Устройство для определения остатка топлива в баке Советский патент 1992 года по МПК G01F1/34 

Изобретение относится к области измерений и может быть использовано на предприятиях, осуществляющих эксплуатацию транспортных средств, а также на заправочных станциях.

Известно устройство для определения остатка топлива в баках, принцип действия которого основан на анализе значений термодинамических параметров в надтоплив- ном пространстве бака.

К недостаткам этого устройства относится то, что оно. требует наличия дефицитной легколетучей жидкости, точного дозирования, приспособлений для предотвращения утечек при заливке, а это сложно и дорого, роме того, известное устройство не исключает утечек газа при его нагнетании в резервуар, а также значительных погрешностей при дозировке вводимых порций газа. Это связано с тем, что между стенками цилиндра и поршня дозатора возможны утечки газа, а также с тем, что дозировка газа по положению поршня относительно цилиндра дает погрешность тем большую, чем больше площадь поперечного сечения цилиндра.

Известно также устройство для опреде- ления остатка топлива в баке транспортного средства, дозатор которого выполнен в виде напорной трубы и бачка-накопителя с воздушным и гидравлическим кранами.

К его недостаткам относится то, что объем вводимого в топливный бак воздуха переменный и зависит от количества топлива в баке, что сказывается на точности определения остатка. Устройство прототипа предлагает подготовку к следующим измерениям путем перемещений поршня бачка накопителя для вытеснения из него жидкости в напорную трубу мускульными усилиями оператора. А это при больших количествах машин, подлежащих проверке затруднительно и требует времени. Кроме того, точность определения остатка топлива

XI

сл ел о сл

4.

целиком зависит от индивидуальных особенностей оператора, от его умения точно зафиксировать величину высоты столба жидкрсти в напорной трубе.

Цель изобретения - повышение точности определения остатка топлива в баке транспортного средства и уменьшение трудозатрат на его осуществление.

Цель достигается тем, что устройство содержит пробку, герметизирующую топливный бак, дозатор воздуха, регистратор давления, соединительные трубопроводы, причем дозатор выполнен в виде двух соединенных между собой емкостей - дозирующей и вспомогательной, заполненных известным объемом жидкости, дозирующая емкость через воздушный клапан сообщена с внутренним объемом топливного бака и имеет атмосферный клапан, а вспомогательная емкость сообщена с атмосферой постоянно. Емкости соединены между собой через распределитель направления потока жидкости с электрическим приводом и гидравлический насос. Наличие распределителя потока позволяет осуществлять перекачку жидкости из емкости в емкость одним насосом с неизменным направлением вращения электродвигателя.

В отличие от прототипа предлагаемое устройство содержит два фотоэлектрических датчика, фиксирующих моменты полного освобождения дозирующей емкости от жидкости, начало и окончание вытеснения заданной порций воздуха из дозирующей емкости в топливный бак. Каждый из фотодатчиков электрически связан с соответствующими блоками, которые управляют приводом распределителя направления потока жидкости, закрытием атмосферного и воздушного клапанов, а также отключением электрического привода насоса, при полном вытеснении жидкостью воздуха из дозирующей емкости.

Принцип действия устройства основан на Следующих основных моментах. Начальное показание жидкостного манометра известно. Объем дозирующей емкости и соединительных трубопроводов также известны. Если в полость неизвестного объема нагнетать строго одинаковую порцию воздуха, то избыточное давление будет тем больше, чем меньше искомый объем. Большой объем надтопливного пространства при нагнетании той же порции воздуха приводит к меньшему возрастанию избыточного давления.

Таким образом, наличие новых взаимосвязанных элементов, составляющие устройство, свидетельствует о том, что предлагаемое решение обладает существенными отличиями от прототипа. Причем новая совокупность и их взаимосвязь позволяет нагнетать в топливный бак строго фиксированную порцию воздуха и тем самым

обеспечить повышение точности определения остатка топлива в баках транспортных средств. Повышение точности связано с тем, что при стабильном объеме вводимого в бак воздуха, избыточное давление в нем

0 будет зависеть только от объема надтопливного пространства, т.е. от остатка топлива в баке.

Уменьшение трудозатрат при определении остатка топлива связано с применени5 ем насоса с электрическим приводом, а также использованием элементов автоматики, которые следят за работой устройства и отключают привод насоса при окончании цикла нагнетания воздуха. Функции опера0 тора сводятся только к подключению уст-. ройства к электрической сети, установке пробки на горловину топливного бака м записи показаний регистратора давления. На фиг. 1 приведена блок-схема устрой5 ства; на фиг. 2 - схема выполнения преобразователя логического сигналу.

