RU2729170C1 - Device for determining content of water and other impurities diesel fuel - Google Patents

Abstract

FIELD: measurement.

SUBSTANCE: invention relates to operation of motor and tractor equipment, and in particular to methods of controlling fuel quality for water content and fuel preparation for combustion. Disclosed device for determining water content in diesel fuel includes a light wave emitter, a light wave detector, a measuring container, a control unit, a fuel supply channel, a piezoelectric temperature sensor, check valve, a jet hole and optical fibres oriented along the fuel flow direction at angle of 90° and wrapped with thin-coiled fibre in form of spiral from water-absorbing material. When water is present in the fuel, it diffuses into thin-coiled fibres from water-absorbing material, which cause change of optical properties of the fibre. Piezoelectric temperature sensor determines the temperature of the tested fuel and serves as a correction factor for processing by the control unit.

EFFECT: possibility of rapid analysis of state of diesel fuel on water content.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к эксплуатации автотракторной техники, а в частности к способам контроля качества топлива на содержание воды и подготовки топлива к сгоранию.The invention relates to the operation of automotive equipment, and in particular to methods for monitoring the quality of fuel for water content and preparing fuel for combustion.

Известно устройство для ультразвукового исследования дизельного топлива (№57013 U1 RU, опубл. 27.09.2006), содержащее генератор прямоугольных импульсов, водяной термостат, рабочую камеру с исследуемым топливом и размещенными в ней пьезоизлучателем и приемным пьезоэлементом, которая позволяет определить основные показатели дизельного топлива и выводить информацию в цифровом виде аналитического блока.A device for ultrasonic examination of diesel fuel (No. 57013 U1 RU, publ. 09/27/2006) is known, containing a rectangular pulse generator, a water thermostat, a working chamber with a test fuel and a piezoelectric emitter and a receiving piezoelectric element placed in it, which allows you to determine the main indicators of diesel fuel and display information in digital form of the analytical unit.

К недостаткам вышеприведенного устройства является низкая точность измерения и недостаточное число показателей качества топлива, а также большое влияние субъективного фактора.The disadvantages of the above device are low measurement accuracy and insufficient number of fuel quality indicators, as well as a large influence of the subjective factor.

Так же известно устройство контроля качества жидких смесей (Артюнов О.С. Датчики состава и свойств веществ / Орлик Сергеевич Арутюнов - М. - Л.: Энергия, 1966. - 160 с.), в котором исследуемая жидкость поступает в датчик, представляющий собой конденсатор с определенной емкостью, измерение сводится к определению величины емкости конденсатора и диэлектрической проницаемости среды, являющийся функцией ее состава.A device for controlling the quality of liquid mixtures is also known (Artyunov O.S. Sensors of the composition and properties of substances / Orlik Sergeevich Arutyunov - M. - L .: Energy, 1966. - 160 p.), In which the investigated liquid enters the sensor, which is capacitor with a certain capacity, the measurement is reduced to determining the value of the capacitance of the capacitor and the dielectric constant of the medium, which is a function of its composition.

К недостаткам этого устройства можно отнести сложность устройства измерительного моста и неточность вследствие зависимости диэлектрической проницаемости от температуры жидкой смеси.The disadvantages of this device include the complexity of the device of the measuring bridge and the inaccuracy due to the dependence of the dielectric constant on the temperature of the liquid mixture.

