[go: up one dir, main page]

RU2599822C1 - Coolant supply device control unit - Google Patents

Coolant supply device control unit Download PDF

Info

Publication number
RU2599822C1
RU2599822C1 RU2015122749/13A RU2015122749A RU2599822C1 RU 2599822 C1 RU2599822 C1 RU 2599822C1 RU 2015122749/13 A RU2015122749/13 A RU 2015122749/13A RU 2015122749 A RU2015122749 A RU 2015122749A RU 2599822 C1 RU2599822 C1 RU 2599822C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
control unit
heater
connection
dewar vessel
Prior art date
Application number
RU2015122749/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Нуждин
Валерий Фердинандович Валеев
Дмитрий Александрович Коновалов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского Казанского научного центра Российской Академии наук (КФТИ КазНЦ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского Казанского научного центра Российской Академии наук (КФТИ КазНЦ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского Казанского научного центра Российской Академии наук (КФТИ КазНЦ РАН)
Priority to RU2015122749/13A priority Critical patent/RU2599822C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2599822C1 publication Critical patent/RU2599822C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/10Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

FIELD: control units; heating.
SUBSTANCE: coolant supply device control unit comprises power controller, which is connected with electric heater, intended for arrangement in Dewar vessel at the distance of 0-10 mm from the bottom. Control key element in power controller is bidirectional thyristor, which first anode is power control unit input terminal and is intended for connection to first output of AC voltage power supply, second anode of bidirectional thyristor is output terminal and connected to first heater output through the first group of detachable connector terminals, which second output is output, intended, through detachable connector second group of terminals, for connection to AC voltage power supply second output. Coolant supply device control unit is equipped with absence of nitrogen light indicator, presented by light-emitting diode, tracking unit and liquid nitrogen level sensor arranged in Dewar vessel at 10-30 mm above the heater. Level sensor first output is connected to tracking unit input. Tracking unit is equipped with absence of nitrogen light indicator output connection and two outputs, positive and negative, for connection to stabilized voltage power supply, the latter of which is connected through detachable connector to level sensor and heater outputs connection point. Light-emitting diode anode is connected with tracking unit light indicator, and cathode is with its negative terminal. Connection of outputs, intended for connection to AC voltage power supply second output and stabilized voltage power supply unit negative output is common for control unit power supply circuit.
EFFECT: technical result of disclosed control unit is smooth adjustment of electric heater power output in operating Dewar vessel with help of phase control, absence of liquid nitrogen in Dewar vessel alarm indication, automatic disconnection of heater at the end of liquid nitrogen in operating Dewar vessel.
1 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве блока управления устройствами перекачки, заправки жидкого азота, а также для заморозки вакуумных ловушек.The proposed solution relates to the field of electrical engineering and can be used as a control unit for pumping devices, filling liquid nitrogen, as well as for freezing vacuum traps.

Известно «Устройство для подачи хладагента в морозильную камеру», авторское свидетельство СССР №964380, опубл. 07.10.1982. Бюл. №37. Устройство содержит емкость, представляющую собой металлический стакан и помещенную в нижнюю часть сосуда Дьюара. Дно емкости снабжено шариковым клапаном, а сверху в нее вставлены, заподлицо с крышкой, трубопровод подачи воздуха, и, с минимальным зазором с дном, трубопровод подачи хладагента. Оба указанных трубопровода негерметично пропущены через крышку сосуда Дьюара, в которой имеется отверстие для заливки хладагента в сосуд Дьюара и выхода его естественных паров. Другим концом трубопровод подачи хладагента заведен в морозильную камеру. На трубопроводе подачи воздуха установлен электромагнитный воздушный клапан, регулируемый блоком управления. Электромагнитный воздушный клапан соединен последовательно с ресивером, влагоотделителем и компрессором.It is known "Device for supplying refrigerant to the freezer", USSR copyright certificate No. 964380, publ. 10/07/1982. Bull. Number 37. The device contains a container, which is a metal cup and placed in the lower part of the Dewar vessel. The bottom of the tank is equipped with a ball valve, and on top of it are inserted, flush with the cover, an air supply pipe, and, with a minimum clearance with the bottom, a refrigerant supply pipe. Both of these pipelines are leaky through the lid of the Dewar vessel, in which there is an opening for filling the refrigerant into the Dewar vessel and the release of its natural vapor. At the other end, a refrigerant supply line is led into the freezer. An electromagnetic air valve, controlled by the control unit, is installed on the air supply pipe. The electromagnetic air valve is connected in series with the receiver, dehumidifier and compressor.

При поступлении команды из блока управления электромагнитный клапан прекращает связь трубопровода с атмосферой и соединяет его с ресивером, обеспечивая тем самым подачу сжатого осушенного воздуха из компрессора через влагоотделитель и ресивер в емкость, из которой хладагент выдавливается по трубопроводу в морозильную камеру.When a command is received from the control unit, the electromagnetic valve stops the connection of the pipeline with the atmosphere and connects it to the receiver, thereby providing compressed compressed air from the compressor through the dehumidifier and receiver to the tank from which the refrigerant is extruded through the pipeline into the freezer.

