RU2502957C2 - Level-flow meter for liquid in tank - Google Patents

Level-flow meter for liquid in tank Download PDF

Info

Publication number
RU2502957C2
RU2502957C2 RU2011151698/28A RU2011151698A RU2502957C2 RU 2502957 C2 RU2502957 C2 RU 2502957C2 RU 2011151698/28 A RU2011151698/28 A RU 2011151698/28A RU 2011151698 A RU2011151698 A RU 2011151698A RU 2502957 C2 RU2502957 C2 RU 2502957C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tank
liquid
tube
channel
sealed
Prior art date
Application number
RU2011151698/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011151698A (en
Inventor
Ирек Наилович Арсланов
Чингиз Асхатович Ярулин
Андрей Михайлович Пугин
Тимур Рафинадович Сайфеев
Михаил Андреевич Пугин
Александр Иванович Ильин
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Машиностроительная Компания "Витязь"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Машиностроительная Компания "Витязь" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Машиностроительная Компания "Витязь"
Priority to RU2011151698/28A priority Critical patent/RU2502957C2/en
Publication of RU2011151698A publication Critical patent/RU2011151698A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2502957C2 publication Critical patent/RU2502957C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: level-flow meter for liquid in a tank comprises a body, a differential pressure sensor, a pneumatically hydraulic unit comprising a tight cavity, a tube with a through channel for its vertical submersion onto the tank bottom with controlled liquid by one end, and with the other end connected with one of the inlets of the differential pressure sensor, tight elastic elements. Besides, the tight elastic elements are made in the form of membrane boxes, some sides of which, in particular, one side, is made as elastic, and others, accordingly, rigid. The flow-lever meter in the tank additionally comprises a flow converter into pressure, the second differential pressure sensor with two inlets connected to the indicator and a unit of liquid level variation compensation with a compensating channel. Besides, the flow converter into pressure comprises a chamber, which in its turn consists of two compartments - receiving one and the one separated from it with a separating membrane of the outlet compartment. The outlet compartment is connected with a through hydraulic channel made in the form of a small diameter tube to one of two inlets of the second differential pressure sensor.
EFFECT: simultaneous measurement of level and flow of different liquids in tanks of transport facilities designed for operation under especially heavy road and climate conditions with temperature variations in a wide range and under low temperatures.
9 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к устройствам для измерения уровня и расхода различных жидкостей, например топлива в баках транспортных средств, в частности, в вездеходах топливовозах и снегоболотоходов, предназначенных для работы в особо тяжелых дорожно-климатических условиях при изменениях температуры в большом диапазоне до 100°C и при особо низких температурах до -70°C.The invention relates to a control and measuring technique, and in particular to devices for measuring the level and flow rate of various liquids, for example, fuel in the tanks of vehicles, in particular in all-terrain vehicles of fuel carriers and snow and swamp vehicles, designed to work in especially difficult weather conditions with temperature changes wide range up to 100 ° C and at especially low temperatures up to -70 ° C.

Применение таких устройств наиболее эффективно, когда требуется измерять уровень и расход в большом числе баков с соблюдением требований высокой надежности и точности. Так например, в двухзвенных топливовозах, может устанавливаться до двенадцати топливных баков. В каждом из них измерение уровня топлива обязательно, а расход измерять желательно. Для измерения этих двух; параметров применяются отдельные самостоятельные устройства - уровнемеры и расходомеры, соответственно, количество этих устройств будет достаточно большим. В результате на таком топливовозе придется установить 24 отдельных измерительных устройства. Большое число измерительных устройств снижает надежность, усложняет эксплуатацию и увеличивает стоимость. В то же время особенностью таких транспортных средств являются повышенные требования к надежности оборудования, особенно топливной аппаратуры - повышенная взрыво-пожаробезопасность в тяжелых дорожно-климатических условиях, при сохранении высокой точности и чувствительности. Предлагаемый уровнемер-расходомер соответствует этим требованиям.The use of such devices is most effective when it is required to measure the level and flow rate in a large number of tanks in compliance with the requirements of high reliability and accuracy. For example, in two-link fuel carriers, up to twelve fuel tanks can be installed. In each of them, the measurement of the fuel level is mandatory, and the flow rate is desirable. To measure these two; parameters, separate independent devices are used - level meters and flow meters, respectively, the number of these devices will be quite large. As a result, 24 separate measuring devices will have to be installed on such a fuel carrier. A large number of measuring devices reduces reliability, complicates operation and increases cost. At the same time, the feature of such vehicles is the increased requirements for the reliability of equipment, especially fuel equipment - increased explosion and fire safety in difficult road climatic conditions, while maintaining high accuracy and sensitivity. The proposed flowmeter meets these requirements.

При изменении уровня во время расхода жидкости под крышкой бака над контролируемой жидкостью может создаваться разряжение. Это происходит тогда, когда дроссельные отверстия в крышке бака закупорены, например, обледенели, загрязнились или конструктивно отсутствуют. Последнее имеет (1 место в случаях, когда жидкость находится в нескольких сообщающихся друг другом баках или когда баки имеют внутреннюю поджимающую оболочку. Кроме того, даже при наличии дроссельных отверстий, при быстром изменении уровня жидкости - при большом расходе, давление под крышкой бака не будет равно атмосферному. В этом случае измерение уровня и расхода с помощью известных устройств будут содержать большую погрешность. Это происходит также в баках, которые не сообщаются с окружающей средой, т.е. в герметичном объеме. К таким объектам могут относиться баки летательных и космических аппаратов (самолеты, ракеты), подводных лодок, а также емкости, у которых пары перекачиваемой жидкости не должны попадать в окружающую среду из-за экологической опасности, взрыво-пожаробезопасности.If the level changes during the flow of fluid under the tank cover above the controlled fluid, a vacuum can be generated. This happens when the throttle openings in the tank cap are clogged, for example, icy, dirty or structurally absent. The latter has (1 place in cases where the liquid is in several tanks communicating with each other or when the tanks have an internal pressing shell. In addition, even with throttle openings, with a rapid change in the liquid level - at a high flow rate, the pressure under the tank cover will not equal to atmospheric.In this case, the measurement of level and flow rate using known devices will contain a large error.This also happens in tanks that do not communicate with the environment, i.e. in a sealed volume. ktam may include tanks of aircraft and spacecraft (aircraft, missiles), submarines and tanks, in which the pair of the pumped liquid must not enter the environment due to environmental hazards, explosion-fire.

Известно устройство для измерения расхода [патент РФ №2362123. Расходомер. G01F 1/34. Опубл. 20.07.2009 г.], содержащее корпус, состоящий из двух половин, и включающий подводящее сопло и сопло, направляющее струю измеряемой среды в приемное отверстие, выполненное в корпусе, мембрану с телом положительной плавучести, разделяющую заполненную измеряемой средой камеру корпуса на две полости - надмембранную и подмембранную, сообщающуюся с полостью разряжения между соплами, выходной патрубок и дифференциально-трансформаторный преобразователь перемещения мембраны в выходной сигнал, отличающийся тем, что в корпусе расходомера выполнена дополнительная камера, разделенная мембраной со вторым телом положительной плавучести на две полости надмембранную и подмембранную, заполненные тестовой средой - водой, спиртом, эфиром или другой тестовой жидкостью с известной плотностью, равной плотности одной из компонент двухкомпонентной измеряемой среды, камеры корпуса разделены перегородкой и мембраной, подмембранная полость дополнительной камеры соединена каналом, содержащим мембрану, с полостью разряжения между соплами, в каналы, соединяющие подмембранные полости камер корпуса и полость разряжения между соплами, введены два герметизирующих элемента, при этом каналы объединены с двумя дифференциально-трансформаторными преобразователями перемещений мембран камер с подвижными сердечниками, преобразователи связаны с аналогово-цифровой системой, которая соединена с однокристальным микроконтроллером.A known device for measuring flow [RF patent No. 2362123. Flow meter G01F 1/34. Publ. July 20, 2009], comprising a housing consisting of two halves, and including a supply nozzle and a nozzle directing the measured medium stream into a receiving hole made in the housing, a membrane with a positive buoyancy body, dividing the housing chamber filled with the measured medium into two cavities - the submembrane and submembrane communicating with the vacuum cavity between the nozzles, the output pipe and the differential-transformer transducer moving the membrane into an output signal, characterized in that up to a filling chamber, divided by a membrane with a second body of positive buoyancy into two cavities, a submembrane and a submembrane, filled with a test medium - water, alcohol, ether or another test liquid with a known density equal to the density of one of the components of a two-component measured medium, the chamber chambers are separated by a partition and a membrane, the submembrane cavity of the additional chamber is connected by a channel containing the membrane to the rarefaction cavity between the nozzles into the channels connecting the submembrane cavities of the housing chambers and a rarefaction cavity between the nozzles, two sealing elements are introduced, the channels being combined with two differential transformer transducers for moving the membranes of cameras with moving cores, the transducers are connected to an analog-to-digital system that is connected to a single-chip microcontroller.

Кроме того, в качестве сердечников дифференциально-трансформаторньк преобразователей перемещения использовано магнитопроводящее твердое тело или не смачиваемая магнитная жидкость, помещенная в соединительные каналы.In addition, a magnetically conductive solid body or non-wettable magnetic fluid placed in the connecting channels is used as the cores of the differential transformer of displacement transducers.

Кроме того, герметизирующие элементы выполнены в виде поршней, жестко закрепленных на телах положительной плавучести.In addition, the sealing elements are made in the form of pistons rigidly fixed to bodies of positive buoyancy.

Известное устройство имеет следующие недостатки.The known device has the following disadvantages.

1. Невозможность измерять одновременно с расходом жидкости из бака и уровень этой жидкости в баке.1. The inability to measure simultaneously with the flow rate of the liquid from the tank and the level of this liquid in the tank.

2. Большие погрешности измерения, возникающие по следующим причинам:2. Large measurement errors arising for the following reasons:

- из-за изменений давления паровоздушной атмосферы под крышкой бака возникающих при изменении объема жидкости в баке при ее откачивании тогда, когда дроссельные отверстия в крышке бака засорены, например, обледенели, загрязнились или отсутствуют, а так как это давление влияет на результаты измерения расхода, то это приводит к увеличению погрешности;- due to changes in the pressure of the vapor-air atmosphere under the tank cap arising from a change in the volume of liquid in the tank when it is evacuated when the throttle openings in the tank cap are clogged, for example, icy, dirty or absent, and since this pressure affects the flow measurement results, then this leads to an increase in error;

- из-за изменений давления столба жидкости при ее откачивании из бака и, соответствующего, изменения уровня жидкости, а так как это давление также влияет на результаты измерения расхода, то это приводит к увеличению погрешности;- due to changes in the pressure of the liquid column when it is evacuated from the tank and, accordingly, changes in the liquid level, and since this pressure also affects the flow measurement results, this leads to an increase in the error;

- во время движения транспортного средства по пересеченной местности создаются переменные динамические нагрузки - "болтанка", которые воспринимаются как изменения уровня жидкости в баке, что приводит к большим динамическим погрешностям определения расхода.- during the movement of the vehicle over rough terrain, variable dynamic loads are created - a "chatter", which are perceived as changes in the liquid level in the tank, which leads to large dynamic errors in determining the flow rate.

