ТОПЛИВОМЕР Российский патент 2004 года по МПК G01F23/26 

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.

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.

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.