RU2511638C2 - Piston flow metre - Google Patents

Piston flow metre Download PDF

Info

Publication number
RU2511638C2
RU2511638C2 RU2010145595/28A RU2010145595A RU2511638C2 RU 2511638 C2 RU2511638 C2 RU 2511638C2 RU 2010145595/28 A RU2010145595/28 A RU 2010145595/28A RU 2010145595 A RU2010145595 A RU 2010145595A RU 2511638 C2 RU2511638 C2 RU 2511638C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piston
fuel
flow
internal combustion
sensors
Prior art date
Application number
RU2010145595/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010145595A (en
Inventor
Андрей Владимирович Палицын
Original Assignee
Андрей Владимирович Палицын
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 Андрей Владимирович Палицын filed Critical Андрей Владимирович Палицын
Priority to RU2010145595/28A priority Critical patent/RU2511638C2/en
Publication of RU2010145595A publication Critical patent/RU2010145595A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2511638C2 publication Critical patent/RU2511638C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to control and measurement means for accounting of fuel consumption by internal combustion engines and may be used in a system of control and monitoring of operation of mobile and stationary energy facilities, including agricultural equipment. A piston flow metre comprising a rectangular body with process and fastening holes, closed at two sides by covers with sensors of piston position, four electromagnetic valves, a piston, and a metering cylinder, and also supply and discharge nozzles. The piston is made with an optimal gap for fuel systems of internal combustion engines, having, as is known, pulsating nature of fuel movement in pipelines, and there is no seal between the metering cylinder and the piston. At the same time it becomes possible to avoid leaks of fuel via a gap in the "cylinder-piston" coupling from one metering chamber into another, since the piston has the same specific weight as the volume of liquid it displaces, at the same time the gravity force of the piston is balanced with buoyancy force. The piston in this flow metre is a mark for an electronic unit of control and monitoring, which freely moves with the fuel flow along the metering cylinder. Each of two capacitance sensors of piston position has one metal lining of a capacitor, and the second lining of such sensors is an end part of the piston.
EFFECT: higher accuracy of measurement of fuel flow in all modes of operation of an internal combustion engine due to reduction of a dynamic component of measurement error; increased functional possibilities that consist in higher universality of using a flow metre both for accounting of fuel flow and other liquid media that are not aggressive to materials of a measurement system, due to reduced requirements to quality and purity of accounted liquid.
1 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительным средствам для учета расхода топлива двигателями внутреннего сгорания и может быть использовано в системе контроля и управления работой мобильных и стационарных энергосредств, в том числе и сельскохозяйственной техники.The invention relates to control and measuring means for accounting for fuel consumption by internal combustion engines and can be used in a system for monitoring and controlling the operation of mobile and stationary energy facilities, including agricultural machinery.

Из литературы известны конструкции поршневых расходомеров [3], [4], [5]. Недостатками данных поршневых расходомеров являются повышенное сопротивление перемещению поршня по цилиндру за счет уплотнения сопряжения «цилиндр - поршень», «подклинивание» поршня в цилиндре при недостаточном качестве очистки топлива, за счет этого возрастает динамическая погрешность при измерении расхода топлива; недостаточно надежная система позиционирования поршня в крайних точках измерительной системы, а также система привода клапанов управления потоками топлива.The literature describes the design of piston flow meters [3], [4], [5]. The disadvantages of these piston flow meters are the increased resistance to movement of the piston along the cylinder due to the sealing of the cylinder-piston interface, the wedging of the piston in the cylinder with insufficient fuel cleaning quality, which increases the dynamic error in measuring fuel consumption; insufficiently reliable piston positioning system at the extreme points of the measuring system, as well as the fuel flow control valve drive system.

Известен универсальный объемный расходомер топлива [6]. Измерительные камеры расходомера разделены мембраной, что позволило умень-шить динамическую составляющую погрешности прибора. Но при этом при «старении» разделительной мембраны изменяется ее жесткость и как следствие неодинаковый прогиб при работе. Вследствие чего изменяются единичные объемы измерительных камер и возрастает погрешность при измерении.Known universal volumetric fuel flow meter [6]. The measuring chambers of the flowmeter are separated by a membrane, which made it possible to reduce the dynamic component of the error of the device. But at the same time, during the “aging” of the separation membrane, its rigidity changes and, as a result, uneven deflection during operation. As a result, the unit volumes of the measuring chambers change and the measurement error increases.

