DE1262307B

DE1262307B - Process and circuit arrangement for temperature control of evaporators for low-boiling liquids

Info

Publication number: DE1262307B
Application number: DEM60048A
Authority: DE
Inventors: Dr Gustav Klipping; Dieter Vetterkind; Georg Walentowitz
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften
Priority date: 1964-02-25
Filing date: 1964-02-25
Publication date: 1968-03-07
Also published as: NL6501628A; GB1071903A; US3282063A; CH429255A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

F17cF17c

Deutsche Kl.: 17 g-5/02 German class: 17 g -5/02

Nummer: 1262 307Number: 1262 307

Aktenzeichen: M 600481 a/17 gFile number: M 600481 a / 17 g

Anmeldetag: 25. Februar 1964Filing date: February 25, 1964

Auslegetag: 7. März 1968Opening day: March 7, 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Temperaturregelung von Verdampfern für tiefsiedende Flüssigkeiten, insbesondere für flüssiges Helium, wobei die von einer Vakuumpumpe in den Verdampfer geförderte Kältemittelmenge durch ein in Abhängigkeit von der Temperatur an einem Meßfühler im Bereich des Verdampferkörpers gesteuertes Ventil bestimmt wird.The invention relates to a method and a circuit arrangement for temperature control of Evaporators for low-boiling liquids, in particular for liquid helium, with those of a Amount of refrigerant delivered to the evaporator by a vacuum pump as a function of the temperature at a sensor in the area of the evaporator body controlled valve is determined.

Zur Tiefstkühlung von Meßproben oder Kondensationsflächen im kontinuierlichen Betrieb sind mit tiefsiedenden Flüssigkeiten, insbesondere Helium, betriebene Verdampfer besonders geeignet (G. Klipping, »Ein Heliumverdampfer zur Erzeugung tiefer Temperaturen«, Kältetechnik, 13 [1961], 250 bis 255). Bei derartigen Verdampfern mündet ein in den Flüssigkeitsvorrat eintauchendes Zuführungsrohr in den Innenraum des hohlen Verdampfungskörpers, wobei dieser Innenraum an eine Vakuumpumpe über eine Absaugleitung angeschlossen ist, welche ein Drosselelement aufweist, das die von der Vakuumpumpe in den Verdampfer geförderte Kältemittelmenge in Abhängigkeit von der Temperatur an einem ausgewählten Meßpunkt im Bereich des Verdampferkörpers steuert. Als Drosselelement werden bisher dampfdruckgesteuerte Faltenbalgventile verwendet, deren Steuerorgan, der mit einem geeigneten Medium gefüllte Meßfühler, im Bereich des Verdampferkörpers angeordnet ist. Mit dieser Art der Regelung sind hinsichtlich Zuverlässigkeit auch bei langen Betriebszeiten sowie hinsichtlich Temperaturkonstanz am Verdampferkörper durchaus befriedigende Ergebnisse zu erzielen. Es können jedoch nur Temperaturen unterhalb 4,2° K, zwischen 13,8 und 27⁰K, zwischen 58 und 112° K und oberhalb 138° K eingestellt werden, da es keine Kältemittel gibt, die in den Zwischenbereichen bei geringeren Drucken als Normaldruck sieden. Innerhalb der angegebenen Temperaturbereiche kann ohne Unterbrechung des Betriebes jede beliebige Temperatur eingestellt werden. Beim Übergang von einem Bereich zum anderen ist es jedoch erforderlich, jeweils das Füllmedium im Regelventil zu wechseln, was mit einer Betriebsunterbrechung verbunden ist. Die oben aufgeführten, der Regelung nicht zugänglichen Temperaturlücken lassen sich überbrücken, indem man beispielsweise bei Experimenten die Meßprobe elektrisch aufheizt oder die natürliche Erwärmung ausnutzt, jedoch ist bei diesen Methoden die Experimentierzeit bei einer bestimmten Zwischentemperatur zwangläufig begrenzt. Für viele Anwendungsfälle sind aber gerade längere Experimentierzeiten bei beliebigen Zwischentemperaturen sowie ein kontinuierlicher Betrieb von Verfahren und Schaltungsanordnung zur
Temperaturregelung von Verdampfern für
tiefsiedende FlüssigkeitenEvaporators operated with low-boiling liquids, especially helium, are particularly suitable for deep-freezing of test samples or condensation surfaces in continuous operation (G. Klipping, "A helium evaporator for generating low temperatures", Kältetechnik, 13 [1961], 250 to 255). In evaporators of this type, a supply pipe immersed in the liquid supply opens into the interior of the hollow evaporation body, this interior being connected to a vacuum pump via a suction line which has a throttle element that controls the amount of refrigerant delivered by the vacuum pump into the evaporator as a function of the temperature controls a selected measuring point in the area of the evaporator body. Steam pressure-controlled bellows valves have been used as the throttle element, the control element of which, the measuring sensor filled with a suitable medium, is arranged in the area of the evaporator body. With this type of control, satisfactory results can be achieved with regard to reliability even with long operating times and with regard to temperature constancy on the evaporator body. However, it can only be set temperatures below 4.2 ° K, 13.8 to 27 ⁰ K, 58 to 112 ° C and above 138 ° K, because there is no refrigerant in the intermediate areas at lower pressures than atmospheric pressure boil. Any temperature can be set within the specified temperature ranges without interrupting operation. When moving from one area to another, however, it is necessary to change the filling medium in the control valve, which is associated with an interruption in operation. The temperature gaps listed above, which are not accessible to the control system, can be bridged, for example by electrically heating the test sample during experiments or by using natural warming, but with these methods the experimentation time is inevitably limited at a certain intermediate temperature. For many applications, however, longer experimentation times at any intermediate temperatures as well as continuous operation of the method and circuit arrangement are required
Temperature control of evaporators for
low-boiling liquids

