一種液體流量測量裝置的制造方法
【專利摘要】一種液體流量測量裝置，包括一個測量容積，一個液位感知器，一個供液計量裝置，一個控制器，一個出液口，出液口連接測量容積，控制器連接液位感知器和供液計量裝置，控制器通過液位感知器獲得測量容積之液位信息，當(dāng)液位低于標(biāo)定位置時，控制器通過供液計量裝置向測量容積中補充液體，直至測量容積之液位上升到標(biāo)定位置。
【專利說明】
一種液體流量測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于液體流量測量領(lǐng)域，特別涉及牛頓流體的流量測量。
【背景技術(shù)】
[0002]液體噴射計量裝置在化工、醫(yī)療和動力機械等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。液體噴射計量裝置往往需要液體流量測量裝置進行檢測和標(biāo)定。
[0003]許多液體的特性屬于牛頓流體，在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域比較常見，例如水及其溶液。大體上，牛頓流體可以區(qū)分為導(dǎo)電液體和非導(dǎo)電液體。
[0004]在動力機械領(lǐng)域內(nèi)，通常涉及到的液體有燃油以及用于降低排放污染的流體DEF，例如尿素水溶液等。其中燃油屬于不導(dǎo)電液體，而尿素水溶液屬于導(dǎo)電液體。
[0005]對于導(dǎo)電和非導(dǎo)電液體，通常在計量裝置以及測量裝置的結(jié)構(gòu)、器件甚至測量原理上都有較大的區(qū)分，這給技術(shù)的繼承性和應(yīng)用擴展都帶來了問題。
[0006]工業(yè)生產(chǎn)中，流體測量裝置的精度，可靠性和使用效率是三個重要的因素。測量精度需要一方面要求在原理上工作穩(wěn)定性，同時有較好的標(biāo)定方法，可靠性需要考慮成熟的設(shè)計結(jié)構(gòu)和盡可能采用成熟的零部件，使用效率要求盡可能采用可實現(xiàn)自動化的數(shù)據(jù)采集和控制原理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明之目的在于提供一種既適應(yīng)于導(dǎo)電液體，也適應(yīng)于非導(dǎo)電液體的流量測量裝置的基本結(jié)構(gòu)和原理，同時滿足測量精度高、可靠性高和使用效率高等諸多要求。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:即一種液體流量測量裝置，包括一個測量容積，一個液位感知器，一個供液計量裝置，一個控制器，一個出液口，出液口連接測量容積，控制器連接液位感知器和供液計量裝置，控制器通過液位感知器獲得測量容積之液位信息，當(dāng)液位低于標(biāo)定位置時，控制器通過供液計量裝置向測量容積中補充液體，直至測量容積之液位上升到標(biāo)定位置。
[0009]上述流量測量裝置，包括一個標(biāo)定裝置，所述標(biāo)定裝置用于供液計量裝置的流量標(biāo)定。
[0010]一種標(biāo)定裝置的方案為，包括一個標(biāo)定容積，所述控制器通過供液計量裝置向標(biāo)定容積供應(yīng)液體，并通過計時或者計數(shù)的方式對供液計量裝置的流量進行標(biāo)定。如果液體供應(yīng)是通過定量脈沖的方式實現(xiàn)的，那么，只要記錄脈沖的次數(shù)就可以計算每個脈沖的流量，從而達(dá)到標(biāo)定的目的，標(biāo)定容積可以位于計量容積的上方，也可以作為計量容積的一部分。
[0011]上述方案可以通過以下手段實現(xiàn)，S卩，包括兩個液位傳感器分別位于標(biāo)定容積的上下兩個刻度線上，通過供液計量裝置提供液體，這個過程中，液位依次通過兩個液位傳感器，這兩個液位的容積之差已知，填滿這個容積所需要的時間或者定量脈沖供應(yīng)的次數(shù)可以記錄，從而獲得供液計量裝置的體積流量信息。