Наиболее близким к заявляемому поршневому расходомеру является расходомер топлива, включающий элементы управления электромагнитными клапанами, элементы управления измерительного сигнала в виде поршневого первичного измерительного преобразователя, представляющего собой цилиндр, внутри которого расположена поршневая система, снабженная планкой с нанесенным на нее оптическим растором. В стенку цилиндрической внутренней полости первичного измерительного преобразователя жестко вмонтированы фотоэлементы устройства получения измерительного сигнала с двумя ветвями, представляющие собой электрическую лампочку и фоторезистор. Электромагнитные клапаны и фотоэлементы подключены к электронному блоку [1].Closest to the claimed piston flow meter is a fuel flow meter, including solenoid valve controls, control elements of the measuring signal in the form of a piston primary measuring transducer, which is a cylinder, inside of which there is a piston system equipped with a bar with an optical raster deposited on it. In the wall of the cylindrical inner cavity of the primary measuring transducer, the photocells of the measuring signal receiving device with two branches, which are an electric bulb and a photoresistor, are rigidly mounted. Solenoid valves and photocells are connected to the electronic unit [1].

Недостатками известного устройства являются: с достигаемой относительной погрешностью может производиться измерение только суммарного расхода топлива, а при измерении текущих значений расхода топлива погрешность увеличивается в зависимости от режима работы двигателя внутреннего сгорания, т.к. на поршневой первичный измерительный преобразователь оказывает влияние пульсирующий характер движения топлива в трубопроводах [2]; расходомер имеет ограниченное применение, т.к. его конструкция не позволяет измерять расход малопрозрачных и непрозрачных жидкостей; производство и настройка данного прибора также затруднительна, т.к. некоторые его детали требуют высокой точности обработки.The disadvantages of the known device are: with the relative error achieved, only the total fuel consumption can be measured, and when measuring current fuel consumption values, the error increases depending on the operating mode of the internal combustion engine, because the pulsating primary measuring transducer is affected by the pulsating nature of the movement of fuel in the pipelines [2]; the flow meter has limited use, as its design does not allow to measure the flow rate of opaque and opaque liquids; production and setup of this device is also difficult, because some of its parts require high precision machining.

Технический результат заключается в повышении точности измерения расхода топлива на всех режимах работы двигателя внутреннего сгорания за счет уменьшения динамической составляющей погрешности измерения; повышении функциональных возможностей, заключающихся в повышении универсальности использования расходомера как для учета расхода топлива, так и других жидких сред, неагрессивных к материалам измерительной системы, за счет снижения требований к качеству и чистоте учитываемой жидкости.The technical result consists in increasing the accuracy of measuring fuel consumption in all operating modes of an internal combustion engine by reducing the dynamic component of the measurement error; increasing the functionality, which consists in increasing the versatility of using a flow meter both for accounting for fuel consumption and other liquid media that are non-aggressive to the materials of the measuring system, by reducing the requirements for the quality and purity of the considered fluid.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом поршневом расходомере, содержащем прямоугольный корпус с технологическими и крепежными отверстиями, закрытыми с двух сторон крышками с датчиками по-ложения поршня, четыре электромагнитных клапана, поршень и измерительный цилиндр, а также подводящие и отводящие штуцеры.The technical result is achieved by the fact that in the proposed piston flow meter containing a rectangular housing with technological and mounting holes, covers closed on both sides with piston position sensors, four solenoid valves, a piston and a measuring cylinder, as well as inlet and outlet fittings.

Поршень изготавливается с оптимальным зазором для топливных систем ДВС, имеющих, как известно, пульсирующий характер движения топлива в трубопроводах, и между измерительным цилиндром и поршнем отсутствует уплотнение.The piston is manufactured with an optimal clearance for ICE fuel systems, which, as you know, have a pulsating nature of the fuel movement in the pipelines, and there is no seal between the measuring cylinder and the piston.

При этом утечек топлива через зазор в сопряжении «цилиндр - поршень» из одной измерительной камеры в другую удается избежать ввиду того, что поршень имеет такой же удельный вес, как и вытесняемый им объем жидкости. При этом сила тяжести поршня уравновешивается архимедовой силой. Поршень в данном расходомере является меткой для электронного блока контроля и управления, которая свободно перемещается с потоком топлива по измерительному цилиндру.In this case, fuel leaks through the gap in the cylinder-piston interface from one measuring chamber to another can be avoided due to the fact that the piston has the same specific gravity as the volume of liquid displaced by it. In this case, the gravity of the piston is balanced by the Archimedean force. The piston in this flow meter is a mark for the electronic control and control unit, which moves freely with the fuel flow along the measuring cylinder.

