устройство для испытания форсунок

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ФОРСУНОК, содержащее корпус с зажимом для форсунки, поворотный приемник распыливаемой жидкости с отражателем и приводным механизмом, ресивер и сливной механизм, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения окружной неравномерности расхода жидкости и производительности измерительных операций, оно снабжено весовым датчиком, имеющим автоматические весы с датчиком разбаланса, усилителем и электросиловым компенсатором, грузоприемной емкостью, соединенной с ресивером посредством трубопровода и установленной на весах, двумя опорными резисторами, установленными на выходе усилителя последовательно с компенсатором, двумя аналогово-цифровыми преобразователями, регистратором набранного суммарного веса жидкости, задатчиком дозы, регистратором текущего расхода жидкости, хронометром, дифференциатором, масштабирующими усилителем и потенциометром, причем один из опорных резисторов подключен через один из аналогово-цифровых преобразователей к регистратору набранного суммарного веса жидкости, задатчику дозы и хронометру, а второй опорный резистор через дифференциатор и масштабирующие усилитель и потенциометр подключен к другому аналогово-цифровому преобразователю и регистратору текущего расхода жидкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для гидравлических испытаний форсунок, в частности для определения неравномерности распределения жидкости по окружности конуса распыливания, и может быть использовано в авиамоторостроении и двигателестроении, а также в текстильной промышленности, приборостроении, кабельной технике и т.д., при измерении диаметров фильер и отверстий методом гидравлической нагрузки.

Известно устройство для испытания форсунок, содержащее корпус с установленным в нем зажимом для установки форсунки и неподвижный многосекционный приемник, секции которого сообщены с измерительными емкостями.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, связанная с тем, что приемник имеет конечное число секций и неподвижно расположен относительно форсунки.

Вследствие этого изменение расположения факела форсунки относительно секций приемника приводит к неповторяемости результатов измерения коэффициента неравномерности в пределах 25%.

Известно также устройство для испытания форсунок, содержащее корпус с зажимом для установки форсунки, приемник распыливаемой жидкости, установленный с возможностью вращения вокруг вертикальной оси зажима, ресивер с капиллярной трубкой, датчик перепада давления и сливной клапан.

Недостатком известного устройства является снижение точности измерения неравномерности распыливания жидкости вследствие возможного скопления воздуха в гидравлической системе из-за ее замкнутости на участке от приемника до ресивера. Воздух, захватываемый вращающимся приемником вместе с жидкостью, создает воздушные пробки и влияет на точность измерения перепада давления и расхода жидкости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для испытания форсунок, содержащее корпус с зажимом для форсунки, поворотный приемник распыливаемой жидкости с отражателем и приводным механизмом, ресивер и сливной клапан.

Устройство позволяет повысить производительность измерительных операций, однако, его точность недостаточна, поскольку градуировка в единицах действительного расхода жидкости по весу затруднена из-за сложности вычислений и непропорциональности показаний капиллярного датчика перепада давления.

Цель изобретения - повышение точности определения окружной неравномерности расхода жидкости и производительности измерительных операций.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для испытания форсунок, содержащее корпус с зажимом для форсунки, поворотный приемник распыливаемой жидкости с отражателем и приводным механизмом, ресивер и сливной клапан, согласно изобретению, снабжено весовым датчиком, имеющим автоматические весы с датчиком разбаланса, усилителем и электросиловым компенсатором, грузоприемной жидкостью, соединенной с ресивером посредством трубопровода и установленной на весовом датчике, двумя опорными резисторами, установленными на выходе усилителя последовательно с компенсатором, двумя аналого-цифровыми преобразователями, регистратором набранного суммарного веса жидкости, задатчиком дозы, регистратором текущего расхода жидкости, хронометром, дифференциатором и масштабирующими усилителем и потенциометром, причем один из опорных резисторов подключен через один из аналого-цифровых преобразователей к регистратору набранного суммарного веса жидкости, задатчику дозы и хронометру, а второй опорный резистор через дифференциатор и масштабирующие усилитель и потенциометр подключен ко второму аналого-цифровому преобразователю и регистратору текущего расхода жидкости.

В основе изобретения лежит принцип получения нового технического результата за счет того, что производится непосредственное и непрерывное измерение веса (массы) жидкости, проходящей в заданном секторе факела форсунки, суммирование приращений веса (массы) и непрерывное определение производной от приращения, т.е. весового расхода, а не опосредованное определение данных параметров через функциональную зависимость объема жидкости и перепада давления газа в мерной емкости.

Сущность изобретения поясняется чертежом, представлена схема конструкции устройства.

Устройство для испытания форсунок содержит полый корпус 1 с вертикально установленной испытуемой форсункой 2, закрепленной в зажиме 3, поворотный приемник 4 для распыливаемой жидкости 5 с отражателем 6 и приводным механизмом 7, например, шагового типа, ресивер 8 со спусковым клапаном 9, а также сливной клапан 10.

Трубопровод (трубка) 11 подсоединен от ресивера 8 к грузоприемной емкости 12, установленной на весовом датчике 13, содержащем автоматические уравновешивающие весы (например, коромыслового типа) 14, снабженные опорными узлами 15 и 16, датчиком разбаланса 17, например, индуктивного типа, усилителем 18 и электросиловым компенсатором (катушкой) 19, взаимодействующим с неподвижным магнитом 20.

Выход 21 усилителя 18 электрически последовательно соединен по уравновешивающему току I_y с компенсатором 19 и с опорными резисторами 22 и 23.

Опорный резистор 22 подключен через аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 24 к регистратору 25 набранного суммарного веса Pжидкости 5 в емкости 12 и к хронометру 26, фиксирующему время набора заданной дозы P_g, устанавливаемой задатчиком 27, подключенным к АЦП 24.