[0012]另一種標(biāo)定方法是:所述標(biāo)定裝置包括一個稱量裝置，所述出液口向稱量裝置提供液體，根據(jù)單位時間提供的液體量標(biāo)定供液計量裝置的流量，也可以通過計數(shù)的方法獲得每個定量脈沖的流量。
[0013]上述方案中，液位感知器為一個光電開關(guān)，液位感知器通過液面對光線的影響感知液位的變化；所述液位感知器也可以為一個霍爾傳感器，液位感知器通過磁性漂浮物的位置感知液位的變化。
[0014]所述供液計量裝置包括泵和噴嘴，在此基礎(chǔ)上，可以包括一個調(diào)壓器，調(diào)壓器安裝在泵與噴嘴之間，通過調(diào)壓器向所述噴嘴提供等壓液體。調(diào)壓器如汽車發(fā)動機常用的燃油噴射系統(tǒng)中的溢流式調(diào)壓器。
[0015]另一種可替代的方案是包括一個壓力傳感器，壓力傳感器安裝在泵與噴嘴之間，控制器通過壓力傳感器實現(xiàn)的反饋控制向所述噴嘴提供等壓液體，在液體壓力恒定條件下，噴嘴的噴射量與控制脈寬大致成正比，在固定脈寬的前提下，流量與噴嘴的工作頻率成正比。
[0016]給液體提供壓力的泵可以為膜片泵，也可以是電子旋轉(zhuǎn)泵，還可以為脈沖泵，脈沖泵包括柱塞套筒組件和螺線管，這要根據(jù)計量的液體性質(zhì)有區(qū)分，所述控制器通過對噴嘴的開啟時間和頻率的控制計量液體流量。
[0017]如果所選擇的泵為脈沖泵，脈沖泵包括柱塞套筒組件和螺線管，則可以選用壓力開啟式噴嘴，控制器通過對螺線管的控制計量液體流量。
[0018]在上述方案中，為了擴大測量流量的范圍，可以采用兩個或兩個以上的噴嘴，所述控制器通過對噴嘴的依次循環(huán)驅(qū)動控制計量液體的流量。對于同一個目的，另一種選擇是:包括兩組或者兩組以上的泵，所述控制器通過對泵的依次循環(huán)驅(qū)動控制計量液體的流量。
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明提供的液體流量測量裝置之一結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明提供的液體流量測量裝置之二結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為本發(fā)明提供的液體流量測量裝置之三結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4為本發(fā)明提供的液體流量測量裝置之第一種標(biāo)定原理示意圖。
[0024]圖5為本發(fā)明提供的液體流量測量裝置之第二種標(biāo)定原理示意圖。
[0025]圖6為本發(fā)明提供的液體流量測量裝置之電磁噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖7為本發(fā)明提供的液體流量測量裝置之壓力開啟式噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例
[0027]圖1所示為本發(fā)明提供的液體流量測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖之一，包括一個供液計量裝置1，一個測量容積4，一個液位感知器3a，一個控制器2，一個出液口 16，一個位于出液口16的電磁閥16a, —個回液口 15, —個位于回液口 15的電磁閥15a, —個液體噴射單兀5, —個儲液箱11，一個上位機6。出液口 16與回液口 15連接測量容積4，控制器2連接液位感知器3a和供液計量裝置1，控制器2通過液位感知器3a獲得測量容積4之液位信息，當(dāng)液位低于標(biāo)定位置4a時，控制器2通過供液計量裝置I向測量容積4中補充液體，直至測量容積4之液位上升到標(biāo)定位置4a。