Anmelder:Applicant:

Max Planck Gesellschaft zur Förderung derMax Planck Society for the Promotion of

Wissenschaften e. V.,Sciences e. V.,

3400 Göttingen, Bunsenstr. 103400 Göttingen, Bunsenstr. 10

Als Erfinder benannt:
Dr. Gustav Klipping, 1000 Berlin;
Dieter Vetterkind, 4000 Düsseldorf;
Georg Walentowitz, 1000 BerlinNamed as inventor:
Dr. Gustav Klipping, 1000 Berlin;
Dieter Vetterkind, 4000 Düsseldorf;
Georg Walentowitz, 1000 Berlin

den tiefsten Temperaturen bis Raumtemperatur ohne durch den Wechsel des Füllmediums im Steuerorgan bedingte Unterbrechungen erforderlich.the lowest temperatures down to room temperature without changing the filling medium in the control unit conditional interruptions required.

Bei Nachfüllvorrichtungen für tiefsiedende Flüssigkeiten sind bereits Zweipunktregelungen bekannt, bei denen das zur Steuerung der geförderten Kältemittelmenge vorgesehene Ventil entsprechend der Temperatur an einem im Bereich des Verdampferkörpers angeordneten Meßfühler betätigt wird. Derartige Zweipunktregelungen werden ferner bei Heizvorrichtungen für elektrische Öfen benutzt, wobei in einer bekannten Anordnung während der Anheizzeit eine Verstimmung der Regelung derart erfolgt, daß mit unterschiedlichen Einschaltzeiten der Heizung eine Beschleunigung des Anheizvorgangs erreicht werden kann. Diese vorbekannten Zweipunktregelungen sind für die Konstanthaltung tiefster Temperaturen durch Nachfüllung eines tiefsiedenden Kältemittels in einen Verdampfer ungeeignet, wenn nach der gegebenen Aufgabenstellung extrem geringe Regelschwankungen gefordert werden. Dabei ist zu beachten, daß die tiefsiedenden Kältemittel, insbesondere das flüssige Helium, im Bereich der auftretenden Temperaturwerte die einzige Wärmekapazität der gesamten Anordnung darstellen, weil die metallischen Bauteile in der Nähe des absoluten Nullpunktes praktisch kein Wärmespeichervermögen besitzen.Two-point controls are already known for refill devices for low-boiling liquids which the valve provided to control the amount of refrigerant delivered according to the temperature is operated on a sensor arranged in the area of the evaporator body. Such Two-point controls are also used in heating devices for electric ovens, in one known arrangement during the heating up a detuning of the control takes place in such a way that with different switch-on times of the heating an acceleration of the heating process can be achieved can. These previously known two-point controls are for keeping the lowest temperatures constant unsuitable by refilling a low-boiling refrigerant in an evaporator, if after the given Task extremely low control fluctuations are required. It should be noted, that the low-boiling refrigerants, especially the liquid helium, in the area of the occurring Temperature values represent the only heat capacity of the entire arrangement, because the metallic Components in the vicinity of absolute zero have practically no heat storage capacity.