Известен способ контроля обводненности дизельного топлива (№ SU 1814694, опубл. 07.05.1993), реализованный устройством, которое содержит датчик контроля, установленный в нижней части фильтра тонкой очистки, между корпусом и крышкой датчика установлена крупноячеистая сетка, на которой помещен химический реагент. В осевом отверстии крышки установлена трубка из прозрачного материала и в ее нижней части установлены светодиод и фотодиод, в корпусе установлена вторая трубка из прозрачного материала, в верхней части которой размещен светодиод и фоторезистор. Дизельное топливо поступает в фильтр, и когда уровень воды достигнет верхнего торца первой трубки, вода поступает в полость датчика, и при контакте с химическим реагентом происходит химическая реакция с выделением водорода. Изменения светового потока вследствие наличия водорода фиксируются фотодиодом, сигнал с которого обрабатывается и генерируется сигнал о предельном уровне воды в фильтре.A known method for controlling the water cut of diesel fuel (No. SU 1814694, publ. 07.05.1993), implemented by a device that contains a control sensor installed in the lower part of the fine filter, between the body and the sensor cover is a coarse mesh, on which a chemical reagent is placed. A tube made of transparent material is installed in the axial hole of the cover, and an LED and a photodiode are installed in its lower part, a second tube made of transparent material is installed in the housing, in the upper part of which there is a LED and a photoresistor. Diesel fuel enters the filter, and when the water level reaches the upper end of the first tube, water enters the sensor cavity, and upon contact with a chemical reagent, a chemical reaction occurs with the release of hydrogen. Changes in the luminous flux due to the presence of hydrogen are recorded by a photodiode, the signal from which is processed and a signal is generated about the limiting water level in the filter.

Недостатком вышеприведенного устройства является необходимость установки фильтров-сепараторов для удаления воды и устройств возврата в исходное состояние.The disadvantage of the above device is the need to install filter-separators to remove water and return devices to its original state.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению служит устройство определения содержания воды в топливе оптическими средствами (№ WO 2011027099, опубл. 10.03.2011). В устройстве использованы полимерные оптические волокна чувствительные к наличию воды, которые изменяют свои оптические свойства в присутствии воды в жидком топливе. Водопроницаемость материала оптических волокон позволяет воде проникать в волокна и, тем самым, влиять на его показатель преломления или геометрию и, следовательно, изменять характеристику отражения или пропускания, по которой судят о количестве воды в топливе.The closest analogue to the proposed technical solution is a device for determining the water content in fuel by optical means (No. WO 2011027099, publ. 10.03.2011). The device uses polymeric optical fibers sensitive to the presence of water, which change their optical properties in the presence of water in liquid fuel. The water permeability of an optical fiber material allows water to penetrate the fibers and thereby affect its refractive index or geometry and therefore alter the reflection or transmission characteristic, which is used to judge the amount of water in the fuel.

Предлагаемое изобретение обеспечивает новый технический результат - возможность оперативного анализа состояния дизельного топлива на содержание воды.The proposed invention provides a new technical result - the ability to quickly analyze the state of diesel fuel for water content.

Данный технический результат достигается тем, что в устройстве для определения содержания воды в дизельном топливе, включающем оптическое волокно, излучатель световых волн, приемник световых волн, измерительную емкость, блок управления, в измерительной емкости установлены канал подвода топлива, пьезоэлектрический датчик температуры, обратный клапан, жиклерное отверстие и оптические волокна, ориентированные к потоку под углом 90° и обвитые тонкоскрученным волокном в виде спирали из водопоглощающего материала.This technical result is achieved by the fact that in the device for determining the water content in diesel fuel, including an optical fiber, a light wave emitter, a light wave receiver, a measuring container, a control unit, a fuel supply channel, a piezoelectric temperature sensor, a check valve are installed in the measuring container, orifice and optical fibers oriented to the flow at an angle of 90 ° and entwined with finely twisted fiber in the form of a spiral made of water-absorbing material.

Оптические волокна, обвитые тонкоскрученным волокном в виде спирали из водопоглощающего материала, повышают скорость диффузии воды в материал, которое влияет на время отклика устройства в целом.Optical fibers entwined with a finely twisted fiber in the form of a spiral of water-absorbent material increase the rate of diffusion of water into the material, which affects the response time of the device as a whole.

Удерживание светового импульса происходит вследствие того, что коэффициент преломления оптического волокна выше, чем у обвитой оболочки, таким образом происходит полное отражение светового луча внутри оптического волокна, при отсутствиях воды в топливе.The retention of the light pulse occurs due to the fact that the refractive index of the optical fiber is higher than that of the wrapped cladding, thus there is a complete reflection of the light beam inside the optical fiber, in the absence of water in the fuel.

