Двухпозиционный тепловой регулятор уровня жидкости

 

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано в устройствах для поддержания уровня жидкости, например криогенных, в диапазоне между заданными значениями в экспериментальной физике низких температур, криоэлектронике, низкотемпературной калориметрии, дилатометрии и т.д. Цель изобретения - упрощение устройства . Для этого двухпозиционный теп ловой регулятор уровня жидкости содержит термоэлектрические преобразователи 1,2, имеющие разгаре градуировочные характеристики, включенные встречно-последовательно и подключен- g ные к усилителю 3, а также содержит компаратор 4, блок 5 управления и исполнительный блок 6. Блок 5 содержит элемент ИЛИ 7 и триггер 8. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистичесних

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ пРи Гкнт сссР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 4262540/24-24 (22) 15.06.87 (46) 23.12.88. Вюл. У 47 (71) Опытное конструкторско-технологическое бюро с опытнь1м производством

Института металлофизики АН УССР (72) В.С.Ступак (53) 62.50 (088.8) (56). Bardou I. and Ropke А. Liquid

nitrogen level control with low high regulation.-Cryogenics, v.12, Ф 2, р. 58 59.

Sarpangal S. Automatic liqnid

1ече1 controller uses IC timer.Klectroni c Kngineering, 1977, v.49, 9 598, р.20.

Иатент Великобритании В 2128340, кл. G 01 F 23!24,опублик. 26,04.84. (54) ДВУХПОЗИЦИОННЬЙ ТЕПЛОВОЙ РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

„„SU„„446606 А 1 (51)4 G 05 D 9/12 (57) Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано в устройствах для поддержания уровня жидкости, например криогенных, в диапазоне между заданными значениями в экспериментальной физике низких температур, криоэлектронике, низкотемпературной калориметрии, дилатометрии и т.д.

Цель изобретения - упрощение устройства, Для этого двухпозиционньй теп » ловой регулятор уровня жидкости содержит термоэлектрические преобразователи 1,2, ииекицие разные градуировочные характеристики, включенные встречно-последовательно и подключен- ф ные к усилителю 3, а также содержит компаратор 4, блок 5 управления и исполнительный блок 6. Блок 5 содержит элемент ИЛИ 7 и триггер 8. 1 s,п. ф-лы, 2 ил.

1446606

Изобретение относится к технике автоматического регулирования и может быть использовано в устройствах для поддержания уровня жидкостей напри9

5 мер криогенных, в диапазоне между заданными значениями в экспериментальной физике низких температур, криоэлектронике, низкотемпературной калориметрии, дилатометрии и т.д. 10

Цель изобретения — упрощение устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — диаграммы сигналов, поясняющие работу устройства.

Двухпозиционный тепловой регулятор уровня жидкости содержит соединенные встречно-последоВательно первый термоэлектрический преобразователь 1 являющийся датчиком ниж него уровня, и второй термоэлектрический преобразователь 2, являющийся датчиком верхнего уровня, подключенные к входу усилителя 3, выход кото- 25 рого через компаратор 4 подсоединенк блоку 5 управления, подключенного своим выходом к входу исполнительного блока 6 и содержащего элемент

ИЛИ 7, первый вход и выход которого 30 соответственно являются входом и выходом блока 5 управления, H триггер

8, один вход которого соединен с шиной "Пуск", другой вход и выход триггера 8 подключены соответственно к первому и второму входам элемента

ИЛИ 7. Термоэлектрические преобразователи 1 н 2 размещены в резервуаре

9 с жидкостью.

В качестве термоэлектрических 40 преобразователей 1 и 2, выполняющих функцию датчиков уровня, например,, жидкого азота, можно применить любые . две термопары, выполненные из разных материалов и поэтому имеющие разные градуировочные характеристики. Например, в качестве датчика 1 нижнего уровня можно использовать хромелькопелевую термопару, а в качестве датчика 2 верхнего уровня — хромель50 алюминиевую термопару, имеющую более низкую крутизну градуировочной характеристики, чем хромель-копелевая термопара. Причем для повышения надежности конструкции датчиков и устройства в целом путем устранения соединения однополярных электродов термоэлектрических преобразователей при их дифференциальном включении датчики можно выполнить из трех последовательно соединенных отрезков проводов, например, копель-хромельалюмель, выбрав длину хромелевого провода равной расстоянию между нижним и верхним уровнями регулирования.

Регулятор работает следующим образом.