Устройство состоит из герметизирующей пробки 1 с двумя отверстиями для присоединения регистратора 2 давления и

0 трубопровода 3 от дозатора воздуха. Дозатор выполнен в виде двух емкостей - дозирующей 4 и вспомогательной 5. Емкости 4 и 5 трубопроводами С, 7 и 8, 9 через распределитель 10 направления потока жидкости

5 с электрическим приводом 11 и гидравлический насос 12 соединены между собой.

В качестве привода 11, т.е. исполнительного механизма, перемещающего подвижную , часть распределителя

0 относительно неподвижной, предусмотрено тяговое реле автомобильного стартера.

Привод насоса 12 осуществляется от электродвигателя 13. В верхней части дозирующей емкости 4 имеются два патрубка, на

5 которых установлены атмосферный 14 и воздушный 15 электромагнитные клапаны. В верхней части вспомогательной емкости 5 для сообщения с атмосферой предусмотрено отверстие.

0 Нормально открытый электромагнитный атмосферный клапан 14 способствует свободной откачке жидкости из нагнетательной емкости 4, обеспечивает атмосферное давление в топливном баке 22. Так как

5 давление втопливном баке равно атмосферному, то в обоих ветвях регистратора давления 2 уровни жидкости будут одинаковы, т.е. начало отсчета избыточного давления, возникающего при нагнетании воздуха в топливный бак, будет одним и тем же. Это

способствует повышению точности определения остатка топлива. Закрытие атмосферного клапана перед перекачкой жидкости в нагнетательную из вспомогательной емкости приводит к тому, что весь воздух из емкости 4 поступает в топливный бак. Таким образом, наличие атмосферного клапана 14 обеспечивает работоспособность устройства при повторных определениях остатка топлива в баке без снятая герметизирую- щей пробки 1, а также повышает точность в результате того, что за начало отсчета всегда принимается одно и то же показание регистратора давления.

Система автоматического управления работой устройства состоит из двух фотоэлектрических датчиков 16 и 17, блоков управления 18-21, и клапанов 14 и 15. Сигналы с датчика 17 поступают на блок 19 управления атмосферным клапаном, а за- тем и на сам атмосферный клапан 14, а также на блок 21 управления, механизмом 11 передвижения распределителя 10 направления потока жидкости. Фотоэлектрический датчик 16, связанный с блоком 18 управления, закрывает воздушный клапан 15, а также с помощью блока 20 отключает электродвигатель 13 от сети

Каждый из блоков управления 18-21 состоит из трех основных узлов: усилителя сигнала фотодатчика; формирователя логических сигналов; преобразователя логических сигналов к виду, необходимому для нормального функционирования исполнительного устройства.

Усилитель сигнала фотодатчика состоит из собственного усилителя сигнала на транзисторе VT1, в цепи базовою делителя которого находится фотодиод CD2 и повторитель на транзисторе /Т2

В качестве формирователя логического сигнала используется триггер Шмитга микросхемы К 155ТЛ1, а в блоках 19 и 21 дополнительно к нему триггер со счетным входом микросхемы К 155ТМ2.

Применение оп тройной развязки обусловлено тем, что при коммутировании индуктивной нагрузки, какими являются электромагнитные клапаны, возникающие импульсные помехи, что приводит к произ- вольному переключению триггерных схем.

Управление механизмом 11 перемещения распределительного потока жидкости, а также электродвигателем 13 осуществляется преобразователями той же конструкции, но через промежуточное реле.

Разметка шкалы регистратора давления в единицах объема наджидкостного пространства производится на основании данных, полученных в результате выполнения следующих операций; полмоси ью заполнить емкость, равную или несколько большую по объему, чем топливный бак, жидкостью; через краник в нижней части емкости слить п мерный цилиндр заданный объем жидкости; произвести подключение устройства и определить значение избыточного давления в наджидкостном пространстве емкости; сливая последовательно строго заданный объем жидкости из емкости в мерный цилиндр, т.е. увеличивая над- жидкостное пространство на известную величину, и каждый раз при этом фиксируя значения избыточного давления, получают данные длч размещения шкалы регистратора давления в единицах объема надтоплив- ного пространства.