Недостатком данного устройства является то, что для создания в емкости давления, вытесняющего жидкий азот, необходимо много дополнительного оборудования (ресивер, влагоотделитель и компрессор), а блок управления в ключевом режиме коммутирует электромагнитный клапан. При использовании сосудов Дьюара небольшой емкости, например АСД-15 с узкой горловиной, разместить в нем емкость достаточного объема проблематично. Блок управления с каждым первоначальным включением будет давать сбой. Азота, находящегося в емкости, будет недостаточно для заморозки, например, (теплых) вакуумных, продувных азотных ловушек, применяемых в экспериментальном научном оборудовании, поэтому электромагнитный клапан отключаться не будет и через трубопровод подачи азота в камеру холода пойдет воздух. Заложенная в блок управления коммутация электромагнитного клапана исключает возможность плавной регулировки подачи жидкого азота в камеру холода. При окончании азота в сосуде Дьюара, в блоке управления не предусмотрены команды отключения компрессора и включения индикации-сигнализации.The disadvantage of this device is that in order to create a pressure in the tank displacing liquid nitrogen, a lot of additional equipment is needed (receiver, dehumidifier and compressor), and the control unit switches the solenoid valve in key mode. When using Dewar vessels of small capacity, for example, ASD-15 with a narrow neck, it is problematic to place a container of sufficient volume in it. The control unit will fail with each initial start-up. The nitrogen in the tank will not be enough to freeze, for example, (warm) vacuum, purged nitrogen traps used in experimental scientific equipment, so the electromagnetic valve will not shut off and air will go through the nitrogen supply pipe into the cold chamber. The electromagnetic valve switching incorporated in the control unit eliminates the possibility of smooth adjustment of the supply of liquid nitrogen to the cold chamber. At the end of nitrogen in the Dewar vessel, the control unit does not provide commands to turn off the compressor and turn on the display-alarm.

Известно «Устройство для подачи хладагента в камеру холода», авторское свидетельство СССР №350216, опубл. 04.09.1972. Бюл. №26. Устройство представляет собой питатель в виде трубки, в нижней части которой снаружи расположен нагреватель малой мощности (20 Вт), герметично закрытый кожухом. В месте выхода трубки из горловины сосуда Дьюара расположено уплотнительное устройство. Конец трубки снаружи сосуда имеет накидную гайку для присоединения к штуцеру рабочей камеры.It is known "Device for supplying refrigerant to the cold chamber", USSR copyright certificate No. 350216, publ. 09/04/1972. Bull. No. 26. The device is a tube-shaped feeder, in the lower part of which there is a low-power heater (20 W) outside, hermetically sealed by a casing. At the place where the tube exits the neck of the Dewar vessel, a sealing device is located. The end of the tube outside the vessel has a union nut for connection to the fitting of the working chamber.

При подаче на нагреватель электрической мощности происходит его нагревание, испарение жидкого азота, и создавшееся давление в сосуде Дьюара вытесняет жидкий азот по трубке в рабочую камеру.When electric power is supplied to the heater, it is heated, liquid nitrogen evaporates, and the pressure created in the Dewar vessel displaces liquid nitrogen through the tube into the working chamber.

Блок управления данного устройства, содержащий регулятор мощности, соединенный с нагревателем малой мощности (20 Вт), размещенным в сосуде Дьюара, является наиболее близким аналогом заявленному техническому решению, поэтому выбран в качестве прототипа.The control unit of this device containing a power regulator connected to a low-power heater (20 W), placed in a Dewar vessel, is the closest analogue to the claimed technical solution, therefore, it is selected as a prototype.

Недостатками блока управления данного устройства является:The disadvantages of the control unit of this device is:

малая регулируемая мощность;low adjustable power;

не предусмотрена индикация-сигнализация окончания жидкого азота в работающем сосуде Дьюара;there is no indication-signaling the end of liquid nitrogen in a working Dewar vessel;

не предусмотрено отключение нагревателя при окончании жидкого азота в работающем сосуде Дьюара (в газообразной среде нагреватель перегревается и перегорает).it is not intended to turn off the heater at the end of liquid nitrogen in a working Dewar vessel (in a gaseous medium, the heater overheats and burns out).

Поставленной задачей данного технического решения является создание блока управления устройства подачи хладагента, обеспечивающего:The task of this technical solution is to create a control unit for a refrigerant supply device, providing:

возможность плавной регулировки мощности, выделяемой электрическим нагревателем в работающем сосуде Дьюара;the possibility of smooth adjustment of power released by an electric heater in a working Dewar vessel;

индикацию-сигнализацию отсутствия жидкого азота в сосуде Дьюара;indication-alarm of the absence of liquid nitrogen in the Dewar vessel;

автоматическое отключение нагревателя при окончании жидкого азота в работающем сосуде Дьюара.automatic shutdown of the heater at the end of liquid nitrogen in a working Dewar vessel.