[0028]所述供液計量裝置I包括一個旋轉(zhuǎn)泵10，一個共軌管道14，一個調(diào)壓器14a，一個過濾器12,兩個電磁噴嘴(13a、13b)。所述旋轉(zhuǎn)泵10置于儲油箱11內(nèi)，由電源信號23驅(qū)動，將儲液箱11中液體泵出，經(jīng)過過濾器12后到達(dá)位于共軌管道14入口端的調(diào)壓閥14a，并進入共軌管道14，為各噴嘴(13a、13b)提供等壓液體。電磁噴嘴(13a、13b)由控制器2控制交替開啟，并根據(jù)噴嘴(13a、13b)開啟時間計量液體流量。所述電磁噴嘴(13a、13b)之結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。所述旋轉(zhuǎn)泵10可以是車用燃油泵，也可以為一個膜片泵(圖中未示出)所代替。
[0029]所述測量容積4包括一個具有一定高度的細(xì)長容積22，例如，一個U形玻璃管，減小測量時因氣泡等因素影響而產(chǎn)生的誤差。測量容積4之底部連接一個較大容積的液體腔21，以有效防止液面波動影響測試。所述液位感知器3a為一個光電開關(guān)，安裝于U型管22其中一支之標(biāo)定液位4a處,光電開關(guān)3a連接控制器2,通過液面對光線的影響感知液面變化，并將液位信息傳至控制器2，控制器2進一步對供液計量裝置I發(fā)出相應(yīng)動作指令。所述測量容積4之細(xì)長管也可以是并列安裝于液體腔21之上的兩根細(xì)長管組，其中至少有一根為玻璃管，可通過光電開關(guān)3a檢測液面。細(xì)長管組的另一支之直徑大于等于用于標(biāo)定的玻璃管，更有利于符合氣泡排出條件。
[0030]所述液體噴射單元5包括一個進液道18，一個回液道17，一個噴射嘴20，一個信號接收端19。所述進液道18與測量容積之出液口 16連接，形成出液通路16al，電磁閥16a串聯(lián)于出液通路16al之上。回液道17與測量容積之回液口 15連接，形成回液通道15al，電磁閥15a串聯(lián)于回液通道15al之上。液體噴射單元5之信號接收端19連接控制器2，并由控制器2控制工作，液體進入噴射單元5后一部分通過噴射嘴20噴出，并由導(dǎo)管24引回儲液箱，另一部分則從回液通道15al流回測量容積4。
[0031]本發(fā)明所述流量測量裝置之工作過程如下。
[0032]初始狀態(tài)，控制器2上電，電磁閥15a和電磁閥16a處于斷開狀態(tài)，同時位于儲液箱11底部的旋轉(zhuǎn)泵10上電開始工作，共軌管道14中高壓液體，以等壓形式輸入至各電磁噴嘴(13a、13b)，控制器2以交替開啟的工作模式控制噴嘴(13a、13b)向液體腔21噴射溶液。當(dāng)測量容積4中液位上升至U形管22標(biāo)定位置4a時，光電開關(guān)3a檢測到液位信號，傳送至控制器2，控制器2根據(jù)液位信息控制電磁噴嘴(13a、13b)開閉狀態(tài)，電磁噴嘴(13a、13b)停止工作，進入待命狀態(tài)。此時，上位機6可向控制器2發(fā)出測試信號，控制器2控制電磁閥15a之回液通道15al以及控制電磁閥16a之出液通路16al開通，液體進入噴射單元5。由于噴射單元5內(nèi)部儲液容積的消耗，導(dǎo)致測量容積4中液位下降，光電開關(guān)3a檢測到液位下降信息后由控制器2將工作信號傳送至電磁噴嘴(13a、13b)，噴嘴(13a、13b)不斷向測量容積4中補充液體，至液位回至標(biāo)定液位4a處，裝置進入測量階段?？刂破?發(fā)出工作信號至噴射單元5之信號接收端19，驅(qū)動噴射單元5工作，液體通過噴射嘴20噴射出，并引回儲液箱11。電磁噴嘴(13a、13b)同時處于工作狀態(tài)，以不斷補充測量容積4中溶液，使液位維持在標(biāo)定位置4a，直至控制器2給出信號，液體噴射單元5停止工作?？刂破?根據(jù)供液計量裝置I的噴射量以及預(yù)先存儲的計算模型，計算出噴射單元5單位時間噴射出的液體流量，并等待下一個產(chǎn)品測量。
