Система дозирования жидкой присадки в поток топлива Российский патент 2018 года по МПК B64F1/28 G01F1/86 

Изобретение относится к оборудованию дозирования жидкой присадки, в частности жидкости «И», в топливо на аэродромах или палубах авианосцев, преимущественно к стационарным устройствам транспортировки жидкого топлива для заправки летательных аппаратов на стоянках, и может быть использовано во всех областях техники при дозировании малых количеств жидких реагентов в текущий по трубе поток.

Известна система дозирования жидкой присадки, включающая трубопровод, контейнер, изогнутую трубку для подачи жидкости из трубопровода в контейнер, открытый конец которой размещен в трубопроводе против потока жидкости, трубку для подачи присадки, соединяющую контейнер с трубопроводом, запорную арматуру. Внутри контейнера герметично установлен поршень, оборудованный штоком, причем шток выведен вверх контейнера и оснащен регулировочными грузами, при этом контейнер сверху выше поршня снабжен стравливающим клапаном, соединенным с атмосферой, а снизу ниже поршня - загрузочным каналом, соединенным с емкостью и служащим для дозированной подачи присадки в контейнер (см. патент RU №2300698, кл. F17D 3/12, 10.02.2006 г.).

Недостатком указанной системы является периодический ввод присадки в перекачиваемую среду, при котором осуществляется прерывистое дозирование жидкой присадки путем чередования дозирования и остановки ее ввода, а также низкая точность дозирования из-за отсутствия связи процесса дозирования с текущей величиной подачи перекачиваемой среды.

Наиболее близкой по технической сущности и взятой за прототип является система ввода жидкой присадки в поток текучей среды, содержащая основной бак и приспособление для отпуска заданного количества присадки в поток текучей среды в виде расходного бака, связанного с основным баком, и дозатора присадки, кинематически связанного с датчиком расхода топлива (см. патент RU №90428, кл. B67D 3/00, 16.07.2009 г. - прототип).

Недостатком указанной системы является невозможность дозирования в массовых количествах и ограниченность диапазона регулирования объема дозирования, обусловленные жесткой кинематической связью дозатора присадки с датчиком расхода, которая имеет возможность устанавливать объемный расход жидкой присадки только 0,1 или 0,2 или 0,3% к объемному расходу топлива, что приводит к недостаточно качественному приготовлению топлива.

Технический результат изобретения - повышение качества смеси за счет создания условий работы системы дозирования с возможностью контроля непрерывного равномерного дозирования заданного количества жидкой присадки либо в объемных количествах, либо в массовых количествах в трубопровод топлива в процессе заправки летательного аппарата.

Указанный технический результат достигается тем, что система дозирования жидкой присадки в перекачиваемое по трубопроводу топливо заданной плотности и заданного количества, содержащая расходный бак с присадкой, на выходе из которого установлены фильтр и насос-дозатор, при заправке летательного аппарата согласно изобретению дополнительно содержит шаговый электродвигатель, подключенный к насосу-дозатору присадки, датчик расхода жидкой присадки и датчик плотности жидкой присадки, и блок управления последовательностью операций дозирования, к входам которого подключены датчики плотности топлива и жидкой присадки, датчики расхода топлива и жидкой присадки, а выходы - к управляющему входу шагового электродвигателя и исполнительного механизма, перекрывающего подачу топлива по трубопроводу.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы дозирования жидкой присадки в поток топлива.

В системе дозирования жидкой присадки поток топлива протекает по трубопроводу 1 подачи топлива к летательному аппарату. В этом трубопроводе 1 установлен механизм 2, перекрывающий подачу топлива. За механизмом 2, перекрывающим подачу топлива, установлен датчик 3 плотности топлива, за которым установлен датчик 4 расхода топлива (как вариант, может быть установлен объемный расходомер ролико-лопастного типа с рабочим объемом 1000 см³/об). В баке 5 жидкой присадки установлены датчик 6 плотности жидкой присадки, датчик 7 максимального уровня жидкой присадки и датчик 8 минимального уровня жидкой присадки. Жидкая присадка поступает по трубопроводу 9 через фильтр 10 к насосу-дозатору 11, который через муфту (не показана) подключен к шаговому электродвигателю 12 (как вариант, может быть использован электродвигатель SM86150 НПФ «Электропривод» г. С.-Петербург, имеющий шаг 1,8°). На трубопроводе 9 подачи жидкой присадки между насосом-дозатором 11 и трубопроводом 1 подачи топлива установлен датчик 13 расхода жидкой присадки (как вариант, может быть установлен объемный расходомер ролико-лопастного типа с рабочим объемом 5 см³/об). В систему дозирования жидкой присадки установлен блок управления 14, имеющий линию ввода расчетного значения подачи топлива 15 и линию ввода расчетного процентного количества подачи жидкой присадки 16 в поток топлива. Блок управления 14 обеспечивает мониторинг (получение информации о показаниях датчиков 7 и 8 уровня жидкой присадки, датчика 3 плотности топлива, датчика 6 плотности жидкой присадки, датчика 4 расхода топлива, датчика 13 расхода жидкой присадки), анализ (проведение сравнительных расчетов между показаниями, полученными от датчиков 7 и 8 уровня жидкой присадки, датчика 3 плотности топлива, датчика 6 плотности жидкой присадки, датчика 4 расхода топлива, датчика 13 расхода жидкой присадки и вводимыми расчетными значениями подачи топлива, введенного по линии 15, и подачи жидкой присадки, введенной по линии 16), управление (управление шаговым электродвигателем 12 и управляющим элементом механизма 2 на основании проведенного анализа), работа с энергонезависимой памятью (формирование данных о работе системы).

Система дозирования жидкой присадки в поток топлива работает следующим образом.