Решение технической задачи предлагаемого блока управления устройства подачи хладагента, содержащего регулятор мощности, соединенный с электрическим нагревателем, предназначенным для размещения в сосуде Дьюара на расстоянии 0-10 мм от дна, достигается тем, что регулятор мощности снабжен входным выводом, предназначенным для подключения к первому выводу источника питания переменного напряжения и выходным выводом, соединенным через первую группу контактов разъемного соединителя с первым выводом нагревателя, второй вывод которого является выводом, предназначенным для подключения ко второму выводу источника питания переменного напряжения через вторую группу контактов разъемного соединителя, блок управления устройства подачи хладагента дополнен световым индикатором, узлом слежения и датчиком уровня жидкого азота, предназначенным для размещения в сосуде Дьюара, на 10-30 мм выше нагревателя, при этом первый вывод датчика уровня, через третью группу контактов разъемного соединителя, соединен с входным выводом узла слежения, узел слежения также снабжен выводами для подключения индикатора, соединенными с выводами светового индикатора, и двумя выводами, предназначенными для подключения к источнику питания стабилизированного напряжения - плюсовым и минусовым, последний из которых, через вторую группу контактов разъемного соединителя, подсоединен к точке соединения вторых выводов датчика уровня и нагревателя, соединение выводов, предназначенных для подключения ко второму выводу источника питания переменного напряжения и минусовому выводу источника питания стабилизированного напряжения является для схемы электропитания блока управления общим.The solution to the technical problem of the proposed control unit for a refrigerant supply device containing a power regulator connected to an electric heater designed to be placed in a Dewar vessel at a distance of 0-10 mm from the bottom is achieved by the fact that the power regulator is equipped with an input terminal intended for connection to the first terminal AC power source and an output terminal connected through a first group of pins of a detachable connector to a first terminal of a heater, the second terminal of which is I have an output intended for connecting to the second output of an AC voltage source through a second group of contacts of a detachable connector, the control unit of the refrigerant supply device is supplemented with a light indicator, a tracking unit and a liquid nitrogen level sensor designed to be placed in the Dewar vessel, 10-30 mm higher heater, while the first output of the level sensor, through the third group of contacts of the detachable connector, is connected to the input terminal of the tracking unit, the tracking unit is also equipped with leads for connecting indicator connected to the terminals of the light indicator, and two terminals designed to connect a stabilized voltage to the power supply - plus and minus, the last of which, through the second group of contacts of the detachable connector, is connected to the connection point of the second terminals of the level sensor and heater, the connection of the conclusions intended for connecting to the second output of the AC voltage power source and the negative output of the stabilized voltage power supply is for circuits The power supply to the control unit is common.

На фиг. 1 показана функциональная схема предлагаемого блока управления устройства подачи хладагента с ключевыми элементами технического решения. Электрические соединения показаны линиями, места контактов точками, передача управляющих сигналов стрелками, электрические выводы, предназначенные для подключения к клеммам источников питания кружками.In FIG. 1 shows a functional diagram of the proposed control unit of the refrigerant supply device with key elements of a technical solution. Electrical connections are shown by lines, points of contact by dots, transmission of control signals by arrows, electrical leads designed to connect circles to power supply terminals.

На фиг. 2 показана электрическая схема соединений узлов и деталей блока управления устройства подачи хладагента.In FIG. 2 shows an electrical diagram of the connections of nodes and parts of a control unit of a refrigerant supply device.

На фиг. 3 показана электрическая принципиальная схема предлагаемого блока управления.In FIG. 3 shows an electrical schematic diagram of the proposed control unit.

