RU2373503C1 - Zero- thermostat of modified construction - Google Patents

Zero- thermostat of modified construction Download PDF

Info

Publication number
RU2373503C1
RU2373503C1 RU2008111745/28A RU2008111745A RU2373503C1 RU 2373503 C1 RU2373503 C1 RU 2373503C1 RU 2008111745/28 A RU2008111745/28 A RU 2008111745/28A RU 2008111745 A RU2008111745 A RU 2008111745A RU 2373503 C1 RU2373503 C1 RU 2373503C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thermoelectric module
cylindrical chamber
heat
working substance
external
Prior art date
Application number
RU2008111745/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Тагир Абдурашидович Исмаилов (RU)
Тагир Абдурашидович Исмаилов
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 RU2008111745/28A priority Critical patent/RU2373503C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2373503C1 publication Critical patent/RU2373503C1/en

Links

Landscapes

  • Control Of Temperature (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology.
SUBSTANCE: this device refers to the measurement technologies and is used for temperature control of bearing junctions of differential thermocouple contacts. Device consists of cylinder chamber with transparent wall with low thermal conduction. It is filled with working substance in the solid phase initially. Thermoelectric module is fixed between two thermal plate made of the material with high thermal conduction and one of the plates is fixed at the upper base (hot junction) of thermoelectric module, and the other has good thermal contact with the bottom base of the thermoelectric module (measuring junction). The heat from the hot junction of the thermoelectric module is brought by the heat-conducting plate to the upper base of the cylindrical chamber, and the measuring junction of the thermoelectric module cools the bottom base of the cylindrical chamber. The construction is located in heat insulating jacket, bypass pipe is used to compensate the changes in volume during phase transfer of the working substance.
EFFECT: invention improves the security of the construction and accuracy of temperature control during long operation.
1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и применяется для термостатирования контрольных спаев дифференциальных термопар.The invention relates to measuring technique and is used for thermostating control junctions of differential thermocouples.

Дифференциальные термопары широко используются в различных областях науки и техники и отличаются хорошими техническими характеристиками. К их недостаткам можно отнести необходимость в термостабилизации опорных спаев для достижения высокой точности измерений - их опорный спай должен находиться в условиях с известной температурой, как правило, в качестве опорной точки выбирают температуру плавления льда (0°С). Известны несколько конструкций, позволяющих осуществлять термостатирование опорных спаев дифференциальных термопар.Differential thermocouples are widely used in various fields of science and technology and are distinguished by good technical characteristics. Their disadvantages include the need for thermal stabilization of the reference junctions in order to achieve high accuracy of measurements - their reference junction should be in conditions with a known temperature, as a rule, the melting point of ice (0 ° C) is chosen as the reference point. Several designs are known that allow thermostatting of reference junctions of differential thermocouples.

Принцип работы конструкции [1] основан на применении малогабаритного ртутного реле, которое включено в схему двухпозиционного регулирования. Недостаток заключается в высокой зависимости точности поддержания температуры от точности датчика. Принцип действия другой термоэлектрической системы [1] основан на регистрации изменений в объеме воды при ее переходе в твердую фазу, для чего используется контактное реле, реагирующее на изменения в объеме. Недостатками обеих конструкций являются большие габариты устройств, сложность схемы управления и конструкции.The principle of the design [1] is based on the use of a small-sized mercury relay, which is included in the on-off regulation circuit. The disadvantage is the high dependence of the accuracy of temperature maintenance on the accuracy of the sensor. The principle of operation of another thermoelectric system [1] is based on recording changes in the volume of water during its transition to the solid phase, for which a contact relay is used, which responds to changes in volume. The disadvantages of both designs are the large dimensions of the devices, the complexity of the control circuit and design.