В данном расходомере позиционирование поршня осуществлено при помощи емкостных датчиков положения, сигнал с которых воспринимается электронным блоком управления. Каждый из двух емкостных датчиков положения поршня имеет одну металлическую обкладку конденсатора, а второй обкладкой таких датчиков служит торцевая часть поршня. При приближении поршня к емкостному датчику наблюдается скачкообразное увеличение емкости, что воспринимается электронной системой управления клапанами.In this flowmeter, the piston is positioned using capacitive position sensors, the signal from which is sensed by the electronic control unit. Each of the two capacitive piston position sensors has one metal plate of the capacitor, and the end of the piston serves as the second plate of such sensors. When the piston approaches the capacitive sensor, an abrupt increase in capacity is observed, which is perceived by the electronic valve control system.

Привод клапанов управления потоками топлива осуществлен посредством электромагнитов, получающих питание от бортовой сети энергосредства через электронный блок управления. В предлагаемом расходомере применены четыре электромагнитных клапана, работающих по «диагональной» схеме, осуществляющих распределение потоков жидкости между мерными полостями измерительного цилиндра.The drive of the fuel flow control valves is carried out by means of electromagnets, powered by the on-board network of the energy facility through the electronic control unit. The proposed flowmeter uses four electromagnetic valves operating according to the "diagonal" scheme, distributing fluid flows between the measuring cavities of the measuring cylinder.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства, состоящая из прямоугольного корпуса - 1, четырех электромагнитных клапанов - 2, 3, 4, 5. В корпусе расположены подводящая - 6 и отводящая - 7 магистрали, в центральной части корпуса запрессован измерительный цилиндр - 8, по которому перемещается поршень - 9, разделяя цилиндр по длине на две измерительные камеры «А» и «В». С двух сторон цилиндр закрыт крышками - 12, 13 с емкостными датчиками положения поршня - 10, 11.The drawing shows a structural diagram of the proposed device, consisting of a rectangular casing - 1, four solenoid valves - 2, 3, 4, 5. In the casing there are inlet - 6 and outlet - 7 lines, in the central part of the casing a measuring cylinder is pressed in, 8 which moves the piston - 9, dividing the cylinder along the length into two measuring chambers "A" and "B". On both sides, the cylinder is closed with caps - 12, 13 with capacitive piston position sensors - 10, 11.

Расходомер, например, устанавливается в топливную систему двигателя между фильтром грубой очистки топлива и топливоподкачивающим насосом.The flow meter, for example, is installed in the fuel system of the engine between the fuel pre-filter and the fuel priming pump.

Электромагнитные клапаны, электронный блок контроля и управления подключаются к бортовой сети.Solenoid valves, an electronic control unit are connected to the on-board network.

Расходомер топлива работает следующим образом. При работающем двигателе топливоподкачивающий насос перемещает топливо по закрытой топливной системе двигателя, при этом электронный блок управления подает напряжение на два электромагнитных клапана (например, 2 и 5), включенных по диагональной схеме. Топливо из подводящей магистрали - 6 через открытый электромагнитный клапан - 2 поступает в измерительную камеру «А», заставляя при этом перемещаться поршень - 9 в сторону измерительной камеры «В». Топливо из измерительной камеры «В» через открытый электромагнитный клапан - 5 поступает в отводящую магистраль - 7 и далее в топливоподкачивающий насос. Поршень, дойдя до емкостного датчика, изменяет суммарную емкость датчика, что воспринимается электронным блоком контроля и управления как сигнал для реверсирования направления потока топлива и окончания единичного измерительного цикла. Электромагнитные клапана - 2 и 5 отключаются и под действием возвратной пружины запирают топливные отверстия. Питание подается на электромагнитные клапаны - 3 и 4. В измерительную камеру «В» начинает поступать топливо, а измерительная камера «А» начинает опорожняться. Поршень начинает движение в сторону измерительной камеры «А» и рабочий цикл поршневого расходомера повторяется. Блок контроля суммирует число единичных ходов поршня. Зная единичный объем измерительной камеры, расход топлива может быть отображен в любой удобной для дальнейшего счисления форме, в том числе и с учетом коррекции по температурной составляющей.The fuel flow meter operates as follows. When the engine is running, the fuel priming pump moves fuel through the closed fuel system of the engine, while the electronic control unit supplies voltage to two solenoid valves (for example, 2 and 5) connected in a diagonal pattern. Fuel from the supply line - 6 through an open solenoid valve - 2 enters the measuring chamber "A", causing the piston - 9 to move in the direction of the measuring chamber "B". Fuel from the measuring chamber "B" through an open solenoid valve - 5 enters the discharge line - 7 and then to the fuel priming pump. When the piston reaches the capacitive sensor, it changes the total sensor capacity, which is perceived by the electronic control and control unit as a signal for reversing the direction of the fuel flow and ending the unit measuring cycle. The solenoid valves - 2 and 5 are turned off and, under the action of the return spring, they lock the fuel holes. Power is supplied to the solenoid valves - 3 and 4. Fuel begins to flow into the measuring chamber “B”, and the measuring chamber “A” starts to empty. The piston starts moving towards the measuring chamber "A" and the working cycle of the piston flow meter is repeated. The control unit summarizes the number of individual strokes of the piston. Knowing the unit volume of the measuring chamber, fuel consumption can be displayed in any form convenient for further calculation, including taking into account the correction for the temperature component.