Блок управления устройства подачи хладагента (фиг. 1) содержит регулятор мощности 1, соединенный с электрическим нагревателем 2, предназначенным для размещения в сосуде Дьюара 3 на расстоянии 0-10 мм от дна, отличающийся тем, что регулятор мощности 1 снабжен входным выводом, предназначенным для подключения к первому выводу источника питания переменного напряжения и выходным выводом, соединенным через первую группу контактов разъемного соединителя 4 с первым выводом нагревателя 2, второй вывод которого является выводом, предназначенным для подключения ко второму выводу источника питания переменного напряжения через вторую группу контактов разъемного соединителя 4, блок управления устройства подачи хладагента дополнен световым индикатором 5, узлом слежения 6 и датчиком уровня 7 жидкого азота, предназначенным для размещения в сосуде Дьюара 3, на 10-30 мм выше нагревателя 2, при этом первый вывод датчика уровня 7, через третью группу контактов разъемного соединителя 4 соединен с входным выводом узла слежения 6, узел слежения 6 также снабжен выводами для подключения индикатора, соединенными с выводами светового индикатора 5, и двумя выводами, предназначенными для подключения к источнику питания стабилизированного напряжения - плюсовым и минусовым, последний из которых, через вторую группу контактов разъемного соединителя 4, подсоединен к точке соединения вторых выводов датчика уровня 7 и нагревателя 2, соединение выводов, предназначенных для подключения ко второму выводу источника питания переменного напряжения и минусовому выводу источника питания стабилизированного напряжения является для схемы электропитания блока управления общим.The control unit of the refrigerant supply device (Fig. 1) contains a power regulator 1 connected to an electric heater 2, designed to be placed in the Dewar vessel 3 at a distance of 0-10 mm from the bottom, characterized in that the power regulator 1 is equipped with an input terminal intended for connecting to the first output of the AC power source and the output output connected through the first group of contacts of the connector 4 to the first output of the heater 2, the second output of which is the output intended for connections to the second output of the AC power source through the second group of contacts of the detachable connector 4, the control unit of the refrigerant supply device is supplemented by a light indicator 5, a tracking unit 6 and a liquid nitrogen level sensor 7, designed to be placed in the Dewar vessel 3, 10-30 mm higher heater 2, while the first output of the level sensor 7, through the third group of contacts of the detachable connector 4 is connected to the input terminal of the tracking unit 6, the tracking unit 6 is also equipped with terminals for connecting an indicator, connected with the terminals of the indicator light 5, and two terminals designed to connect a stabilized voltage to the power source - positive and negative, the last of which, through the second group of contacts of the connector 4, is connected to the connection point of the second terminals of the level sensor 7 and heater 2, connection the conclusions intended for connection to the second output of the AC power source and the negative output of the stabilized voltage power source is for power supply circuit b general control lock.

В качестве примера конкретной реализации на фиг. 2 показана электрическая схема соединений элементов и узлов предлагаемого блока управления устройства подачи хладагента.As an example of the specific implementation of FIG. 2 shows an electrical diagram of the connections of elements and nodes of the proposed control unit of the refrigerant supply device.

Узел слежения 6 также содержит реле 8, полярный конденсатор 9, первый управляемый ключевой элемент 10, оптронное реле 11 и цепь последовательно соединенных резистора 12, светодиода оптронного реле 11 с соблюдением полярности, подстроечного резистора 13, второй вывод которого является входным выводом узла слежения 6, точка соединения плюсового вывода полярного конденсатора 9, первого вывода обмотки реле 8 и первого вывода резистора 12 является плюсовым выводом питания узла слежения 6, управляющий вывод первого управляемого ключевого элемента 10 соединен с выводом скользящего контакта подстроечного резистора 13, первый вывод замыкающей контактной группы оптронного реле 11 подсоединен в точку соединения второго вывода обмотки реле 8 и минусового вывода полярного конденсатора 9, а второй вывод замыкающей контактной группы оптронного реле 11 соединен с первым выводом первого управляемого ключевого элемента 10, второй вывод которого является минусовым выводом питания узла слежения 6, первый вывод первой (размыкающей) группы контактов 14 реле 8 соединен с плюсовым выводом питания узла слежения 6, а второй является первым выводом подключения индикатора, а вторым выводом подключения индикатора является минусовой вывод питания узла слежения 6, световой индикатор 5, в качестве которого используется светодиод 5, с соблюдением полярности подсоединен к выводам подключения индикатора узла слежения 6, регулятор мощности 1 содержит управляющий ключевой элемент, в качестве которого используется симистор 15, а также оптосимистор 16, выпрямительный мост 17, генератор импульсов, состоящий из второго управляемого ключевого элемента 18, в качестве которого используется однопереходный транзистор в фазосдвигающей цепи последовательно соединенных конденсатора 19, резистора 20 и переменного резистора 21, у которого вывод скользящего контакта подсоединен в точку соединений его первого вывода и второго вывода резистора 20 фазосдвигающей цепи, первый вывод конденсатора 19 фазосдвигающей цепи подсоединен к точке соединений минусового вывода выпрямительного моста 17 и катода светодиода оптосимистора 16, первая база однопереходного транзистора 18 подсоединена в точку соединения плюсового вывода выпрямительного моста 17 и второго вывода переменного резистора 21 фазосдвигающей цепи, вторая база однопереходного транзистора 18 подсоединена к аноду светодиода оптосимистора 16, управляющий вывод симистора 15 соединен с выводом первого анода оптосимистора 16, первый вывод переменного тока выпрямительного моста 17 соединен с выводом первого анода симистора 15, являющегося входным выводом регулятора мощности, а второй вывод переменного тока выпрямительного моста 17 соединен с первым выводом второй (замыкающей) группы контактов 22 реле 8, второй вывод замыкающей группы контактов 22 реле 8 подсоединен в точку соединений выводов вторых анодов оптосимистора 16 и симистора 15, последний из которых является выходным выводом регулятора мощности 1.The tracking unit 6 also contains a relay 8, a polar capacitor 9, a first controlled key element 10, an optocoupler relay 11 and a chain of series-connected resistor 12, the LEDs of the optocoupler relay 11 in compliance with the polarity, trimming resistor 13, the second output of which is the input terminal of the tracking unit 6, the connection point of the positive terminal of the polar capacitor 9, the first terminal of the relay coil 8 and the first terminal of the resistor 12 is the positive terminal of the power supply of the tracking unit 6, the control terminal of the first controlled key element 10 with is single with the output of the sliding contact of the tuning resistor 13, the first output of the closing contact group of the optocoupler relay 11 is connected to the connection point of the second terminal of the winding of the relay 8 and the negative output of the polar capacitor 9, and the second output of the closing contact group of the optocoupler relay 11 is connected to the first output of the first controlled key element 10, the second terminal of which is the negative terminal of the power of the tracking unit 6, the first terminal of the first (disconnecting) group of contacts 14 of the relay 8 is connected to the positive terminal of the power of the node of tracking 6, and the second is the first output of the indicator connection, and the second output of the indicator connection is the negative power output of the tracking unit 6, the indicator light 5, which uses LED 5, is connected to the terminals of the connection of the indicator of the tracking unit 6 with the correct polarity, power regulator 1 contains a control key element, which is used as a triac 15, as well as an opto-simistor 16, a rectifier bridge 17, a pulse generator consisting of a second controlled key element 18, in which uses a single-junction transistor in a phase-shifting circuit of a series-connected capacitor 19, a resistor 20, and a variable resistor 21, in which a sliding contact terminal is connected to a connection point of its first terminal and a second terminal of a phase-shifting circuit resistor 20, a first terminal of a phase-shifting circuit capacitor 19 is connected to a connection point the negative output of the rectifier bridge 17 and the cathode of the LED of the optosymistor 16, the first base of the single-junction transistor 18 is connected to the connection point of the pluses the first output of the rectifier bridge 17 and the second output of the variable phase-shifting resistor 21, the second base of the single-junction transistor 18 is connected to the anode of the LED of the opto-simistor 16, the control output of the triac 15 is connected to the output of the first anode of the opto-simistor 16, the first AC output of the rectifier bridge 17 is connected to the output of the first anode triac 15, which is the input terminal of the power regulator, and the second AC terminal of the rectifier bridge 17 is connected to the first terminal of the second (closing) group of contacts 22 p le 8, the second terminal group 22 closing relay contacts 8 connected to the point connecting the output of the second optosimistora anodes 16 and the triac 15, the last of which is the output terminal of the power controller 1.

