Устройство измерения расхода топлива

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ТОПЛИВА(71) Заявители Слободский Леонид Яковлевич Рядняный Олег Александрович Марков Александр Васильевич Карташевич Александр Николаевич(72) Авторы Слободский Леонид Яковлевич Рядняный Олег Александрович Марков Александр Васильевич Карташевич Александр Николаевич(73) Патентообладатели Слободский Леонид Яковлевич Рядняный Олег Александрович Марков Александр Васильевич Карташевич Александр Николаевич(57) 1. Устройство измерения расхода топлива, содержащее топливопровод с двумя связанными с электронной системой обработки сигналов акустическими датчиками, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит подключенный к топливопроводу через входной и выходной штуцера мерный участок, в корпусе которого установлен в центрирующих втулках измерительный трубопровод с акустическими датчиками, закрепленными по его концам на элементах акустической развязки. 2. Устройство измерения расхода топлива по п. 1, отличающееся тем, что корпус мерного участка, штуцера и измерительный трубопровод изготовлены из металла. 3. Устройство измерения расхода топлива по п. 1 или 2, отличающееся тем, что центрирующие втулки и элементы акустической развязки изготовлены из пластика. 4. Устройство измерения расхода топлива по одному из пп. 1, 2 или 3, отличающееся тем, что элементы акустической развязки установлены в полостях корпуса мерного участка. 5. Устройство измерения расхода топлива по п. 1, отличающееся тем, что в качестве акустического датчика применен пьезопреобразователь.(56) 1. Патент на полезную модель 167, 2000. 2. Патент на изобретение 4011, 2001 (прототип). Полезная модель относится к устройствам измерения расхода топлива. Может быть использована для измерения и индикации объемного расхода углеводородных топлив, применяемых в двигателях внутреннего сгорания. Предназначена для установки непосредственно на транспортные средства, на заправочных станциях и на нефтеперерабатывающих предприятиях. Известно устройство для измерения расхода топлива, содержащее металлическую камеру, разделенную на две полости, гидравлические входы которых сообщены с гидравлическим распределителем, а электрические входы - с блоком управления, регистрации и электропитания 1. Конструкция устройства не обеспечивает необходимой точности и оперативности выполнения измерений. Известен ультразвуковой расходомер-счетчик топлива, содержащий два акустических преобразователя, расположенных на противоположных стенках трубопровода под углом к его оси и связанных с электронной системой обработки сигналов 2. Такая конструкция обладает необходимыми свойствами, но измерения с ее помощью требуют учета влияния большого количества помех и переотражений. Технический результат решаемой полезной моделью задачи предполагает увеличение информативности процесса измерений и помехозащищенности измерительного тракта. Поставленная задача решается так. К топливопроводу присоединяют мерный участок, в корпусе которого размещен измерительный трубопровод с размещенными по его концам двумя акустическими датчиками, соединенными с электронным блоком электрическими проводами. Расход топлива определяют из параметров колебательной системы с движущимся потоком среды. Возбуждают колебания в виде плоских волн от колеблющегося акустического датчика, например, пьезоэлектрического излучателя. Направляют их под углом, например,навстречу вектору потока. Измеряют время распространения сигнала от возбуждающих колебаний акустического датчика против потока. Затем направляют излучение под другим углом к потоку, например, по потоку. Измеряют второй промежуток времени. Расход топлива определяют из измеренных временных интервалов для различных углов излучения. Для снижения влияния помех и переотражений применены элементы акустической развязки из материалов, отличных от материалов корпуса и измерительного трубопровода. Сопоставительный анализ показывает отличия заявляемой конструкции от прототипа. Таким образом, она соответствует критерию новизна. Сравнение заявляемого решения с прототипом и с другими решениями в данной области не выявило признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию существенные отличия. Сущность полезной модели поясняет чертеж, где дан общий вид устройства измерения расхода топлива с частичным разрезом. Устройство функционально представляет собой мерный участок, содержащий корпус 1 с размещенными на нем входным 2 и выходным 3 штуцерами, измерительный трубопровод 4,установленный в центрирующих втулках 5 и 6, первый 7 и второй 8 акустические датчики с элементами 9 и 10 акустической развязки. Корпус 1 мерного участка закрыт по торцам выходными заглушками 11 и 12, сквозь которые пропущены провода 13 и 14, соединяющие установленные в рабочих полостях 15 и 16 первый 7 и второй 8 акустические датчики с электронным блоком (на чертеже не показан). Корпус 1 мерного участка, входной 2 и выходной 3 штуцера и измерительный трубопровод 4 выполнены из металла. Центрирующие втулки 5 и 6 и элементы 9 и 10 акустической развязки изготовлены из пластика. При этом элементы 9 и 10 акустической развязки установлены в специальных полостях, изготовленных в корпусе 1 мерного участка, образующих дополнительное акустическое сопротивление на пути распространения паразитных шумов и переотражений. 2 1039 В качестве акустических датчиков 7 и 8 применены пьезопреобразователи. Устройство измерения расхода топлива работает в соответствии со следующим алгоритмом. К входному штуцеру 2 подключен трубопровод, по которому рабочая среда поступает во входную рабочую полость 15, затем в измерительный трубопровод 4. После прохождения измерительного трубопровода 4 рабочая среда поступает в выходную рабочую полость 16 и через выходной штуцер 3 она подается на выход. Первый 7 и второй 8 акустические датчики работают в режиме излучения и приема попеременно. На первый акустический датчик 7 подается электрический импульс длительностью Т/2, где- длина волны для резонансной частоты пьезопреобразователя. Первый акустический датчик 7 излучает акустический импульс, который распространяется по измерительному трубопроводу 4 и принимается вторым акустическим датчиком 8, на котором преобразуется в электрический сигнал и в дальнейшем поступает на один из входов электронного блока для обработки. Время распространения по потоку при этом определяется в соответствии с выражениемЗдесь- расстояние между датчиками, С - скорость звука в рабочей среде,- скорость движения рабочей среды. В следующем временном интервале первый 7 акустический датчик работает в режиме приема, а второй 8 - в режиме излучения. Акустический импульс распространяется по измерительному трубопроводу 4 от второго датчика 8 к первому 7. Время распространения против потока при этом определяется в соответствии с выражениемМгновенный расход в устройстве измеряется согласно выражению, (3) где- скорость движения рабочей среды,- площадь сечения измерительного трубопровода 4, К - коэффициент гидродинамической связи, который зависит, в частности, от расстояния между датчиками , удельной плотности среды и температуры среды. Скорость движения рабочей среды определяется по измеренным значениям Т 1 и Т 2 в соответствии с выражением 1 1 Суммарный расход при протекании рабочей среды определяется как сумма мгновенных расходов. Время Т 12 в общем случае зависит только от удельной плотности среды и ее температуры. Таким образом, зная удельные плотности различных сред при различных температурах,можно определить, какая среда или какой вид топлива используется, а также определить мгновенный и текущий расходы топлива. Тем самым достигается повышение информативности процесса измерений. Увеличение помехозащищенности измерительного тракта достигнуто изготовлением различных его элементов из разнородных по акустическим свойствам материалов, а также организацией акустических сопротивлений на пути распространения паразитных шумов и переотражений. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3