Опорный резистор 23 подключен через дифференциатор 28 и масштабирующие усилитель 29 и потенциометр 30 ко второму аналого-цифровому преобразователю (АЦП) 31 и к регистратору 32 текущего расхода жидкости Q = .

Тарировочное устройство, например пружина 33, закрепленная на весах 14, служит для "выборки" веса Р_о емкости 12.

Синхронизирующее устройство 34, например, электроконтактного типа, установленное на приводном механизме 7, фиксирует угловое положение поворотного приемника 4, в том числе начальное, промежуточные и конечное положения путем подачи стробирующих импульсов S_i в регистраторы 25 и 32.

Двигатель 35 служит для вращения приводного механизма 7.

Дополнительные элементы автоматики, например, для управления сливного клапана 10 путем его подъема на высоту h, для питания двигателя 35, регистраторов 25 и 32 и т.д. для упрощения чертежа не показаны.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении начальный уровень жидкости 5 в ресивере 8 зафиксирован на высоте Н, грузоприемная емкость 12 разгружена и пуста, а весы 14 находятся в исходном незаклоненном положении, причем корректировка этого положения ведется за счет тарировочного устройства 33.

При подаче жидкости 5 в испытуемую форсунку 2 "измеряемая" часть жидкости 5 в ее соответствующем секторе улавливается поворотным приемником 4, вращаемым от приводного механизма 7 и поступает в ресивер 8, а друга "неизмеряемая" часть жидкости 5 попадает на отражатель 6 и стекает вниз и скапливается внутрь полого корпуса 1.

Жидкость 5 из ресивера 8 поступает по трубопроводу 11 в грузоприемную емкость 12, воздействуя своим весом P на весовой датчик 13, в котором уравновешивающие весы 14 испытывают отклонение и с помощью датчика разбаланса 17 создают электрический сигнал U_вх, поступающий в усилитель 18, где он усиливается и преобразуется и в виде уравновешивающего тока I_y поступает в компенсатор 19, создающий компенсационную силу F_k, возвращающую весы 14 в исходное положение, при котором их отклонение стремится к нулю Y->> 0.

Величина тока I_y и падения напряжения на резисторах 22 и 23 U_оп1 = I_yR_оп1 и U_оп2 = =I_yR_оп2, где R_оп1 и R_оп2 - сопротивления опорных резисторов 22 и 23, служит мерой набранного суммарного веса P жидкости 5, собранной поворотным приемником 4 и поступившей в емкость 12:

P = K₁I_y = K₂U_оп1 = K₃U_оп2, (1) где К₁, К₂ и К₃ - масштабные коэффициенты.

Падение напряжения U_оп1 с опорного резистора 22 поступает в АЦП 24, где оно преобразуется в цифровую форму, и далее поступает в регистратор 25, набранного суммарного веса P, проградуированный в единицах веса (массы).

Одновременно, падение напряжения U_оп2 с опорного резистора 23 поступает на дифференциатор 28, где электрический сигнал дифференцируется, и в виде дифференциала Q = K через масштабирующие усилитель 29 и потенциометр 30 подается в АЦП 31, преобразующий его в цифровую форму для регистрации в регистраторе 32 текущего расхода Q = .

Стробирующие импульсы S_i, подаваемые от синхронизирующего устройства 34 в регистратор 25, позволяют фиксировать моменты набора веса P жидкости 5 за один полный оборот, два полных оборота и т.д. поворотного приемника 4, а также в его промежуточных положениях, как в непрерывном, так и в ступенчатом его перемещении, а также при остановках в требуемых точках или площадках.

Кроме того, стробирующие импульсы S_i, подаваемые в регистратор 32 позволяют фиксировать текущее значение весового расхода Q = в требуемых начальных, промежуточных и конечных точках или площадках полного оборота приемника 4, т. е. измерить неравномерность распределения жидкости по окружности конуса распыливания испытуемой форсунки 2.

Градуировка регистратора 25 в единицах веса Р ведется путем наложения образцовых гирь известной массы на весовой датчик 13, например непосредственно в емкость 12.

Градуировка регистратора 32 в единицах расхода Q = ведется при равномерном режиме подачи жидкости 5 в форсунку 2 и при остановке поворотного приемника 4 на заданном участке окружности факела распыливания жидкости 5 испытуемой или образцовой форсунки 2. При этом производится установка с помощью задатчика 27 начального P_1g и конечного P_2g значения набранной дозы, например, P_1g = =5 г и P_2g = 105 г, т.е. величины дозы P_g = =P_2g - P_1g = 105 - 5 = 100 г, и наблюдения показаний хронометра 26, включаемого автоматически от АЦП 24 в момент "прохождения" значения P_1g и выключаемого в момент "прохождения" значения P_2g, т.е. наблюдения показаний хронометра 26, за какой временной интервал t данная доза Р_д будет "набрана", после чего производится корректировка масштаба показаний регистратора 32 с помощью потенциометра. При этом равномерный набор жидкости 5 в емкости 12 до окончания корректировки масштаба продолжается.

Исследование комплекса предложенных конструктивно-схемных решений в новом устройстве для испытания форсунок позволяет получить эффект повышения точности определения окружной неравномерности расхода жидкости и производительности измерительных операций за счет автоматизации процесса определения расхода непосредственно в единицах веса (массы) и исключения непропорциональных функциональных зависимостей расхода от вторичных параметров (давления воздуха, объема и т.д.).

Наличие весового датчика с автоматическими весами, охваченными системой силового электромагнитного уравновешивания и с двумя системами цифрового отсчета по основному сигналу и по его производной, позволяет, наряду с повышением точности и производительности измерительных операций, добиться независимости показаний от изменения внешней среды, например, от давления воздуха.