TWI486560B - Cable level temperature sensor - Google Patents

Description

電纜式物位溫度感測器

本發明係一種感測器，尤指一種可同時測量物位及溫度的電纜式物位溫度感測器。

倉儲管理係於存放物料與保存物料時，一個相當重要的課題，各種類型的產業皆會用到倉庫來儲存各種物料，如石化工業、大宗食品業、飼料業、鋼鐵業、水泥業等。而存放於倉庫中的物料有固體、液體、固液混合體等不同的物質形態，舉例來說，有石油、煤礦、鐵砂、水泥、玉米、小麥、麵粉、牛油等不同的物料。各種物料在儲存於倉庫時，倉庫內的溫度、濕度與物料存量的多寡，都會影響到儲存於倉庫中各種物料的保存期限與保存品質的優劣。而在某些特定的產業，倉庫內溫度若沒有控管好，則可能導致物料的爆炸或其他公安意外的發生，例如乾燥的物料玉米、大豆、導電粉塵等，會因為溫度變異，導致悶燒或火花塵爆。

當倉庫中的待測物料係液態時，現有技術中有一種感測器，係利用電壓脈衝產生磁場並送入倉庫中的待測物料，經由感測物料回饋的磁場，來計算出該液態物料的高度。除此之外，現有技術中尚有另一種感測器，係利用液體張力與阻抗的變化影響，以進一步計算出該液態物料的高度。

然，前述之現有技術的感測器無法測量固態物料之主因係該感測器之探測纜線容易受固態物料的衝擊或拉應力的作用而脫落或損毀。故，現有技術的感測器有必要做進一步之改良。

有鑑於前述現有技術的缺點，本發明係提供一種電纜式物位溫度感測器，可以同時量測固體或液體物質的存量(Level)，同時測量沿著電纜的物質溫度分布。為達此目的，本發明係提高該電纜式物位溫度感測器之電氣盒與纜線的結構結合穩定度，使纜線不易受到物料的衝擊而損壞，並量測物料的高度。

為達成上述發明目的所採取的技術手段係令前述的電纜式物位溫度感測器包含有：一電氣盒，其內部形成一容置空間，該電氣盒底部形成有一穿孔，並於穿孔內側設有一塞塊固定座，該塞塊固定座內形成一錐形孔；一纜線模組，包含一感測訊號通道、一包覆該感測訊號通道之第一披覆層、複數鋼索及複數溫度感測單元，該纜線模組係以一端穿入該電氣盒底部的穿孔及該塞塊固定座的錐形孔，該複數鋼索係呈間隔地圍繞該感測訊號通道且分別被該第一披覆層包覆於其中，該複數鋼索穿入該電氣盒之一端係穿出該第一披覆層形成有呈蕊狀散開的纜線芯蕊，該纜線芯蕊位於該塞塊固定座的錐形孔內，該感測訊號通道中係間隔地設置有該複數溫度感測單元；一迫緊塞塊，係呈錐柱狀，並對應塞入該塞塊固定座的錐形孔內，而將該纜線芯蕊迫緊於該迫緊塞塊外側壁與該塞塊固定座的錐形孔孔壁之間；一訊號處理模組，係設於該電氣盒的容置空間內且與該纜線模組的複數溫度感測單元電連接，其中該纜線芯蕊係作為該訊號處理模組之電極，。

本發明之電纜式物位溫度感測器係利用該迫緊塞塊將該纜線模組的纜線芯蕊夾設在該電氣盒之底端。藉由該纜線芯蕊的結構組成使得該纜線模組即使受到物料的衝擊或拉應力的作用，該纜線模組亦可穩固地固定於該電氣盒底端，不會產生滑動或脫落。

