专利名称：用于双色开口水位计的固态发光器的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于准确确定高压锅炉包或其它类似水/蒸汽装置内的水位的设备。更具体地，本发明采用一排垂直排列的、双色、固态发光二极管(LED)来提供光，其通过一排精密透镜聚焦并通过或蒸汽或水进行投射并显示在观看屏上。在对应于LED阵列中的每一LED的水平面处或蒸汽或水的存在将导致清楚的且不会弄错的颜色变化，该变化可在观看屏上观察到。
背景技术：
在现有技术中，双色光设计和使用于确定蒸汽锅炉中的水位被广为示范和记载。传统上，白炽光通过有色透镜而作为光源。这些设计在脆性、效率、功率要求及寿命方面有大量不足。白炽光源使用脆弱的灯丝在高温下工作。当遭受连续的振动时，该灯丝很容易被损坏并很容易断裂。此外，灯丝的高工作温度限制了白炽光源的寿命。同样的白炽光源要求高级别的运行功率且只有很小百分比的功率被转换为可用光。其余的功率被失去，主要是作为热量失去。
现有技术中有许多液位指示器，而本发明均优于这些指示器。美国专利2,510,729描述了一种指示计，其中包含水和蒸汽的垂直的柱包括多个水平通过柱的孔并允许对出现在对应水平面的柱的内容物进行可视观察。操作员可观察并确定柱的内容物从水变为蒸汽的水平面。
在美国专利2,024,815和2,115,889中，示出了使用水、蒸汽和光的反射和折射特性的指示器。在每种情况下，操作员观察多个量表内的各个量表并能通过观察与对应于从水到蒸汽的变化的水平面相关联的颜色变化而确定水/蒸汽水平面。美国专利2,115,889的设备提供了另一可在更远的距离可视地观察量表的装置，更具体地，在远离量表并位于量表下面的位置。光经白炽光源而提供在每一这些设备中。
美国专利4,836,022描述了用在蒸汽锅炉中的双色水位计，并提供了对提供自光源的光的亮度的改善，且包括了意在减少水位计的维护频率的优点。光由日光灯提供且颜色经两个平面引入，一个被涂成红色，另一个为绿色。水位计增加了红光的亮度以允许其在黑暗的或紊流的水条件下工作，前述条件使得大多数先前的设备不能工作。另一优点在于该设备不需要经常清洁。传统上，包含在锅炉内的水中的杂质会沉积在透镜上并逐步减少有效光传输。该影响可通过增加光亮度而得以减轻。

发明内容
本发明提供了测量系统，其组合了固态发光器和相应的观看屏，其可帮助准确地确定蒸汽锅炉或类似设备中的水位，且能以安全、经济、及有效率的方式进行确定。
在水位计发光器中发光二极管用作光源降低了运营成本，因为大多数或实质上所有功率均被转换为可见光。此外，LED的额定寿命是100000小时。LED不受持续振动的影响。LED能够直接产生红光和绿光，从而消除了对有色玻璃的需要。最后，LED仅要求最小的运行功率，且固态发光器的使用对于危险环境而言本质上就是安全的。
根据本发明的一方面，提供了一种用于确定蒸汽/水环境中的水位的双色开口水位计，蒸汽/水环境如锅炉汽鼓，其包括包含一排高亮度、窄射束、红/绿发光二极管的电子印刷电路板；电子印刷电路板安装在电子隔板上；隔板包括多个观看口，所述观看口分别与发光二极管排成一行，观看口的数量最好实质上等于发光二极管的数量；用于保护印刷电路板免受外面的外壳处存在的高温的隔热板，其包括多行偏移的槽(offset slot)以减少热量传输；及显示装置，如观看屏，源自发光二极管的光投射在显示装置上以便由操作员观察。
根据本发明另一方面，提供了一种用于确定蒸汽/水环境中的水位的双色开口水位计发光器，蒸汽/水环境如锅炉汽鼓，其包括包含一排高亮度、窄射束、红/绿发光二极管的电子印刷电路板；电子印刷电路板安装在电子隔板上；隔板包括多个观看口，所述观看口分别与发光二极管排成一行，观看口的数量最好实质上等于发光二极管的数量；用于保护印刷电路板免受外面的外壳处存在的高温的隔热板，其包括多行偏移的槽以减少热量传输。