Для определения остатка топлива необходимо сиять крышку топливного бака 22 транспортного средства и установит - кэ ее место герметизирующую пробку 1, а затем подключить устройство к электрической сети

В исходном состоянии (до замера) воздушный 15 и атмосферный 14 клапаны должны быть открыты, а подвижная часть распределителя 10 направления потока жидкости находится в положении, обеспечивающем перекачку жидкости из дозирующей емкости 4 во вспомогательную 5. (Наличие жидкости в емкости л может быть за счет самопроизвопьного перетекания ее через зазоры в насосе 12).

После включения электродвигателя насос откачивает жидкость из емкости 4 через трубопровод 7, распределитель 10, нэсос 12, распределитель 10, трубопровод 6 в емкость 5. Как только вся жидкость минует фотоэлектрический датчик 17, блок 21 управления выдает команду и механизм 11 передвижения устанавливает подвижную часть распределителя 10 потока жидкости о положение, открывающее движение жидкости из вспомогательной емкости 5 в нагнетательную 4. В момент прохождения жидкостью уровня фотодатчика 17 его сигнал поступает на блок 19 управления, который закрывает атмосферный клапзн 14. Движение жидкости при этом происходит через емкость 5, трубопровод 8, распределитель 10, насос 12, трубопровод 9 Поступая в дозирующую емкость 4, жидкость вытесняет воздух из нее в топливный бак 22 через открытый воздушный клапан 15 В момент, когда жидкость достигает оси фотодатчика 16, его сигнал, усиленный в блоке 18, закрывает электромагнитный воздушный клапан 15 и одновременно с помощью блока 20 отключает электродвигатель 13 гидронасоса 12.

Оператор, зафиксировав избыточное давление в топливном баке 22 по регистратору давления 2, определяет объем надтоп- ливного пространства, а затем, зная полный объем топливного бака, и остаток топлива в нем. Отключение устройства от сети открывает воздушный 15 и атмосферный 14 клапаны, а подвижная часть распределителя потока жидкости устанавливается в положение, обеспечивающее перетекание жидкости из дозирующей 4 во вспомогательную емкость 5.

Технико-экономическая эффективность пбедлагаемого устройства в сравнении с прототипом заключается в повышении точности определения остатка топлива в баке транспортного средства. Строго постоянная доза вводимого в топливный бак воздуха позволяет получать сопоставимые значения избыточного давления, связанные только со степенью заполнения бака топливом. Кроме того, предлагаемая совокупность взаимосвязанных элементов, составляющих устройство, сводит роль оператора к выполнению элементарных действий, что уменьшает влияние субъективных факторов на точность оценки остатка топлива и существенно (в сравнении с прототипом) уменьшает трудовые затраты.

Формула изобретения 1. Устройство для определения остатка топлива в баке транспортного средства, содержащее дозатор воздуха, регистратор

давления, соединительные трубопроводы и герметизирующую пробку, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, дозатор воздуха состоит из дозирующей и вспомогательной емкостей, заполненных измеренным количеством жидкости и соединенных между собой через механизм перекачки жидкости, при этом дозирующая емкость

выполнена с возможностью подключения через воздушный клапан к внутреннему объему топливного бака и снабжена атмосфер- ным клапаном и блоками контроля заполнения и опорожнения дозирующей

емкости.

2.Устройство поп. 1, отличающее- с я тем, что механизм перекачки жидкости состоит из насоса одностороннего действия

связанного через распределитель направ-- ления потока жидкости с исполнительным механизмом.

3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что блоки контроля эаполнения и опорожнения дозирующей емкости выполнены в виде двух фотоэлектрических датчиков, первый из которых установлен на входе, а второй на выходе дозирующей емкости, при этом первый фотоэлектрический

датчик соединен с входом управления исполнительного механизма распределителя направления потока жидкости, а второй с входами управления воздушного клапана и насоса.

Использование: на предприятиях, осуществляющих эксплуатацию транспортных средств, а также на затравочных станциях. Сущность: после включения электродвигателя насос откачивает жидкость из дозирующей емкости 4 в емкость 5, при срабатывании датчика 17 блок 21 управления переключает распределитель 10 потока жидкости и движение жидкости осуществляется из вспомогательной емкости 5 в дозирующую емкость 4, воздух из которой вытесняется в топливный бак 22. При срабатывании датчика 16 закрывается воздушный клапан 15 и отключается электродвигатель 13 гидронасоса 12, а по регистратору 2 давления определяется объем надтопливного пространства и остаток топлива в нем, 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Л 22 /

ъ

ч

п

Ф+12к

Д0ГШ

Фиг.2