ИЗМЕРИТЕЛЬ МАССОВОГО РАСХОДА ТОПЛИВА

Описание полезной модели
МПК
G01F 1/76
G01F 1/86
Измеритель массового расхода топлива
Область техники
Полезная модель относится к устройствам для измерения жидкостных потоков и может использоваться для измерения и контроля расхода топлива в авиационной, автомобильной промышленности и других отраслях.
Уровень техники
Наиболее близким техническим решением (прототип) является массовый расходомер газожидкостного потока (патент РФ №2128328 дата публикации 27.03.1999). Устройство содержит блок определения объёма жидкости, измеритель плотности потока, блок управления, блок умножения, блок определения структурной функции процесса изменения плотности потока, пороговое устройство и индикатор. Сигнал с выхода измерителя плотности потока поступает на второй вход блока умножения и вход блока определения структурной функции процесса изменения плотности потока. Сигнал, пропорциональный значению структурной функции, поступает с выхода блока определения структурной функции процесса изменения плотности потока на вход порогового устройства, в котором формируется управляющий сигнал. Управляющий сигнал с выхода порогового устройства поступает на вход блока управления. В моменты времени, когда сигналы поступают в блок управления, с выхода блока определения объёма жидкости на первый вход блока умножения поступает сигнал, пропорциональный объёмному расходу жидкости. В блоке умножения в указанные моменты времени реализуется вычисление массового расхода жидкости потока. Сигнал, пропорциональный вычисленному значению массового расхода жидкости, поступает с выхода блока умножения на вход индикатора.
Недостатком известного технического решения является недостаточная точность определения массового расхода жидкости. В данном устройстве определяют массовый расход потока жидкости в единицу времени, что не позволяет точно определить общее количество прошедшей жидкости.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является увеличение точности определение массового расхода жидкости за всё время прокачки. Это связано с тем, что в устройстве реализуется суммирование значений величины расхода жидкости в единичный интервал времени.
Поставленная цель достигается за счёт того, что в измерителе массы прокачанной жидкости, содержащем блок памяти, блок умножения, блок управления, измеритель плотности жидкости, размещённый с обеспечением возможности измерения плотности протекающей жидкости, несущий элемент, обеспечивающий конструктивное единство, сумматор массы жидкости, трубопровод и измеритель скорости потока с импульсным выходом, при этом измеритель скорости потока с импульсным выходом установлен с обеспечением возможности измерения скорости потока в трубопроводе и соединён с входом блока управления, размещение измерителя плотности жидкости выполнено с обеспечением возможности измерения плотности жидкости протекающей в трубопроводе, причём измеритель плотности жидкости соединён своим выходом с одним из информационных входов блока умножения, выход блока памяти соединён с соответствующим информационным входом блока умножения, управляющий вход блока умножения соединён с выходом блока управления, выход блока умножения соединён с информационным входом сумматора массы жидкости, а управляющий вход сумматора массы жидкости соединён с другим выходом блока управления.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется фигурой, на которой показаны основные элементы устройства.
Раскрытие полезной модели
На фигуре обозначены: считыватель 1, блок памяти 2, блок умножения 3, сумматор массы жидкости 4, блок управления 5, измеритель плотности жидкости 6, крыльчатка 7, трубопровод 8, несущий элемент, обеспечивающий конструктивное единство 9 (далее упоминаемый как несущий элемент), измеритель скорости потока с импульсным выходом 10.
Основным элементом, в или на которое устанавливают другие элементы данного устройства, является трубопровод 8. Под трубопроводом 8 понимают сооружение из труб, герметично соединённых между собой, служащее для передачи на расстояние жидкостей или газов.
