RU2313771C1 - Compact zero-thermostat - Google Patents

Compact zero-thermostat Download PDF

Info

Publication number
RU2313771C1
RU2313771C1 RU2006108202/28A RU2006108202A RU2313771C1 RU 2313771 C1 RU2313771 C1 RU 2313771C1 RU 2006108202/28 A RU2006108202/28 A RU 2006108202/28A RU 2006108202 A RU2006108202 A RU 2006108202A RU 2313771 C1 RU2313771 C1 RU 2313771C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cylindrical chamber
float
junction
thermal conductivity
control
Prior art date
Application number
RU2006108202/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006108202A (en
Inventor
Тагир Абдурашидович Исмаилов (RU)
Тагир Абдурашидович Исмаилов
Гарун Иль сович Аминов (RU)
Гарун Ильясович Аминов
Ширали Абдулкадиевич Юсуфов (RU)
Ширали Абдулкадиевич Юсуфов
Александр Александрович Губа (RU)
Александр Александрович Губа
Original Assignee
Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту) filed Critical Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Дагестанский Государственный Технический Университет" (Дгту)
Priority to RU2006108202/28A priority Critical patent/RU2313771C1/en
Publication of RU2006108202A publication Critical patent/RU2006108202A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2313771C1 publication Critical patent/RU2313771C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Level Indicators Using A Float (AREA)

Abstract

FIELD: the invention refers to measuring technique particularly to thermostatic arrangements for control of soldered joints of thermocouples.
SUBSTANCE: a zero-thermostat has an exterior cylindrical chamber fulfilled out of material with thermal conductivity. A thermal electrical module is joined to the upper foundation from the inner side with a hot soldered joint. The cold soldered joint of the thermal electrical module is in a good thermal contact with the cylindrical chamber fulfilled out of material with high thermal conductivity. Inside the chamber there is distilled water divided with the frontier of division on solid and liquid phases.
EFFECT: increases accuracy of thermostatic control of soldered joints of differential thermocouples and reliability in interpretation of conducted measurement.
3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройством термостатирования контрольных спаев дифференциальных термопар.The invention relates to measuring equipment, in particular to a thermostatic control device for control junctions of differential thermocouples.

В промышленности и лабораторной практике для дистанционного измерения температуры обычно используются дифференциальные металлические термопары. Как известно, дифференциальная термопара имеет так называемый контрольный спай, который должен находиться при постоянной температуре. Обычно для удобства отсчета значений измеряемой температуры контрольные спаи термопар помещают в тающий лед, имеющий температуру 0°С.In industry and laboratory practice, differential metal thermocouples are commonly used for remote temperature measurements. As you know, a differential thermocouple has a so-called control junction, which should be at a constant temperature. Usually, for the convenience of reading the values of the measured temperature, the control junctions of thermocouples are placed in melting ice at a temperature of 0 ° C.

В ряде случаев применение тающего льда сопряжено с определенными эксплуатационными неудобствами. В связи с этим разработано несколько вариантов термоэлектрических нуль-термостатов, которые обеспечивают поддержание температуры на уровне 0°.In some cases, the use of melting ice is associated with certain operational inconveniences. In this regard, several variants of thermoelectric zero thermostats have been developed that ensure that the temperature is maintained at 0 °.

Известна конструкция нуль-термостата, автоматическое поддержание температуры внутри рабочей камеры которого осуществляется специальной схемой двухпозиционного регулирования, температурным датчиком которой является малогабаритное ртутное реле [1]. Недостатком данного устройства является то, что точность регулировки температуры зависит от точности датчика, а также сложность конструкции и электрической схемы.A known design of a null thermostat, the automatic maintenance of the temperature inside the working chamber of which is carried out by a special on-off control circuit, the temperature sensor of which is a small-sized mercury relay [1]. The disadvantage of this device is that the accuracy of temperature control depends on the accuracy of the sensor, as well as the complexity of the design and electrical circuit.

