EA031600B1

EA031600B1 - Способ контроля заполнения герметичной емкости текучей средой

Info

Publication number: EA031600B1
Application number: EA201650070A
Authority: EA
Inventors: Юрий Иванович ДРОБОТЯ; Юрий Сергеевич Бунин; Сергей Леонидович Ивойлов
Original assignee: Юрий Иванович ДРОБОТЯ
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2019-01-31
Also published as: EA201650070A1

Abstract

Способ заполнения герметичной емкости текучей средой заключается в том, что производят заполнение емкости через быстроразъемное двухканальное соединение, при этом процесс заполнения емкости представляют в виде двух фаз: фазы нарастания давления и фазы сброса давления; перед началом заполнения в память контроллера, управляющего процессом заполнения емкости, вносят величину давления Pпаровоздушной смеси в емкости, при котором происходит открытие воздушного канала быстроразъемного соединения; величину давления Pпаровоздушной смеси в емкости, при котором происходит закрытие воздушного канала быстроразъемного соединения; число импульсов Imp, регистрируемых контроллером в фазе нарастания давления, соответствующее желаемой величине остаточного свободного объема в емкости; при помощи датчика давления измеряют величину давления в емкости в каждой фазе; регистрируют количество импульсов, переданных расходомером в каждой фазе; при достижении количества импульсов в фазе нарастания давления заранее заданной величины Impподачу текучей среды прекращают.

Description

Изобретение относится к области заполнения герметичных емкостей текучей средой и может быть использовано, в частности, при заправке топливом транспортных средств, наливе масел, кислот, щелочей и любых других текучих сред в цистерны, баки и иные емкости через двухканальное быстроразъемное соединение.

Предшествующий уровень техники

Известно, что герметичные емкости повсеместно используются для хранения агрессивных сред, таких как кислоты, щелочи, различные виды масел и топлива, моющие средства и растворители. Попадание их в окружающую среду приводит к серьезным экологическим последствиям, поэтому вопросам контроля заполнения емкостей уделяется особое внимание. Как правило, контроль заполнения герметичной емкости через быстроразъемное соединение, использование которого исключает возможность заглянуть внутрь емкости и визуально оценить уровень ее заполнения, осуществляют при помощи установленных в емкости датчиков и, или анализаторов уровня текучей среды (Сорокин П.В., Система контроля уровня жидких сред в герметичных резервуарах. Дисс. на соискание уч. ст. канд. техн. наук, ГОУ ВПО ТПУ, Томск, 2011). Как правило, их располагают на отметке заданного уровня заполнения, при достижении которого датчик/анализатор подает соответствующий сигнал, и подачу текучей среды прекращают. Учет количества отпущенной текучей среды производят при помощи расходомера.

Недостатком указанного способа контроля является то, что показания датчиков и анализаторов могут искажаться в зависимости от температуры и плотности текучей среды вследствие механических воздействий и повреждений, перепадов давления, температуры окружающей среды. Помимо прочего устройства учета уровня текучей среды, непосредственно с ней контактирующие, в процессе эксплуатации подвержены образованию отложений на чувствительном элементе, что приводит к перебоям в работе прибора. В этом случае риск попадания содержимого в окружающую среду как следствие перелива емкости резко возрастает.

Кроме того, стоит отметить, что заполнение до нужного уровня через герметичное быстроразъемное соединение емкостей, не оснащенных хотя бы одним устройством учета уровня текучей среды, без риска пролива содержимого возможно только при точно известном начальном уровне текучей среды. Точно определить начальный уровень текучей среды в такой емкости крайне сложно.

Однако даже при наличии в емкости устройств учета уровня текучей среды возможен пролив при заполнении, например при заправке топливом баков транспортных средств. Как правило, начальный уровень топлива в баке известен лишь приблизительно и основан на показаниях датчиков уровня топлива, погрешность которых увеличивается пропорционально сроку эксплуатации. Большую роль играет также угол наклона транспортного средства - при заполнении бака под наклоном показания устройств учета уровня текучей среды искажаются, что может привести к проливу.

