Расходомер-дозатор жидкостей Советский патент 1991 года по МПК G01F3/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения (дозирования) расходов жидкостей, в том числе и горючего на транспортных средствах.

Цель изобретения - повышение точности определения расхода (дозирования) жидкостей (например, горючего) путем компенсации теплового расширения жидкости.

На чертеже изображена схема предлагаемого расходомера дозатора.

Расходомер-дозатор содержит датчик 1, первый и второй электроклапаны 2 и 3 соответственно, электронный блок 4, насос 5, магистраль 6 трубопровода, потребитель 7, корпус 8 датчика, крышку 9 корпуса датчика,

поплавок 10, магнит 11, первый и второй направляющие патрубки 12 и 13, шток 14 температурной компенсации, первый и второй герконы 15 и 16, первую и вторую прижимные пружины 17 и 18, первую и вторую контргайки 19 и 20, первый и второй полые винты 21 и 22, перепускной клапан 23, цилиндрические отверстия с резьбовыми поверхностями 24 и 25, штуцер 26 входа датчика, штуцер 27 выхода датчика, штуцер 28 входа насоса, штуцер 29 выхода насоса, соответственно, первый, второй и третий штуцеры 30-32 первого электроклапана 2 соответственно, первый, второй и третий штуцеры 33-35 второго электроклапана 3, RS-триггер 36, конденсатор 37, резистиво со

00

ел ел

Јь

ную цепь 38 фиксации входного уровня, регистратор (счетчик) 39 изменений состояния RS-триггера, оптрон 40, реле 41, шунтирующий диод 42, трубопроводы 43-47, группу нормально разомкнутых контактов 48 реле 41.

Гидравлическая схема соединения элементов устройства следующая. Магистраль 6 трубопровода (от источника жидкости, расход которой контролируется или дозируется) подсоединена к первому штуцеру 30 первого электроклапана 2, второй штуцер 31 первого электроклапана 2 посредством трубопровода 43 подсоединен к штуцеру 28 входа насоса 5, штуцер 29 выхода насоса 5 через трубопровод 44 соединен со вторым штуцером 34 второго электроклапана 3, первый штуцер 33 второго электроклапана 3 через трубопровод 45 подсоединен к штуцеру 26 входа датчика 1, штуцер 27 выхода датчика 1 через трубопровод 46 подсоединен к третьему штуцеру 32 первого электроклапана 2, а третий штуцер 35 второго электроклапана 3 через трубопровод 47 подключен к потребителю.

Устройство работает следующим образом.

Если при включении питания поплавок 10 не находится в крайнем нижнем положении (не замкнут второй геркон 16) на R-вхо- де RS-триггера 36 на время заряда конденсатора 37 присутствует уровень О. Из-за этого на инверсном выходе RS-триггера 36 устанавливается выходной сигнал уровня 1, оптрон 40 заперт, ток во вторичной цепи оптрона 40 не протекает, и нормально разомкнутые контакты 48 реле 41, включенные в управляющие цепи первого 2 и второго 3 электроклапанез обеспечивают такое положение заслонок первого 2 и второго 3 электроклапанов, при котором насос 5 откачивает жидкость из датчика 1 к потребителю 7 (по току жидкости подключены следующие элементы устройства: штуцер 27 выхода датчика 1, трубопровод 46, третий штуцер 32 первого электроклапана 2, второй штуцер 31 первого электроклапана 2, трубопровод 43, штуцер 28 входа насоса 5, штуцер 29 выхода насоса 5, трубопровод 44, второй штуцер 34 второго электроклапана 3, третий штуцер 35 второго электроклапана 3. трубопровод 47, потребитель 7.

Наличие уровня О на прямом выходе RS-триггера 36 не вызывает срабатывания регистратора 39.

При отборе жидкости из датчика 1 уровень жидкости в датчике 1 понижается, при этом опускается поплавок 10. При достижении поплавком 10 такого уровня, когда постоянный магнит 11 вызывает

срабатывание второго геркона 16 на S-вход RS-триггера 36 поступает сигнал уровня О (S-вход RS-триггера 36 через второй геркон 16 соединен с общей шиной устройства),

RS-триггер 36 изменяет свое состояние, в результате чего сигнал на прямом выходе RS-триггера уровня 1 вызывает срабатывание регистратора 39 (счетчика), а сигнал на инверсном выходе RS-триггера 36 уровня

0 О вызывает срабатывание оптрона 40, ток во вторичной цепи которого вызывает срабатывание реле 41, замыкая группу нормад- льно разомкнутых контактов 48. Учитывая то, что контакты 48 реле 41 включены в уп5 равляющие цепи первого 2 и второго 3 электроклапанов, замыкание этих контактов вызывает изменение положения заслонок первого 2 и второго 3 электроклапанов на такое, при котором насос 5 начинаетзакачи0 вать жидкость из магистрали 6 в датчик 1 (по току жидкости подключены следующие элементы устройства: магистраль 6, первый штуцер 30 первого электроклапана 2, второй штуцер 32 первого электроклапана 2,