Одним из элементов, которые устанавливают в или на трубопроводе 8, является измеритель скорости потока с импульсным выходом 10. Измеритель скорости потока с импульсным выходом 10 представляет собой устройство для определения условной скорости потока прокачиваемой жидкости в трубопроводе 8. Измеритель скорости потока 10 снабжён импульсным выходом. Измеритель скорости потока с импульсным выходом 10 выполнен таким образом, что одному импульсу на выходе можно привести в соответствие объём жидкости, который проходит через поперечное сечение трубопровода 8 за период времени, соответствующий одному импульсу. Таким образом, частота импульсов является условной мерой скорости потока (расхода) в трубопроводе 8. В частном случае, измеритель скорости потока с импульсным выходом 10 состоит из крыльчатки 7 и считывателя 1 (также возможно использование шиберного счётчика). Крыльчатку 7 устанавливают в трубопроводе 8 таким образом, чтобы ось крыльчатки 7 совпадала с направлением потока жидкости, а плоскость вращения крыльчатки 7 была перпендикулярна потоку жидкости. Крыльчатка 7 выполнена с обеспечением возможности её вращения при проходе потока жидкости по трубопроводу 8. Поворот крыльчатки 7 на определённый угол может быть приведён в соответствие с объёмом жидкости, прошедшим через поперечное сечение трубопровода 8 за время совершения поворота. Обычно выполняют тарирование этого объёма (далее тарированный объём). При повороте крыльчатки на угол, соответствующий прохождению через трубопровод 8 тарированного объёма, происходит, например, замыкание соответствующего контакта. При замыкании контакта считыватель 1 генерирует фиксированное количество импульсов, например, один. Считыватель 1 снабжён импульсным выходом, который в данном частном случае является импульсным выходом измерителя скорости потока с импульсным выходом 10.
Устройство также включает в себя измеритель плотности жидкости 6. В частном случае измерение плотности жидкости может быть основано на определении времени прохождения ультразвуковых колебаний фиксированного расстояния в жидкости, поскольку по нему можно определить скорость звука. Скорость звука, в свою очередь, связана с плотностью жидкости известной зависимостью (см. https://ru.wikipedia.org/wiki/Скорость_звука дата обращения 03.08.2015г.). В этом случае измеритель плотности жидкости 6 устанавливают на прямолинейном участке трубопровода 8 на наружной поверхности с обеспечением возможности излучения ультразвуковых волн в прокачиваемую жидкость (топливо) и приёма обратного сигнала. Измеритель плотности жидкости 6 имеет один выход, с которого считывают текущее значение плотности среды в трубопроводе.
Устройство содержит блок памяти 2. Блок памяти 2 выполнен с возможностью хранить информацию, а также перезаписывать её. Блок памяти 2 снабжён выходом, на котором постоянно находится значение, которое хранится в блоке памяти 2.
Устройство также содержит блок умножения 3. Блок умножения 3 снабжён двумя информационными входами, одним управляющим входом и выходом. Блок умножения 3 производит умножение двух входящих значений, каждое из которых поступает на соответствующий информационный вход. Умножение происходит при получении сигнала на управляющий вход. На выходе блок умножения 3 формирует значение равное результату умножения.
Устройство также содержит сумматор массы жидкости 4. Сумматор массы жидкости 4 снабжён одним информационным входом и одним управляющим входом. Сумматор массы жидкости 4 производит суммирование входящих значений. Результатом многократного суммирования является сумма всех входящий значений. Суммирование происходит при получении сигнала на управляющий вход. Сумматор массы жидкости 5 имеет возможность сбрасывать (обнулять) показания при поступлении соответствующего управляющего сигнала.
Блок управления 5 выполнен с обеспечением возможности передавать в соответствующий момент времени сигналы (команды) о начале суммирования и/или перемножения показаний, а также сигналы (команды) о передаче и сбросе данных. Это реализуется включением в состав блока управления 5 генератора периодических импульсов. В частном случае, блок управления 5 снабжён двумя выходами и одним входом.
Вышеперечисленные элементы устройства соединены следующим образом: выход считывателя 1 (выход измерителя скорости потока с импульсным выходом 10) соединён со входом блока управления 5, один информационный вход блока умножения 3 соединён с выходом блока памяти 2, другой информационный вход блока умножения 3 соединён с выходом измерителя плотности жидкости 6, выход блока умножения 3 соединён с информационным входом сумматора массы жидкости 4, один выход блока управления 5 соединён с управляющим входом блока умножения 3, другой выход блока управления 5 соединён с управляющим входом сумматора массы жидкости 4.
Устройство также включает в себя несущий элемент 9 (например, в виде корпуса, остова, рамы, платформы). Несущий элемент 9 выполнен из металлического материала, и на нём закреплены все остальные элементы устройства, а именно измеритель скорости потока с импульсным выходом 10, блок памяти 2, сумматор массы жидкости 4, блок умножения 3, блок управления 5, измеритель плотности жидкости 6. Также в несущем элементе 11 установлен трубопровод 8, в котором производят измерения расхода жидкости.
