FR2520107A1 - PROBE FOR DETERMINING THE LEVEL OF LIQUID GASES - Google Patents
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Abstract
SYSTEME DE SONDES DE NIVEAU. PAR LES BORNES 1, 2, 3, 4 ARRIVENT A QUATRE AMPLIFICATEURS 1, 2, 3, 4 LES SIGNAUX PROVENANT DE RESISTANCES SEPAREES LES UNES DES AUTRES ET PLONGEES DANS UN MILIEU EXTERIEUR EN EN ETANT ISOLEES D'UNE MANIERE HERMETIQUEMENT ETANCHE. DETECTION DU NIVEAU DE L'AZOTE LIQUIDE DANS UN RECIPIENT.LEVEL PROBES SYSTEM. THROUGH TERMINALS 1, 2, 3, 4, FOUR AMPLIFIERS 1, 2, 3, 4 ARRIVE THE SIGNALS FROM RESISTORS SEPARATED FROM ONE OF THE OTHER AND IMMERSION IN AN EXTERNAL ENVIRONMENT BY BEING ISOLATED IN A HERMETICALLY SEALED MANNER. DETECTION OF THE LEVEL OF LIQUID NITROGEN IN A CONTAINER.
Description
Sonde de détermination du niveau de gaz liquides La présente invention seLiquid gas level determination probe The present invention is
rapporte à unerelates to a
sonde de détermination du niveau de gaz liquides, com- liquid gas level determination probe, com-
me de l'azote liquide ou de l'oxygène liquide,dans laquelle le signal électrique indiquant le niveau du liquide est formé au moyen d'une résistance qui varie en fonction de la température L'invention se rapporte en outre à un système de sondes formé de liquid nitrogen or liquid oxygen, wherein the electrical signal indicative of the liquid level is formed by means of a temperature-dependent resistor The invention further relates to a system of probes made of
plusieurs sondes.several probes.
On connaît des sondes pour la détermina- Probes are known for determining
tion du niveau de gaz liquides ' On utilise à cet ef- the level of liquid gases'.
fet Aen règle généraldes semiconducteurs, des con- a general rule of semiconductors,
ducteurs à coefficientde température négatif, des conducteurs à coefficient de température posisitf Negative temperature coefficient ducts, conductors with positive temperature coefficient
ou des diodes sensibles à la température. or temperature sensitive diodes.
Le domaine d'application de sondes de ce type est par exemple la détermination du niveau de gaz liquidcsdans des pièges d'épuration de gazqqui sont utilisés par exemple dans le circuit de gaz de champs d'essaismétallographiques:Le signal électrique obtenu au moyen de la sonde peut servir, notamment quand on utilise plusieurs sondes,de The field of application of probes of this type is, for example, the determination of the level of liquid gases in gas purification traps which are used, for example, in the metal test field gas circuit: The electrical signal obtained by means of the probe can be used, especially when using multiple probes,
grandeur d'entrée pour commander l'amenée de liqui- input quantity to control the supply of liquid
de.of.
La détermination univoque du niveau du liqui- Unambiguous determination of the level of liquidity
de présente cependant des difficultés car la tempé- presents difficulties, however, because the temperature
rature du gaz directement au-dessus de la surface li- of gas directly above the free surface
bre du gaz liquide est à peine supérieure à la tempé- of the liquid gas is barely above the temperature
rature du gaz liquide.liquid gas.
L'invention vise donc une sonde de détermi- The invention therefore aims at a determination probe
nation du niveau de gaz liquidesgrâce à laquelle il est possible de déterminer de manière univoque le niveau nation of the liquid gas level through which it is possible to unequivocally determine the level of
du gaz liquide.liquid gas.
