RU2373503C1 - Zero- thermostat of modified construction - Google Patents
Zero- thermostat of modified construction Download PDFInfo
- 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
Links
Landscapes
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
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)
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) |
-
2008
- 2008-03-27 RU RU2008111745/28A patent/RU2373503C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
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 |