10‧‧‧電氣盒

11‧‧‧頂端

111‧‧‧容置空間

112‧‧‧頂開口

113‧‧‧上蓋

12‧‧‧底端

121‧‧‧穿孔

122‧‧‧塞塊固定座

123‧‧‧錐形孔

124‧‧‧絕緣襯套

13‧‧‧防水接頭

20‧‧‧纜線模組

201‧‧‧固定部

202‧‧‧連接部

203‧‧‧保護電極

204‧‧‧同心接地管

205‧‧‧洩流孔

206‧‧‧接地保護架

21‧‧‧感測訊號通道

22‧‧‧第一披覆層

23‧‧‧鋼索

231‧‧‧纜線芯蕊

24‧‧‧溫度感測單元

25‧‧‧濕度感測單元

260‧‧‧芯棒

261‧‧‧尾套

270‧‧‧樞接件

271‧‧‧絕緣礙子

272‧‧‧固接件

30‧‧‧迫緊塞塊

40‧‧‧訊號處理模組

41‧‧‧計算單元

42‧‧‧顯示單元

500‧‧‧基座

501‧‧‧弧狀凹槽

50‧‧‧旋轉座

51‧‧‧旋轉軸

52‧‧‧弧狀凸肋

521‧‧‧滑軌

522‧‧‧固接件

60‧‧‧轉向基座

61‧‧‧轉向球座

62‧‧‧基板

圖1係本發明較佳實施例之側視圖。

圖2係本發明較佳實施例之分解圖。

圖3係本發明較佳實施例之側視剖視圖。

圖4係本發明較佳實施例之部分元件分解圖。

圖5係本發明較佳實施例之部分元件分解剖視圖。

圖6係本發明較佳實施例纜線模組之俯視剖視圖。

圖7係本發明較佳實施例之功能方塊圖。

圖8A係本發明纜線模組第一較佳實施例之側視剖面圖。

圖8B係本發明纜線模組第一較佳實施例之俯視剖面圖。

圖9A係本發明纜線模組第二較佳實施例之側視剖面圖。

圖9B係本發明纜線模組第二較佳實施例之俯視剖面圖。

圖10A係本發明纜線模組第三較佳實施例之側視剖面圖。

圖10B係本發明纜線模組第三較佳實施例之俯視剖面圖。

圖11A係本發明纜線模組第四較佳實施例之側視剖面圖。

圖11B係本發明纜線模組第四較佳實施例之俯視剖面圖。

圖12A係本發明纜線模組第五較佳實施例之側視剖面圖。

圖12B係本發明纜線模組第五較佳實施例之俯視剖面圖

圖13係本發明安裝基座第一較佳實施例之立體外觀圖。

圖14係本發明應用於一倉庫屋頂時之示意圖。

圖15係本發明安裝基座第二較佳實施例之立體外觀圖。

圖16係本發明安裝基座第一較佳實施例之分解圖。

以下配合圖示及本發明之較佳實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的手段。

請參閱圖1至圖3所示，本發明係一電纜式物位溫度感測器，且包含有一電氣盒10、一纜線模組20、一迫緊塞塊30及一訊號處理模組40。

該電氣盒10係具有一頂端11及一底端12，該頂端11內部成形有一容置空間111，而該底端12之底部係成形有一穿孔121，並於該穿孔121內側設有一塞塊固定座122，該塞塊固定座122內形成有一錐形孔123。

該纜線模組20係包含有一感測訊號通道21、一包覆該感測訊號通道21之第一披覆層22及複數溫度感測單元24，該纜線模組20係以一端穿入該電氣盒10底端12之穿孔121及該塞塊固定座122之錐形孔123，該感測訊號通道21功用為容納溫度感測單元24沿著纜線模組20分佈設置，以及容納於電連接時必要的訊號傳輸線。該複數鋼索23係呈間隔地圍繞該感測訊號通道21且分別被該第一披覆層22包覆於其中。該複數鋼索23穿入該電氣盒10之一端係穿出該第一披覆層22形成有呈蕊狀散開而形成一纜線芯蕊231，該纜線芯蕊231係位於該塞塊固定座122的錐形孔123內，並作為該訊號處理模組40之電極。該鋼索23除了提供結構的抗拉能力外，並作為訊號處理模組40之電極，可以是正極或負極任一，以測量物位高度。在本較佳實施例中，該第一披覆層22的材料可為聚氟化二乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(Telfon)、聚丙烯(PP)、三元乙丙橡膠(EPDM)或聚醚醚酮(PEEK)等高分子材料。

