Топливомер

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению запаса топлива в крупнотоннажных резервуарах и баках транспортных средств, например на тепловозах. Топливомер содержит логический элемент, несколько пар датчиков уровня топлива, размещенных в резервуаре, сумматор и делитель, соединенный с регистратором, несколько пар разомкнутых электродов, размещенных вблизи днища резервуара, таймер, пороговый элемент, электроуправляемый клапан, источник напряжения со средней точкой и несколько пар измерителей. Данные конструктивные элементы топливомера соединены друг с другом соответствующим образом. Каждая пара датчиков уровня топлива размещена на максимальном удалении друг от друга, например, в диагональных направлениях резервуара. Технический результат состоит в повышении точности и объективности измерений запаса топлива при различных динамических воздействиях на него. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к измерению запаса топлива в крупнотоннажных резервуарах и баках транспортных средств, например на тепловозах.

Известно устройство для одновременного измерения уровня, высоты границы раздела и плотности жидких сред (авт. свид. СССР №690306).

Устройство имеет показывающий прибор, вычислительный блок и трансформаторный мост с автоматическим уравновешиванием, к выходам которого подключено несколько емкостных преобразователей, установленных в нижней и верхней частях резервуара.

За прототип принят измеритель границы раздела двух сред с разной плотностью (авт. свид. СССР №1597578).

Устройство имеет индикатор, вычислительный блок, логический элемент, несколько датчиков давления, установленных по высоте резервуара на разных уровнях.

Основным недостатком этих устройств является нарушение измерений при динамических воздействиях на жидкость и резервуар.

Цель изобретения состоит в повышении объективности измерений запаса топлива при различных динамических воздействиях на него.

Суть изобретения заключается в попарном распределении измерительных датчиков по внутреннему объему резервуара и сопоставлении результатов их измерений после автоматического удаления сопутствующей жидкой фракции. Реализация сути достигнута вертикальным размещением в резервуаре линейных измерительных датчиков. Каждый измерительный датчик снабжен электродом, установленным вдоль его дна и подключенным к разным полюсам источника напряжения по схеме измерения проводимости сопутствующей жидкой фракции, в частности воды.

Блок-схема топливомера представлена на фигуре 1.

Топливомер имеет не менее двух датчиков уровня топлива 1. Датчики уровня топлива 1 размещены в топливном резервуаре 2 по вертикалям на наибольшем расстоянии друг от друга, преимущественно по диагонали прямоугольного резервуара.

Каждый датчик уровня топлива 1 подключен к отдельному измерителю 3 параметра, изменяемого при возрастании или убывании уровня топлива, например, электрической емкости.

Выходы пары измерителей 3 подключены к соответственным входам сумматора 4. При наличии других пар датчиков и измерителей необходимы дополнительные сумматоры 4.

Таймер 5 соединен с управляющим входом сумматора 4, выход которого соединен с делителем 6, образуя последовательную цепочку. Делитель 6 играет роль усреднителя, поэтому при двух датчиках 1 он настроен постоянно на деление пополам, то есть на два. Выход делителя подключен к регистратору 7.

Командный вход таймера 5 подключен к выходу порогового элемента 8 через логический элемент НЕ 9.

Выход пороговою элемента 8, кроме того, подключен к управляющему входу электроуправляемого клапана 10.

Электроуправляемый клапан 10 установлен в днище резервуара 2.

Пороговый элемент 8 включен последовательно в цепь, содержащую источник напряжения 11 и пару разомкнутых электродов 12 и 13.

Электроды 12 и 13 размещены в резервуаре 2 на минимальном уровне над его днищем и соединены с разнополярными выводами источника напряжения 11 и парой датчиков уровня топлива 1.

Источник напряжения 11 и пара измерителей 3 имеют общую среднюю точку в цепи питания.

Топливомер работает следующим образом.

Пороговый элемент 8, включенный последовательно в цепь, содержащую источник напряжения 11 и пару разомкнутых электродов 12 и 13, работает по принципу измерения проводимости между своими электродами. При появлении воды в баке 2 под слоем топлива, которая является сопутствующей жидкостной фракцией, проводимость в зазоре между электродами 12 и 13 резко снижается и срабатывает пороговый элемент 8.

