RU223152U1 - Устройство дозирования противоводокристаллизационной жидкости (пвкж) в авиатопливо - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к устройствам пропорционального смешивания жидкостей и регулирования соотношения компонентов смеси, а именно к дозаторам присадок, и может быть использована для добавления жидких химических присадок, например, противоводокристаллизационной (ПВК) жидкости в поток авиатоплива летательных аппаратов в заданном объеме. Технический результат заключается в возможности автоматической добавки необходимого количества ПВКЖ в поток авиатоплива при различной производительности перекачки и динамическом мониторинге процентного содержания ПВКЖ в потоке авиатоплива, с возможностью формирования управляющих сигналов, блокирующих работу устройства в случае отклонений от заданных параметров; в повышении надежности работы дозатора ПВКЖ, точности дозирования компонентов в задаваемых пропорциях как в объемных, так и в массовых единицах измерения, равномерности смешивания ПВКЖ по всему объему потока авиатоплива, а также возможности интеграции с массовыми расходомерами авиатоплива, что приводит к повышению надежности работы авиационных двигателей и безопасности эксплуатации летательных аппаратов, к повышению экономической эффективности топливозаправочных и авиапредприятий. Технический результат достигается тем, что устройство дозирования противоводокристаллизационной жидкости (ПВКЖ) в поток авиатоплива содержит: расходомер авиатоплива, включающий в себя датчик (энкодер или вычислитель), бак-резервуар для ПВКЖ, оснащенный линией приема ПВКЖ и линией выдачи ПВКЖ, соединенный гидравлической линией с объемным гидронасосом-дозатором, который механически соединен с электромеханическим приводом, а гидравлической линией соединен с узлом смешивания ПВКЖ и авиатоплива, характеризуется тем, что в качестве электромеханического привода применен гибридный сервошаговый привод, состоящий из шагового двигателя, энкодера и драйвера.

Description

Полезная модель относится к устройствам пропорционального смешивания жидкостей и регулирования соотношения компонентов смеси, а именно к дозаторам присадок, и может быть использована для добавления жидких химических присадок, например, противоводокристаллизационной (ПВК) жидкости в поток авиатоплива летательных аппаратов в заданном объеме.

Известен «ДОЗАТОР ПРИСАДОК» RU 165575 [1], содержащий установленный на линии подачи топлива объемный расходомер и механически связанное с ним устройство пропорциональной подачи присадок, расходомер выполнен в виде шестеренчатого счетчика, а устройство подачи присадок включает основную камеру дозации и основной поршневой насос, соединенный с указанным счетчиком через редуктор.

Недостатком известного решения является: низкая надежность дозатора, требующая, от оператора контроля работоспособности дозатора; отсутствие блокировок при сбоях и неисправностях дозатора; невозможность интеграции с массовыми расходомерами (например Кориолисовыми расходомерами); ввиду необходимости механической связи объемного счетчика и дозатора; невозможность дозировки (пропорционального смешивания) в массовых пропорциях, только в объемных единицах; отсутствие температурных компенсаций и компенсаций по плотности ПВКЖ и авиатоплива; отсутствие средства измерения присадки вводимой в авиатопливо, добавка ПВКЖ производится способом и средствами, без применения точных дозирующих приборов. Что не гарантирует правильность дозирования, приводит к перерасходу авиатоплива, за счет ежесменной проверки работоспособности дозатора. Перечисленные недостатки приводят к повышенным экономическим затратам, и снижению безопасности полетов воздушных судов (ВС) и летательных аппаратов (ЛА).

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Устройство для регулируемого впрыска и смешивания жидкости» US 8,210,826 [2], содержащее расходомер авиатоплива, включающий в себя датчик, бак-резервуар для ПВКЖ, оснащенный линией приема ПВКЖ и линией выдачи ПВКЖ, соединенный гидравлической линией с объемным гидронасосом-дозатором, который механически соединен с электромеханическим приводом, а гидравлической линией соединен с узлом смешивания ПВКЖ и авиатоплива.

Известное устройство может использовать электронные датчики, например, температуры для коррекции количества добавляемой присадки.

Дозирование осуществляется путем изменения давления, развиваемого динамическим насосом, приводимым электродвигателем постоянного тока, скорость вращения которого задается микроконтроллером,

К недостаткам способа относится: невозможность интеграции с массовыми расходомерами (например, Кориолисовыми расходомерами); невозможность дозировки (пропорционального смешивания) в массовых пропорциях, только в объемных единицах; отсутствие средства измерения присадки, вводимой в авиатопливо, добавка ПВКЖ производится способом и средствами, без применения точных дозирующих приборов, что не гарантирует правильность дозирования, приводит к перерасходу авиатоплива за счет ежесменной проверки работоспособности дозатора. Перечисленные недостатки приводят к повышенным экономическим затратам и снижению безопасности полетов ВС и ЛА.

Технический результат заключается в повышении надежности работы дозатора ПВКЖ.