該迫緊塞塊30係呈錐柱狀，並對應塞入該塞塊固定座122的錐形孔123內，而將該纜線芯蕊231迫緊於該迫緊塞塊30外側壁與該塞塊固定座122的錐形孔123孔壁之間。

請參閱圖3至圖6所示，該電氣盒10之頂端11係進一步包含有一頂開口112及一蓋合於該頂開口112的上蓋113，該電氣盒10之側壁係進一步包含有一防水接頭13，該電氣盒10之底端12係進一步包含有一絕緣襯套124。該防水接頭13固接於該電氣盒10之側壁，以將一電源線或一訊號線導入至該容置空間111中，並電連接至該訊號處理模組40，來提供電能或將該訊號處理模組40的計算結果或將檢測到的物位訊號導出至外部其他的電子裝置，且該防水接頭13同時具有防止水氣進入之功能。該絕緣襯套124係一中空管體。該絕緣襯套124之頂端係設有該塞塊固定座122，而其底端係穿經該電氣盒10底端12之穿孔121並包覆該纜線模組20之一端。該纜線模組20之一端係穿經該絕緣襯套124及該塞塊固定座122，而該纜線芯蕊231係被夾設於該迫緊塞塊30的外壁面與該塞塊固定座122的錐形孔123孔壁之間。在本較佳實施例中，該絕緣襯套124的材料可為聚氟化二乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(Telfon)、聚丙烯(PP)、三元乙丙橡膠(EPDM)或聚醚醚酮(PEEK)等高分子材料。

請參閱圖7所示，該訊號處理模組40係設置於該電氣盒10之容置空間111中，且與該纜線模組20之感測訊號通道21內之複數溫度感測單元24電連接，以獲取該纜線模組20送出的物位及溫度訊號。該訊號處理模組40係包含有一計算單元41及一顯示單元42，該計算單元41係電連接至該感測訊號通道21內之溫度感測單元24及該顯示單元42，以根據該物位及溫度訊號計算出物料存量以及沿著纜線模組20的溫度分佈，並由該顯示單42顯示目前物料存量。

該纜線模組20係進一步包含有複數濕度感測單元25，佈置於感測訊號通道21，其中該溫度感測單元24係間隔地沿著該纜線模組20的佈線方向設置，且該濕度感測模組25亦然。該複數溫度感測單元24及該複數濕度感測單元25均電連接至該計算單元41，且分別傳送一溫度訊號及一濕度訊號，該計算單元41根據該溫度訊號計算出沿著該纜線模組20佈線方向的溫度分布，且根據該 濕度訊號計算出沿著該纜線模組20佈線方向的濕度分布，並於該顯示單元42顯示。

進一步而言，請參閱圖1所示，該纜線模組20背離該電氣盒10之一端係包含有一芯棒260、一尾套261、一樞接件270、一絕緣礙子271及一固接件272。

該芯棒260係固接於該纜線模組20背離該電氣盒10之一端，且該尾套261係套設於該芯棒260外，並包覆該芯棒260，以防止水氣侵入該感測訊號通道21及該芯棒260，避免造成感測錯誤。該樞接件270之頂端係與該尾套261之底端樞接，而其底端係與該絕緣礙子271之頂端固接。該絕緣礙子271之底端係與該固接件272之頂端固接。於使用時，該固接件272係與倉庫之底面固接，藉由該固接件與倉庫底面固接，來拉伸該纜線模組20，並藉由該絕緣礙子271之設置，來避免與倉庫底面接觸而電性接地。此外，該樞接件270係採用樞接方式與該尾套261結合，故在該固接件272與倉庫底面固接時，可藉由該樞接件270與該尾套261相對樞轉，來調整該纜線模組20之佈線方向。

