RU2807437C1 - Summing inductive fuel flow meter - Google Patents
Summing inductive fuel flow meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2807437C1 RU2807437C1 RU2023114195A RU2023114195A RU2807437C1 RU 2807437 C1 RU2807437 C1 RU 2807437C1 RU 2023114195 A RU2023114195 A RU 2023114195A RU 2023114195 A RU2023114195 A RU 2023114195A RU 2807437 C1 RU2807437 C1 RU 2807437C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipeline
- internal
- fuel consumption
- annular recess
- winding
- Prior art date
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения объемного расхода топлива в процессе работы технологических и транспортных машин.The invention relates to control and measuring equipment and can be used to measure volumetric fuel consumption during the operation of technological and transport machines.
Известен суммирующий расходомер (Кашин, Я.М. Авиационные приборы и пилотажно-навигационные комплексы. Часть 2. Элементы авиационных приборов и систем // Я.М. Кашин, А.А. Гузеев, А.В. Захарин, А.Е. Князев. // Краснодар: Краснодарское ВВАУЛ, 2020. - 196 с: с. 83-84), содержащий крыльчатку, устанавливаемую в трубопроводе, редуктор, червячную передачу, магнитную муфту, стальной сердечник, мостовую схему, три плеча которой образованы катушкой постоянной индуктивности, а четвертое плечо - катушкой переменной индуктивности, тиратронный преобразователь, шаговый электромагнит и указатель со шкалой и стрелкой.A summing flow meter is known (Kashin, Ya.M. Aviation instruments and flight navigation systems. Part 2. Elements of aviation instruments and systems // Ya.M. Kashin, A.A. Guzeev, A.V. Zakharin, A.E. Knyazev. // Krasnodar: Krasnodar VVAUL, 2020. - 196 pp.: pp. 83-84), containing an impeller installed in the pipeline, a gearbox, a worm gear, a magnetic coupling, a steel core, a bridge circuit, the three arms of which are formed by a constant inductance coil , and the fourth arm - a variable inductance coil, a thyratron converter, a stepper electromagnet and a pointer with a scale and arrow.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является суммирующий расходомер (Авиационные приборы. Учебник, под общ. ред. С.С.Дорофеева // М.: Военное издательство, 1992, 496 с: стр. 232-234), содержащий указатель со шкалой и стрелкой, кремальеру, датчик мгновенного расхода топлива, редуктор, храповик, индуктивный датчик, выполненный на мостовой схеме, первое и второе плечи которой образованы обмотками трансформатора, третье плечо образовано катушкой постоянной индуктивности, а четвертое плечо - катушкой переменной индуктивности, и преобразователь импульсов, содержащий мостовой выпрямитель, подключенный к выходу мостовой схемы индуктивного датчика, и усилитель импульсов, вход которого подключен к выходу мостового выпрямителя, а выход - к обмотке управления шаговым электромагнитом, якорь которого связан с собачкой храповика, вал храповой шестерни которого сочленен с входным валом редуктора, на выходном валу которого установлена стрелка указателя, при этом датчик мгновенного расхода топлива содержит крыльчатку, червячную передачу и стальной сердечник.The closest to the invention in technical essence is the summing flow meter (Aviation instruments. Textbook, edited by S.S. Dorofeev // M.: Military Publishing House, 1992, 496 p.: pp. 232-234), containing a pointer with a scale and an arrow, a ratchet, an instantaneous fuel consumption sensor, a gearbox, a ratchet, an inductive sensor made on a bridge circuit, the first and second arms of which are formed by the transformer windings, the third arm is formed by a constant inductance coil, and the fourth arm is formed by a variable inductance coil, and a pulse converter, containing a bridge rectifier connected to the output of the bridge circuit of the inductive sensor, and a pulse amplifier, the input of which is connected to the output of the bridge rectifier, and the output to the control winding of the stepper electromagnet, the armature of which is connected to the pawl of the ratchet, the ratchet gear shaft of which is articulated with the input shaft of the gearbox, on the output shaft of which an indicator arrow is installed, while the instantaneous fuel consumption sensor contains an impeller, a worm gear and a steel core.