Известно устройство для измерения уровня жидкости в баке [патент РФ №2301971. Способ измерения уровня жидкости в баке и устройство для его осуществления. G01F 23/16. Опубл. 27.06.2007 г.], содержащее корпус с установленным в герметичной полости емкостным датчиком давления, подключенным к задающему генератору, соединенному через частотомер с цифровым индикатором. Схема измерения устройства снабжена процессором, программа которого выполнена с возможностью отслеживания формы внутренней полости бака. Герметичная полость разделена емкостным датчиком давления на две - нижнюю и верхнюю герметичные полости. Нижняя мембрана расположена в нижней герметичной полости и является измерительной. Устройство снабжено также соединенной с нижней герметичной полостью трубкой со сквозным каналом для вертикального погружения ее на дно бака с контролируемой жидкостью. В верхней герметичной полости расположена верхняя мембрана емкостного датчика. Герметичная полость датчика снабжена трубкой со сквозным каналом (отверстием) для соединения с атмосферой. Обе трубки заполнены на 5-10 мм несмачивающей жидкостью (например, гель, ртуть и др.), образующей пробки. Столбики из несмачивающей жидкости закрыты от вредных испарений с обеих сторон любым промышленным маслом, например Нигрол, Тад и др. Над верхней герметичной полостью расположена электрическая схема измерений.A device for measuring the liquid level in a tank is known [RF patent No. 2301971. A method of measuring the liquid level in a tank and a device for its implementation. G01F 23/16. Publ. June 27, 2007], comprising a housing with a capacitive pressure sensor installed in a sealed cavity connected to a master oscillator connected through a frequency meter to a digital indicator. The measurement circuit of the device is equipped with a processor, the program of which is configured to track the shape of the internal cavity of the tank. The sealed cavity is divided by a capacitive pressure sensor into two - lower and upper sealed cavities. The lower membrane is located in the lower sealed cavity and is a measuring one. The device is also equipped with a tube connected to the lower sealed cavity with a through channel for vertical immersion of it on the bottom of the tank with a controlled fluid. The upper membrane of the capacitive sensor is located in the upper sealed cavity. The sealed cavity of the sensor is equipped with a tube with a through channel (hole) for connection with the atmosphere. Both tubes are filled with 5-10 mm non-wetting liquid (for example, gel, mercury, etc.), which forms plugs. Columns of non-wetting liquid are closed from harmful fumes on both sides by any industrial oil, for example Nigrol, Tad, etc. An electrical circuit of measurements is located above the upper sealed cavity.

При измерении уровня жидкости в баке под давлением устройство снабжено дополнительным каналом для установки в газовый массив бака, который также заполнен на 5-10 мм несмачивающей жидкостью. Устройство также снабжено магнитным элементом для установки устройства в любом выбранном положении и месте. Емкостный датчик давления имеет цилиндрическую форму с гибкими круглыми мембранами.When measuring the liquid level in the tank under pressure, the device is equipped with an additional channel for installation in the gas array of the tank, which is also filled with 5-10 mm non-wetting liquid. The device is also equipped with a magnetic element for mounting the device in any selected position and place. The capacitive pressure sensor has a cylindrical shape with flexible round membranes.

Внутренняя полость датчика давления соединена каналом с атмосферой и выполнена с двумя сообщающимися полостями, разделенными неподвижной пластиной с отверстием. Средняя пластина экранирована наружными мембранами и является при большой толщине жестким каркасом. При работе в жидких средах под давлением внутренняя полость датчика соединена каналом с газовой подушкой, имеющейся в измеряемом баке.The internal cavity of the pressure sensor is connected by a channel to the atmosphere and is made with two communicating cavities separated by a fixed plate with a hole. The middle plate is shielded by outer membranes and is a rigid frame with a large thickness. When working in liquid media under pressure, the internal cavity of the sensor is connected by a channel to a gas cushion present in the measured tank.

Известное устройство имеет следующие недостатки.The known device has the following disadvantages.

1. Невозможность измерять одновременно уровень и расход жидкости из бака.1. The inability to simultaneously measure the level and flow rate of the liquid from the tank.

2. Устройство не может работать при низких температурах (до -70°C). Столбики из несмачивающей жидкости закрыты от вредных испарений с обеих сторон промышленным маслом, например Нигрол, Тад и др., которые при низких температурах загустеют и закупорят трубки. В связи с тем, что принцип действия данного устройства основан на перемещении жидкости по трубке, со сквозным каналом, установленной на дно бака с жидкостью, то ее закупорка означает потерю работоспособности устройства.2. The device cannot work at low temperatures (up to -70 ° C). Columns of non-wetting liquid are closed from harmful fumes on both sides with industrial oil, for example Nigrol, Tad, etc., which will thicken and clog the tubes at low temperatures. Due to the fact that the principle of operation of this device is based on the movement of liquid through the tube, with a through channel installed on the bottom of the tank with liquid, its blockage means loss of operability of the device.

3. Кроме того при больших изменениях температуры происходит изменение физических свойств жидкости вплоть до выпадения в осадок ее компонентов (парафинов, серы и т.д.) и оседании их на частях измерительного оборудования. Конденсация паров воды из воздуха приводит к образованию кристаллов льда на всасывающих конструкциях, особенно расположенных в нижней части бака (т.к. вода тяжелее топлива). Известная конструкция имеет трубку со сквозным каналом для вертикального погружения ее на дно бака. Через трубку поднимается столбик контролируемой жидкости. Поэтому в процессе эксплуатации в ней может скапливаться грязь, отложения из соединений серы и парафина и другие загрязнения, в том числе кристаллы замерзшей воды. При низких температурах скорость отложений значительно ускоряется. В связи с тем, что принцип действия данного устройства основан на перемещении контролируемой жидкости (топлива) по трубке со сквозным каналом, то ее засорение означает потерю работоспособности устройства. Так как данная трубка представляет собой фактически капилляр с малым диаметром, то это может произойти достаточно быстро. Очистка трубки будет являться непростой задачей, так как в ней находится многослойный столбик различных жидкостей - гидрозатвор, состоящий из разделительной несмачивающей жидкости у которой с двух сторон выполняется изоляция из промышленного масла. При очистке трубки придется заменять и гидрозатвор, что достаточно сложно, особенно в полевых условиях.3. In addition, with large changes in temperature, the physical properties of the liquid change, up to the precipitation of its components (paraffins, sulfur, etc.) and their deposition on parts of the measuring equipment. Condensation of water vapor from the air leads to the formation of ice crystals on the suction structures, especially located in the lower part of the tank (because water is heavier than fuel). The known design has a tube with a through channel for vertical immersion of it on the bottom of the tank. A column of controlled fluid rises through the tube. Therefore, during operation, dirt can accumulate in it, deposits from sulfur and paraffin compounds and other contaminants, including crystals of frozen water. At low temperatures, the deposition rate is significantly accelerated. Due to the fact that the principle of operation of this device is based on the movement of a controlled fluid (fuel) through a tube with a through channel, its clogging means a loss of operability of the device. Since this tube is actually a capillary with a small diameter, this can happen quite quickly. Cleaning the tube will be a daunting task, as it contains a multilayer column of various liquids - a water trap, consisting of a non-wetting dividing liquid, which is insulated from industrial oil on both sides. When cleaning the tube, you will have to replace the water seal, which is quite difficult, especially in the field.

Известно устройство для измерения уровня жидкости в баке (положительное решение по заявке 2009136291-28(051247) от 21.12.2010 г. Уровнемер жидкости в баке. G01F 23/16. Опубл. 10.042011 г.), взятое за прототип, содержащее корпус, дифференциальный датчик давления с двумя входами, подключенный к индикатору, пневмогидравлический блок, включающий герметичную полость, трубку со сквозным каналом для вертикального погружения ее на дно бака с контролируемой жидкостью одним концом, а другим концом соединенную с одним из входов дифференциального датчика давления, второй вход которого соединен с одним концом трубки со сквозным каналом, другой конец которой, выведен в паровоздушную атмосферу под крышкой бака, отличающийся тем, что конец трубки со сквозным каналом, выведенной на дно бака и конец трубки, выведенной в паровоздушную атмосферу под крышкой бака, соединены с соответствующими герметичными упругими элементами, образуя при этом внутреннюю полость соответствующего пневматического канала, изолированную от внешней среды.A device is known for measuring the liquid level in a tank (positive decision on application 2009136291-28 (051247) dated 12/21/2010. Liquid level gauge in a tank. G01F 23/16. Publ. 10.042011), taken as a prototype, containing a differential housing a pressure sensor with two inputs connected to the indicator, a pneumohydraulic unit including a sealed cavity, a tube with a through channel for immersing it vertically on the bottom of the tank with a controlled liquid at one end and the other end connected to one of the inputs of the differential pressure sensor, the second input which is connected to one end of the tube with a through channel, the other end of which is brought into the vapor-air atmosphere under the tank cover, characterized in that the end of the tube with a through channel brought to the bottom of the tank and the end of the pipe brought into the steam-air atmosphere under the tank cover with appropriate sealed elastic elements, while forming the internal cavity of the corresponding pneumatic channel, isolated from the external environment.

Причем герметичные упругие элементы выполнены в виде мембранных коробок, часть сторон которых или все, в частности одна сторона, выполняются упругими, а остальные, соответственно, жесткими, при этом упругие стороны могут быть выполнены в виде ставок - мембран или гибких пленок или гофрированных пластин или упругого полого шарика.Moreover, the sealed elastic elements are made in the form of membrane boxes, part of the sides of which or all, in particular one side, are elastic and the rest respectively rigid, while the elastic sides can be made in the form of stakes - membranes or flexible films or corrugated plates or elastic hollow ball.

Кроме того, герметичный упругий элемент, размещаемый внутри бака в жидкости выполнен в углублении на дне бака, например в сливной горловине.In addition, a sealed elastic element placed inside the tank in the liquid is made in the recess at the bottom of the tank, for example in the drain neck.

Кроме того, герметичный упругий элемент, размещаемый внутри бака в области паровоздушной атмосферы, выполнен внутри крышки бака, которая состоит из входного фланца, прикрепляемого к баку и на резьбовых соединениях с ним через уплотнение горловиной и корпусом, причем к корпусу винтами через пружинные шайбы и прокладку привинчена пластина, трубки пневматических каналов через штуцера и соединительные трубки подключены к входам дифференциального датчика давления, который крепится к корпусу болтом с шайбой и пружинной шайбой, электрические провода дифференциального датчика давления соединены с клеммой питания "+" от бортовой сети, а его корпус подключен к "массе" болтом, информационный сигнал снимается с сигнальной клеммы.In addition, a sealed elastic element placed inside the tank in the area of the vapor-air atmosphere is made inside the tank cover, which consists of an inlet flange attached to the tank and through screw connections through the seal with the neck and body, and to the body with screws through spring washers and gasket the plate is screwed, the pneumatic channel tubes through the nipples and connecting tubes are connected to the inputs of the differential pressure sensor, which is attached to the housing with a bolt with a washer and a spring washer, electrically Differential pressure sensor wires are connected to the power terminal "+" on-board network and the casing is connected to the "weight" bolt, the information signal is removed from the signal terminal.

Кроме того введен измерительный бак, в котором размещен пневмогидравлический блок уровнемера.In addition, a measuring tank was introduced, in which the pneumohydraulic block of the level gauge is located.

Кроме того оба герметичных упругих элемента соединены между собой корпусом, выполненным в виде демпфирующего стакана, внутри которого размещается герметичный упругий элемент, устанавливаемый на дне бака с контролируемой жидкостью, причем корпус содержит коаксиальную с демпфирующем стаканом фиксирующую ось, соединяющую между собой герметичные упругие элементы, а демпфирующий стакан и коаксиальная с ним фиксирующая ось корпуса соединены между собой дисками жесткости.In addition, both sealed elastic elements are interconnected by a body made in the form of a damping cup, inside of which a sealed elastic element is installed, installed on the bottom of the tank with a controlled fluid, and the body contains a fixing axis coaxial with the damping cup connecting the sealed elastic elements, and the damping cup and the fixing axis of the housing coaxial with it are interconnected by stiffness disks.

Кроме того демпфирующий стакан корпуса выполнен цилиндрическим.In addition, the damping cup of the housing is cylindrical.

Кроме того демпфирующий стакан состоит из отдельных частей и подвижных муфт, охватывающих стыки отдельных частей, причем количество частей определяется исходя из отношения максимальной высоты бака к длине отдельной части, трубка пневматического канала имеет вид упругой спирали, подвижные муфты имеют сквозные отверстия, в которых находятся шарики, с внешней стороны шарики охвачены упругими хомутами, или в виде упругих колец (пружинных шайб), на внешней стороне отдельных частей демпфирующего стакана, находящимися под подвижными муфтами, имеются канавки, находящиеся на расстоянии друг от друга равном минимальному фиксируемому положению отдельных частей друг по отношению к другу.In addition, the damping cup consists of separate parts and movable couplings covering the joints of the individual parts, the number of parts being determined based on the ratio of the maximum height of the tank to the length of the individual part, the pneumatic channel tube has the form of an elastic spiral, the movable couplings have through holes in which the balls are located , on the outside, the balls are covered by elastic clamps, or in the form of elastic rings (spring washers), on the outside of the individual parts of the damping cup, located under the movable couplings, there are grooves located at a distance from each other equal to the minimum fixed position of the individual parts with respect to each other.

