CN202052555U - 一种恒温浴装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种恒温浴装置，包括槽体、加热器、与低温循环装置连接的冷却盘管、与温度控制器连接的温度传感器以及与电动机连接的搅拌器，其特征在于：还包括隔热层，隔热层设置在槽体四周的外侧面；循环筒，循环筒为两端设有通孔的圆筒，循环筒设置在槽体内；所述的冷却盘管、搅拌器、加热器设置在循环筒内，所述加热器与冷却盘管的位置按照循环筒内的恒温介质流动的方向呈先冷却后加热的顺序排列。本实用新型设计建立了一个封闭的恒温体系，提高了搅拌效率，拓宽了控温范围，减少了过热现象及温度波动，有效地提高恒温系统的精密度，同时，该装置成本较低、使用方便、安全，用途更广泛。

Description

一种恒温浴装置
技术领域
本实用新型涉及适用于物理、化学、生物、医学、电子、通讯等领域中对恒温要求很高的工作场合，例如精密温度测量装置的检定，精密量热仪、精密电子元器件的测试，以及各种对温度敏感的物理性质的测量中所采用的恒温装置，具体是一种恒温浴装置。
背景技术
在各种物理、化学、生物、医学、电子、通讯等领域的实验和应用中都需要控制温度，例如物质的各种物理化学参数的测量、热力学研究中的量热实验、电子元器件的各种参数从测量、温度计的检定和标定等，因此恒温浴被大量应用在这些领域中。
常见的恒温浴的温度控制精度较低，只能满足一般的要求。但在精密温度测量装置的检定、热敏感电子元器件的参数的测量、精密量热实验等许多实验和应用中对温度稳定度的要求很高，例如都要求温度稳定度达到±0.001℃甚至更高。
目前常见的恒温浴装置一般采用单层槽体，槽内的加热、冷却、测温、循环等部件的布局制约了其精度的提高，一般只能达到±0.05℃的温度稳定度。能满足上述高精度要求的恒温浴装置只有少数实验室自己建立，但其结构复杂，成本高，不易推广。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术和产品的不足，而提供一种控温范围广、抗拒环境温度变化能力强、温度稳定性极好、可靠性高，且结构简单、成本低廉的高精度恒温浴装置。
本实用新型的目的是采用如下的技术方案来实现的：
一种恒温浴装置，包括槽体、加热器、与低温循环装置连接的冷却盘管、与温度控制器连接的温度传感器以及与电动机连接的搅拌器，温度传感器设置在槽体内，与现有技术不同的是：还包括
隔热层，隔热层设置在槽体四周的外侧面；
循环筒，循环筒为两端设有通孔的圆筒，循环筒设置在槽体内；
所述的冷却盘管、搅拌器、加热器设置在循环筒内。
所述加热器与冷却盘管的位置按照循环筒内的恒温介质流动的方向呈先冷却后加热的顺序排列。
所述隔热层的外侧设有隔热壁，隔热壁为透明材质制成。
所述的温度控制器为比例-积分-微分（PID）控制器。
所述的温度传感器为半导体热敏电阻。
所述槽体的上口还设有盖板。
该恒温浴装置为液体介质恒温槽，在槽体外用隔热层将槽体密封，使槽体与环境空气隔离，可使恒温槽与环境的热交换速率减小到数瓦每度，从而减小了环境温度变化对恒温槽温度的影响；搅拌器由槽体外的电机驱动，高速旋转，使槽内的液体介质高速流动；此外，搅拌器设置在循环筒内，两端设通孔的循环筒和搅拌器一起形成一个泵，使液体恒温介质在圆筒内外循环流动，这使得介质的循环更充分，减少了循环死角，提高了恒温精度。将搅拌器、加热器和冷却盘管均安装在循环筒内，使恒温介质高速依次流过冷却盘管、加热器，保证热量更迅速有效地散发开去，最大限度地减少局部过热的持续时间和温度梯度。通过隔热层的保温和冷却盘管的降温，使恒温槽的工作温度范围拓宽到液体恒温介质可正常工作的任何温度。
本装置恒温浴的控温原理是：温度传感器将恒温槽的温度变化转变为电信号，与设定温度进行对比，由PID控制器进行运算，输出合适的加热功率给加热器。如此完成一个控制循环。当温度低于设定温度时，以较大功率加热；反之，以较小功率加热。需要较低的工作温度时，可以将冷却盘管与外部低温循环装置中的介质（冷媒）连接，通过冷却盘管管壁与浴槽内的介质交换热量，将其温度降低到更低的温度。同时加热器也以合适的功率进行调节，使恒温槽的温度保持恒定。温度传感器为温度系数比较大的半导体热敏电阻，可分辩0.00001℃的温度变化，适用于高精度的温度测量和控制中。
本实用新型设计建立了一个封闭的恒温体系，提高了搅拌效率，拓宽了控温范围，减少了过热现象及温度波动，有效地提高恒温系统的精密度，可以更准确的测定出如粘度、密度、蒸汽压、表面张力、折射率、溶解热、平衡常数等与温度相关的实验数值，同时，该装置成本较低、使用方便、安全，用途更广泛。