Недостатками расходомеров, принятых за аналог и прототип, а также других широко распространенных расходомеров подобной конструкции являются:The disadvantages of flow meters adopted as analogues and prototypes, as well as other widely used flow meters of a similar design, are:
- сложная конструкция и технологии изготовления датчика мгновенного расхода топлива,- complex design and manufacturing technology of the instantaneous fuel consumption sensor,
- низкая надежность расходомера, вызванная наличием механической червячной передачи вращения от чувствительного элемента (крыльчатки) к элементу, преобразующему механическую энергию вращения в электрический сигнал (датчику мгновенного расхода топлива). Такая конструкция приводит к износу трущихся частей этой механической передачи. Кроме того, наличие вышеуказанной механической передачи вызывает необходимость герметизации трубопроводной части датчика расходомера.- low reliability of the flow meter caused by the presence of a mechanical worm gear of rotation from the sensitive element (impeller) to the element that converts the mechanical energy of rotation into an electrical signal (instantaneous fuel consumption sensor). This design leads to wear of the rubbing parts of this mechanical transmission. In addition, the presence of the above mechanical transmission makes it necessary to seal the pipeline part of the flow meter sensor.
Кроме того, установка внутри трубопровода топливной магистрали крыльчатки датчика мгновенного расхода топлива и червячной передачи в описанных выше расходомерах уменьшает полезное сечение трубопровода и замедляет скорость подачи топлива. В связи с этим возникают непроизводственные потери энергии, затрачиваемой на прокачку топлива по трубопроводу.In addition, the installation of an instantaneous fuel consumption sensor impeller and a worm gear inside the fuel line pipeline in the flow meters described above reduces the useful cross-section of the pipeline and slows down the fuel supply rate. In this regard, there are non-productive losses of energy spent on pumping fuel through the pipeline.
Задачей предлагаемого изобретения является усовершенствование суммирующего индуктивного топливомера-расходомера, позволяющее улучшить его эксплуатационно-технические характеристики.The objective of the present invention is to improve the summation inductive fuel meter-flow meter, allowing to improve its operational and technical characteristics.
Технический результат заявленного изобретения - упрощение конструкции и технологии изготовления датчика мгновенного расхода топлива и повышение надежности топливомера-расходомера.The technical result of the claimed invention is to simplify the design and manufacturing technology of the instantaneous fuel consumption sensor and increase the reliability of the fuel flow meter.
Технический результат достигается тем, что в суммирующем индуктивном топливомере-расходомере, содержащем указатель со шкалой и стрелкой, кремальеру, датчик мгновенного расхода топлива, редуктор, храповик, индуктивный датчик, выполненный на мостовой схеме, первое и второе плечи которой образованы вторичными обмотками трансформатора, третье плечо образовано обмоткой катушки постоянной индуктивности, а четвертое плечо - обмоткой катушки переменной индуктивности, и преобразователь импульсов, содержащий мостовой выпрямитель, подключенный к выходу мостовой схемы индуктивного датчика, и усилитель импульсов, вход которого подключен к выходу мостового выпрямителя, а выход - к обмотке управления шаговым электромагнитом, якорь которого связан с собачкой храповика, вал храповой шестерни которого сочленен с входным валом редуктора, на выходном валу которого установлена стрелка указателя, при этом датчик мгновенного расхода топлива содержит корпус, выполненный из неферромагнитного материала в виде полого фланца с возможностью установки в разрыв трубопровода между фланцами трубопровода, и имеющий внутреннюю и наружную кольцевые выточки, при этом в наружной кольцевой выточке устанавливают закрытый крышкой ферромагнитный сердечник с обмоткой катушки переменной индуктивности, а внутреннюю кольцевую выточку выполняют с входным и выходным раструбами, во внутренней кольцевой выточке посредством радиально-упорных подшипников устанавливают турбину кольцевой формы с внутренними лопастями, равномерно распределенными на внутренней поверхности несущего кольца турбины под острым углом к направлению движения потока прокачиваемого по трубопроводу топлива, и внешними зубцами, равномерно распределенными на внешней поверхности несущего кольца турбины, при этом внешние зубцы выполняют из ферромагнитного материала (например, из электротехнической стали), а торцевые участки внутренних лопастей выполняют скошенными и повторяющими форму входного и выходного раструбов внутренней кольцевой выточки, при этом внутренний диаметр внутренних лопастей выполняют равным внутреннему диаметру трубопровода, в разрыв которого устанавливают корпус датчика мгновенного расхода топлива,.The technical result is achieved by the fact that in a summing inductive fuel flow meter containing a pointer with a scale and an arrow, a ratchet, an instantaneous fuel consumption sensor, a gearbox, a ratchet, an inductive sensor made on a bridge circuit, the first and second arms of which are formed by the secondary windings of the transformer, the third the arm is formed by the winding of a constant inductance coil, and the fourth arm is formed by the winding of a variable