根据本发明的一方面，提供了一种用于确定蒸汽/水环境中的水位的双色开口水位计，蒸汽/水环境如锅炉汽鼓，其包括包含一排高亮度、窄射束、红/绿发光二极管的电子印刷电路板；电子印刷电路板安装在电子隔板上；包括多个观看口的透镜隔板，每一包含的装置如平凸型透镜用于聚焦源自发光二极管的光，所述观看口分别与发光二极管排成一行，观看口的数量最好实质上等于发光二极管的数量；用于保护印刷电路板免受外面的外壳处存在的高温的隔热板，其包括多行偏移的槽以减少热量传输；及显示装置，如观看屏，源自发光二极管的光投射在显示装置上以便由操作员观察。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于确定蒸汽/水环境中的水位的双色开口水位计发光器，蒸汽/水环境如锅炉汽鼓，其包括包含一排高亮度、窄射束、红/绿发光二极管的电子印刷电路板；电子印刷电路板安装在电子隔板上；包括多个观看口的透镜隔板，每一包含的装置如平凸型透镜用于聚焦源自发光二极管的光，所述观看口分别与发光二极管排成一行，观看口的数量最好实质上等于发光二极管的数量；用于保护印刷电路板免受外面的外壳处存在的高温的隔热板，其包括多行偏移的槽以减少热量传输。
本发明的另一方面提供了用于确定锅炉蒸汽加热器或类似水/蒸汽设备中的水位的方法，其包括步骤投射来自一个或多个第一颜色发光二极管的第一光；投射来自一个或多个第二颜色发光二极管的第二光；将所述第一和第二光通过一包含不同水平面的蒸汽和水的柱而投射在投射屏上，投射屏相对于所述发光二极管位于所述柱的另一侧；沿柱的不同垂直水平面观察投射屏上第一和第二光的位置；基于所观察的投射屏上第一和第二光的位置，确定每一所述不同垂直水平面处水或蒸汽的存在。
附图简要说明

图1a为传统水位计的立体图，示出了一列观看口。
图1b为单个观看口的立体图。
图1c为单个观看口的分解立体图。
图2a、2b和2c组成了根据本发明一实施例的系统的立体图，其包括部件从左至右依次为水位显示、水位计、及发光器。
图3a是根据本发明一实施例的发光器的分解立体图。
图3b是图3a的发光器完成组装后的立体图。
图3c为根据本发明一实施例的电子隔板和透镜隔板的分解立体图。
图3d为图3c的透镜隔板的立体图，包括一排透镜，透镜之一呈现在分解图中。
图3e是根据本发明一实施例的发光器的外壳的分解立体图。
图4a为根据本发明一实施例的内显示侧板的立体图。
图4b为根据本发明一实施例的水位显示装置的分解立体图。
图4c为图4b的水位显示装置完成组装后的立体图。
图5为根据本发明第二实施例的水位显示装置的分解立体图。
图6为图5的水位显示装置在完成组装后的立体图。
具体实施例方式
本发明系统包括两个主要构件发光器和水位显示装置。
这两个主要构件与图1a中所见的传统水位计22相合。传统水位计22由一连串观看口3组成，其沿柱2垂直排列，每一观看口包括由玻璃保护的开口4，光可通过该开口。当安装在开水锅炉或类似设备上时，水或蒸汽或二者的结合将从锅炉穿过管1并进入柱2。希望观察柱2的操作员可通过一连串观看口3凝视，并确定水位计即锅炉内的水位。
如图2a、2b和2c中所示，发光器14和水位显示装置23通过接口与水位计22相合，接口形成于发光器的外壳上的钩18和水位计的柱2上的水位显示装置及螺栓17之间。
