Opublikowano: 22.IX.1964 48506 KI 74 b, 1 MKP G 08 c UKD Twórca wynalazku i wlasciciel patentu: inz. Alojzy Szyndler, Oswiecim (Polska).Sygnalizator elektronowy poziomów cieczy Przedmiotem patentu nr 43024 jest sygnalizator elektronowy poziomów cieczy, który moze równiez sluzyc do automatycznej regulacji poziomu cieczy, sygnalizacji granicy rozdzialu dwóch faz cieklych z których jedna jest przewodnikiem, a druga die¬ lektrykiem, sygnalizacji poziomu materialów syp¬ kich wilgotnych, sygnalizacji uplywu doziemien izolowanej sieci pradu stalego. Istota budowy i dzialania tego sygnalizatora polega na wykorzy¬ staniu znanego zjawiska powstawania ladunku przestrzennego w lampie elektronowej. Zjawisko to polega na tworzeniu ,sie wokól niepodlaczonej siatki lampy elektronowej chmury elektronów, która laduje siatke ujemnie powodujac przy obni¬ zonym napieciu anodowym znaczne zmniejszenie pradu anodowego. Jezeli siatka zostanie polaczona z katoda na skutek czego jej potencjal bedzie rów¬ ny potencjalowi katody to w obwodzie anodowym przy tym samym napieciu anodowym poplynie sto¬ sunkowo duzy prad. Zjawisko powstawania la¬ dunku przestrzennego jest wedlug patentu nr 43024 wykorzystane do sygnalizacji poziomu cieczy.W tym celu nalezy siatke i katode lampy elektro¬ nowej polaczyc z dwiema elektrodami czujnika po¬ ziomu cieczy. Zwarcie tych elektrod poprzez ciecz lub sty'k powoduje uplyw ladunku przestrzennego i duzy wzrost pradu anodowego. W obwód ano¬ dowy lampy wlaczona jest cewka przekaznika elektromagnetycznego, którego styki uruchamiaja urzadzenie sygnalizacyjne lub regulacyjne. Ponad- 20 25 30 to w obwodzie katodowym znajduje sie potencjo¬ metr do zacisków którego podlaczony jest galwa- nometr sygnalizacyjny. Jego celem jest kontrola pracy Ukladu. Okazalo sie, ze glówna wada omó¬ wionego rozwiazania jest potrzebna stosunkowo duza róznica miedzy pradem zadzialania, a pradem zwolnienia przekaznika elektromagnetycznego znajdujacego sie w obwodzie anodowym lampy z ladunkiem przestrzennym. Prad zadzialania tego przekaznika jest duzo wiejkszy od jego pradu zwal¬ niania lecz ze wzgledu na duza bezwladnosc prze¬ kaznika w urzadzeniu wedlug patentu nr 43024 wystepowaly przypadki niewylaczenia regulatora mimo tego, ze prad anodowy w wyniku pojawienia sie ladunku przestrzennego w lampie zmalal. Po¬ nadto wade tego sygnalizatora stanowia nieunik¬ nione drgania przekaznika spowodowane przeply¬ wem tetniacego pradu anodowego wywolanego lam¬ pa z ladunkiem przestrzennym. Drgania te wywo¬ luje prad wstepny lampy przy rozwartych elektro¬ dach czujnika, powodujac jego rozregulowanie sie, a tym samym zmiane nastawionej czulosci dziala¬ nia sygnalizatora przy zadanym oporze zwarcia elektrod czujnika. Ponadto wade tego sygnalizato¬ ra stanowi koniecznosc stosowania odrebnych czuj¬ ników dla poszczególnych poziomów cieczy co kom¬ plikuje uklad, gdyz konieczne jest rozróznianie co najmniej dwóch poziomów.Na przyklad w ukladzie sluzacym do automa¬ tycznego oprózniania zbiornika winien byc rozróz- 4850648506 