Топливные дозирующие насосы доступны на рынке уже 25 лет. Первоначально использовался для топливных стояночных отопителей в мобильных установках – грузовые автомобили, легковые автомобили – этот тип разумная дозирующая единица в настоящее время применяется во многих областях. Основываясь на опыте подачи топлива, насос-дозатор был усовершенствован для подачи и измерения более или менее любого вида жидких сред. Одна из самых инновационных областей применения такого компактного дозатора единиц — это технология риформинга топливных элементов, в которой постоянный поток определенного количества топлива желательно.

Этот тип насосов сочетает в себе возможности всасывания, подачи и соответственно дозирования жидкости, тем самым помогая оптимизировать существующие системы. Благодаря характеристикам компактный дозатор позволяет избежать сложных гидравлических систем в отличие от раздельной системы подачи жидкостей и последующего их учета, широкая интеграция функций приводит к менее сложным, более надежным системам. Некоторые компоненты могут стать необязательными элементами, такие как датчики, запорные клапаны или форсунки. Таким образом, количество электрических и гидравлические интерфейсы могут быть сведены к минимуму, так что общие затраты на систему стать значительно ниже.

Дозаторы дозируют топливо сбалансированно. Поскольку они разработаны как электромагнитные поршневые насосы с приводом, поршень перемещается от одного до нескольких раз в секунду. Дозирующие насосы способны перекачивать определенный небольшой объем за один ход. Следовательно, исходя из этого точного объема, общий расход определяется только частотой движения поршня, т.е. основа для легкого управления. Это преимущество, т.е. е. точный замер, оплачивается недостатком пульсирующего потока, который обусловлен принципом работы поршневого насоса. Текущие исследования характеристик потока показывают значительный потенциал, который кроется в сочетание обоих принципов: постоянный расход и точное дозирование. Этот эффект может быть достигнут за счет соответствующей конструкции насоса или использования встроенных шумоглушителей. На основе соответствующего теста результаты, исследуются потенциальные факторы влияния, такие как противодавление, температура и т.д.

Измерительные устройства

Разработаны и серийно изготавливаются комплексные поршневые насосы для дозирования топлива. Используя специальную конструкцию насоса и привода, конструкция особенно подчеркивает это намерение, уменьшая объем хода и интеграцию аттенюатора. Таким образом, оставшиеся импульсы давления снижаются в широком диапазоне температур, даже при очень низких температурах, так что они не заметны в системе.

Разработка для отопителей, работающих на дизельном топливе, для грузовых автомобилей. В серийных материалах производство с 1995 года, эта первоначальная область применения была расширена, и вскоре стала основным дозирующим насосом для нескольких применений. Для этого типа характерны прочная конструкция, упрощающая конструкцию. Превышение обычных мер для улучшения серийных продуктов, спектр мощности был значительно расширен без увеличение внешних размеров. Это серийный насос, специально разработанный для агрессивных и потенциальных будущих видов топлива. Исходя из этого, прототипы дозаторов представляют новое поколение насосов с оптимизированной конструкцией, характеризующейся значительно меньшими размерами. Тем не менее, производительность этих прототипов сохраняется на прежнем высоком уровне или даже улучшается.

Исходя из этого, эти типы дозирующих насосов используются для других целей. В 2000 году использование дозирующих насосов, использующих принцип поршневого насоса, было ограничено на рынке топливных обогревателей в основном для мобильного применения. С тех пор специальные навыки, объединенные в этих дозирующих насосах: заливка, всасывание, доставка, дозирование/измерение. Они расширили спектр приложений и позволили оптимизировать для существующих объектов. Благодаря сумме характеристик компактный дозатор позволяет и проектировщики отказались от сложных дозирующих систем, регулируемых по давлению. Широко продвинутый интеграция функций и возможностей делает многие компоненты необязательными. В отличие от отдельных систем дозирования и подачи жидкостей, дорогостоящие компоненты в виде датчиков, запорные клапаны и форсунки, которые должны быть дорогостоящими, не обязательно нужны.

