Турбинный расходомер

Настоящее изобретение относится к турбинным расходомерам. Способ и турбинный расходомер, соответствующие настоящему изобретению и предназначенные для определения количества жидкости, протекающей через турбинный расходомер, позволяют установить фактическую величину расхода жидкости в нелинейный условиях и, как результат, определить количество протекающей через расходомер жидкости, которое необходимо вычислить с большей точностью, чем при допущении о работе турбинного расходомера при линейных условиях. Турбинный расходомер содержит ротор с множеством лопаток, установленных поперек направления движения потока жидкости, и блок управления для непрерывной регистрации импульсных сигналов в моменты времени Т_i, генерируемых за каждый полный оборот ротора, и вычисления количества жидкости, протекающей через расходомер. При этом блок управления выполнен с возможностью измерения интервалов времени ΔT_i=(T_i-T_i-1), проходящих между последовательными импульсными сигналами, для определения величины расхода FR_i, соответствующей каждому из указанных интервалов ΔT_i=(T_i-T_i-1), на основе экспериментальной калибровочной нелинейной аналитической функции, которая коррелирует изменение расхода предварительно выбранной жидкости с изменением интервала времени между последовательными импульсными сигналами турбинного расходомера, и с возможностью вычисления дискретного количества жидкости V_i=T_i×FR_i, протекающей в течение каждого из указанных интервалов времени ΔT_i=(T_i-T_i-1) между последовательными сигналами, для определения общего количества жидкости V_t=Σ_iV_i, протекающей через расходомер. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

 

Настоящее изобретение относится к турбинным расходомерам.

В стиральных машинах турбинные расходомеры, известные также как счетчики жидкости, обычно используются для расчета количества рабочей жидкости, вводимой в стиральный бак.

Турбинные расходомеры вышеуказанного типа обычно содержат ротор с множеством лопаток, установленных внутри канала поперек потока жидкости. Вращение турбинки в этих устройствах может регистрироваться с помощью соответствующих полупроводниковых или механических датчиков. Например, турбинка может быть снабжена по меньшей мере одним электромагнитом, выполненным с возможностью взаимодействия с датчиком Холла или герконом, установленным снаружи трубопровода.

При вращении ротора генерируется импульс напряжения, при этом каждый такой импульс соответствует одному полному обороту ротора и дискретному объему жидкости, прошедшей через турбинный расходомер.

Частота импульсных сигналов зависит от скорости вращения турбинки.

Обычно в стиральных машинах возникает необходимость в определении с приемлемой точностью количества рабочей жидкости, подводимой и направляемой в стиральный бак, содержащий вращающийся барабан с одеждой, подлежащей стирке. Это необходимо для перекрытия или выключения впускных клапанов, насосов для подачи или циркуляции жидкости и подобного оборудования сразу после заполнения стирального бака заданным количеством жидкости. Поэтому рабочую жидкость направляют через турбинный расходомер, посредством которого можно непрерывно контролировать и вычислять количество протекающий в направлении стирального бака и поступающей в него жидкости.

Если рабочей жидкостью является вода, подводимая под давлением, находящимся в известном интервале величин, существует постоянная линейная зависимость между скоростью вращения ротора турбинки и расходом протекающей через нее воды. Поэтому характеристики турбинного расходомера в этом случае можно считать линейными, и величина расхода протекающей через него воды определяется с помощью блока управления стиральной машины путем подсчета количества импульсных сигналов, генерируемых расходометром за определенный период времени. По известной величине расхода можно затем определить фактическое количество воды, протекающей через расходомер, если известен общий интервал времени, в течение которого расходомер генерировал импульсные сигналы.

Такой метод измерения может обеспечить необходимую точность до тех пор, пока расходомер имеет возможность работать при линейной характеристике.

Однако если вода подается или под крайне низким давлением (примерно <0,2 бар), или крайне высоким давлением (примерно >10 бар) или если используется рабочая жидкость, имеющая плотность и вязкость, отличные от плотности и вязкости воды, например безводные липофильные текучие среды, используемые в машинах для химической чистки, турбинный расходомер будет работать в условиях нелинейных характеристик.