附图说明
图1为实施例的结构示意图。
图中，1.槽体 2.隔热层 3.温度传感器 4.恒温介质 5.循环筒 6.电机 7.冷却盘管 8.搅拌器 9.加热器 10.温度控制器 11.低温循环装置 12.盖板 13.隔热壁。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型内容作进一步的阐述，但不是对本实用新型的限定。
实施例：
参照图1，一种恒温浴装置，包括槽体1、加热器9、与低温循环装置11连接的冷却盘管7、与温度控制器10连接的温度传感器3以及与电机6连接的搅拌器8，温度传感器3设置在槽体1内，还包括
隔热层2，隔热层2设置在槽体1四周的外侧面；
循环筒5，循环筒5为两端设有通孔的圆筒，循环筒5设置在槽体1内；
冷却盘管7、搅拌器8、加热器9设置在循环筒5内。
加热器9与冷却盘管7的位置按照循环筒5内的恒温介质流动的方向呈先冷却后加热的顺序排列。加热器9采用管径小于3mm的微型加热器。
恒温介质4从循环筒5上部进入，高速流经冷却盘管7和加热器9，如此循环更充分，换热更迅速。将加热器9均匀绕制在循环筒5内，当其工作时，搅拌器8使加热器9产生的热量能迅速有效地被快速流动的液流带走，而且微型加热器自身热容小、热惯性小、传热快，因此热惰性小，有利于提高恒温系统的精密度；选用铜管制作冷却盘管7，同样绕制在循环筒5内，外部连接低温循环装置11，由于圆筒内的液体流速迅速，热量会很快被低温循环装置11中的低温介质带走，最大限度地减少了局部过冷现象。
槽体1为透明的玻璃材质制成。
隔热层2的外侧设有隔热壁13，隔热壁13为透明材质制成，透明材质可采用塑料、玻璃或其他透明材料。
在槽体1外用隔热层2将槽体1密封，使槽体1与环境空气隔离，可使恒温槽与环境的热交换速率减小到数瓦每度，从而减小了环境温度变化对恒温槽温度的影响。对于需要观察槽内情况的应用，隔热层2可以是密封的空气夹层，如果不需要观察，则可以采用泡沫、石棉等保温材料。
温度控制器10为比例-积分-微分（PID）控制器，控制精度高、稳定性高。
温度传感器3为半导体热敏电阻，半导体热敏电阻的温度系数比较大，可分辩0.00001℃的温度变化，适用于高精度的温度测量和控制中。
温度传感器3将恒温槽的温度变化转变为电信号，与设定温度进行对比，由PID控制器进行运算，输出合适的加热功率给加热器9，如此完成一个控制循环。当温度低于设定温度时，以较大功率加热；反之，以较小功率加热。需要较低的工作温度时，可以将冷却盘管7与低温循环装置11中的介质（冷媒）连接，通过冷却盘管7的管壁与浴槽内的恒温介质4交换热量，将其温度降低到更低的温度。同时，加热器9也以合适的功率进行调节，使恒温槽的温度保持恒定。
槽体1的上口还设有盖板12，电机6可固装在盖板12上。
搅拌器8由槽体1外的电机6驱动，高速旋转，使槽内的液体介质高速流动。此外，两端设通孔的循环筒5和搅拌器8一起形成一个泵，使液体恒温介质4在循环筒5内外循环流动。这使得介质的循环更充分，减少了循环死角，提高了恒温精度，恒温介质4高速依次流过冷却盘管7、加热器9，保证热量更迅速有效地散发开去，最大限度地减少局部过热的持续时间和温度梯度。通过隔热层2的保温和冷却盘管7的降温，使恒温槽的工作温度范围拓宽到液体恒温介质可正常工作的任何温度。
本例以水为恒温介质，则恒温范围可为5℃～90℃，经过长期测定，其温度波动范围在数天内小于±0.0005K。

Claims (7)

1.一种恒温浴装置，包括槽体、加热器、与低温循环装置连接的冷却盘管、与温度控制器连接的温度传感器以及与电动机连接的搅拌器，温度传感器设置在槽体内，其特征在于：还包括
隔热层，隔热层设置在槽体四周的外侧面；
循环筒，循环筒为两端设有通孔的圆筒，循环筒设置在槽体内；
所述的冷却盘管、搅拌器、加热器设置在循环筒内。
2.根据权利要求1所述的恒温浴装置，其特征在于：所述加热器与冷却盘管的位置按照循环筒内的恒温介质流动的方向呈先冷却后加热的顺序排列。
3.根据权利要求1所述的恒温浴装置，其特征在于：所述隔热层的外侧设有隔热壁，隔热壁为透明材质制成。
4.根据权利要求1所述的恒温浴装置，其特征在于：所述的加热器为管径小于3mm的微型加热器。
5.根据权利要求1所述的恒温浴装置，其特征在于：所述的温度控制器为比例-积分-微分控制器。
6.根据权利要求1所述的恒温浴装置，其特征在于：所述的温度传感器为半导体热敏电阻。
7.根据权利要求1所述的恒温浴装置，其特征在于：所述槽体的上口还设有盖板。
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