По сравнению с известными решениями предлагаемый поршневой расходомер топлива позволяет повысить точность измерения расхода топлива на всех режимах работы двигателя внутреннего сгорания за счет уменьшения динамической составляющей погрешности измерения как при измерении суммарных, так и текущих значений расхода топлива, а также расширить его функциональные возможности, повысить универсальность использования расходомера как для учета расхода топлива, так и других жидких сред, неагрессивных к материалам измерительной системы, за счет снижения требований к качеству и чистоте учитываемой жидкости.Compared with the known solutions, the proposed piston fuel flow meter can improve the accuracy of measuring fuel consumption at all operating modes of the internal combustion engine by reducing the dynamic component of the measurement error when measuring the total and current values of fuel consumption, as well as expand its functionality and increase versatility the use of a flow meter both for metering fuel consumption and other liquid media non-aggressive to the materials of the measuring system, due to t reducing the requirements for quality and purity accounted liquid.

Использованные источникиUsed sources

1. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Справочник. Изд. 4. Л.: Машиностроение, 1989, с.614-616, рис. 362.1. Kremlin P.P. Flow meters and quantity counters. Directory. Ed. 4. L .: Mechanical engineering, 1989, pp. 614-616, fig. 362.

2. «Тракторы и сельскохозяйственные машины», 2005, №6. Точность измерения расхода топлива ДВС с помощью поршневых расходомеров. С 37 - 38.2. "Tractors and agricultural machinery", 2005, No. 6. The accuracy of measuring the fuel consumption of internal combustion engines using piston flow meters. C 37 - 38.

3. Авторское свидетельство СССР N 1185093, кл. G01F 9/00, 1985.3. Copyright certificate of the USSR N 1185093, cl. G01F 9/00, 1985.

4. Авторское свидетельство СССР N 1435944, кл. G01F 3/16, 1988.4. Copyright certificate of the USSR N 1435944, cl. G01F 3/16, 1988.

5. Патент № 2084833, кл. G01F 03/3.5. Patent No. 2084833, cl. G01F 03/3.

6. Диссертационная работа на соискание ученой степени доктора технических наук Глотова Сергея Викторовича «Повышение эффективности функционирования машинно-тракторных агрегатов за счет совершенствования контроля эксплуатационных параметров тракторов». 2004 г.6. Thesis for the degree of Doctor of Technical Sciences Glotov Sergey Viktorovich "Improving the functioning of machine-tractor units by improving the control of operational parameters of tractors." 2004 year

Claims (1)

Поршневой расходомер, содержащий прямоугольный корпус с технологическими и крепежными отверстиями, закрытый с двух сторон крышками с датчиками положения поршня, четыре электромагнитных клапана, поршень и измерительный цилиндр, а также подводящий и отводящий штуцеры, отличающийся тем, что между измерительным цилиндром и поршнем отсут-ствует уплотнение, при этом поршень имеет такой же удельный вес, как и объем вытесняемой им измеряемой жидкости, а каждый из двух емкостных датчиков положения поршня имеет одну металлическую обкладку конденсатора, а второй обкладкой таких датчиков служит торцевая часть поршня. A piston flowmeter, comprising a rectangular housing with technological and mounting holes, closed on both sides with caps with piston position sensors, four solenoid valves, a piston and a measuring cylinder, as well as supply and outlet fittings, characterized in that there is no between the measuring cylinder and the piston the seal, while the piston has the same specific gravity as the volume of the measured fluid displaced by it, and each of the two capacitive piston position sensors has one metal conde nsator, and the second lining of such sensors is the end of the piston.
RU2010145595/28A 2010-11-09 2010-11-09 Piston flow metre RU2511638C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010145595/28A RU2511638C2 (en) 2010-11-09 2010-11-09 Piston flow metre

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010145595/28A RU2511638C2 (en) 2010-11-09 2010-11-09 Piston flow metre

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010145595A RU2010145595A (en) 2012-05-20
RU2511638C2 true RU2511638C2 (en) 2014-04-10