Известно термоэлектрическое устройство с более высокой точностью [1]. Автоматическое поддержание температуры на уровне 0°С в этом приборе основано на изменении объема воды при ее замерзании. Это изменение объема регистрируется высокочувствительным контактным реле, включенным в схему управления, аналогичную той, что используется в предыдущем устройстве. Недостатки: сложная схема управления; сложная конструкция устройства; большие габариты.Known thermoelectric device with higher accuracy [1]. Automatic maintenance of temperature at 0 ° C in this device is based on a change in the volume of water when it freezes. This change in volume is recorded by a highly sensitive contact relay included in the control circuit, similar to that used in the previous device. Disadvantages: complex control scheme; complex device design; large dimensions.

Достаточно удачным решением является подход, при котором контрольный спай дифференциальной термопары размещается на границе раздела твердой и жидкой фазы вещества.A fairly successful solution is the approach in which the control junction of the differential thermocouple is located at the interface between the solid and liquid phases of the substance.

Малогабаритный прецизионный нуль-термостат [2], реализующий указанный подход, состоит из двустенной цилиндрической камеры, внутренний объем которой заполнен дистиллированной водой. Термоэлектрический модуль, закрепленный холодным спаем к верхнему основанию камеры и подводящий тепло от горячего спая посредством тепловода к нижнему основанию, используется для образования твердой и жидкой фаз воды и их границы раздела во внутреннем объеме. Подвод контрольного спая дифференциальной термопары к границе раздела твердой и жидкой фаз осуществляется с помощью поплавковой конструкции.The small-sized precision zero-thermostat [2] implementing this approach consists of a double-walled cylindrical chamber, the internal volume of which is filled with distilled water. The thermoelectric module, fixed by a cold junction to the upper base of the chamber and supplying heat from the hot junction by means of a heat pipe to the lower base, is used to form the solid and liquid phases of water and their interface in the internal volume. The reference junction of the differential thermocouple is brought to the interface between the solid and liquid phases using a float design.

Недостатком конструкции является сложность в определении и индикации текущего положения границы раздела фаз, что может привести к неверной интерпретации результатов проведенных измерений при полном проплавлении твердой фазы или полном промерзании жидкой фазы рабочего вещества.The design drawback is the difficulty in determining and indicating the current position of the phase boundary, which can lead to incorrect interpretation of the results of the measurements with the complete penetration of the solid phase or the complete freezing of the liquid phase of the working substance.

Целью изобретения является устранение вышеуказанных недостатков. Для достижения указанной цели предлагается прецизионный малогабаритный нуль-термостат, конструкция которого приведена на фиг.1. Устройство состоит из внешней цилиндрической камеры 1, выполненной из материала с высокой теплопроводностью, к верхнему основанию которой с внутренней стороны горячим спаем присоединен термоэлектрический модуль 2. Холодный спай термоэлектрического модуля 2 находится в хорошем тепловом контакте с внутренней цилиндрической камерой 3, выполненной из материала с высокой теплопроводностью, у которой боковая стенка обладает эластичностью за счет небольшой толщины. Внутри камеры 3 находится дистиллированная вода 4, разделенная границей раздела фаз 5 на твердую и жидкую фазы, где в жидкой фазе свободно плавает кольцеобразный поплавок 6, внешняя поверхность которого изготовлена из материала, не смачиваемого водой, а внутренний объем заполнен материалом с высокой магнитной проводимостью. В центре поплавка расположен контрольный спай дифференциальной термопары 7, который необходимо выдерживать при температуре 0°С. Выводы контрольного спая термопары 7 через специальное уплотнение 8 выведены наружу из устройства. Крепление контрольного спая термопары 7 в центре поплавка 6 осуществляется посредством двух тонких капроновых ниток 9, закрепленных своими концами на самом поплавке и пересекающихся в его центре (фиг.2). Катушка индуктивности 10 закреплена на боковой стенке внутренней цилиндрической камеры 3 с одной стороны, с противоположной стороны установлена катушка индуктивности 11 с боковыми отводами а, с и центральным отводом b. Выводы катушки 10 подключены к выходу задающего генератора ЗГ, а выводы с катушки 11 подсоединены ко входам измерительного модуля ИМ, который связан с устройством индикации УИ (фиг.3).The aim of the invention is to eliminate the above disadvantages. To achieve this goal, a precision small-sized zero-thermostat is proposed, the design of which is shown in figure 1. The device consists of an external cylindrical chamber 1 made of a material with high thermal conductivity, the thermoelectric module 2 is attached to the upper base of the inner junction from the hot junction 2. The cold junction of the thermoelectric module 2 is in good thermal contact with the inner cylindrical chamber 3 made of a material with high thermal conductivity, in which the side wall has elasticity due to the small thickness. Inside the chamber 3 there is distilled water 4, divided by a phase boundary 5 into solid and liquid phases, where an annular float 6 freely floats in the liquid phase, the outer surface of which is made of a material not wetted by water, and the inner volume is filled with a material with high magnetic conductivity. In the center of the float is a control junction of the differential thermocouple 7, which must be maintained at a temperature of 0 ° C. The findings of the control junction of the thermocouple 7 through a special seal 8 brought out of the device. The control junction of the thermocouple 7 is fastened in the center of the float 6 by means of two thin nylon threads 9 fixed at their ends on the float and intersecting at its center (Fig. 2). An inductor 10 is mounted on the side wall of the inner cylindrical chamber 3 on one side, and an inductor 11 with side taps a, c and a central tap b is installed on the opposite side. The findings of the coil 10 are connected to the output of the master oscillator ZG, and the conclusions from the coil 11 are connected to the inputs of the measuring module MI, which is connected with the display device UI (figure 3).

