RU2328709C1 - Малогабаритный нуль-термостат на эффекте пограничного слоя плавления - Google Patents
Малогабаритный нуль-термостат на эффекте пограничного слоя плавления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2328709C1 RU2328709C1 RU2007101000/28A RU2007101000A RU2328709C1 RU 2328709 C1 RU2328709 C1 RU 2328709C1 RU 2007101000/28 A RU2007101000/28 A RU 2007101000/28A RU 2007101000 A RU2007101000 A RU 2007101000A RU 2328709 C1 RU2328709 C1 RU 2328709C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- junction
- cylindrical chamber
- bob
- thermal conductivity
- thermoelectric module
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам термостатирования контрольных спаев дифференциальных термопар. Нуль-термостат состоит из внутренней цилиндрической камеры, выполненной из материала с высокой теплопроводностью, теплоизоляционного цилиндра, соединенного с теплопроводящими прокладками, внешней камеры, радиатора, поплавковой конструкции, термоэлектрического модуля и нагревательного элемента. Холодный спай термоэлектрического модуля находится в хорошем тепловом контакте с верхним основанием внутренней цилиндрической камеры, выполненной из материала с высокой теплопроводностью. Горячий спай термоэлектрического модуля находится в хорошем тепловом контакте с радиатором. Во внутренней камере находится дистиллированная вода, разделенная границей раздела фаз на твердую и жидкую фазы. В жидкой фазе свободно плавает кольцеобразный поплавок с поверхностью, изготовленной из материала, не смачиваемого водой. В центре поплавка расположен контрольный спай дифференциальной термопары, который необходимо выдерживать при температуре 0°С. Крепление контрольного спая термопары в центре поплавка осуществляется посредством двух тонких капроновых ниток, закрепленных своими концами на самом поплавке и пересекающихся в его центре. Технический результат: повышение точности термостатирования контрольных спаев дифференциальных термопар, увеличение срока непрерывной эксплуатации. 2 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройством термостатирования контрольных спаев дифференциальных термопар.
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.
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°.
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 применяемого датчика, а также сложность конструкции и электрической схемы.
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.
Достаточно удачным решением является подход, при котором контрольный спай дифференциальной термопары размещается на границе раздела твердой и жидкой фазы вещества.
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.
Недостатком конструкции является зависимость положения границы раздела фаз от точности конструктивного исполнения устройства, температуры окружающей среды, влажности и других параметров окружающей среды, что способствует смещению границы за допустимые пределы и приводит к ограничению срока непрерывной эксплуатации нуль-термостата за счет полного замораживания/расплавления рабочего вещества (дистиллированной воды).
Целью изобретения является устранение вышеуказанных недостатков. Для достижения указанной цели предлагается малогабаритный нуль-термостат на основе эффекта пограничного слоя плавления, конструкция которого приведена на фиг.1. Устройство состоит из теплоизоляционного цилиндра 1, выполненного из материала с низкой теплопроводностью, с закрепленными на нем теплопроводящими прокладками 13 и 14, причем прокладка 13 находится в хорошем тепловом контакте с горячим спаем термоэлектрического модуля 2 и радиатором 12.
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. 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). Нагревательный элемент 10 плотно закреплен к теплопроводящей прокладке 14, закрепленной к нижнему основанию внутренней цилиндрической камеры, с которой находится в хорошем тепловом контакте. Внешняя камера 11 предназначена для защиты конструкции от внешних воздействий, а также предназначена для повышения механической прочности устройства.
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 теплопроводящую прокладку 13, передается на радиатор 12 и выделяется в окружающую среду. При этом отсутствие теплопередачи от горячего спая термоэлектрического модуля 2 к нижнему основанию внутренней цилиндрической камеры 3 позволяет снизить зависимость влияния внешних факторов на стабильность положения границы раздела фаз 5. Дополнительную устойчивость положению границы раздела фаз 5 придает использование теплоизоляционного цилиндра 1, который позволяет снизить теплообмен между внешней поверхностью внутренней цилиндрической камеры 3 и окружающей средой. Тепловая энергия, выделяемая нагревательным элементом 10 через теплопроводящую прокладку 14, подводится к нижнему основанию внутренней цилиндрической камеры 3. В результате работы термоэлектрического модуля 2 и нагревательного элемента 10 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.
Количество теплоты, подводимой к нижнему основанию цилиндрической камеры, регулируется посредством действия нагревательного элемента 10. Количество теплоты, выделяемой нагревательным элементом 10, изменяется таким образом, чтобы положение границы раздела фаз 5 во внутреннем объеме цилиндрической камеры 3, вне зависимости от количества теплоты, поглощаемой холодным спаем термоэлектрического модуля, а также температуры окружающей среды, всегда оставалось неизменным и на заданном пользователем уровне.