Family

ID=46230191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010145595/28A RU2511638C2 (en) 2010-11-09 2010-11-09 Piston flow metre

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2511638C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2639732C1 (en) * 2017-01-09 2017-12-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" ( ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) Flow meter
WO2021118771A1 (en) * 2019-12-12 2021-06-17 Flowserve Management Company Fluid exchange devices and related controls, systems, and methods
US11286958B2 (en) 2018-11-09 2022-03-29 Flowserve Management Company Pistons for use in fluid exchange devices and related devices, systems, and methods
US11592036B2 (en) 2018-11-09 2023-02-28 Flowserve Management Company Fluid exchange devices and related controls, systems, and methods

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1185093A1 (en) * 1984-02-15 1985-10-15 Харьковский Автомобильно-Дорожный Институт Им.Комсомола Украины Piston-type flowmeter
SU1435944A1 (en) * 1985-10-28 1988-11-07 МВТУ им.Н.Э.Баумана Device for measuring liquid flow
US5440925A (en) * 1991-05-20 1995-08-15 Computer Control Corporation Flow calibrator
RU2084833C1 (en) * 1994-05-19 1997-07-20 Иван Николаевич Алешков Piston-type flow meter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1185093A1 (en) * 1984-02-15 1985-10-15 Харьковский Автомобильно-Дорожный Институт Им.Комсомола Украины Piston-type flowmeter
SU1435944A1 (en) * 1985-10-28 1988-11-07 МВТУ им.Н.Э.Баумана Device for measuring liquid flow
US5440925A (en) * 1991-05-20 1995-08-15 Computer Control Corporation Flow calibrator
RU2084833C1 (en) * 1994-05-19 1997-07-20 Иван Николаевич Алешков Piston-type flow meter

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2639732C1 (en) * 2017-01-09 2017-12-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный аграрный университет" ( ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ) Flow meter
US11286958B2 (en) 2018-11-09 2022-03-29 Flowserve Management Company Pistons for use in fluid exchange devices and related devices, systems, and methods
US11592036B2 (en) 2018-11-09 2023-02-28 Flowserve Management Company Fluid exchange devices and related controls, systems, and methods
US11852169B2 (en) 2018-11-09 2023-12-26 Flowserve Pte. Ltd. Pistons for use in fluid exchange devices and related devices, systems, and methods
WO2021118771A1 (en) * 2019-12-12 2021-06-17 Flowserve Management Company Fluid exchange devices and related controls, systems, and methods
US11274681B2 (en) 2019-12-12 2022-03-15 Flowserve Management Company Fluid exchange devices and related controls, systems, and methods

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010145595A (en) 2012-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2511638C2 (en) Piston flow metre
RU2013148950A (en) PRODUCT DOSING SYSTEM
CN203249658U (en) Piston type gas flowmeter
NZ608500A (en) Liquid metering pump, and device for detecting the variation in pressure for such a pump
CN106382265A (en) Integrated pump control type hydraulic unit
AU2016304406B2 (en) Supervised proportional metering device and methods for monitoring a metering pump
RU2636948C1 (en) Device for feeding, measuring, control quantity and flow rate of liquid
RU2323365C1 (en) Method, system and device for measuring fuel volume flow rate of internal combustion engine
RU2442020C1 (en) Metering unit for reactant's input into the pipeline
CN104111096B (en) A kind of single-piston formula liquid metering device
CN2521591Y (en) Linear volume flow meter
CN103344373A (en) Method for carrying out pressure fluctuation calibration on pressure sensor
DK177574B1 (en) Device for lubricating cylinders for a large slow-moving two-stroke diesel engine and method for using the cylinder lubrication system and large two-stroke diesel engine with a cylinder lubrication system
CN104213902A (en) Fluid metering skid and metering method thereof
CN103298732B (en) Fluid meter, multi-fluid meter components, and fuel distribution unit for adding fuel to vehicle
CN211230785U (en) Oil-saving three-cylinder reciprocating diaphragm pump
RU83836U1 (en) ELECTROMAGNETIC FLOW SENSOR
CN210033412U (en) Piston type weighing and metering device and single-well online weighing and metering device
CN106050599B (en) A kind of motor-mount pump
CN103900649B (en) Electromagnetic flow transducer for downhole water flow regulator
CN103032296B (en) Piezoelectric stack pump based on disk type sensor valve
CN207830995U (en) A kind of pressure measuring unit
RU133296U1 (en) TORQUE TRANSMITTER
RU71162U1 (en) DEVICE FOR MEASURING FUEL CONSUMPTION OF DIESEL
RU116636U1 (en) TORQUE TRANSMITTER