Кроме того нижняя отдельная часть демпфирующего стакана соединяется с вышерасположенной отдельной частью демпфирующего стакана с помощью резьбового соединения, максимальная длина отдельной нижней части в выдвинутом состоянии выполняется не меньшей минимальному фиксиуемому положению отдельных частей друг по отношению к другу, выше и ниже герметичного упругого элемента установлены шпонки, около нижнего торца демпфирующего стакана выполнены дроссельные отверстия, или непосредственно в его торце дроссельные вырезы.In addition, the lower separate part of the damping cup is connected to the upstream separate part of the damping cup using a threaded connection, the maximum length of the separate lower part in the extended state is not less than the minimum fixed position of the individual parts with respect to each other, dowels are installed above and below the sealed elastic element, throttle openings are made near the lower end of the damping cup, or throttle cutouts are directly at its end.

К недостаткам известного устройства относится невозможность измерять одновременно с уровенем жидкости в баке и расход этой жидкости из бака, а также низкая точность и чувствительность.The disadvantages of the known device include the inability to measure simultaneously with the liquid level in the tank and the flow rate of this liquid from the tank, as well as low accuracy and sensitivity.

Основной задачей, решаемой данным изобретением, является измерение одновременно с уровнем жидкости в баке и ее расхода из бака. К решаемым задачам также относятся обеспечение высокой надежности устройства в том числе:The main task solved by this invention is to measure simultaneously with the liquid level in the tank and its flow rate from the tank. Tasks to be solved also include ensuring high reliability of the device, including:

- взрыво-пожаробезопасности, что важно когда контролируемой средой являются взрыво- и пожароопасные жидкости;- explosion and fire safety, which is important when the controlled environment is explosive and fire hazardous liquids;

- метрологической надежности измерения уровня (количества) топлива и его расхода при использовании устройства на транспортных средствах, например, на вездеходах топливовозах и топливозаправщиках (снегоболотоходах) предназначенных для работы в особо тяжелых дорожно-климатических условиях при изменениях температуры в большом диапазоне и при низких температурах до -70°C.- metrological reliability of measuring the level (quantity) of fuel and its consumption when using the device on vehicles, for example, all-terrain vehicles, fuel carriers and fueling vehicles (snow and swamp vehicles) designed to operate in especially difficult climatic conditions when temperature changes over a wide range and at low temperatures up to -70 ° C.

Задачами, решаемыми данным изобретением являются также обеспечение высокой точности и чувствительности устройства, уменьшение динамической погрешности измерений, которая возникает по следующим причинам:The problems to be solved by this invention are also to ensure high accuracy and sensitivity of the device, reducing the dynamic measurement error, which occurs for the following reasons:

- из-за изменений давления паровоздушной атмосферы под крышкой бака, а так как это давление влияет на результаты измерения расхода, то появится соответствующая погрешность;- due to changes in the pressure of the vapor-air atmosphere under the tank cap, and since this pressure affects the flow measurement results, a corresponding error will appear;

- при расходе жидкости из бака изменяется ее уровень и, в результате, изменяется давление столба жидкости, что также приводит к появлению соответствующей погрешности;- at a flow rate of liquid from the tank, its level changes and, as a result, the pressure of the liquid column changes, which also leads to the appearance of the corresponding error;

- из-за изменений давления жидкости, при движении транспортного средства по пересеченной местности и возникающих в результате этого колебаний жидкости в баке, также возникает соответствующая погрешность.- due to changes in fluid pressure, when the vehicle is moving over rough terrain and the resulting fluid vibrations in the tank, a corresponding error also occurs.

Решение данных задач достигается тем, что в предлагаемом уровнемере-расходомере жидкости в баке, содержащем корпус, дифференциальный датчик давления с двумя входами, подключенный к индикатору уровня жидкости, пневмогидравлический блок включающий герметичную полость, трубку со сквозным каналом для вертикального погружения ее на дно бака с контролируемой жидкостью одним концом, а другим концом соединенную с одним из входов дифференциального датчика давления, второй вход которого соединен с одним концом второй трубки со сквозным каналом, другой конец которой, выведен в паровоздушную атмосферу под крышкой бака, кроме того конец трубки со сквозным каналом, выведенной на дно бака и конец трубки, выведенной в паровоздушную атмосферу под крышкой бака, соединены с соответствующими герметичными упругими элементами, образуя при этом внутреннюю полость пневматических каналов изолированную от внешней среды в отличие от прототипа дополнительно содержится преобразователь расхода в давление, второй дифференциальный датчик давления с двумя входами, подключенный к индикатору расхода жидкости и блок компенсации изменения уровня жидкости с компенсирующим каналом, причем преобразователь расхода в давление состоит из камеры состоящей, в свою очередь, из двух отсеков - приемного и, отделенного от него разделительной мембраной, выходного отсека, а выходной отсек подключен сквозным каналом, выполненным в виде трубки малого диаметра к одному из двух входов второго дифференциального датчика давления.The solution to these problems is achieved by the fact that in the proposed liquid level meter, a tank containing a housing, a differential pressure sensor with two inputs connected to a liquid level indicator, a pneumohydraulic unit including a sealed cavity, a tube with a through channel for vertical immersion of it on the bottom of the tank with controlled by liquid at one end and the other end connected to one of the inputs of the differential pressure sensor, the second input of which is connected to one end of the second tube with a through channel , the other end of which is withdrawn into the vapor-air atmosphere under the tank cover, in addition, the end of the tube with a through channel brought out to the bottom of the tank and the end of the tube brought into the steam-air atmosphere under the tank cover are connected to the corresponding sealed elastic elements, forming an internal pneumatic cavity channels, isolated from the external environment, unlike the prototype, an additional flow-to-pressure converter, a second differential pressure sensor with two inputs, connected to the indicator a liquid ode and a liquid level change compensation unit with a compensating channel, the flow-to-pressure converter consisting of a chamber, which, in turn, consists of two compartments - a receiving compartment and an output compartment separated from it by a separation membrane, and the output compartment is connected through a channel made in the form of a tube of small diameter to one of the two inputs of the second differential pressure sensor.

Кроме того в уровнемере-расходомере жидкости в баке в блоке компенсации изменения уровня жидкости компенсирующий канал представляет собой отводящую трубку одним концом соединенную с трубкой, идущей от герметичного элемента размещенного на дне бака с контролируемой жидкостью, вторым концом отводящая трубка подключена к одному из входов второго дифференциального датчика давления.In addition, in the liquid level meter-flowmeter in the tank in the unit for compensating for changes in the liquid level, the compensating channel is a discharge pipe at one end connected to a pipe coming from a sealed element located at the bottom of the tank with a controlled liquid, the second end of the discharge pipe is connected to one of the inputs of the second differential pressure sensor.

Кроме того в уровнемере-расходомере жидкости в баке блок компенсации изменения уровня жидкости подключается к преобразователю расхода в давление, а компенсирующий канал представляет собой трубку, выведенную из бака с контролируемой жидкостью, причем второй конец этой трубки подключается к преобразователю расхода в давление между дополнительной мембраной и герметичным выходным отсеком, причем дополнительная мембрана разделяет преобразователь расхода в давление на две половины, первая половина соединена с заборным и расходным штуцерами, вторая половина соединена со сквозным каналом, выполненным в виде трубки малого диаметра подключаемой к одному из двух входов второго дифференциального датчика давления, кроме того центр дополнительной мембраны соединен штоком с центром разделительной мембраны герметичного выходного отсека.In addition, in the liquid level meter-flowmeter in the tank, the unit for compensating for changes in the liquid level is connected to the flow-to-pressure transducer, and the compensating channel is a tube withdrawn from the tank with controlled liquid, the second end of this tube being connected to the flow-to-pressure transducer between the additional membrane and a sealed outlet compartment, with an additional membrane separating the flow into pressure transducer into two halves, the first half is connected to the intake and flow nozzle si, the second half is connected to a through channel made in the form of a small-diameter tube connected to one of the two inputs of the second differential pressure sensor, in addition, the center of the additional membrane is connected by a rod to the center of the separation membrane of the sealed outlet compartment.

Кроме того в уровнемере-расходомере жидкости в баке герметичный элемент размещенный на дне бака с контролируемой жидкостью и соединенный с ним сквозной канал, выполненный в виде трубки малого диаметра, подключенной другим концом ко входу первого дифференциального датчика давления, а также второй герметичный элемент, расположенный в паровоздушной атмосфере над контролируемой жидкостью - под крышкой бака и соединенный с ним сквозной канал, выполненный в виде трубки, подключенной к другому входу первого дифференциального датчика давления, заполнены специальной незамерзающей жидкостью, например, силиконовым маслом или антифризом.In addition, in the liquid level meter-flowmeter in the tank, a sealed element located at the bottom of the tank with a controlled liquid and connected to it through a channel made in the form of a tube of small diameter connected at the other end to the input of the first differential pressure sensor, as well as a second sealed element located in vapor-air atmosphere above the controlled liquid - under the tank cover and a through channel connected to it, made in the form of a tube connected to another input of the first differential pressure sensor I, filled with special non-freezing liquid, for example, silicone oil or antifreeze.

Кроме того в уровнемере-расходомере жидкости в баке выходной отсек преобразователя расхода в давление и сквозной канал, выполненный в виде трубки малого диаметра заполнены специальной незамерзающей жидкостью, например, силиконовым маслом или антифризом.In addition, in the liquid flow meter in the tank, the output compartment of the flow to pressure transducer and the through channel made in the form of a small-diameter tube are filled with a special non-freezing liquid, for example, silicone oil or antifreeze.

Кроме того в уровнемере-расходомере жидкости в баке перед первым и вторым входом первого дифференциального датчика давления, подключенным к сквозным каналам, один из которых идет к герметичному элементу размещенному на дне бака с контролируемой жидкостью, а второй к герметичному упругому элементу, расположенному в паровоздушной атмосфере над контролируемой жидкостью - под крышкой бака, находится пузырек воздуха.In addition, in the liquid level meter, in the tank, in front of the first and second inlets of the first differential pressure sensor connected to the through channels, one of which goes to a sealed element located at the bottom of the tank with a controlled liquid, and the second to a sealed elastic element located in a vapor-air atmosphere above the controlled fluid - under the tank cap, there is an air bubble.

Кроме того в уровнемере-расходомере жидкости в баке трубка компенсирующего канала отведенная от трубки идущей от герметичного элемента заполнена специальной незамерзающей жидкостью, например, силиконовым маслом или антифризом.In addition, in the liquid level meter-flowmeter in the tank, the tube of the compensating channel diverted from the tube coming from the sealed element is filled with special non-freezing liquid, for example, silicone oil or antifreeze.

Кроме того в уровнемере-расходомере жидкости в баке перед входом второго дифференциального датчика давления, соединенного со вторым концом трубки компенсирующего канала, находится пузырек воздуха.In addition, an air bubble is located in the liquid level meter in the tank in front of the inlet of the second differential pressure sensor connected to the second end of the compensating channel tube.

Кроме того в уровнемере-расходомере жидкости в баке перед входом второго дифференциального датчика давления, соединенного со вторым концом сквозного канала, выполненного в виде трубки малого диаметра соединенной с выходным отсеком преобразователя расхода в давление находится пузырек воздуха.In addition, an air bubble is located in the liquid level gauge in the tank in front of the inlet of the second differential pressure sensor connected to the second end of the through channel, made in the form of a small diameter tube connected to the output compartment of the flow to pressure transducer.

Выполнение в устройстве дополнительно преобразователя расхода в давление, второго дифференциального датчика давления с двумя входами, подключенного к индикатору расхода жидкости и блока компенсации изменения уровня жидкости с компенсирующим каналом, причем преобразователь расхода в давление состоит из камеры состоящей, в свою очередь, из двух отсеков -приемного и, отделенного от него разделительной мембраной, выходного отсека, а выходной отсек подключен сквозным гидравлическим каналом, выполненным в виде трубки малого диаметра к одному из двух входов второго дифференциального датчика давления, позволяет измерять одновременно с уровнем жидкости в баке и ее расход из бака.The implementation in the device of an additional flow-to-pressure transducer, a second differential pressure transducer with two inputs, connected to a liquid flow indicator and a liquid level change compensation unit with a compensating channel, and the flow to pressure transducer consists of a chamber consisting, in turn, of two compartments - receiving and, separated from it by a separation membrane, output compartment, and the output compartment is connected through hydraulic channel, made in the form of a tube of small diameter to one mu of two inputs of a second differential pressure sensor can be measured simultaneously with the liquid level in the tank and its discharge from the tank.

