Регулятор уровня жидкости Советский патент 1978 года по МПК G05D9/12 

(54) РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в радиоэлектронике и экспериментальной физике низких температур для автоматического криостатирования объектов. Для питания вакуумных систем и предварительных камер криостатов жидким хладагентом и в ряде других случаев необходимо обеспечивать периодический долив жидкого хладагента после испарения его до определенного уровня. Известно автоматическое устройство для питания емкостей азотом, состоящее из сосуда Дьюара, криостата, переливной трубы с сильфонного клапана, соединенного одной трубкой с сосудом Дьюара, а двумя другими - с криостатом (1 . Это устройство с конденсационными датчиками уровня представляет собой сложную конструкцию, достаточно громоздкую и не отличающуюся четкостью срабатывания, а также виброустойчивостью и надежностью в работе. Более совершенным, обеспечивающим достаточно четкое срабатывание, является устройство для хранения материалов в сжиженном газе, состоящее из сосуда Дьюара, соединенного с сосудом-компенсатором, и снабженного электропневматической системой автоматического по полнения сжиженного газа, причем для увеличения точности срабатывания в сосуд-компенсатор помещен нагреватель с автоматическим клапаном, который соединен со следящей, системой, состоящей из поплавка, рычага, микровыключателя и двух реле 2. Однако это устройство также достаточно громоздко и не отличается устойчивостью к ударам и вибрациям, что определяется, главным образом, наличием поплавкового датчика уровня. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является регулятор уровня жидкости, содержащий резистивные датчики верхнего и нижнего уровней, исполнительное реле и электроклапан, подключенный к источнику питания через замыкающий контакт исполнительного реле 3. Недостатком этого регулятора является сравнительно больщое число входящих в его состав элементов, реализующих заданный алгоритм работы, что снижает его надежность и увеличивает стоимость. Цель изобретения - упрощение регулятора уровня жидкости. Указанная цель достигается тем, что резистивные датчики верхнего и нижнего уровней. обмотка исполнительного реле и источника питания соединены последовательно. На чертеже изображено предлагаемое устройство. Размещенные в криостате 1 резистивные датчики нижнего 2 и верхнего 3 уровней соединены последовательно между собой, а также с исполнительным реле 4 и источником питания 5. Через замыкающие контакты 6 электроклапан 7 соединен с нсточником питания 5. В качестве датчиков уровня целесообразнее всего использовать полупроводниковые, например германивые, датчики, обеспечивающие значительные изменения сопротивления на переходе жидкость-пар. Устройство работает следующим образом. Если оба датчика 2 и 3 находятся над жидкостью, их сопротивление мало, и ток, протекающий через обмотку реле 4, превыщает величину, необходимую для его срабатывания. При этом контакты 6 реле 4 замыкают цепь питаиия соленоидного клапана 7, и он перекрывает выход паров из сосуда-хранилища, что приводит к повышению в последнем давления и передавливанию жидкого хладагента через переливной сифон (на чертеже не показан) в криостат 1. После того, как уровень жидкости в криостате поднимается выше рёзистнвного датчика 2 нижнего уровня, сопротивление цепи питания исполнительного реле 4 увелнчится (за счет увеличения сопротивления смоченного жидкостью резистивного датчика 2), что вызовет уменьшение тока, протекающего через обмотку реле 4. Однако величина этого тока останется больше тока отпускания исполнительного реле 4, и, следовательно, никаких изменений в цепи питания электроклапана 7 не произойдет и долив хладагента в сосуде будет продолжатьсяКак только уровень жидкости достигнет резистивного датчика 3, сопротивленне цепи питання исполнительного реле 4 увеличится настолько, что. ток через обмотку реле 4 станет меньше тока отпускания этого реле. Это приведет к размыканию замыкающего контакта 6 и обесточиванию обмотки электроклапана 7, который, открываясь, осуществляет сброс давления паров из сосуда-хранилища в атмосферу, что вызывает прекращение долива хладагента в криостат 1. По мере выпаривания жидкости из криостата уровень хладагента опустится ниже резистивного датчика 3, сопротивление цепи питания исполнительного реле 4 уменьшится, ток, протекающнй через исполнительное реле 4, увеличится, но останется меньше значения, иеоб-. ходимого для срабатывания выбранного типа рел. Замыкающий коитакт 6 останется в разомкнутом состоянии, а обмотка электроклапана 7 обесточенной. Срабатывание исполнительного реле 4 произойдет только при выходе из жидкости обоих резистивных датчиков 2 и 3, что приведет к включению системы полива хладагента. Наилучшей помехозащищенностью и надежостью в работе обладает схема, в которой опротивление резистивного датчика 3 в неколько раз больше, чем сопротивление резисивного датчика 2. При использовании реле типа РЭС-22 (РФ4.500.231.П2), имеющего сопротивление обмотки, равное 700 Ом, ток срабатывания раен 21 мА, а ток отпускания - 3 мА, а в каестве резнстивных датчиков уровня нспользуются терморезисторы типа СТ7-1; при выборе сопротивления резистивного датчика 2 в жидком азоте 18 кОм, а резистивного датчика 3 - 21 кОм ток цепи питанияобмотки исполнительиого реле при погружении обоих датчиков в жидкий азот составит 0,49 мА, при погружении в жидкий азот только резистивного датчика - 5,8 мА, а при выходе обоих датчиков из жидкости 34,5 мА. Указанные соотношения токов питания обмотки исполнительного реле 4 в различных ре«««ах работы и токов срабатывания и отпускания для ;|1ыбраниого типа реле обеспечивают надежную работу регулятора в соответствии с описанным выше алгоритмом работы. Таким образом, предлагаемая электрическая схема регулятора уровня жидкости содержит всего две цепи (цепь питания исполнительного реле 4 н цепь питания электроклапана) и минимальное число элементов (два резистивных датчика уровня 2 н 3, одно исполнительное реле 4 н электроклапаи 7), т.е. на трн цепи и два реле, не счнтая измерительных мостов, меньше чем у прототипа. Все это позволяет увеличить надежность регулятора в работе и уменьшить его стонмость. При этом габариты предлагаемого регулятора определяются, в виду малых размеров исполнительного реле 4, в основном габаритами электроклапана 7. Формула -изобретения Регулятор уровня жидкости, содержащий резистивные датчики верхнего и нижиего уровней, исполнительное реле и электроклапаи, подключенный к источнику питания через замыкаю щий контакт исполнительного реле, отличающийся тем, что, с целью упрощения регулятора, резистивные датчики верхнего и нижнего уровней, обмотка исполнительного реле и источник питания соединены последовательно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Рбйзен Л. И., Ганнус В. К. «Автоматнче кое устройство для питания емкостей жидким азотом. Приборы и техника эксперимента. № 2, 1961, с. 191. 2.Авторское свидетельство СССР № 207242, кл. F 17 С 3/08, 1965 3.Фастовский В. Г. и др. Криогенная техника, М. .«Энергия, 1974, с. 459-469.

ptH