Осуществление полезной модели
Устройство изготавливают следующим образом. Трубопровод 8, блок памяти 2, сумматор массы жидкости 4, блок умножения 3 и блок управления 5 устанавливают в или на несущем элементе 9. В частном случае в качестве несущего элемента 9 может выступать кузов автомобиля, на котором размещены все узлы, агрегаты и системы автомобиля, или станина, а также элементы заявленного устройства с обеспечением их конструктивного единства. Измеритель скорости потока с импульсным выходом 10 устанавливают в или на трубопроводе 8. Измеритель плотности жидкости 6 закрепляют на трубопроводе 8. Выход измерителя скорости потока 10 соединяют со входом блока управления 5. Выход блока памяти 2 соединяют с соответствующим информационным входом блока умножения 6, а выход измерителя плотности жидкости 6 соединяют с другим соответствующим информационным входом блока умножения 3. Выход блока умножения 3 соединяют с информационным входом сумматора массы жидкости 4. Выходы блока управления 5 соединяют с соответствующими управляющими входами блока умножения 3 и сумматора массы жидкости 4. Кроме того, трубопровод 8 соединяют фланцами с трубопроводной системой, в которой нужно измерить массовый расход жидкости.
Для обеспечения работоспособности устройство подключено к внешней электрической сети или аккумуляторной батарее.
Устройство работает следующим образом. При прохождении потока жидкости по трубопроводу 8, крыльчатка 7 вращается. При вращении крыльчатки происходят замыкания контакта (может находится в считывателе), в результате которых считыватель 1 генерирует импульсы. С выхода считывателя 1 импульс поступает на вход блока управления 5. С выхода измерителя плотности жидкости 6 значение плотности жидкости поступает на соответствующий вход блока умножения 3. На выходе измерителя плотности жидкости 6 постоянно находится значение плотности жидкости, которое обновляется по завершению очередного цикла измерения плотности жидкости измерителем плотности жидкости 6. В блоке памяти 2 записывают значение тарированного объёма, соответствующего одному импульсу, который генерирует считыватель 1. Конкретное значение тарированного объёма формируют на основе используемого типоразмера крыльчатки 9 и других особенностей устройства измерителя скорости потока 2 или определяют экспериментально. С выхода блока памяти 2 значение тарированного объёма поступает на соответствующий вход блока умножения 3. При поступлении импульса с выхода считывателя 1 на вход блока управления 5, блок управления 5 генерирует сигналы. Один из сигналов с соответствующего выхода блока управления 5 поступает на управляющий вход блока умножения 3, а другой сигнал с соответствующего выхода блока управления 5 поступает на управляющий вход сумматора массы жидкости 4. Причём сигналы поступают таким образом, что сигнал на сумматор массы жидкости 4 поступает с небольшим запозданием относительно сигнала, поступающего на блок умножения 3. Один сигнал (поступающий на блок умножения 3) инициирует умножение двух значений (тарированного объёма и плотности), находящихся на соответствующих информационных входах блока умножения в текущий момент времени, а также передачу полученного значения массы жидкости с выходы блока умножения 3 на информационный вход сумматора массы жидкости 4. Другой сигнал (поступающий на сумматор массы жидкости 4) инициирует сложение полученного значения массы жидкости от блока умножения 3 на сумматоре массы жидкости 4 с накопленным значением за время предыдущих циклов сложения. В результате суммирования получают значения величины массового расхода жидкости, прошедшей по трубопроводу 8, за время всех циклов сложения. Также это время соответствует времени прокачки жидкости.
В результате данное устройство позволяет осуществить измерение массы, прокачанной по трубопроводу 8, жидкости, например, топлива, заправленного в самолёт или иной объект.
Таким образом, выполнение устройства описанным выше образом обеспечивает повышение точности определения массового расхода жидкости за счёт введения сумматора массы жидкости 4 с соответствующим входом, соединённым с выходом блока умножения 3, а также с соответствующим входом, соединённым с выходом блока управления 5. Это связано с реализацией суммирования значений величины массового расхода жидкости, прошедшей по трубопроводу 8, за время прокачки жидкости.