Suivant l'invention, la sonde qui est du type rappelé According to the invention, the probe which is of the recalled type
en tête du présent ménmoire, est caractérisée en ce qu'elle com- at the head of the present memory, is characterized in that it
porte en plus de la première résistance, qui varie en fonc- door in addition to the first resistance, which varies
tion de la température et qui sert à indiquer le niveau, une autre résistance électrique, qui est séparée galvaniquement de la première the temperature, which is used to indicate the level, another electrical resistance, which is galvanically separated from the first one.
résistance et qui est destinée à 1 'application d 'une tension élec- resistance and which is intended for the application of an electrical
trique, et en ce que les deux résistances sont encapsulées d'une manière hermétiquement étanche par rapport au milieu extérieur. Dans la conception de la sonde suivant 1 ' invention,on fait usage du fait que la sonde dans le and that the two resistors are encapsulated in a hermetically sealed manner with respect to the external medium. In the design of the probe according to the invention, use is made of the fact that the probe in the
gaz liquide se trouve dans un milieu ayant une bon- liquid gas is in a medium with a good
ne conductivité,tandis que lorsqu'elle se trouve dans le gaz se trouvant au-dessus,elle est dans un milieu de conductivité médiocre Si l'on fournit à la sonde, ce qui peut se faire à partir de la seconderésistance, conductivity, whereas when it is in the gas above it is in a medium of poor conductivity If one provides to the probe, which can be done from the second resistance,
de l'énergie électrique de l'ordre de grandeur de quel- electrical energy of the order of magnitude of some
ques watts au plus, il en résulte, dans le cas o la sonde est immergée dans le liquide, une variation du wattages, in the case where the probe is immersed in the liquid, a variation of
signal en raison de l'échauffement,qui est plus peti- signal because of the warm-up, which is more
te que dans le cas o la sonde se trouve en dehors du liquide Car,lorsque la sonde est immergée, l'énergie If in the case where the probe is outside the liquid Car, when the probe is immersed, the energy
fournie se dissipe non seulement par la sonde mais éga- supplied is dissipated not only by the probe but also
lement par le liquide,tandis que,lorsque la sonde se by the liquid, while, when the probe is
trouve au-dessus du liquide, la dissipation de l'éner- above the liquid, the dissipation of energy
gie fournie s'effectue seulement par l'intermédiaire de provided is only through the intermediary of
la sonde et guère par l'intermédiaire du gaz entou- the probe and hardly through the surrounding gas
rant la sonde L'énergie électrique fournie à la sonde entraîne ainsi, dans le cas o le niveau du liquide The electrical energy supplied to the probe thus causes, in the case where the level of the liquid
s'abaisse en-dessous de lasonde, une variation brus- falls below the wave, a sharp variation
que du signal et donne en conséquence une indication signal and gives an indication accordingly
nette que la sonde ne se trouve plus dans le gaz li- that the probe is no longer in the free gas
quide. Suivant un mode de réalisation avantageux de la sonde,il est prévu comme couple de résistances un 2 x PT 100 L'utilisation d'un 2 x PT 100 dans une gaine commune en acier fin est avantageuse, parce que ce mode de réalisation de la sonde suivant l'invention permet un chauffage de la sonde jusqu'à 400 'C Cela quide. According to an advantageous embodiment of the probe, it is provided as a pair of resistors a 2 x PT 100 The use of a 2 x PT 100 in a common steel sheath is advantageous because this embodiment of the probe according to the invention allows heating of the probe up to 400 'C. This
est absolument nécessaire, notamment quand on utili- is absolutely necessary, especially when using
se la sonde dans des pièges d'épuration de gaz. is probing it in gas purification traps.
