RU2328708C1 - Compact zero-thermostat with regulated thermal current - Google Patents
Compact zero-thermostat with regulated thermal current Download PDFInfo
- Publication number
- RU2328708C1 RU2328708C1 RU2007101001/28A RU2007101001A RU2328708C1 RU 2328708 C1 RU2328708 C1 RU 2328708C1 RU 2007101001/28 A RU2007101001/28 A RU 2007101001/28A RU 2007101001 A RU2007101001 A RU 2007101001A RU 2328708 C1 RU2328708 C1 RU 2328708C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylindrical chamber
- junction
- lower base
- thermal conductivity
- high thermal
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам термостатирования контрольных спаев дифференциальных термопар.The invention relates to measuring equipment, in particular to a thermostating 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 is known, 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 the thermocouples are placed in melting ice having 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°С.In some cases, the use of melting ice is associated with certain operational inconveniences. In this regard, several versions of thermoelectric zero thermostats have been developed that ensure that the temperature is maintained at 0 ° C.
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 зависимость положения границы раздела фаз от точности конструктивного исполнения устройства, температуры, влажности и других параметров окружающей среды, что способствует смещению со временем границы раздела фаз за допустимые пределы и приводит к ограничению срока непрерывной эксплуатации нуль-термостата в связи с полным замораживанием/расплавлением рабочего вещества (дистиллированной воды) во внутреннем объеме цилиндрической камеры.The design disadvantage is the dependence of the phase boundary position on the accuracy of the device design, temperature, humidity and other environmental parameters, which contributes to the displacement of the phase boundary beyond the permissible limits with time and limits the term of continuous operation of the null thermostat due to complete freezing / melting of the working substance (distilled water) in the internal volume of the cylindrical chamber.
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, поверхность которого изготовлена из материала, не смачиваемого водой. 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). Вентилятор 10 крепится к верхнему основанию внешней цилиндрической камеры.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
При включении питания термоэлектрического модуля 2 начинается процесс замерзания воды в тонкостенной цилиндрической камере 3 и образуется граница раздела фаз 5 замерзшей и незамерзшей 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.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 unfrozen water is formed. The buoyant force acting on the
Количество теплоты, подводимой к нижнему основанию цилиндрической камеры регулируется посредством действия вентилятора 10 с изменяемой скоростью вращения. Скорость вращения вентилятора 10 рассчитывается таким образом, чтобы при температуре окружающей среды +25°С граница раздела фаз 5 находилась в геометрическом центре внутренней цилиндрической камеры 3. При смещении границы раздела фаз 5 вдоль вертикальной оси, вызванном изменением параметров окружающей среды, изменяется скорость вращения вентилятора 10, что приводит к изменению количества теплоты, подводимой к нижнему основанию внутренней цилиндрической камеры 3 таким образом, чтобы положение границы раздела фаз 5 оставалось неизменным.The amount of heat supplied to the lower base of the cylindrical chamber is controlled by the action of the fan 10 with a variable speed. The rotation speed of the fan 10 is calculated so that at an ambient temperature of + 25 ° С the phase boundary 5 is located in the geometric center of the inner cylindrical chamber 3. When the phase boundary 5 is shifted along the vertical axis due to a change in the environmental parameters, the fan speed 10, which leads to a change in the amount of heat supplied to the lower base of the inner cylindrical chamber 3 so that the position of the phase boundary 5 remains unchanged.
Данное устройство просто в изготовлении, надежно в работе и обеспечивает высокую точность поддержания температуры. Устройство имеет малые габариты и не дорого в изготовлении, 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. The device has small dimensions and is not expensive to manufacture; it can be produced in series, along with differential thermocouples calibrated directly at the manufacturer.
Источники информацииInformation sources
1. Коленко Е.А. Термоэлектрические охлаждающие приборы. М.-Л.: Издательство Академии наук СССР. 1963 г., стр.135.1. Kolenko EA Thermoelectric cooling devices. M.-L.: Publishing House of the USSR Academy of Sciences. 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)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007101001/28A RU2328708C1 (en) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Compact zero-thermostat with regulated thermal current |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007101001/28A RU2328708C1 (en) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Compact zero-thermostat with regulated thermal current |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2328708C1 true RU2328708C1 (en) | 2008-07-10 |
Family
ID=39680806
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007101001/28A RU2328708C1 (en) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Compact zero-thermostat with regulated thermal current |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2328708C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2757064C1 (en) * | 2018-03-07 | 2021-10-11 | Роузмаунт Инк. | Heat flow sensor with increased heat exchange |
-
2007
- 2007-01-09 RU RU2007101001/28A patent/RU2328708C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2757064C1 (en) * | 2018-03-07 | 2021-10-11 | Роузмаунт Инк. | Heat flow sensor with increased heat exchange |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107449795B (en) | Ultrasonic device for measuring phase transition temperature/phase transition rate of material | |
RU2328708C1 (en) | Compact zero-thermostat with regulated thermal current | |
RU2328709C1 (en) | Compact zero-thermostat based on effect of melting boundary layer film | |
RU2215270C1 (en) | Precision small-sized null thermostat | |
US3192727A (en) | Isothermal reference apparatus | |
RU2331855C2 (en) | Zero thermostat | |
RU2313771C1 (en) | Compact zero-thermostat | |
RU2373503C1 (en) | Zero- thermostat of modified construction | |
RU2344514C1 (en) | Thermoelectric zero-thermostat | |
RU2183323C2 (en) | Method of study of low-temperature properties of multi-component liquids and device for realization of this method | |
SU729563A1 (en) | Thermostat | |
RU2338301C1 (en) | Multichannel null-thermostat | |
RU2331854C2 (en) | Compact precision zero thermostat | |
SU260223A1 (en) | ||
SU551621A1 (en) | Thermostat | |
SU239607A1 (en) | ARTIFICIAL ZERO FOR CONTROL SPEAKS MEASURING THERMOPARS | |
RU2009125040A (en) | MULTI-CHANNEL PRECISION ZERO-THERMOSTAT | |
SU233967A1 (en) | ||
RU2006108154A (en) | PRECISION ZERO-THERMOSTAT | |
SU879419A1 (en) | Device for determination of petroleum product solidification temperature | |
SU1097870A1 (en) | Thermoelectric cooler | |
SU1483434A1 (en) | Thermostat-controlled volume | |
RU139169U1 (en) | DEVICE FOR RESEARCH OF LOW-TEMPERATURE PROPERTIES OF MULTICOMPONENT LIQUIDS | |
SU1289544A1 (en) | Thermostat | |
SU533843A1 (en) | Method for determining partial pressure of water vapor in freeze drying plants |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110110 |