Высокая надежность устройства к взрыво-пожаробезопасности и высокая метрологическая надежность измерения уровня (количества) топлива и его расхода при использовании устройства на транспортных средствах, предназначенных для работы в особо тяжелых дорожно-климатических условиях при изменениях температуры в большом диапазоне и при низких температурах до -70°C обеспечивается за счет того, что электрические части уровнемера-расходомера размещаются вне контролируемой жидкости, уровень и расход которой измеряется, а полости и соединительные трубки выполнены герметичными отделенными от контролируемой жидкости разделительными мембранами.High reliability of the device for explosion and fire safety and high metrological reliability of measuring the level (quantity) of fuel and its consumption when using the device on vehicles designed to work in especially severe road and climatic conditions when temperature changes in a wide range and at low temperatures up to -70 ° C is ensured due to the fact that the electrical parts of the level meter-flowmeter are placed outside the controlled fluid, the level and flow rate of which is measured, and the cavities and connecting e tube are sealed separate from the controlled liquid separation membranes.

Обеспечение высокой надежности устройства при его использовании на транспортных средствах, предназначенных для перемещения по пересеченной местности (вездеходов) и поэтому работающих в условиях повышенной тряски вызывающей раскачивание контролируемой жидкости, что создает большие динамические нагрузки на устройство и высокая точность устройства, уменьшение динамической погрешности измерений при изменений давления паровоздушной атмосферы под крышкой бака и из-за изменений давления столба жидкости во время ее расхода и соответствующего изменения уровня жидкости, а также из-за изменений давления жидкости при движении транспортного средства по пересеченной местности и возникающих в результате этого колебаний жидкости в баке обеспечивается тем, что в блоке компенсации изменения уровня жидкости компенсирующий канал представляет собой отводящую трубку от трубки идущий от герметичной полости предназначенной для размещения на дне бака с контролируемой жидкостью, вторым концом отводящая трубка подключена к одному из входов второго дифференциального датчика давления или тем, что блок компенсации изменения уровня жидкости подключается к преобразователю расхода в давление, а компенсирующий канал представляет собой трубку выведенную из бака с контролируемой жидкостью, причем второй конец этой трубки подключается к преобразователю расхода в давление между дополнительной мембраной и герметичным выходным отсеком, причем дополнительная мембрана разделяет преобразователь расхода в давление на две половины, первая половина соединена с заборным и расходным штуцерами, вторая половина соединена со сквозным каналом, выполненным в виде трубки малого диаметра подключаемой к одному из двух входов второго дифференциального датчика давления, кроме того центр дополнительной мембраны соединен штоком с центром разделительной мембраны герметичного выходного отсека.Ensuring high reliability of the device when used on vehicles designed to move over rough terrain (all-terrain vehicles) and therefore working in conditions of increased shaking causing the controlled fluid to swing, which creates large dynamic loads on the device and high accuracy of the device, reducing the dynamic measurement error during changes the pressure of the vapor-air atmosphere under the tank cap and due to changes in the pressure of the liquid column during its flow and correspondingly The change in the liquid level, as well as due to changes in the fluid pressure when the vehicle is moving over rough terrain and the resulting fluid oscillations in the tank, is ensured by the fact that in the compensation unit for changing the fluid level, the compensating channel is a discharge tube from the tube going from the sealed cavity designed to be placed on the bottom of the tank with a controlled fluid, the second end of the outlet pipe is connected to one of the inputs of the second differential pressure sensor or by the fact that the unit for compensating for changes in the liquid level is connected to the flow to pressure transducer, and the compensating channel is a tube removed from the tank with controlled liquid, and the second end of this tube is connected to the flow to pressure transducer between the additional membrane and the sealed outlet compartment, and an additional membrane divides the flow into pressure transducer into two halves, the first half is connected to the intake and flow fittings, the second half is connected to through a channel made in the form of a small-diameter tube connected to one of the two inputs of the second differential pressure sensor, in addition, the center of the additional membrane is connected by a rod to the center of the separation membrane of the sealed outlet compartment.

Высокая чувствительность устройства обеспечиваются тем, что сквозной канал, выполненный в виде трубки идущей от герметичной полости, предназначенной для размещения на дне бака с контролируемой жидкостью, заполнен специальной незамерзающей жидкостью, например, силиконовым маслом или антифризом.High sensitivity of the device is ensured by the fact that the through channel, made in the form of a tube coming from an airtight cavity designed to be placed at the bottom of a tank with a controlled liquid, is filled with special non-freezing liquid, for example, silicone oil or antifreeze.

Таким образом, существенные признаки предлагаемого изобретения позволяют осуществлять одновременное измерение уровня (количества) и расхода различных жидкостей, например топлива в баках транспортных средств, в частности, в вездеходах топливовозах и снегоболотоходов, предназначенных для работы в особо тяжелых дорожно-климатических условиях при изменениях температуры в большом диапазоне и при низких температурах до -70°C. Кроме того существенные признаки предлагаемого изобретения способствуют меньшей зависимости работы уровнемера-расходомера от окружающей среды и условий эксплуатации, повышают надежность устройства при изменениях температуры в большом диапазоне и при низких температурах до -70°С, взрыво- и пожаробезопасность, в том числе метрологическую надежность.Thus, the essential features of the present invention allow the simultaneous measurement of the level (quantity) and flow rate of various liquids, for example, fuel in the tanks of vehicles, in particular in all-terrain vehicles of fuel carriers and snow and swamp vehicles, designed to operate in especially difficult climatic conditions when temperature changes in wide range and at low temperatures up to -70 ° C. In addition, the essential features of the present invention contribute to a lesser dependence of the operation of the level meter on the environment and operating conditions, increase the reliability of the device when temperature changes in a wide range and at low temperatures to -70 ° C, explosion and fire safety, including metrological reliability.

Изобретение поясняется чертежами, на которых приведены следующие материалы:The invention is illustrated by drawings, which show the following materials:

на фиг.1 приведена функциональная схема разработанного уровнемера-расходомера жидкости в баке;figure 1 shows the functional diagram of the developed level gauge-liquid flow meter in the tank;

на фиг.2 приведен блок компенсации изменения уровня топлива подключаемый к преобразователю расхода в давление;figure 2 shows the unit for compensating for changes in fuel level connected to the Converter flow to pressure;

на фиг.3 приведен чертеж разработанного уровнемера-расходомера жидкости в баке.figure 3 is a drawing of the developed level gauge-liquid flow meter in the tank.

Уровнемер-расходомер жидкости в баке согласно функциональной схеме на фиг.1 содержит пневмогидравлический блок 1, расположенный в баке 2. Максимальный уровень заполнения бака 2 жидкостью - H. Текущий уровень hx. В баке 2 над жидкостью имеется пространство 3, заполненное паровоздушной атмосферой. Разработанный уровнемер-расходомер жидкости в баке содержит также электронный блок 4, расположенный вне бака 2, например, в приборном отсеке 5 снегоболотохода или в герметичном блоке поблизости от бака 2 - вне взрыво- пожароопасной зоны. Электронный блок 4 состоит из двух дифференциальных датчиков давления первого 6 и второго 7, включающих соответственно преобразователи давления 8 и 9 каждый с двумя входами для пневматических или гидравлических сигналов давления - "Вход-1" и "Вход-2" и аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 10 и 11. Преобразователи давления 8 и 9 могут быть основаны на индуктивном, емкостном, полупроводниковом принципах действия, быть тензодатчиком (например, пневматический датчик давления MPX5010DP CASE 867С-05 или гидравлический датчик давления ST005PG1SPCF фирмы HONEYWELL []) или на другом принципе действия. Дифференциальные датчики давления 6 и 7 подключены соответственно к индикатору уровня жидкости 12 и к индикатору расхода жидкости 13, расположенных на приборной панели 14 снегоболотохода или, если ими оснащен снегоболотоход, к бортовому компьютеру 15, или к бортовой информационно-управляющей системе (БИУС). Для подключения к компьютеру в состав датчиков давления 6 и 7 входят АЦП 10 и 11.The liquid level meter in the tank according to the functional diagram of FIG. 1 contains a pneumohydraulic unit 1 located in the tank 2. The maximum level of filling the tank 2 with liquid is H. The current level is h x . In the tank 2 above the liquid there is a space 3 filled with a vapor-air atmosphere. The developed liquid level-flow meter in the tank also contains an electronic unit 4 located outside the tank 2, for example, in the instrument compartment 5 of the snow and swamp path or in an airtight unit near the tank 2 — outside the explosion and fire hazard zone. The electronic unit 4 consists of two differential pressure sensors of the first 6 and second 7, respectively, including pressure transducers 8 and 9 each with two inputs for pneumatic or hydraulic pressure signals - "Input-1" and "Input-2" and analog-to-digital converters ( ADC) 10 and 11. Pressure transducers 8 and 9 can be based on inductive, capacitive, semiconductor operating principles, be a strain gauge (for example, a pneumatic pressure sensor MPX5010DP CASE 867С-05 or a hydraulic pressure sensor ST005PG1SPCF from HONEYWELL []) or and other principle of action. Differential pressure sensors 6 and 7 are connected respectively to the liquid level indicator 12 and to the liquid flow indicator 13 located on the dashboard 14 of the snow and swamp path or, if equipped with a snow and swamp path, to the on-board computer 15, or to the on-board information and control system (BIUS). To connect to a computer, the pressure sensors 6 and 7 include ADCs 10 and 11.

Пневмогидравлический блок 1 состоит из двух частей. Первая часть 16 расположена в жидкости. Она состоит из герметичного элемента 17, который может представлять собой одну или несколько соединенных между собой мембранных коробок. У мембранной коробки часть сторон, в частности одна сторона (разделительная мембрана) 18, выполняется гибкой, а остальные, соответственно, жесткими. Гибкие стороны могут быть выполнены в виде вставок - мембран, гибких пленок, гофрированных пластинок, полого шарика и т.д.Pneumohydraulic unit 1 consists of two parts. The first part 16 is located in the liquid. It consists of a sealed element 17, which may be one or more interconnected membrane boxes. The membrane box part of the parties, in particular one side (separation membrane) 18, is flexible, and the rest, respectively, rigid. Flexible sides can be made in the form of inserts - membranes, flexible films, corrugated plates, hollow ball, etc.

Герметичный элемент 17 подключен сквозным пневматическим, гидравлическим или пневмогидравлическим каналом, выполненным в виде трубки 19 малого диаметра к входу "Входу-2" первого дифференциального датчика давления 6. Этот канал передает давление пропорциональное уровню жидкости в баке 2 на дифференциальный датчик давления 6, соответственно, через столб воздуха или специальной жидкости заполняющей трубку 19 и герметичный элемент 17.The sealed element 17 is connected through a pneumatic, hydraulic or pneumohydraulic channel made in the form of a tube 19 of small diameter to the input "Input-2" of the first differential pressure sensor 6. This channel transmits pressure proportional to the liquid level in the tank 2 to the differential pressure sensor 6, respectively, through a column of air or a special fluid filling the tube 19 and the sealed element 17.

Если в качестве дифференциального датчика давления 6 используется датчик пневматического давления, то канал выполняется пневматическим, трубка 19 и герметичный элемент 17 заполнены воздухом. В этом случае гибкая сторона герметичного элемента 17 выполняется упругой, на вход ("Вход-2") по трубке 19 будет подаваться воздух.If a pneumatic pressure sensor is used as a differential pressure sensor 6, the channel is pneumatic, the tube 19 and the sealed element 17 are filled with air. In this case, the flexible side of the sealed element 17 is elastic, the air will be supplied to the inlet ("Inlet-2") through the tube 19.