На практике если не существует простой постоянной линейной зависимости между скоростью вращения ротора турбинки и расходом текучей среды, проходящей через расходомер, то любая оценка фактического количества рабочей жидкости, протекающей через расходомер и поступающей в стиральный бак, может оказаться достаточно неточной, если она будет основана на указанном принципе.

Очевидно, что это может быть характерным недостатком машин для химической чистки, в которых из-за наличия в них замкнутого контура циркуляции для сообщения между стиральным баком и емкостью с рабочей жидкостью важна возможность подвода в бак определенного требуемого количества жидкости при проведении различных стадий чистки и полоскания, что может быть понятно любому специалисту в данной области техники.

В связи с изложенным основная задача настоящего изобретения заключается в создании турбинного расходомера и соответствующего ему способа определения количества жидкости, протекающей через турбинный расходомер, направленных на устранение отмеченных выше недостатков известных устройств.

Эта и другие задачи, которые станут ясными из нижеследующего описания, решены в турбинном расходомере и способе согласно настоящему изобретению, особенности и характеристики которых определены и раскрыты в формуле изобретения.

Характерные особенности и преимущества настоящего изобретения будут более понятными из нижеследующего описания неограничивающего примера со ссылками на чертежи.

На фиг.1 показана диаграмма, на которой изображены интервалы времени ΔT_i=(T_i-T_i-1), проходящие между импульсными сигналами, следующими один за другим и измеряемыми с помощью блока управления;

на фиг.2 - графическое представление экспериментальных данных по «Экспериментальному расходу» (л/мс), а также нелинейной аналитической экспериментальной калибровочной зависимости «Функция, аппроксимирующая результаты экспериментов» (л/мс) и величин расхода, образующих калибровочный массив «Калибровочный расход» (л/мс);

на фиг.3 - схема калибровочной установки;

на фиг.4 - вид в перспективе измерительного резервуара с электродами для измерения электрической емкости;

на фиг.5 - вид в перспективе измерительного резервуара с электродами для измерения электрической емкости при иной конфигурации электродов.

Турбинный расходомер содержит ротор с множеством лопаток, установленных поперек направления движения потока жидкости, и снабжен блоком управления, предназначенным как для непрерывного контроля импульсных сигналов, генерируемых в моменты времени T_i при вращении ротора, так и для вычисления количества жидкости, протекающей через расходомер.

Блок управления выполнен с возможностью измерения интервалов времени ΔT_i=(T_i-T_i-1), т.е. интервалов, отделяющих последовательные импульсные сигналы в моменты времени T_i друг от друга. С помощью блока управления определяют величины расхода FR_i, соответствующие каждому из указанных интервалов времени ΔT_i=(T_i-T_i-1), на основе экспериментальной калибровочной нелинейной расчетной аналитической функции, устанавливающей зависимость между изменением расхода заданной жидкости и изменением интервала времени между последовательными импульсными сигналами турбинного расходомера. Также с помощью блока управления вычисляют дискретное количество жидкости V_i=ΔT_i×FR_i, которое протекает в период каждого интервала времени ΔT_i=(T_i-T_i-1) между последовательными импульсными сигналами в моменты T_i, и, таким образом, вычисляют общее количество жидкости V_t=Σ_iV_i, протекающей через расходомер.

Скорость вращения ротора, которая, несомненно, зависит от величины расхода протекающей через расходомер жидкости, может регистрироваться с помощью известных полупроводниковых или механических датчиков, таких как датчики Холла или герконы.

При каждом полном обороте ротора генерируется сигнал, например импульс напряжения, так что каждый импульсный сигнал, генерируемый в момент времени T_i, соответствует полному обороту ротора.

Каждый импульсный сигнал, генерируемый в момент времени T_i за полный оборот ротора, является входным сигналом, т.е. он подается на блок управления, который измеряет каждый интервал времени ΔT_i=(T_i-T_i-1), проходящий между двумя последовательными импульсными сигналами в моменты времени T_i.

