CN103284617A - 用温度计式传感器的限温保温电热器 - Google Patents
用温度计式传感器的限温保温电热器 Download PDFInfo
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Abstract
用温度计式传感器的限温保温电热器，主要是由温度计式传感器、低压直流电源、电磁继电器、小功率电炉、电热器之电炉座、电热器内之金属锅、电热器壳体、电热器盖子以及可与市电相联接的插头等组成。其传感器是由一小段玻璃管、一小滴水银以及两块连着导线的小金属片构成。制造非常简单，而其所能控制温度的精确度且极高。限温保温控制，已广泛应用于日常生活和工农业生产上。禽畜、鱼类的人工繁殖，植物的种子育种，食用菌的培育，乃至化工工业上的分馏、化学反应过程中的温控等等，都存在着一个需要最适宜的温度。温度控制得好，就能获得优质高产。因此，本发明是很值得推广使用。
Description
所属技术领域
用温度计式传感器的限温保温电热器，其传感器的原理是应用物理学上关于水银的体胀係数大和又能导电的性质。因在其具体应用时，需要与电磁继电器组合，所以也涉及物理学上的电磁现象。
技术背景
在市场上有一种进口的专用于婴儿奶粉溶液保温的电热器，能保持45℃，误差为正、负5℃。误差这么大，这主要是采用热敏电阻器以限流来控制电热器的温度，由于热敏电阻的阻值存在着隨温度变化而变化，一般都有一个阻值偏差，如型号为MZ84(P T C)的热敏电阻，就标明有正、负30％旳阻值允许偏差。根据欧姆定律，在两端电压U不变的电路上，其电流强度1与该段电路上的电阻R成反比.又根据楞次-焦耳定律，电流通过一段导体时所放出的热量Q，与通电流的时间t，导体底电阻R和电流强度底平方12成正比。这就说明了要使误差缩小，只有缩小阻值偏差，而阻值偏差小的热敏电阻价格就高了。
为此，我想在水银温度计基础上改制成精确度高的温度传感器。于是，我几次去宁波温度表厂与厂长商量，厂长也满腔热情地为我试制，然而试制始终沒有成功，主要问题是温度计内的管径太小，安装导线有困难。
禽畜、鱼类的人工繁殖，植物种子的育种，生化工业上的发酵、菌种培养以及化工工业上的分馏和化学反应过程中的温度控制等等，都存在着一个确定的最适宜的温度，越接近这个温度，则产量就必定愈高，质量也就必定愈好。经过摸索和思考，现在终于找到了便捷的简单方法，设计出高精确度且能经久耐用的温度计式传感器。
发明内容
温度计式传感器是由一小段玻璃管、一小滴水银和两片连着导线的金属片构成。其特点是：使用耐高温导电胶黏结剂进行粘接，工艺简捷，成本降低，坚固耐用，且精确度极高。
附图说明
下面结合附图和应用于实际的例子作进一步说明
图1是用温度计式传感器的限温保温电热器外形示意图。
图2是温度计式传感器的结构和外形示意图。
图3是用温度计式传感器的限温保温电热器旳结构与线路联接示意图。
在图13中，1-导线、2-金属片、3-玻璃管、4-金属片、5-导线、6-玻璃管内孔、7-水银、8-插头、9-电磁继电器、10-弹簧、11-小功率电炉、12-转柄开关、13-温度计式传感器、14-温度计式传感器、15-温度计式传感器、16-温度计式传感器、17-温度计式传感器、18-指示灯、19-指示灯、20-整流器、21-副线圈、22-原线圈、23-低压直流电源、24-弹箦、25-衔铁、26-电磁铁、27-衔铁、28-电键，29-电热器之壳体、30-电热器内之金属锅、31-电热器之电炉座、32-被限温保温的食品、33-电热器盖子。
由于水银(7)的熔点是-39℃，沸点是357℃，因温度计式传感器起始水银柱的高度，是显示大气温度下的高度，因此，温度计式传感器(13)、(14)、(15)、(16)、(17)等，只适用于控制357℃以下，并高于大气温度的范围内。
温度计式传感器的玻璃管，要求能采用耐高温又机械强度好的高硼硅仪器玻璃，如派莱克斯(PYREX)玻璃之类，如今完全能采购得到。
指示灯(18)用发绿光的发光二极管，指示灯(19)用发红光的发光二极管。
温度计式传感器是用耐高温导电胶粘接制成，这里就介绍两种导电胶，以供参考；
固化条件，在0.05Mpa，160℃下固化3h.