Zur Überwindung der aufgezeigten Schwierigkeiten und zur Konstanthaltung tiefster Temperaturen mit geringer Schwankungsbreite wird daher gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß das Ventil periodisch betätigt wird und daß sich innerhalb der konstanten Periodendauer das Verhältnis von Öffnungs- und Schließungszeit des Ventils entsprechend der Temperatur an dem im Bereich des Verdampferkörpers angeordneten Meßfühler in der Weise verändert, daß einer Temperaturerhöhung am Meßfühler eine Ver-To overcome the difficulties mentioned and to keep the lowest temperatures constant with low fluctuation range is therefore proposed according to the invention that the valve periodically is actuated and that within the constant period the ratio of opening and Closing time of the valve according to the temperature at the one arranged in the area of the evaporator body Sensor changed in such a way that an increase in temperature at the sensor

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größerung des Verhältnisses von Öffnungszeit zur lieferte Frequenz ist in Stufen variabel und dem Schließungszeit des Ventils entspricht, während eine Regelprinzip angepaßt. Als Impulsbreitenmodulator Temperaturerniedrigung eine Verkleinerung des ge- wird ein stark übersteuerter Differenzverstärker vernannten Verhältnisses herbeiführt, wendet, der eine im Tastverhältnis kontinuierlichincrease in the ratio of opening times to the frequency supplied is variable in steps and the Closing time of the valve corresponds while a control principle is adapted. As a pulse width modulator Lowering the temperature a reduction of the temperature is called a heavily overdriven differential amplifier Brings about ratio, turns, the one in the duty cycle continuously

Es handelt sich demnach um eine Impulsbreiten- 5 entsprechend der eingespeisten Gleichspannung varimodulation in Abhängigkeit von der Temperatur am ierte Rechteckspannung liefert, die dem Magnetventil Meßfühler, wobei die Impulsfolgefrequenz unabhän- über eine an sich bekannte Leistungsendstufe zugig von der Temperatur auf einem konstanten Wert geführt wird.It is therefore a pulse width varimodulation 5 corresponding to the direct voltage fed in depending on the temperature at the iert square wave voltage, which the solenoid valve Measuring sensor, whereby the pulse repetition frequency is draughty regardless of a power output stage known per se is kept at a constant value by the temperature.

gehalten wird. Mit einem solchen Regelverfahren las- Man erreicht mit dieser Schaltung eine Proporsen sich Proportionalregelungen mit extrem niedriger io tionalregelung, d. h., das Verhältnis von Öffnungszeitis held. With such a control method, you can achieve a propor with this circuit proportional controls with extremely low io tional control, d. i.e. the ratio of opening hours

Schwankungsbreite aufbauen. zu Schließungszeit des Magnetventils wird bei Tem-Build fluctuation margin. when the solenoid valve closes, at tem-

In der praktischen Ausbildung kann das Ventil peraturerhöhung am Meßfühler vergrößert (größereIn practical training, the valve can increase the temperature at the sensor (larger

zweckmäßig als elektromagnetisches Ventil ausgebil- Kältemittelzufuhr, stärkere Kühlung des Verdamp-expediently designed as an electromagnetic valve- refrigerant supply, stronger cooling of the evaporator

det sein und mit einer veränderbaren Impulsspannung fers) und bei Temperaturerniedrigung verkleinertdet and with a variable pulse voltage fers) and reduced when the temperature drops

gespeist werden. Dabei ist die Breite der das elektro- 15 (verminderte Kältemittelzufuhr, geringere Kühlungbe fed. The width of the electrical 15 (reduced refrigerant supply, less cooling

magnetische Ventil speisenden Spannungsimpulse des Verdampfers).magnetic valve feeding voltage pulses of the evaporator).