Рассмотрим работу блока управления устройства подачи хладагента по функциональной схеме, показанной на фиг. 1.Let us consider the operation of the control unit of the refrigerant supply device according to the functional diagram shown in FIG. one.

Допустим, что сосуд Дьюара 3 заправлен жидким азотом, и блок управления подачи хладагента подключен к источникам электрического питания.Assume that the Dewar vessel 3 is charged with liquid nitrogen, and the refrigerant supply control unit is connected to electrical power sources.

Разность потенциалов на выводах датчика уровня 7, находящегося в жидком азоте, достаточна для срабатывания узла слежения 6, и он находится в режиме слежения, световой индикатор 5 не светится и с узла слежения 6 в регулятор мощности 1 подается сигнал, приводящий его в состояние готовности к работе. При подаче максимального тока (определяется номинальной мощностью нагревателя 2) с регулятора мощности 1 на нагреватель 2 происходит нагрев нагревателя 2, испарение азота, создающего давление на поверхность жидкого азота в сосуде Дьюара 3, выдавливающего его в камеру холода. Максимальная мощность обеспечивает минимальное время для создания максимального давления (определяется давлением срабатывания предохранительного клапана устройства подача хладагента) и выхода на рабочий режим камеры холода. После выхода на рабочий режим мощность, подаваемая на нагреватель 2, регулируется в режиме поддержания необходимых параметров в камере холода. При расходе жидкого азота в сосуде Дьюара 3 наступаем момент, когда датчик уровня 7 оказывается в газообразной среде (выше уровня жидкого азота). Датчик уровня 7 начинает нагреваться током, проходящим через него, это вызывает уменьшение разности потенциалов на выводах датчика уровня 7 и переход узла слежения 6 в режим ожидания. При переходе узла слежения 6 в режим ожидания загорается световой индикатор 5, являющийся индикатором отсутствия азота, и в регулятор мощности 1 поступает сигнал на его отключение. При необходимости продолжения работы необходимо перейти на резервный сосуд Дьюара, подсоединенный к камере холода. Для этого из розетки соединительного разъема 4 отсоединяется вилка отработанного сосуда Дьюара и подсоединяется вилка резервного сосуда Дьюара. Описанный рабочий цикл повторяется на резервном сосуде Дьюара.The potential difference at the terminals of the level 7 sensor in liquid nitrogen is sufficient for the tracking unit 6 to operate, and it is in the tracking mode, the indicator light 5 is off and a signal is sent from the tracking unit 6 to the power regulator 1, making it ready for operation work. When applying the maximum current (determined by the rated power of the heater 2) from the power controller 1 to the heater 2, the heater 2 is heated, the evaporation of nitrogen, which creates pressure on the surface of liquid nitrogen in the Dewar vessel 3, extrudes it into the cold chamber. Maximum power provides the minimum time to create maximum pressure (determined by the pressure of the safety valve of the device supplying refrigerant) and exit to the operating mode of the cold chamber. After reaching the operating mode, the power supplied to the heater 2 is regulated in the mode of maintaining the necessary parameters in the cold chamber. When the flow of liquid nitrogen in the Dewar vessel 3 comes the moment when the level sensor 7 is in a gaseous environment (above the level of liquid nitrogen). The level sensor 7 begins to be heated by the current passing through it, this causes a decrease in the potential difference at the terminals of the level sensor 7 and the transition of the tracking unit 6 to standby mode. When the tracking unit 6 enters standby mode, the indicator light 5, which is an indicator of the absence of nitrogen, lights up, and a signal to turn it off comes to power regulator 1. If it is necessary to continue working, it is necessary to switch to the reserve Dewar vessel connected to the cold chamber. To do this, from the socket of the connecting connector 4, the plug of the spent Dewar vessel is disconnected and the plug of the backup Dewar vessel is connected. The described duty cycle is repeated on the reserve Dewar vessel.