Таким образом, общее количество электрических, гидравлических и механических интерфейсов может быть уменьшено и сведены к минимуму. Это приведет к значительному снижению общего веса, установки, пространство, упрощенные топливопроводы и общие затраты. Вспомогательные силовые установки (ВСУ), использующие топливные элементы, в основном нуждаются в топливе в особом состоянии. Жидкость и углеводороды должны быть преобразованы в газовую смесь, содержащую водород, с использованием реформатора. Грузовики, самолеты и автомобили обычно работают на жидком топливе, например, на дизельном топливе, на борту которых есть риформинг перед поступлением в топливный элемент. Отсюда компактная конструкция и отдельные компоненты и малый вес являются необходимостью. Эти системы могут использовать технологию твердооксидных топливных элементов. Такие выгодны тем, что относительно независимой от двигателя доступности электрических функций, особенно если они сильно интегрированы и устанавливаются компоненты, выполняющие все необходимые функции. Встроенные запорные клапаны могут гарантировать безопасность во всех критических ситуациях, так как топливо не может выпасть из системы подачи топлива. Клапан на выходе предотвращает попадание газа в насос и подачу топлива.

Режим работы дозирующих насосов

Привод с электромагнитным приводом перемещает дозирующую систему. Показан привод в разрезе в нормальном положении, т.е. не под напряжением. Приводится в действие соленоидом, насос и поршень попеременно буксируется в осевом направлении в цилиндре насоса из крайнего положения в другой. Жидкость всасывается в насос через фильтр, проходя уплотнительный элемент.

Этот уплотнительный элемент является одним из элементов безопасности, поскольку он предотвращает протекание среды назад в случае обесточенного пассивного состояния узла учета. Впоследствии жидкость течет по поверхности якоря и вливается в поперечное отверстие патрубка насоса в цилиндр, а затем в объем насоса. Этот объем насоса точно определяет количество жидкости, выбрасываемой при каждом ходе дозирующего насоса. При этом жидкость прохождение другого уплотнительного элемента и клапана на выходе, т.е. давления. Приводной механизм дозатора работает с помощью электромагнита. При подаче питания на катушку в ферромагнитном контуре устанавливается магнитное поле.

Действие силы основано на стремлении магнитного поля закрыть воздушный зазор между полюсом и якорем, скользящий якорь перемещается в осевом направлении. Показан этот воздушный зазор с конусообразной геометрией. После отключения напряжения якорь и поршень под действием пружины буксируется назад и снова достигает нормального конечного положения. При подаче электрического сигнала жидкость проталкивается через открытый таким образом шаровой клапан.

Вернувшись в нормальное конечное положение, насос может всасывать дополнительное количество жидкости, т.к. шаровой кран на стороне нагнетания закрывается, и в объеме насоса создается низкое давление. Как только поршень проходит поперечное отверстие, в этот объем может поступать дополнительная жидкость. С каждым электрическим импульсом и в зависимости от стратегии управления эта последовательность может выполняться несколько раз в секунду, каждый удар излучает фиксированный и точный объем. Таким образом, контролируя ведущей тактовой частоты определяется общее количество измеряемой жидкости.

Дозирование подачи топлива

Поскольку точный расход характеризуется точно определенным объемом, выбрасываемым за один ход, тактовая частота определяет общий поток за период времени. График иллюстрирует эту линейную корреляцию для двух типов дозаторов: высокого расхода и насосы-дозаторы малого расхода. Три части каждого типа были измерены для графика. Благодаря тому, что все эти линии лежат друг на друге, превосходный точность становится очевидной.

Для исследования скорости потока в зависимости от тактовой частоты была использована тестовая установка. Выбраны следующим образом: каждый насос приводился в действие фиксированным напряжением U = 12 В и импульсом ширина фиксируется при t ON = 25 мс при температуре окружающей среды. Для испытаний был выбран негорючий жидкий углеводород. Эта жидкость была взята из стакана и размещена на шкале. Испытываемый насос располагался горизонтально и адаптировался с выпускной линией, ведущая в отдельную канистру в условиях атмосферного давления. Каждая серия измерений состояла из 100 отдельных выстрелов, выполненных с постоянной тактовой частотой. Скорость потока – это усредненное значение этих выстрелов, полученное из массы разница фиксируется весами. Определяли объем топлива, подаваемый одним выстрелом насоса. Насос под тест приводился в действие за один ход поршня и отсасывал тестовую жидкость из стакана, который поставили на весы. Разница масс до и после включения насоса равна базе для подаваемого объема за ход. Насос работал с низкой частотой f = 0,5 Гц [насос с низким расходом] или f = 1,0 Гц [насос с высоким расходом] соответственно, напряжение составляло U = 12 В с длительностью импульса t ВКЛ = 25 мс. Соответствующие данные, такие как напряжение U, ток I, давление на выходе Р вых и массу исследуемой жидкости m Fluid фиксировали непрерывно. Все дозаторы показывают идеальную точность от выстрела к выстрелу со стандартным отклонением значительно меньше 1 %. В абсолютных числах объем, доставляемый за один ход, может быть по сравнению с каплей дождя. Согласно литературным данным, типичная капля дождя считается размер от 40 до 50 мм³, соответствующий размеру доставляемого объема за ход.

