PL105951B1

PL105951B1 - CRYOGENIC LIQUID LEVEL METER

Info

Publication number: PL105951B1
Application number: PL19447476A
Authority: PL
Inventors: Lucjan Sniadower; Jacek Swierczewski
Original assignee: Polska Akademia Nauk Instytut
Priority date: 1976-12-17
Filing date: 1976-12-17
Publication date: 1979-11-30
Also published as: PL194474A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest miernik poziomu cieczy kriogenicznej nalezacy do. dziedziny techniki pomiaru objetosci przeplywu lub poziomu cieczy.The invention relates to a cryogenic liquid level meter belonging to. fields of technology for measuring the volume of a flow or level of a liquid.

Stan .techniki. Znany miernik cieczy, gromadzonej i przechowywanej w naczyniu zamknietym, jest \ zbudowany na zasadzie zmiany stalej dielektrycznej cieczy w stosunku do gazu gromadzacego sie ponad lustrem cieczy. W naczyniu z ciecza umieszczona jest sonda pomiarowa. Sonda ta stanowi jedna elektrode kondensatora pomiarowego. Druga elektrode stanowia uziemione scianki zbiornika. Kondensator pomiarowy podlaczony jest do elektronicznego ukladu pomiarowego. Opisany miernik jest przedstawiony w opisie patentowym USA nr 3494193.State of the art. A known meter of liquid collected and stored in a closed vessel is \ built on the principle of changing the dielectric constant of the liquid in relation to the gas accumulating above the mirror liquid. A probe is placed in the liquid vessel. This probe is one electrode of the capacitor measuring. The second electrode is the earthed wall of the tank. The measuring capacitor is connected to the electronic measuring system. The described meter is described in the US patent no.3494193.

Zmiana pojemnosci kondensatora pomiarowego wywolana zmiana poziomu cieczy w zbiorniku jest odwrotnie proporcjonalna do odleglosci miedzy elektrodami i dlatego wyzej opisany miernik nie moze byc zastosowany do cieczy o niewielkiej róznicy stalej dielektrycznej,w stosunku do jej pary tak jak to jest w przypadku cieklego helu.The change in the capacitance of the measuring capacitor is caused by the change in the liquid level in the tank inversely proportional to the distance between the electrodes and therefore the meter described above cannot be applied to a liquid with a slight difference of the dielectric constant in relation to its vapor as it is in the case of liquid helium.

Znany jest równiez miernik poziomu dzialajacy na zasadzie nadprzewodnictwa. Miernik taki zawiera sonde w postaci rozpietych na izolacyjnej rurze zwojów drutu nadprzewodzacego oraz miernika opornosci sondy. Czesc sondy zanurzona w cieczy kriogenicznej ma opór zerowy, a czesc wymuszona, przy doborze odpowiednio duzego pradu grzania, ma opornosc skonczona. W ten sposób miernik dokonujac pomiaru calkowitego opornosci sondy wskazuje stopien wypelnienia zbiornika ciecza kriogeniczna na przyklad cieklym helem. Opisany wyzej miernik jest przedstawiony w amerykanskim opisie patentowym nr 3496773.There is also a level meter that works on the principle of superconductivity. Such a meter includes a probe in the form of coils of superconducting wire stretched on the insulating pipe and a probe resistance meter. Hi the probe immersed in the cryogenic liquid has zero resistance, and the forced part, when selecting a sufficiently large heating current, has finite resistance. Thus, the meter measures the total resistance of the probe indicates the degree of filling of the reservoir with a cryogenic liquid, for example with liquid helium. The meter described above described in US Patent No. 3,496,773.

Istota wynalazku. Istota wynalazku polega na tym, ze sonda pomiarowa miernika zawiera rurke zewnetrzna z otworkami przeplywowymi, w której umieszczona jest rurka wewnetrzna polaczona do wtyku koncentrycznego za pomoca rurki laczacej.The essence of the invention. The essence of the invention is that the measuring probe of the meter comprises an outer tube with flow holes, in which the inner tube connected to the plug is placed concentric with a connecting tube.

Zaleta miernika wedlug wynalazku jest mozliwosc ciaglego pomiaru poziomu cieczy kriogenicznej znajdujacej sie w temperaturze bliskiej zera bezwzglednego. Pomiar odbywa sie bez koniecznosci dostarczania energii zewnetrznej do cieczy kriogenicznej.2 105 951 Objasnienie rysunku. Przedmiot wynalazku zostal odtworzony schematycznie w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy miernika poziomu cieczy kriogenicznej, a fig. 2 — sonde w przekroju plaszczyzna pionowa.An advantage of the meter according to the invention is that it can continuously measure the level of the cryogenic liquid at a temperature close to absolute zero. The measurement is done without the need to supply external energy to cryogenic fluid. 2 105 951 Explanation of the drawing. The subject matter of the invention has been schematically reproduced in the embodiment example in Figure 1 shows a block diagram of a cryogenic liquid level meter, and Figure 2 shows the probe vertical plane in cross-section.

