SU1500834A1

SU1500834A1 - Apparatus for measuring mass flow rate

Info

Publication number: SU1500834A1
Application number: SU874341146A
Authority: SU
Inventors: Владимир Маркович Мергольд; Евгений Константинович Полибин; Михаил Викторович Финкель; Анатолий Леонидович Цырульников
Original assignee: Ростовский инженерно-строительный институт
Priority date: 1987-11-17
Filing date: 1987-11-17
Publication date: 1989-08-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени расхода топлива при испытании двигателей внутреннего сгорани . Цель изобретени - повышение точности измерени расхода. При потреблении расходуемой жидкости из бака 38 она поступает через питающий патрубок 4 в измерительный участок трубопровода V-образной формы 1, заполненный ртутью 7. Внутри ртути в V-образном участке трубопровода размещены два электродных датчика, подключенные к стабилизатору температуры 15. Уровень ртути повышаетс от датчика уровн 11 до датчика 12, сигналы с которых поступают на измеритель времени. Измер етс врем , в течение которого происходит заранее заданное изменение давление в основании столба расходуемой жидкости, и расход определ етс как отношение Q=ΔМ/ΔТ. 5 ил.The invention relates to a measurement technique and can be used to measure fuel consumption when testing internal combustion engines. The purpose of the invention is to improve the accuracy of flow measurement. When consumed consumed fluid from the tank 38, it enters through the supply nozzle 4 into the measuring section of the V-shaped pipeline 1 filled with mercury 7. Inside the mercury in the V-shaped section of the pipeline there are two electrode sensors connected to the temperature stabilizer 15. The level of mercury rises from level sensor 11 to sensor 12, the signals from which are sent to the time meter. The time during which a predetermined change in pressure occurs at the base of the column of fluid to be consumed is measured, and the flow rate is defined as the ratio Q = ΔM / ΔT. 5 il.

Description

СПSP

о оoh oh

0000

соwith

4;:four;:

1fof:f1fof: f

315008344315008344

чика, подключенные к стабилизатору врем , в течение которога происходит 15 температуры. Уровень ртути повы- заранее заданное изменение давление шаетс от- датчика 1 1 уровн до дат- в основании столба расходуемой жид- чика 12, сигналы с которьпх поступают j кости, и расход определ етс как от- на измеритель времени. Измер етс ношение Q . 5 ил.Chika connected to the stabilizer time, during which there is 15 temperature. The level of mercury rises — a predetermined change in pressure from the level sensor 1 1 to the date — at the base of the column of fluid 12, the signals from which come j bone, and the flow rate is defined as the time meter. Wearing Q is measured. 5 il.

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл определени расхода топлива при испытании двигателей внутреннего сгорани .The invention relates to a measurement technique and can be used to determine fuel consumption in testing internal combustion engines.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерени расхода.The aim of the invention is to improve the accuracy of flow measurement.

На фиг.1 показана схема устройства дл измерени массового рас хода жидкости; на фиг.2 - V-образ- ный измерительный участок трубопровода , максимально заполненный расходуемый жидкостью; на фиг.З - то же, с минимальным количеством расходуемой жидкости; на фиг.4 - схема стабилизатора температуры (плотности) ртути ; на фиг.5 - схема блока управлени . .Figure 1 shows a diagram of a device for measuring the mass flow of a liquid; FIG. 2 shows a V-shaped measuring section of the pipeline, filled to the maximum extent consumed by the liquid; fig.Z - the same, with a minimum amount of fluid consumed; 4 is a diagram of a temperature (density) stabilizer of mercury; Fig. 5 is a control block diagram. .

Устройство имеет измерительный участок 1 трубопровода V-образной формы, к одному колену 2 которого, предназначенному дл заполнени расходуемой кидкостью 3, подсоединены питающий .патрубок 4 с электрически управл емым клапаном 5 и сливной патрубок 6., измерительный участок V-образной трубки з-аиолнен ртутью 7 до уровн , меньшего высоты врезки сливного патрубка 6. Колено 2 целиком или по крайней мере ниже места подсоединени сливного патрубка 6, также другое колено ;8 сосуда 1 выполнены из электроизол ционного, ма- териала. Внутрь сосуда 1 введены четыре электрода. Электрод 9 введен в колено 2 ниже уровн , до которогр опускаетс в этом колене ртуть 7 пр максимальном заполнении этого .колен расходуемой жидкостью 3. Электрод 10 введен в колено 8 ниже уровн ртути 7 при отсутствии расходуемой жидкости 3. Электрод 11 установлен в колене 8 на уровне, превышающем высоту столба ртути в этом крлене при отсутствии в колене 2 расходуем жидкости 3. Электрод 12 расположен в колене В вьппе электрода 11.The device has a measuring section 1 of a V-shaped pipeline, to one elbow 2 of which, intended to be filled with a consumable nipple 3, is connected to a supplying pipe 4 with an electrically controlled valve 5 and a drain pipe 6. The measuring section of a V-shaped tube 3 with mercury 7 to a level less than the height of the inlet of the discharge pipe 6. The knee 2 is entirely or at least below the connection point of the drain pipe 6, also another knee; 8 vessels 1 are made of electrical insulating material. Four electrodes are inserted inside vessel 1. Electrode 9 is inserted into knee 2 below the level to which mercury 7 is lowered in this knee. The maximum filling of this knee is with consumable liquid 3. Electrode 10 is inserted into knee 8 below mercury level 7 without any consumable liquid 3. Electrode 11 is installed at knee 8 on a level greater than the height of the mercury column in this film in the absence of knee 2, we expend liquid 3. Electrode 12 is located in the knee In the electrode 11.