Если в качестве дифференциального датчика давления 6 используется датчик гидравлического давления, то канал выполняется гидравлическим, трубка 19 и герметичный элемент 17 заполнены специальной жидкостью, например, силиконовым маслом или каким-либо антифризом. В этом случае гибкая сторона герметичного элемента 17 выполняется в виде не упругой гибкой пленки ("вялая мембрана"), а на вход ("Вход-2") будет подаваться специальная жидкость. Такая конструкция обладает более высокой точностью и чувствительностью, однако гидравлические преобразователи давления намного дороже.If a hydraulic pressure sensor is used as a differential pressure sensor 6, the channel is hydraulic, the tube 19 and the sealed element 17 are filled with a special liquid, for example, silicone oil or some kind of antifreeze. In this case, the flexible side of the sealed element 17 is in the form of a non-elastic flexible film ("flaccid membrane"), and a special liquid will be supplied to the inlet ("Input-2"). This design has higher accuracy and sensitivity, but hydraulic pressure transmitters are much more expensive.

Преимущества пневматического (малая стоимость) и гидравлического способов (высокая точность и чувствительность) можно получить при использовании комбинированного - пневмогидравлического канала. В этом случае трубка 19 и герметичный элемент 17 заполнены специальной жидкостью, например, силиконовым маслом или каким-либо антифризом (как в гидравлическом способе), но перед входом "Вход-2" дифференциального датчика давления 6 находится пузырек воздуха.The advantages of pneumatic (low cost) and hydraulic methods (high accuracy and sensitivity) can be obtained by using a combined - pneumohydraulic channel. In this case, the tube 19 and the sealed element 17 are filled with a special liquid, for example, silicone oil or some kind of antifreeze (as in the hydraulic method), but there is an air bubble in front of the “Input-2” differential pressure sensor 6.

Вторая часть 20 пневмогидравлического блока 1 расположена в паровоздушной атмосфере 3 над жидкостью (под крышкой бака). Она состоит из второго герметичного упругого элемента 21, аналогичного герметичному упругому элементу 17. Герметичный упругий элемент 21 подключен сквозным каналом-трубкой 22 ко входу "Вход-1" первого дифференциального датчика давления 6. Сквозной канал, выполненный в виде трубки 22, может быть выполнен также как и трубка 19 пневматическим, гидравлическим или пневмогидравлическим.The second part 20 of the pneumohydraulic unit 1 is located in the vapor-air atmosphere 3 above the liquid (under the tank cover). It consists of a second sealed elastic element 21, similar to a sealed elastic element 17. The sealed elastic element 21 is connected through a channel-tube 22 to the input "Input-1" of the first differential pressure sensor 6. The through channel, made in the form of a tube 22, can be made as well as the tube 19 pneumatic, hydraulic or pneumohydraulic.

Конструкция второй части 20 пневмогидравлического блока 1 содержит узел крепления к крышке бака 2. Для уровнемеров с большим диапазоном измерения (H>0,3-10,5 м и более) для повышения жесткости конструкции герметичные упругие элементы 17 и 21 соединены между собой корпусом. Корпус выполнен в виде демпфирующего стакана 23. Пневмогидравлический блок 1 размещен внутри демпфирующего стакана 23. Для большего повышения жесткости герметичные упругие элементы 17 и 21 соединены между собой фиксирующей осью 24, соединяющей центры обоих герметичных упругих элементов и проходящей коаксиально внутри демпфирующего стакана 23. Демпфирующий стакан 23 выполняется негерметичным и заполнен контролируемой жидкостью.The construction of the second part 20 of the pneumohydraulic unit 1 contains a mounting unit for the cover of the tank 2. For level gauges with a large measuring range (H> 0.3-10.5 m and more), to increase the rigidity of the structure, the sealed elastic elements 17 and 21 are interconnected by a housing. The housing is made in the form of a damping cup 23. The pneumohydraulic unit 1 is placed inside the damping cup 23. To increase the rigidity, the sealed elastic elements 17 and 21 are interconnected by a fixing axis 24 connecting the centers of both sealed elastic elements and passing coaxially inside the damping cup 23. 23 is leaky and is filled with a controlled fluid.

В нижней части бака 2 имеется заборный штуцер 25, а в верхней части бака - заливная горловина 26. К заборному штуцеру 25 подсоединен преобразователь 27 расхода жидкости в давление. Жидкость, расходуемая из бака 2 отводится от преобразователя 27 расхода жидкости в давление с через расходный штуцер 28. При использовании штуцеров к баку 2 приваривается специальная бобышка с внутренней резьбой для соединения со штуцером (фиг.3). Кроме штуцерного соединения может применяться фланцевое соединение (фиг.2).In the lower part of the tank 2 there is an intake nozzle 25, and in the upper part of the tank there is a filler neck 26. A converter 27 of the liquid flow to pressure is connected to the intake nozzle 25. The liquid consumed from the tank 2 is discharged from the transducer 27 of the fluid to pressure c through the supply nozzle 28. When using the fittings, a special boss with an internal thread is welded to the tank 2 for connection with the fitting (Fig. 3). In addition to the fitting connection, a flange connection can be used (FIG. 2).

Преобразователь 27 расхода жидкости в давление состоит из камеры, состоящей из двух отсеков - приемного 29 и отделенного от него разделительной мембраной 30 герметичного выходного отсека 31. Отсек 31 выполнен аналогично герметичному упругому элементу 17 и может представлять собой одну или несколько соединенных между собой мембранных коробок. У мембранной коробки часть сторон, в частности одна сторона (разделительная мембрана) 30, выполняется гибкой, а остальные, соответственно, жесткими. Гибкие стороны могут быть выполнены в виде вставок - мембран, гибких пленок, гофрированных пластинок, полого шарика и т.д.The liquid flow to pressure transducer 27 consists of a chamber consisting of two compartments — a receiving 29 and a sealed outlet compartment 31 separated from it by a separation membrane 30. The compartment 31 is made similar to a sealed elastic element 17 and may comprise one or more interconnected membrane boxes. The membrane box part of the parties, in particular one side (separation membrane) 30, is flexible, and the rest, respectively, rigid. Flexible sides can be made in the form of inserts - membranes, flexible films, corrugated plates, hollow ball, etc.

Герметичный выходной отсек 31 подключен сквозным пневматическим, гидравлическим или пневмогидравлическим каналом, выполненным в виде трубки 32 малого диаметра, ко входу "Вход-2" второго дифференциального датчика давления 7. Этот канал передает давление пропорциональное расходу жидкости из бака 2 на дифференциальный датчик давления 7, соответственно, через столб воздуха или специальной жидкости, заполняющей трубку 32 и герметичный выходной отсек 31.The hermetic outlet compartment 31 is connected through a pneumatic, hydraulic or pneumohydraulic channel made in the form of a small diameter tube 32 to the input "Input-2" of the second differential pressure sensor 7. This channel transmits pressure proportional to the flow rate of the liquid from the tank 2 to the differential pressure sensor 7, respectively, through a column of air or a special liquid filling the tube 32 and the sealed outlet compartment 31.

Если в качестве дифференциального датчика давления 7 используется датчик пневматического давления, то канал выполняется пневматическим, трубка 32 и герметичный выходной отсек 31 заполнены воздухом. В этом случае гибкая сторона герметичного выходного отсека 31 выполняется упругой, на вход "Вход-2" дифференциального датчика давления 7 по трубке 34 будет подаваться воздух.If a pneumatic pressure sensor is used as a differential pressure sensor 7, the channel is pneumatic, the tube 32 and the sealed outlet compartment 31 are filled with air. In this case, the flexible side of the sealed outlet compartment 31 is elastic, air will be supplied to the input "Input-2" of the differential pressure sensor 7 through the tube 34.

Если в качестве дифференциального датчика давления 7 используется датчик гидравлического давления, то канал выполняется гидравлическим, трубка 32 и герметичный выходной отсек 31 заполнены специальной жидкостью, например, силиконовым маслом или каким-либо антифризом. В этом случае гибкая сторона герметичного выходного отсека 31 выполняется в виде не упругой гибкой пленки ("вялая мембрана"), а на вход "Вход-2" дифференциального датчика давления 7 будет подаваться жидкость. Такая конструкция обладает более высокими точностью и чувствительностью, однако гидравлические преобразователи давления намного дороже.If a hydraulic pressure sensor is used as a differential pressure sensor 7, the channel is hydraulic, the tube 32 and the sealed outlet compartment 31 are filled with a special liquid, for example, silicone oil or some kind of antifreeze. In this case, the flexible side of the sealed outlet compartment 31 is in the form of a non-elastic flexible film (“flaccid membrane”), and liquid will be supplied to the input “Input-2” of the differential pressure sensor 7. This design has higher accuracy and sensitivity, but hydraulic pressure transmitters are much more expensive.

Преимущества пневматического (малая стоимость) и гидравлического способов (высокая точность и чувствительность) можно получить при использовании комбинированного - пневмогидравлического канала. В этом случае трубка 32 и герметичный выходной отсек 31 заполнены специальной жидкостью, например, силиконовым маслом или каким-либо антифризом (как в гидравлическом способе), но перед входом "Вход-2" дифференциального датчика давления 7 находится пузырек воздуха.The advantages of pneumatic (low cost) and hydraulic methods (high accuracy and sensitivity) can be obtained by using a combined - pneumohydraulic channel. In this case, the tube 32 and the sealed outlet compartment 31 are filled with a special liquid, for example, silicone oil or some kind of antifreeze (as in the hydraulic method), but there is an air bubble in front of the “Inlet-2” input of the differential pressure sensor 7.

Для повышения точности измерения расхода на вход "Вход-1" второго дифференциального датчика давления 7 подключается блок компенсации изменения уровня жидкости. Он может быть выполнен в виде компенсирующего пневматического, гидравлического или пневмогидравлического канала (аналогично каналу с трубкой 32) представляющего собой трубку 33 отведенную от трубки 19 идущей от герметичного элемента 17.To improve the accuracy of measuring the flow rate at the input "Input-1" of the second differential pressure sensor 7, a compensation unit for changing the liquid level is connected. It can be made in the form of a compensating pneumatic, hydraulic or pneumohydraulic channel (similar to the channel with the tube 32) representing a tube 33 diverted from the tube 19 coming from the sealed element 17.

Кроме того, блок компенсации изменения уровня топлива может встраиваться в преобразователь 27 расхода в давление. В этом случае блок компенсации изменения уровня жидкости представляет собой компенсирующий канал в виде трубки 34 (фиг.2), выведенной из бака 2, например, вместе с заборным штуцером 25. Противоположным концом трубка 34 подключается к преобразователю 27 расхода в давление между дополнительной мембраной 35 и герметичным выходным отсеком 31. Мембрана 35 разделяет преобразователь 27 расхода в давление на две половины. Через одну половину проходит расходуемая жидкость, а вторая половина передает давление жидкости для измерения с помощью дифференциального датчика давления 7. Для этого центр дополнительной мембраны 35 соединен штоком 36 с центром разделительной мембраны 30 герметичного выходного отсека 31.In addition, a fuel level change compensation unit may be integrated in the pressure flow converter 27. In this case, the unit for compensating for changes in the liquid level is a compensating channel in the form of a tube 34 (Fig. 2), withdrawn from the tank 2, for example, together with a suction fitting 25. The opposite end of the tube 34 is connected to the pressure flow transducer 27 between the additional membrane 35 and a sealed outlet compartment 31. The membrane 35 divides the Converter 27 flow to pressure in two halves. A consumable liquid passes through one half, and the second half transmits the pressure of the liquid for measurement using a differential pressure sensor 7. For this, the center of the additional membrane 35 is connected by a rod 36 to the center of the separation membrane 30 of the sealed outlet compartment 31.

Размещение одного герметичного упругого элемента в углублении на дне бака, а второго герметичного упругого элемента внутри крышки бака, соединение их корпусом в виде демпфирующего стакана на фиг. не показано и осуществляется так же как и в прототипе.Placing one sealed elastic element in a recess at the bottom of the tank, and the second sealed elastic element inside the tank cover, connecting them with a body in the form of a damping cup in FIG. not shown and carried out as in the prototype.