Более удачным является решение, основанное на размещении опорного спая дифференциальной термопары на границе раздела твердой и жидкой фазы вещества. Малогабаритный прецизионный нуль-термостат [2] состоит из двустенной цилиндрической камеры, внутренний объем которой заполнен дистиллированной водой. Термоэлектрический модуль закреплен холодным спаем к верхнему основанию камеры и подводит тепло от горячего спая к нижнему основанию, что способствует образованию твердой и жидкой фаз воды и их границы раздела во внутреннем объеме. Однако указанный подход имеет ряд недостатков, среди них - наличие значительных конвективных потоков, приводящих к снижению точности термостатирования, что обусловлено особенностью конструкции, кроме того, способствует неравномерному вымыванию нижней кромки ледяной массы, что снижает точность позиционирования подводимого опорного спая дифференциальной термопары. Применение свободно плавающей поплавковой конструкции при длительной эксплуатации вызывает изменения в направлении нарастания льда и способствует появлению наклона поплавка, смещению опорного спая от границы фазового раздела или обмерзанию поплавка с боков и снизу. Устройство [2] позволяет организовать один канал измерения температуры, что, наряду со сложностью замены термостатируемых спаев ввиду конструктивных ограничений, является его существенными недостатками.A more successful solution is based on the placement of the reference junction of a differential thermocouple at the interface between the solid and liquid phases of the substance. A small-sized precision zero-thermostat [2] consists of a double-walled cylindrical chamber, the internal volume of which is filled with distilled water. The thermoelectric module is fixed by a cold junction to the upper base of the chamber and supplies heat from the hot junction to the lower base, which contributes to the formation of solid and liquid phases of water and their interface in the internal volume. However, this approach has a number of drawbacks, among them - the presence of significant convective fluxes that lead to a decrease in thermostatting accuracy, which is due to the design feature, and also contributes to uneven washing out of the lower edge of the ice mass, which reduces the positioning accuracy of the input differential junction of the differential thermocouple. The use of a free-floating float structure during long-term operation causes changes in the direction of ice growth and contributes to the appearance of the slope of the float, the displacement of the reference junction from the phase interface or freezing of the float from the sides and bottom. The device [2] allows you to organize one channel for measuring temperature, which, along with the difficulty of replacing thermostatically controlled junctions due to design limitations, is its significant disadvantages.

Целью изобретения является устранение отмеченных недостатков и разработка нуль-термостата модифицированной конструкции, отличающегося повышенной точностью термостатирования за счет устранения влияния конвективных потоков в жидкой фазе, способностью непрерывного функционирования в длительном интервале времени, позволяющего проводить одновременное термостатирование нескольких опорных спаев, а также их оперативную замену благодаря наличию ряда конструктивных решений, отличающихся простотой в реализации и приводящих к повышению надежности устройства.The aim of the invention is to eliminate the noted drawbacks and develop a null thermostat with a modified design, characterized by increased accuracy of temperature control by eliminating the influence of convective flows in the liquid phase, the ability to continuously operate in a long period of time, allowing simultaneous temperature control of several reference junctions, as well as their rapid replacement due to the presence of a number of design solutions that are easy to implement and lead to an increase in device reliability.

Устройство состоит из цилиндрической камеры 3, имеющей прозрачные стенки с низкой теплопроводностью и заполненной рабочим веществом 4, изначально находящимся в твердой фазе. Термоэлектрический модуль 2 закреплен между двумя теплопроводящими пластинами 9 и 10, выполненными из материала с высокой теплопроводностью, причем пластина 9 закреплена у верхнего основания (горячего спая) термоэлектрического модуля, пластина 10 - находится в хорошем тепловом контакте с нижним основанием термоэлектрического модуля (холодный спай). Конструкция выполнена таким образом, что тепло от горячего спая термоэлектрического модуля 2 подводится посредством теплопроводящей пластины 9 к верхнему основанию цилиндрической камеры 3, а посредством холодного спая термоэлектрического модуля 2 через теплопроводящую пластину 10 производится охлаждение нижнего основания цилиндрической камеры 3. Для снижения влияния внешних факторов, в том числе уменьшения теплообмена с окружающей средой, конструкция размещается в теплоизоляционном кожухе 1, представляющем собой цилиндрическую камеру, выполненную из прозрачного в оптическом диапазоне частот материала с низкой теплопроводностью. Для компенсации изменений в объеме при фазовых переходах рабочего вещества используется отводная трубка 8. Проводники опорных паев дифференциальных термопар 7 размещаются на прижимной конструкции 6 из материала, не смачиваемого водой и имеющего плотность, меньшую плотности жидкой фазы рабочего вещества 4, в результате чего опорные спаи термопар 7 оказываются размещенными вблизи границы раздела твердой и жидкой фаз рабочего вещества 4. Проводники термостатируемых опорных спаев термопар выведены наружу через отводную трубку 8.The device consists of a cylindrical chamber 3 having transparent walls with low thermal conductivity and filled with a working substance 4, which is initially in the solid phase. The thermoelectric module 2 is fixed between two heat-conducting plates 9 and 10 made of material with high thermal conductivity, and the plate 9 is fixed at the upper base (hot junction) of the thermoelectric module, plate 10 is in good thermal contact with the lower base of the thermoelectric module (cold junction) . The design is such that the heat from the hot junction of the thermoelectric module 2 is supplied through the heat-conducting plate 9 to the upper base of the cylindrical chamber 3, and by the cold junction of the thermoelectric module 2 through the heat-conducting plate 10, the lower base of the cylindrical chamber 3 is cooled. To reduce the influence of external factors, including reducing heat transfer with the environment, the design is placed in a heat-insulating casing 1, which is a cylindrical chamber Made of a transparent material in the optical frequency range with low thermal conductivity. To compensate for changes in the volume during phase transitions of the working substance, a branch tube 8 is used. The conductors of the supporting units of differential thermocouples 7 are placed on the clamping structure 6 of a material not wetted by water and having a density lower than the density of the liquid phase of the working substance 4, as a result of which thermocouple junctions 7 are located near the interface between the solid and liquid phases of the working substance 4. The conductors of thermostatically controlled thermocouple junctions are brought out through the outlet tube 8.