Фактически если полный оборот ротора происходит в момент времени Т₀, а следующий полный оборот происходит в момент времени T_i, блок управления будет измерять интервал времени ΔT₁=(Т₁-T₀), проходящий между этими двумя импульсными сигналами. Как схематично показано на фиг.1, подобное измерение моментов времени осуществляют во время протекания жидкости через расходомер для каждого периода между двумя последовательными оборотами ротора, т.е. ΔT_i=(T_i-T_i-1).

Интервал времени, проходящий между двумя последовательными импульсными сигналами, т.е. между двумя полными оборотами ротора, которые совершаются последовательно, изменяется в зависимости от расхода жидкости, протекающей через ротор расходомера.

Блок управления выполнен с возможностью определения величины расхода FR_i, соответствующей каждому такому измеренному интервалу времени ΔT_i=(T_i-T_i-1), на основе экспериментальной нелинейной калибровочной аналитической функции, которая устанавливает зависимость между изменением расхода предварительно выбранной жидкости и изменением интервала времени между последовательными сигналами предварительно выбранного турбинного расходомера (т.е. для турбинного расходомера выбранного типа).

Для получения такой калибровочной зависимости были проведены всесторонние серии испытаний, в которых измеряли интервал времени, т.е. период между последовательными импульсами при изменении расхода жидкости, проходящей через расходометр. Полученные экспериментальные данные были использованы для определения путем последовательных приближений аналитической функции, устанавливающей зависимость между расходом жидкости и изменением интервала времени между последовательными импульсными сигналами, которая согласуется с экспериментальными данными.

Для проведения испытаний с целью получения указанной зависимости была создана калибровочная установка 10, показанная на фиг.3. В этой установке измеряли период времени, необходимый для заполнения контрольного объема контрольным количеством выбранной жидкости - декаметилциклопентасилоксана (известной также как D5), равного, например, 1 литру. Регистрировали и подсчитывали количество импульсных сигналов, которые генерировались во время заполнения контрольного объема соответствующим контрольным количеством жидкости.

Выбранная для испытаний жидкость заполняла контрольный объем при заданной величине расхода, который поддерживали постоянным в течение каждой одной серии испытаний, при этом проводили ряд серий испытаний с различными величинами расхода используемой жидкости, чтобы получить объем экспериментальных данных, необходимый для построения экспериментальной калибровочной нелинейной аналитической зависимости.

Калибровочная установка содержит промежуточный резервуар 11, предназначенный для содержания используемой в опытах жидкости в количестве приблизительно пяти литров, и измерительный резервуар 12 для измерения электрической емкости с помощью электродов 13, 14, 15, которые наложены на стенку измерительного резервуара 12 и обеспечивают возможность непрерывного контроля над заполнением контрольного объема. При этом измеряют время, необходимое для заполнения измерительного резервуара 12 контрольным количеством жидкости.

Промежуточный 11 и измерительный 12 резервуары сообщены между собой по жидкости посредством гидравлического, т.е. несущего жидкость, контура, включающего в себя калибруемый турбинный расходомер 16, который генерирует импульсные сигналы при протекании через него жидкости, насос 17, подключенный выше по потоку к расходомеру 16, для подачи жидкости из промежуточного резервуара 11 в измерительный резервуар 12, и регулирующий клапан 18, представляющий собой трехходовой клапан, установленный между насосом 17 и расходомером 16, предназначенный для изменения расхода жидкости, поступающего в расходомер 16.

На стенки измерительного резервуара 12 наложены токопроводящие электроды 13, 14, 15 с образованием конструкции из одного или нескольких конденсаторов с плоскопараллельными электродами, предназначенными для определения уровня жидкости внутри измерительного резервуара 12 и, следовательно, непрерывного контроля над заданным объемом измерительного резервуара 12, заполняемого от нижнего контрольного уровня А до верхнего контрольного уровня В.

В конструкции, показанной в качестве примера, плоский конденсатор вышеуказанного типа включает в себя основной электрод 13 и охватывающий его снаружи заземленный, т.е. соединенный с землей, электрод 14, которые наложены на стенку измерительного резервуара 12 по его высоте. Поскольку жидкость D5 имеет диэлектрические свойства, отличные от воздуха, общая величина электрической емкости конденсатора плоской конструкции будет изменяться в соответствии с уровнем жидкости D5 внутри измерительного резервуара 12.