Разработанный уровнемер-расходомер жидкости в баке работает следующим образом. Столб контролируемой жидкости высотой hx - уровень, согласно функциональной схеме на фиг.1 оказывает давление Pnx на герметичный упругий элемент 17, расположенный на уровне дна бака 2. Кроме давления столба жидкости на герметичный упругий элемент 17 действует давление равное давлению Pax паровоздушной атмосферы над контролируемой жидкостью в пространстве 3 внутри бака 2 - под его крышкой. Общее давление PΣ на герметичный упругий элемент 17 равноThe developed level meter-liquid flow meter in the tank works as follows. A column of a controlled liquid with a height h x - level, according to the functional diagram in figure 1, exerts a pressure P nx on a sealed elastic element 17 located at the level of the bottom of the tank 2. In addition to the pressure of a liquid column, a pressure equal to the pressure P ax of the vapor-air atmosphere acts above the controlled fluid in the space 3 inside the tank 2 - under its cover. The total pressure P Σ on the sealed elastic element 17 is equal to

P Σ = P n x + P a x . ( 1 )

Figure 00000001
P Σ = P n x + P a x . ( one )
Figure 00000001

Измерение уровня основано на определении давления столба жидкости Phx оказываемого на герметичный упругий элемент 17. Это давление зависит от значения уровня контролируемой жидкости и ее относительной плотности ρ и не зависит от формы и объема резервуара. Оно рассчитывается по формуле:The level measurement is based on determining the pressure of the liquid column P hx exerted on the sealed elastic element 17. This pressure depends on the level of the controlled liquid and its relative density ρ and does not depend on the shape and volume of the tank. It is calculated by the formula:

P n x = h x ρ g , ( 2 )

Figure 00000002
P n x = h x ρ g , ( 2 )
Figure 00000002

где g - ускорение свободного падения.where g is the acceleration of gravity.

Из этой формулы видно, что если плотность контролируемой жидкости неизменна, переменной величиной в формуле является высота hx. Поэтому давление столба жидкости будет прямо пропорционально высоте hx, т.е. уровню жидкости в баке 2, который можно определить по формулеFrom this formula it can be seen that if the density of the controlled fluid is unchanged, the variable in the formula is the height h x . Therefore, the pressure of the liquid column will be directly proportional to the height h x , i.e. liquid level in tank 2, which can be determined by the formula

h x = P h x / ρ g . ( 3 )

Figure 00000003
h x = P h x / ρ g . ( 3 )
Figure 00000003

Согласно уравнению (1) давление столба жидкости в баке определяется как разность между общим давлением PΣ оказываемым на герметичный упругий элемент 17 и давлением паровоздушной атмосферы Pax внутри бака 2 - под его крышкой в пространстве 3 действующим на второй герметичный упругий элемент 21.According to equation (1), the liquid column pressure in the tank is determined as the difference between the total pressure P Σ exerted on the sealed elastic element 17 and the vapor-air pressure P ax inside the tank 2 - under its cover in space 3 acting on the second sealed elastic element 21.

P h x = P Σ P a x . ( 4 )

Figure 00000004
P h x = P Σ - P a x . ( four )
Figure 00000004

Давление на герметичный упругий элемент 17 Ps передается по каналу, выполненному в виде трубки 19, на "Вход-2" дифференциального датчика давления 6. В свою очередь давление паровоздушной атмосферы Pax воздействует на герметичный упругий элемент 21. Он конструктивно распложен в части 20 пневмогидравлического блока 1 уровнемера, которая находится под крышкой бака 2. Давление, оказываемое на упругий элемент 21 Pax, передается по каналу, выполненному в виде трубки 22 на вход "Вход-1" дифференциального датчика давления 6. В результате дифференциальный датчик давления 6 реализует решение уравнения (4) и его выходной электрический сигнал будет пропорционален давлению столба жидкости Phx. Из формулы (1)-(4) видно, что паровоздушное давление полностью скомпенсировано и электрический сигнал дифференциального датчика давления 6 пропорционален только давлению столба жидкости и, соответственно, уровню жидкости в баке 2.The pressure on the sealed elastic element 17 Ps is transmitted through a channel made in the form of a tube 19 to the "Input-2" of the differential pressure sensor 6. In turn, the pressure of the vapor-air atmosphere P ax acts on the sealed elastic element 21. It is structurally located in the pneumohydraulic part 20 block 1 of the level gauge, which is located under the cover of the tank 2. The pressure exerted on the elastic element 21 P ax is transmitted through a channel made in the form of a tube 22 to the input "Input-1" of the differential pressure sensor 6. As a result, the differential sensor Pressure IR 6 implements the solution of equation (4) and its output electrical signal will be proportional to the pressure of the liquid column P hx . From formula (1) - (4) it can be seen that the vapor pressure is fully compensated and the electrical signal of the differential pressure sensor 6 is proportional only to the pressure of the liquid column and, accordingly, the liquid level in the tank 2.

При использовании пневматического канала и, соответственно, упругой мембраны, ее гибкая сторона прогибается пропорционально давлению столба жидкости. Растяжение мембраны приводит к уменьшению объема воздуха в герметичном элементе 17 и трубке 19 и, соответственно, к увеличению давления на преобразователь давления 8. Преимуществом пневматического канала является малая стоимость дифференциального датчика пневматического давления. Однако при изменении температуры воздух изменяет свой объем (более сильно, чем специальная жидкость). Это воспринимается датчиком как изменение давления и, соответственно, как изменение уровня жидкости и увеличивает погрешность измерения. Кроме того, из-за сжимаемости воздуха, чувствительность к изменению уровня будет меньше.When using a pneumatic channel and, accordingly, an elastic membrane, its flexible side bends in proportion to the pressure of the liquid column. Stretching the membrane leads to a decrease in air volume in the sealed element 17 and the tube 19 and, consequently, to an increase in pressure on the pressure transducer 8. The advantage of the pneumatic channel is the low cost of the differential pneumatic pressure sensor. However, when the temperature changes, the air changes its volume (more strongly than a special liquid). This is perceived by the sensor as a change in pressure and, accordingly, as a change in liquid level and increases the measurement error. In addition, due to air compressibility, sensitivity to level changes will be less.

При использовании гидравлического канала применяется не упругая мембрана. Давление в баке, пропорциональное уровню контролируемой жидкости, через эту мембрану передается по столбу специальной жидкости в трубке 19 на вход гидравлического дифференциального датчика 6. Так как жидкость не сжимается, то давление передается без потерь, что позволяет значительно повысить чувствительность у уровнемера-расходомера. Преимуществом гидравлического канала является высокая точность и чувствительность гидравлического дифференциального датчика давления 68.When using a hydraulic channel, a non-elastic membrane is used. The pressure in the tank, proportional to the level of the controlled fluid, is transmitted through this membrane through a column of special fluid in the tube 19 to the input of the hydraulic differential sensor 6. Since the fluid is not compressed, the pressure is transmitted without loss, which can significantly increase the sensitivity of the flowmeter. The advantage of the hydraulic channel is the high accuracy and sensitivity of the hydraulic differential pressure sensor 68.

При использовании пневмогидравлического канала давление жидкости в баке 2 через гибкую мембрану герметичного элемента 17 по столбу специальной несжимаемой жидкости в трубке 19 передается к дифференциальному датчику давления 6. Однако перед самым входом ("Вход-2") дифференциального датчика давления 6, в этом случае, размещается пузырек воздуха, что позволяет использовать более дешевый пневматический датчик давления. При этом изменение объема пузырька воздуха из-за его малых размеров существенно не сказывается на точность и чувствительность измерения уровня.When using a pneumohydraulic channel, the liquid pressure in the tank 2 is transmitted through the flexible membrane of the sealed element 17 through a column of special incompressible liquid in the tube 19 to the differential pressure sensor 6. However, just before the inlet ("Input-2") of the differential pressure sensor 6, in this case, an air bubble is placed, which allows the use of a cheaper pneumatic pressure sensor. In this case, a change in the volume of the air bubble due to its small size does not significantly affect the accuracy and sensitivity of the level measurement.

При расходе жидкости из бака 2 через заборный штуцер 25 на мембрану 30 будет оказываться давление P0 равное сумме двух составляющих. Первая составляющая PΣ - это давление такое же, как давление, оказываемое на герметичный упругий элемент 17, т.е. определяемое уровнем жидкости и давлением паровоздушной атмосферы под крышкой бака. Вторая составляющая - это гидродинамическое давление Рг.д.., определяемое расходом жидкости. С учетом формулы (1) можно записатьWhen the flow rate of the liquid from the tank 2 through the intake nozzle 25 on the membrane 30 will be a pressure P 0 equal to the sum of the two components. The first component P Σ is the same pressure as the pressure exerted on the sealed elastic element 17, i.e. determined by the liquid level and the pressure of the vapor-air atmosphere under the tank cap. The second component is the hydrodynamic pressure P gd .. , determined by the flow rate of the liquid. Given formula (1), we can write

P 0 = P г . д . + P Σ = P г . д . + P h x + P a x . ( 5 )

Figure 00000005
P 0 = P g . d . + P Σ = P g . d . + P h x + P a x . ( 5 )
Figure 00000005

Давление P0 по трубке 32 подается на "Вход-2" дифференциального датчика давления 7. Трубка 32, аналогично трубке 19, представляет собой канал передачи давления. Как и канал на основе трубки 19, он может быть выполнен пневматическим, гидравлическим или пневмогидравлическим.The pressure P 0 through the tube 32 is supplied to the "Input-2" of the differential pressure sensor 7. The tube 32, similar to the tube 19, is a pressure transmission channel. Like the channel based on the tube 19, it can be made pneumatic, hydraulic or pneumohydraulic.

Гидродинамическое давление Рг.л. определяется из следующего уравненияHydrodynamic pressure P g. determined from the following equation

P г . д . = Q 2 ρ S м е м б . 2 s i n α , ( 6 )

Figure 00000006
P g . d . = Q 2 ρ S m e m b . 2 s i n α A. , ( 6 )
Figure 00000006

где Sмемб. - площадь мембраны 30; α - угол между осью струи жидкости и мембраной 30.where S memb. - membrane area 30; α is the angle between the axis of the liquid jet and the membrane 30.

Разработанное устройство позволяет компенсировать давление PΣ, определяемое уровнем жидкости и давлением паровоздушной атмосферы под крышкой бака 2. В результате на выходе дифференциального датчика давления 7 будет сигнал пропорциональный гидродинамическому давлению Рг.д.., которое определяется расходом жидкости из бака 2The developed device allows you to compensate for the pressure P Σ , determined by the liquid level and the pressure of the vapor-air atmosphere under the cover of the tank 2. As a result, the output of the differential pressure sensor 7 will be a signal proportional to the hydrodynamic pressure P gd .. , which is determined by the flow rate of the liquid from the tank 2

P г . д . = P 0 P Σ = P 0 ( P h x + P a x ) . ( 7 )

Figure 00000007
P g . d . = P 0 - P Σ = P 0 - ( P h x + P a x ) . ( 7 )
Figure 00000007

Зная гидродинамическое давление Рг.д.., из уравнения (6), можно определить расход жидкости из бака 2 при известной ее плотности и известных конструктивных параметрах устройстваKnowing the hydrodynamic pressure P gd .. , from equation (6), you can determine the flow rate of the liquid from the tank 2 at a known density and known design parameters of the device

Q = S м е м б . P г . д . ρ S i n α . ( 8 )

Figure 00000008
Q = S m e m b . P g . d . ρ S i n α . ( 8 )
Figure 00000008

Компенсировать давление PΣ, действующее на мембрану 30 вместе с гидродинамическим давлением, можно с помощью блока компенсации изменения уровня жидкости, который может иметь два варианта изготовления.To compensate for the pressure P Σ acting on the membrane 30 together with the hydrodynamic pressure, it is possible with the help of a liquid level change compensation unit, which can have two manufacturing options.

По первому варианту давление PΣ по трубке 33, отведенной от трубки 19 герметичного элемента 17, подается на вход "Вход-1" дифференциального датчика давления 7. В дифференциальном датчике давления 7 давления, подаваемые на "Вход-1" и "Вход-2" вычитаются друг из друга согласно уравнению (7).In the first embodiment, the pressure P Σ through the tube 33, diverted from the tube 19 of the sealed element 17, is supplied to the input "Input-1" of the differential pressure sensor 7. In the differential pressure sensor 7, the pressure supplied to the "Input-1" and "Input-2 "are subtracted from each other according to equation (7).