請參閱圖8A、B至圖12A、B所示，係該纜線模組20之五種較佳實施例之示意圖，其第一較佳實施例，如圖8A及8B所示，該纜線模組20係包含有該感測訊號通道21、該第一披覆層22、該複數鋼索23、一固定部201及一連接部202，該感測訊號通道21係被該第一披覆層22所包覆，該複數鋼索23係呈間隔地圍繞該感測訊號通道21且分別被該第一披覆層22包覆於其中。該固定部201係該電氣盒10與一倉庫屋頂固接之部分，而該連接部202係該纜線模組及該電氣盒10連接之部分。本較佳實施例之纜線模組20之橫切面由外圍向中心來看，依序有該第一披覆層22、該鋼索23及該感測訊號通道21。在本較佳實施例中，該第一披覆層22的材料可為聚氟化二乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(Telfon)、聚丙烯(PP)、 三元乙丙橡膠(EPDM)或聚醚醚酮(PEEK)等高分子材料。在本較佳實施例中，該固定部201可為一法蘭結構。

其第二較佳實施例，如圖9A所示，該纜線模組20係於該第一較佳實施例的第一披覆層22外，進一步設置有該絕緣襯套124以加強與電氣盒10間的結合，且可隔離與倉庫內物料的接觸。如圖9B所示，本較佳實施例之纜線模組20之橫切面由外圍向中心來看，依序有該絕緣襯套124、該第一披覆層22及該感測訊號通道21。

其第三較佳實施例，如圖10A所示，該纜線模組20係於該第二較佳實施例之絕緣襯套124及第一披覆層22之間設置有一保護電極203，該保護電極203係包覆該第一披覆層22，且與該該第一披覆層22內的複數鋼索23具有相同之電壓，可抵消該固定部201與該感測訊號通道21間物質殘留的影響。如圖10B所示，本較佳實施例之纜線模組20之橫切面由外圍向中心來看，依序有該絕緣襯套124、該保護電極203、該第一披覆層22、該鋼索23及該感測訊號通道21。

其第四較佳實施例，如圖11A所示，該纜線模組20係進一步於該第一較佳實施例之第一披覆層22外設置有一同心接地管204，且於該同心接地管204係包圍該第一披覆層22，而其側壁係設置有一洩流孔205。本第四較佳實施例係用來測量液態物料，因此設置有該洩流孔205以作為壓力平衡，而該同心接地管204係用來提供一參考電位。如圖11B所示，本較佳實施例之纜線模組20之橫切面由外圍向中心來看，依序有該同心接地管204、該第一披覆層22、該鋼索23及該感測訊號通道21。在本較佳實施例中，該同心接地管204的材料可為不鏽鋼或耐磨耗鋼材。

其第五較佳實施例，如圖12A所示，該纜線模組20係於該第一較佳實施例之第一披覆層22外設置有一接地保護架206。本第五較佳實施例係用於測量物料係砂石、粉體或水泥時，用以保護該纜線模組20不會被物料衝擊而損 毀，並電性接地，以提供接地的參考電位。如圖12B所示，本較佳實施例之纜線模組20之橫切面由外圍向中心來看，依序有該接地保護架206、該第一披覆層22、該鋼索23及該感測訊號通道21。在本較佳實施例中，該接地保護架206的材料可為不鏽鋼或耐磨耗鋼材，其可以是網型、鼠籠型、或實體結構的軸管保護。