Указанный способ был выбран в качестве прототипа заявленного изобретения.

Сущность изобретения

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание более надежного способа контроля заполнения герметичной емкости текучей средой через двухканальное быстроразъемное соединение, в том числе не оборудованной специальными приборами учета уровня содержимого и при неизвестном начальном уровне текучей среды в емкости.

Технический результат достигается тем, что при способе заполнения герметичной емкости текучей средой, заключающемся в том, что производят заполнение емкости через быстроразъемное двухканальное соединение, при этом процесс заполнения емкости представляют в виде двух фаз: фазы нарастания давления и фазы сброса давления; перед началом заполнения в память контроллера, управляющего процессом заполнения емкости, вносят величину давления P_max паровоздушной смеси в емкости, при котором происходит открытие воздушного канала быстроразъемного соединения;

величину давления P_min паровоздушной смеси в емкости, при котором происходит закрытие воздушного канала быстроразъемного соединения;

число импульсов Imp_min, регистрируемых контроллером в фазе нарастания давления, соответствующее желаемой величине остаточного свободного объема в емкости;

при помощи датчика давления измеряют величину давления в емкости в каждой фазе; регистрируют количество импульсов, переданных расходомером в каждой фазе;

при достижении количества импульсов в фазе нарастания давления заранее заданной величины Imp_min подачу текучей среды прекращают.

Перечень фигур, чертежей и иных материалов

Весь процесс заполнения емкости представляют в виде чередования двух фаз: фазы нарастания давления (1) в емкости и фазы его сброса (2), что иллюстрирует график, представленный на фиг. 1. Процесс заполнения начинается со стадии нарастания давления (1), когда в емкость поступает текучая среда, вследствие чего в ней увеличивается давление паровоздушной смеси.

Для замера величины давления паровоздушной смеси внутри емкости используют датчик давления, который устанавливают на выходе из емкости в воздушном канале быстроразъемного соединения. С его

- 1 031600 помощью расчетным путем определяют примерную величину остаточного свободного объема в емкости.

Величину давления P_max, при которой происходит открытие воздушного канала на быстроразъемном соединении (далее - БРС), величину давления P_min, при которой происходит его закрытие и количество импульсов Imp_min, регистрируемое контроллером в фазе нарастания давления, при котором процесс налива прекращается, определяют эмпирическим путем, исходя из конструкции емкости и типа среды, в нее заливаемой и вносят в память контроллера. Например, величина давления P_max, при которой происходит открытие воздушного клапана при заполнении емкости водой, составляет 20 мм рт.ст., величина P_min составляет 3-5 мм рт.ст., а количество импульсов, регистрируемое контроллером в фазе нарастания давления Imp_min, при котором процесс налива прекращается, равно пяти, что соответствует 1-2 л свободного остаточного объема в емкости, не заполненного жидкостью.

Как только давление в емкости достигает заданной величины P_max, контроллер переходит к фазе сброса давления (2) и дает команду на открытие воздушного канала БРС. Давление в емкости падает до тех пор, пока не достигнет минимальной заданной величины Pmin, при котором контроллер дает команду на закрытие воздушного канала и снова переходит к фазе нарастания давления (1).

В каждой фазе при помощи контроллера регистрируют количество импульсов, переданных расходомером, которое напрямую зависит от остаточного свободного объема в емкости, не заполненного жидкостью: чем меньше остаточный свободный объем в емкости, тем короче фаза и меньшее количество импульсов фиксируется во время нее. Так как емкость герметична, то заполнение ее текучей средой приводит к нарастанию давления в ней, соответственно, по мере ее заполнения фазы нарастания и сброса давления будут становиться все короче.

Во время каждой фазы при помощи контроллера рассчитывают величину остаточного свободного объема в емкости на основе поступающих данных о количестве импульсов, зафиксированных во время каждой фазы.

