CZ405691A3 - Stabilizační člen teploty elektricky vyhřívaného předmětu - Google Patents

Abstract

Stabilizační člen (5) teploty elektricky vyhřívaného předmětu nebo media pro určitou zvolenou teplotu je zapojen sériově do elektrického obvodu topného systému a je v tepelném kontaktu s vyhřívaným předmětem nebo mediem. Stabilizační člen (5) je tvořen destičkou z feroelektrického polykrystalického materiálu opatřenou plošnými elektrodami (7). Pracuje na principu snížení toku elektrického proudu do topného prvku (3) při dosažení zvolené teploty, která odpovídá teplotě fázového přechodu použitého feroelektrického polykrystalického materiálu

Description

Stabilizační člen teploty elektrický

Oblast techniky ,

- ' = Í i -< » t

Vynález řeší stabilizační člen“Teplotx’-eiektrickxjrybřív^- ného předmětu nebo media,-- pro určitou zvolenou teplotu, zapojený do elektrického obvodu topného prvku a pracující na principu snížení případně přerušení toku elektrického proudu do topného prvku při zvolené teplotě·

Dosavadní stav techniky

K ovládání toku elektrického proudu do topného prvku v závislosti na teplotě vyhřívaného předmětu se používají prostředky pracující na principu tepelné roztažnosti kovů, kapalin nebo plynů. Funkce těchto prostředků spočívá v přerušení toku elektrického proudu do topných prvků při dosažení zvolené teploty· Nevýhodou těchto prostředků je nízká mechanická životnost elektrického kontaktu, rušící jevy při spínání a rozepínání kontaktu, velká hystereze a časová nestabilita jejich parametrů·

Dále jsou známé prostředky k ovládání toku elektrického proudu využívající závislosti odporu na teplotě - termistory.

Tato závislost má nej častěji exponenciální charakter, a proto musejí být termistory doplněny silovými elektrickými obvody.

Další nevýhodou je, že stárnutím mění charakteristiku·

Jsou známé polovodičové prostředky využívající teplotní závislosti napětí na polovodičovém přechodu. Závislost je v ši' rokém rozsahu lineární, ale pro ovládání toku elektrického proudu do topného prvku je třeba použít přídavných elementů, které způsobují snížení spolehlivosti zařízení.

Podstata vynálezu

Nevýhody způsobené přídavnými elementy odstraňuje stabilizační člen teploty elektricky vyhřívaného předmětu podle vynálezu, umístěný v tepelném kontaktu s vyhřívaným předmětem a zapojený do elektrického obvodu s topným prvkem vyhřívaného předmětu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že stabilizační člen je tvořen destičkou z feroelektrického polykrystalického materiálu opatřenou na protilehlých stranách plošnými elektrodami. Stabilizační člen podle vynálezu pracuje na principu změny impedance feroelektrického polykrystalického materiálu následkem změny imaginární složky permitivity při fázové změně feroelektrického materiálu, která nastane při dosažení teploty fázového přechodu způsobené vnější tepelnou energií. Tento jev je již znám a v praxi se uplatňuje při autostabilizaci teploty fyzikálního teplotního etalonu, tzv. černého tělesa.

Rozdílnost ve využití předmětného jevu je v tom, že zatímco v případě černého tělesa se jeho teplota nastaví v důsledku dielektrických ztrát při průchodu střídavého proudu feroelektrickým materiálem, pak v případě stabilizačního členu teploty je destička z feroelektrického materiálu ohřívána k teplotě fázového přechodu vnějším zdrojem, z něhož teplo přechází vedením v důsledku vytvoření těsného tepelného kontaktu. Při dosažení teploty fázového přechodu poklesne imaginární složka komplexní permitivity a tím i admitance bloku feroelektrického pólykrystalického materiálu, přes nějž se uzavírá elektrický obvod topného prvku. Tím se sníží až o několik řádů elektrický proud v obvodu a tedy dodávka tepla z odporového topného prvku.