inductance coil, and a pulse converter containing a bridge rectifier connected to the output of the bridge circuit of the inductive sensor, and a pulse amplifier, the input of which is connected to the output of the bridge rectifier, and the output to the control winding a stepper electromagnet, the armature of which is connected to the pawl of the ratchet, the ratchet gear shaft of which is articulated with the input shaft of the gearbox, on the output shaft of which an indicator arrow is installed, while the instantaneous fuel consumption sensor contains a housing made of non-ferromagnetic material in the form of a hollow flange with the possibility of installation in the gap pipeline between the flanges of the pipeline, and having internal and external annular recesses, while in the outer annular recess a ferromagnetic core covered with a lid is installed with the winding of a variable inductance coil, and the inner annular recess is made with inlet and outlet sockets, in the inner annular recess by means of angular contact bearings install an annular-shaped turbine with internal blades evenly distributed on the inner surface of the turbine support ring at an acute angle to the direction of movement of the flow of fuel pumped through the pipeline, and external teeth evenly distributed on the outer surface of the turbine support ring, while the outer teeth are made of ferromagnetic material ( for example, from electrical steel), and the end sections of the internal blades are beveled and repeat the shape of the inlet and outlet sockets of the internal annular recess, while the internal diameter of the internal blades is made equal to the internal diameter of the pipeline, into the gap of which the instantaneous fuel consumption sensor housing is installed.
Выполнение корпуса датчика мгновенного расхода топлива из неферромагнитного материала в виде полого фланца, устанавливаемого в разрыв трубопровода между фланцами трубопровода, установка посредством радиально-упорных подшипников во внутренней кольцевой выточке турбины кольцевой формы с равномерно распределенными на внутренней поверхности несущего кольца турбины внутренними лопастями, торцевые участки которых скошены и повторяют форму входного и выходного раструбов внутренней кольцевой выточки, при этом внутренние лопасти устанавливают под острым углом к направлению движения потока прокачиваемого по трубопроводу топлива, и выполненными из ферромагнитного материала, например из электротехнической стали, равномерно распределенными на внешней поверхности несущего кольца турбины внешними зубцами, не имеющей механической связи с устанавливаемым в наружной кольцевой выточке закрытого крышкой ферромагнитным сердечником с обмоткой катушки переменной индуктивности ферромагнитным сердечником с обмоткой катушки переменной индуктивности, позволяют обеспечить герметичность датчика мгновенного расхода топлива, предотвратить течь топлива в месте взаимодействия внешних зубцов турбины кольцевой формы с обмоткойMaking the housing of the instantaneous fuel consumption sensor from a non-ferromagnetic material in the form of a hollow flange installed in the pipeline gap between the pipeline flanges, installation by means of angular contact bearings in the internal annular groove of a ring-shaped turbine with internal blades evenly distributed on the inner surface of the turbine support ring, the end sections of which beveled and repeat the shape of the inlet and outlet bells of the internal annular recess, while the internal blades are installed at an acute angle to the direction of movement of the flow of fuel pumped through the pipeline, and made of ferromagnetic material, for example, electrical steel, with external teeth evenly distributed on the outer surface of the turbine support ring , which does not have a mechanical connection with the ferromagnetic core with the winding of the variable inductance coil installed in the outer annular groove of the closed lid, allows to ensure the tightness of the instantaneous fuel consumption sensor, to prevent fuel leakage at the point of interaction of the external teeth of the ring-shaped turbine with the winding
Установка турбины кольцевой формы во внутренней кольцевой выточке с входным и выходным раструбами посредством радиально-упорных подшипников без червячной передачи обеспечивает ей свободное вращение, снижает износ трущихся деталей ввиду уменьшения их количества. Это обеспечивает упрощение конструкции датчика мгновенного расхода топлива, упрощение технологии его изготовления: нет необходимости устанавливать и центрировать внутри трубопровода элементы механической передачи энергии вращения от чувствительного элемента (крыльчатки) к элементу, преобразующему механическую энергию вращения в электрический сигнал (датчику мгновенного расхода топлива.Installation of a ring-shaped turbine in an internal annular recess with inlet and outlet bells by means of angular contact bearings without a worm gear ensures its free rotation and reduces wear of rubbing parts due to a reduction in their number. This simplifies the design of the instantaneous fuel consumption sensor and simplifies its manufacturing technology: there is no need to install and center inside the pipeline elements of the mechanical transmission of rotational energy from the sensitive element (impeller) to the element that converts the mechanical rotational energy into an electrical signal (instantaneous fuel consumption sensor.