При измерении величины электрической емкости, соответствующей нижнему контрольному уровню А, и величины электрической емкости, соответствующей верхнему контрольному уровню В, имеется возможность непрерывного контроля состояния заполнения любого заданного объема между двумя указанными контрольными уровнями с надлежащей точностью.

Для повышения чувствительности конденсатора для измерении уровня жидкости на боковой поверхности резервуара может быть размещен ряд дополнительных электродов 15 параллельно основному электроду 13 так, чтобы окружающий электрод 14 охватывал снаружи как основной электрод 13, так и дополнительные электроды 15.

Кроме того, калибровочная установка содержит электронный блок 19 непрерывного контроля, подключенный к турбинному расходомеру 16 для обнаружения и приема генерируемых при вращении ротора импульсных сигналов и к электродам 13, 14, 15 конструкции из плоских конденсаторов для определения величины электрической емкости, показывающим уровень, достигаемый жидкостью внутри измерительного резервуара 12.

Гидравлический, т.е. содержащий и несущий жидкость, контур калибровочной установки, кроме того, содержит сливной клапан 20, который сообщен по жидкости с промежуточным резервуаром 11 и обеспечивает возможность полного слива жидкости из контура и калибровочной установки. Установка снабжена перепускным трубопроводом 21, предназначенным для непосредственного соединения клапана 18 регулирования потока жидкости с промежуточным резервуаром 11 для обхода жидкостью турбинного расходомера 16 и измерительного резервуара 12. Это позволяет отсекать часть жидкости, протекающей в направлении турбинного расходомера 16, так что в последний может поступать жидкость при крайне низких величинах расхода.

Для непосредственного соединения измерительного резервуара 12 с промежуточным резервуаром 11 в установке имеется вспомогательный трубопровод 22, позволяющий избежать потерь жидкости вследствие ее перелива через верхний край измерительного резервуара 12, возможного при работе насоса 17.

Клапан 23 сброса позволяет сливать жидкость из измерительного резервуара 12 в промежуточный резервуар 11 после завершения испытания, проведенного для заданной величины расхода жидкости, и отключения насоса.

Заполнение жидкостью контрольного объема означает заполнение некоторой части объема, расположенной примерно на половине высоты измерительного резервуара 12. Вышеупомянутый нижний контрольный уровень А расположен так, что он находится достаточно высоко над днищем измерительного резервуара 12, и можно производить измерения, если только переходные колебания (или какие-либо другие явления, такие, например, как кавитация, которая, вероятно, может иметь место), которые могут быть генерированы насосом 17 в начале его работы, со временем прекращаются, и весь заполненный жидкостью контур работает в установившемся режиме.

Различные испытания, проводимые с целью сбора данных, включают регулирование расхода жидкости, протекающей через расходомер 16, путем избирательного приведения в действие клапана 18 регулирования расхода и подвода к насосу 17 питания, чтобы обеспечить подачу жидкости из промежуточного резервуара 11 в измерительный резервуар 12.

Электронный блок 19 непрерывного контроля выполнен с возможностью проведения непрерывных вышеупомянутых измерений электрической емкости с помощью электродов 13, 14, 15 с целью непрерывного контроля над уровнем и, следовательно, количеством жидкости, заливаемой в измерительный резервуар 12.

Когда установлено, что уровень жидкости, поступающей в измерительный резервуар 12, достигает в нем нижнего контрольного уровня А, и, следовательно, в гидравлическом контуре достигнут режим с установившимися параметрами, электронный блок 19 непрерывного контроля начинает получать и подсчитывать импульсные сигналы, генерируемые расходомером 16, а также измерять интервалы времени, начиная с момента времени, когда жидкость в измерительном резервуаре 12 достигает нижнего контрольного уровня, как это отмечено выше.

Когда результаты измерения электрической емкости свидетельствуют о том, что жидкость внутри измерительного резервуара 12 достигла верхнего контрольного уровня В, другими словами, когда контрольный объем заполнен заданным количеством жидкости, электронный блок 19 непрерывного контроля прекращает прием и подсчет импульсных сигналов и измерение интервала времени.