При отсутствии хладагента в резервуаре 9 температура спаев термоэлектрических преобразователей 1 и 2 и их свободных концов, подключенных к входу усилителя 3, одинакова и сигнал на выходе усилителя 3 практически равен нулю. При необходимости подачи хладагента в резервуар 9 в момент времени t (фиг.2) на шину "Пуск" блока 5 управления подают запускающий импульс, сформированный, например, при включении источника питания регулятора (формирователь не показан), в результате чего на выходах триггера 8 и блока 5 устанавливается уровень логической "1", включающий исполнительный блок 6, замыкающий цепи электромагнитного клапана и электронагревателя (фиг. 2; Е, Е, t„).

При этом выход из сосуда Дьюара в атмосферу перекрывается, давление в нем повышается и хладагент начинает подаваться в резервуар 9.

По мере повышения уровня жидкости значение сигнала на выходе термоэлектрических преобразователей 1 и 2 растет, так как увеличивается сигнал термопары 1 и достигает максимального значения при ее затоплении в момент времени t (практически составляет порядка 10,2 мВ для датчиков из хромель-копелевой и хромель-алюминиевой термопар) . При этом значение напряжения Е, на выходе усилителя 3 достигает значения Е „, т.е. значения верхнего порога переключения компаратора 4, соответствующего нижнему уровню жидкости. На выходе компаратора

4 устанавливается уровень логической

"1", сбрасывающий триггер 8 в нулевое состояние, но сохраняющий при этом высокий уровень выходного напряжения блока 5, в результате чего подача криогенной жидкости в резервуар продолжается (фиг. 2, t<). Дальнейшее повышение уровня хладагента приводит к снижению температуры у верхнего датчика и росту выходного сигнала термопары 2 при постоянном уровне сигнала термопары i, что приводит к з

144660 уменьшению значения напряжения на входе усилителя 3 (фиг. 2, Е„; t

- t ). .Благодаря различным градуировочным характеристикам термоэлектрических преобразователей 1 и 2 и при5 менению в данном случае в качестве датчика 2 верхнего уровня хромельалюмелевой термопары, имеющей более низкую крутизну градунровочной харак- 10 теристики, чем хромель-копелевая термопара 1, при затоплении в момент времени датчика 2,верхнего уровня, значение сигнала Е, на входе усилителя 3 падает до некоторого отличного от нуля уровня, определяемого разностью значений термо-ЭДС термоэлектрических преобразователей 1 и 2 при погружении их в хладагент (практически составляет порядка 4, 1 мВ) и И выходной сигнал усилителя 3 достигает значения Е, т.е. значения нижнего порога переключения компаратора

4, соответствующего верхнему уровню жидкости. В результате этого на выхо- 25 де компаратора 4 устанавливается низкий уровень напряжения - логический

1ФЛ11

При этом блок 5 управления отключает электронагреватель, открывает 3б электромагнитный клапан исполнительного блока 6 и подача криогенной жидкости в резервуар 9 прекращается (фиг. 2, t ).

Пр и уровня жидко ж след--35 ствие ее испарения компаратор 4 не меняет своего состояния до момента

4 ремени „, когда уровень хладагента опускается ниже рабочего спая термоэлектрического преобразователя 1, и усиленный усилителем 3 дифференциальный сигнал с датчиков достигает значения верхнего порога Е переключения компаратора 4, в результате чего на его выходе устанавливается уровень логической "1" и начинают повторяться описанные процессы (фиг. 2, t ) Формула изобретения

1. Двухпозиционный тепловой регулятор уровня жидкости, содержащий два термоэлектрических преобразователя и последовательно соединенные усилитель, компаратор, блок управления и исполнительный блок, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения теплового регулятора, в нем термоэлектрические преобразователи выполнены с различили градуировочными характеристиками, соединены встречно-последовательно одними выводами, а другими выводами подключены к усилителю.

2. Регулятор о н.1, о т л ич а ю шийся тем, что блок управления содержит элемент КПИ и триггер, причем выход элемента ИЛИ является выходом блока, выход триггера подключен к первому входу элемента ИЛИ, первый вход триггера подключен к шине "Пуск", а второй вход элемента ИЛИ и второй вход триггера объединены и являются входом блока.

3446606

Составитель В.ПрямицЫн

Редактор А.Ворович Техред Л.Олийнык Корректор И.Иаксимишинец

Заказ 6747/53 Тираж 866 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

313035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4