Расходомер-дозатор жидкостей

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения (дозирования) расходов жидкостей , в том числе и горючего на транспортных средствах. Цель изобретения - повышение точности определения расхода (дозирования) жидкостей (например, горючего ). Изменение расхода осуществляется путем фиксации определенных уровней, достигаемых поплавком. Поплавок снаряжен постоянным магнитом и перемещается в корпусе датчика по двум направляющим патрубкам из немагнитного материала, в которых с определенным разносом по высоте установлены герконы. Величина этого разноса и определяет величину дозы. Для учета изменения объема исследуемой жидкости, например, при изменении температуры, в первом патрубке расположен шток температурной компенсации, омываемый исследуемой жидкостью (для выравнивания температуры). Этот шток, изменяя свою длину пропорционально температуре, изменяет разнос герконов таким образом, что вес дозы остается прежним. Состояние герконов фиксируется электронным блоком, который определяет расход жидкости и управляет электроклапанами гидравлической схемы устройства. 4 з.п.ф-лы, 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 F 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4603965/10 (22) 09.11, 88 (46) 30.03.91. Бюл. ¹ 12 (71) Харьковский институт радиоэлектроники им. акад,М;К.Янгеля (72) А.Н.Зеленин, М.Г.Дубровский и В.П,Гуменюк (53) 681.12 (088.8) (56) Радио, 1988, № 3, с. 17-18. (54) РАСХОДОМЕP-ДОЗАТОP ЖИДКОСТЕЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения (дозирования) расходов жидкостей, в том числе и горючего на транспортных средствах. Цель изобретения повышение точности определения расхода (дозирования) жидкостей (например, горючего). Изменение расхода осуществляется путем фиксации определенных уровней, доИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения (дозирования) расходов жидкостей, в том числе и горючего на транспортных средствах.

Цель изобретения — повышение точности определения расхода (дозирования) жидкостей (например, горючего) путем компенсации теплового расширения жидкости, На чертеже изображена схема предлагаемого расходомера дозатора.

Расходомер-дозатор содержит датчик 1, первый и второй электроклапаны 2 и 3 соответственно, электронный блок 4, насос 5, магистраль 6 трубопровода, потребитель 7, корпус 8 датчика, крышку 9 корпуса датчика, „„Я „„1638554 Al стигаемых поплавком. Поплавок снаряжен постоянным магнитом и перемещается в корпусе датчика по двум направляющим патрубкам из немагнитного материала, в которых с определенным разносом по высоте установлены герконы. Величина этого разноса и определяет величину дозы. Для учета изменения объема исследуемой жидкости, например, при изменении температуры, в первом патрубке расположен шток температурной компенсации, омываемый исследуемой жидкостью (для выравнивания температуры). Этот шток, изменяя свою длину пропорционально температуре, изменяет разнос герконов таким образом, что вес дозы остается, прежним. Состояние герконов фиксируется электронным блоком, который определяет расход жидкости и управляет электроклапанами гидравлической схемы устройства. 4 з.п.ф-лы, 1 ил. поплавок 10, магнит 11, первый и второй направляющие патрубки 12 и 13, шток 14 температурной компенсации, первый и вто рой герконы 15 и 16, первую и вторую прижимные пружины 17 и 18, первую и вторую контргайки 19 и 20, первый и второй полые винты 21 и 22, перепускной клапан 23, цилиндрические отверстия с реэьбовыми поверхностями 24 и 25, штуцер 26 входа датчика, штуцер 27 выхода датчика, штуцер

28 входа насоса, штуцер 29 выхода насоса, соответственно, первый, второй и третий штуцеры 30-32 первого электроклапана 2 соответственно, первый, второй и третий штуцеры 33-35 второго электроклапана 3, RS-триггер 36, конденсатор 37, реэистив1638554 ную цепь 38 фиксации входного уровня, регистратор (счетчик) 39 изменений состояния RS-триггера, оптрон 40, реле 41, шунтирующий диод 42, трубопроводы 43-47, группу нормально разомкнутых контактов