Таким образом, электронный блок 19 непрерывного контроля определяет как интервал времени, необходимый для заполнения контрольного объема, так и количество импульсных сигналов, генерируемых расходомером 16 в течение этого интервала времени.

Предпочтительно, чтобы контрольный объем был предварительно измерен, т.е. был откалиброван так, чтобы контрольное количество жидкости соответствовало заполнению этого объема и было равно 1 литру.

Таким образом, измеренный интервал времени и количество подсчитанных импульсных сигналов относятся к заполнению контрольного объема одним литром жидкости D5.

Был проведен ряд испытаний при различных расходах заливаемой жидкости. Полученные по их результатам данные представлены в нижеследующей таблице:

Время [*0,1 сек]	Импульсы/л	Время [мин]	Расход [л/мин]	Частота [Гц]	Период [мс]
273	60	0,46	2,20	2,20	455,00
191	180	0,32	3,14	9,42	106,11
171	193	0,29	3,51	11,29	88,60
164	191	0,27	3,66	11,65	85,86
153	216	0,26	3,92	14,12	70,83
140	218	0,23	4,29	15,57	64,22
130	239	0,22	4,62	18,38	54,39
124	253	0,21	4,84	20,40	49,01
117	251	0,20	5,13	21,45	46,61
100	264	0,17	6,00	26,40	37,88
93	264	0,16	6,45	28,39	35,23
81	281	0,14	7,41	34,69	28,83
71	270	0,12	8,45	38,03	26,30
64	267	0,11	9,38	41,72	23,97
50	255	0,08	12,00	51,00	19,61

В таблице приведены следующие параметры:

«Время [*0,1 сек]» - период времени, измеряемый в десятых долях секунд, необходимый для заполнения контрольного объема одним литром жидкости D5, например величина 273 соответствует 27,3 секундам;

«Импульсы/л» - общее количество импульсных сигналов, выработанных в интервал времени, необходимый для заполнения контрольного объема одним литром жидкости D5;

«Время [мин]» - те же самые данные по времени, которые приведены в колонке «Время [*0,1 сек]», но вычисленные в минутах путем деления «время [*0,1 сек]» на 600;

«Расход [л/мин]» - расход жидкости в литрах в минуту, вычисленный путем деления одного литра жидкости (контрольное количество) на величины, приведенные в колонке «Время [мин]». Например, если обратиться к первой строке таблице, 2,20 л/мин представляет собой величину расхода, полученную путем деления 1 литра на 0,46 мин;

«Частота [Гц]» - количество импульсных сигналов в секунду, производимых во время заполнения одним литром жидкости D5 контрольного объема, вычисленное путем деления величин, приведенных в колонке «Импульсы/л», на величины из колонки «Время [*0,1 сек]»/10. Например, если обратиться к первой строке таблицы, то 2,2 Гц есть величина, полученная в результате деления (60 импульсов/л) на 27,3 сек;

«Период [мс]» - интервал времени в тысячных долях секунд, отделяющий два последовательных импульсных сигнала друг от друга и, следовательно, представляющий собой интервал времени, необходимый для совершения ротором двух последовательных полных оборотов, рассчитанный как обратная величина, в мс, от величин, представленных в колонке «Частота [Гц]».

На графике, изображенном на фиг.2, приведены экспериментальные данные, показывающие соотношение между величинами расходов в литрах, отнесенных к тысячной доле секунды, и периодом времени (интервалом времени, разделяющим два последовательных оборота ротора) в тысячных долях секунд. На графике эти экспериментальные данные представлены как «Экспериментальный расход» [л/мс], и для нанесения точек на этом графике были использованы значения параметров, приведенных выше в таблице в колонках «Расход» и «Период».

Аналитическая зависимость, аппроксимирующая полученные экспериментальные данные, была получена с использованием обычных математических методов.