По второму варианту компенсация давления PΣ осуществляется в преобразователе 27 расхода жидкости в давление. Для этого давление Р£ подается по трубке 34 в преобразователь 27 расхода в давление между дополнительной мембраной 35 герметичным выходным отсеком 31. В результате давление PΣ будет действовать встречно суммарному гидравлическому давлению жидкости P0 так, как это описывается уравнением (7). В этом случае по трубке 32 на "Вход-2" дифференциального датчика давления 7 будет подаваться только гидродинамическое давление Рг.д.. "Вход-1" дифференциального датчика давления 7 при этом должен быть заглушен.In the second embodiment, the pressure compensation P Σ is carried out in the Converter 27 flow of fluid into pressure. To do this, the pressure P £ is supplied through the tube 34 to the flow into pressure transducer 27 between the additional membrane 35 and the hermetic outlet compartment 31. As a result, the pressure P Σ will act counter to the total hydraulic fluid pressure P 0 as described by equation (7). In this case, only the hydrodynamic pressure P gd will be supplied through the tube 32 to the “Input-2” of the differential pressure sensor 7 . . The "Input-1" of the differential pressure sensor 7 must be plugged.

Таким образом, разработанная конструкция уровнемера-расходомера позволяет измерять с высокой точностью, как уровень, так и расход контролируемой жидкости из бака. Внутри бака с контролируемой жидкостью размещены только пневмогидравлические элементы конструкции, не содержащие механических подвижных элементов. Поэтому надежность уровнемера значительно повышается по сравнению с аналогами, в том числе по сравнению с поплавковыми уровнемерами, содержащими в баке с контролируемой жидкостью механические подвижные элементы конструкции.Thus, the developed design of the level meter-flowmeter allows to measure with high accuracy both the level and the flow rate of the controlled liquid from the tank. Inside the tank with a controlled fluid placed only pneumohydraulic structural elements that do not contain mechanical moving elements. Therefore, the reliability of the level gauge is significantly increased in comparison with analogues, including in comparison with float level gauges containing mechanical movable structural elements in the tank with a controlled fluid.

Контролируемой жидкостью, уровень и расход которой измеряется, могут быть взрыво- и пожароопасные жидкости, различные виды топлива. Предлагаемое устройство позволяет обеспечить взрыво- и пожаробезопасность так как все электрические элементы и соединения (электронный блок 4) устройства располагаются вне бака с контролируемой жидкостью - вне взрывопожароопасной зоны. Они могут размещаться, например, в приборном отсеке 5, или в специальном герметичном блоке поблизости от бака. Поэтому надежность разработанного уровнемера-расходомера значительно повышается по сравнению с аналогами.Controlled liquid, the level and flow rate of which is measured, can be explosive and fire hazardous liquids, various types of fuel. The proposed device allows for explosion and fire safety since all electrical elements and connections (electronic unit 4) of the device are located outside the tank with a controlled fluid - outside the explosion and fire hazard zone. They can be placed, for example, in the instrument compartment 5, or in a special sealed unit near the tank. Therefore, the reliability of the developed level gauge-flow meter is significantly increased in comparison with analogues.

Внутренняя полость каналов 22 и 19, а также герметичных элементов 17 и 22, а также герметичного выходного отсека 31 изолирована от внешней среды, что делает уровнемер-расходомер нечувствительным к образованию конденсата вследствие перепадов температуры, коррозионному воздействию агрессивных контролируемых жидкостей и к другим возмущающим воздействиям внешней среды и контролируемых жидкостей.The internal cavity of the channels 22 and 19, as well as of the sealed elements 17 and 22, as well as of the sealed outlet compartment 31, are isolated from the external environment, which makes the flowmeter insensitive to condensation due to temperature changes, the corrosive effects of aggressive controlled liquids and other disturbing influences of the external media and controlled fluids.

При изменении уровня жидкости в баке, например, при откачивании жидкости, под крышкой бака над контролируемой жидкостью может создаваться разряжение (при повышении уровня соответственно повышение давления). Это происходит тогда, когда дроссельные отверстия (на фиг. не показаны) в крышке бака 2 закупорены, например, обледенели, загрязнились или отсутствуют. Последнее может иметь место в тех случаях, когда жидкость находится в нескольких сообщающихся друг другом баках или когда применяются внутренние поджимные оболочки. Кроме того, даже при наличии дроссельных отверстий, при быстром изменении уровня жидкости, давление под крышкой бака не будет равно атмосферному. То есть давление Pax при изменении уровня hx тоже будет изменяться. В этом случае результаты измерения уровня и расхода с помощью известных устройств, которые не учитывают изменение давления паровоздушной атмосферы внутри бака над контролируемой жидкостью, будут содержать большую погрешность.When the liquid level in the tank changes, for example, when pumping out the liquid, under the cap of the tank above the controlled liquid a vacuum can be created (with an increase in the level, a corresponding increase in pressure). This occurs when the throttle openings (not shown in FIG.) In the lid of the tank 2 are clogged, for example, iced up, dirty or absent. The latter can occur in cases where the fluid is in several tanks communicating with each other or when internal clamping shells are used. In addition, even with throttle openings, with a rapid change in liquid level, the pressure under the tank cover will not be equal to atmospheric. That is, the pressure P ax with a change in the level h x will also change. In this case, the results of measuring the level and flow rate using known devices that do not take into account the change in the pressure of the vapor-air atmosphere inside the tank above the controlled liquid will contain a large error.

Предлагаемая конструкция в меньшей мере зависит от условий окружающей среды и условий эксплуатации с сохранением высокой точности и надежности устройства, при простоте обслуживания и невысокой стоимости.The proposed design is less dependent on environmental and operating conditions while maintaining high accuracy and reliability of the device, with ease of maintenance and low cost.

Предлагаемая конструкция имеет более высокую надежность, так как чувствительные элементы выполнены герметичными и изменение свойств контролируемой жидкости (увеличение вязкости при низких температурах, выпадения в осадок ее компонентов парафинов, серы и т.д.) не отражается на их работоспособности. Предлагаемая конструкция имеет более высокую метрологическую надежность, так как при измерении уровня и расхода отсутствует погрешность от изменения давления в баке, что особенно актуально для особо тяжелых дорожно-климатических условий, а также выше динамическая точность при измерениях в процессе движения транспортного средства за счет демпфирования колебаний жидкости у пневматического канала.The proposed design has higher reliability, since the sensitive elements are sealed and the change in the properties of the controlled fluid (increase in viscosity at low temperatures, precipitation of its components of paraffins, sulfur, etc.) does not affect their performance. The proposed design has a higher metrological reliability, since when measuring the level and flow there is no error from changes in pressure in the tank, which is especially important for especially severe road-climatic conditions, as well as higher dynamic accuracy when measuring during vehicle movement due to vibration damping fluid at the pneumatic channel.

Кроме того, предлагаемая конструкция более проста при изготовлении, технологии сборки, обслуживания и эксплуатации, т.е. проще и дешевле. Достоинством разработанного уровнемера-расходомера является высокая точность при высокой надежности.In addition, the proposed design is simpler in manufacturing, assembly technology, maintenance and operation, i.e. simpler and cheaper. The advantage of the developed level meter-flowmeter is high accuracy with high reliability.

В настоящее время на базе ОАО "Машиностроительная компания "Витязь" изготовлен опытный образец уровнемера-расходомера. Проведены стендовые сравнительные испытания уровнемера с ближайшими аналогами, которые подтвердили решение поставленных задач.At present, a pilot prototype of the level meter and flowmeter has been manufactured on the basis of OJSC Vityaz Engineering Company. Benchmark comparative tests of the level gauge with the closest analogues have been carried out, which confirmed the solution of the tasks.

Claims (9)