Пороговый элемент 8 через логический элемент НЕ 9 и таймер 5 отключает сумматор 4 и одновременно включает электроуправляемый клапан 10.

Отключенный сумматор 4 перестает функционировать, и прекращается регистрация уровня топлива. Наличие воды на днище резервуара вносит погрешность в информацию о запасе топлива.

Электроуправляемый клапан 10 открывает слив воды из резервуара 2, и ее уровень снижается до пределов допустимого, то есть так, чтобы она не соприкасалась с нижними концами датчиков уровня топлива 1. Восстановление минимальной проводимости в зазоре между электродами 12 и 13 после слива вредной жидкостной фракции сопровождается отключением порогового элемента 8 и появлением команды для регулярного измерения уровня топлива.

Расстояние между днищем и электродами 12 и 13 устанавливается в пределах допустимого объема воды в резервуаре 2. Некоторый объем воды в топливном баке 2 может присутствовать в связи с неуправляемой конденсацией ее из топлива при перепадах внешних температур, что особенно заметно в крупнотоннажных резервуарах, и прочими причинами.

Измерение уровня топлива в результате включения измерителей 3 по схеме со средней точкой происходит в противофазе.

Сумматор 4 настроен на режим вычитания, что меняет знак у второго слагаемого, и абсолютная величина результата от противофаз не искажается.

Регулярность измерений уровня топлива и регистрации величин, создаваемая таймером 5, позволяет с учетом предыдущих показаний определить интенсивность расхода за равные периоды времени.

Диагональное размещение пары датчиков уровня топлива 1, в частности, на транспортных средствах сопровождаемое усреднением показаний, существенно повышает точность измерений, которая основана не на одном отсчете как обычно, а на двух экстремальных, что особенно важно.

В результате инерции при движении транспортного средства по кривым участкам пути топливо приобретает отклонение от естественного уровня. При варианте с одним датчиком уровня топлива, установленным на серединной вертикали, уровень измеряется с погрешностью, вызываемой искажением верхней и нижней его границ.

Участки пути с подъемами и спусками и волновые колебания, зависимые в том числе от режимов торможения и разгона, аналогично влияют на положение границ топлива в резервуаре и на погрешность результатов, что существенно уменьшено при паре или нескольких парах измерений по схеме с усреднением.

Исключение воды из резервуара, создающей при колебаниях неопределенную по плотности смесь жидкостей или их расслоение, обеспечивает регламентированные условия работы датчикам уровня топлива, что предупреждает нарушения функционирования схемы измерения.

Формула изобретения

1. Топливомер, содержащий логический элемент, несколько пар датчиков уровня топлива, размещенных в резервуаре, сумматор и делитель, соединенный с регистратором, отличающийся тем, что он дополнен несколькими парами разомкнутых электродов, размещенных вблизи днища резервуара, таймером, пороговым элементом, электроуправляемым клапаном, источником напряжения со средней точкой и несколькими парами измерителей, соединенными своей средней точкой по питанию со средней точкой источника напряжения и входами с соответствующей парой датчиков уровня топлива, потенциальные выводы которых обособленно соединены с отдельными разомкнутыми электродами и потенциальными выводами источника напряжения через пороговый элемент, выход которого соединен с электроуправляемым клапаном и входом логического элемента, который выполнен по схеме НЕ и соединен с последовательно включенными таймером, сумматором и делителем, при этом выходы измерителей соединены с информационными входами сумматора и делитель настроен на число, равное количеству измерителей, кроме того, каждая пара датчиков уровня топлива размещена на максимальном удалении друг от друга, например, в диагональных направлениях резервуара.

2. Топливомер по п.1, отличающийся тем, что датчики уровня топлива выполнены линейными, размещены в резервуаре по вертикалям и их количество равно количествам измерителей и разомкнутых электродов.

РИСУНКИ

Рисунок 1