48 реле 41, Гидравлическая схема соединения элементов устройства следующая. Магистраль

6 трубопровода (от источника жидкости, расход которой контролируется или дозируется) подсоединена к первому штуцеру 30 первого электроклапана 2, второй штуцер

31 первого электроклапана 2 посредством трубопровода 43 подсоединен к штуцеру 28 входа насоса 5, штуцер 29 выхода насоса 5 через трубопровод 44 соединен со вторым штуцером 34 второго электроклапана 3, первый штуцер 33 второго электроклапана

3 через трубопровод 45 подсоединен к штуцеру 26 входа датчика 1, штуцер 27 выхода датчика 1 через трубопровод 46 подсоединен к третьему штуцеру 32 первого электроклапана 2, а третий штуцер 35 второго электроклапана 3 через трубопровод 47 подключен к потребителю.

Устройство работает следующим образом.

Если при включении питания поплавок

10 не находится s крайнем нижнем положении (не замкнут второй геркон 16) на R-входе RS-триггера 36 на время заряда конденсатора 37 присутствует уровень "0".

Из-за этого на инверсном выходе RS-триггера 36 устанавливается выходной сигнал уровня "1", оптрон 40 заперт, ток во вторичной цепи оптрона 40 не протекает, и нормально разомкнутые контакты 48.реле 41, включенные в управляющие цепи первого 2 и второго 3 электроклапансв, обеспечивают такое положение заслонок первого 2 и второго 3 электроклапанов, при котором насос

5 откачивает жидкость из датчика 1. к потребителю 7 (по току жидкости подключены следующие элементы устройства: штуцер 27 выхода датчика 1, трубопровод 46, третий штуцер 32 первого электроклапана 2, второй штуцер 31 первого электроклапана 2, трубопровод 43, штуцер 28 входа насоса 5, штуцер 29 выхода насоса 5,.трубопровод 44, второй штуцер 34 второго электроклапана

3, третий штуцер 35 второго электроклапана

3, трубопровод 47, потребитель 7.

Наличие уровня "0" на прямом выходе

RS-триггера 36 не вызывает срабатывания регистратора 39, При отборе жидкости из датчика 1 уровень жидкости в датчике 1 понижается, при .этом опускается поплавок 10. При достижении поплавком 10 такого уровня, когда постоянный магнит 11 вызывает. 10. При достижении поплавком 10 такого уровня, когда постоянный магнит 11 вызывает срабатывание второго геркона 16 на

S-вход RS-триггера поступает сигнал уровня "0", RS-триггер 36 изменяет свое состоя5

55 срабатывание второго геркона 16 Hà S-вход

RS-триггера 36 поступает сигнал уровня "0" (S-вход RS-триггера 36 через второй геркон

16 соединен с общей шиной устройства), RS-триггер 36 изменяет свое состояние, в результате чего сигнал на прямом выходе

RS-триггера уровня "1" вызывает срабатывание регистратора 39 (счетчика), а сигнал на инверсном выходе RS-триггера 36 уровня

"0" вызывает срабатывание оптрона 40, ток во вторичной цепи которого вызывает срабатывание реле 41, замыкая группу нормадльно разомкнутых контактов 48, Учитывая то, что контакты 48 реле 41 включены в управляющие цепи первого 2 и второго 3 электроклапанов, замыкание этих контактов вызывает изменение положения заслонок первого 2 и второго 3 электроклапанов на такое, при котором насос 5 начинает закачивать жидкость из магистрали 6 в датчик 1 (по току жидкости подключены следующие элементы устройства: магистраль 6, первый штуцер 30 первого электроклапана 2, второй штуцер 32 первого электроклапана 2, трубопровод 43, штуцер 28 входа насоса 5, штуцер 29 выхода насоса 5, трубопровод 44, второй штуцер 34 второго электроклапана 3, первый штуцер 35 второго электроклапана

3, трубопровод 45, штуцер 26 входа датчика1;

