ПОРШНЕВОЙ РАСХОДОМЕР Российский патент 1997 года по МПК G01F3/16 G01F9/00 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при измерении расхода жидкости, в частности, расхода топлива в двигателях внутреннего сгорания (ДВС).

Известен поршневой расходомер, содержащий цилиндр с поршнем, клапанный механизм реверса поршня, подводящие и отводящие трубопроводы [1]
Такой расходомер с высокой точностью измеряет расход в системах транспортировки жидкости и может быть использован в системах питания топливом ДВС. Однако расход топлива в системах питания ДВС подвержен резким изменениям при увеличении или уменьшении подачи топлива в цилиндры. Поэтому применительно к ДВС полезно знать действующее (мгновенное) значение расхода. За это время движения поршня из одного крайнего положения в другое действующее значение расхода может претерпевать значительные изменения, которые не могут быть зафиксированы расходомером описанной конструкции. Только выполнение цилиндра очень малых размеров и длиной поршня, сопоставимой с длиной цилиндра, позволяет решить эту задачу. Но такой расходомер будет ограничивать поступление топлива в цилиндры ДВС со всеми вытекающими из этого последствиями и практически не может быть применен в системах питания топливом ДВС.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является поршневой расходомер, содержащий цилиндр с поршнем, клапанный механизм реверса поршня, подводящие и отводящие трубопроводы и блок управления, к которому подключены детектор положения поршня и клапанный механизм [2]
Такой расходомер не пригоден для определения действующего расхода топлива в двигателях внутреннего сгорания.

Изобретение направлено на расширение функциональных возможностей расходомеров поршневого типа, т.е. на создание расходомера, позволяющего измерять не только общий расход, но и действующее его значение, не усложняя при этом конструкции и обеспечивая пропуск необходимого количества топлива на всех режимах работы ДВС.

Это достигается тем, что в поршневом расходомере, содержащем цилиндр с поршнем, клапанный механизм реверса поршня, подводящие и отводящие трубопроводы и блок управления, связанный с детектором положения и клапанным механизмом реверса поршня, детектор положения поршня установлен на середине участка, в пределах которого перемещается поршень, на поршне размещены равномерно по его длине сигнальные элементы, а длина поршня, по меньшей мере, равна половине длины участка, в пределах которого перемещается поршень.

Сущность изобретения заключается в том, что поршень разбит сигнальными элементами на равные участки. Время перемещения поршня относительно детектора положения в пределах двух сигнальных элементов характеризует определенный расход. А поскольку расстояние между сигнальными элементами мало, то фактически фиксируется с высокой точностью действующее значение расхода. Установка детектора положения поршня на середине участка, в пределах которого перемещается поршень, и выполнение поршня длиной, равной или большей половины длины указанного участка, необходимы для того, чтобы поршень при перемещении из одного крайнего положения в другое не выходил за пределы зоны действия детектора положения.

Устройство позволяет определять и постепенно наблюдать изменение расхода при перемещении поршня из одного крайнего положения в другое.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена схема устройства.

Поршневой расходомер содержит цилиндр 1 с поршнем 2, клапанный механизм реверса поршня 2, который состоит из клапанов 3 и 4 с приводом (на чертеже не показан), детектор 5 положения поршня 2 и блок 6 управления. На поршне 2 выполнены сигнальные элементы 7 на равном расстоянии друг от друга по всей длине поршня 2. Причем расстояние между соседними сигнальными элементами 7 много меньше длины поршня 2. Поршень 2 перемещается в цилиндре 1 в пределах участка с длиной l, а его длина в данном примере выполнения равна l/2, т.е. половине длины указанного участка. Имеются также датчики 8, 9 крайних положений поршня 2, установленные по краям участка, в пределах которого движется поршень 2, и подводящие и отводящие трубопроводы 10 и 11. Блок 6 управления имеет входы 12, 13, 14, соединенные с выходами 15, 16, 17 соответственно датчиков 8, 9 крайних положений поршня 2 и детектора положения 5 поршня 2. Блок 6 управления имеет также выход 18, к которому подключен вход привода (на чертеже не показан) клапанного механизма.

В качестве детектора положения 5 поршня 2 может быть использован, например, фотоэлектрический преобразователь. Поршень 2 в этом случае выполняется из непрозрачного материала, а сигнальные элементы 7 в виде вставок, пропускающих свет. В варианте исполнения сигнальные элементы 7 могут быть выполнены в виде хорошо отражающих свет или люминисцирующих покрытий, нанесенных на поглощающую поверхность поршня 2. В качестве датчиков крайних положения 8, 9 поршня 2 используются, например, магнитоуправляемые контакты. По краям поршня 2 устанавливают в этом случае магнитики 19.

Поршневой расходомер работает следующим образом.

Исходное положение показано на чертеже. Поршень 2 находится в крайнем левом положении. Клапан 4 находится в положении, при котором левая подпоршневая полость сообщена с подводящим трубопроводом 10. Клапан 3 находится в положении, когда правая подпоршневая полость сообщена с отводящим трубопроводом 11.

При нагнетании жидкости поршень 2 перемещается в цилиндре 1 слева направо. При прохождении сигнальных элементов 7 мимо детектора 5, последний выдает сигнал, который с его выхода 17 поступает на вход 14 блока 6 управления. По времени между двумя следующими друг за другом сигналами судят о действующем расходе. Суммируя показания действующего расхода, определяют суммарный расход. При достижении поршнем 2 правого крайнего положения под действием магнитика 19 срабатывает датчик 8, сигнал с которого поступает на вход 13 блока 6 управления, с выхода 18 которого управляющий сигнал включает привод клапанного механизма. Клапан 4 сообщает левую подпоршневую полость с отводящим трубопроводом 11, а клапан 3 правую подпоршневую полость с подводящим трубопроводом 10. Поршень 2 изменяет направление движения и процесс повторяется.

Как было показано, конструкция поршневого расходомера обеспечивает наряду с определением суммарного расхода постоянное измерение действующего значение расхода. Очевидно, что при расширении функциональных возможностей устройство не стало сложнее. Кроме того, обеспечивается питание ДВС необходимым количеством топлива на всех режимах работы.

Использование: измерение суммарного расхода топлива и действующего значения расхода в двигателях внутреннего сгорания. Сущность изобретения: устройство содержит цилиндр с поршнем, клапанный механизм реверса поршня, подводящие трубопроводы и блок управления, связанный с детектором положения поршня и клапанным механизмом реверса поршня. На поршне равномерно по длине размещены сигнальные элементы, а детектор положения поршня установлен в середине участка, в пределах которого перемещается поршень, длина которого, по крайней мере, равна половине длины указанного участка. 1 ил.

Поршневой расходомер, содержащий цилиндр с поршнем, клапанный механизм реверса поршня, подводящие и отводящие жидкость трубопроводы и блок управления, связанный с детектором положения поршня и клапанным механизмом реверса поршня, отличающийся тем, что в него введены сигнальные элементы, размещенные равномерно по его длине, а детектор положения поршня установлен в середине участка, в пределах которого перемещается поршень, длина которого по меньшей мере равна половине длины упомянутого участка.