ИЗМЕРИТЕЛЬ РАСХОДА

Полезная модель относится к области двигателестроения и может быть использована для измерения расхода топлива во время испытаний двигателей при работе на диметиловом эфире или пропан-бутановых смесях.
Известен измеритель расхода, содержащий измерительный цилиндр с подводящим и отводящим трубопроводами, поршень, расположенный внутри измерительного цилиндра, датчик левого крайнего положения поршня, датчик правого крайнего положения поршня, блок управления отсчетом времени, вход которого соединен с выходом с упомянутых датчиков левого и правого крайних положений поршня (см. полезную модель RU 1902, G01F 3/16, 16.03.1996).
Упомянутое выше техническое решение имеет следующие недостатки:
- погрешность фиксации положения поршня датчиками крайних положений поршня;
- отсутствие визуального контроля за перемещением поршня;
- возможность проворачивания поршня при движении внутри измерительного цилиндра.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание измерителя расхода без указанных выше недостатков.
Заявленная полезная модель обеспечивает получение следующих технических результатов:
- повышение точности фиксации (сигнализации) положений поршня датчиками крайних положений поршня и, следовательно, уменьшение погрешности измерения расхода;
- обеспечение надежности работы;
- обеспечение визуального контроля за началом и окончанием процесса измерения расхода топлива.
Поставленная задача решается посредством того, что измеритель расхода содержит измерительный цилиндр с подводящим и отводящим трубопроводами, поршень, расположенный внутри измерительного цилиндра, датчик левого крайнего положения поршня, датчик правого крайнего положения поршня, блок управления отсчетом времени, вход которого соединен с выходом упомянутых датчиков левого и правого крайних положений поршня. Измеритель расхода содержит магнитную направляющую, расположенную вдоль нижней наружной поверхности измерительного цилиндра, и металлическую каретку, выполненную с возможностью перемещения по верхней наружной поверхности измерительного цилиндра, в поршне установлены верхний и нижний магниты, которые расположены друг напротив друга, при этом датчик левого крайнего положения поршня и датчик правого крайнего положения поршня работают на основе эффекта Холла.
Повышение точности фиксации (сигнализации) датчиками крайних точек положения поршня и обеспечение надежности достигается за счет применения датчиков, основанных на эффекте Холла, которые реагируют непосредственно на изменение магнитного потока от магнита, расположенного в верхней части поршня. Преимуществами датчиков, основанных на эффекте Холла является отсутствие механических движущихся частей и высокое быстродействие (до 100 кГц). Благодаря этому датчики Холла отличаются высокой надежностью, долговечностью и не требуют физического контакта с измеряемой средой.
Надежность работы измерителя расхода обеспечивается за счет установки в нижней части поршня нижнего магнита и расположения вдоль нижней наружной поверхности измерительного цилиндра магнитной направляющей. Нижний магнит ориентирует поршень вниз к магнитной направляющей, что обеспечивает минимизацию возможности проворачивания поршня при движении его внутри измерительного цилиндра.
Обеспечение визуального контроля при проведении испытаний двигателей за началом и окончанием процесса измерения расхода топлива обеспечивается за счет установки на наружной поверхности измерительного цилиндра металлической каретки, перемещающейся вслед за снабженным магнитом поршнем от одной крайней точки к другой.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
На чертеже показано устройство для измерения расхода.
Измеритель расхода включает в себя измерительный цилиндр 1, поршень 2, верхний магнит 3, нижний магнит 4, магнитную направляющую 5, каретку 6, датчик 7 левого крайнего положения поршня, датчик 8 правого крайнего положения поршня, блок управления отсчетом времени 9.
Измерительный цилиндр 1 выполнен из немагнитной нержавеющей стали, поршень 2 выполнен из фторопласта, а каретка 6 выполнена металлической. Датчик 7 левого крайнего положения поршня и датчик 8 правого крайнего положения работают на основе эффекта Холла.
Блок управлением отсчетом времени 9 снабжен секундомером, а на его передней панели расположены кнопка «пуск» 10 и светодиод 11. Вход блока управления отсчетом времени 9 соединен с выходом датчика 7 левого крайнего положения поршня и датчика 8 правого крайнего положения поршня.