Принцип работы предлагаемого термоэлектрического нуль-термостата следующий. При включении питания термоэлектрического модуля 2 начинается процесс замерзания воды в тонкостенной цилиндрической камере 3 и образуется граница раздела фаз 5 замерзшей и не замерзшей воды. Выталкивающая сила, действующая на поплавок 6, прижимает последний к границе раздела фаз 5, в результате чего поплавок находится в зоне замерзания (таяния) воды (т.е. при 0°С). Тепловая энергия, выделяемая на горячем спае термоэлектрического модуля 2, через стенки внешней цилиндрической камеры 1 передается на нижнее основание тонкостенной цилиндрической камеры 3. В результате работы термоэлектрического модуля происходит нагрев воды 4 в камере 3 с одной стороны (снизу) и охлаждение с другой стороны (сверху). Вследствие этого в камере 3 постоянно присутствует граница раздела фаз 5, и контрольный спай 7 дифференциальной термопары постоянно находится при температуре таяния льда, т.е. 0°С. Увеличение объема дистиллированной воды 4 в результате фазового перехода компенсируется упругими стенками камеры 3.The principle of operation of the proposed thermoelectric null thermostat is as follows. When the power of the thermoelectric module 2 is turned on, the process of freezing water in a thin-walled cylindrical chamber 3 begins and a phase boundary 5 of frozen and not frozen water is formed. The buoyant force acting on the float 6 presses the latter against the phase boundary 5, as a result of which the float is in the freezing (melting) zone of the water (i.e., at 0 ° C). The thermal energy released on the hot junction of the thermoelectric module 2 is transmitted through the walls of the outer cylindrical chamber 1 to the lower base of the thin-walled cylindrical chamber 3. As a result of the thermoelectric module, water 4 is heated in chamber 3 on one side (bottom) and cooled on the other side ( on top). As a result of this, a phase boundary 5 is constantly present in chamber 3, and the control junction 7 of the differential thermocouple is constantly located at the ice melting temperature, i.e. 0 ° C. The increase in the volume of distilled water 4 as a result of the phase transition is compensated by the elastic walls of the chamber 3.