Было установлено, что экспоненциальная функция

υ(T)=a+b×exp(c×T+d) где

Т - период времени (интервал времени между последовательными оборотами ротора), a υ(T) - расход, лучше всего выражает корреляцию, существующую между изменением расхода и соответствующим изменением периода времени, с учетом экспериментальных данных, полученных в калибровочной установке, используя выбранный расходомер и декаметилциклопентасилоксан в качестве жидкости для испытаний.

Используя методы итерационных вычислений, было минимизировано квадратичное отклонение экспоненциальной функции от экспериментальных данных для получения величин параметров a, b, c, d, таких, чтобы при введении в указанную экспоненциальную функцию эти параметры в наибольшей степени обеспечивали согласование экспоненциальной функций с экспериментальными данными.

Экспоненциальная функция, обозначенная на фиг.2 как «Функция, аппроксимирующая результаты экспериментов», была использована в качестве экспериментальной калибровочной нелинейной аналитической зависимости для вычисления количества жидкости, протекающей через расходомер.

Как было отмечено выше, блок управления предназначен для измерения интервалов времени или периодов ΔT_i=(T_i-T_i-1), отделяющих друг от друга два последовательных импульсных сигнала, т.е. два последовательных полных оборота ротора.

Используя экспериментальную калибровочную нелинейную аналитическую функцию, блок управления способен таким образом определить величину расхода FR_i, соответствующую измеренному интервалу времени ΔT_i.

Затем блок управления умножает интервал времени ΔT_i на соответствующую величину расхода FR_i для расчета объема жидкости V_i=ΔT_i×FR_i, протекающей через расходомер в течение упомянутого интервала времени ΔT_i.

В блоке управления применяют описанный выше алгоритм для каждого из измеренных интервалов времени, и затем путем сложения дискретных объемов жидкости, протекающей через расходомер в течение каждого измеренного интервала времени ΔT_i=(T_i-T_i-1), можно вычислить общее количество жидкости V_t=Σ_iV_i, которая проходит через расходомер в промежутке между зарегистрированными первым и вторым импульсными сигналами.

Предпочтительно для упрощения алгоритма и ускорения расчета была использована экспериментальная калибровочная нелинейная аналитическая функция (т.е. вышеупомянутая экспоненциальная функция, полученная из накопленных экспериментальных данных) для вычисления величин υ_i [л/мс] расхода, соответствующих равноотстоящим периодам времени Δp_i (т.е. величинам аргумента или независимой переменной экспоненциальной функции), увеличивающимся на постоянный шаг приращения друг относительно друга. Фактически периоды времени выбирают следующим образом:

Δр₁, Δр₂=Δр₁+dt, Δp₃=Δр₂+dt, Δр₄=Δp₃+dt,

где dt - постоянный шаг приращения,

вводят их в экспериментальную калибровочную нелинейную аналитическую функцию (в качестве независимой переменной экспоненциальной функции) и затем вычисляют соответствующие величины υ_i расхода.

В совокупности все эти данные представляют собой массив калибровочных данных, образованный из ряда равноотстоящих периодов времени Δp_i и соответствующих величин расходов υ_i.

В интервале от 10 мс до 150 мс периоды времени Δp_i увеличиваются, например, с постоянным шагом приращения dt, равным 4,375 мс, и в результате получается совокупность из 32 равноотстоящих периодов времени Δp_i, соответствующих 32 значениям υ_i расхода, образуя массив калибровочных расходов, приведенный ниже. Величины калибровочного расхода показаны на графике, отображенном на фиг.2, как «Калибровочный расход».

Калибровочный период, мс	Калибровочный расход, л/мс		Калибровочный период, мс	Калибровочный расход, л/мс
10	0,000298		84,375	5,928Е-05
14,375	0,0002416		88,75	5,867Е-05
18,75	0,0001983		93,125	5,82Е-05
23,125	0,0001652		97,5	5,785Е-05
27,5	0,0001398		101,875	5,757Е-05
31,875	0,0001204		106,25	106,25
36,25	0,0001055		110,25	5,376Е-05
40,625	9,407Е-05		115	5,708Е-05
45	8,532Е-05		119,375	5,698Е-05
49,375	7,862Е-05		123,75	5,691Е-05
53,75	7,349Е-05		128,125	5,686Е-05
58,125	6,956Е-05		132,5	5,681Е-05
62,5	6,654Е-05		136,875	5,678Е-05
66,875	6,424Е-05		141,25	5,676Е-05
71,25	6,247Е-05		145,625	5,674Е-05
75,625	6,111E-05		150	5,672Е-05
80	6,007Е-05