Est en outre avantageux, un système de son- In addition, a sound system is
desdans lequel les sondes,reliées mécaniquement l'une à l'autre de manière rigide,sont disposées avec un tel in which the probes, rigidly mechanically connected to one another, are arranged with such
décalage l'une par rapport à l'autre) que lors- offset from each other) only when
que le système de sondes est disposé verticalement that the probe system is arranged vertically
dans un récipient contenant le liquide, la sonde réné- in a container containing the liquid, the refere-
trantle plus bas dans le récipient sert à fournir le si- trantle lower in the container serves to provide the
gnal de remplissage du récipient par du liquide et la sondepénétrant le moins bas dans le récipient sert à fournir le signal pour mettre fin au remplissage du récipient par du liquide Comme les sondes fournissent une détermination univoque du'niveau du liquide,il est general filling of the container with liquid and the lowest penetrating probe in the container serves to provide the signal to terminate the filling of the container with liquid As the probes provide an unequivocal determination of the liquid level, it is
possible sans autre difficulté avec le système de son- possible without further difficulty with the sound system.
des de maintenir le niveau du liquide à une valeur prescrite Pour empêcher des dérangements indésirables, il est avantageux,en outre, suivant un perfectionnement du système de sondes,de prévoir deux autres sondes et de les disposer en les décalant par rapport aux deux premières sondesde manière à ce que la première autre In order to prevent undesirable disturbances, it is furthermore advantageous, according to an improvement of the probe system, to provide two other probes and to arrange them by shifting them with respect to the first two probes. so that the first another
sonde prévue pour surveiller le processus de remplissa- probe designed to monitor the filling process
ge prenne,lorsque le système de sondesest disposé ver- take, when the probe system is
ticalement, la position la plus basse, et de manière tically, the lowest position, and so
à ce que la seconde autre sonde prévue pour la sur- that the second other probe provided for the over-
veillance du processus d'interruption prenne la po- monitoring of the interruption process take the
sition la plus haute.highest level.
Le mode de fonctionnement d'une variante déterminée de la sonde suivant l'invention est dé- crit d'une manière plus détaillée dans la suite,, The mode of operation of a particular variant of the probe according to the invention is described in more detail below,
tandis qu'un mode de réalisation du système de son- while an embodiment of the sound system
desest indiqué schématiquement.This is schematically indicated.
Au dessin, donné uniquement à titre d'exem- Drawing, given only as an example
ple: la figure 1 donne la courbe de la résistance de mesure de la sonde quand elle est utilisée pour de l'azote liquide, FIG. 1 gives the curve of the measurement resistance of the probe when it is used for liquid nitrogen,
la figure 2 donne la courbe du courant élec- Figure 2 shows the curve of the elec-
trique de la résistance de chauffage de la sonde lors- of the heating resistance of the probe when
qu'elle est utilisée pour de l'azote liquide, that it is used for liquid nitrogen,
la figure 3 est un schéma d'un mode de réali- FIG. 3 is a diagram of a mode of realization
sation d'un système de sonde 5 ayant des étages d'alerte supplémentaires, la figure 4 est un schéma d'un amplificateur of a probe system 5 having additional warning stages, FIG. 4 is a diagram of an amplifier
de conmutation pour le système de sondes à étages d'aler- for the step-up probe system.
te supplémentaires.you extra.
La courbe de la valeur de la résistance de mesure,,qui est reproduite à la figure l,estla courbe d'une des deux résistances d'un thermomètre à deux résistances 2 x PT 100 (désignation suivant la norme DIJ 4376 C) et conforre au document CEI B-Secrétariat-33 dans une gaine commune en acier fin La longueur de la douille de mesure est de 20 mm, le diamètre de la sonde est de 6 nmm La sonde est utilisée The curve of the value of the measuring resistor, which is reproduced in figure 1, is the curve of one of the two resistors of a thermometer with two resistors 2 x PT 100 (designation according to standard DIJ 4376 C) and conforms to IEC document B-Secretariat-33 in a stainless steel sheath The length of the measuring socket is 20 mm, the probe diameter is 6 nmm The probe is used
pour déterminer le niveau de l'azote liquide (tempé- to determine the level of liquid nitrogen (temperature
rature -1960 C),qui est représenté en hachure à la fi- -1960 C), which is shown as a hatch at the bottom of
gure 1.gure 1.