Задающий генератор ЗГ формирует синусоидальный сигнал с частотой, значительно превышающей значение верхней граничной частоты полосы пропускания используемого устройства измерения температуры. При этом через катушку 10 протекает ток и создается магнитный поток, пересекающий витки катушки 11, частота изменения которого совпадает с частотой выходного сигнала с задающего генератора ЗГ. Поплавок 6, внутренний объем которого изготовлен из материала с высокой магнитной проводимостью, используется в качестве подвижного сердечника между катушками 10 и 11 таким образом, что они вместе образуют трансформатор. При этом каждое возможное положение поплавка во внутреннем объеме однозначно соответствует определенному значению напряжений, измеряемому с помощью ИМ между выводами а-b и b-с катушки индуктивности 11. Подобным образом регистрируется текущее положение поплавка, а значит и границы раздела фаз во внутреннем объеме цилиндрической камеры 3. Отображение текущего положения границы раздела фаз производится с помощью УИ.The master oscillator ZG generates a sinusoidal signal with a frequency significantly higher than the upper cutoff frequency of the passband of the used temperature measuring device. At the same time, current flows through the coil 10 and a magnetic flux is created that intersects the coils of the coil 11, the frequency of which coincides with the frequency of the output signal from the master oscillator ZG. The float 6, the internal volume of which is made of a material with high magnetic conductivity, is used as a movable core between the coils 10 and 11 so that they together form a transformer. In this case, each possible position of the float in the internal volume unambiguously corresponds to a certain voltage value, measured with the help of the MI between the leads a-b and b-c of the inductor 11. In this way, the current position of the float, and therefore the phase boundary in the internal volume of the cylindrical chamber, is recorded 3. The display of the current position of the phase boundary is carried out using MD.

Данное устройство просто в изготовлении, надежно в работе и обеспечивает высокую точность поддержания температуры. Использование системы измерения текущего положения границы раздела фаз позволяет снизить вероятность неверной интерпретации результатов проводимых измерений. Так как устройство имеет малые габариты и недорого в изготовлении, то может производиться серийно, вместе с дифференциальными термопарами, откалиброванными непосредственно на предприятии-изготовителе.This device is easy to manufacture, reliable in operation and provides high accuracy of temperature maintenance. Using a system for measuring the current position of the phase boundary can reduce the likelihood of incorrect interpretation of the results of measurements. Since the device is small in size and inexpensive to manufacture, it can be mass-produced, along with differential thermocouples calibrated directly at the manufacturer.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Коленко Е.А. Термоэлектрические охлаждающие приборы. Москва-Ленинград. Издательство Академии наук СССР. 1963 г., стр.135.1. Kolenko EA Thermoelectric cooling devices. Moscow-Leningrad. Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR. 1963, p. 135.

2. Патент РФ №2215270. Исмаилов Т.А., Аминов Г.И., Евдулов О.В., Юсуфов Ш.А. "Прецизионный малогабаритный нуль-термостат".2. RF patent No. 2215270. Ismailov T.A., Aminov G.I., Evdulov O.V., Yusufov Sh.A. "Precision small-sized zero thermostat."

Claims (1)