При включении питания термоэлектрического модуля 2 начинается процесс плавления льда в цилиндрической камере 3, при этом образуется граница раздела фаз 5, пролегающая по нижнему основанию прижимной конструкции 6. Тепловая энергия, выделяемая на горячем спае термоэлектрического модуля 2, через теплопроводящую пластину 9 подводится к верхнему основанию внутренней цилиндрической камеры 3, а посредством холодного спая термоэлектрического модуля 2 производится поглощение тепла от нижнего основания цилидрической камеры 3 с помощью теплопроводящей пластины 10. В результате работы термоэлектрического модуля происходит нагрев рабочего вещества 4 в камере 3 с одной стороны (сверху) и охлаждение с другой стороны (снизу). Вследствие этого в камере постоянно присутствует граница раздела фаз 5, при этом контрольные спаи 7 дифференциальных термопар постоянно находятся при температуре плавления льда 0°С.When the power of the thermoelectric module 2 is turned on, the process of ice melting in the cylindrical chamber 3 begins, and a phase boundary 5 is formed, which lies along the lower base of the clamping structure 6. The heat energy released on the hot junction of the thermoelectric module 2 is supplied through the heat-conducting plate 9 to the upper base the inner cylindrical chamber 3, and by means of a cold junction of the thermoelectric module 2, heat is absorbed from the lower base of the cylindrical chamber 3 using heat the supply plate 10. As a result of the operation of the thermoelectric module, the working substance 4 is heated in the chamber 3 on one side (above) and cooled on the other side (below). As a result of this, a phase boundary 5 is constantly present in the chamber, while the control junctions 7 of the differential thermocouples are constantly located at an ice melting temperature of 0 ° C.

Устройство позволяет одновременно термостатировать контрольные спаи нескольких термопар, обеспечивает высокую надежность и точность термостатирования при непрерывной и длительной эксплуатации за счет использования конструкции, исключающей появление конвективных потоков, позволяет осуществлять быструю замену термостатируемых опорных спаев дифференциальных термопар. Устройство имеет малые габариты и просто в изготовлении, может производиться серийно вместе с дифференциальными термопарами, откалиброванными на предприятии-изготовителе.The device allows thermostatic control junctions of several thermocouples to be simultaneously controlled, provides high reliability and thermostatting accuracy during continuous and long-term operation due to the use of a design that excludes the appearance of convective flows, and allows quick replacement of thermostatically controlled reference junctions of differential thermocouples. The device is small in size and easy to manufacture; it can be mass-produced together with differential thermocouples calibrated 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)