Teplota fázového přechodu je pro každý feroelektrický polykrystalický materiál veličina velmi stálá v čase. Při použití bariumtitanátu BaTiO^ dopovaného některým z oxidů nebo kombinací oxidu měcínatého CuO, oxidu manganatého MnO, oxidu vizmutitého nebo oxidu thallitého TlgO^ lze připravit feroelektrické materiály s' teplotou fázového přechodu v rozsahu od 60 do 270 °C. Uejmenší teplotní hysterezí se vyznačují materiály s teplotou fázového přechodu kolem 120 °C. Čím je teplota fázového přechodu vzdálenější od této střední teploty, tím větší teplotní hysterezí mají příslušné materiály. Teplotní hystereze se tak mění z prakticky bodové hodnoty při teplotě 120 °C až na - 5 °C při krajních hodnotách uvedeného rozsahu teplot.

Funkce stabilizačního členu spočívá v tom, že při dosažení teploty spodní hodnoty hystereze daného fázového přechodu, odpovídající požadované teplotě, snižuje stabilizační člen tok elektrického proudu do topného prvku až do dosažení rovnovážného stavu mezi tepelnými ztrátami předmětu a přiváděným tepelným výkonem, výsledkem čehož je stabilizace požadované teploty.

Na výkrese jsou schematicky znázorněny dva příklady aplikace stabilizačního členu teploty elektricky vyhřívaného předmětu, podle vynálezu, na obr. 1 stabilizace teploty pro ohřev teplé užitkové vody a na obr. 2 stabilizace teploty krejčovské žehličky........ ' ............ ....... ~ ---------------------------------------------------Přehled obrázků na výkrese

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 je znázorněn elektrický boiler pro ohřev užitkové vody na teplotu 70 °C, opatřený topným prvkem 2. ³ elektrickým obvodem, do něhož je sériově zapojen stabilizační člen £ umístěný v tepelném kontaktu s povrchem boileru i· Stabilizační člen % je tvořen destičkou z feroelektrického polykrystalického materiálu, konkrétně z bariumtitanátu BaTiO₂ s příměsí oxidu měánatého CuO. Destička je opatřena na protilehlých plochách plošnými elektrodami, pomocí nichž je vřazena do elektrického obvodu topného prvku 2*

Při dosažení teploty cca 66 °C začne snižovat stabilizační člen 2 elektrického proudu do topného prvku 2. až po dosažení požadované teploty 70 °C. Při poklesu této teploty začne stabilizační člen £ opět zvyšovat tok elektrického proudu do topného prvku 2. případně až na maximum.

Na obr. 2 je znázorněna elektrická krejčovská žehlička β*konstantní teplotou 180 °C, sestávající ze základní desky 1 s topným prvkem 2. z odporového drátu a z dutého krytu 2. Stabilizační člen £ teploty vytvořený destičkou z feroelektrického polykrystalického materiálu, opatřenou na protilehlých plochách plošnými elektrodami J, je upevněn svorníkem £ k základní desce 1. Stabilizační člen £ teploty je sériově zapojen do elektrického obvodu s topným prvkem 2. ^a je od všech součástí žehličky elektricky odizolován izolačními podložkami 6 a vzduchovou mezerou.

Funkce stabilizačního členu j® obdobná jako v předchozím příkladu.

Průmyslová využitelnost

Stabilizační člen teploty elektricky vyhřívaného předmětu je využitelný pro stabilizaci určité zvolené teploty, elektric· ky vyhřívaného předmětu nebo media, například páječky pro měkké pájení, teploty užitkové vody, teploty fotografických lázní ve vyvolávacích automatech, teploty galvanizačních lázní, teploty medií v čistírnách, barvírnách a pod. Při několika požadovaných teplotách je třeba vybavit zařízení odpovídajícím počtem stabilizačních členů s odpovídající teplotou fázového přechodu·

Claims (1)

1. “ PA T E N T OV Ř NÁROKY

   Stabilizační člen teploty elektricky vyhřívaného předmětu umístěný v tepelném kontaktu s vyhřívaným předmětem a zapojený sériově do elektrického obvodu topného systému vyhřívaného

   ..... předmětu, v y z n a č u j í c í s e--------tím, že je tvořen destičkou z feroelektrického polykrystalického materiálu opatřenou na protilehlých stranách elektrodami/

   I.UJd