Устройство измерения уровня криогенной жидкости
Изобретение относится к криогенному машиностроению. Устройство для измерения уровня криогенной жидкости содержит чувствительный элемент - датчик, корпус датчика и вторичный блок. Чувствительный элемент высокотемпературного сверхпроводящего (ВТСП) датчика выполнен из гибкого ленточного или проволочного ВТСП проводника, армированного серебром. Чувствительный элемент - датчик может быть U-образной, зигзагообразной или спиралевидной конфигурации. Чувствительный элемент расположен внутри диэлектрического корпуса или на диэлектрическом корпусе. Технический результат состоит в повышении точности, возможности широкого диапазона применения. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к следующим областям: криогенная техника, криогенное машиностроение.
Данное устройство может быть использовано там, где применяются системы хранения и резервуары сжиженных азота, кислорода, аргона: 1) в промышленности, при осуществлении определенных технологических операций; 2) современных магнитных ВТСП (Высокотемпературных сверхпроводящих) системах, обеспечивая промежуточную ступень охлаждения для резервуаров Не; 3) в медицине: в криоаппаратах для гинекологии, онкологии, проктологии, ЛОР и др., а также в криоаппаратах для косметологии и дерматологии, в оборудовании для общей и локальной криотерапии, в оборудовании для замораживния/размораживания и длительного хранения биопродуктов (крови, костного мозга, и др. биоматериалов); 4) в сельском хозяйстве для хранения биологических веществ; 5) в метрологии - охлаждение узла электронной пушки электронного микроскопа; 6) в радиоастрономии, при охлаждении высокочувствительных входных каскадов радиоприемников мм-диапазона волн; 7) в шоу-бизнесе, для получения спецэффектов; Также возникает потребность определять уровень хладагента при его транспортировке в сосудах Дюара, таких как 50LD, 35LD, 25LD и в кислород/азотдобывающих станциях АКДС-70, МКДС-70. Аналогом изобретения является следующий патент: Haltenburg, W Jaszczuk, H. Duck, N. Munser, A. Buev "Induktive Fullstandsdetektion fur kryogene Flussigkeiten", DF-Pat.1975378.8, принцип работы которого основан на индуктивном определении уровня хладагента, используя ВТСП магнитную систему. Наиболее близким техническим решением является патент S. Siegmann, N.J. Guntherodt "Fullstandsdetector fur Kryogene Flussigkeiten", Int. Patent РСТ/СН90/00166, основным недостатком которого является использование в качестве чувствительного элемента специально изготовленного многослойного протяженного проводника с напыленным ВТСП (высокотемпературный сверхпроводник) слоем и дополнительного подогревателя этого чувствительного элемента. Предложенное устройство отличается от известного тем, что его датчик выполнен из гибкого (ленточного, проволочного) ВТСП проводника изготавливаемого серийно. Это позволяет задавать любые конфигурации и размеры (например U- образную) датчику. Кроме этого предложенное устройство отличается повышенной чувствительностью и точностью, а подогрев этого ВТСП проводника осуществляется непосредственно протекающим током, в то время как в известном устройстве подогрев осуществляется за счет специального подогревателя. Указанные в отличительной части формулы признаки позволяют считать предложенное техническое решение соответствующим критерию "новизна". Поскольку совокупность признаков отличительной и ограничительной частей не известны из научно-технической и патентной литературы, то оно соответствует критерию "изобретательский уровень". Сущность изобретения иллюстрируется на фиг.1 и 2, где: фиг.1 - изображение блок-схемы устройства;фиг.2 - изображение поперечного сечения датчика. На фиг. 1:
1 - корпус датчика из керамики или другого стойкого к хладагенту диэлектрика;
2 - ВТСП проводник (многожильный Bi-2212/Ag; Bi-2223/Ag);
3 - вторичный, регистрирующий блок;
На фиг. 2:
1 - корпус датчика;
2 - ВТСП проводник;
Устройство измерения криогенной жидкости состоит из 2-х частей:
датчика уровня и вторичного блока. Датчик уровня представляет собой проводник из ВТСП материала, армированного серебром (Bi-2212/Ag; Bi-2223/Ag). Этот ВТСП провод расположен на поверхности диэлектрического корпуса (керамическая или фторопластовая трубка) или внутри него. Форма ВТСП датчика U-образная. Такая форма чувствительного элемента позволяет минимизировать погрешность измерения, вызванную градиентом температуры по длине проводника. К четырем внешним контактам ВТСП проводника подключается вторичный регистрирующий блок. Одна пара внешних контактов -токовые. Вторая пара внутренних - потенциальные. Устройство работает следующим образом: через токовые контакты (I+,I-) пропускается ток, который нагревает часть ВТСП, находящуюся в паре. Эта часть перейдет в нормальное (не сверхпроводящее) состояние. Другая часть, которая в жидкости, останется в сверхпроводящем состоянии. Поскольку уровень сверхпроводимости вдоль провода меняется в соответствии с изменением уровня хладагента, то при этом меняется и напряжение, снимаемое с потенциальных концов (U+,U-) (пропускаемый ток-константа). Величина фиксируемого вторичным блоком напряжения обратно пропорциональна уровню хладагента в сосуде. Регистрирующий блок должен обеспечивать постоянство протекающего тока и измерения через интервалы, не большие интервала разрешения (для уменьшения внесения возмущения в измеряемую среду). Реализация регистрирующего блока является следующим: источник постоянного тока и индуцирующий прибор. Устройством осуществляется измерение уровня криогенной жидкости с максимально возможной точностью при малом внесении возмущения в измеряемую среду. Возможно осуществлять измерения в условиях вибрации, тряски, ударных перегрузок, а также в условиях частичного доступа конденсирующих сред, что выгодно отличает такой тип устройства от других датчиков уровня (емкостной, ультразвуковой и т.д.). Сам ВТСП проводник прост в реализации и выпускается серийно. Однако, учитывая технологические трудности, связанные с изготовлением протяженного ВТСП проводника, длина датчика ограничивается полутора метрами. Вышеупомянутый технический результат приводит к расширению арсенала технических средств - измерителей уровня криогенной жидкости (уровнемеров). Указанное устройство может быть изготовлено на предприятиях РФ, что соответствует критерию "промышленная применимость".
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2