Поступающая в датчик жидкость вызывает перемещение поплавка 10 вверх. Закачивание жидкости происходит до тех пор, пока прстоянный магнит 11 на поплавке 10 не вызовет срабатывание первого 15 геркона. При этом на R-вход RS-триггера 36 поступает сигнал уровня "0" (R-вход

RS-триггера 36 через первый 15 геркон соединен с общей шиной устройства), RS-триггер 36 изменяет свое состояние, в результате чего сигнал на прямом выходе

RS-триггера уровня "0" не вызовет срабатывания регистратора 39 (счетчика), а сигнал на инверсном выходе RS-триггера 36 уровня

"1" разрывает ток во вторичной цепи оптрона 40 и приводит группы контактов 48 реле

41 в нормально разомкнутое состояние. Эти контакты, включенные в управляющие цепи первого 2 и второго 3 электроклапанов, обеспечивают такое положение заслонок первого 2 и второго 3 электроклапанов, при котором насос 5 откачивает жидкость из датчика 1 к потребителю 7. При отборе жидкости из датчика 1 уровень жидкости в датчике 1 понижается и опускается поплавок

1638554 поплавка 10 в крайнее нижнее положение.

В этом случае, при включении устройства 20 иэ-за замыкания второго геркона 16 посто25

35

45

55 ние, срабатывают регистратор 39 (счетчик) и оптрон 40, ток во вторичной цепи которого, вызывает срабатывание реле 41 и перевод заслонок первого 2 и второго 3 электроклапанов а положение, при котором насос 5 начинает закачивать жидкость иэ магистрали 6 в датчик 1.

Далее циклы работы устройства повторяются.

Если после продолжительного неиспользования устройства по каким-либо причинам произошло вытекание жидкости из датчика по трубопроводам либо в магистраль, либо k потребителю (как это часто бывает, например. в автомобилях из-за перепада давлений в связи с разной высотой расположения карбюратора и топливного бака), то это приводит к опусканию янным магнитом 11 на поплавке 10 сразу начинается режим закачивания жидкости в датчик по описанному алгоритму.

Температурная компенсация изменения объема измеряемой жидкости практически не вызывает-изменения положения по высоте второго геркона 16 (материал, из которого выполнен второй направляющий патрубок 13, имеет пренебрежимо малый коэффициент теплового расширения по сравнению с коэффициентом теплового расширения измеряемой жидкости), разнос герконов по высоте должен быть обеспечен согласованным с изменением объема исследуемой жидкости перемещением (в данном случае подьемом) первого геркона 15. Это и осуществляется за счет изменения линейного размера штока 14 температурной компенсации (материал штока 14 температурной компенсации имеет коэффициент теплового расширения, соизмеримый с коэффициентом теплового расширения измеримой жидкости). Для осуществления температурной компенсации объемного расширения измеряемой жидкости должно выполняться следующее соотношение

114К14= h Кж где 114 — длина свободной части штока 14 температурной компенсации;

Ki4 — коэффициент линейного температурного расширения материала, иэ которого изготовлен шток 14 температурной компенсации;

h — разнос по высоте первого 15 и вто-. рого 16 герконов. определяющий дозу расходомера-дозатора;

К вЂ” коэффициент объемного расшире-"= ния контролируемой жидкости, который при неизменной площади основания рабочей полости датчика является эквивалентом коэффициента линейного расширения.

Исходно параметры h и !14 устанавливают при тарировке датчика, например, при =20 С.

Таким образом за счет температурной компенсации осуществляется квазивьсовой метод измерения расхода (доз) жидкости, что повышает общую точность устройства, -Формула изобретения

