Устройство для регулирования температуры в ферментаторе Советский патент 1993 года по МПК G05D23/19 

21 Ф

00

о ел Јw ел ю

Изобретение относится к химической и биохимической технике и может быть использовано в ферментаторах, охлаждаемых водой с помощью рубашки или встроенного теплообменника.

Цель изобретения - повышение точности устройства путем снижения величины отклонения температуры вниз за заданное значение,

Заявленное устройство отличается наличием новых блоков: датчика и задатчика температуры охлаждающей воды на выходе из ферментатора, двухпозиционного релейного блока, второго и третьего реле времени и их связями с элементами устройства.

На чертеже представлена схема устройства для регулирования температуры.

Устройство для регулирования температуры в ферментаторе содержит датчик 1 и задатчик 2 температуры культуральной среды в ферментаторе 3, датчик 4 и задатчик 5 температуры охлаждающей воды на выходе из ферментатора. Выходы датчика 1 и задатчика 2 подсоединены к входам первого элемента сравнения 6, выходы датчика 4 и задатчика 5 - к входам второго элемента сравнения 7. Выход первого элемента сравнения 6 соединен с входом трехпозицион- ного релейного блока 8, имеющего два замыкающих контакта 9 и 10. Один замыкающий контакт 9 замкнут, если температура среды отстает от заданного значения, установленного на задатчике 2, не более чем на величину зоны нечувствительности б. Другой замыкающий контакт 10 замкнут, если температура превышает заданное значение. Выход второго элемента сравнения 7 соединен с входом двухпозиционного релейного блока 11, имеющего замыкающий контакт 12, который замкнут, когда вода на выходе из ферментатора прогрета до температуры, близкой к температуре среды. Обмотка 17 первого реле времени подключена к источнику питания через последовательно соединенные один из замыкающих контактов 9 трехпозиционного релейного блока 8 и размыкающий контакт 18 второго реле времени, а также через последовательно соединенные другой замыкающий контакт 10 трехпозиционного релейного блока 8,замыкающий контакт 20 и размыкающий контакт д8 второго реле времени. Исполнительный механизм 16 подключен к источнику питания через последовательно соединенные замыкающий контакт 15 третьего реле времени и другой замыкающий контакт 10трехпозиционного релейного блока 8. Обмотка 13 второго реле времени подключена к источнику питания через другой замыкающий контакт 10 трехпозиционного релейного блока 8. Обмотка 14 третьего реле времени подключена к источнику питания через последовательно со- единенные замыкающий контакт 12

двухпозиционного релейного блока 11 и другой замыкающий контакт 10 трехпозиционного релейного блока 8. Питание схемы осуществляется от двух клемм 21 и 22. Исполнительный механизм 16 управляет подачей охлаждающей воды в ферментатор. При включенном исполнительном механизме вода подается, при обесточенном - подачи воды нет.

Устройство работает следующим обра5 зом.

Когда температура культуральной среды, возрастая, приближается к заданному значению, контакт 12 двухпозиционного релейного блока 11 замкнут, поскольку потока

0 воды нет, и вода в рубашке ферментатора прогрета. Когда температура культуральной среды достигает заданного значения, замыкается другой замыкающий контакт 10 трехпозиционного релейного блока, включаются

5 второе и третье реле времени 13 и 14, через мгновенно замкнувшийся контакт 15 включается исполнительный механизм 16, начинается подача воды. Температура воды на выходе из ферментатора быстро снижается,

0 контакт 12 двухпозиционного релейного блока размыкается, третье реле времени 14 обесточивается. Исполнительный механизм 16 будет включен, и подача воды будет продолжаться до тех пор, пока не разомкнется

5 контакт 15 (по истечении выдержки времени) или контакт 10 (при снижении температуры культуральной среды). Если охлаждающая вода очень холодная (температура ниже расчетной) или тепловыделе0 ние в ферментаторе очень слабое, контакт 10 разомкнется первым, и в дальнейшем устанавливается двухпозиционное регулирование температуры культуральной среды около заданного значения.

5 ЕСЛИ температура охлаждающей воды и тепловыделение в ферментаторе близки к расчетным, то до размыкания контакта 10 успевает замкнуться контакт 20 второго реле времени, обмотка 15 которого встает на

0 самопитание через замыкающий контакт 9 трехпозицмонного блока 8. Устанавливается импульсная подача воды. Время включения исполнительного механизма определяется выдержкой времени на раз5 мыкание контакта 15 третьего реле времени. Длительность перерывов в подаче воды определяется временем прогревания воды в рубашке ферментатора до заданного значения, установленного на задатчике 5. Чем ниже температура охлаждающей воды на

входе в ферментатор, тем больше времени нужно для прогревания воды до заданного значения. Такая импульсная подача воды будет продолжаться до тех пор, пока температура среды на снизится на величину д и не разомкнется контакт 9 трехпозиционно- го релейного блока 8. Благодаря перерывам в подаче воды общая скорость охлаждения культуральной среды оказывается небольшой, и отклонение температуры культуральной среды вниз за значение, при котором срабатывает контакт 9, уменьшится.