5- five-

00

0 0

00

5five

Электроды 9 и 10 подключены соответственно к выходу 13 и общей шине 14 стабилизатора 15 температуры .(плотности) ртути 7, содержащего источник 16 посто нного напр жени и управл емый мультивибратор 17, подключенные через диоды 18 и 19 к питающей диагонали моста 20, одним плечом 21 которого вл етс часть столба ртути 7 между электродами 9 и 10. В диагональ равновеси моста 20 включен вход сигнализатора 22 несбалансированности моста, а выход сигнализатора 22 подключен к управл ющему входу мультивибратора 17.Electrodes 9 and 10 are connected respectively to output 13 and common bus 14 of temperature stabilizer 15. (density) of mercury 7, containing a constant voltage source 16 and controlled multivibrator 17, connected via diodes 18 and 19 to the supply diagonal of bridge 20, with one arm 21 of which is part of the mercury column 7 between electrodes 9 and 10. In the equilibrium diagonal of the bridge 20, the input of the imbalance of the bridge imbalance 22 is turned on, and the output of the signaling device 22 is connected to the control input of the multivibrator 17.

Электроды 11 и 12 соединены с входами соответственно 23 и 24 блока 25 управлени , имеющего общую шину со стабилизатором 15 температуры (плотности ) ртути 7 и содержащего инверторы 26, 27 и 28, триггер 29, эле- менты И 30 и 31 и резисторы 32 и 33. Выход 34 блока 25 управлени подключен к управл ющему входу клапана 5. Выходы 35 и 36 блока 25 управлени соединены с входами соответственно установки нул и пуска секундомера 37. Источником расходуемой жидкости 3 вл етс бак 38, подсоединенньш к клапану 5, а потребителем 39, массовый расход жидкости 3 (топлива) на входе которого подлежит измерению, вл етс двигатель, топливна система которого соединена с патрубком 6.The electrodes 11 and 12 are connected to the inputs 23 and 24 of the control unit 25, respectively, having a common bus with a stabilizer 15 temperature (density) of mercury 7 and containing inverters 26, 27 and 28, trigger 29, elements 30 and 31 and resistors 32 and 33. The output 34 of the control unit 25 is connected to the control input of the valve 5. The outputs 35 and 36 of the control unit 25 are connected to the inputs of the zero setting and the start of the stopwatch 37, respectively. The source of the consumable fluid 3 is the tank 38, connected to the valve 5, and the consumer 39 mass flow rate of fluid 3 (fuel) at the entrance It is to be measured, is the engine, the fuel system of which is connected to the nozzle 6.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Маломощный источник 16 питани через диод 19 питает мост 20. Если температура (сопротивление) столбца 21 ртути 7 между электродами 9 и 10 меньше, чем необходимо дл балансировки моста 20, сигнализатор 22 ;. включает мощный мультивибратор 17, выход1ше импульсы которого через диод 18 поступают в питающую диагональ моста 20 и вызывают нагрев ртути 7 между электродами 9 и 10 до тех пор, пока мост 20 не придет sLow-power power supply 16 through diode 19 feeds bridge 20. If the temperature (resistance) of column 21 of mercury 7 between electrodes 9 and 10 is less than is necessary for balancing bridge 20, the warning lamp 22;. includes a powerful multivibrator 17, the output of which is pulses through diode 18 enters the supply diagonal of bridge 20 and causes heating of mercury 7 between electrodes 9 and 10 until bridge 20 comes s

