Устройство для измерения массового расхода жидкости Советский патент 1989 года по МПК G01F1/52 G01F1/86 

СП

о о

00

со

4;:

1fof:f

315008344

чика, подключенные к стабилизатору время, в течение которога происходит 15 температуры. Уровень ртути повы- заранее заданное изменение давление шается от- датчика 1 1 уровня до дат- в основании столба расходуемой жид- чика 12, сигналы с которьпх поступают j кости, и расход определяется как от- на измеритель времени. Измеряется ношение Q . 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода топлива при испытании двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения - повышение точности измерения расхода. При потреблении расходуемой жидкости из бака 38 она поступает через питающий патрубок 4 в измерительный участок трубопровода V-образной формы 1, заполненный ртутью 7. Внутри ртути в V-образном участке трубопровода размещены два электродных датчика, подключенные к стабилизатору температуры 15. Уровень ртути повышается от датчика уровня 11 до датчика 12, сигналы с которых поступают на измеритель времени. Измеряется время, в течение которого происходит заранее заданное изменение давление в основании столба расходуемой жидкости, и расход определяется как отношение Q=ΔМ/ΔТ. 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения расхода топлива при испытании двигателей внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение точности измерения расхода.

На фиг.1 показана схема устройства для измерения массового рас хода жидкости; на фиг.2 - V-образ- ный измерительный участок трубопровода, максимально заполненный расходуемый жидкостью; на фиг.З - то же, с минимальным количеством расходуемой жидкости; на фиг.4 - схема стабилизатора температуры (плотности) ртути ; на фиг.5 - схема блока управления. .

Устройство имеет измерительный участок 1 трубопровода V-образной формы, к одному колену 2 которого, предназначенному для заполнения расходуемой кидкостью 3, подсоединены питающий .патрубок 4 с электрически управляемым клапаном 5 и сливной патрубок 6., измерительный участок V-образной трубки з-аиолнен ртутью 7 до уровня, меньшего высоты врезки сливного патрубка 6. Колено 2 целиком или по крайней мере ниже места подсоединения сливного патрубка 6, также другое колено ;8 сосуда 1 выполнены из электроизоляционного, ма- териала. Внутрь сосуда 1 введены четыре электрода. Электрод 9 введен в колено 2 ниже уровня, до которогр опускается в этом колене ртуть 7 пр максимальном заполнении этого .колен расходуемой жидкостью 3. Электрод 10 введен в колено 8 ниже уровня ртути 7 при отсутствии расходуемой жидкости 3. Электрод 11 установлен в колене 8 на уровне, превышающем высоту столба ртути в этом крлене при отсутствии в колене 2 расходуем жидкости 3. Электрод 12 расположен в колене В вьппе электрода 11.

5-

0

0

0

5

Электроды 9 и 10 подключены соответственно к выходу 13 и общей шине 14 стабилизатора 15 температуры .(плотности) ртути 7, содержащего источник 16 постоянного напряжения и управляемый мультивибратор 17, подключенные через диоды 18 и 19 к питающей диагонали моста 20, одним плечом 21 которого является часть столба ртути 7 между электродами 9 и 10. В диагональ равновесия моста 20 включен вход сигнализатора 22 несбалансированности моста, а выход сигнализатора 22 подключен к управляющему входу мультивибратора 17.

Электроды 11 и 12 соединены с входами соответственно 23 и 24 блока 25 управления, имеющего общую шину со стабилизатором 15 температуры (плотности) ртути 7 и содержащего инверторы 26, 27 и 28, триггер 29, эле- менты И 30 и 31 и резисторы 32 и 33. Выход 34 блока 25 управления подключен к управляющему входу клапана 5. Выходы 35 и 36 блока 25 управления соединены с входами соответственно установки нуля и пуска секундомера 37. Источником расходуемой жидкости 3 является бак 38, подсоединенньш к клапану 5, а потребителем 39, массовый расход жидкости 3 (топлива) на входе которого подлежит измерению, является двигатель, топливная система которого соединена с патрубком 6.

Устройство работает следующим образом.

Маломощный источник 16 питания через диод 19 питает мост 20. Если температура (сопротивление) столбца 21 ртути 7 между электродами 9 и 10 меньше, чем необходимо для балансировки моста 20, сигнализатор 22 ;. включает мощный мультивибратор 17, выход1ше импульсы которого через диод 18 поступают в питающую диагональ моста 20 и вызывают нагрев ртути 7 между электродами 9 и 10 до тех пор, пока мост 20 не придет s

515008

состояние баланса. Мультивибратор (7 отключается до тех пор, пока сигнализатор 22 вновь не зафиксирует нарушения баланса моста 20 из-за g . уменьшения сопротивления (температуры) ртути. Таким образом, температура (плотность) ртути, находящейся в V-образном участке трубопровода, поддерживается постоянной независи- 10 МО рт температуры о сружающей среды. До начала измерения- расхода уровень ртути устанавливается ниже электродов 11 и 12. При включении питания блока 25 управления открывается кла- 15 пан 5 и начинается расход жидкости 3 через питающий патрубок А, го превышающий максимально возможный расход жидкости 3 потребителем 39 через патрубок 6, поэтому масса 20 жидкости 3 в колене 2 увеличивается при любом режиме работы потребителя 39. По мере поступления расходуемой жидкости уровень ртути в колене 8 повышается, и в некоторый момент 25 она приходит в контакт с электродом

