摘要: 介绍了用于测量汽车罐车及贮罐介质液面高度的装置———旋转式磁力浮球液位计，论述了其工作原理、结构特点及设计要点。
液位计是用于测量汽车罐车及贮罐介质液面高度的装置。罐车充装介质时，液位计用来测量和显示罐车液位高度，防止超装。近年来，对罐车液位计测量的安全性和准确性要求不断提高，为此本文设计了一种安全可靠、操作便捷，测量精度高的旋转式磁力浮球液位计。

1、工作原理：
旋转式磁力浮球液位计是基于浮力和磁力耦，合原理设计的 。当罐车液位发生变化时 浮球随着液面上下浮动，并带动传动轴转动，通过与其相连的磁铁的磁耦合作用，实现计量刻度盘指针轴与浮球随液面同步浮动，从而显示罐车液位的高度。

2、结构与设计：
2. 1、结构特点：
旋转式磁力浮球液位计包括指针轴、法兰座、被动磁铁、主动磁铁、支架、配重块、传动轴及浮球组件等，其结构如图 1 所示。
旋转式磁力浮球液位计的法兰座内置主动磁铁和被动磁铁，两者之间设有隔断，被动磁铁与计量刻度盘指针轴连接，主动磁铁与传动轴的一端连接，浮球在罐内介质浮力的作用下产生旋转力矩，传动轴带动主动磁铁转动，主动磁铁在磁耦合力的作用下带动被动磁铁同步旋转，从而实现液位测量。本设计与其他液位计相比，避免了浮球转动时传动轴旋转不灵活的现象，提高了测量的准确性。
由于旋转式磁力浮球液位计应用于易燃、易


图 1 旋转式磁力浮球液位计结构
爆介质的罐车上，其操作与测量过程中不能发生任何形式上的泄漏，因此对法兰座和浮球的强度符合性能要求较高。

2. 2、法兰强度校核：
旋转式磁力浮球液位计的法兰座采用螺栓与罐车凸缘相连接，法兰座必须保持足够的强度与密封性，以确保其正常工作状态下的使用安全。法兰强度校核的计算公式为
D²₁
^σw ^{= KP} _{( SB － C)} 2 ^{( 1)} 式中: σ_w 为法兰座弯曲应力，MPa; K 为法兰座形状系数; P 为法兰座设计压力，MPa; D₁ 为法兰座螺栓孔中心圆直径，mm; S_B 为法兰座实际厚度，mm; C 为法兰座腐蚀余量，mm。
根据实际工况条件，法兰座的形状系数为0. 18，设计压力为 2. 5 MPa，螺旋孔中心圆直径为190 mm，实际厚度为 26 mm，腐蚀余量为 3 mm。
将实际工况条件代入式 ( 1) 中，计算得出法兰座的弯曲应力为 30. 71 MPa，满足 1Cr18Ni9Ti 不锈钢法兰座的弯曲应力要求 。

2. 3、浮球强度校核：
旋转式磁力浮球液位计的浮球组件由浮球体及接管组成，在罐内介质的作用下，浮球内部必须保证有足够的强度。
根据浮球的受力状态和工作原理，浮球强度计算公式为

P =	0. 083 3E	( 2)
	( Ｒ0 / δn ) 2

式中: P 为浮球球壳的许用外压力，MPa; E 为设计温度下浮球材料的弹性模量，mm; Ｒ₀ 为浮球球壳外半径，mm; δ_n 为浮球球壳的名义厚度，mm。
根据实际工况条件，设计温度下浮球材料的弹性模量为 1. 93 × 10⁵ MPa，浮球球壳外半径设计给定为 75 mm，浮球球壳的名义厚度设计给定为
1 mm，将实际工况条件代入式 ( 2) 中，计算得到球壳许用外压力为 2. 86 MPa，而球壳的设计压力， ［3］2. 5 MPa 因此浮球强度满足标准要求 。

3、材料选取：
旋转式磁力浮球液位计的材质与罐体的工作压力、温度、装载介质有关; 与罐内介质接触的液位计的法兰座、支架、传动轴、浮球组件等零部件，必须具有良好的耐腐蚀性能，且为非磁性材料。因此，在运输液化气、液氨、煤油、柴油等介质时，支架、传动轴、浮球组件等选用12Cr18Ni9 不锈钢。密封在法兰座内部的主动磁铁和被动磁铁选用耐温较高的 N36H 钕铁硼永磁材料，以提高其耐温性能，使磁耦合力更加可靠。

4、结语：
旋转式磁力浮球液位计的设计利用了机械传动和磁力耦合原理，实现了不漏液对罐车介质液位的测量，避免了浮球转动时传动轴旋转不灵活的现象，提高了测量的准确性。设计结构简单合理、操作直观、使用安全可靠。