Теперь рассмотрим работу блока управления устройства подачи хладагента по электрической схеме, показанной на фиг. 3.Now, let us consider the operation of the control unit of the refrigerant supply device according to the electric circuit shown in FIG. 3.

Допустим, что сосуд Дьюара заправлен жидким азотом, и блок управления устройства подачи хладагента подключен к источникам электрического питания.Suppose that a dewar vessel is charged with liquid nitrogen, and the control unit of the refrigerant supply device is connected to electrical power sources.

По цепи последовательно соединенных резистора 12, светодиода оптронного реле 11, подстроечного резистора 13 и датчика уровня 7 начинает течь ток, вызывающий свечение светодиода оптронного реле 11, приводящее к уменьшению сопротивления (до минимального) на его замыкающей группе контактов. Разность потенциалов на выводах датчика уровня 7, находящегося в жидком азоте, достаточна для открытия первого управляемого ключевого элемента 10. Регулировка порога срабатывания производится подстроечным резистором 13. Через цепь последовательно соединенных первого управляемого ключевого элемента 10, замыкающую группу контактов оптронного реле 11 и обмотку реле 8 начинает течь ток, вызывающий срабатывание последнего. Размыкаются контакты 14 первой группы и замыкаются контакты 22 второй группы реле 8. Замкнутые контакты 22 реле 8 приводят в рабочее состояние регулятор мощности 1, являющийся фазовым регулятором мощности. Во время работы, перемещением скользящего контакта переменного резистора 21 фазосдвигающей цепи фазового регулятора мощности 1, регулируется тепловая мощность, выделяемая нагревателем 2. Работа фазового регулятора мощности и автоматизация процесса поддержания температуры известна [1]. По мере расхода жидкого азота в сосуде Дьюара 3 наступает момент, когда датчик уровня 7 оказывается в газообразной среде. Ток, проходящий через него, начинает его нагревать, что в свою очередь приводит к уменьшению разности потенциалов на его выводах. Уменьшение потенциала на управляющем выводе первого управляемого ключевого элемента 10 приводит к его отключению и отключению реле 8. Замыкаются контакты первой группы 14 реле 8. Зажигается светодиод 5, сигнализируя, что азот в сосуде Дьюара 3 кончился. Размыкаются контакты второй 22 группы реле 8, отключая фазовый регулятор мощности 1. При необходимости продолжения работы необходимо перейти на резервный сосуд Дьюара, подсоединенный к камере холода. Для этого из розетки соединительного разъема 4 отсоединяется вилка отработанного сосуда Дьюара 3 и подсоединяется вилка резервного сосуда Дьюара 3. Описанный рабочий цикл повторяется на резервном сосуде Дьюара 3. При окончании работ из розетки соединительного разъема 4 вилка отсоединяется.Through the chain of series-connected resistor 12, the LED of the optocoupler relay 11, the tuning resistor 13 and the level sensor 7, a current begins to flow, causing the LED of the optocoupler relay 11 to glow, leading to a decrease in resistance (to the minimum) on its closing group of contacts. The potential difference at the terminals of the level 7 sensor located in liquid nitrogen is sufficient to open the first controlled key element 10. The response threshold is adjusted by a trimming resistor 13. Through a chain of series-connected first controlled key elements 10, the contact group of the optocoupler relay 11 and the relay coil 8 a current begins to flow, causing the latter to trip. The contacts 14 of the first group are opened and the contacts 22 of the second group of relays 8 are closed. The closed contacts 22 of the relay 8 bring the power regulator 1, which is the phase power regulator, into operational state. During operation, by moving the sliding contact of the variable resistor 21 of the phase-shifting circuit of the phase power regulator 1, the heat power released by the heater 2 is regulated. The operation of the phase power regulator and the automation of the temperature maintenance process are known [1]. As the flow of liquid nitrogen in the Dewar vessel 3 comes the moment when the level sensor 7 is in a gaseous environment. The current passing through it begins to heat it, which in turn leads to a decrease in the potential difference at its terminals. A decrease in potential at the control terminal of the first controlled key element 10 leads to its disconnection and shutdown of relay 8. The contacts of the first group 14 of relay 8 are closed. LED 5 lights up, signaling that nitrogen in the Dewar 3 vessel has run out. The contacts of the second 22 group of relay 8 are opened, disconnecting the phase power regulator 1. If necessary, continue to work, it is necessary to switch to the backup Dewar vessel connected to the cold chamber. To do this, the plug of the spent Dewar vessel 3 is disconnected from the socket of the connecting socket 4 and the plug of the backup Dewar vessel 3 is connected. The described duty cycle is repeated on the backup Dewar vessel 3. At the end of work, the plug is disconnected from the socket of the connecting socket 4.