Технический результат достигается тем, что: Устройство дозирования противоводокристаллизационной жидкости (ПВКЖ) в поток авиатоплива, содержащее: расходомер авиатоплива, включающий в себя датчик (энкодер или вычислитель), бак-резервуар для ПВКЖ, оснащенный линией приема ПВКЖ и линией выдачи ПВКЖ, соединенный гидравлической линией с объемным гидронасосом-дозатором, который механически соединен с электромеханическим приводом, а гидравлической линией соединен с узлом смешивания ПВКЖ и авиатоплива, а также программируемый логический контроллер (ПЛК) характеризуется тем, что в качестве электромеханического привода применен гибридный сервошаговый привод, состоящий из шагового двигателя, энкодера и драйвера.

Осуществление:

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства, на фиг. 2 блок-схема варианта выполнения устройства, где:

1 - энкодер шагового двигателя;

2 - шаговый двигатель;

3 - объёмный насос-дозатор ПКВЖ;

4 - датчик счетчика количества авиатоплива топлива (энкодер или вычислитель);

5 - расходомер авиатоплива (механический или кориолисовый);

6 - узел смешивания ПВКЖ и авиатоплива;

7 - драйвер шагового двигателя;

8 - переключатель выбора дозы ПВКЖ;

9 - логический контроллер (ПЛК) управления приводом;

10 - бак с ПКВЖ;

11 - резервуар авиатоплива;

12 - расходомер авиатоплива с датчиком счетчика количества;

13 - переключатель выбора дозы;

14 - бак ПВКЖ;

15 - насос-дозатор;

16 - сервошаговый привод;

17 - узел смешивания;

18 - детектор процентного содержания ПВКЖ в авиатопливе;

19 - линия выдачи смеси авиатоплива и ПВКЖ на заправку ВС;

20 - информационная панель;

21 - гидролиния ПВКЖ;

22 - гидролиния авиатоплива.

Устройство действует следующим образом:

На гидролинию авиатоплива 22 установлен расходомер авиатоплива с датчиком счетчика количества авиатоплива 12, выход которого соединен с одним их входов программируемого логического контроллера (ПЛК) 9. Бак ПКВЖ 14 соединен гидролинией 21 с насосом-дозатором 15, выход которого гидравлической линией соединен с узлом смешивания 17. Выход узла смешивания соединен с линией выдачи смеси авиатоплива и ПВКЖ на заправку ВС 19. На линии выдачи может устанавливаться датчик процентного содержания ПВКЖ в авиатопливе 18, выход которого соединен с одним их входов ПЛК. Переключатель выбора дозы 13 может соединяться с одним их входов ПЛК. К выходам ПЛК может присоединяться вход информационной панели 20. К выходам ПЛК присоединен сервошаговый привод 16 (состоящий из шагового двигателя, энкодера и драйвера).

В процессе заправки ЛА или ВС фиг. 1, данные о количестве и расходе авиатоплива (объем, масса, мгновенный расход), полученные от датчика 4 счетчика 5 количества авиатоплива (механического счетчика или вычислителя массомера), измеренные и преобразованные значения мгновенного расхода авиатоплива в цифровой ШИМ-сигнал, передаются в программируемый логический контроллер (ПЛК) 9, в котором по алгоритму исполняемого кода (файла), в соответствии с поступающими данными (значениями) о расходе авиатоплива, плотности и температуры, производится вычисление соответствующего значения количества ПВКЖ, в виде значения количества оборотов объемного гидронасоса-дозатора ПВКЖ, затем управляющий ШИМ-сигнал, соответствующий количеству оборотов передается в драйвер сервошагового двигателя 7, который приводит во вращение объемный гидронасос-дозатор ПВКЖ (плунжерный (поршневой объемный) насос, гидравлически соединенный с камерой смешивания 6 и прокачивающий заданный логическим контроллером (ПЛК) объем ПВКЖ в поток авиатоплива заправляемого в ЛА или ВС. Тем самым обеспечивая пропорциональный ввод ПВКЖ в поток авиатоплива заправляемого в ЛА или ВС.

Устройство программирования количества ПКВЖ, включающее переключатель выбора дозы ПКВЖ 8, позволит осуществить вариативное изменение пропорций дозирования для различных типов ВС и ЛА, а также различных потребностей потребителей дозированного авиатоплива в количестве 0,1%, 0,2%, 0,3% по объему перекачиваемого топлива, тем самым дополнительно повышая эффективность устройства, расширяя возможности применения дозатора. Наличие переключателя выбора дозы и информационной панели позволит дополнительно повысить надежность устройства, благодаря снижению вероятности ошибки оператора.

Датчик температуры авиатоплива (не показан), для компенсации количества вводимых компонентов смеси при изменениях плотности и температуры, дополнительно повышая точность дозирования ПВКЖ.