Для большого количества применений средний расход нескольких одиночных выстрелов намного более актуально, чем рассмотрение одного единственного выстрела. Каждый насос включался на 100 выстрелов и оценивалась разница масс до пуска насоса и после 100 выстрелов. С помощью этого метода рабочие параметры насоса могут быть изменены в определенных пределах. В результате измерений для различных типов насосов показаны путем представления разницы и среднего расхода 100 выстрелов относительно среднего значения 200 повторных измерений. Что касается среднего расхода, точность насосов даже значительно лучше, чем у одиночных выстрелов. В полевых условиях обычно усредненные результаты следует учитывать при компоновке соответствующей системы. Стандартное отклонение насосы-дозаторы рассчитаны с 0,15 % и не превышают 0,31 %. Таким образом, точность «среднего расхода», представляющего основное требование к большинству полевых приложений, находится на превосходном уровне.

Точное дозирование в течение всего срока службы

Дозирующие устройства должны обеспечивать точное дозирование в течение всего срока службы. Следовательно, все конструкции насосов были последовательно проверены в испытаниях на долговечность с различными видами топлива, даже с биодизельным топливом, содержащим агрессивные вещества. Глобальное использование приборов учета этого типа требует прочная конструкция и прочные материалы, так как они находятся в непосредственном контакте с жидкостями. Хорошо известен надежность, насосы-дозаторы, доступные в настоящее время, способны подавать все виды топлива, которые коммерчески доступны. На будущее были проведены исследования для выполнения особые требования к топливу из биомассы, которое потенциально может подвергаться вырождению. Для этого намерения протестируйте использовалось топливо, представляющее абсолютно наихудшие условия, например, топливные смеси, содержащие водную, кислотную и перекисную фракции. Эти испытательные топлива представляют собой химические вещества, которые частично недоступных видов топлива и должны быть составлены специально для этих исследований.

Для насосов прошел испытание на долговечность с дизельным топливом со сверхнизким содержанием серы на период времени 13 500 часов, приводимых в действие с высокой частотой f = 20 Гц. В конце это испытание на прочность, около 1 000 млн циклов отклонение измеренного расхода составило менее 1,5 % от номинальной стоимости. После демонтажа отдельных частей насосов, каждая деталь выглядела как новая, были видны только минимальные следы использования. Для дозирующего насоса испытание на долговечность с агрессивным дизельным топливом, проводили при температуре 50 °С. Продолжительность составила 1000 часов с тактовой частотой привода 17 Гц, т.е. 61 миллион циклов. Отклонение измеряемого расхода показатель после завершения испытания на долговечность был незначительным. Все отдельные части насосов не показывают какого-либо значительного износа и были признаны сопоставимыми с неиспользованными условиями.

Превосходную точность дозирования характеризует линейные дозаторы. Эта точность почти не зависит от противодавления и имеет пожизненную гарантию. Даже гипотетическая химическая жидкость, считающаяся худшим топливом в мире, прошла испытания без вредных последствий. После 1000 часов испытаний, детали выглядят как новые. Кроме того, тест в течение 13 500 часов не показал деградации. Исследования этого показали точность значительно менее 1% отклонения от среднего потока. Средние значения заранее заданного количества ударов показывают еще лучшие результаты менее 0,2 %. Помимо точности, эти рядные насосы демонстрируют и другие характеристики.

Специальные характеристики, такие как самовсасывание, прочная конструкция, высокий класс защиты и герметичность, высокая вариативность в отношении гидравлических и электрических разъемов. Они есть и не требует технического обслуживания и рассчитан на срок службы дозирующей системы.

Для использования в системах топливных элементов и особенно для подачи топлива в риформеры, насосы-дозаторы представляют собой комплексное решение. Без дополнительных компонентов, отключение клапанов обязательно. Таким образом, предлагается экономичное решение, готовое к поставкам, как подтверждают разработки и серийного производства.