12内表面相连 的一个完整的支承件104。应变仪106与每一个桨状叶片102相连。桨状叶片 102较佳地由柔性材料形成，这样，当循环流体与桨状叶片接触时，桨状叶片 102可弯曲。应变仪106可检测桨状叶片102的挠曲，并且如90(图9)之类 可提供输出信号的感测电路相连。这样，便可以提供表示不止一个特定高度的 液位反馈。在最佳实施例中，桨状叶片102由弹簧钢形成，其厚度约为0.003 英寸，宽度约为0.4英寸。
在图10所示的实施例中，混合装置10较佳地还包括一套管108，该套管 用于加强上部传感器100附近的流体循环。套管108包括一套环部分107以及 一个从套环部分107径向向外延伸的环形凸缘部分109。套管108与轴18相连， 并且可随着轴18转动，这样，当套管108浸在流体中时，凸缘部分109可加 强套管108附近的流体循环。套管108最好定位在上部和下部传感器100、110 之间，这样，流体循环可以在上部传感器100附近得到增强，由此在与之相连 的应变仪106中产生较强的信号。
尽管未在上述中特别描述，可以理解的是，感测电路90可以用于使流体 自动重新注入箱体内。例如，在图10的实施例中，传感器100可以为一高位 传感器，而传感器110为一低位传感器。这样，当流体处于高位传感器100的 高度时，与之相联的桨状叶片102将挠曲，从而产生一个表示箱体12满的特 定的比较器输出电压V0。这个高位传感器100的输出电压可以用于关闭一进料 阀门并使其保持在闭合位置。此后，当液位落至低位传感器的高度之下时，与 之相联的桨状叶片102(已发生过挠曲)将回复到一个未挠曲的位置，产生一 个表示箱体12低液位的特定的输出电压(例如为0)。这个低位传感器110的输 出电压可用来使进料阀门打开并保持在打开位置。只有当流体再次达到高位传 感器100的高度时，进料阀门才会再次关闭。尽管以上是本发明的检测装置应 用的一种实例，但此处所描述且如权利要求的装置的其它应用对于精于本技术 领域的人员而言是显而易见的。
综上所述，可以理解本发明提供了一种新的、改进的用于检测箱体内液位 的装置。该装置通过设置箱体内特定高度处的桨状叶片来检测流体的转动。桨 状叶片可响应流体的循环活动至一偏移位置。一传感器设置用来检测桨状叶片 何时在偏移位置中或在未偏移位置中。桨状叶片位置的检测可用于各种目的。 这样，提供了一种更加紧凑的液位传感器，该传感器可减少箱体内所需的空间。
技术背景