Легко понять, что при использовании различных величин постоянного приращения dt можно составить ряд различных массивов калибровочных данных. Так, например, в интервале от 20 мс до 200 мс может быть использован постоянный шаг приращения dt величиной 2 мс для создания калибровочного массива, состоящего из 90 равноотстоящих периодов времени Δp_i и соответствующих им величин расхода υ_i.

Калибровочный массив вводят в память блока управления, который выполнен с возможностью сравнения каждого интервала времени ΔT_i, измеренного между двумя последовательными импульсными сигналами в моменты времени T_i, с периодами времени Δp_i калибровочного массива для определения, между какими из периодов времени Δp_i расположены интервалы времени ΔT_i, измеренные с помощью блока управления. Затем блок управления осуществляет линейную интерполяцию между величинами расхода υ_i, соответствующими периодам времени калибровочного массива Δp_i, между которыми расположены измеренные интервалы времени ΔT_i, с учетом определения фактической величины FR_i расхода, соответствующей измеренному интервалу времени ΔT_i.

Как указано выше, блок управления затем умножает интервал времени ΔT_i на соответствующую величину расхода FR_i для вычисления объема жидкости V_i=T_i×FR_i, который прошел через расходомер в течение интервала времени ΔT_i=(T_i-T_i-1).

В блоке управления применяется алгоритм, основанный на калибровочном массиве для каждого из измеренных интервалов времени, и путем суммирования отдельных объемов жидкости, которые прошли через расходомер в течение каждого из измеренных интервалов времени ΔT_i=(T_i-T_i-1), можно рассчитать общее количество жидкости V_t=Σ_iV_i, которое прошло через расходомер.

Таким образом, с помощью вышеупомянутой калибровочной установки можно определить экспериментальную калибровочную нелинейную аналитическую функцию выбранного турбинного расходомера для различных типов жидкости, в частности для различных безводных липофильных жидкостей, предназначенных для использования в качестве рабочей жидкости в машине для химической чистки.

В различных условиях проведения экспериментов (т.е. при различных турбинных расходомерах и жидкостях) корреляцию между изменением расхода и соответствующим изменением интервала времени между последовательными оборотами ротора может лучше выражать не экспоненциальная функция, а нелинейная полиномиальная функция.

Наиболее выгодно использовать настоящее изобретение в стиральных машинах для химической чистки, в которых используется турбинный расходомер для заполнения стирального бака предварительно заданным количеством безводной липофильной жидкости, в частности, такой как D5, подводимой из резервуара с чистящей жидкостью или резервуара с жидкостью для ополаскивания.

Способ и турбинный расходомер, соответствующие настоящему изобретению и предназначенные для определения количества жидкости, протекающей через турбинный расходомер, позволяют установить фактическую величину расхода жидкости в нелинейный условиях и, как результат, определить количество протекающей через расходомер жидкости, которое необходимо вычислить с большей точностью, чем при допущении о работе турбинного расходомера при линейных условиях.

1. Турбинный расходомер, содержащий ротор с множеством лопаток, установленных поперек направления движения потока жидкости, и блок управления для непрерывной регистрации импульсных сигналов, генерируемых в моменты времени T_i за каждый полный оборот ротора, и определения количества протекающей через расходомер жидкости, отличающийся тем, что блок управления выполнен с возможностью измерения интервалов времени ΔT_i=(T_i-T_i-1) между последовательными импульсными сигналами для определения величины расхода FR_i, соответствующей каждому из указанных интервалов ΔT_i=(T_i-T_i-1), на основе экспериментальной калибровочной нелинейной аналитической функции, которая коррелирует изменение расхода предварительно выбранной жидкости с изменением интервала времени между последовательными импульсными сигналами указанного турбинного расходомера, и с возможностью вычисления дискретного количества жидкости V_i=T_i·Fr_i, протекающей в течение каждого из указанных интервалов времени ΔT_i=(T_i-T_i-1) между последовательными сигналами, и вычисления общего количества жидкости V_t=Σ_iV_i, протекающей через расходомер.