1. Уровнемер-расходомер жидкости в баке, содержащий корпус, дифференциальный датчик давления с двумя входами, подключенный к индикатору уровня жидкости, пневмогидравлический блок, включающий герметичную полость, трубку со сквозным каналом для вертикального погружения ее на дно бака с контролируемой жидкостью одним концом, а другим концом соединенную с одним из входов дифференциального датчика давления, второй вход которого соединен с одним концом второй трубки со сквозным каналом, другой конец которой выведен в паровоздушную атмосферу под крышкой бака, кроме того, конец трубки со сквозным каналом, выведенной на дно бака, и конец трубки, выведенной в паровоздушную атмосферу под крышкой бака, соединены с соответствующими герметичными упругими элементами, образуя при этом внутреннюю полость пневматических каналов, изолированную от внешней среды, причем герметичные упругие элементы выполнены в виде мембранных коробок, часть сторон которых или все, в частности одна сторона, выполняются упругими, а остальные, соответственно, жесткими, при этом упругие стороны могут быть выполнены в виде ставок - мембран или гибких пленок или гофрированных пластин или упругого полого шарика, кроме того, герметичный упругий элемент, размещаемый внутри бака в жидкости, выполнен в углублении на дне бака, например в сливной горловине, кроме того, герметичный упругий элемент, размещаемый внутри бака в области паравоздушной атмосферы, выполнен внутри крышки бака, которая состоит из входного фланца, прикрепляемого к баку и на резьбовых соединениях с ним через уплотнение горловиной и корпусом, причем к корпусу винтами через пружинные шайбы и прокладку привинчена пластина, трубки пневматических каналов через штуцера и соединительные трубки подключены к входам дифференциального датчика давления, который крепится к корпусу болтом с шайбой и пружинной шайбой, электрические провода дифференциального датчика давления соединены с клеммой питания "+" от бортовой сети, а его корпус подключен к "массе" болтом, информационный сигнал снимается с сигнальной клеммы, кроме того, введен измерительный бак, в котором размещен пневмогидравлический блок уровнемера, кроме того, оба герметичных упругих элемента соединены между собой корпусом, выполненым в виде демпфирующего стакана, внутри которого размещается герметичный упругий элемент, устанавливаемый на дне бака с контролируемой жидкостью, причем корпус содержит коаксиальную с демпфирующим стаканом фиксирующую ось, соединяющую между собой герметичные упругие элементы, а демпфирующий стакан и коаксиальная с ним фиксирующая ось корпуса соединены между собой дисками жесткости, кроме того, демпфирующий стакан корпуса выполнен цилиндрическим, кроме того, демпфирующий стакан состоит из отдельных частей и подвижных муфт, охватывающих стыки отдельных частей, причем количество частей определяется, исходя из отношения максимальной высоты бака к длине отдельной части, трубка пневматического канала имеет вид упругой спирали, подвижные муфты имеют сквозные отверстия, в которых находятся шарики, с внешней стороны шарики охвачены упругими хомутами, или в виде упругих колец (пружинных шайб), на внешней стороне отдельных частей демпфирующего стакана, находящихся под подвижными муфтами, имеются канавки, находящиеся на расстоянии друг от друга, равном минимальному фиксируемому положению отдельных частей друг по отношению к другу, кроме того, нижняя отдельная часть демпфирующего стакана соединяется с вышерасположенной отдельной частью демпфирующего стакана с помощью резьбового соединения, максимальная длина отдельной нижней части в выдвинутом состоянии выполняется не меньшей минимального фиксируемого положения отдельных частей друг по отношению к другу, выше и ниже герметичного упругого элемента установлены шпонки, около нижнего торца демпфирующего стакана выполнены дроссельные отверстия, или непосредственно в его торце дроссельные вырезы, отличающийся тем, что он дополнительно содержит преобразователь расхода в давление, второй дифференциальный датчик давления с двумя входами, подключенный к индикатору расхода жидкости, и блок компенсации изменения уровня жидкости с компенсирующим каналом, причем преобразователь расхода в давление, включающий присоединительные заборный и расходный штуцера, состоит из камеры, состоящей, в свою очередь, из двух отсеков - приемного и отделенного от него разделительной мембраной герметичного выходного отсека, выходной отсек подключен сквозным каналом, выполненным в виде трубки малого диаметра, к одному из двух входов второго дифференциального датчика давления.1. The level meter-liquid flow meter in the tank, comprising a housing, a differential pressure sensor with two inputs, connected to a liquid level indicator, a pneumohydraulic unit including a sealed cavity, a tube with a through channel for vertical immersion of it on the bottom of the tank with a liquid controlled at one end, and the other end connected to one of the inputs of the differential pressure sensor, the second input of which is connected to one end of the second tube with a through channel, the other end of which is led into the vapor-air atmosphere under the lid of the tank, in addition, the end of the tube with a through channel led out to the bottom of the tank and the end of the tube brought into the vapor-air atmosphere under the lid of the tank are connected to the corresponding sealed elastic elements, thus forming an internal cavity of the pneumatic channels isolated from the external environment, moreover, the sealed elastic elements are made in the form of membrane boxes, part of the sides of which or all, in particular one side, are elastic, and the rest, respectively, are rigid, while the elastic sides can be filled in the form of rates - membranes or flexible films or corrugated plates or an elastic hollow ball, in addition, a sealed elastic element placed inside the tank in a liquid is made in a recess on the bottom of the tank, for example, in a drain neck, in addition, a sealed elastic element placed inside the tank in the area of vapor-air atmosphere, is made inside the tank cover, which consists of an inlet flange attached to the tank and through screw connections through the seal with the neck and body, and to the body with screws through spring the washer and gasket are screwed on the plate, the pneumatic channel tubes through the nipples and connecting tubes are connected to the inputs of the differential pressure sensor, which is attached to the housing with a bolt and washer and spring washer, the electric wires of the differential pressure sensor are connected to the power supply terminal "+" from the vehicle electrical system, and the housing is connected to the mass with a bolt, the information signal is removed from the signal terminal, in addition, a measuring tank is introduced in which the pneumohydraulic unit of the level gauge is located, in addition, both the taut elastic elements are interconnected by a casing made in the form of a damping cup, inside of which a sealed elastic element is installed, which is installed on the bottom of the tank with a controlled fluid, the casing containing a fixing axis coaxial with the damping cup, connecting the sealed elastic elements, and the damping cup and the coaxial fixing axis of the housing is interconnected by stiffeners, in addition, the damping housing of the housing is cylindrical, in addition, damping The cup consists of separate parts and movable couplings, covering the joints of the individual parts, the number of parts being determined based on the ratio of the maximum height of the tank to the length of the separate part, the tube of the pneumatic channel looks like an elastic spiral, the movable couplings have through holes in which the balls are located, on the outside, the balls are covered by elastic clamps, or in the form of elastic rings (spring washers), on the outside of the individual parts of the damping cup located under the movable couplings, there are grooves, extending at a distance from each other equal to the minimum fixed position of the individual parts with respect to each other, in addition, the lower separate part of the damping cup is connected to the upstream separate part of the damping cup using a threaded connection, the maximum length of the separate lower part in the extended state is not less the minimum fixed position of the individual parts with respect to each other, dowels are installed above and below the sealed elastic element, near the lower end throttle holes have throttle openings, or throttle cutouts directly at its end, characterized in that it further comprises a flow to pressure transducer, a second differential pressure sensor with two inputs connected to a liquid flow indicator, and a liquid level change compensation unit with a compensating channel, moreover, the flow to pressure transducer, including connecting intake and consumable fittings, consists of a chamber, which, in turn, consists of two compartments - a receiving and a sealed outlet compartment separated from it by a separation membrane, the outlet compartment is connected through a channel made in the form of a tube of small diameter to one of the two inputs of the second differential pressure sensor. 2. Уровнемер-расходомер жидкости в баке по п.1, отличающийся тем, что в блоке компенсации изменения уровня жидкости компенсирующий канал представляет собой отводящую трубку, одним концом соединенную с трубкой, идущей от герметичного элемента, размещенного на дне бака с контролируемой жидкостью, вторым концом отводящая трубка подключена к одному из входов второго дифференциального датчика давления.2. The liquid level meter in the tank according to claim 1, characterized in that in the block for compensating for changes in the liquid level, the compensating channel is a discharge tube connected at one end to a pipe coming from the sealed element located at the bottom of the tank with the controlled liquid, the second the end of the discharge tube is connected to one of the inputs of the second differential pressure sensor. 3. Уровнемер-расходомер жидкости в баке по п.1, отличающийся тем, что блок компенсации изменения уровня жидкости подключается к преобразователю расхода в давление, а компенсирующий канал представляет собой трубку, выведенную из бака с контролируемой жидкостью, причем второй конец этой трубки подключается к преобразователю расхода в давление между дополнительной мембраной и герметичным выходным отсеком, причем дополнительная мембрана разделяет преобразователь расхода в давление на две половины, первая половина соединена с заборным и расходным штуцерами, вторая половина соединена со сквозным каналом, выполненным в виде трубки малого диаметра, подключаемой к одному из двух входов второго дифференциального датчика давления, кроме того, центр дополнительной мембраны соединен штоком с центром разделительной мембраны герметичного выходного отсека.3. The liquid level meter in the tank according to claim 1, characterized in that the unit for compensating for changes in the liquid level is connected to the flow to pressure transducer, and the compensating channel is a tube removed from the tank with a controlled liquid, the second end of this tube being connected a flow to pressure transducer between the additional membrane and the sealed outlet compartment, wherein the additional membrane divides the flow into pressure transducer into two halves, the first half being connected to the intake by similar fittings, the second half is connected to a through channel made in the form of a small-diameter tube connected to one of the two inputs of the second differential pressure sensor, in addition, the center of the additional membrane is connected by a rod to the center of the separation membrane of the sealed outlet compartment. 4. Уровнемер-расходомер жидкости в баке по п.1, отличающийся тем, что герметичный элемент, размещенный на дне бака с контролируемой жидкостью, и соединенный с ним сквозной канал, выполненный в виде трубки малого диаметра, подключенной другим концом к входу первого дифференциального датчика давления, а также второй герметичный элемент, расположенный в паровоздушной атмосфере над контролируемой жидкостью - под крышкой бака, и соединенный с ним сквозной канал, выполненный в виде трубки, подключенной к другому входу первого дифференциального датчика давления, заполнены специальной незамерзающей жидкостью, например силиконовым маслом или антифризом.4. The liquid level meter in the tank according to claim 1, characterized in that the sealed element located on the bottom of the tank with the controlled fluid, and connected to it through the channel, made in the form of a tube of small diameter connected at the other end to the input of the first differential sensor pressure, as well as a second sealed element located in the vapor-air atmosphere above the controlled liquid - under the cap of the tank, and a through channel connected to it, made in the form of a tube connected to another input of the first differential Occupancy pressure, filled with a special antifreeze fluid, e.g. silicone oil, or antifreeze. 5. Уровнемер-расходомер жидкости в баке по п.1, отличающийся тем, что выходной отсек преобразователя расхода в давление и сквозной канал, выполненный в виде трубки малого диаметра, заполнены специальной незамерзающей жидкостью, например силиконовым маслом или антифризом.5. The liquid level flow meter in the tank according to claim 1, characterized in that the output compartment of the flow to pressure transducer and the through channel, made in the form of a small diameter tube, are filled with special non-freezing liquid, for example silicone oil or antifreeze. 6. Уровнемер-расходомер жидкости в баке по любому из пп.1 и 4, отличающийся тем, что перед первым и вторым входом первого дифференциального датчика давления, подключенным к сквозным каналам, один из которых идет к герметичному элементу, размещенному на дне бака с контролируемой жидкостью, а второй к герметичному упругому элементу, расположенному в паровоздушной атмосфере над контролируемой жидкостью - под крышкой бака, находится пузырек воздуха.6. The liquid level meter in the tank according to any one of claims 1 and 4, characterized in that in front of the first and second input of the first differential pressure sensor connected to the through channels, one of which goes to a sealed element located at the bottom of the tank with liquid, and the second to a sealed elastic element located in the vapor-air atmosphere above the controlled liquid - under the tank cover, is an air bubble. 7. Уровнемер-расходомер жидкости в баке по любому из пп.1, 2 и 4, отличающийся тем, что трубка компенсирующего канала, отведенная от трубки идущей от герметичного элемента, заполнена специальной незамерзающей жидкостью, например силиконовым маслом или антифризом.7. The liquid level meter in the tank according to any one of claims 1, 2, and 4, characterized in that the compensating channel tube diverted from the tube extending from the sealed element is filled with a special non-freezing liquid, for example silicone oil or antifreeze. 8. Уровнемер-расходомер жидкости в баке по любому из пп.1, 2 и 4, отличающийся тем, что перед входом второго дифференциального датчика давления, соединенного со вторым концом трубки компенсирующего канала, находится пузырек воздуха.8. The liquid level meter in the tank according to any one of claims 1, 2 and 4, characterized in that an air bubble is located in front of the second differential pressure sensor connected to the second end of the compensating channel tube. 9. Уровнемер-расходомер жидкости в баке по любому из пп.1, 3 и 5, отличающийся тем, что перед входом второго дифференциального датчика давления, соединенного со вторым концом сквозного канала, выполненного в виде трубки малого диаметра, соединенной с выходным отсеком преобразователя расхода в давление, находится пузырек воздуха. 9. The liquid level meter in the tank according to any one of claims 1, 3 and 5, characterized in that before the inlet of the second differential pressure sensor connected to the second end of the through channel, made in the form of a small diameter pipe connected to the output compartment of the flow transducer in pressure, there is an air bubble.
RU2011151698/28A 2011-12-16 2011-12-16 Level-flow meter for liquid in tank RU2502957C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011151698/28A RU2502957C2 (en) 2011-12-16 2011-12-16 Level-flow meter for liquid in tank

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011151698/28A RU2502957C2 (en) 2011-12-16 2011-12-16 Level-flow meter for liquid in tank

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011151698A RU2011151698A (en) 2013-06-27
RU2502957C2 true RU2502957C2 (en) 2013-12-27

Family

ID=48701006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011151698/28A RU2502957C2 (en) 2011-12-16 2011-12-16 Level-flow meter for liquid in tank

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2502957C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5146783A (en) * 1989-05-03 1992-09-15 Robert Bosch Gmbh Liquid container hydrostatic level gauge
RU36515U1 (en) * 2003-11-17 2004-03-10 Гимадиев Марат Асгатович Level gauge of aggressive environments
RU2362123C2 (en) * 2007-07-05 2009-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет Flow rate metre
US20110000295A1 (en) * 2009-07-01 2011-01-06 Windward Petroleum Remote level gauge adapted for liquid fuel tank

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5146783A (en) * 1989-05-03 1992-09-15 Robert Bosch Gmbh Liquid container hydrostatic level gauge
RU36515U1 (en) * 2003-11-17 2004-03-10 Гимадиев Марат Асгатович Level gauge of aggressive environments
RU2362123C2 (en) * 2007-07-05 2009-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет Flow rate metre
US20110000295A1 (en) * 2009-07-01 2011-01-06 Windward Petroleum Remote level gauge adapted for liquid fuel tank

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011151698A (en) 2013-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2400048A (en) Differential pressure responsive device
EP1899687B1 (en) Multi-phase flow measurement system having a fluid separator
CN100445699C (en) Pressure device based on embedded annular seal
JP3155011B2 (en) Measuring device for liquid volume and liquid level in multiple containers
US7389688B1 (en) Indirect liquid level measurement
BRPI1104088B1 (en) ultrasonic transducer set
RU163766U1 (en) METER OF MASS FLOW AND MASS OF VISCOUS LIQUIDS
RU2610546C1 (en) Mass flow and viscous liquid mass meter
RU2421692C1 (en) Level gauge for liquid in tank
RU2384484C1 (en) Fuel measurement capacitive system
RU2502957C2 (en) Level-flow meter for liquid in tank
CA2053948A1 (en) Acoustic adiabatic liquid quantity sensor
US20070017277A1 (en) Apparatus and method for measuring fluid density
US20220397443A1 (en) Apparatus for determining a vertical level or density of a material column
JP2929159B2 (en) Pressure type liquid level measuring device
KR100747596B1 (en) Fuel tank for vehicle capable of accurate measurement of remaining fuel capacity
RU2301971C2 (en) Method and device for measuring liquid level in tank
KR101370524B1 (en) Fpso
JP5899576B2 (en) Pressure type level meter
RU2362123C2 (en) Flow rate metre
CA3016214C (en) Ultrasonic fluid measurement probe with ultrasonically welded base cap
EP2889597B1 (en) Aircraft fuel tank comprising a system for remotely measuring pressure
CN112591061A (en) Inner oil tank for buoyancy adjusting device and oil quantity change measuring method
RU2121662C1 (en) Method of measurement of liquid flow rate and continuity
RU2330251C1 (en) Density pickup