Малогабаритный нуль-термостат, содержащий емкость, заполненную тающим льдом, приведенную в тепловой контакт с холодным спаем термоэлектрического модуля, горячим спаем сопряженного с радиатором, с емкостью, представляющей собой цилиндрическую камеру, выполненную из материала с высокой теплопроводностью, внутри которой находится дистиллированная вода, разделенная границей раздела фаз на твердую и жидкую фазы, где в жидкой фазе находится кольцеобразный поплавок, изготовленный из материала, имеющего плотность, меньшую, чем плотность воды, и не смачиваемого ею, в центре которого расположен контрольный спай дифференциальной термопары, крепление которого осуществляется посредством тонких капроновых ниток, закрепленных своими концами на самом поплавке, при этом контрольный спай дифференциальной термопары вследствие выталкивающей силы, действующей на поплавок, постоянно находится в зоне замерзания (таяния) льда, а термоэлектрический модуль холодным спаем приведен в тепловой контакт с верхним основанием цилиндрической камеры, причем радиатор представляет собой внешнюю цилиндрическую камеру из материала с высокой теплопроводностью, контактирующую своим нижним основанием с нижним основанием цилиндрической камеры с тающим льдом, отличающийся тем, что на внешней стенке внутренней цилиндрической камеры устанавливаются две катушки индуктивности таким образом, что магнитный поток от первой из них пересекает витки второй катушки, при этом вместе с поплавком, внутренний объем которого выполнен из материала с высокой магнитной проводимостью, они образуют трансформатор, первичная обмотка которого подключается к задающему генератору, а выводы со вторичной обмотки подсоединены к измерительному модулю, связанному с устройством индикации.A small null thermostat containing a container filled with melting ice, brought into thermal contact with a cold junction of a thermoelectric module, hot junction coupled to a radiator, with a capacity representing a cylindrical chamber made of a material with high thermal conductivity, inside which there is distilled water, divided the boundary between the phases into solid and liquid phases, where in the liquid phase there is an annular float made of a material having a density lower than the density of water and not wetted by it, in the center of which there is a control junction of the differential thermocouple, which is fastened by means of thin kapron threads fixed with its ends on the float itself, while the control junction of the differential thermocouple is constantly in the freezing zone due to the buoyant force acting on the float ( thawing) of ice, and the thermoelectric module by cold junction is brought into thermal contact with the upper base of the cylindrical chamber, and the radiator is an external circuit an cylindrical chamber made of a material with high thermal conductivity in contact with its lower base with the lower base of the cylindrical chamber with melting ice, characterized in that two inductors are installed on the outer wall of the inner cylindrical chamber in such a way that the magnetic flux from the first of them crosses the turns of the second coil, while together with the float, the internal volume of which is made of a material with high magnetic conductivity, they form a transformer, the primary winding of which connects It is connected to the master oscillator, and the leads from the secondary winding are connected to the measuring module connected to the indicating device.
RU2006108202/28A 2006-03-15 2006-03-15 Compact zero-thermostat RU2313771C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006108202/28A RU2313771C1 (en) 2006-03-15 2006-03-15 Compact zero-thermostat

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006108202/28A RU2313771C1 (en) 2006-03-15 2006-03-15 Compact zero-thermostat

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006108202A RU2006108202A (en) 2007-09-20
RU2313771C1 true RU2313771C1 (en) 2007-12-27

Family

ID=39019024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006108202/28A RU2313771C1 (en) 2006-03-15 2006-03-15 Compact zero-thermostat

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2313771C1 (en)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АЛЕКСЕЕВ В.А. Охлаждение радиоэлектронной аппаратуры с использованием плавящихся веществ. - М.: Энергия, 1975. *
Коленко Е.А. Термоэлектрические охлаждающие приборы. М.-Л.: издательство Академии наук СССР, 1963, с.135. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006108202A (en) 2007-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011035048A1 (en) Temperature insensitive mass flow controller
NL8502542A (en) METER FOR INTEGRATING THE OPERATING TIME OF A STEAM.
JP4936184B2 (en) Induction heating type liquid level sensor
RU2313771C1 (en) Compact zero-thermostat
CN101788347B (en) Quasi-adiabatic sealing type argon three-phase-point recurrence device
RU2328708C1 (en) Compact zero-thermostat with regulated thermal current
RU2328709C1 (en) Compact zero-thermostat based on effect of melting boundary layer film
US3192727A (en) Isothermal reference apparatus
RU2215270C1 (en) Precision small-sized null thermostat
RU2009125051A (en) CONTROLLED ZERO THERMOSTAT
CN202277221U (en) Electric pressure cooker
CN202287766U (en) Cover of electric pressure cooker
RU2331855C2 (en) Zero thermostat
RU2344514C1 (en) Thermoelectric zero-thermostat
CN205642658U (en) Temperature detection device
CN220703245U (en) MEMS chip
RU2680433C1 (en) Horizon control sensor
RU2373503C1 (en) Zero- thermostat of modified construction
SU1037226A1 (en) Thermostatic device
CN202277220U (en) Cover of electric pressure cooker
SU877492A1 (en) Device for temperature pickup temperature correction
RU2331854C2 (en) Compact precision zero thermostat
CN202287764U (en) Cover of electric pressure cooker
RU2114400C1 (en) Device for uninterrupted measurement of level of liquid
SU504932A1 (en) Level switch

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080316