Поршень 2 перемещается внутри измерительного цилиндра 1. В верхней части поршня 2 установлен мощный верхний магнит 3. Нижний магнит 4 установлен напротив верхнего магнита 3 в нижней части поршня 2. Нижний магнит 4 ориентирует поршень 2 вниз к магнитной направляющей 5. Таким образом, поршень удерживается от проворачивания внутри измерительного цилиндра.
Первый электромагнитный клапан 12 расположен в подводящем трубопроводе 16 измерителя расхода, сообщенном с левым концом измерительного цилиндра 1. Второй электромагнитный клапан 13 расположен в сообщенном с правым концом измерительного цилиндра 1 в трубопроводе 15 подающем топливо в двигатель. Блок управления отсчетом времени 9 соединен с первым электромагнитный клапаном 12 и со вторым электромагнитным клапаном 12.
Топливный насос 19 обеспечивает подачу топлива из топливного бака 20. Вход насоса 19 сообщен с подводящим трубопроводом 16 посредством трубной перемычки 17 с дросселем 18. Выход топливного насоса 19 соединен с напорным трубопроводом 21, который соединен с входными концами трубопровода 15 подающего топливо в двигатель и подводящего трубопровода 16 измерителя расхода.
Топливо отводится из измерительного цилиндра через отводящий трубопровод 22 с прозрачной вставкой 14. Посредством прозрачной вставки 14 осуществляется визуальный контроль за отсутствием кавитации в потоке топлива.
Измеритель расхода работает следующим образом.
Перед началом цикла измерений расхода топлива второй электромагнитный клапан 13 открыт и топливо, например диметиловый эфир, подается из бака 20 топливный насосом 19 последовательно через напорный трубопровод 21, трубопровод 15 и отводящий трубопровод 22 в двигатель (на чертеже не показан). При этом поршень 2 находится в левом крайнем положении.
При нажатии кнопки «пуск» 10 открывается первый электромагнитный клапан 12, а второй электромагнитный клапан 13 закрывается и начинается цикл измерения расхода топлива.
Топливный насос 19 подает топливо через напорный трубопровод 21 в подводящий трубопровод 16 измерителя расхода и через него в левую часть измерительного цилиндра 1. Поршень 2 начинает движение вправо, отмеряя объем топлива, подаваемого в двигатель. Мерный объем расходуемого топлива при перемещении поршня 2 заранее калибруется. Когда поршень отходит от датчика 7 левого крайнего положения поршня, с него поступает сигнал в блок управления отсчетом времени 9, в котором включается секундомер и начинается отсчет времени. Когда поршень 2 подходит к датчику 8 правого крайнего положения поршня, с него поступает сигнал в блок управления отсчетом времени 9 и секундомер останавливается, одновременно первый электромагнитный клапан 12 закрывается, а второй электромагнитный клапан 13 открывается. Завершается процесс измерения времени расходования мерного объема. Топливо снова подается топливным насосом 19 в двигатель через второй электромагнитный клапан 13.
Поршень возвращается в исходное положение за счет поступления в правую часть измерительного цилиндра топлива через трубопровод 15 подающий топливо в двигатель и вытекания топлива из левой части измерительного цилиндра 1 через расположенный в трубной перемычке 17 дроссель 18 на вход топливного насоса 19. При достижении поршнем 2 левого крайнего положения датчик 7 левого крайнего положения поршня вырабатывает выходной сигнал, поступающий в блок управления отсчетом времени 9, и на передней панели блока управления отсчетом времени 9 включается светодиод 11, индицирующий состояние готовности к следующему циклу измерения.
В процессе осуществления цикла измерения расхода топлива перемещение поршня 2 может визуально отслеживаться кареткой 6, перемещающейся вслед за поршнем по наружной поверхности измерительного цилиндра 1. Каретка 6 имеет магнитную связь с поршнем 2 и, повторяя его перемещение, движется поверх измерительного цилиндра 1 вправо.
С учетом известного мерного объема топлива и измеренного времени движения поршня между датчиком 7 левого крайнего положения поршня и датчиком 8 правого крайнего положения поршня можно рассчитать расход топлива поступающего в двигатель.
Заявленная полезная модель обеспечивает уменьшение погрешности измерения расхода и повышение надежности работы измерителя расхода топлива во время испытаний двигателей при работе на диметиловом эфире или пропанбутановых смесях.