Кроме того, предлагаемая конструкция топливомера-расходомера позволяет снизить потери энергии, затрачиваемой на прокачку топлива по трубопроводу. Это обеспечивается тем, что корпус датчика мгновенного расхода топлива выполняют из неферромагнитного материала в виде полого фланца с внутренней и наружной кольцевыми выточками и с возможностью установки в разрыв трубопровода. При этом внутреннюю кольцевую выточку выполняют с входным и выходным раструбами. Установка во внутренней кольцевой выточке турбины кольцевой формы со скошенными, повторяющими форму входного и выходного раструбов внутренней кольцевой выточки и установленными под острым углом к направлению движения потока прокачиваемого по трубопроводу топлива внутренними лопастями, внутренний диаметр которых равен внутреннему диаметру трубопровода, обеспечивает беспрепятственное прохождение топлива по трубопроводу. Это позволяет уменьшить сопротивление чувствительного элемента датчика мгновенного расхода топлива (турбины) потоку топлива, а, следовательно, снизить потери энергии, затрачиваемой на прокачку топлива по трубопроводу.In addition, the proposed design of the fuel meter-flow meter makes it possible to reduce energy losses spent on pumping fuel through the pipeline. This is ensured by the fact that the housing of the instantaneous fuel consumption sensor is made of non-ferromagnetic material in the form of a hollow flange with internal and external annular grooves and with the possibility of installation in a pipeline break. In this case, the internal annular recess is made with inlet and outlet sockets. Installation in the internal annular recess of a turbine of a ring shape with beveled, repeating the shape of the inlet and outlet bells of the internal annular recess and internal blades installed at an acute angle to the direction of movement of the flow of fuel pumped through the pipeline, the internal diameter of which is equal to the internal diameter of the pipeline, ensures the unhindered passage of fuel through the pipeline . This makes it possible to reduce the resistance of the sensitive element of the instantaneous fuel consumption sensor (turbine) to the fuel flow, and, consequently, reduce the loss of energy spent on pumping fuel through the pipeline.
На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого индуктивного суммирующего топливомера-расходомера с турбиной кольцевой формы в разрезе (вид А-А), на фиг .2 - общий вид датчика мгновенного расхода топлива, установленного в разрыв трубопровода, в разрезе, на фиг. 3 - турбина кольцевой формы в разрезе (вид спереди).In fig. Fig. 1 shows a block diagram of the proposed inductive summing fuel meter-flow meter with a ring-shaped turbine in section (view A-A), Fig. 2 is a general view of the instantaneous fuel consumption sensor installed in a pipeline rupture, in section, Fig. 3 - sectional view of a ring-shaped turbine (front view).