proportional, vorzugsweise linear proportional, zur Die Vorteile gegenüber den bisher bekannten Vor-proportional, preferably linear proportional, to The advantages over the previously known advantages

temperaturabhängigen Widerstandsänderung des als richtungen sind vor allem darin zu sehen, daß mittemperature-dependent change in resistance of the as directions are mainly to be seen in the fact that with

temperaturabhängiges Widerstandselement ausgebil- einer derartigen Temperaturregelungsvorrichtung jedetemperature-dependent resistance element designed such a temperature control device each

deten elektrischen Meßfühlers. 20 beliebige Zwischentemperatur von den tiefsten Tem-the electrical probe. 20 any intermediate temperature from the lowest

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der elek- peraturen bis Raumtemperatur einstellbar und überIn a preferred embodiment, the electrical temperature is adjustable up to room temperature and above

irische Meßfühler in eine vorzugsweise mit Wechsel- lange Betriebszeiten konstant zu halten ist. DamitIrish measuring sensor is to be kept constant in a preferably with alternating long operating times. In order to

spannung gespeiste Brückenschaltung als Brücken- sind einerseits die mit einer dampfdruckgesteuertenvoltage-fed bridge circuit as a bridge circuit are on the one hand those with a steam pressure controlled

widerstand eingeschaltet, und die zur Veränderung Regelvorrichtung nur bedingt einstellbaren Tempe-resistance switched on, and the temperature control device, which can only be adjusted to a limited extent,

des Verhältnisses von Öffnungszeit und Schließungs-- 25 raturbereiche zugänglich geworden und zum anderenthe relationship between the opening time and the closing time, and on the other hand

zeit des elektromagnetischen Ventils benötigte entfällt jede störende Unterbrechung des Betriebes.time required for the electromagnetic valve, there is no disruptive interruption of operation.

Steuerspannung wird aus der Brückennullspannung Die erreichbare Temperaturkonstanz ist ebenso gutThe control voltage is derived from the bridge zero voltage. The attainable temperature constancy is just as good

abgeleitet. Die Breite der Spannungsimpulse kann und besser als bei der dampfdruckgesteuerten Tem-derived. The width of the voltage pulses can and better than with the steam pressure controlled temperature

zweckmäßig linear proportional zur Änderung der peraturregelung. Vorteilhaft ist weiter, daß diese Artexpediently linearly proportional to the change in the temperature control. It is also advantageous that this species

Brückennullspannung verändert werden. Als Impuls- 30 der Temperaturregelung vom Außendruck unabhän-Bridge zero voltage can be changed. As a pulse, the temperature control is independent of the external pressure.

spannung zur Speisung des elektromagnetischen Ven- gig ist. Darüber hinaus besteht hier die Möglichkeit,voltage for feeding the electromagnetic ven- ture. In addition, there is the possibility here

tüs läßt sich vorteilhaft eine entsprechend der Tem- durch Variation der Verstärkung die Regelung dertüs can advantageously be controlled according to the temperature by varying the gain

peratur am elektrischen Meßfühler modulierte Säge- jeweiligen Temperatur und dem jeweiligen Fall opti-temperature on the electrical measuring sensor modulated saw- respective temperature and the respective case opti-

zahnspannung verwenden. In weiterer Ausgestaltung mal anzupassen.use tooth tension. Adjust in further development.

der Erfindung ist zur Impulsbreitenmodulation der 35 Der vorgeschlagene Sägezahngenerator ist für dieof the invention is for pulse width modulation of the 35 The proposed sawtooth generator is for the

von einem Sägezahngenerator gelieferten Spannung Erzeugung der das Ventil speisenden Impulse beson-voltage supplied by a sawtooth generator generation of the pulses feeding the valve

ein Differenzverstärker von an sich bekannter Schal- ders geeignet und zeichnet sich gegenüber den bishera differential amplifier suitable for a switch known per se and is distinguished from the previous ones

tang vorgesehen, in dessen einen Verstärkerzweig die üblichen Schaltungen durch die extreme Einfachheittang provided, in whose one amplifier branch the usual circuits due to the extreme simplicity