515008515008

состо ние баланса. Мультивибратор (7 отключаетс до тех пор, пока сигнализатор 22 вновь не зафиксирует нарушени баланса моста 20 из-за g . уменьшени сопротивлени (температуры ) ртути. Таким образом, температура (плотность) ртути, наход щейс в V-образном участке трубопровода, поддерживаетс посто нной независи- 10 МО рт температуры о сружающей среды. До начала измерени - расхода уровень ртути устанавливаетс ниже электродов 11 и 12. При включении питани блока 25 управлени открываетс кла- 15 пан 5 и начинаетс расход жидкости 3 через питающий патрубок А, го превышающий максимально возможный расход жидкости 3 потребителем 39 через патрубок 6, поэтому масса 20 жидкости 3 в колене 2 увеличиваетс при любом режиме работы потребител 39. По мере поступлени расходуемой жидкости уровень ртути в колене 8 повышаетс , и в некоторый момент 25 она приходит в контакт с электродомstate of balance. The multivibrator (7 is turned off until the indicator 22 again detects an imbalance in bridge 20 due to g. Decrease in the resistance (temperature) of mercury. Thus, the temperature (density) of mercury that is in the V-shaped section of the pipeline is kept constant Independent 10 MOH of ambient temperature. Before the start of the measurement — flow rate, the mercury level is set below electrodes 11 and 12. When the control unit 25 is turned on, valve 15 opens and fluid flow 3 starts through supply nozzle A The maximum possible flow rate of the fluid 3 by the consumer 39 through the nozzle 6, therefore, the mass 20 of the fluid 3 in the knee 2 increases in any mode of operation of the consumer 39. As the consumed fluid flows, the level of mercury in the knee 8 rises, and at some point 25 it comes in contact with an electrode

11,соедин его через электрод 10 с общей шиной. Потенциал входа 23 блока 25 управлени падает до нул , однако это не показывает вли ни 30 на потенциал выходов блока 25 управ лени . При дальнейшем заполнении колена 2 уровень ртути доходит до электрода 12, который соедин етс через электрод 10 с общей шиной, и 5 потенциал на входе 24 блока 25 управлени падает до нул . Клапан 5 закрываетс , но из-за инерционности клапана 5 в колено 2 попадает некоторое избыточное количество жидкое- 40 ти 3, поэтому в колене 8 устанавливаетс уровень ртути, несколько пребы- шающий уровень размещени электрода11, connect it via electrode 10 to a common bus. The potential of input 23 of control unit 25 drops to zero, however this does not show the effect of 30 on the potential of the outputs of control unit 25. Upon further filling of the knee 2, the mercury level reaches the electrode 12, which is connected through the electrode 10 to the common bus, and 5 the potential at the inlet 24 of the control unit 25 drops to zero. The valve 5 is closed, but due to the inertia of the valve 5, some excessive amount of liquid 40 enters the knee 2, therefore the level of mercury in knee 8 is set, the level of electrode placement is somewhat

12,и подаетс разрешение со стороны триггера 29 элементу И 30 вклю- 45 чить секундомер 37, когда на входе12, and permission is given from the side of the trigger 29 to the element AND 30 to turn on the stopwatch 37, when the input

24 блока 25 управлени устанавливаетс потенциал 1. Однако в момент запирани клапана 5 нулевой потенциал имеет место на обоих входах gg 23 и 24 блока 25 управлени . Поэтому на выходе 36 блока 25 управлени напр жение , разрешающее, ход секундомера 37, отсутствует, но имеетс на- - пр жение на выходе 36 блока управле- gg24, control unit 25 is set to potential 1. However, at the time of closing valve 5, a zero potential occurs at both inputs gg 23 and 24 of control unit 25. Therefore, at the output 36 of the control unit 25, the voltage permitting the stopwatch 37 to move is absent, but there is a voltage at the output 36 of the control unit gg

НИН,, устанавливающее секундомер 37 в нулевое состо ние.NIN, setting the stopwatch 37 to the zero state.

Если расходуема жидкости не потребл етс , устройство остаетс в опи J46If the consumed fluid is not consumed, the device remains in op. J46

санном Bbmie состо нии ожидани . Есл имеет место потребление жидкости, причем подлежащий измерению расход жидкости 3 задаетс исключительно потребителем 39 и зависит от режима его работы,.то уровень жидкости 3 в колене 2 и уровень ртути 7 в колене 8 падает. Ртуть 7 отходит от электрода 12, и на входе 24 блока управлени 25 устанавливаетс потенциал 1, исчезает напр жение Установка нул секундомера с выхода 35 блока 25 управлени , и на его выходе по вл етс напр жение, разрешающее ход секундомера 37.Bbmie's state of expectation. If there is a fluid intake, the fluid flow 3 to be measured is set solely by the consumer 39 and depends on its mode of operation, that the level of fluid 3 in knee 2 and the level of mercury 7 in knee 8 falls. Mercury 7 moves away from electrode 12, and potential 1 is established at input 24 of control unit 25, the voltage of the stopwatch of the output 35 of control unit 25 disappears, and a voltage appears at its output permitting the stopwatch 37 to run.