[0033]圖2所示為本發(fā)明提供的液體流量測量裝置之第二結(jié)構(gòu)示意圖，如圖結(jié)構(gòu)與本發(fā)明之第一結(jié)構(gòu)示意圖之區(qū)別之一在于，供液計量裝置I包括兩組泵(25a、25b)和噴嘴(26a、26b)。所述泵(25a、25b)為脈沖泵置于儲液箱11內(nèi)，由控制器2控制將液體泵至噴嘴(26a、26b)。所述供液計量裝置I通過對這兩組泵(25a、25b)和噴嘴(26a、26b)的交替控制計量液體流量。所述儲液箱11內(nèi)液體可以是導(dǎo)電液體，例如尿素溶液。所述噴嘴(26a、26b)是依靠壓力開啟的球閥或半球閥噴嘴，如圖7所示，包括一個噴孔100。所述噴孔100可以是軸向噴孔也可以是旁側(cè)噴孔。高壓液體進入噴嘴后開啟噴嘴閥件101，將液體噴入液體腔21。本結(jié)構(gòu)與本發(fā)明第一結(jié)構(gòu)示意圖區(qū)別之二在于，所述液位感知器3b為一個霍爾傳感器，通過漂浮物27的位置感知液位的變化。
[0034]本結(jié)構(gòu)示意圖之工作過程與圖1所述工作過程基本相同。上位機(圖中未示出)通過信號線28將測量信號發(fā)送給控制器2，控制器2驅(qū)動脈沖泵(25a、25b)工作將高壓液體輸送至噴嘴(26a、26b)，進而噴入液體腔21，當(dāng)測量容積4之液位到達(dá)標(biāo)定液位4a時，霍爾傳感器3b將信號發(fā)送給控制器2，控制器2控制脈沖泵(25a、25b)停止工作。將液體噴射單元5接入流量測量裝置7，待液面恢復(fù)穩(wěn)定后，由控制器2發(fā)出工作信號，噴射單元5噴射并消耗測量容積4中液體。同時霍爾傳感器3b將液位信息傳遞給控制器2，控制器2驅(qū)動脈沖泵(25a、25b)，并通過噴嘴(26a、26b)繼續(xù)以交替噴射工作模式將液體補充進測量容積4，形成閉環(huán)控制，以維持液面處于標(biāo)定液位4a處，同時計量噴射量，直至測量結(jié)束。
[0035]如圖3所示，為本發(fā)明提供的液體流量測量裝置之第三結(jié)構(gòu)示意圖。如圖結(jié)構(gòu)與本發(fā)明之第一或第二結(jié)構(gòu)示意圖之區(qū)別在于，包括一個布置于共軌管道14之前的壓力傳感器29，壓力傳感器29與控制器2連接。當(dāng)控制器2接收上位機信號28流量需求信號，控制器2驅(qū)動脈沖泵(25a、25b)將液體泵至共軌管道14為噴嘴(13a、13b)提供壓力液體。同時，壓力傳感器29檢測進入共軌管道14之液體壓力，并將壓力信號傳送至控制器2?？刂破?根據(jù)接收到的壓力信號實時調(diào)節(jié)脈沖泵(25a、25b)工作狀態(tài)，以維持共軌管道14內(nèi)液體壓力穩(wěn)定。
[0036]如圖4所示，為本發(fā)明提供的液體流量測量裝置之第一標(biāo)定原理結(jié)構(gòu)示意圖，包括供液計量裝置1，測量容積4，液位感知器3a，控制器2，出液口 16，標(biāo)定裝置8a，儲液箱
11。本結(jié)構(gòu)采用定容標(biāo)定方式對供液計量裝置I單位時間的噴射流量進行標(biāo)定。所述標(biāo)定裝置8a為一個定容裝置，包括一個大于U形管22截面積的裝置標(biāo)定容積30，一個定容光電開關(guān)31。所述標(biāo)定裝置8a串聯(lián)于U形管22之一支，裝置標(biāo)定容積30位于標(biāo)定液位4a之上方，也可以作為測量容積的一部分。
