Устройство для регулирования давления паров металла в термоэмиссионном преобразователе

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ 0447 ЛИН З(50 Ь 059 23 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) 1. Стаханов И.П. и др. Плазменное термоэмиссионное преобразование энергии. Атомиздат, 1968, с. 1152. Авторское свидетельство СССР В 501319, кл. С 01 1, 11/00, 19743. Животовский И.И. и др. Комплекс электронной аппаратуры для лаборатории исследований термоэмиссионных поеобразователей. ВИМИ, депонировзнная рукопись, 1975, рис, 5 МВМ Д 01415 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПАРОВ МЕТАЛЛА В ТЕРМОЭМИССИОННОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ, содержащее нагреватель, размещенный на термостате с жидким металлом, полость которого соединена трубопроводом, в котором размещена керамическая встав ка с полостью термоэмиссионного преобразователя, нагреватели трубопровода и нагреватель керамической вставки, термопару, горячим спаем которой является пленка металла, осе дающего на керамической вставке, а также источник питания, первый эадатчик температуры и первый регулятор, к выходу которого параллельно подключены нагреватели трубопровода, последовательно соединенные второй задатчик температуры, компаратор и второй регулятор, к выходу которого подключен нагреватель термос- тата, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, оно содержит усилитель, интегратор, сумматор, элемент И-НЕ, ключ и сдвоенный переключатель причем входы сумматора подключены к выходам первого и второго задатчиков, а выход - к входу первого ре.гулятора, выход которого связан с нагревателем керамической вставки через ключ, управляющий вход которого подключен к выходу элемента И-НЕ, первый вход которого через сдвоенный переключатель соединен с первым выходом источника напряжения, ФюМ второй выход которого через сдвоен- аввй ный переключатель связан с входом ( второго задатчика, а термопара под-, ф ключеиа к входу усилителя, выходом связанного с вторым входом элемента И-НЕ, и к входу интегратора, выходом связанного с вторым входом компаратора.140 1 110447Изобретение относится к техникеавтоматического регулирования давления паров металлов, например Сз, Ь 1,Яа и т.п и может быть использовано,в частности, для регулирования дав"ления насыщенных .паров цезия, вводимых в межэлектродный зазор термоэмиссионного преобразователя.Для исследования и испытаний термоэмиссионного преобразователя необходимо создание транспортировки вмежэлектродный зазор, регулированияи стабилизации давления насыщенныхпаров цезия. Эта задача решается припри помощи цезиевого тракта и системы нагрева термостата с цезием. Длярегулирования давления обычно исполь.зуется зависимость между температурой наиболее холодной точки (термостат) системы и давлением насыщенных паров металла в ней.Известно устройство, в котором вкачестве сигнала обратной связи используется термо-ЭДС термопары 13.Однако точность регулирования в 25данном устройстве зависит от мес-,та размещения термопары внутри тер"мостата, которое практически невозможно точно указать в реальных условиях. 30Известно устройство, в которомв качестве измерителя давления используется термопара, горяччм спаемкоторой служит, электропроводящаяпленка оседающих паров металла между двумя термоэлектродами. Это позволяет устанавливать датчик вне термостата, что устраняет погрешность,определяемую количеством жидкогометалла в термостате 2 7.Однако данное устройство не предусматривает работу в автоматическом режиме,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является 45устройство, содержащее первый задат"чик температуры, первый регулятор,параллельно включенные нагревателитракта, термопару и последовательносоединенные второй задатчик температуры, компаратор, второй регулятори нагреватель термостата 33.Однако известное устройство обладает. низкой точностью регулирования давления паров и предусматривает работу только в режиме ручногоуправления.Цель изобретения - повышение точности устройства. 9 2Эта цель достигается тем, что в устройство для регулирования давления паров металла в термоэмиссионном преобразователе, содержащее нагреватель, размещенный на термостате с жидким металлом, полость которого соединена трубопроводом, в котором размещена керамическая встав. ка, с полостью термоэмиссионного пре. образователя, нагреватели трубопровода и нагреватель керамической вставки, термопару, горячим спаем которой является пленка металла, оседающего на керамической вставке, а также источник питания, первый задатчик температуры и первый регулятор, к выходу которого параллельно подключены нагреватели трубопровода, последовательно соединенные второй задатчик температуры, компаратор и второй регулятор, к. выходу которого подключен нагреватель термостата, введены усилитель, интегратор, сумматор, элемент И-НЕ, ключ и сдвоенный переключатель, причем входы сумматора подключены к выходам первого и второго задатчиков, а выход - к входу первого регулятора, выход которого связан с нагревателем керамической вставки через ключ, управ ляющий вход которого подключен к выходу элемента И-НЕ, первый вход которого через сдвоенный переключатель соединен с первым выходом источ ника питания, второй выход которого через сдвоенный переключатель связан с входом второго задатчика, а термопара подключена к входу усилителя, выходом связанного с вторым входом элемента И-НЕ, и к входу интегратора,выходом связанного с вторым входом компаратора.