Перед началом заправки летательного аппарата в блок управления 14 по линии 15 ввода расчетного значения подачи топлива вводят значение количества Q_рт необходимого топлива либо в объемных величинах, либо в массовых величинах, и на это количество топлива по линии 16 вводится расчетное значение количества жидкой присадки Q_рп в диапазоне от 0,1% до 0,3% либо в объемных величинах, либо в массовых величинах, причем оно должно быть равномерно распределено Q_рт в виде эмульсии в течение всего времени заправки летательного аппарата. Жидкая присадка находится в баке 5. С датчика 6 плотности присадки сигнал ρ_п поступает в блок управления 14. С датчика 7 уровня жидкой присадки сигнал H_max поступает в блок управления 14, а с датчика 8 уровня жидкой присадки сигнал H_min также поступает в блок управления 14. По сигналу блока управления 14, механизм 2 открывается, и поток топлива поступает к летательному аппарату. Сразу происходит измерение текущих значений расхода Q_т и плотности топлива ρ_т, и сигнал с датчиков 3 и 4 поступает в блок управления 14. Блок управления 14 включает шаговый электродвигатель 12, связанный через муфту с насосом-дозатором 11, установленным на трубопроводе 9 подачи жидкой присадки. Жидкая присадка из бака 5 по трубопроводу 9 через фильтр 10, насос-дозатор 11 и датчик расхода 13 попадает в поток топлива, проходящий по трубопроводу 1. При этом датчик расхода 13 непрерывно считывает количество присадки и передает информацию в блок управления 14. В процессе заправки датчик 3 плотности топлива и датчик 6 присадки передают непрерывно информацию в блок управления 16. Кроме того, блок управления 16 получает информацию от датчика 7 максимального уровня присадки и датчика 8 минимального уровня присадки.

Блок управления 14 вычисляет по формулам, на основании полученных данных, массовый объем жидкой присадки и определяет количество жидкости, вводимое в топливо:

, дм³;

, кг,

где Q₁ - количество (часовой расход) ПВК-жидкости, дм³ (дм³/ч);

q - количество ПВК-жидкости, кг;

К - массовая доля ПВК-жидкости в топливе, %;

Q - объем топлива, дм³ (при определении часового расхода жидкости - подача перекачивающего средства, дм³/ч);

D - плотность топлива при данной температуре, кг/дм³;

d - плотность ПВК-жидкости при данной температуре, кг/дм³.

Полученные результаты измерения и вычислений блок управления 14 сравнивает с заданными значениями, полученными по линиям 15 и 16, и по сигналу рассогласования подает сигнал на управляющий вход шагового электродвигателя 12 насоса-дозатора 11, который либо снижает, либо повышает подачу жидкой присадки в поток топлива в пределах от 0,1% до 0,3% от количества подаваемого топлива.

В случае если значения параметров, полученных от датчиков расхода 4 и 13, датчиков уровня 7 и 8, выходят за пределы допустимых значений, блок управления 14 подает сигналы на механизм 2, который перекрывает подачу топлива, и на управляющий вход шагового электродвигателя 12, который останавливает насос-дозатор 11.

Пример. Необходимо заправить самолет ИЛ-76 топливом Т-1 Q_рт=12000 кг. При конкретных условиях полета, требуется ввести в топливо 0,16% жидкой присадки от количества подаваемого топлива. Система дозирования жидкой присадки обеспечит подачу 19,2 кг жидкой присадки в соответствии с заданными параметрами полета.

Предлагаемая система дозирования жидкой присадки в поток топлива позволяет вводить необходимое расчетное процентное количество жидкой присадки в диапазоне от 0,1% до 0,3% от количества заданного топлива либо в объемных величинах, либо в массовых величинах, которое необходимо подать в поток топлива равномерно и непрерывно в течение всего времени заправки летательного аппарата, снизить расход присадки за счет повышения точности дозирования, исключить возможность превышения подачи присадки в топливо, обеспечить непрерывную равномерную подачу жидкой присадки в поток топлива пропорционально подаче топлива в течение всего времени перекачивания топлива.

Изобретение относится к системам заправки летательных аппаратов на стоянке. Система дозирования жидкой присадки в перекачиваемое по трубопроводу топливо заданной плотности и заданного количества содержит расходный бак (5) с присадкой. На выходе из расходного бака (5) установлены фильтр (10) и насос-дозатор (11). Система также содержит шаговый электродвигатель (12), подключенный к насосу-дозатору (11) присадки, датчик (13) расхода жидкой присадки и датчик (6) плотности жидкой присадки, и блок управления (14) последовательностью операций дозирования. К входам блока управления (14) подключены датчик (3) плотности топлива, датчик плотности (6) жидкой присадки, датчик (4) расхода топлива и датчик (13) расхода жидкой присадки, а выходы - к управляющему входу шагового электродвигателя (12) и исполнительного механизма (2), перекрывающего подачу топлива по трубопроводу. Изобретение улучшает качество топливной смеси. 1 ил.

Система дозирования жидкой присадки в перекачиваемое по трубопроводу топливо заданной плотности и заданного количества, содержащая расходный бак с присадкой, на выходе из которого установлены фильтр и насос-дозатор, при заправке летательного аппарата, отличающаяся тем, что дополнительно содержит шаговый электродвигатель, подключенный к насосу-дозатору присадки, датчик расхода жидкой присадки и датчик плотности жидкой присадки, и блок управления последовательностью операций дозирования, к входам которого подключены датчики плотности топлива и жидкой присадки, датчики расхода топлива и жидкой присадки, а выходы к управляющему входу шагового электродвигателя и исполнительного механизма, перекрывающего подачу топлива по трубопроводу.