2. Турбинный расходомер по п.1, отличающийся тем, что блок управления содержит массив калибровочных данных, образованный из равноотстоящих периодов времени Δp_i, т.е. увеличенных на постоянный шаг dt относительно друг друга, Δp₁, Δp₂=Δp₁+dt, Δp₃=Δp₂+dt, Δp₄=Δp₃+dt, и соответствующие величины расхода υ_i, вычисленные путем ввода указанных равноотстоящих периодов времени Δp_i в экспериментальную калибровочную нелинейную аналитическую функцию, при этом блок управления выполнен с возможностью сравнения каждого интервала времени ΔT_i, измеренного между последовательными импульсными сигналами T_i, с равноотстоящими периодами времени Δp_i калибровочного массива для определения между какими из указанных периодов времени Δp_i расположен измеренный интервал времени ΔT_i, и осуществления линейной интерполяции между величинами расходов υ_i, соответствующими равноотстоящим периодам времени Δp_i калибровочного массива данных, между которыми расположены равноотстоящие периоды времени ΔT_i с учетом определения фактической величины FR_i расхода, соответствующей измеренному интервалу времени ΔT_i.

3. Турбинный расходомер по п.1, отличающийся тем, что предварительно выбранная жидкость представляет собой безводную липофильную жидкость, предназначенную для использования при химической чистке ткани.

4. Турбинный расходомер по п.3, отличающийся тем, что безводная липофильная жидкость представляет собой циклический силоксан.

5. Машина для химической чистки, содержащая камеру для изделий из ткани, отличающаяся тем, что она содержит по меньшей мере один турбинный расходомер по п.1 для дозирования в камеру заданного количества рабочей жидкости.

6. Способ определения количества жидкости, проходящей через турбинный расходомер, содержащий ротор с множеством лопаток, установленных поперек направления движения жидкости, и блок управления для непрерывного контроля импульсного сигнала в момент времени T_i, генерируемого за каждый полный оборот ротора, характеризующийся тем, что включает этапы, на которых:
(а) измеряют интервалы времени ΔT_i=(T_i-T_i-1), проходящие между последовательными импульсными сигналами;
(б) определяют величину расхода FR_i, соответствующую каждому из указанных интервалов ΔT_i=(T_i-T_i-1), на основе экспериментальной калибровочной нелинейной аналитической функции, которая коррелирует изменение расхода предварительно выбранной жидкости с изменением интервала времени между последовательными импульсными сигналами турбинного расходомера;
(в) вычисляют дискретное количество жидкости V_i=T_i·FR_i, которая протекает в течение каждого из указанных интервалов времени ΔT_i=(T_i-T_i-1) между последовательными импульсными сигналами;
(г) вычисляют общее количество V_t=Σ_iV_i жидкости, протекающей через расходомер.

7. Способ по п.6, в котором на этапе (б)
- создают калибровочный массив, образованный из равноотстоящих периодов времени Δp_i, т.е. увеличенных на постоянный шаг dt относительно друг друга, Δp₁, Δp₂=Δp₁+dt, Δp₃=Δp₂+dt, Δp₄=Δp₃+dt, и соответствующих величин расхода υ_i, вычисленных путем ввода указанных равноотстоящих периодов времени Δp_i в экспериментальную калибровочную нелинейную аналитическую функцию;
- сравнивают каждый интервал времени ΔT_i, измеренный между последовательными импульсными сигналами T_i, с равноотстоящими периодами времени Δp_i калибровочного массива для определения, между какими из указанных периодов времени Δp_i расположен измеренный интервал времени ΔT_i;
- осуществляют линейную интерполяцию между величинами расходов υ_i, соответствующими равноотстоящим периодам времени Δp_i
калибровочного массива данных, между которыми расположены равноотстоящие периоды времени ΔT_i, с учетом определения фактической величины FR_i расхода, соответствующего измеренному интервалу времени ΔT_i.