Суммирующий индуктивный топливомер-расходомер (фиг. 1) содержит указатель 8 со шкалой 9 и стрелкой 10, кремальеру 13, датчик мгновенного расхода топлива (фиг. 2), редуктор 12, храповик 15, индуктивный датчик 4, выполненный на мостовой схеме, первое и второе плечи которой образованы вторичными обмотками 1 с индуктивностью L1 и 3 с индуктивностью L2 трансформатора 2, третье плечо образовано обмоткой 18 катушки постоянной индуктивности L3, а четвертое плечо - обмоткой 23 катушки переменной индуктивности L4, намотанной на ферромагнитный сердечник 19, и преобразователь импульсов, содержащий мостовой выпрямитель 5, подключенный к выходу мостовой схемы индуктивного датчика 4, и усилитель импульсов 6, вход которого подключен к выходу мостового выпрямителя 5, а выход - к обмотке управления шаговым электромагнитом 7, якорь которого связан с собачкой 17 храповика 15, вал храповой шестерни 16 которого сочленен с входным валом 14 редуктора 12, на выходном валу 11 которого установлена стрелка 10 указателя 8.The summing inductive fuel flow meter (Fig. 1) contains a pointer 8 with a scale 9 and an arrow 10, a ratchet 13, an instantaneous fuel consumption sensor (Fig. 2), a gearbox 12, a ratchet 15, an inductive sensor 4 made on a bridge circuit, the first and the second arm of which is formed by secondary windings 1 with inductance L1 and 3 with inductance L2 of transformer 2, the third arm is formed by winding 18 of a constant inductance coil L3, and the fourth arm is formed by winding 23 of a variable inductance coil L4, wound on a ferromagnetic core 19, and a pulse converter containing a bridge rectifier 5 connected to the output of the bridge circuit of the inductive sensor 4, and a pulse amplifier 6, the input of which is connected to the output of the bridge rectifier 5, and the output to the control winding of the stepper electromagnet 7, the armature of which is connected to the pawl 17 of the ratchet 15, the shaft of the ratchet gear 16 which is articulated with the input shaft 14 of the gearbox 12, on the output shaft 11 of which the arrow 10 of the indicator 8 is installed.
Датчик мгновенного расхода топлива (фиг. 2) содержит корпус 26, выполненный из неферромагнитного материала в виде полого фланца с возможностью установки в разрыв трубопровода 24 между фланцами 27 и 32 трубопровода 24, и имеющий внутреннюю 30 и наружную 31 кольцевые выточки. Внутренняя кольцевая выточка 30 выполнена с входным 25 и выходным 29 раструбами. Во внутренней кольцевой выточке 30 посредством радиально-упорных подшипников 28 установлена турбина (фиг. 3) кольцевой формы с внутренними лопастями 22, равномерно распределенными на внутренней поверхности несущего кольца 21 турбины кольцевой формы под острым углом к направлению движения потока прокачиваемого по трубопроводу 24 топлива, и внешними зубцами 20, равномерно распределенными на внешней поверхности несущего кольца 21 турбины кольцевой формы. Внешние зубцы 20 выполнены из ферромагнитного материала, например из электротехнической стали, а торцевые участки внутренних лопастей 22 скошены и повторяют форму входного 25 и выходного 29 раструбов внутренней кольцевой выточки 30. Внутренний диаметр DЛвн внутренних лопастей 22 (фиг. 3) выполнен равным внутреннему диаметру DТвн трубопровода 24 (фиг. 2), в разрыв которого между фланцами 27 и 32 установлен корпус 26 датчика мгновенного расхода топлива, а в наружной кольцевой выточке 31 установлен закрытый крышкой 33 ферромагнитный сердечник 19 с обмоткой 23 катушки переменной индуктивности L4.The instantaneous fuel consumption sensor (Fig. 2) contains a housing 26 made of non-ferromagnetic material in the form of a hollow flange with the possibility of installation in the gap of the pipeline 24 between the flanges 27 and 32 of the pipeline 24, and having an internal 30 and an external 31 annular recess. The internal annular recess 30 is made with inlet 25 and outlet 29 sockets. In the inner annular groove 30, by means of angular contact bearings 28, a turbine (Fig. 3) is installed in an annular shape with internal blades 22, evenly distributed on the inner surface of the supporting ring 21 of the annular turbine at an acute angle to the direction of movement of the flow of fuel pumped through the pipeline 24, and external teeth 20, evenly distributed on the outer surface of the supporting ring 21 of the annular-shaped turbine. The external teeth 20 are made of ferromagnetic material, for example electrical steel, and the end sections of the internal blades 22 are beveled and repeat the shape of the inlet 25 and outlet 29 bells of the internal annular recess 30. The internal diameter D Lvn of the internal blades 22 (Fig. 3) is made equal to the internal diameter D Tvn of pipeline 24 (Fig. 2), in the gap of which between flanges 27 and 32 the housing 26 of the instantaneous fuel consumption sensor is installed, and in the outer annular groove 31 there is installed a ferromagnetic core 19 covered with a lid 33 with a winding 23 of a variable inductance coil L4.