参考图3a-3e，发光器可包括包含一排红和绿光发光二极管(LED)19的电子印刷电路板(PCB)10、一排平凸型透镜13、及外壳20，透镜的数量等于LED19的数量，外壳20由第一部分8和第二部分9组成，其适于连接到传统水位计。PCB10使用精密电阻器来调节提供给每一LED19的电流。PCB还使用对应于每一LED19的接线盒，其提供用于输入功率的连接点并允许在各个PCB10之间跨接。PCB10安装在电子隔板11上，其继而连接到外壳的第一部分8和第二部分9。透镜隔板12邻近于LED19阵列放置并连接到外壳的第一和第二部分8、9。该透镜隔板12具有多个平凸型透镜13，其数量等于出现在PCB10上的LED19的数量。这些透镜13通过外壳的第一部分8上的隔热板26中的相等数量的孔21进行聚光，以提供将要通过水位计的光。
发光器的第一和第二部分8、9还包括偏移的槽24的阵列，其实际上从顶部到底部完全延伸。这些槽24及偏移被设计来限制源自水位计中的热传输。用于蒸汽锅炉的水位计的典型工作环境温度非常高，通常在华氏696度(摄氏369度)的范围内。通过将这些槽引入到该设计中，通过传导从水位计传到PCB板组件和LED的热传输得以减少，且LED被隔离于这些高工作温度。
现在参考图4a、4b和4c，水位显示装置23可包括观看屏15，用于查看传输自LED的光，其已通过传统水位计，还可包括可调节的侧板5，用于阻挡未使用的红和绿图象，外壳的第一部分16和第二部分7适于连接到传统水位计。可调节的侧板5在所涉及水平面提供开口6并阻挡不想要的红和绿光的显示。可调节的侧板5确保操作员可清楚地在水平面之间区分并减少错误。
现在参考图5和6，提供第二隔热板25以用于减少从水位计22到观看屏15的热传输。另外，偏移的槽24的阵列实际上完全从水位显示装置23的顶部到底部延伸。这些槽24及偏移被设计来限制源自水位计22的多余热量的传输，其可能削弱显示装置的功能。
实用性在此示出的双色水位计和发光器总体上提供了改进的装置，其用于确定锅炉汽鼓、加热器、或类似水/蒸汽设备中的水位。
权利要求
1.一种用于确定锅炉汽鼓、加热器或类似水/蒸汽设备中的水位的双色水位计，其特征在于包含一排高亮度、窄射束、第一颜色和第二颜色发光二极管(19)的电子印刷电路板(10)；所述电子印刷电路板(10)安装在电子隔板(11)上；包括多个观看口的透镜隔板(12)，每一所述观看口包含装置如平凸型透镜(13)以用于聚焦源自所述发光二极管(19)的光，所述观看口的数量等于发光二极管的数量，且所述观看口与所述发光二极管(19)对准；用于使所述印刷电路板(10)隔离于外壳处存在的高温的隔热板(26)；及显示装置(15)，源自发光二极管(19)的光投射在显示装置上以便由操作员观察。
2.一种用于确定锅炉汽鼓、加热器或类似水/蒸汽设备中的水位的双色水位计，其特征在于包含一排高亮度、窄射束、第一颜色和第二颜色发光二极管(19)的电子印刷电路板(10)；所述电子印刷电路板(10)安装在电子隔板(11)上；包括多个观看口的隔板(12)，观看口与所述发光二极管(19)对准；用于使所述印刷电路板(10)隔离于外壳处存在的高温的隔热板(26)；及显示装置(15)，源自发光二极管(19)的光投射在显示装置上以便由操作员观察。
3.一种用于确定锅炉汽鼓中的水位的双色水位计发光器，其特征在于包含一排高亮度、窄射束、第一颜色和第二颜色发光二极管(19)的电子印刷电路板(10)；所述电子印刷电路板(10)安装在电子隔板(11)上；包括多个观看口的透镜隔板(12)，每一所述观看口包含装置如平凸型透镜(13)以用于聚焦源自所述发光二极管(19)的光，所述观看口的数量等于发光二极管的数量，且所述观看口与所述发光二极管(19)对准；及用于使所述印刷电路板(10)隔离于外壳处存在的高温的隔热板(26)。
