Устройство и система для контроля уровня в резервуаре для хранения пропана
Изобретения предназначены для газовых систем доставки пропана потребителям. Датчик расхода газа содержит подпружиненный диафрагменный элемент, установленный в проточной трубке с возможностью перемещения, и неподвижный ограничитель потока в виде конусной пробки, свободный конец которой входит в центральное отверстие диафрагменного элемента. Магнит, прикрепленный к диафрагменному элементу с возможностью скольжения внутри проточной трубки, обеспечивает изменение магнитного потока, на которое реагирует магнитный датчик на основе эффекта Холла. Выходной сигнал датчика соответствует постоянному проценту изменения расхода. В варианте выполнения ограничитель потока установлен вблизи проточного диафрагменного элемента. Изобретения позволяют простыми средствами дистанционно контролировать количество газового топлива в резервуаре его хранения для обеспечения информации об интенсивности использования газа. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Настоящее изобретение относится к устройствам измерения расхода газа и, в частности, к датчикам расхода газа и к системам, использующим эти датчики.
Уровень техники
В пропановой газовой системе, в которой потребителям газа пропан доставляется из резервуара с пропаном, для контролирования уровня пропана используется поплавковый датчик уровня. В этих системах пользователь периодически сверяется с датчиком уровня резервуара и затем запрашивает требуемую поставку для пополнения пропана. Хотя эти датчики уровня топлива, устанавливаемые в резервуаре, могут обеспечивать надежное указание уровня остающегося в резервуаре газа, их техническое обслуживание затруднено, их необходимый ремонт занимает много времени ввиду того, что они установлены внутри резервуара.
Поэтому желательно обеспечить систему контроля уровня резервуара пропана, которая не только сможет определять и отображать уровень газа в резервуаре пропана, но также будет подавать сигнал в центральный пункт, чтобы обеспечивать информацию для наблюдения за интенсивностью использования газа и для планирования необходимого пополнения топлива. В частности, желательно обеспечить линейный датчик расхода для определения расхода газа, по которому можно будет определить уровень пропана, остающегося в резервуаре.
Сущность изобретения
В соответствии с принципами настоящего изобретения: обеспечивают линейный датчик расхода газа, использующий датчик, принцип работы которого основан на эффекте Холла и который реагирует на изменение магнитного потока, соответствующее изменению значений расхода газа, и формирует выходной сигнал, характеризующий изменения расхода газа.
В частности, обеспечивают датчик расхода газа, который содержит трубку тока, диафрагменный элемент, подвижно установленный в трубке тока и имеющий центральное отверстие для прохождения потока газа через него. Конусообразная пробка установлена в трубке тока; при этом выступающий свободный конец пробки входит в центральное отверстие диафрагменного элемента. Один конец пружины закреплен в трубке тока, и ее подвижный конец контактирует с диафрагменным элементом для упругого принудительного смещения диафрагменного элемента в контакт с одним концом конусообразной пробки, что соответствует закрытому положению центрального отверстия. При реагировании на увеличение расхода газа диафрагменный элемент перемещается вдоль конусообразной пробки из закрытого положения центрального отверстия и к свободному концу пробки.
Магнит прикреплен к подвижному диафрагменному элементу и выполнен с возможностью скользящего перемещения внутри трубки тока, реагируя на увеличение расхода, и при этом изменяет магнитный поток; датчик магнитного потока установлен вблизи магнита и реагирует на изменение магнитного потока, при этом формируя выходной сигнал, характеризующий изменения расхода газа.
Конусообразная пробка имеет внешнюю поверхность пробки, форма которой обеспечивает линейную зависимость между плотностью магнитного потока и выходным сигналом магнитного датчика. При реагирующем на увеличение расхода газа перемещении диафрагменного элемента, содержащего магнит, например, из первоначального закрытого положения отверстия трубки тока на конусообразной пробке в открытое положение отверстия относительно конусообразной пробки: выходной сигнал магнитного датчика формируется согласно линейной зависимости, сообразной изменению положения отверстия из закрытого положения в открытое положение отверстия. Выходной сигнал магнитного датчика тем самым обеспечивает сигнальную индикацию, которую можно использовать известным образом, чтобы определить расход газа.
Датчик расхода содержит датчик давления для определения давления газа на входе трубки тока и температурный датчик для указания температуры газа. Используя хорошо известный алгоритм, такой как Универсальная формула расчета вместимости по газу, и зная значения давления, температуры газа, и зная выходной сигнал магнитного датчика и известные физические параметры датчика расхода, можно определить значение расхода газа. Соответственно, исходя из известного уровня газа в полном резервуаре и определив расход газа из резервуара, можно легко определить фактический уровень газа, остающегося в резервуаре. Эту информацию можно удобным образом использовать для планирования поставок пополнения топлива в резервуаре.