5 трубопровод 43, штуцер 28 входа насоса 5, штуцер 29 выхода насоса 5, трубопровод 44. второй штуцер 34 второго электроклапана 3, первый штуцер 35 второго электроклапана 3, трубопровод 45, штуцер 26 входа датчи0 ка 1;

Поступающая в датчик жидкость вызывает перемещение поплавка 10 вверх. Закачивание жидкости происходит до тех пор, пока постоянный магнит 11 на поплавке 10

5 не вызовет срабатывание первого 15 геркона. При этом на R-вход RS-триггера 36 поступает сигнал уровня О (R-вход RS-триггера 36 через первый 15 геркон соединен с общей шиной устройства), RS-триг0 rep 36 изменяет свое состояние, в результате чего сигнал на прямом выходе RS-триггера уровня О не вызовет срабатывания регистратора 39 (счетчика), а сигнал на инверсном выходе RS-триггера 36 уровня

5 1 разрывает ток во вторичной цепи оптрона 40 и приводит группы контактов 48 реле 41 в нормально разомкнутое состояние. Эти контакты, включенные в управляющие цепи первого 2 и второго 3 электроклапанов,

0 обеспечивают такое положение заслонок первого 2 и второго 3 электроклапанов, при котором насос 5 откачивает жидкость из датчика 1 к потребителю 7. При отборе жидкости из датчика 1 уровень жидкости в дат5 чике 1 понижается и опускается поплавок 10. При достижении поплавком 10 такого уровня, когда постоянный магнит 11 вызывает срабатывание второго геркона 16 на S-вход RS-триггера поступает сигнал уровня О, RS-триггер 36 изменяет свое состояние, срабатывают регистратор 39 (счетчик) и оптрон 40, ток во вторичной цепи которого, вызывает срабатывание реле 41 и перевод заслонок первого 2 и второго 3 электроклапанов а положение, при котором насос 5 начинает закачивать жидкость из магистрали б в датчик 1,

Далее циклы работы устройства повторяются.

Если после продолжительного неиспользования устройства по каким-либо причинам произошло вытекание жидкости из датчика по трубопроводам либо в магистраль, либо k потребителю (как это часто бывает, например, в автомобилях из-за перепада давлений в связи с разной высотой расположения карбюратора и топливного бака), то это приводит к опусканию поплавка 10 в крайнее нижнее положение. В этом случае, при включении устройства из-за замыкания второго геркона 16 постоянным магнитом 11 на поплавке 10 сразу начинается режим закачивания жидкости в датчик по описанному алгоритму.

Температурная компенсация изменения объема измеряемой жидкости практически не вызывает-изменения положения по высоте второго геркона 16 (материал, из которого выполнен второй направляющий патрубок 13, имеет пренебрежимо малый коэффициент теплового расширения по сравнению с коэффициентом теплового расширения измеряемой жидкости), разнос герконов по высоте должен быть обеспечен согласованным с изменением объема исследуемой жидкости перемещением (в данном случае подъемом) первого геркона 15. Это и осуществляется за счет изменения линейного размера штока 14 температурной компенсации (материал штока 14 температурной компенсации имеет коэффициент теплового расширения, соизмеримый с коэффициентом теплового расширения измеримой жидкости). Для осуществления температурной компенсации объемного расширения измеряемой жидкости должно выполняться следующее соотношение

In К™ h К ж,

где Ii4 - длина свободной части штока 14 температурной компенсации;

Ki4 - коэффициент линейного температурного расширения материала, из которого изготовлен шток 14 температурной компенсации;

h - разнос по высоте первого 15 и второго 16 герконов. определяющий дозу расходомера-дозатора;

Кж - коэффициент объемного расшире- i ния контролируемой жидкости, который при неизменной площади основания рабочей полости датчика является эквивалентом ко- эффициента линейного расширения.

Исходно параметры h и Ы устанавливают при тарировке датчика, например, при1 20°С.

Таким образом за счет температурной компенсации осуществляется квазивьсовой метод измерения расхода (доз) жидкости, что повышает общую точность устройства.