Бак (резервуар) ПКВЖ может дополнительно содержать датчики контроля уровня и температуры, измерители уровня и плотности, выходы которых соединены с входами блока управления, повышая точность внесения добавки, дополнительно повышая точность дозирования ПВКЖ.

Бак-резервуар для ПВКЖ может быть дополнительно оборудован запорными устройствами с электроприводами и обратным клапаном с датчиками состояния положения, что обеспечит блокировку работы дозатора при сбоях и неисправностях, снизит риск внештатных ситуаций, дополнительно повысит надежность работы дозатора ПВКЖ.

Бак-резервуар для ПВКЖ может быть дополнительно оборудован датчиками нижнего и верхнего уровня, что улучшит контроль работоспособности дозатора, путем блокировок при сбоях и неисправностях, повысит надежность работы дозатора.

В качестве насоса-дозатора может применяться обратимая объемная гидромашина: гидромотор-гидронасос, например, шестеренный, роликово-лопастной, плунжерный, радиальный или аксиальный, который может быть утвержден типом средства измерения, что дополнительно повысит надежность работы дозатора ПВКЖ.

Устройство может дополнительно содержать датчик (детектор) процентного содержания ПВКЖ в потоке авиатоплива 18, расположенный в трубопроводе выдачи на заправку летательного аппарата после узла смешивания и его выход соединен с входом блока управления (фиг.2 E), что обеспечит непрерывный мониторинг состава дозируемой смеси с возможностью формирования управляющих сигналов обратной связи с логическим контролером, для коррекции дозирования ПВКЖ, или блокировки работы устройства в случае отклонений от заданных параметров.

Камера смешивания 6 может представлять собой зону сужающего устройства, выполненного в виде «трубки Вентури», в которой создается разряжение, что облегчает работу насоса-дозатора, и способствует равномерному распределению ПВКЖ в потоке авиатоплива. Камера смешивания может содержать магнитострикционный излучатель ультразвуковых волн, что позволит интенсивно смешивать компоненты и получить равномерное распределение ПВКЖ в потоке авиатоплива при заправке ВС и ЛА, тем самым дополнительно повысит надежность работы дозатора ПВКЖ.

Бак-резервуар для ПВКЖ может быть дополнительно оборудован дыхательной системой с осушителем воздуха для предотвращения обводнения ПВКЖ от влаги атмосферного воздуха, что обеспечит требуемый уровень кондиционности ПВКЖ, дополнительно повысит надежность работы дозатора ПВКЖ.

Бак-резервуар для ПВКЖ может быть дополнительно оборудован фильтром очистки от механических примесей на гидравлической линии между гидронасосом-дозатором и резервуаром с ПКВЖ, что обеспечит чистоту ПВКЖ и дополнительно повысит надежность работы дозатора ПВКЖ.

Устройство может дополнительно содержать устройства беспроводной связи с внешними объектами посредством устройств, использующих IEEE 802.11, Wi-Fi и т.д. Связь с внешними устройствами поможет усовершенствовать контроль за процессом заправки судна, что дополнительно повысит надежность работы дозатора ПВКЖ благодаря снижению вероятности нештатных ситуаций.

Технический результат повышение надежности работы дозатора ПВКЖ достигается применением гибридного сервошагового привода (шагового двигателя) управляемого энкодером и драйвером.

Промышленная применимость. Предлагаемое устройство дозирования может изготавливаться с применением известных технологий и применяться в авиапромышленности для заправки летательных аппаратов.

Claims (7)

1. Устройство дозирования противоводокристаллизационной жидкости (ПВКЖ) в поток авиатоплива, содержащее: расходомер авиатоплива, включающий в себя датчик, бак-резервуар для ПВКЖ, оснащенный линией приема ПВКЖ и линией выдачи ПВКЖ, соединенный гидравлической линией с объемным гидронасосом-дозатором, который механически соединен с электромеханическим приводом, а гидравлической линией соединен с узлом смешивания ПВКЖ и авиатоплива, а также программируемый логический контроллер (ПЛК), отличающееся тем, что в качестве электромеханического привода применен гибридный сервошаговый привод, состоящий из шагового двигателя, энкодера и драйвера.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит переключатель выбора дозы (ПВД), соединенный с входом ПЛК.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит информационную панель (ИП), соединенную с выходами ПЛК, и интерфейс передачи данных внешним устройствам.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит датчик температуры, датчик плотности ПВКЖ, уровнемер, расположенные в баке ПВКЖ, выходы датчиков соединены с входами ПЛК.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что объемный гидронасос-дозатор ПВКЖ выполнен с возможностью непрерывной подачи, например, шестеренный, роликово-лопастной, плунжерный, радиальный или аксиальный.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик процентного содержания ПВКЖ в потоке авиатоплива расположен в трубопроводе выдачи на заправку воздушного судна после узла смешивания и его выход соединен с входом ПЛК.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел смешивания авиатоплива содержит трубку Вентури с магнитострикционным излучателем ультразвуковых волн.