[0037]位于標(biāo)定容積的上下兩個刻度線上，通過供液計量裝置提供液體，這個過程中，液位依次通過兩個液位傳感器，
本發(fā)明提供之液體測量裝置之標(biāo)定過程如下。
[0038]初始狀態(tài)，控制器2上電，各電磁閥(15a、16a)處于斷開狀態(tài)。上位機6向控制器2發(fā)出裝置標(biāo)定信號，同時旋轉(zhuǎn)泵10上電并開始工作，高壓液體經(jīng)過過濾器12以及調(diào)壓閥14a后進入共軌管道14，以等壓狀態(tài)到達(dá)各噴嘴(13a、13b)。控制器2根據(jù)光電開關(guān)3a傳出的液位信號，對電磁噴嘴(13a、13b)發(fā)出工作指令，噴嘴(13a、13b)開啟并以交替工作形式向測量容積4之液體腔21內(nèi)噴射液體，直至到達(dá)標(biāo)定液位4a處。此時，測量裝置I進入標(biāo)定階段，控制器2繼續(xù)驅(qū)動噴嘴(13a、13b)噴射，液體進入標(biāo)定裝置8a。當(dāng)液位上升至定容光電開關(guān)31處時，定容光電開關(guān)31將信號傳至控制器2，噴嘴(13a、13b)停止工作?？刂破?存儲并計算噴嘴(13a、13b)噴射數(shù)據(jù)，這兩個液位的容積之差已知，填滿這個容積所需要的時間或者定量脈沖供應(yīng)的次數(shù)可以記錄，從而獲得供液計量裝置I的體積流量信息，并將標(biāo)定流量信息通過信號線32輸出至上位機6，本次標(biāo)定結(jié)束。控制器2也可以直接將噴射數(shù)據(jù)傳送至上位機6進行處理。一次標(biāo)定結(jié)束后，控制器2控制電磁閥16a之回液道16a2開通，標(biāo)定容積30內(nèi)溶液可通過回液道16a2流回儲液箱11，進行下一次標(biāo)定，并循環(huán)數(shù)次。
[0039]圖5所示為本發(fā)明提供的液體流量測量裝置之第二標(biāo)定原理結(jié)構(gòu)示意圖，本示意圖與第一原理結(jié)構(gòu)示意圖之主要區(qū)別在于:本結(jié)構(gòu)采用定容標(biāo)定方式對供液計量裝置I單位時間的噴射流量進行標(biāo)定。所述標(biāo)定裝置Sb為一個稱量裝置，包括量杯32和電子稱量設(shè)備33。所述電子稱量設(shè)備33與控制器2或者上位機6連接。
[0040]本示例所給裝置標(biāo)定原理之結(jié)構(gòu)示意圖之標(biāo)定過程如下。
[0041]初始狀態(tài)，將量杯32置于電磁閥16a之出液通道16al下方,并置于電子稱量設(shè)備33之上，將電子稱量設(shè)備33置零，并接通上位機6?？刂破?上電，并驅(qū)動電磁閥16a之出液通道16al打開，電磁閥15a處于斷開狀態(tài)。上位機6記錄電子稱量設(shè)備33初始信息,并向控制器2發(fā)出裝置定時標(biāo)定信號?？刂破?在給定時間內(nèi)對這兩組泵(25a、25b)和噴嘴(26a、26b)進行交替控制，上位機6記錄噴射結(jié)束時的噴射量，并向控制器2發(fā)出信號，開始下一個等時間段噴射計量。按上述過程循環(huán)若干組后，計算出供液噴射裝置I單位時間噴射量，本次標(biāo)定結(jié)束。
[0042]對于上述定時標(biāo)定方式，其標(biāo)定裝置8b也可以連通電磁閥15a之回液通道15al?？刂破?控制電磁閥15a開通，電磁閥16a斷開。當(dāng)控制器2接收上位機6標(biāo)定信號后，驅(qū)動脈沖泵(25&、2513)和噴嘴(26&、2613)以交替工作方式噴射，使溶液進入測量容積4之液體腔21，當(dāng)液位到達(dá)回液口 15處時，計時過程開啟。上位機6讀取多組等時間段內(nèi)供液計量裝置I之噴射量信息。此方案可將噴嘴(26a、26b)完全置于同種液體中，以消除噴射環(huán)境對標(biāo)定的影響。