Sägezahnspannung und in dessen anderen Verstärker- der Schaltung aus. Darüber hinaus geht bei dieserSawtooth voltage and in its other amplifier - the circuit. It also goes with this

zweig die der Temperatur am elektrischen Meßfühler 40 Schaltung das Verhältnis von Speisespannung zubranch the temperature at the electrical sensor 40 circuit to the ratio of supply voltage

entsprechende Steuerspannung eingespeist werden, Sägezahnspannung gegen Eins, und die Rücklaufzeitcorresponding control voltage are fed in, sawtooth voltage towards one, and the ramp-down time

wobei die verstärkte Differenzspannung dem elektro- ist extrem kurz. Mit der nicht üblichen Verwendungwhere the amplified differential voltage to the electro is extremely short. With unusual use

•magnetischen Ventil als Speisespannung zugeführt eines Differenzverstärkers als Impulsbreitenmodulator• Magnetic valve supplied as a supply voltage to a differential amplifier as a pulse width modulator

wird und wobei die Eingangsamplitude des Differenz- sind die Vorteile eines solchen Verstärkers, beispiels-and where the input amplitude of the difference- are the advantages of such an amplifier, for example-

verstärkers wesentlich oberhalb seines linearen Aus- 45 weise die Unabhängigkeit von Störungen durchamplifier is independent of interference significantly above its linear profile

Steuerungsbereiches liegt. Dabei kann ferner zweck- Schwankungen der Speisespannung, hier auch für dieControl area. It can also expedient fluctuations in the supply voltage, here also for the

mäßig im Sägezahngenerator dem Ladekondensator Impulsbreitenmodulation gegeben. Mit der vorge-Moderately given pulse width modulation to the charging capacitor in the sawtooth generator. With the proposed

eine Vierschichtdiode parallel geschaltet werden. schlagenen Schaltung wird eine gute Entkoppelunga four-layer diode can be connected in parallel. hit circuit will be a good decoupling

Die in einem im Bereich des Verdampferkörpers von Sägezahn- und Modulationsspannung erreicht angeordneten elektrischen Meßfühler mit hinreichend 5° und die Differenzspannung wird beträchtlich versteiler Temperaturwiderstandskennlinie (beispiels- stärkt, was mit einer entsprechend verminderten weise Kohlewiderstände oder Thermistoren) bei Störanfälligkeit der Vorrichtung verbunden ist. Die Temperaturänderungen auftretenden Widerstands- Einfachheit der Schaltung beider Bauteile, des Sägeänderungen werden in einer mit Wechselspannung zahngenerators und des Impulsbreitenmodulators, gespeisten Brücke festgestellt. Durch die Verstim- 55 wirkt sich vorteilhaft auf die Zuverlässigkeit und mung der Brücke ergibt sich eine sogenannte Betriebssicherheit des Regelgerätes aus.
»Brückennullspannung«, die in an sich bekannter In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Er-Weise über einen mehrstufigen Verstärker mit findungsgegenstandes schematisch dargestellt. Es zeigt variablem Verstärkungsgrad und einen Phasen- Fig. 1 ein Schema des Kältemittelkreislaufs und diskriminator in eine ihr linear proportionale Gleich- 60 das Blockschaltbild der elektrischen Temperaturregelspannung umgesetzt wird. Diese Gleichspannung vorrichtung,The electrical measuring sensor arranged in the area of the evaporator body by sawtooth and modulation voltage reached with sufficient 5 ° and the differential voltage becomes considerably steeper temperature resistance characteristic (for example, which is associated with a correspondingly reduced carbon resistances or thermistors) if the device is susceptible to failure. The temperature changes occurring resistance simplicity of the circuit of both components, the saw changes are determined in a with alternating voltage tooth generator and the pulse width modulator, fed bridge. The detuning has an advantageous effect on the reliability and munging of the bridge, resulting in what is known as the operational safety of the control device.
In the drawing, an embodiment of the Er mode via a multi-stage amplifier with the subject of the invention is shown schematically. It shows a variable gain and a phase Fig. 1 shows a diagram of the refrigerant circuit and discriminator in a linear proportional DC 60 the block diagram of the electrical temperature control voltage is implemented. This DC voltage device,

wird einem Impulsbreitenmodulator zugeführt und Fig. 2 ein Prinzipschaltbild der elektrischen Tem-is fed to a pulse width modulator and Fig. 2 is a basic circuit diagram of the electrical temperature

bewirkt dort eine linear proportionale Änderung der peraturregelvorrichtung.there causes a linearly proportional change in the temperature control device.