Перечень фигур
Признаки настоящего изобретения, полагающиеся обладающими новизной, подробно изложены в прилагаемой формуле изобретения. Изобретение поясняется в приводимом ниже описании в совокупности с прилагаемыми чертежами, на которых аналогичные обозначения обозначают аналогичные элементы на нескольких чертежах:
Фиг.1 - схематическое изображение распределительной системы резервуара для хранения пропана, которая включает в себя линейный датчик расхода в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг.2 - блок-схема линейного датчика расхода в соответствии с настоящим изобретением, содержащего линейную трубку тока; и
Фиг.3 - сечение датчика расхода газа в соответствии с настоящим изобретением.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Фиг.1 показывает распределительную систему 10 пропана, включающую в себя резервуар 12, содержащий пропан. Регулятор 14 давления регулирует давление газа в подающем трубопроводе 16, который соединен с линейным датчиком 18 расхода. Выход газового потока датчика 18 расхода связан на выходном трубопроводе 20 с потребителями 21 пропана. Датчик 18 расхода содержит линию связи для подачи на выходную линию 22 сигнала, характеризующего расход газа и поступающего в учетный пункт 24. Учетный пункт 24 использует сведения о расходе газа, чтобы определить уровень пропана, остающегося в резервуаре 12 пропана, и поэтому пункт может планировать необходимое пополнение газа в резервуаре 12.
Фиг.2 схематически показывает линейный датчик 18 расхода газа согласно данному изобретению, содержащий трубку 26 тока и вспомогательный корпус 28, установленный на трубке 26 тока. Подвижный магнит 30 установлен внутри трубки 26 тока; на него воздействует поток газа из трубопровода 16 и он изменяет плотность потока, реагируя на изменяющийся расход газа. Магнитный датчик 32, например датчик эффекта Холла, установлен во вспомогательном корпусе 28 и в непосредственной близости к магниту 30, чтобы обнаруживать изменяющуюся плотность потока, соответствующую изменяющемуся расходу. Датчик 34 давления установлен в трубке тока и определяет давление на впуске газа из впускного трубопровода 16. Температурный датчик 34 установлен во вспомогательном корпусе 28 и определяет температуру газа. Соответствующие выходные сигналы магнитного датчика 32, датчика 34 давления и температурного датчика 36 поступают в линию связи 37 для направления соответствующих сведений по выходной линии 22 в учетный пункт 24. По этим сведениям можно определить расход газа с помощью хорошо известного алгоритма, такого как Универсальная формула расчета вместимости по газу, и также можно легко определить уровень газа, остающегося в резервуаре 12.
Подробности схематического изображения согласно Фиг.2, показывающего датчик 18 расхода, представлены на изображении сечения согласно Фиг.3. Согласно изображаемому на Фиг.3 сечению: трубка 26 тока включает в себя впускную трубку 38 и выпускную трубку 40, соединенные резьбой с помощью направляющей 42 отверстия. Впускная трубка 38, выпускная трубка 40 и направляющая 42 отверстия выполнены из немагнитного материала, такого как латунь или алюминий. Проточная пластина 44 выполнена из пластмассы и содержит ряд проточных отверстий 46, чтобы ровно распределять входной поток газа из впускного трубопровода 16. Конусообразная пробка 48 прикреплена к проточной пластине 44 с помощью винта 49.
Подвижный диафрагменный элемент 50 содержит центральное отверстие 51, окружающее конусообразную пробку 48; при этом отверстие 51а верхнего течения меньше отверстия 51b нижнего течения, в результате чего центральное отверстие 51 расширяется наружу. Согласно Фиг.3: между конусообразной пробкой 48 и центральным отверстием 51 в направлении вниз по течению имеется увеличивающееся пространство.
Магнитный элемент 52 прикреплен к диафрагменному элементу 50; при этом внутренний периметр гибкой диафрагмы 54 вставлен между ними, и внешний периметр диафрагмы расположен между выпускной трубкой 40 и направляющей 42 отверстия. Магнитный элемент 52 с возможностью скользящего перемещения установлен в полости 56, выполненной в выпускной трубке 40, в результате чего при изменении расхода газа держатель 50 пробки и прикрепленный магнитный элемент 52 осуществляют скользящее перемещение внутри полости 56. Пружина 58 закреплена между выпускной трубкой 40 и диафрагменным элементом 50 и обладает достаточной упругостью, чтобы перемещать верхнее по течению отверстие 51а диафрагменного элемента 50 к одному концу пробки 48, согласно Фиг.3, когда газовый поток отсутствует. С увеличением расхода газа диафрагменный элемент 50 и соответствующий магнитный элемент 52 сдвигаются из закрытого положения и, в конечном счете, до того положения относительно пробки 48, которое характеризует положение максимального расхода газа.
