Термостат

Термостат

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ТЕРМОСТАТ, содержащий теплоизолированную камеру с рубашкой, заполненной термостатирующей средой, и датчик температуры, подключенный через -блок регулирования к термобатарее , отличающийся тем, что, с целью повьпиения точности термостата , в нем датчик температуры расположен в термостатирующей среде и закреплен на одной из стенок теплоизолированной камеры. V

„„ЯЦ„„1О97978

3mj)С 05 D 23 30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОНИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2798937/18-24 (22) 17.07.79 (46) 15.06.84. Бюл; В 22 (72) В.П.Шварц, В.Г.Коваленко,,П.Т.Маширенко, Л.Д.Низовой, А.Н.Дьяченко и С.И.Лабжинский (7 1) Специальное конструкторско-технологическое бюро научного приборостроения (53) 621.555(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 164447, кл. G 05 9 23/30, 1964.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 504186, кл. С 05 D 23/30, 1976 (прототип). (54)(57) TEFMOCTAT, содержащий теплоизолированную камеру с рубашкой, заполненной термостатирующей средой, и датчик температуры, подключенный через .блок регулирования к термобатарее, отличающийся тем, что, с целью повышения точности термостата, в нем датчик температуры расположен в термостатирующей среде и закреплен на одной из стенок теплоизолированной камеры.

1097978

Изобретение относится к системам регулирования неэлектрических величин, а именно к регулированию температуры с помощью термочувствительных элементов, Известен термостат, содержащий камеру и термостатирующую камеру, заполненную двухфазной средой, датчик температуры и термобатарею (13.

Однако вследствие большой инерци- 1р онности механических и тепловых связей системы регулирования точность поддержания температуры в этом устройстве недостаточна.

Наиболее близким к предлагаемому 15 по технической сущности и достигаемому результату является термостат, содержащий теплоизолированную камеру с.рубашкой, заполненной рабочей средой, сильфон, неподвижное дно которо-Zp го закреплено на камере, а подвижное дно соединено со штоком, датчики температуры, размещенные на наружной поверхности теплоизолированной камеры и подключенные через блок регулирова- Z5 ния к термобатарее, а также стабилизированный источник тепла, установленный на штоке между датчиками температуры С23.

При изменении температуры в облас- З0 ти фазового перехода рабочая среда (вода) резко изменяет свой объем, в

Результате чего перемещается подвижное дно сильфона, а вместе с ним и жестко связанный шток со стабилизированным источником тепла В ту или иную

35 сторону. При этом датчики температуры генерируют сигнал, пропорциональный изменению объема рабочей среды при фазовом переходе, который и используется для изменения напряжения питания термобатареи.

Указанное устройство обладает более высокой точностью регулирования температуры что яВляется следстВием 45 большой чувствительности датчиков температуры и уменьшенной постоянной времени системы регулирования питания термобатареи.

Однако реализация известным устройством способа регулирования температуры, основанного на изменении объема рабочей среды при фазовом переходе, приводит к усложнению механических узлов и увеличению габаритов устрой55 ства, а также к снижению точности регулирования за счет наличия конечной разности температур между датчиками

2 температуры и поверхностью теплоизолированной камеры.

Кроме того, термостаты, основанные на использовании явления расширения рабочей среды (воды) при фазовом переходе (замерзании), имеют систематическую погрешность регулирования температуры, связанную с тем, что в реальных условиях температуры двухфазной среды вода-лед всегда ниже

0 С из-эа переохлаждения воды при замерзании, вызванного дополнительны- ми затратами энергии на образование границ раздела в начальный момент образования льда.

Цель изобретения — повышение точности регулирования температуры при упрощении процесса термостатирования.

Поставленная цель достигается тем, что в термостате, содержащем теплоизолированную камеру с рубашкой, заполненной термостатирующей средой, и датчик температуры, подключенный через блок регулирования к термобатарее, датчик температуры расположен в термостатирующей среде и закреплен непосредственно на одной из стенок теплоизолированной камеры.

Теоретически температура кристаллизации определяется как температура, при которой свободные энергии твердой и жидкой фаз равны. Однако известно, что превращение некоторого количества жидкости в твердую фазу начинается при более низкой температуре, чем температура кристаллизации, т.е. жидкость находится в переохлаж;денном состоянии. Это объясняется тем, что превращению в системе водалед предшествует процесс возникновения флуктуации новой фазы в старой, зарождение и рост новой фазы. При переходе через точку превращения постепенно исчезают флуктуации старой фазы и понижается концентрация активированных молекул в новой фазе. В результате период фазового перехода и, соответственно, выделение скрытой теплоты перехода распространяются на широкий температурный интервал, включая и температуру равенства свободных энергий твердой и жидкой фаз (вода-лед), т.е. 0 С.

В предлагаемом устройстве измерение датчиком скрытой теплоты фаэового перехода, пропорциональной степео ни превращения фаз при 0 С, генерирование соответствующего сигнала и

Составитель Н,Мирная

Редактор В.Ковтун Техред И.Метелева Корректор О.Тигор

Заказ 4206/39 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

3 10979 передача его для управления работой термобатареи позволяет повысить точность регулирования за счет поддержания температуры строго равной 0 С.

Измерение датчиком температуры скрытой теплоты фазового перехода

5 стало возможным благодаря установке датчика температуры в непосредственном тепловом контакте со стенкой ра- . бочей камеры и с рабочей (термостатирующей) средой.

На чертеже дана структурная схема предложенного термостата.

Устройство содержит корпус 1 с крышкой 2, теплоизолированную камеру

3 с рубашкой 4, заполненной термостатирующей (рабочей) средой, например водой. Внутри камеры установлены капсулы 5 для размещения термостатируемого объекта. Датчик температуры 6 выполнен, например, в виде термобатареи-тепломера и установлен в непосредственном тепловом контакте с одной стороны с внутренней поверхностью теплоизолированной камеры 3 а с дру гой стороны — с рабочей средой, заполняющей рубашку 4. Через блок регулирования 7 датчик 6 подключен к термобатарее 8, расположенной на наружной поверхности камеры 3.

ЗО

Устройство работает следующим образом.

С блока регулирования 7 на термобатарею 8 поступает питание, которое обеспечивает ее работу в режиме ох-. лаждения. При достижении температуры, З5 близкой к температуре кристаллизации

78 4 воды, в термобатарее возникают флуктуации новой фазы (льда), что сопровождается выделением скрытой теплоты фазового перехода; Последняя регист" рируется датчиком температуры 6 и соответствует разности температур между внутренней поверхностью камеры 3 и водой. При .этом датчик температуры 6 генерирует сигнал, пропорциональный степени завершенности фазового перехода, т.е. соотношению льда и воды.

Затем этот сигнал подается на блок регулирования 7, где сравнивается с опорным напряжением, равным заданной термо-ЭДС датчика при 0 С, усиливается, после чего подается на термобатарею 8.

При отрицательной температуре окружающей среды термобатарея 8 работает на нагрев. В этом случае сигнал с датчика температуры 6 генерируется при плавлении льда и имеет другую по" лярность.

Предложенное устройство позволяет с высокой точностью устанавливать и поддерживать температуру термостатируемого объекта при 0 С. Исключение о механических связей значительно упрощает конструкцию устройства, что увеличивает надежность и срок службы прибора, снижает трудоемкость его изготовления, настройку при эксплуатации, габариты и энергопотребление и, кроме того, дает возможность использования предлагаемого устройства в условиях производственных вибраций.