Breite der das als Drosselventil dienende, elektro- Fig. 1 zeigt ein Vorratsgefäß 1 für das flüssige magnetisch betätigbare Ventil speisenden Spannungs- 65 Kältemittel mit einem Zuführungsrohr 2 für das flüsimpulse. Die Spannungsimpulse werden durch einen sige Kältemittel, welches in einem Verdampfer 3 einGenerator geliefert, bei dem die Entladung des Kon- mündet. Vom Verdampfer 3 führt eine Absaugdensators über eine Vierschichtdiode erfolgt. Die ge- leitung 4 über ein elektromagnetisch betätigbaresWidth of the serving as a throttle valve, electro- Fig. 1 shows a storage vessel 1 for the liquid magnetically actuated valve feeding voltage 65 refrigerant with a supply pipe 2 for the flüsimpulse. The voltage pulses are generated by a liquid refrigerant, which in an evaporator 3 is a generator delivered, at which the discharge of the Kon- culminates. A suction condenser leads from the evaporator 3 takes place via a four-layer diode. The line 4 via an electromagnetically actuated one

Ventil 5 mit einem Beipaß 6 zu einer Vakuumpumpe 7, die über einem Flansch 8 an den nicht eingezeichneten Gasbehälter angeschlossen ist. Das ebenfalls in F i g. 1 enthaltene Blockschaltbild der elektrischen Temperaturregelvorrichtung zeigt einen im Bereich des Verdampfers 3 angeordneten elektrischen Meßfühler 9, der über die Schaltelemente I und II mit dem elektromagnetisch betätigbaren Ventil 5 verbunden ist. Im Schaltelement I wird die Widerstandsänderung am elektrischen Meßfühler in eine Spannungsänderung (nach Betrag und Vorzeichen) umgesetzt, im Schaltelement II wird diese Spannungsänderung in eine Impulsbreitenänderung umgesetzt.Valve 5 with a bypass 6 to a vacuum pump 7, which is connected via a flange 8 to the gas container (not shown). That is also shown in FIG. 1 shows a block diagram of the electrical temperature control device , which is arranged in the area of the evaporator 3 and which is connected to the electromagnetically actuated valve 5 via the switching elements I and II. In switching element I, the change in resistance at the electrical measuring sensor is converted into a voltage change (according to amount and sign); in switching element II, this voltage change is converted into a pulse width change.

Aus dem in F i g. 2 dargestellten Prinzipschaltbild der elektrischen Temperaturregelvorrichtung ist ersichtlich, daß der elektrische Meßfühler M ein Glied einer von der Spannungsquelle Q gespeisten Brücke B ist, deren Schaltung bekannt ist. Die Brücke B steht über einem Verstärker V mit einem Impulsbreitenmodulator JM in Verbindung. Als Impulsbreitenmodulator JM ist hier erfindungsgemäß ein Differenzverstärker verwendet, dem einerseits von einem Sägezahngenerator S eine Taktfrequenz und andererseits die der temperaturabhängigen Widerstandsänderung am Meßfühler M proportionale Modulationsspannung vom Verstärker V her zugeführt wird. Auf der Ausgangsseite steht der Impulsbreitenmodulator in Verbindung mit dem elektromagnetischen Regelventil MV. From the in F i g. 2, shown in the schematic diagram of the electrical temperature control device, it can be seen that the electrical measuring sensor M is a member of a bridge B fed by the voltage source Q , the circuit of which is known. The bridge B is connected to a pulse width modulator JM via an amplifier V. According to the invention, a differential amplifier is used as the pulse width modulator JM , to which on the one hand a clock frequency from a sawtooth generator S and on the other hand the modulation voltage proportional to the temperature-dependent change in resistance at the sensor M from the amplifier V is fed. On the output side, the pulse width modulator is connected to the electromagnetic control valve MV.

