Регулятор уровня жидкости Советский патент 1984 года по МПК G05D9/12 

ю

О)

со со

СП

,1

Изобретение относится к области холодильной и криогенной техники и может быть использовано в криоэлектронике, физике низких температур, в установках глубокого охлаящения сжиженными газами.

Известен регулятор уровня низ- котемпературной жидко,сти, содержащий три исполнительных реле, электроклапан , подключенный к источнику питания через замыкающий контакт одного из реле, и резистивные датчики верхнего и нижнего уровня, включенные в усилительные мостовые схемы l 3.

Недостатком этого регулятора является его сложность и большое число элементов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор, состояпщй из последовательно включенных источника питания, обмотки исполнительного реле и резистивного датчика нижнего уровня, параллельно которому через замыкающий контакт исполнительного реле подключен резистивный датчик верхнего уровня, а через другой замыкающий контакт этого же реле к 5icTO4HP.fKy питания подключен электроклапан 2 .

Однако для надежной работы ре.гулятора необходимо чтобы отношение сопротивлений резистивкых датчиков уровня на переходе жидкость пар было больще, ем отношение токов срабатьшания и отпускания исполнительного реле, а именно не менее чем -5-10 рязо .

Таким требованиям удовлетворяют например, германиевые терморезисторы на температурньй уровень выше 20 К. Однако в ряде случаев возникает потребность использовать в регуляторах уровня болев дешевые и низкотемпературные угольные терморезисторы, изменение сопротивления которых на переходе жидкость - пар не превьшает 1,3-2,5 раза. При таких характеристиках реэистивных датчиков работа регулятора уровня (прототипа) становится ненадежной гшбо невозмоижой.

Цель изобретения - расширение области применения.

казанная цель достигается тем что регулятор уровня жидкости содежит исполнительное реле, управляю69352

щня oOt-ioTKa которого первым выводом подключена к одному из электродов источника питания, электроклапан, подключенный параллельно к источни5 ку питания через замыкающий контакт исполнительного реле, а также резистивные датчики нижнего и верхнего уровня 5 первым своим выводом подключенные к другому электроду

to источника питания, а также конденсатор , исполнительное реле снабжено переключающим контактом, конденсатор подключен первым выводом к второму выводу управляющей обмотки исполJ5 нительного реле и общему выводу, а вторым выводом - к второму выводу резистивного датчика гшжнего уровня и к соответствьтощему выводу переключающего контакта исполнительного

20 реле, вывод которого соединен с

вторым выводом резистивного датчика верхнего уровня о

При гказанном выполнении регулятора при сохранении выбранного в

5 прототипе алгоритма работы регулятора датчик нижршго уровня обеспечивает только вюпьчение исполнительного, реле, а датчик ьархнего уровня только выключекне. В резуль.10 тате высокая работоспособность устройства обеспечивается при использовании терморезисторов с незначительным изменением сопротивления на переходе жидкость - пар.

,г На чертеже -изображен предлагаеыьй регулятор уровня ЖР-ЩКОСТИ.

В криостате 1 размещены резистивньй датчик нижнего 2 и резнстив-. кый датчик верхнего 3 уровня. Вне

0 криостата 1 находятся соединенные с источником питания 4 исполнительные реле 5 и электроклапан 6, а также конденсатор 7. Электрохспапан 6.соединен с источником питания

5 через замыкающий контакт 8 реле 5, а управляющая обмотка р12ле 5 с помощью переключающего контакта 9 этого se реле 5 соединена с датчиками 2 и, 3.

0, Регулятор работает следующим образом.

Когда уровень жидкого хладагента в криостате 1 опускается ниже датчиков 2 и 3, сопротивление