Температура топлива влияет на оптические свойства волокна, вследствие появляются искажения световых сигналов что в свою очередь ведет к недостоверности полученных результатов, для исключения этого фактора устанавливается пьезоэлектрический датчик температуры, по показаниям которого формируется поправочный коэффициент.The fuel temperature affects the optical properties of the fiber, as a result of distortions of light signals appear, which in turn leads to the unreliability of the results obtained; to eliminate this factor, a piezoelectric temperature sensor is installed, according to the readings of which a correction factor is formed.

Представлена принципиальная схема предложенного устройства.A schematic diagram of the proposed device is presented.

Данное устройство состоит из измерительной емкости 1, в которой имеются два сквозных канала 2 и 3. На подводном канале 2 установлен обратный клапан 4. В центральной части емкости 1 имеются оптические волокна 5 на которую обвиты тонкоскрученные волокна в виде спирали из водопоглощающего материала 6 и ориентированные по потоку движения топлива под углом 90°. В нижней части устройства установлен пьезоэлектрический датчик температуры 7. На выходном канале отвода топлива имеется жиклерное отверстие 3. С наружней стороны устройства паралельно оптическим волокнам 5 диаметрально противоположно установлены излучатель 8 световых волн и приемник 9 соединенные с блоком управления 10.This device consists of a measuring tank 1, in which there are two through channels 2 and 3. On the underwater channel 2 there is a check valve 4. In the central part of the tank 1 there are optical fibers 5 on which finely twisted fibers are entwined in the form of a spiral of water-absorbing material 6 and oriented along the flow of fuel at an angle of 90 °. A piezoelectric temperature sensor 7 is installed in the lower part of the device. There is an orifice hole 3 on the fuel outlet channel 3. On the outside of the device, parallel to the optical fibers 5, a light wave emitter 8 and a receiver 9 are installed diametrically opposite to the control unit 10.

Предложенное устройство работает следующим образом.The proposed device works as follows.

Топливо под давлением подается по каналу 2, преодолевая усилие пружины обратного клапана 4, в емкость 1. Клапан 4 необходим для предотвращения вспенивания топлива. Излучатель 8 направляет последовательность световых волн заданной длины через оптическое волокно 5. Приемник 9 определяет изменение сдвига волны светового излучения. При присутствии в топливе воды, происходит ее диффузия в тонкоскрученные волокна из водопоглощающего материала 6, которые вызывают изменение оптических свойств волокна 5. Пьезоэлектрический датчик температуры 7 определяет температуру тестируемого топлива и служит корректировочным коэффициентом для обработки блоком управления 10. На пути выхода жидкости из емкости 1 жиклерное отверстие 3 создает препятствие течению жидкости и служит ограничителем пропускной способности.Fuel under pressure is supplied through channel 2, overcoming the force of the spring of the check valve 4, into the container 1. Valve 4 is necessary to prevent foaming of the fuel. Emitter 8 directs a sequence of light waves of a given length through the optical fiber 5. Receiver 9 detects the change in the shift of the light wave. When water is present in the fuel, it diffuses into finely twisted fibers from the water-absorbing material 6, which cause a change in the optical properties of the fiber 5. The piezoelectric temperature sensor 7 determines the temperature of the tested fuel and serves as a correction factor for processing by the control unit 10. On the way out of the liquid from the container 1 orifice 3 creates an obstacle to the flow of liquid and serves as a limiting capacity.

Предлагаемое изобретение обеспечивает возможность оперативного анализа состояния дизельного топлива на содержание воды.The proposed invention makes it possible to quickly analyze the state of diesel fuel for water content.

Claims (1)

Устройство для определения содержания воды в дизельном топливе, включающее оптическое волокно, излучатель световых волн, приемник световых волн, измерительную емкость, блок управления, отличающееся тем, что в измерительной емкости установлены канал подвода топлива, пьезоэлектрический датчик температуры, обратный клапан, жиклерное отверстие и оптические волокна, ориентированные к потоку под углом 90° и обвитые тонкоскрученным волокном в виде спирали из водопоглощающего материала.A device for determining the water content in diesel fuel, including an optical fiber, a light wave emitter, a light wave receiver, a measuring container, a control unit, characterized in that a fuel supply channel, a piezoelectric temperature sensor, a check valve, an orifice and optical fibers oriented to the flow at an angle of 90 ° and entwined with a finely twisted fiber in the form of a spiral of water-absorbing material.

Images