Суммирующий индуктивный топливомер-расходомер работает следующим образом.The summing inductive fuel flow meter works as follows.
Измерение суммарного расхода топлива сводится к интегрированию по времени значений мгновенного расхода. Значения мгновенного расхода топлива дискретизируются, поэтому интегрирование сводится к суммированию импульсов за определенное время.Measuring the total fuel consumption is reduced to integrating the instantaneous consumption values over time. The values of instantaneous fuel consumption are discretized, so integration is reduced to the summation of pulses over a certain time.
Для измерения мгновенного расхода топлива в предлагаемом топливомере-расходомере применен скоростной метод, когда о расходе судят по скорости потока прокачиваемого по трубопроводу топлива.To measure instantaneous fuel consumption, the proposed fuel flow meter uses the speed method, when consumption is judged by the flow rate of fuel pumped through the pipeline.
Мгновенный массовый расход Q топлива, прокачиваемого через сечение S трубопровода 24 со скоростью V определяется по формуле:The instantaneous mass flow Q of fuel pumped through section S of pipeline 24 at speed V is determined by the formula:
Q=ρTSV, (1)Q=ρ T SV, (1)
где ρТ - плотность топлива; V - скорость прокачиваемого по трубопроводу 24 топлива; S - площадь поперечного сечения трубопровода 24.where ρ T is the fuel density; V is the speed of fuel pumped through pipeline 24; S is the cross-sectional area of pipeline 24.
Из формулы (1) видно, что измерение расхода топлива Q можно свести к измерению скорости потока V. В свою очередь скорость V потока прокачиваемого по трубопроводу 24 топлива непосредственно измеряется путем измерения угловой скорости со турбины кольцевой формы с внутренними 22 лопастями, равномерно распределенными на внутренней поверхности несущего кольца 21 турбины кольцевой формы под острым углом к направлению движения потока прокачиваемого по трубопроводу 24 топлива, и внешними зубцами 20, равномерно распределенными на внешней поверхности несущего кольца 21 турбины кольцевой формы, установленной во внутренней кольцевой выточке 30 посредством радиально-упорных подшипников 28.From formula (1) it is clear that the measurement of fuel consumption Q can be reduced to the measurement of the flow velocity V. In turn, the speed V of the flow of fuel pumped through the pipeline 24 is directly measured by measuring the angular velocity from a ring-shaped turbine with internal 22 blades uniformly distributed on the inner the surface of the supporting ring 21 of the annular-shaped turbine at an acute angle to the direction of movement of the flow of fuel pumped through the pipeline 24, and external teeth 20, evenly distributed on the outer surface of the supporting ring 21 of the annular-shaped turbine, installed in the internal annular groove 30 by means of angular contact bearings 28.
Поток прокачиваемого по трубопроводу 24 топлива обтекает внутреннюю поверхность турбины, и, проходя через входной 25 и выходной 29 раструбы внутренней кольцевой выточки 30, воздействует на внутренние лопасти 22, торцевые участки которых скошены и повторяют форму входного 25 и выходного 29 раструбов внутренней кольцевой выточки 30, приводя турбину во вращение.The flow of fuel pumped through pipeline 24 flows around the inner surface of the turbine, and, passing through the inlet 25 and outlet 29 bells of the inner annular recess 30, affects the internal blades 22, the end sections of which are beveled and repeat the shape of the inlet 25 and outlet 29 bells of the inner annular recess 30, causing the turbine to rotate.
Угловая скорость вращения ω турбины пропорциональна скорости V потока прокачиваемого по трубопроводу 24 топлива и, следовательно, величине Q мгновенного расхода топлива:The angular speed of rotation ω of the turbine is proportional to the speed V of the flow of fuel pumped through pipeline 24 and, therefore, to the value Q of instantaneous fuel consumption:
ω=К1V или ω=К2Q, (2)ω=К 1 V or ω=К 2 Q, (2)
где К1, К2 - коэффициенты пропорциональности.where K 1 , K 2 are proportionality coefficients.