цоследних резко уменьшается. При этом в-первый момент от источника 4 по цепи реле 5 г контакт 9 - датчик 2 течет ток, превышающий ток срабатывания реле 5, в результате реле 5 включается и его контакты 9 переключают цепь питания реле 5 с датчика 2 на датчик 3. На время переключения контакта 9 питание реле 5 осуществляется через заряжающийся конденсатор 7 по цепи реле 5 - конденсатор 7 - датчик 2. Для надежного срабатывания реле 5 постоянная времени указанной цепи питания (заряда конденсатора 7) должна быть больше времени переклю чения контакта 9. После переключения контакта 9 и окончания заряда конденсатора 7 по цепи реле 5 - контакт 9 - датчи 3 от источника 4 протекает ток, величина которого меньше тока срабатьшания, но больше тока отпускания реле 5, так что реле 5 продолжает находиться во включенном состоянии. При включении реле 5 замыкается и его второй контакт 8. обе печивающий включение электроклапана 6. Включившись, электроклапан 6 перекрывает выход паров хладаген та из сосуда-хранилища, что приводит к повьшению давления в нем и передавяиванию жидкого хладагента .через переливной сифон (на чертеже не показан) в криостат 1,. Начинается процесс залива криостата 1 жидким хладагентом. После того, как уровень хладаге та в криостате 1 поднимется выше датчиков 2 и 3, их сопротивление резко возрастает. При этом ток в цепи реле 5 - контакт 9 - датчик 3 уменьшается до величины, меньшей тока отпускания реле 5, последнее выключается и контакт 9 возвращает ся в исходное состояние. Конденсатор 7 быстро разряжается через кон такт 9. В результате того, что в э.тот момент сопротивление датчика. 2 велико, ток в цепи -реле 5 - контакт 9 -датчик 2 меньше тока срабатьшания реле 5, которое остается в выключенном состоянии. При этом его контакт 8 размыкается и выключает электроклапан 6, который открьтает сброс паров хладагента из сосуда хранилища в атмосферу, прекращая тем самым перелив жидкости в криостат 1. В результате выпаривания хладагента из криостата 1 его уровень опускается ниже датчиков 2 и 3, со 354 противление последних резко умень- ; шается, что приводит к возрастанию тока через обмотку реле 5 и включению системы перелива жидкого хладагента из сосуда-хранилища в криостат 1. Таким образом, в процессе работы регулятора черей датчик нижнего уровня 2 протекает либо ток, несколько превьш1ающий ток срабатывания реле 5 (в момент включения системы перелива), либо ток, несколько меньший тока срабатывания реле 5 (при вьтаривании хладагента из криостата 1), так что отношение максимального к минимальному токов, протекающих через, датчик 2,. а следовательно, и необходимое отношение сопротивлений датчика 2 в жидкости и паре равно - сраБ Р сраБ 1+с/ где сраб срабатьтания реле 5, tS - запас устойчивости. Аналогично через датчик верхнего уровня 3 протекает либо ток. несколько превьшгающий-ток отпускания реле 5 (в момент заливки криостата 1), либо ток, несколько меньший тока отпускания реле (в момент окончания заливки) , следовательно, требуемое отношение сопротивлений на переходе жидкость - пар должно быть равно отп отп где - ток отпускания реле 5. При аналогичном алгоритме работы в регуляторе-прототипе через датчик нижнего уровня протекает либо ток, несколько превьшающий ток срабатывания реле 5 (при включении системы, перелива и вначале заливки) , либо ток, несколько меньший тока отпускания реле 5 (при заливке криостата от нижнего до верхнего уровня и при выключенной системе перелива) , и требуемое отношение сопротийлений датчика на переходе жидкость - пар должно быть равно -сраб -срйб -i-t-tA - cpoiS 1-сЛ 3 отп -отп Из приведенных соотношений следу, что для надежной работы регулятора-прототипа требуются терморе зисторы, обладающие в .. Р раз боль отп

шим отношением сопротивлений на переходе жидкость - пар. Для реальных реле указанное соотношение токов составляет 5-10 раз.

Таким образом, одинаковая устойчивость работы ре1: улятора обеспечи.вается в данном устройстве датчиками уровня, имеющими в 3--10 раз меньшее отношение сопротивлений на переходе жидкость - пар, чем в регуляторе-прототипе При выборе определенного типа датчиков уровня последние в регуляторе обеспечивают (большую устойчивость работы.

В а.тн1хд)ёру

РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ЖИДКОСТИ j содержащий исполнительное реле, управляющая обмотка которого первьм выводом соединена с одним из электродов источника питания, электроклапан , подключенный параллельно к источнику питания через .замыкающий контакт исполнительного реле, а также резистивные датчики нижнего и верхнего уровня, первым своим вьшодом соединенные с другим электродом источника питания, о т- ли ч ающий с я тем, что, с целью расширения области применения регулятора, он содержит конденсатор, исполнительное реле снабжено переключающим контактом, причем конденсатор подключен первым выводом к второму выводу управляющей обмотки исполнительного реле и к общему выводу переключающего контакта исполнительного реле, а вторым вьгеодом - к второму выводу резистивного датчика нижнего уровi ня и к соответствующему выводу (П переключающего контакта исполнительного реле, другой вывод которого соединен с вторьм выводом резистивного датчика верхнего уровня.