3 4 niony maksymalny poziom cieczy, przy którym uru¬ chamia sie pompe oprózniajaca zbiornik i poziom minimalny, przy którym pompa powinna byc wy¬ laczona.Wynalazek polega na zastapieniu cewki przekaz¬ nika oporem omowym w obwodzie anodowym lam¬ py z ladunkiem .przestrzennym oraz wykorzysta¬ niu galWanomertru jako miernika pradu anodowe¬ go i skokowego sterownika uruchamiajacego prze¬ kaznik elektronowego generatora samowzbudnego za pomoca Wychylenia wskazówki galwanometru.W rozwiazaniu wedli#g wynalazku wyeliminowano skutki szkodliwosci pradu wstepnego lampy z la¬ dunkiem przestrzennym, wykorzystujac do tego ce¬ lu moment zwrotny wlosa galwanometru lub w przypadku zastosowania galwanometru z cew¬ ka krzyzowa moment drugiej cewki zasilanej z transformatora poprzez prostownik, dziejki czemu czulosc dzialania sygnalizatora jest nastawiana na okreslony opór zwarcia elektrod czujnika. Ponadto wynalazek polega na zastosowaniu czujnika o od¬ imiennej konstrukcji umozliwiajacej tworzenie sie w nim poduszki powietrznej niedopuszczajacej cie¬ czy do izolatorów chroniac je przed mozliwoscia zasalania, a takze na odmiennym polaczeniu elek¬ trod z ukladem sterujacym, dzieki czemu jeden czujnik rozróznia na przyklad przy opróznianiu zbiornika dwa poziomy cieczy.Przyklad rozwiazania sygnalizatora wedlug wy¬ nalazku przeznaczonego do samoczynnego opróz¬ niania zbiornika, stanowiacego jedno z zastosowan jest przedstawiony na rysunkach. Fig. 1 stanowi (schemat ukladu elektronowego, fig. 2 schematycz¬ ny przekrój czujnika.Uklad elektronowy sklada sie z dwóch czesci.Czescia najistotniejsza jest lampa 1, w której wy¬ korzystuje sie zjawisko ladunku /przestrzennego, zasilana z sieci pradu zmiennego poprzez transfor¬ mator 2 z oporem omowym R w jej obwodzie ano¬ dowym oraz z potencjometrem 3 znajdujacym sie w obwodzie katodowym, do którego jest podlaczo¬ ny galwanometr 4 pradu stalego z dwiema cew¬ kami. Cewka 6 galwanometru 4 wlaczona w obwód lampy 1, Wskutek spadku napiecia na potencjo¬ metrze 3 wywolanego pradem wstepnym lampy 1 przy rozwartych elektrodach czujnika, powoduje wychylenie wiskazówki galwanometru 4. Spadek napiecia na cewce 5 zasilanej z transformatora 2 poprzez prostownik powoduje kompensowanie te¬ go wychylenia i powrót wskazówki galwanometru 4 do polozenia wyjsciowego. Wychylenie wskazów¬ ki galwanometru 4 z polozenia wyjsciowego na na¬ stawiona czulosc, okreslona oporem zwarcia elek¬ trod czujnika, uruchamia przekaznik elektronowy 12 stanowiacy druga czesc ukladu. Z katoda lam¬ py 1 jest polaczona masa zbiornika 7. Siatka tej lampy jest polaczona na stale z krótsza elektroda 8 czujnika oraz z dluzsza elektroda 9 tego czujnika poprzez normalnie otwarty styk lOa (przekaznika elektromagnetycznego 10, którego uzwojenie jest zalaczone na napiecie zasilajace za pomoca styku lla przekaznika 11, znajdujacego sie w obwodzie anodowym przekaznika elektronowego 12.Przekaznik elektronowy 12 moze byc rozwiazany w dowolnie znany sposób umozliwiajacy skokowe przetworzenie wychylenia wskazówki