-Формула изобретения

1. Расходомер-дозатор жидкостей, содержащий датчик, насос с входным и выход- ным штуцерами, электронный блок с регистратором, первый электроклапан с первым, вторым и третьим штуцерами и трубопроводы, которые гидравлически соединяют магистрали от источника и потребителя с элементами устройства, причем датчик содержит корпус со штуцерами входа и выхода, крышку с перепускным клапаном, постоянный магнит и первый и второйнормальноразомкнутыемагнитоуправляемые контакты, через которые соответственно первый и второй входы электронного блока подключены к общей

шине, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения весового расхода жидкостей, дополнительно введены второй электроклапан, идентичный первому, шток температурной компенсации,

поплавок, первый и второй направляющие патрубки с устройствами фиксации магнито- управляемых контактов и элементами фиксации путрубков в корпусе датчика параллельно его основной оси. при этом

патрубки выполнены из немагнитного материала в виде герметичных по нижнему торцу полуоткрытых цилиндров так, что внутренняя полость второго патрубка достигает его полувысоты, а во внутренней полости первого патрубка размещен и зафиксирован шток температурной компенсации с возможностью вертикального смещения, причем в полостях первого и второго направляющих патрубков расположены соответственно первый и второй магнитоуправляемые контакты, зафиксированные устройствами фиксации так, что первый маг- нитоуправляемый контакт прилегает к верхнему торцу штока температурной

компенсации, второй - к днищу полости, а поплавок размещен внутри корпуса и выполнен полым и герметичным из инертного по отношению к контролируемой жидкости немагнитного материала и имеет два сквозных отверстия, через которые проходят направляющие патрубки, на верхней внутренней поверхности поплавка закреплен постоянный магнит, при этом его полюса обращены к сквозным отверстиям поплавка, магистраль трубопровода от источника подключена к первому штуцеру первого электроклапана, второй штуцер которого соединен со штуцером входа насоса, штуцер выхода насоса соединен с вторым штуцером второго электроклапана, первый штуцер которого соединен со штуцером входа датчика, штуцер выхода датчика соединен с третьим штуцером первого электро- клапана, а третий штуцер второго электроклапана соединен с трубопроводом потребителя,

2.Расходомер-дозатор по п. 1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что электронный блок содержит RS-триггер, конденсатор, рези- стивную цепь фиксации входного уровня, состоящую из двух последовательно включенных резисторов, общая точка которых подключена к положительной клемме источника питания, регистратор (счетчик) изменения состояний RS-триггера и оптрон, во вторичную цепь которого включено реле, зашунтированное диодом, а контакты этого реле включены в управляющие цепи первого и второго электроклапанов, при этом R- вход RS-триггера через конденсатор подключен к общей шине и между R- и S-вхо- дами RS-триггера включена резистивная цепь фиксации входного уровня, прямой выход RS-триггера соединен с входом регистратора, а инверсный выход RS-триггера нагружен на оптрон, причем R-вход RS-триггера соединен с клеммой, являющейся первым входом электронного блока, а S-вход

RS-триггера сбединен с клеммой, являющейся вторым входом электронного блока. 3. Расходомер-дозатор по п. отличающийся тем, что шток температурной

компенсации имеет винтовой наконечник, посредством которого шток зафиксирован в резьбовом отверстии в днище первого направляющего патрубка, причем длину свободной части штока выбирают из

соотношения

114

где Кж и Ki4 - коэффициенты температурного расширения контролируемой жидкости и материала, из которого изготовлен шток;

h - разнос по высоте первого и второго магнитоуправляемых контактов.

4. Расходомер-дозатор по п. 1, о т л и- чающийся тем, что направляющие патрубки имеют резьбу по внешним обводам в верхней и нижней частях, а также резьбу по верхней внутренней поверхности,

причем патрубки зафиксированы в резьбовых отверстиях днища корпуса, расположенных симметрично в одной диаметральной плоскости со штуцерами входа и выхода датчика, а верхние торцы

патрубков выходят через сквозные отверстия в крышке датчика и герметично зафиксированы.

5. Расходомер-дозатор по п, 1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что магнитоуправляемый

контакт связан с прижимной пружиной и зафиксирован на внутренней поверхности верхней части направляющего патрубка.

19 17 2 Я 13 22 20 9 18

15 ffi

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения (дозирования) расходов жидкостей, в том числе и горючего на транспорт- ных средствах. Цель изобретения - повышение точности определения расхода (дозирования) жидкостей (например, горючего). Изменение расхода осуществляется путем фиксации определенных уровней, достигаемых поплавком. Поплавок снаряжен постоянным магнитом и перемещается в корпусе датчика по двум направляющим патрубкам из немагнитного материала, в которых с определенным разносом по высоте установлены герконы. Величина этого разноса и определяет величину дозы. Для учета изменения объема исследуемой жидкости, например, при изменении температуры, в первом патрубке расположен шток температурной компенсации, омываемый исследуемой жидкостью (для выравнивания температуры). Этот шток, изменяя свою длину пропорционально температуре, изменяет разнос герконов таким образом, что вес дозы остается прежним. Состояние герконов фиксируется электронным блоком, который определяет расход жидкости и управляет электроклапанами гидравлической схемы устройства. 4 з.п.ф-лы, 1 ил. (Л