【说明】剪切强度：30～35Mpa.拉伸强度：23～25Mpa.不均勻扯离强度：0.31KN/cm.使用温度：-60～1100℃.主要用于电子仪表零部件的粘接与组合。
制作温度计式传感器的工艺过程依次是：1)截取一小段玻璃管；2)把一端的玻璃管管口用工具予以扩孔，尔后，滴入体积接近于管内容积的水银。安放水银时，用戴橡胶手套的手指封闭另一端管口，以防水银漏损；3)用耐高温导电胶把连着导线的金属片与玻璃管的这一端面粘接起来；4)把玻璃管倒置过来，放入具有与所需保温温度相同温度的液体里，水银柱便升高并溢出管口，这时就立即用耐高温导电胶把另一片连着导线的金属片与玻璃管端面粘接起来；5)放置固化；6)在金属片和裸露的导线外凃以耐高温绝缘漆。即成。
整个过程中，玻璃管要选取得尽量短小，管壁尽量薄，管的内径也尽量小。玻璃管一端的扩孔，可借用牙科医生修补牙齿的钻、磨机械。使整个器件既轻巧、导热快，又节省水银。
金属片与导线的联接可以用耐高温导电胶粘接或电烙铁焊接。
下面是用温度计式传感器限温保温电热器的结构、线路联接与使用方法的实例：
用温度计式传感器的限温保温电热器，是由温度计式传感器(13)、(14)、(15)、(16)、(17)、电磁继电器(9)、低压直流电源(23)、小功率电炉(11)、转柄开关(12)、指示灯(18)、(19)、电热器壳体(29)、电热器内之金属锅(30)、电热器之电炉座(31)、电热器盖子(33)以及与市电可联接的插头(8)等构成。
插头(8)接上220伏特的市电，闭合电键(28)后，低压直流电源(23)可向下列并联的3条迴路输出电流：
(1)由整流器(20)的正极，通过五只相互并联的温度计式传感器(13)、(14)、(15)、(16)、(17)中的其中一只，尔后经转柄开关(12)，再通过电磁铁(26)上的线圈回到整流器(20)的负极；
(2)由整流器(20)的正极，通过指示灯(18)、触点A、A间的衔铁(25)回到整流器(20)的负极；
(3)由整流器(20)的正极，通过指示灯(19)、触点B、B间的衔铁(27)回到整流器(20)的负极。
此外，与低压直流电源(23)并联旳，直接应用220V市电的另一条迴路是：由插头(8)经过电键(28)与触点C、C间的衔铁(27)以及小功率电炉(11)，再回到插头(8)。
所设置旳五只相互并联的温度计式传感器(13)、(14)、(15)、(16)、(17)，可控的温度分别是：
(1)温度计式传感器(13)可控30℃，用于发酵制酒、菌种培育。
(2)温度计式传感器(14)可控36℃，用于冷天饮料加温，保护胃部粘膜免受寒冷刺激。
(3)温度计式传感器(15)可控45℃，用于婴儿奶粉溶液保温。
(4)温度计式传感器(16)可控66℃，用于黄酒限温保温，去除黄酒中溶入旳沸点较低的有害物质，如甲醇、乙醛、丙醛、乙二醛、丙烯醛、丙酮等等。
(5)温度计式传感器(17)可控80℃，即巴氏杀菌温度，这一温度已广泛应用于食品工业.用这一温度加热牛奶，既杀灭了细菌又不破坏牛奶蛋白。
今若把转柄开关(12)置于触点a，使用限温保温30℃的温度计式传感器(13)，具体运转过程如下：