Der Sägezahngenerator 5, der die Widerstände R₁, R₂, R₃ und i?₄ sowie den Transistor T und den Kondensator C enthält, zeigt als besonderes Merkmal die Vierschichtdiode D, über die der Kondensator C entladen wird. Der Widerstand R₃ dient zur Begrenzung des maximalen Stromes durch die Vierschichtdiode D. Durch Veränderung nur eines Bauelementes, des Widerstandes i?₄, kann die Frequenz des Generators verändert werden.The sawtooth generator 5, the resistors R ₁ , R ₂ , R ₃ and i? ₄ as well as the transistor T and the capacitor C , shows the four-layer diode D, via which the capacitor C is discharged, as a special feature. The resistor R ₃ is used to limit the maximum current through the four-layer diode D. By changing only one component, the resistor i? ₄ , the frequency of the generator can be changed.

Die vom Sägezahngenerator S in den Impulsbreitenmodulator/M gelieferte Eingangsamplitude hat eine Größe, die weit über dem linearen Aussteuerungsbereich des Verstärkers liegt. Durch die damit gegebene starke Übersteuerung tritt jeweils nach Durchlaufen des Aussteuerungsbereiches eine Begrenzung der Ausgangsspannung ein. Man erhält also auf der Ausgangsseite eine nahezu rechteckförmige Spannung. Das Tastverhältnis dieser Rechteckspannung läßt sich variieren, indem man durch Veränderung der Modulationsspannung (hier gegeben durch die Temperatur- und damit Widerstandsänderungen am elektrischen Meßfühler M) den Einsatzpunkt des Aussteuerungsbereiches verschiebt.The input amplitude supplied by the sawtooth generator S to the pulse width modulator / M has a size that is well above the linear modulation range of the amplifier. As a result of the strong overdrive that results, a limitation of the output voltage occurs after passing through the modulation range. So you get an almost square-wave voltage on the output side. The pulse duty factor of this square-wave voltage can be varied by shifting the starting point of the modulation range by changing the modulation voltage (here given by the temperature and thus resistance changes at the electrical measuring sensor M).

Claims

Patent claims:

1. Method for temperature control of evaporators for low-boiling liquids, in particular for liquid helium, which is conveyed into the evaporator by a vacuum pump Amount of refrigerant through a depending on the temperature at a sensor in the area of the evaporator body controlled valve is determined, characterized in that the valve (5) is actuated periodically and that within the constant period the ratio of opening and closing times

of the valve (5) according to the temperature on the one arranged in the area of the evaporator body Sensor (9) changed in such a way that a temperature increase at the sensor (9) a Increasing the ratio of the opening time to the closing time of the valve (5) corresponds to while a decrease in temperature brings about a reduction in said ratio.

2. Circuit arrangement for performing the method according to claim 1, characterized in that that an electromagnetic valve (5) is fed with a variable pulse voltage will.

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the width of the electromagnetic valve (5) feeding voltage pulses proportionally, preferably linearly proportional to the temperature-dependent change in resistance of the as temperature-dependent Resistance element trained electrical sensor (9) is changed.

4. Circuit arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the electrical sensor (9) is switched on as a bridge resistor in a bridge circuit (B) preferably fed with AC voltage and that the control voltage required to change the ratio of opening time and closing time of the electromagnetic valve is off the bridge zero voltage is derived.

5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the width of the voltage pulses is changed linearly proportional to the change in the bridge zero voltage.

6. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the pulse voltage to feed the electromagnetic valve, one according to the temperature on the electrical Sensor (9) is modulated sawtooth voltage.

7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that a differential amplifier of a known circuit is provided for pulse width modulation of the voltage supplied by a sawtooth generator (S) , in one amplifier branch the sawtooth voltage and in the other amplifier branch the temperature at the electrical sensor ( 9) corresponding control voltage are fed in, and that the amplified differential voltage is fed to the electromagnetic valve (5) as a supply voltage, the input amplitude of the differential amplifier being substantially above its linear modulation range.

8. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that the sawtooth generator (5) a four-layer diode (D) is connected in parallel with the charging capacitor (C).

Considered publications:
German Patent No. 926,384;

Zeitschrift "Kältetechnik", issue 7 (1961), pp. 250 to 252;

"Die Kälte" magazine, December 1963, pp. 629 to 636;

Publication "Compensation controller with pulse contacts", Siemens & Halske A. G., 1954.

1 sheet of drawings