При вращении турбины, установленной во внутренней кольцевой выточке 30 посредством радиально-упорных подшипников 28, внешние лопасти 20 периодически приближаются к закрытому крышкой 33 ферромагнитному сердечнику 19 с обмоткой 23 катушки переменной индуктивности L4, установленному в наружной кольцевой выточке 31 выполненного из неферромагнитного материала в виде полого фланца корпуса 26 датчика мгновенного расхода топлива, который устанавливают в разрыв трубопровода 24 между его фланцами 27 и 32. При этом индуктивность L4 катушки переменной индуктивности, обмотка 23 которой образует четвертое плечо мостовой схемы индуктивного датчика 4, изменяется с периодичностью, пропорциональной угловой скорости со вращения турбины.When the turbine installed in the inner annular recess 30 by means of angular contact bearings 28 rotates, the outer blades 20 periodically approach the ferromagnetic core 19, closed by a lid 33, with a variable inductance coil winding 23 L4 installed in the outer annular recess 31 made of non-ferromagnetic material in the form of a hollow flange of the housing 26 of the instantaneous fuel consumption sensor, which is installed in the gap of the pipeline 24 between its flanges 27 and 32. In this case, the inductance L4 of the variable inductance coil, the winding 23 of which forms the fourth arm of the bridge circuit of the inductive sensor 4, changes with a frequency proportional to the angular velocity of rotation turbines.
При изменении индуктивности L4 катушки переменной индуктивности равновесие мостовой схемы индуктивного датчика 4, первое и второе плечи которой образованы вторичными обмотками 1 и 3 трансформатора 2, третье плечо образовано обмоткой 18 катушки постоянной индуктивности L3, а четвертое плечо - обмоткой 23 катушки переменной индуктивности L4, нарушается, и на ее измерительной диагонали появляется напряжение с частотой питающего напряжения. Это напряжение выпрямляется мостовым выпрямителем 5 и подается на вход усилителя импульсов 6, который преобразует это напряжение в импульсы прямоугольной формы постоянной длительности и амплитуды, необходимые для управления шаговым электромагнитом 7. Частота следования этих импульсов определяется периодичностью изменения индуктивности L4 катушки переменной индуктивности, которая в свою очередь определяется угловой скоростью ω вращения турбины, которая в свою очередь пропорциональна массовому расходу топлива Q, протекающего через сечение S трубопровода 24 со скоростью V (формула 2).When the inductance L4 of the variable inductance coil changes, the balance of the bridge circuit of the inductive sensor 4, the first and second arms of which are formed by the secondary windings 1 and 3 of the transformer 2, the third arm is formed by the winding 18 of the constant inductance coil L3, and the fourth arm is formed by the winding 23 of the variable inductance coil L4, is disrupted , and on its measuring diagonal a voltage appears at the frequency of the supply voltage. This voltage is rectified by a bridge rectifier 5 and supplied to the input of a pulse amplifier 6, which converts this voltage into rectangular pulses of constant duration and amplitude necessary to control the stepper electromagnet 7. The repetition rate of these pulses is determined by the frequency of changes in the inductance L4 of the variable inductor, which in its the turn is determined by the angular speed ω of rotation of the turbine, which in turn is proportional to the mass flow rate of fuel Q flowing through the section S of the pipeline 24 with a speed V (formula 2).
Импульсы прямоугольной формы с выхода усилителя импульсов 6 поступают на обмотку управления шагового электромагнита 7. При каждом импульсе якорь шагового электромагнита 7 с помощью собачки 17 храповика 15 поворачивает храповую шестерню 16 на один зуб. Поворот храповой шестерни 16, сочлененной с входным валом 14 редуктора 12, вызывает поворот стрелки 10 указателя 8, установленной на выходном валу 11 редуктора 12.Rectangular pulses from the output of the pulse amplifier 6 are supplied to the control winding of the stepper electromagnet 7. With each pulse, the armature of the stepper electromagnet 7, using the pawl 17 of the ratchet 15, turns the ratchet gear 16 by one tooth. The rotation of the ratchet gear 16, articulated with the input shaft 14 of the gearbox 12, causes the rotation of the arrow 10 of the indicator 8 mounted on the output shaft 11 of the gearbox 12.