請參閱圖13及圖14所示，當本發明欲安裝於一倉庫屋頂時，該倉庫屋頂可能係一斜面，但本發明於安裝時必須使該電氣盒10底端12與物位變動方向一致。如此一來才能作準確的物位感測，來計算出準確的物料存量。因此，本發明係進一部包含有一安裝基座，其包含有一基座500及一旋轉座50，該基座500係直接與該倉庫屋頂固接，該旋轉座50係設置於該電氣盒10之底端12，且該旋轉座50側壁之相對兩端分別突伸有一旋轉軸51。該基座500頂壁面成形有二弧狀凹槽501，且該二弧狀凹槽501係對應該旋轉軸51樞設其間，而該旋轉軸51係放置於該弧狀凹槽501中，且可於該弧狀凹槽501中樞轉。如此一來，當該基座500固接於該倉庫屋頂，且該倉庫屋頂係斜面，該旋轉座50可帶動該電氣盒10於該弧狀凹槽501中樞轉，直到該電氣盒10底端12與物位變動方向一致為止。在本較佳實例中，該物位變動方向係與重力方向一致。

進一步而言，請參閱圖15所示，係本發明安裝基座之另一較佳實施例，該基座500係固接於倉庫屋頂，且該基座500頂面設置有該弧狀凹槽501，於本較佳實施例中，該弧狀凹槽501係一獨立構件且對應該旋轉座50設置。該旋轉座50之側壁的相對兩端分別突伸有一弧狀凸肋52，而各弧狀凸肋52面向該弧狀凹槽501之側面分別貫穿有一滑軌521，且該二滑軌521係分別穿設有一固接件522，該二固接件522係分別穿經該二滑軌並固接於該弧狀凹槽501上，使該旋轉座50得以相對該弧狀凹槽501樞轉，且樞轉角度被該二滑軌所限制，不會因為樞轉角度過大而導致該電氣盒10或該纜線模組20損毀。

請參閱圖16所示，此外，本發明之安裝基座尚可包含有一轉向基座60、一轉向球座61及一基板62。藉由該轉向球座61係於該轉向基座60與該基板62之間，而由該電氣盒10底端12穿出的纜線模組20穿過該轉向球座61，而使利用該轉向球座61的轉動，使纜線模組20的方向可調整至與物位變動方向一致，通常為平行於重力方向；但些特殊情況下，例如不規則的儲倉或儲槽，需要量測特定角度的物料變化時，本發明的設計仍可施為。

本發明係利用該迫緊塞塊30將該纜線模組20的纜線芯蕊231夾設在該迫緊塞塊30及該塞塊固定座122之間。藉由該纜線芯蕊231的結構組成使得該纜線模組20即使受到物料的衝擊或拉應力的作用，該纜線模組20亦可穩固地固定於該電氣盒10底端12，不會產生滑動或脫落。

此外，本發明係在該纜線模組20中埋設有複數溫度感測單元24及複數濕度感測單元25，以檢測該纜線模組20周圍的溫度與濕度，作為調整倉庫內溫度與濕度的參考數值。

進一步而言，本發明於安裝時，係利用該安裝基座來調整該電氣盒10的放置角度，使得該纜線模組20的佈線方向能與倉庫內物位的變動方向一致，以準確的感測倉庫內物料的存量。

以上所述僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例作的任何簡單修改、等同變化與修飾，仍屬於本發明技術方案的範圍內。

10 電氣盒11 頂端                                              111容置空間112 頂開口                                        113上蓋12 底端                                              121穿孔30 迫緊塞塊                                      123塞塊固定座124 絕緣襯套13 防水接頭20 纜線模組                 21 感測訊號通道                              22第一披覆層23 鋼索                                              231 纜線芯蕊   260 芯棒                                            261尾套40 訊號處理模組

Claims (11)