При размыкании контакта 9 трехпози- ционного блока 8 первое реле времени 17 обесточивается, его контакт 19 замыкается. Когда вследствие продолжающегося тепловыделения контакт 9 вновь замыкается, то на исполнительный механизм 16 через контакт 19 поступает напряжение и начинается подача воды, которая будет продолжаться, пока не разомкнется контакт 19. Во время подачи воды подъем температуры уменьшится или совсем прекратится. После прекращения подачи воды подъем температуры культуральной среды будет продолжаться, но с уменьшенной скоростью вследствие отвода тепла к нагревающейся в рубашке воде. Благодаря пониженной скорости нагрева отклонение температуры культуральной среды вверх за заданное значение будет небольшим.

Устройство обеспечивает изменение температуры культуральной среды между верхним пределом (заданное значение) и нижним пределом (заданное значение минус зона нечувствительности)с небольшими выбегами за эти пределы. Уменьшение величины выбегов достигается за счет предварительных воздействий на подачу воды. При нагреве среды, хотя ее температура не достигла верхнего предела, производится включение подачи воды. При охлаждении среды, хотя ее температура не достигла нижнего предела, производится выключение подачи воды. Эти предварительные воздействия снижают скорость изменения температуры среды и тем самым уменьшают величину выбегов,

Предварительные испытания предлагаемого устройства на ферментаторе объемом 50 м для производства лимонной кислоты показали, что при температуре охлаждающей воды 18°С отклонения температуры в ферментаторе от заданного значения не превышает +0,25°С; -0,75°С.

Устройство может быть реализовано на серийно выпускаемых элементах автоматики.

Устройство может быть использовано и в том случае, если в трехпозиционном релейном блоке 8 для целей регулирования температуры остается только один контакт.

Вместо одного из замыкающих контактов 9 следует поставить размыкающий с выдержкой времени на замыкание контакт второго реле времени 13. Замыкание этого контакта через выдержку времени после размыкания

другого замыкающего контакта 10 трехпо- зиционного блока 8 и прекращения подачи воды может служить сигналом о том, что температура культуральной среды начала повышаться.

Ф о р м у л а и з о б р е те н и я

Устройство для регулирования температуры в ферментаторе, содержащее датчик и задатчик параметра, подключенные к входам первого элемента сравнения, к выходу

которого подключен вход трехпозиционно- го релейного блока, исполнительный механизм и первое реле времени, причем исполнительный механизм подключен к источнику питания через последовательно соединенные один из замыкающих контактов трехпозиционного релейного блока и размыкающий контакт первого реле времени, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит датчик и задатчик температуры охлаждающей воды на выходе из ферментатора, подключенные к входам второго элемента сравнения, к выходу которого подключен входом двухпозиционный релейный блок, а

также второе и третье реле времени, причем обмотка первого реле времени подключена к источнику питания через последовательно соединенные один из замыкающих контактов трехпозиционного релейного блока и

размыкающий контакт второго реле времени, а также через последовательно соединенные другой замыкающий контакт трехпозиционного релейного блока, замыкающий и размыкающий контакты второго

реле времени, исполнительный механизм подключен к источнику питания через последовательно соединенные замыкающий контакт третьего реле времени и другой замыкающий контакт трехпозиционного релейного блока, обмотка второго реле времени подключена к источнику питания через другой замыкающий контакт трехпозиционного релейного блока, а обмотка третьего реле времени подключена к источнику питания через последовательно соеди- ненные замыкающийконтакт двухпозиционного релейного блока и другой замыкающий контакт трехпозиционного релейного блока.

Изобретение относится к химической и биохимической технике, может быть использовано в аппаратах, охлаждаемых водой с помощью рубашки или встроенного теплообменника. Цель изобретения - повышение точности устройства. Для достижения цели устройство содержит датчик 1 и задатчик 2 температуры культуральной среды в ферментаторе 3, датчик 4 и задатчик 5 температуры охлаждающей воды на выходе из ферментатора, первый 6 и второй 7 элементы сравнения, трехпозиционный релейный блок 8, двухпозиционный релейный блок 11, первое реле времени с обмоткой 17, второе реле времени с обмоткой 13, третье реле времени с обмоткой 14с соответствующими замыкающими и размыкающими контактами, исполнительный механизм 16. Повышение точности устройства достигается за счет уменьшения числа выбегов параметра объекта на заданные границы в связи с тем, что осуществляется предварительное воздействие на температуру охлаждающей воды. 1 ил.