Перед началом измерения стрелку 10 указателя 8 посредством кремальеры 13 устанавливают по шкале 9 при полной заправке топливного бака на отметку Qmax, поэтому суммирующий индуктивный топливомер-расходомер в процессе работы показывает оставшееся в баке количество топлива.Before starting the measurement, the arrow 10 of the indicator 8 is set using the ratchet 13 on a scale of 9 when the fuel tank is fully filled to the Q max mark, so the summing inductive fuel meter-flow meter during operation shows the amount of fuel remaining in the tank.
Таким образом, совокупность представленных признаков позволяет улучшить эксплуатационно-технические характеристики предлагаемого индуктивного топливомера-расходомера за счет упрощения конструкции и технологии изготовления датчика мгновенного расхода топлива и повышения надежности топливомера-расходомера.Thus, the combination of the presented features makes it possible to improve the operational and technical characteristics of the proposed inductive fuel flow meter by simplifying the design and manufacturing technology of the instantaneous fuel consumption sensor and increasing the reliability of the fuel flow meter.
Claims (2)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2807437C1 true RU2807437C1 (en) | 2023-11-14 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4208869C2 (en) * | 1992-03-19 | 2001-07-19 | Leistritz Ag | Volumetric fuel flow meter |
| CN1952605A (en) * | 2005-10-21 | 2007-04-25 | 胡海洋 | Adding fuel oil sensor and connecting method thereof in automobile |
| RU66518U1 (en) * | 2007-04-09 | 2007-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" | VOLUME FUEL FLOW METER |
| RU2012126685A (en) * | 2009-11-27 | 2014-01-10 | Снекма | METHOD AND DEVICE FOR REAL-TIME MONITORING OF THE FUEL CONSUMPTION SYSTEM |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4208869C2 (en) * | 1992-03-19 | 2001-07-19 | Leistritz Ag | Volumetric fuel flow meter |
| CN1952605A (en) * | 2005-10-21 | 2007-04-25 | 胡海洋 | Adding fuel oil sensor and connecting method thereof in automobile |
| RU66518U1 (en) * | 2007-04-09 | 2007-09-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" | VOLUME FUEL FLOW METER |
| RU2012126685A (en) * | 2009-11-27 | 2014-01-10 | Снекма | METHOD AND DEVICE FOR REAL-TIME MONITORING OF THE FUEL CONSUMPTION SYSTEM |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авиационные приборы. Учебник, под общ. ред. С.С.Дорофеева // М.: Военное издательство, 1992, 496 с: стр. 232-234. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2270141A (en) | Flowmeter | |
| US3053087A (en) | Flowmeter | |
| US3364743A (en) | Turbine flowmeter | |
| US3164020A (en) | Flowmeter | |
| US3342070A (en) | Fluid meter | |
| RU2807437C1 (en) | Summing inductive fuel flow meter | |
| Shafer | Performance characteristics of turbine flowmeters | |
| RU2807438C1 (en) | Summing induction fuel flow meter | |
| RU2807439C1 (en) | Summing induction fuel flow meter | |
| US3443432A (en) | Flowmeter | |
| US3555900A (en) | Flow meter | |
| US5197337A (en) | Low force flowmeter pick-off | |
| Baker | Turbine and related flowmeters: I. industrial practice | |
| US2767580A (en) | Fluid flow indicating apparatus | |
| RU2625539C1 (en) | Inductive sensor of tachometric liquid metre | |
| CN106768093A (en) | A kind of turbine flowmeter | |
| Ali et al. | Design and fabrication of a turbine flow meter | |
| RU2327171C2 (en) | Speed pickup | |
| US3183712A (en) | Flowmeter | |
| RU207240U1 (en) | Liquid meter | |
| US3043139A (en) | Mass flow meter | |
| RU2521716C2 (en) | Speed sensor | |
| RU2416072C1 (en) | Turbine-inductive flow metre | |
| Thorn et al. | Flow measurement | |
| CN210108449U (en) | Servo type waist wheel flowmeter |