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.
ЛИТЕРАТУРА
1. Коленко Е.А. Термоэлектрические охлаждающие приборы. Москва-Ленинград. Издательство Академии наук СССР, 1963 г., стр.135.
2. Патент РФ №2215270. Исмаилов Т.А., Аминов Г.И., Евдулов О.В., Юсуфов Ш.А. "Прецизионный малогабаритный нуль-термостат".
Claims (1)
- Малогабаритный нуль-термостат на эффекте пограничного слоя плавления, содержащий емкость, представляющую 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 внутренней цилиндрической камеры, отличающийся тем, что содержит цилиндр, выполненный из теплоизоляционного материала для снижения теплообмена с окружающей средой, плотно закрепленный основаниями к пластинам, выполненным из материала с высокой теплопроводностью, одна из которых находится в хорошем тепловом контакте с горячим спаем термоэлектрического модуля и радиатором, а другая - в хорошем тепловом контакте с нагревательным элементом и нижним основанием внутренней цилиндрической камеры, с нагревательным элементом, плотно закрепленным к нижнему основанию внешней цилиндрической камеры, представляющей собой защитный кожух из материала с низкой теплопроводностью, с нагревательным элементом с регулируемым количеством выделяемой теплоты, таким образом, чтобы количество теплоты, подводимое к нижнему основанию внутренней цилиндрической камеры, оставалось неизменным.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007101000/28A RU2328709C1 (ru) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Малогабаритный нуль-термостат на эффекте пограничного слоя плавления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007101000/28A RU2328709C1 (ru) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Малогабаритный нуль-термостат на эффекте пограничного слоя плавления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2328709C1 true RU2328709C1 (ru) | 2008-07-10 |
Family
ID=39680807
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007101000/28A RU2328709C1 (ru) | 2007-01-09 | 2007-01-09 | Малогабаритный нуль-термостат на эффекте пограничного слоя плавления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2328709C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102507639A (zh) * | 2011-10-14 | 2012-06-20 | 兰州理工大学 | 测量材料固液相工程导热系数的装置和方法 |
-
2007
- 2007-01-09 RU RU2007101000/28A patent/RU2328709C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102507639A (zh) * | 2011-10-14 | 2012-06-20 | 兰州理工大学 | 测量材料固液相工程导热系数的装置和方法 |
CN102507639B (zh) * | 2011-10-14 | 2013-10-09 | 兰州理工大学 | 测量材料固液相工程导热系数的装置和方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102279065B (zh) | 镓固定点自动复现装置 | |
RU2328709C1 (ru) | Малогабаритный нуль-термостат на эффекте пограничного слоя плавления | |
RU2328708C1 (ru) | Малогабаритный нуль-термостат с регулируемым тепловым потоком | |
US3192727A (en) | Isothermal reference apparatus | |
RU2215270C1 (ru) | Прецизионный малогабаритный нуль-термостат | |
RU2331855C2 (ru) | Нуль-термостат | |
RU2313771C1 (ru) | Малогабаритный нуль-термостат | |
RU2373503C1 (ru) | Нуль-термостат модифицированной конструкции | |
RU2344514C1 (ru) | Термоэлектрический нуль-термостат | |
US7814755B2 (en) | Method and device for monitoring the temperature in a refrigerator | |
RU2331854C2 (ru) | Малогабаритный прецизионный нуль-термостат | |
SU729563A1 (ru) | Термостат | |
RU2338301C1 (ru) | Многоканальный нуль-термостат | |
SU239607A1 (ru) | ИСКУССТВЕННЫЙ НУЛЬ дл КОНТРОЛЬНЫХ СПАЕВ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТЕРМОПАР | |
SU916650A1 (ru) | Устройство процессов для моделирования промерзания грунта 1 | |
SU1040476A1 (ru) | Термостат дл градуировки и поверки поверхностных измерительных преобразователей температуры | |
SU1097870A1 (ru) | Термоэлектрический охладитель | |
RU2006108154A (ru) | Прецизионный нуль-термостат | |
SU1289544A1 (ru) | Термостат | |
SU360651A1 (ru) | ||
RU2009125051A (ru) | Управляемый нуль-термостат | |
SU478203A1 (ru) | Устройства дл определени количества льда и незамершей воды в образцах | |
SU879423A1 (ru) | Ячейка дл измерени теплопроводности жидкостей | |
RU2009125040A (ru) | Многоканальный прецизионный нуль-термостат | |
RU139913U1 (ru) | Установка для определения незамерзшей воды в мерзлых грунтах |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110110 |