Une tension continue constante de 8 volts A constant DC voltage of 8 volts
est appliquée à la résistance de chauffage de la son- is applied to the heating resistance of the sound-
de On obtient ainsi la courbe du courant électrique This gives the curve of the electric current
de chauffage, indiquée à la figure 2. heating, shown in Figure 2.
Comme il ressort de la figure 1, la valeur ohmique de la résistance de mesure s'élève, dans le cas o la sonde est immergée dans l'azote liquide sur toute la longueur de la douille de mesure, à 40 ohms (corres- pond à 500 C) Si la sonde se trouve au-dessus de l'azote liquide, à une distance de 2 mm au-dessus de la surface As can be seen in FIG. 1, the ohmic value of the measuring resistor is, in the case where the probe is immersed in liquid nitrogen over the entire length of the measurement socket, at 40 ohms (corresponds to at 500 ° C) If the probe is above the liquid nitrogen, at a distance of 2 mm above the surface
du liquide, la valeur de la valeur ohmique de la résis- of the liquid, the value of the resistance value of the resistance
tance de mesure est de 85 ohms (correspond à -380 C). Measurement range is 85 ohms (corresponds to -380 C).
A la figure 3 est représenté schématiquement In Figure 3 is shown schematically
un système de sondes constitué de quatre sondes du ty- a probe system consisting of four probes of the type
pe 2 x PT 100 A chacune des résistances des sondes est appliquée une tension de 8 volts Les conducteurs d'amenée 1 à 5 sont, en fonctionnement, connectés aux pe 2 x PT 100 At each of the resistors of the probes is applied a voltage of 8 volts The supply conductors 1 to 5 are, in operation, connected to the
bornes 1 à 5 de l'amplificateur de commutation présen- terminals 1 to 5 of the switching amplifier
té à la figure 4.in Figure 4.
L'amplificateur de commutation est constitué de quatre amplificateurs opérationnels p A 741 portant les numéros de référence 1 ' à 4 ' montés suivant le circuit indiqué à la figure 4 Comme grandeur d'entrée on se sert de la caractéristique de résistance de la sonde de mesure suivant le graphique de la figure 1, qui est introduite dans une branche du montage en pont d'entrée Le point de fonctionnement de 60 ohms est réglé avec le potentiomètre 5 K La compensation du The switching amplifier consists of four operational amplifiers p A 741 with the reference numerals 1 'to 4' mounted in the circuit shown in FIG. 4. As an input variable, the resistance characteristic of the probe is used. measurement according to the graph of Figure 1, which is introduced into a branch of the input bridge arrangement The operating point of 60 ohms is set with the potentiometer 5 K The compensation of
décalage s'effectue avec le potentiomètre 10 K On ob- offset with the 10 K potentiometer.
tient le passage brusque de l'étage à transistor et donc l'alimentation du relais par une diode Zener montée en direction inverse Les contacts du relais peuvent être utilisés pour n'importe quel montage, Par exemple en tant que dispositif d'indication à quatre points du holds the abrupt transition of the transistor stage and therefore the supply of the relay by a Zener diode mounted in reverse direction The relay contacts can be used for any mounting, for example as a four-way indication device points of
niveau de remplissage du récipient et en tant que con- filling level of the container and as a
tacts d'entrée pour une commande pouvant être programmée input tacts for a command that can be programmed
librement, comme dans le cas d'utilisation présent. freely, as in the case of present use.
Quand le système de sondes représenté à la figure 3 fonctionne sans dérangement, le niveau du liquide oscille entre les positions des deux sondes When the probe system shown in Figure 3 operates without disturbance, the liquid level oscillates between the positions of the two probes
intermédiaires "plein" et "remplissage" (cf figure 3). intermediates "full" and "filling" (see Figure 3).
Les deux autres sondes servent d'indication d'alerte The other two probes serve as a warning indication
en cas de débordement et lorsque le récipient est vide. in case of overflow and when the container is empty.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (1)
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