Как только количество импульсов, регистрируемых контроллером в фазе нарастания давления, достигает заранее заданного минимального значения Impmin, подачу текучей среды прекращают.

Заявленный способ предполагает наличие некоторой погрешности на начальном этапе налива, которая снижается по мере заполнения емкости.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Заявленный способ был применен на практике при заправке топливом бака транспортного средства через двухканальное БРС. На фиг. 2 представлен график, иллюстрирующий процесс заполнения топливного бака транспортного средства бензином.

Перед началом заправки в память контроллера были внесены следующие данные:

величина давления P_max паровоздушной смеси в емкости, при котором происходит открытие воздушного канала быстроразъемного соединения и сброс давления = 15 мм рт.ст.;

величина давления Pmin паровоздушной смеси в емкости, при котором происходит закрытие воздушного канала быстроразъемного соединения = 5 мм рт.ст.;

число импульсов Impmin, регистрируемых контроллером в фазе нарастания давления, при котором происходит автоматическое прекращение подачи текучей среды путем перекрытия жидкостного канала БРС <85, что соответствует 2,5 л свободного остаточного объема в баке.

Во время заправки количество отпущенного топлива определяют стандартным путем при помощи расходомера, фиксирующего количество импульсов, которое затем контроллер обрабатывает и переводит в литры, однако одновременно с этим происходит подсчет количества импульсов, фиксируемых в каждой фазе нарастания и сброса давления. Особое внимание уделяется фазе нарастания давления и количеству импульсов, фиксируемых именно во время нее. Это необходимо для определения остаточного свободного объема в баке во время его наполнения для своевременного отключения подачи топлива.

При практическом применении способа для заправки топливом транспортных средств с использованием БРС величину остаточного свободного объема в баке можно определять также и по резкому изменению длины фаз при наливе ввиду особенностей конструкции автомобильных баков, которая предусматривает наличие большого остаточного свободного объема в баке даже при заправке до полного.

Как видно из графика, представленного на фиг. 2, чем меньше свободного объема остается в баке автомобиля, тем короче становятся фазы. Когда количество импульсов Impmin в фазе нарастания давления достигло 85, контроллер дал команду на закрытие топливного канала на БРС и остановку процесса налива.

Использование заявленного изобретения позволяет повысить надежность контроля заполнения герметичной емкости текучей средой через двухканальное быстроразъемное соединение, в том числе не оборудованной специальными приборами учета уровня содержимого за счет отсутствия необходимости установки дополнительного оборудования внутрь емкости и отсутствия соприкосновения приборов учета с текучей средой.

Также стоит отметить, что в процессе налива контроллер непрерывно отслеживает скорость изменения давления, сравнивая ее с расчетной - это позволяет своевременно реагировать на нарушение герметичности емкости или проходимости трубопроводов, а также перебои в подаче топлива.

- 2 031600

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ заполнения герметичной емкости текучей средой, заключающийся в том, что производят заполнение емкости через быстроразъемное двухканальное соединение, отличающийся тем, что процесс заполнения емкости представляют в виде двух фаз: фазы нарастания давления и фазы сброса давления; перед началом заполнения в память контроллера, управляющего процессом заполнения емкости, вносят величину давления P_max паровоздушной смеси в емкости, при котором происходит открытие воздушного канала быстроразъемного соединения; величину давления P_min паровоздушной смеси в емкости, при котором происходит закрытие воздушного канала быстроразъемного соединения; число импульсов Imp_min, регистрируемых контроллером в фазе нарастания давления, соответствующее желаемой величине остаточного свободного объема в емкости; при помощи датчика давления измеряют величину давления в емкости в каждой фазе; регистрируют количество импульсов, переданных расходомером в каждой фазе; при достижении количества импульсов в фазе нарастания давления заранее заданной величины Imp_minподачу текучей среды прекращают.