ТОПЛИВНЫЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ РАСХОДОМЕР ДЛЯ КАРБЮРАТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Российский патент 1998 года по МПК G01F3/20 G01F9/00 

Изобретение относится к области измерительной техники.

Для эксплуатации на транспортных средствах расходомер должен отвечать следующим требованиям: а) точность измерения расхода топлива - не хуже 1-1,5%; б) ресурс не менее 10000 л с сохранением точности без дополнительных калибровок; в) не должен отказывать при попадании твердых частиц и воды; г) должен быть недорогим в производстве.

Из известных конструкций расходомеров в наибольшей степени приближаются к выполнению совокупности указанных требований те, которые используют измерительную камеру с диафрагмой и золотниковый переключатель направления потока. В большинстве аналогов, например авт.св. CCC N 381904, кл.C 01 E 3/20, 1973; пат. США N 4054054, 73-113, 1977; авт.св. N 1673848 A1 СССР, кл. C 01 E 3/00, 1991, применяются камера с диафрагмой и переключение потока клапанами с механическим или электрическим приводом от диафрагмы. Ближе всего по технической сущности к заявленному является расходомер по пат. Франции N 2301809, кл. C 01 E 3/26, в котором диафрагма механически управляет золотниковым переключателем, нажимая в конце хода на упоры штока, жестко связанного с золотником.

Данный расходомер имеет следующие недостатки: а) конструктивно не обеспечена точная фиксация измерительного объема между крайними положениями диафрагмы; последняя фиксируется только по центру, тогда как для получения требуемой точности она должна фиксироваться по всей площади с ошибкой не более 1% от величины хода, т.е. 0,1-0,2 мм в реальной конструкции, а неконтролируемое выпучивание гибкой диафрагмы под действием перепада давлений может значительно превышать эту величину; б) коаксиальный золотник с малым зазором уязвим в отношении задания, особенно в "мертвой зоне", где перекрыты все каналы и шток движется по инерции; в) износ золотника в процессе эксплуатации приведет к возрастанию прямой утечки через него и ухудшению точности измерения.

В заявленном расходомере эти недостатки устранены следующим образом. Используется полностью свободная диафрагма, крайние положения которой жестко фиксированы прилеганием по всей площади к стенке камеры, что обеспечивает конструктивную стабильность измерительного объема. Для реверсирования потока применен золотниковый переключатель торцового типа, поджатый заданным усилием, который имеет нулевой зазор и не склонен к заеданию. Переключение золотника производится исполнительным механизмом, управляемым не положением диафрагмы, а перепадом давления на камере, возникающим, когда диафрагма прижимается к ее стенке, перекрывая поток жидкости.

Конструкция заявленного расходомера показана на фиг. 1-3.

Прибор состоит из корпуса 1 и поворотной головки 2, внутри которой находится измерительная камера симметричной колокольной формы, разделенная в плоскости симметрии свободной мягкой диафрагмой 3, отформованной по профилю стенки камеры. Последняя снабжена мелким радиальным рифлением, способствующим полному выжиманию жидкости из-под диафрагмы. Головка поворачивается относительно корпуса электромагнитным механизмом 4. В корпусе размещены датчик перепада давления, состоящий из мембраны с магнитом 5 и геркона 6, и аварийный перепускной клапан 7. Пружина 8 прижимает головку к корпусу с силой 0,5-0,6 кГс.

Топливо, поступающее во входной штуцер под действием топливного насоса, заполняет верхнюю (на чертеже) часть измерительной камеры, вытесняя топливо из нижней части через выворачивающуюся диафрагму на выход к карбюратору. Перепад давления между входом и выходом при этом мал благодаря малой жесткости диафрагмы. Когда последняя ложится на стенку камеры, перепад давления растет и при 50-60 мм рт.ст. происходит замыкание геркона 6. От него в формирователе 9 вырабатывается импульс переключения триггера 10. Сигнал триггера через токовые усилители 11 поворачивает ротор электромагнитного механизма 4 вместе с головкой 2 на угол около 40^o, соответствующий расположению каналов в корпусе, схематически показанному на фиг. 2. Вход и выход измерительной камеры при этом меняются местами, диафрагма освобождается, геркон размыкается и процесс повторяется снова. Каждое замыкание геркона посылает импульс на регистратор 13. Для автоматической фазировки триггера в составе формирователя 9 имеется таймер. При замкнутом герконе он повторяет импульсы переключения триггера с интервалом 1-2 с, пока поворотный механизм не займет правильное положение. Самофазирующаяся схема управления не боится случайных сбоев.

Конструкция поворотного механизма показана на фиг. 3. Она может быть и иной при сохранении условия осесимметричности сил, действующих на головку при повороте, чтобы износ золотникового стыка был равномерным по площади. Вместо плоского стыка с центрирующим вкладышем может быть применен самоцентрирующийся конусный.

Аварийный клапан 7 открывается при перепаде давления 80-100 мм рт.ст. (рабочее давление топливных насосов карбюраторных двигателей 150-280 мм рт. ст.).

Герметичный корпус 12 препятствует появлению пленки бензина на поверхности прибора и подсосу воздуха после остановки двигателя.

Преимущества данного изобретения состоят в следующем. Рабочий объем измерительной камеры жестко зафиксирован ее геометрией, калибровка производится при изготовлении и сохраняется на весь ресурс. Долговечность диафрагмы обеспечена большими радиусами изгиба благодаря колокольной форме камеры и отсутствием растягивающих напряжений. Поджатый пружиной торцовый золотник не боится износа и заеданий, самопришлифовывается при работе. Расходомер прост по конструкции и технологии.

Основным отличием данного изобретения является совокупность трех признаков: а) применение измерительной камеры со свободной мягкой диафрагмой, способной плотно прилегать к любой из стенок; б) выбор момента реверсирования потока жидкости по перепаду давления на камере; в) использование золотникового переключателя торцового типа, конструктивно объединенного с камерой, с постоянным поджатием рабочего стыка.

В корпусе размещена поворотная головка с измерительной камерой колоколообразной формы. В камере закреплена мягкая диафрагма, повторяющая по форме профиль ее стенки. Измерительный объем образован одной из стенок камеры и диафрагмой, плотно прижатой к другой стенке давлением жидкости. Реверсирование потока через камеру осуществляется путем поворота головки по сигналу датчика перепада давления, размещенного в корпусе. Торцовый стык между камерой и корпусом, поджатый пружиной, выполняет роль переключающего золотника. Расходомер прост и технологичен, обладает повышенным эксплуатационным ресурсом. 3 ил.

Топливный расходомер для карбюраторных двигателей, содержащий корпус, измерительную камеру с мягкой диафрагмой, переключающий золотник и регистратор, отличающийся тем, что диафрагма повторяет по форме профиль стенки измерительной камеры так, что измерительный объем образован одной из стенок камеры и диафрагмой, плотно прижатой к другой стенке давлением жидкости, а реверсирование потока через камеру производится по сигналу размещенного в корпусе датчика перепада давления между входом и выходом расходомера, при этом постоянно поджатый торцовый стык между камерой и корпусом выполняет роль переключающего золотника.