В таком состо нии устройство пребывает до момента падени уровн ртути 7 в колене 8 ниже электрода 1 при потреблении жидкости, при этом на входе 23 блока 25 управлени по вл етс потенциал 1, останавливаетс секундомер и открываетс клапан 5. Затем процесс повтор етс .In this state, the device remains until the level of mercury 7 in knee 8 drops below electrode 1 when fluid is consumed, potential 1 appears at input 23 of control unit 25, the stopwatch stops and valve 5 opens. Then the process repeats.

Уменьшение массы dm жидкости 3 в колене 2, соответствующее понижению уровн ртути 7 в колене 8 от электрода 1 2 до электрода I 1 , вл етс константой прибора. Показани At секундомера 37 в момент его остановк соответствует времени истечени через патрубок 6 массы Im жидкости 3. Расход определ етс как отношение Q um/ut.The decrease in the mass dm of liquid 3 in knee 2, corresponding to a decrease in the level of mercury 7 in knee 8 from electrode 1 2 to electrode I 1, is a device constant. The readings At of the stopwatch 37 at the time it stops correspond to the flow time through the outlet 6 of the mass Im of the liquid 3. The flow rate is defined as the ratio Q um / ut.

Таким образом, устройство осуществл ет измерение времени, в течение которого проходит заранее заданное изменение давлени в основании столба расходуемой жидкости. С учетом посто нства размеров измерительного участка,это эквивалентно измерению времени потреблени некоторой заранее заданной массы расходуемой жид- кости (независимо от плотности этой жидкости).Thus, the device measures the time during which a predetermined change in pressure takes place at the base of the column of fluid to be consumed. Taking into account the constancy of the dimensions of the measuring section, this is equivalent to measuring the time of consumption of some predetermined mass of the consumed fluid (regardless of the density of this fluid).

Предлагаемое устройство измер ет расход потребителем 39 жидкости 3 не непрерывно, а периодически. Поэтому в короткой паузе между замерами, когда открыт клапан 5, расход жидкости не контролируетс Однако поскольку устройство вл етс измерителем массового расхода и размеры измерительного участка могут быть выбра- ны такими, чтобы за врем между двум замерами контролируемый расход не успевал существенно изменитьс , периодичность измерений не вл етс The proposed device measures the consumption by the consumer 39 of the liquid 3 not continuously, but periodically. Therefore, in the short pause between measurements, when valve 5 is open, the flow rate is not controlled. However, since the device is a mass flow meter and the dimensions of the measuring section can be chosen so that during the time between two measurements, the flow rate does not have time to change significantly, the measurement frequency is not

недостатком устройства и не приводит к снижению точности.disadvantage of the device and does not lead to a decrease in accuracy.

Наличие расходомера между потребителем 39 и баком 38 не сказываетс на работе потребител . Стабилизирует ма температура ртути в V-ббразном измерительном участке должна быть выше наибольшей возможной температуры в помещении, где установлено уст- ройствол однако она не должна быть несколько высокой, чтобы вызвать химические изменени расходуемой жидкости о Дл защиты персонала от воздействи паров ртути поверхность пос ледней в колене 8 следует покрыть слоем неиспар ющейс жидкости, например жидким маслом.The presence of a flow meter between consumer 39 and tank 38 does not affect the operation of the consumer. Stabilizes the mercury temperature in the V-measuring measuring area should be higher than the highest possible temperature in the room where the device is installed, however it should not be somewhat high to cause chemical changes in the consumed fluid. To protect personnel from exposure to mercury vapor, the surface is the last Knee 8 should be covered with a layer of non-evaporating liquid, such as liquid oil.

При использовании предлагаемого устройства обеспечиваетс высока точность измерени расхода жидкости в широком диапазоне температур воздуха и расходуемой жидкости и возможность измерени расхода малыми порци ми расходуемой жидкости, благо дар чему устройство оказываетс удобным дл измерени расхода топлива при стендовых испытани х двигателей внутреннего сгорани .Using the proposed device, high accuracy of measuring fluid flow is provided over a wide range of air and fluid temperatures and the flow rate can be measured in small portions of the fluid to be consumed, making it convenient to measure the fuel consumption during bench testing of internal combustion engines.

Claims

Invention Formula

A device for measuring the mass flow rate of a fluid, containing a dielectric measuring section of a V-shaped pipeline filled with mercury, a supply nozzle with a control valve placed on it and a discharge nozzle, two level sensors connected to a control unit with a meter, time, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, two electrode sensors placed in mercury are introduced into it, and a device for stabilizing the temperature of mercury, to the input of which electrode sensors are connected, while one of the electrode sensors connected to the common bus Stabilization device and mercury temperature control unit which vkod coupled to the control valve.

eight

fig.Z