При обрыве цепи датчика уровня 7 оптронное реле 11 разрывает цепь включения реле 8, которое не позволяет включить регулятор мощности 1.When the circuit of the level sensor 7 is broken, the optocoupler relay 11 breaks the switching circuit of the relay 8, which does not allow turning on the power regulator 1.

На фиг. 3 показана принципиальная электрическая схема предлагаемого блока управления, где в качестве светового индикатора 5 HL использовался светодиод L5313URC, в качестве датчика уровня 7 жидкого азота используется диод КД520А. В качестве первого управляемого ключевого элемента 10 VD2 используется прецизионный параллельный стабилизатор напряжения TL431. В качестве регулирующего ключевого элемента 15 VS2, фазового регулятора мощности 1, используется симистор ВТА12-600. Данный симистор позволяет регулировать ток нагревателя 2 в пределах 0-12 А.In FIG. 3 shows a circuit diagram of the proposed control unit, where the L5313URC LED was used as a 5 HL indicator light, and the KD520A diode is used as a liquid nitrogen level sensor 7. As the first controlled key element 10 VD2 used precision parallel voltage regulator TL431. As a regulating key element 15 VS2, phase power regulator 1, the triac BTA12-600 is used. This triac allows you to adjust the current of the heater 2 in the range 0-12 A.

Для максимальной выработки жидкого азота в сосуде Дьюара 3 нагреватель 2 должен располагаться как можно ближе ко дну сосуда Дьюара 3 (0-10 мм). Нагреватель 2 также может располагаться и на дне сосуда Дьюара 3. Во избежание перегрева нагревателя 2 повышенной мощности (≥20 Вт) и его перегорания датчик уровня 7 располагается на 10-30 мм выше. Благодаря такому расположению, включение нагревателя 2 происходит только в среде жидкого азота.To maximize the production of liquid nitrogen in the Dewar vessel 3, the heater 2 should be located as close as possible to the bottom of the Dewar vessel 3 (0-10 mm). The heater 2 can also be located at the bottom of the Dewar vessel 3. In order to avoid overheating of the heater 2 with increased power (≥20 W) and its burning out, the level sensor 7 is located 10-30 mm higher. Due to this arrangement, the inclusion of the heater 2 occurs only in liquid nitrogen.

Таким образом, по сравнению с прототипом, предлагаемый блок управления устройства подачи хладагента обладает расширенными функциональными возможностями:Thus, in comparison with the prototype, the proposed control unit of the refrigerant supply device has enhanced functionality:

применять нагреватели мощностью ≥20 Вт;apply heaters with power ≥20 W;

плавной регулировки мощности, выделяемой электрическим нагревателем;stepless adjustment of power emitted by an electric heater;

индикации-сигнализации отсутствия жидкого азота в сосуде Дьюара;indication-signaling the absence of liquid nitrogen in the Dewar vessel;

автоматического отключения нагревателя при окончании жидкого азота в работающем сосуде Дьюара.automatic shutdown of the heater at the end of liquid nitrogen in a working Dewar vessel.

Список цитируемой литературыList of references

1. Фазовый регулятор мощности. Патент РФ на изобретение №2298217, опубл. 27.04.2007, Бюл. №12.1. Phase power controller. RF patent for the invention No. 2298217, publ. 04/27/2007, Bull. No. 12.