4.一种用于确定锅炉汽鼓中的水位的双色水位计发光器，其特征在于包含一排高亮度、窄射束、第一颜色和第二颜色发光二极管(19)的电子印刷电路板(10)；所述电子印刷电路板(10)安装在电子隔板(11)上；包括多个观看口的隔板(12)，观看口与所述发光二极管(19)对准；及用于使所述印刷电路板(10)隔离于外壳处存在的高温的隔热板(26)。
5.根据权利要求1或2所述的一种用于确定锅炉汽鼓、加热器或类似水/蒸汽设备中的水位的双色水位计，其中所述高亮度、窄射束、第一颜色和第二颜色发光二极管(19)阵列包括至少两个并行排列并独立操作的所述第一颜色的发光二极管，及至少两个并行排列并独立操作的所述第二颜色的发光二极管。
6.根据权利要求3或4所述的双色水位计发光器，其中所述高亮度、窄射束、第一颜色和第二颜色发光二极管(19)阵列包括至少两个并行排列并独立操作的所述第一颜色的发光二极管，及至少两个并行排列并独立操作的所述第二颜色的发光二极管。
7.根据权利要求1、2或5所述的一种用于确定锅炉汽鼓、加热器或类似水/蒸汽设备中的水位的双色水位计，其中所述第一颜色是红色。
8.根据权利要求1、2、5或7所述的一种用于确定锅炉汽鼓、加热器或类似水/蒸汽设备中的水位的双色水位计，其中所述第二颜色是绿色。
9.根据权利要求3、4或6所述的一种用于确定锅炉汽鼓、加热器或类似水/蒸汽设备中的水位的双色水位计发光器，其中所述第一颜色是红色。
10.根据权利要求3、4、6或9所述的一种用于确定锅炉汽鼓、加热器或类似水/蒸汽设备中的水位的双色水位计发光器，其中所述第二颜色是绿色。
11.用于确定锅炉汽鼓、加热器或类似水/蒸汽设备中的水位的方法，其特征在于步骤投射来自一个或多个第一颜色发光二极管的第一光；投射来自一个或多个第二颜色发光二极管的第二光；将所述第一和第二光通过一包含不同水平面的蒸汽和水的柱，其相对于所述发光二极管位于所述柱的另一侧；沿柱的不同垂直水平面观察第一和第二光的位置；及基于所观察的第一和第二光的位置，确定每一所述不同垂直水平面处水或蒸汽的存在。
12.根据权利要求11所述的用于确定锅炉汽鼓、加热器或类似水/蒸汽设备中的水位的方法，其特征在于所述确定每一所述不同垂直水平面处水或蒸汽的存在的步骤是基于所观察的投射屏上的第一和第二光的位置。
13.根据权利要求11或12所述的用于确定锅炉汽鼓、加热器或类似水/蒸汽设备中的水位的方法，其特征在于所述投射第一光的步骤使用至少两个并行排列且独立操作的所述第一颜色的发光二极管。
14.根据权利要求11、12或13所述的用于确定锅炉汽鼓、加热器或类似水/蒸汽设备中的水位的方法，其特征在于所述投射第二光的步骤使用至少两个并行排列且独立操作的所述第二颜色的发光二极管。
15.根据权利要求11或12所述的用于确定锅炉汽鼓、加热器或类似水/蒸汽设备中的水位的方法，其特征在于所述第一颜色为红色。
16.根据权利要求11、12或13所述的用于确定锅炉汽鼓、加热器或类似水/蒸汽设备中的水位的方法，其特征在于所述第二颜色为绿色。
全文摘要
本发明提供了用于双色开口水位计的固态发光器和显示装置，其适于用在高压汽鼓或类似水/蒸汽设备中以帮助进行这样的设备中的水位的准确确定。发光器包括一排作为光源的双色固态发光二极管(LED)，及精密透镜，以对来自LED的光聚焦通过水位计体并投射在观看屏上。
文档编号G01F23/292GK1711463SQ200380102793
公开日2005年12月21日 申请日期2003年11月3日 优先权日2002年11月4日
发明者戴维·卡利克斯, 约翰·斯潘塞 申请人:福斯尔动力系统公司