[0043]上述事例僅僅用于說明本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明，凡基于本發(fā)明精神實質(zhì)的進一步的改變方案均屬本發(fā)明公開和保護的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種液體流量測量裝置，其特征在于:包括一個測量容積，一個液位感知器，一個供液計量裝置，一個控制器，一個出液口，出液口連接測量容積，控制器連接液位感知器和供液計量裝置，控制器通過液位感知器獲得測量容積之液位信息，當(dāng)液位低于標(biāo)定位置時，控制器通過供液計量裝置向測量容積中補充液體，直至測量容積之液位上升到標(biāo)定位置。2.如權(quán)利要求1所述的液體流量測量裝置，其特征在于:包括一個標(biāo)定裝置，所述標(biāo)定裝置用于供液計量裝置的流量標(biāo)定。3.如權(quán)利要求2所述的液體流量測量裝置，其特征在于:所述標(biāo)定裝置包括一個標(biāo)定容積，所述控制器通過供液計量裝置向標(biāo)定容積供應(yīng)液體，并通過計時或者計數(shù)的方式對供液計量裝置的流量進行標(biāo)定。4.如權(quán)利要求2所述的液體流量測量裝置，其特征在于:所述標(biāo)定裝置包括一個稱量裝置，所述出液口向稱量裝置提供液體，根據(jù)單位時間提供的液體量標(biāo)定供液計量裝置的流量。5.如權(quán)利要求3或4所述的液體流量測量裝置，其特征在于:液位感知器為一個光電開關(guān)，液位感知器通過液面對光線的影響感知液位的變化。6.如權(quán)利要求3或4所述的液體流量測量裝置，其特征在于:所述液位感知器為一個霍爾傳感器，液位感知器通過磁性漂浮物的位置感知液位的變化。7.如權(quán)利要求5或6所述的液體流量測量裝置，其特征在于:所述供液計量裝置包括泵和噴嘴。8.如權(quán)利要求7所述的液體流量測量裝置，其特征在于:包括一個調(diào)壓器，調(diào)壓器安裝在泵與噴嘴之間，通過調(diào)壓器向所述噴嘴提供等壓液體。9.如權(quán)利要求7所述的液體流量測量裝置，其特征在于:包括一個壓力傳感器，壓力傳感器安裝在泵與噴嘴之間，通過壓力傳感器實現(xiàn)的反饋控制向所述噴嘴提供等壓液體。10.如權(quán)利要求8或者9所述的液體流量測量裝置，其特征在于:所述泵為膜片泵所述控制器通過對噴嘴的開啟時間和頻率的控制計量液體流量。11.如權(quán)利要求8所述的液體流量測量裝置，其特征在于:所述泵為電子旋轉(zhuǎn)泵，所述控制器通過對噴嘴的開啟時間和頻率的控制計量液體流量。12.如權(quán)利要求8或者9所述的液體流量測量裝置，其特征在于:所述泵為脈沖泵，脈沖泵包括柱塞套筒組件和螺線管，所述控制器通過對噴嘴的開啟時間和頻率的控制計量液體流量。13.如權(quán)利要求7所述的液體流量測量裝置，其特征在于:所述泵為脈沖泵，脈沖泵包括柱塞套筒組件和螺線管，所述噴嘴為壓力開啟式噴嘴，控制器通過對螺線管的控制計量液體流量。14.如權(quán)利要求10-12之一項所述的液體流量測量裝置，其特征在于:包括兩個或兩個以上的噴嘴，所述控制器通過對噴嘴的依次循環(huán)驅(qū)動控制計量液體的流量。15.如權(quán)利要求13所述的液體流量測量裝置，其特征在于:包括兩組或者兩組以上的泵，所述控制器通過對泵的依次循環(huán)驅(qū)動控制計量液體的流量。
【文檔編號】G01F25/00GK105987727SQ201510081579
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月15日
【發(fā)明人】張平, 郗大光, 樂起獎
【申請人】浙江福愛電子有限公司