Конусообразная пробка 48 и расширяющееся наружу центральное отверстие имеют такую форму, что обеспечивается прямая линейная зависимость между изменением проточной диафрагмы (т.е. расстояния между конусообразной пробкой 48 и центральным отверстием 51) и изменением расхода. Другими словами, при закрытом положении проточной диафрагмы согласно Фиг.3 и до полностью открытого положения проточной диафрагмы, характеризующей положение максимального расхода газа: форма пробки 48 и форма центрального отверстия 51 обеспечивают линейную зависимость между изменением плотности магнитного потока, созданным перемещением магнита 52, и выходным сигналом магнитного датчика 32. Таким образом, пробку 48 и центральное отверстие 51 можно назвать «равнопроцентной пробкой», которая обеспечивает равнопроцентную проточную диафрагму, т.е. при каждом единообразном приращении диафрагменного элемента 50 обеспечивается постоянный процент изменения потока через проточную диафрагму. Поэтому существует линейная зависимость между плотностью магнитного потока и выходным сигналом магнитного датчика 32 при реагировании на изменяющийся расход, проходящий через проточную диафрагму.
В сконструированном прототипном осуществлении настоящего изобретения центральное отверстие расширялось в наружном направлении под углом 10 градусов, и конусообразная пробка сужалась внутрь под углом около 6 градусов.
Установочное отверстие 60 во впускной трубке 38 обеспечивает возможность монтирования датчика 34 давления. Используя выходной сигнал магнитного датчика 32 и также сведения от датчика 34 давления и температурного датчика 36, можно определить расход газа с помощью алгоритма, хорошо известного в этой области техники. Определив расход газа, можно легко определить количество газа, остающегося в резервуаре 12 пропана, и при необходимости можно спланировать пополнение топлива.
Приводимое выше подробное описание изложено только в пояснительных целях, и какие бы то ни было ненужные ограничения из него не следуют; возможные видоизменения будут очевидны специалистам в данной области техники.
1. Датчик расхода газа, содержащий трубку тока, имеющую впуск потока и выпуск потока; диафрагменный элемент, подвижно установленный в трубке тока между впуском потока и выпуском потока и имеющий центральное отверстие для прохождения через него газового потока; конусообразную пробку, неподвижно установленную в трубке тока, при этом выступающий свободный конец пробки входит в центральное отверстие диафрагменного элемента; пружину, один конец которой установлен неподвижно в трубке тока и подвижный конец которой контактирует с диафрагменным элементом для упругого принудительного смещения диафрагменного элемента в контакт с одним концом конусообразной пробки, что соответствует закрытому положению центрального отверстия, при этом диафрагменный элемент перемещается (1) из закрытого положения центрального отверстия и к свободному концу пробки, реагируя на увеличение значений расхода газа, и (2) перемещается от свободного конца пробки и в закрытое положение центрального отверстия, реагируя на уменьшение значений расхода газа; магнит, прикрепленный к подвижному диафрагменному элементу и выполненный с возможностью скользящего перемещения внутри трубки тока, тем самым реагируя на изменение значений расхода газа и обеспечивая изменение магнитного потока; датчик магнитного потока, неподвижно установленный вблизи магнита, чтобы реагировать на изменение магнитного потока, создаваемое магнитом, и при этом формировать выходной сигнал, характеризующий изменения расхода газа.
2. Датчик расхода газа по п.1, в котором указанное центральное отверстие расширяется в наружном направлении, и указанная пробка в направлении внутрь суживается конусообразно в направлении течения потока.
3. Датчик расхода газа по п.2, в котором обеспечена линейная зависимость между изменением значений расхода газа и соответствующими изменениями магнитного потока.
4. Датчик расхода газа по п.1, в котором указанный диафрагменный элемент содержит основу диафрагмы с указанным центральным отверстием, гибкую диафрагму, внутренний периметр которой прикреплен к основе диафрагмы и внешний периметр которой прикреплен к трубке тока.
5. Датчик расхода газа по п.4, в котором указанное центральное отверстие расширяется в наружном направлении, и указанная пробка во внутреннем направлении суживается конусообразно в направлении течения потока.
6. Датчик расхода газа, содержащий трубку тока, имеющую впуск потока и выпуск потока, подвижный диафрагменный элемент потока, установленный с возможностью подвижности в трубке тока, включающей диафрагму потока для прохождения через нее газового потока; ограничитель потока, неподвижно установленный вблизи проточного диафрагменного элемента для изменения потока газа через проточный диафрагменный элемент, причем проточный диафрагменный элемент и ограничитель потока формируются так, чтобы каждое единообразное приращение перемещения проточного диафрагменного элемента по отношению к фиксированному ограничителю потока обеспечивало постоянный процент изменения потока через ограничитель потока; магнит, прикрепленный к подвижному проточному диафрагменному элементу для изменения магнитного потока, соответствующего каждому единообразному приращению перемещения проточного диафрагменного элемента, и датчик магнитного потока, реагирующий на изменение магнитного потока и формирующий выходной сигнал, соответствующий постоянному проценту изменений расхода газа.