Claims (1)

Блок управления устройства подачи хладагента, содержащий регулятор мощности, соединенный с электрическим нагревателем, предназначенным для размещения в сосуде Дьюара на расстоянии 0-10 мм от дна, отличающийся тем, что регулятор мощности снабжен входным выводом, предназначенным для подключения к первому выводу источника питания переменного напряжения и выходным выводом, соединенным через первую группу контактов разъемного соединителя с первым выводом нагревателя, второй вывод которого является выводом, предназначенным для подключения ко второму выводу источника питания переменного напряжения через вторую группу контактов разъемного соединителя, блок управления устройства подачи хладагента дополнен световым индикатором, узлом слежения и датчиком уровня жидкого азота, предназначенным для размещения в сосуде Дьюара, на 10-30 мм выше нагревателя, при этом первый вывод датчика уровня, через третью группу контактов разъемного соединителя, соединен с входным выводом узла слежения, узел слежения также снабжен выводами для подключения индикатора, соединенными с выводами светового индикатора, и двумя выводами, предназначенными для подключения к источнику питания стабилизированного напряжения - плюсовым и минусовым, последний из которых, через вторую группу контактов разъемного соединителя, подсоединен к точке соединения вторых выводов датчика уровня и нагревателя, соединение выводов, предназначенных для подключения ко второму выводу источника питания переменного напряжения и минусовому выводу источника питания стабилизированного напряжения, является для схемы электропитания блока управления общим. The control unit of the refrigerant supply device containing a power regulator connected to an electric heater designed to be placed in the Dewar vessel at a distance of 0-10 mm from the bottom, characterized in that the power regulator is equipped with an input terminal designed to connect to the first output of the AC voltage source and an output terminal connected through a first group of pins of a detachable connector to a first terminal of a heater, the second terminal of which is a terminal for connection to the second output of the AC power source through the second group of contacts of the detachable connector, the control unit of the refrigerant supply device is supplemented by a light indicator, a tracking unit and a liquid nitrogen level sensor designed to be placed in the Dewar vessel, 10-30 mm above the heater, while the first output the level sensor, through the third group of contacts of the detachable connector, is connected to the input terminal of the tracking unit, the tracking unit is also equipped with terminals for connecting an indicator connected to the terminals of the a commercial indicator, and two terminals designed to connect a stabilized voltage to the power source - positive and negative, the last of which, through the second group of contacts of the detachable connector, is connected to the connection point of the second terminals of the level sensor and heater, the connection of the terminals intended for connection to the second the output of the AC power supply and the negative output of the stabilized voltage power supply is common to the power supply circuit of the control unit.
RU2015122749/13A 2015-06-11 2015-06-11 Coolant supply device control unit RU2599822C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015122749/13A RU2599822C1 (en) 2015-06-11 2015-06-11 Coolant supply device control unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015122749/13A RU2599822C1 (en) 2015-06-11 2015-06-11 Coolant supply device control unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2599822C1 true RU2599822C1 (en) 2016-10-20

Family

ID=57138431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015122749/13A RU2599822C1 (en) 2015-06-11 2015-06-11 Coolant supply device control unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2599822C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2331825C2 (en) * 2006-01-14 2008-08-20 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Refrigerator and control method of its cooling
US20110209490A1 (en) * 2008-10-31 2011-09-01 Carrier Corporation Control of multiple zone refrigerant vapor compression systems

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2331825C2 (en) * 2006-01-14 2008-08-20 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Refrigerator and control method of its cooling
US20110209490A1 (en) * 2008-10-31 2011-09-01 Carrier Corporation Control of multiple zone refrigerant vapor compression systems

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11157027B2 (en) Heater alarm and control module
CN105468051A (en) Temperature controller
US20140165927A1 (en) Pilotless, unplugged combustion control system
CN107148132B (en) Single live wire on-state power taking circuit
KR860006908A (en) Thermal efficiency control device for steam pressure cooking vessel
US11098898B2 (en) Automatic pilot lighting systems
BR112013007259A2 (en) electronic control device and method for reducing standby power consumption of a household appliance
RU2599822C1 (en) Coolant supply device control unit
US10352554B2 (en) Superheated steam generator
JP2015069791A (en) Power supply
RU155394U1 (en) REFRIGERANT CONTROL UNIT
US8895903B2 (en) Methods and apparatus for controlling the supply of power to a radiant heater of a cooking appliance
CN102226567B (en) Electric heating device of air conditioner and control method thereof
HK1221499A1 (en) Fluid temperature modification apparatus
RU2588231C1 (en) Control unit for stationary coolant supply device
US20220018532A1 (en) Method for controlling a steam generating system for a domestic steam cooking oven and steam generating system
US20210231305A1 (en) Indication apparatus to indicate the output level of a pilot flame and method
US3770196A (en) Control circuit for a heating system
KR930013583A (en) Microwave oven
CN204244552U (en) Time-delay adjustable socket control circuit of projector
KR102371022B1 (en) Electronic product power supply/disconnect device and its control method
CN102750866B (en) Variable frequency control dynamic liquid level experiment equipment
RU2676570C1 (en) Oven
ES2755495T3 (en) Procedure and control device for an actuator and electrical protection apparatus including said device
CN208287135U (en) A kind of rewarming apparatus with defencive function