Нуль-термостат модифицированной конструкции, содержащий внешнюю и внутреннюю цилиндрические камеры, термоэлектрический модуль, прижимную конструкцию, изготовленную из материала с плотностью, большей плотности воды и не смачиваемого водой, на которой закреплены термостатируемые опорные спаи дифференциальных термопар, проводники которых выведены наружу, отверстие или отводную трубку для замены термопар в процессе функционирования и компенсации изменения в объеме рабочего вещества при его фазовых переходах, при этом внешняя и внутренняя цилиндрические камеры выполнены из материала с высокой теплопроводностью, внутри внутренней цилиндрической камеры находится дистиллированная вода, разделенная границей раздела фаз на твердую и жидкую фазы, при этом прижимная конструкция находится в зоне таяния (замерзания) льда, термоэлектрический модуль установлен с возможностью теплового контакта своими спаями с верхним и нижним основаниями внутренней цилиндрической камеры, причем внешняя цилиндрическая камера контактирует с внутренней цилиндрической камерой, отличающийся тем, что отверстие или отводная трубка для замены термопар в процессе функционирования и компенсации изменения в объеме рабочего вещества при его фазовых переходах расположена у верхнего основания внешней цилиндрической камеры, вывод наружу проводников термопар осуществлен с помощью указанного отверстия или отводной трубки, при этом внешняя цилиндрическая камера содержит две теплопроводящие пластины, между которыми закреплен термоэлектрический модуль, причем контакт термоэлектрического модуля с верхним и нижним основаниями обеспечен при помощи указанных теплопроводящих пластин, стенки внешней и внутренней цилиндрических камер выполнены прозрачными, причем термоэлектрический модуль расположен на равном расстоянии в вертикальной плоскости от нижнего основания цилиндрической камеры, что и ее геометрический центр. A modified design null-thermostat containing external and internal cylindrical chambers, a thermoelectric module, a clamping structure made of a material with a density greater than the density of water and not wetted by water, on which thermostatted reference junctions of differential thermocouples are mounted, the conductors of which are brought out, an opening or a branch a tube for replacing thermocouples during operation and compensating for changes in the volume of the working substance during its phase transitions, with external and internal The cylindrical chambers are made of a material with high thermal conductivity, distilled water is located inside the inner cylindrical chamber, separated by a phase boundary into solid and liquid phases, while the clamping structure is in the ice melting (freezing) zone, the thermoelectric module is installed with the possibility of thermal contact with its junctions with the upper and lower bases of the inner cylindrical chamber, wherein the outer cylindrical chamber is in contact with the inner cylindrical chamber, characterized by Ie, that the hole or outlet pipe for replacing thermocouples during operation and compensating for changes in the volume of the working substance during its phase transitions is located at the upper base of the external cylindrical chamber, the thermocouple conductors are led out through the specified hole or outlet tube, while the external cylindrical chamber contains two heat-conducting plates, between which a thermoelectric module is fixed, and the contact of the thermoelectric module with the upper and lower bases provides Using these heat-conducting plates, the walls of the outer and inner cylindrical chambers are made transparent, and the thermoelectric module is located at an equal distance in the vertical plane from the lower base of the cylindrical chamber, as is its geometric center.
RU2008111745/28A 2008-03-27 2008-03-27 Zero- thermostat of modified construction RU2373503C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008111745/28A RU2373503C1 (en) 2008-03-27 2008-03-27 Zero- thermostat of modified construction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008111745/28A RU2373503C1 (en) 2008-03-27 2008-03-27 Zero- thermostat of modified construction

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2373503C1 true RU2373503C1 (en) 2009-11-20

Family

ID=41477954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008111745/28A RU2373503C1 (en) 2008-03-27 2008-03-27 Zero- thermostat of modified construction

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2373503C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КРАМАРУХИН Ю.И. Приборы для измерения температуры. - М.: Машиностроение, 1990. КОЛЕНКО Е.А. Термоэлектрические охлаждающие приборы. - Л.: Наука, 1967. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102279065B (en) Automatic recurring device for gallium fixed points
RU2373503C1 (en) Zero- thermostat of modified construction
RU2328708C1 (en) Compact zero-thermostat with regulated thermal current
RU2331855C2 (en) Zero thermostat
RU2344514C1 (en) Thermoelectric zero-thermostat
RU2338301C1 (en) Multichannel null-thermostat
CN104019577A (en) Speed-control semiconductor refrigerator
RU2441703C1 (en) Two chamber thermoelectric thermostat
RU2331854C2 (en) Compact precision zero thermostat
EP2771629B1 (en) Heating and cooling apparatus
RU2215270C1 (en) Precision small-sized null thermostat
RU2476866C2 (en) Device for measuring heat-transfer resistance of building structure
RU2009125054A (en) ZERO THERMOSTAT OF MODIFIED DESIGN
RU99116925A (en) METHOD FOR RESEARCH OF LOW-TEMPERATURE PROPERTIES OF MULTICOMPONENT LIQUIDS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2751688C1 (en) Heat pipe of variable power
SU916650A1 (en) Apparatus for simulating soil freezing properties
JP3610855B2 (en) Spectrophotometer
SU1289544A1 (en) Thermostat
SU729563A1 (en) Thermostat
SU1483434A1 (en) Thermostat-controlled volume
SU798760A1 (en) Constant-temperature cabinet
RU2009125048A (en) HIGH PERFORMANCE ZERO-THERMOSTAT
RU136143U1 (en) DEVICE FOR THERMOSTATING A MAGNET WITH A SAMPLE
PL128616U1 (en) Liquid thermostat for thermometer calibration
SU735879A1 (en) Cryostat

Legal Events

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

Effective date: 20100328