1. 一種電纜式物位溫度感測器，其包含有：一電氣盒，其內部形成一容置空間，該電氣盒底部形成有一穿孔，並於穿孔內側設有一塞塊固定座，該塞塊固定座內形成一錐形孔；一纜線模組，包含一感測訊號通道、一包覆該感測訊號通道之第一披覆層、複數鋼索及複數溫度感測單元，該纜線模組係以一端穿入該電氣盒底部的穿孔及該塞塊固定座的錐形孔，該複數鋼索係呈間隔地圍繞該感測訊號通道且分別被該第一披覆層包覆於其中，該複數鋼索穿入該電氣盒之一端係穿出該第一披覆層形成有呈蕊狀散開的纜線芯蕊，該纜線芯蕊位於該塞塊固定座的錐形孔內，該感測訊號通道中係間隔地設置有該複數溫度感測單元；一迫緊塞塊，係呈錐柱狀，並對應塞入該塞塊固定座的錐形孔內，而將該纜線芯蕊迫緊於該迫緊塞塊外側壁與該塞塊固定座的錐形孔孔壁之間；一訊號處理模組，係設於該電氣盒的容置空間內且與該纜線模組的複數溫度感測單元電連接，其中該纜線芯蕊係作為該訊號處理模組之電極，其中該纜線模組背離該電氣盒之一端係包含有：一芯棒，係固接於該纜線模組背離該電氣盒之一端；及一尾套，係套設於該芯棒外，並包覆該芯棒。
2. 如請求項1所述之電纜式物位溫度感測器，其中該電氣盒係進一步包含有：一絕緣襯套，係一中空管體，且其頂端設有該塞塊固定座，而其底端穿經該電氣盒底端之穿孔。
3. 如請求項2所述之電纜式物位溫度感測器，其中該纜線模組係進一步包含有： 一保護電極，係設置於該絕緣襯套及該第一披覆層之間，並包覆該第一披覆層。
4. 如請求項1所述之電纜式物位溫度感測器，其中該纜線模組係進一步包含有：一同心接地管，係設置於該第一披覆層外，包覆該第一披覆層，並穿經該穿孔，而其側壁設置有一洩流孔。
5. 如請求項1所述之電纜式物位溫度感測器，其中該電氣盒係進一步包含有：一接地保護架，係設置於該第一披覆層外。
6. 如請求項1至5中任一項所述之電纜式物位溫度感測器，其中該電氣盒係進一步包含有：一防水接頭，係固接於該電氣盒之側壁。
7. 如請求項1至5中任一項所述之電纜式物位溫度感測器，其中該纜線模組係進一步包含有：複數濕度感測單元，係間隔地設置於該纜線模組的感測訊號通道內，並電連接至該訊號處理模組。
8. 如請求項1所述之電纜式物位溫度感測器，其中該纜線模組背離該電氣盒之一端係包含有一樞接件，其頂端係與該尾套之底端樞接；一絕緣礙子，其頂端係與該樞接件之底端固接；及一固接件，其頂端係與該絕緣礙子之底端固接。
9. 如請求項1至5中任一項所述之電纜式物位溫度感測器，係進一步包含有：一旋轉座，係設置於該電氣盒之底端，且該旋轉座側壁之相對兩端分別突伸有一旋轉軸；及一基座，其頂壁面成形有二弧狀凹槽，且該二弧狀凹槽係對應該旋轉軸設置。
10. 如請求項1至5中任一項所述之電纜式物位溫度感測器，係進一步包含有：一基座；一弧狀凹槽，係設置該基座頂面；及一旋轉座，其側壁的相對兩端分別突伸有一弧狀凸肋，而各弧狀凸肋面向該弧狀凹槽之側面分別貫穿有一滑軌，且該二滑軌係分別穿設有一固接件，該二固接件係分別穿經該二滑軌並固接於該弧狀凹槽。
11. 如請求項1至5中任一項所述之電纜式物位溫度感測器，係進一步包含有：一轉向基座；一基板；及一轉向球座，係可轉動地設置於該轉向基座及該基板之間，且被該纜線模組穿經。