На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит второй задатчик 1 температуры, компаратор 2, второй регулятор 3, нагреватель 4 термостата, первый задатчик 5 температуры, сумматор 6, первый регулятор 7, нагреватели 8, 828, 8 керамической вставки, ключ 9, элемент И-НЕ 10, усилитель 11, интегратор 12, блок 13 запуска, термостат 14, трубопровод 15, керамическую вставку 16, термопару 17, термоэмиссионный преобразователь 18, сдвоенный переключатель 19, источник 20 питания, резисторы 21-24 и делитель 25.Программный задатчикпостроен, например, с использованием элементов цифровой техники.Усилитель 1,1 собран, например, на базе дифференциального усилителя 5 К 140 УД 7 с использованием однополярного питания. Резистором 22 устанавливается нулевой уровень на выходе при отсутствии пленки паров металла. При появлении проводящей пленки термоэлек 10 троды термопары 18 замыкаются (образуется горячий спай) и на выход поступает сигнал, равный величине термо-ЭДС, который переводит усилитель 11 в режим насыщения (такой режим ра боты достигается подключением отрицательного термоэлектрода термопары 17 к резистору 24, связанному с инвертирующим входом и настройкой коэффициента усиления резисторами 23 20 и 24), при этом выходной сигнал усилителя 11 (уровень логической ("1") определяется делителем 25.При включении задатчика 1 должна заработать цепь отрицательной обрат. 25 ной связи 17-12-2 (иначе возникнет перегрев термостата 14, что приведет к испарению жидкого металла и оседанию паров по трубопроводу 15), для этого необходимо термоциклиро- З 0 вать керамическую вставку 16. Термоциклирование осуществляется цепью 17-11-10-9-8 и начинается при включении переключателя 19, через который подается электропитание за 35 датчику 1 и одновременно с резистора 21 снимается сигнал "Логическая111 , который поступает на вход элемен та И-НЕ 10, Элемент 10, выполненный например, на микросъеме 155 ЛА 6, оп-. 40 ределяет режим работы ключа 9. Когда с блока 13 поступает сигнал "Логический 0", ключ 9 открыт независимо от уровня сигнала на выходе усилителя 11, а при поступлении с блока 13 сиг 45 нала логической "1" положение ключа 9 зависит от уровня выходного сигнала усилителя 11 (при оседании электропроводящей пленки паров металла на поверхность керамики встав ки 16 ключ 9 открыт) .Появление и исчезновение проводящей пленки паров металла вызывает появление или исчезновение термо"ЭДС на входе интегратора 12. Таким обра 55 зом, на вход интегратора поступают однополярные импульсы, амплитуда которых определяется величиной термо- ЭДС, Интегратор 12 сглаживает пульсации сигнала и может быть выполнен,например, на усилителе К 140 УД 7.На вход компаратора 2 поступает с интегратора 12 аналоговый сигнал, величина которого пропорциональнавеличине термо-ЭДС,снимаемой с,термопары 17, а следовательно, и давлению насыщенных паров металла,Задатчиком 5 устанавливается начальная температура трубопровода15 и керамической вставки 16 с тем,чтобы при транспортировке насьпцениыхпаров цезия в межэлектродный зазорпреобразователя 8 не возникало участ.ков, температура которых ниже тем-пературы термостата 14. Величинавыходного напряжения задатчика 5, определяющая превьппение температурытрубопровода, выбирается при настрой-.ке и в процессе работы не изменяется,Устройство работает следующим образом.При включении устройства сигналс выхода задатчика 5 через сумматор6 поступает на регулятор 7 (разомкнутого типа), с выхода которого нанагреватели 81,82,,8 о подаетсяэлектрическая мощность, необходимаядля начального прогрева трубопровода 15 и керамики вставки 16. Приэтом жидкий цезий конденсируетсяв термостате 14. После включенияпереключателя 19 на вход элементаИ-НЕ поступает сигнал "Логическаяи ключ 9 закрывается, керамика вставки 16 начинает. охлаждаться и, когдатемпература станет равной температуре жидкого цезия в термостате 14,на ее поверхность оседает проводящая пленка паров металла. Наличиепленки Фиксируется усилителем 11,который выдает сигнал на открытиеключа 9. Температура керамическойвставки 16 повышается, проводящаяпленка паров исчезает и ключ 9 закрывается. Таким образом, включенияи выключения нагревателя 8 вызываютпериодический нагрев и охлаждениекерамической вставки 16,В моменты появления электропроводящей пленки паров металла возникает горячий спай между термоэлектродами термопары 17 и термо-ЭДС поступаетна вход интегратора 12, с выхода которого сигнал отрицательной обратнойсвязи, пропорциональный давлению насыщенных паров цезия, поступает навход компаратора 2, на другой входкоторого поступает сигнал с задатВНИИПИ сное Проектная ад ППП "иачаит, г.Узгф чика 1, Разностный сигнал подаетсяна вход регулятора 3, который поддерзивает температурный режим термостата 14 в соответствии с заданнойпрограммой. Одновременно сумма сигналов задатчика 1 н 5 поступает навход регулятора 7, прн этом температура трубопровода 15 изменяется всоответствии с сигналом задатчика 1и превышает температуру термостата 1014. Таким образом, давление насыщенных паров цезия задается только температурой термостата 14 (наиболеенизкой в системе). Регулятор 7 взависимости от диапазона регулируе" 15мого давления изменяет величинуэлектрической мощности, подводимой кнагревателю 8 п, Это позволяет поддеркивать необходимую частоту термоциклирования керамической вставки 16, чтобы исключить влияние ее температуры на давление паров в системе.Таким образом, в предлагаемом изобретении процесс управления давлением в системе питания межэлектродного зазора термоэмиссионного преобразователя насыщенными парами цезия автоматизируется, при этом улучшаются основные технические характеристики.Устройство рекомендуется и для более широкого использования в технологических процессах, где необходимо регулирование давления паров металла осуществлять в автоматизированном режиме с целью повыщення эффективности и качества проводимых работ.