Przyklad wykonania. Sonda S miernika zlozona jest z dwóch wspólsrodkowych rurek, a mianowicie rurki zewnetrznej 1 w której wywiercone sa otworki przeplywowe 2 w odstepach co 20 mm. Zakonczenie rurki 1 stanowi wtyk koncentryczny 3. Wewnatrz rurki 1 umieszczona jest rurka wewnetrzna 4 o dlugosci uzaleznionej od maksymalnej mierzonej wysokosci slupa cieczy. Rurka wewnetrzna 4 wespól z rurka zewnetrzna 1 stanowi czesc czynna 5 sondy S. Rurka wewnetrzna 4 polaczona jest z wtykiem 3 za pomoca rurki laczacej 6 o mozliwie malej srednicy. Rurka laczaca 6 wraz z odpowiadajaca jej czescia rurki zewnetrznej 1 tworzy czesc bierna 7 sondy S. Sonda S polaczona jest za pomoca wtyku 3 do elektronicznego ukladu pomiarowego z mostkiem pojemnosciowym M, do którego podlaczony jest generator G. Mostek M podlaczony jest do wzmacniacza Wz ze wskaznikiem Ws. Zarówno wzmacniacz Wz jak i generator G zasilane sa ze wspólnego zasilacza Z.Execution example. The probe S of the meter is composed of two concentric tubes, namely the tube zewnetrzna 1 with 2 flow holes drilled at 20 mm intervals. Tube Ending 1 is a coaxial plug 3. Inside the tube 1 there is an inner tube 4 with a length depending from the maximum measured height of the liquid column. Inner tube 4 together with outer tube 1 constitutes the active part 5 of the probe S. The inner tube 4 is connected to the plug 3 by a connecting tube 6 with the possible small diameter. The connecting tube 6 together with the corresponding part of the outer tube 1 forms the passive part 7 probe S. The probe S is connected via plug 3 to the measuring electronics with a bridge capacitive M, to which the generator G is connected. The bridge M is connected to the amplifier Wz ze with the Ws indicator. Both the Wz amplifier and the G generator are powered from a common Z power supply.

Pojemnosc sondy S umieszczonej w naczyniu z ciecza kriogeniczna zalezy od zanurzeniajej w cieczy, która jest na przyklad ciekly hel. Pary helu unoszace sie nad powierzchnia cieczy maja inna stala dielektryczna niz ciecz i porównanie obu stalych dielektrycznych daje w wyniku wysokosc poziomu cieklego helu. Calkowita pojemnosc sondy S zmienia sie liniowo wraz ze zmiana wysokosci poziomu cieczy ijej pary. Zmiana pojemnosci czesci czynnej 5 sondy S rejestrowana jest za pomoca czulego mostka pojemnosciowego M, umozliwiajacego skompensowanie pojemnosci czesci biernej 7 sondy S. Mostek M jest zasilany generatorem G. Napiecie nierównowagi mostka M po przejsciu przez wzmacniacz Wz odczytuje sie na wskazniku Ws.The capacity of the probe S placed in a vessel with a cryogenic liquid depends on its immersion in the liquid which there is, for example, liquid helium. Helium vapors floating above the surface of the liquid have a different dielectric constant than liquid and comparing the two dielectric constants gives the height of the liquid helium level. Whole the capacity of the probe S changes linearly with the change of the height of the liquid level and its vapor. Change in capacity of the active part 5 of the probe S is registered by means of a sensitive capacitive bridge M, which enables compensation of the capacity of the reactive part 7 of the probe S. The bridge M is supplied with the generator G. Voltage the imbalance of the M bridge after passing through the amplifier Wz is read on the Ws indicator.

Stosowanie wynalazku. Miernik wedlug wynalazku znajduje zastosowanie w laboratoryjnych urzadzeniach badawczych pracujacych w temperaturach cieklego helu i nizszych mianowicie takich jak kriostaty helowe z odpompowywaniem par helu w chlodziarkach izotopu He3, i chlodziarkach rozpuszczalnikowych izotopu He3/He4. Miernik moze byc takze zastosowany do ciaglej rejestracji poziomu cieczy wr, zbiornikach magazynujacych ciekly hel.Use of the invention. The meter according to the invention finds application in laboratory devices research working at temperatures of liquid helium and lower, such as helium cryostats with pumping of helium vapors in He3 isotope coolers, and isotope solvent coolers He3 / He4. The meter can also be used for the continuous recording of the level of liquids in tanks storing liquid helium.

Claims

1. Patent claim A cryogenic liquid level meter, comprising a measuring probe connected to an electronic measuring system, characterized in that the measuring probe (S) has an outer tube (1) with flow holes (2) in which an inner tube (4) is placed and connecting tube (6) connected to the concentric plug (3). s kJ M l l 6 \ Al \ Wf j 7! 4 \ Fig. 1 Flg.

2 works. Typographer. UP PRL. Mintage 120 + 18 Price PLN 45