闭合电键(28)，因起始时紧贴于电热器内之金属锅(30)的温度计式传感器(13)，其水银柱因高度不足而未能使迴路导通，电磁铁(26)线圈上就沒有电流，衔铁(25)和衔铁(27)都沒有受到电磁铁(26)吸引，这时弹簧(24)和弹簧(10)都沒有伸长，即A、A触点和C、C触点处于导通，小功率电炉(11)可开始放出热量给电热器内之金属锅(30)加热；与此同时，低压直流电源(23)的整流器(20)与指示灯(18)和衔铁(25)形成有电流通过的迴路，指示灯(18)发绿光。这时被限温保温食品(32)与紧贴锅边之温度计式传感器(13)一起升温。
而当温度计式传感器(13)内的水銀柱升高到金属片(2)与金属片(4)导通，这时，电磁铁(26)的线圈上有电流通过，即显磁性，于是衔铁(25)和衔铁(27)被吸引，弹簧(24)和弹簧(27)被拉长。同时，因A、A两触点间的衔铁(25)离开，而使指示灯(18)上无电流通过，指示灯(18)熄灭。也在此间，B、B触点间被衔铁(27)导通，于是整流器(20)与指示灯(19)和衔铁(27)联成的迴路上有电流通过，指示灯(19)发红光；由于触点C、C间的衔铁(27)受电磁铁(26)吸引而离开，对小功率电炉(11)即因断路而停止供电，电热器内之金属锅(30)便不再升温。
而当电热器内之金属锅(30)温度下降，温度计式传感器(13)内水银柱又不能使金属片(2)与金属片(4)导通，电磁铁(26)又失去磁性，衔铁(25)在弹簧(24)拉力的作用下，又把A、A触点间导通；衔铁(27)在弹簧(10)拉力的作用下，也把C、C触点间导通，于是指示灯(18)又发绿光，指示灯(19)又熄灭，对小功率电炉(11)又开始供电。
如此反复，就实施了限温保温。
参考资料
1.【功能胶黏剂配方700例】 张玉龙蔡玉海主编 化学工业出版社
2.【普通物理】 《原苏联》福里斯季莫列娃著 商务印书馆
3.【普通化学教程】 《原苏联》涅克拉索夫著 商务印书馆
Claims (5)
1.一种用温度计式传感器的限温保温电热器，是由温度计式传感器(13)、(14)、(14)、(15)、(16)、电磁继电器(9)、低压直流电源(23)、小功率电炉(11)、电热器壳体(29)、电热器内之金属锅(30)、电热器之电炉座(31)、电热器盖子(33)以及插头(8)等组成。
2.根据权利要求1所述的用温度计式传感器的限温保温电热器，其特征在于温度计式传感器(13)、(14)、(15)、(16)、(17)是由导线(1)、金属片(2)、玻璃管(3)、金属片(4)、导线(5)和水银(7)等组成。
3.根据权利要求1所述的用温度计式传感器的限温保温电热器，其特征在于玻璃管(3)的一端，在扩孔和加入水银(7)后，用耐高温导电胶把联接着导线(1)的金属片(2)与玻璃管(3)扩过孔的端面粘接起来。
4.根据权利要求1所述的用温度计式传感器的限温保温电热器，其特征在于是用耐高温导电胶把联接着导线(5)的金属片(4)与玻璃管(3)未扩过孔的端面粘接起来。
5.根据权利要求1所述的用温度计式传感器的限温保温电热器，其特征在于在温度计式传感器的外表面的金属裸露部分，都凃上耐高温绝缘漆。
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