galwano¬ metru 4 na wielkosc elektryczna. ,Na przyklad mo¬ ze to byc znany 'przekaznik fotoelektryczny, tran¬ zystorowy lub jak przedstawiono na fig. 1, prze¬ kaznik w ukladzie elektronowego generatora samo- 5 wzbudnego. W obwodzie anodowym tego genera¬ tora znajduje sie uzwojenie przekaznika 11. Za¬ dzialanie przekaznika 11 wywolane odpowiednim wychyleniem wskazówki galwanometru 4 w wyni¬ ku zwarcia poprzez ciecz elektrody 8 czujnika z ma¬ sa zbiornika 7, powoduje zadzialanie przekaznika 10, którego normalnie otwarty styk lOb zalacza stycznik 13 silnika napedu pompy 14, a styk lOa laczy siatke lampy 1 z dolna elektroda 9 czujnika zapewniajac dalsze dzialanie pompy po przerwaniu ,'styku elektrody 8 z masa zbiornika 7 w wyniku obnizenia poziomu cieczy. Dopiero obnizenie po¬ ziomu cieczy ponizej elektrody 9, przerywa obwód laczacy siatke lampy 1 z jej katoda poprzez mase zbiornika 7 i ciecz, a tym samym umozliwia poja¬ wienie sie ladunku przestrzennego co w kon¬ sekwencji wywoluje zmniejszenie pradu anodowe¬ go i powrót wskazówki galwanometru 4 do polo¬ zenia wyjsciowego, wylaczenie przekaznika 12, 10 oraz stycznika 13 napedu pomlpy, a w miare po¬ trzeby urzadzen sygnalowych. Wykorzystanie gal¬ wanometru 4 z dwiema cewkami umozliwia szcze¬ gólnie precyzyjnie nastawienie wartosci, przy któ¬ rej regulator powinien zadzialac. W przypadku mniejszych wymagan odnosnie nastawienia tej wartosci, zastosowac sygnalizator z galwanome- trem o jednej cewce.Czujnik sygnalizatora w odmianie stosowanej w zbiornikach napelnionych calkowicie, przedsta¬ wiony na fig. 2, sklada sie z dwóch elektrod 8 i 9 róznej dlugosci umieszczonych w rurze 15 otwartej w dole, a zamknietej w górze. Elektrody 8 i 9 sa przeprowadzone przez izolatory 16 typu swiec sa¬ mochodowych do szczelnej komory 18, do której doprowadza sie przewody impulsowe króccem 17.Z chwila dotkniecia lustra ciecza do elektrody 8 podczas napelniania zlbiornika, powstaje w rurze 15 poduszka powietrzna, która niedopulszcza wzno¬ szacego sie poziomu cieczy do izolatorów, chro¬ niac tym samym izolatory przed zanurzeniem.W przypadku zbiornika zamknietego, w którym pod górna dennica powstaje poduszka powietrzna, rura 15 jest zbedna, a izolatory 16 moga byc umiesz¬ czone Wprost w górnej dennicy zbiornika.Bardzo mala róznica potencjalów miedzy siatka lampy z ladunkiem przestrzennym i praktycznie pomijamy prad wyrównawczy plynacy w tym ob¬ wodzie sprawiaja, ze omówione urzadzenie jest calkowicie bezpieczne w przypadku sygnalizacji poziomu cieczy, których pary tworza z powietrzem mieszaniny wybuchowe.Sygnalizator elektronowy wedlug wynalazku mo¬ ze byc równiez zastosowany do regulacji zaworów 60 to jest do ich otwarcia lub zamkniecia, do kontroli ich polozenia, do sygnalizacji wartosci granicznej temperatury lub cisnienia. Mozna sie nim poslu- igiwac równiez jako przyrzadem centralnym, do którego Okresowo zalacza sie czujniki, na przyklad 65 umieszczone w róznych zbiornikach lub na róznych poziomach w tym samym zbiorniku. 15 20 25 30 35 40 45 5048506 PL