1. Расходомер-дозатор жидкостей, содержащий датчик, насос с входным и выходным штуцерами, электронный блок с регистратором, первый электроклапан с первым, вторым и третьим штуцерамй и трубопроводы, которые гидравлически соединяют магистрали от источника и потребителя с элементами устройства, причем датчик содержит корпус со штуцерами входа и выхода, крышку с перепускным клапаном, постоянный магнит и первый и второй нормально разомкнутые магнитоуправляемые контакты, через которые соответственно первый и второй входы электронного блока подключены к общей шине, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения весового расхода жидкостей, дополнительно введены второй электроклапан, идентичный первому, шток температурной компенсации, поплавок, первый и второй направляющие патрубки с устройствами фиксации мэгнитоуправляемых контактов и элементами фиксации путрубков в корпусе датчика параллельно его основной оси, при этом патрубки выполнены из немагнитного материала в виде герметичных по нижнему торцу полуоткрытых цилиндров так, что внутренняя полость второго патрубка достигает ego полувысоты, à so внутренней полости первого патрубка размещен и зафиксирован шток температурной компенсации с возможностью вертикального смещения, причем в полостях первого и второго направляющих патрубков расположены соответственно первый и второй магнитоуправляемые контакты, зафиксированные устройствами фиксации так, что первый магнитоуправляемый контакт прилегает к верхнему торцу штока температурной компенсации, второй — к днищу полости, а поплавок размещен внутри корпуса и выполнен полым и герметичным иэ инертного по отношению к контролируемой жидкости немагнитного материала и имеет два сквозных отверстия, через которые проходят на7

1638554 правляющие патрубки, на верхней внутренней поверхности поплавка закреплен постоянный магнит, при этом его полюса обращены к сквозным отверстиям поплавка, магистраль трубопровода от источника подключена к первому штуцеру первого электроклапана, второй штуцер которого соединен со штуцером входа насоса, штуцер выхода насоса соединен с вторым штуцером второго электроклапана, первый штуцер которого соединен со штуцером входа датчика, штуцер выхода датчика соединен с третьим штуцером первого электроклапана, а третий штуцер второго электроклапана соединен с трубопроводом потребителя.

2.Расходомер-дозатор по и, 1, о т л и ч аю шийся тем, что электронный блок содержит RS-триггер, конденсатор, резистивную цепь фиксации входного уровня, состоящую из двух последовательно включенных резисторов, общая точка которых подключена K положительной клемме источника питания, регистратор (счетчик) изменения состояний RS-триггера и оптрон, во вторичную цепь которого включено реле, зашунтированное диодом, а контакты этого реле включены в управляющие цепи первого и второго электроклапанов, .при этом Rвход RS-триггера через конденсатор подключен к общей шине и между R- u S-входами RS-триггера включена резистивная цепь фиксации входного уровня, прямой выход RS-триггера соединен с входом регистратора, а инверсный выход RS-триггера нагружен на оптрон, причемЯ-вход RS-триггера соединен с клеммой, являющейся первым входом электронного блока, а S-вход

RS-триггера сбединен с клеммой, являющейся вторым входом электронного блока.

3. Расходомер-дозатор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что шток температурной

5 компенсации имеет винтовой наконечник, посредством которого шток зафиксирован в резьбовом отверстии в днище первого направляющего патрубка, причем длину свободной части штока выбирают из

10 соотношения

К

Кж

К14

15 где Кж и К14 — коэффициенты температурного расширения контролируемой жидкости и материала, из которого изготовлен шток;

h — разнос по высоте первого и второго магнитоуправляемых контактов.

20 4, Расходомер-дозатор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что направляющие патрубки имеют резьбу по внешним обводам в верхней и нижней частях, а также резьбу по верхней внутренней поверхности, 25 причем патрубки зафиксированы в резьбовых отверстиях днища корпуса, расположенных симметрично в одной диаметральной плоскости со штуцерами входа и выхода датчика, а верхние торцы

30 патрубков выходят через сквозные отверстия в крышке датчика и герметично зафиксированыны.

5. Расходомер-дозатор по и, 1, о тл и ч аю шийся тем, что магнитоуправляемый

35 контакт связан с прижимной пружиной и зафиксирован на внутренней поверхности верхней части направляющего патрубка.

1638554

617 л 11 2522 209 1д

Составитель В. уткин

Редактор Т, Парфенова Техред М.Моргентал Корректор Н. Ревская

Заказ 921 Тираж 416 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101