11,соединяя его через электрод 10 с общей шиной. Потенциал входа 23 блока 25 управления падает до нуля, однако это не показывает влияния 30 на потенциал выходов блока 25 управ ления. При дальнейшем заполнении колена 2 уровень ртути доходит до электрода 12, который соединяется через электрод 10 с общей шиной, и 5 потенциал на входе 24 блока 25 управления падает до нуля. Клапан 5 закрывается, но из-за инерционности клапана 5 в колено 2 попадает некоторое избыточное количество жидкое- 40 ти 3, поэтому в колене 8 устанавливается уровень ртути, несколько пребы- шающий уровень размещения электрода

12,и подается разрешение со стороны триггера 29 элементу И 30 вклю- 45 чить секундомер 37, когда на входе

24 блока 25 управления устанавливается потенциал 1. Однако в момент запирания клапана 5 нулевой потенциал имеет место на обоих входах gg 23 и 24 блока 25 управления. Поэтому на выходе 36 блока 25 управления напряжение, разрешающее, ход секундомера 37, отсутствует, но имеется на- - пряжение на выходе 36 блока управле- gg

НИН,, устанавливающее секундомер 37 в нулевое состояние.

Если расходуемая жидкости не потребляется, устройство остается в опи J46

санном Bbmie состоянии ожидания. Есл имеет место потребление жидкости, причем подлежащий измерению расход жидкости 3 задается исключительно потребителем 39 и зависит от режима его работы,.то уровень жидкости 3 в колене 2 и уровень ртути 7 в колене 8 падает. Ртуть 7 отходит от электрода 12, и на входе 24 блока управления 25 устанавливается потенциал 1, исчезает напряжение Установка нуля секундомера с выхода 35 блока 25 управления, и на его выходе появляется напряжение, разрешающее ход секундомера 37.

В таком состоянии устройство пребывает до момента падения уровня ртути 7 в колене 8 ниже электрода 1 при потреблении жидкости, при этом на входе 23 блока 25 управления появляется потенциал 1, останавливается секундомер и открывается клапан 5. Затем процесс повторяется.

Уменьшение массы dm жидкости 3 в колене 2, соответствующее понижению уровня ртути 7 в колене 8 от электрода 1 2 до электрода I 1 , является константой прибора. Показания At секундомера 37 в момент его остановк соответствует времени истечения через патрубок 6 массы Im жидкости 3. Расход определяется как отношение Q um/ut.

Таким образом, устройство осуществляет измерение времени, в течение которого проходит заранее заданное изменение давления в основании столба расходуемой жидкости. С учетом постоянства размеров измерительного участка,это эквивалентно измерению времени потребления некоторой заранее заданной массы расходуемой жид- кости (независимо от плотности этой жидкости).

Предлагаемое устройство измеряет расход потребителем 39 жидкости 3 не непрерывно, а периодически. Поэтому в короткой паузе между замерами, когда открыт клапан 5, расход жидкости не контролируется Однако поскольку устройство является измерителем массового расхода и размеры измерительного участка могут быть выбра- ны такими, чтобы за время между двумя замерами контролируемый расход не успевал существенно измениться, периодичность измерений не является

недостатком устройства и не приводит к снижению точности.

Наличие расходомера между потребителем 39 и баком 38 не сказывается на работе потребителя. Стабилизирует мая температура ртути в V-ббразном измерительном участке должна быть выше наибольшей возможной температуры в помещении, где установлено уст- ройствол однако она не должна быть несколько высокой, чтобы вызвать химические изменения расходуемой жидкости о Для защиты персонала от воздействия паров ртути поверхность пос ледней в колене 8 следует покрыть слоем неиспаряющейся жидкости, например жидким маслом.

При использовании предлагаемого устройства обеспечивается высокая точность измерения расхода жидкости в широком диапазоне температур воздуха и расходуемой жидкости и возможность измерения расхода малыми порциями расходуемой жидкости, благо даря чему устройство оказывается удобным для измерения расхода топлива при стендовых испытаниях двигателей внутреннего сгорания.

Формула изобретения

Устройство для измерения массового расхода жидкости, содержащее диз- лектрический измерительный участок трубопровода V-образной формы, заполненный ртутью, подводящий патрубок с размещенным на нем управляющим клапаном и отводящий патрубок, два датчика уровня, подключенные к блоку управления с измерителем, времени, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения, в него введены два электродных датчика, размещенные в ртути, и устройство стабилизации температуры ртути, к входу которого подключены электродные датчики, при этом один из электродных датчиков соединён с общей шиной устройства Стабилизации температуры ртути и блока управления вькод которого соединен с управляющим клапаном.

8

фиг.З