RU2450314C1

RU2450314C1 - Apparatus for stabilising air temperature of altitude test chamber

Info

Publication number: RU2450314C1
Application number: RU2010151088/08A
Authority: RU
Inventors: Юлия Александровна Демина (RU); Юлия Александровна Демина; Елена Григорьевна Демина (RU); Елена Григорьевна Демина; Ольга Васильевна Пилипенко (RU); Ольга Васильевна Пилипенко; Александр Викторович Демин (RU); Александр Викторович Демин
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2012-05-10

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: apparatus for stabilising temperature in an altitude test chamber has series-connected thermoelectric modules and heat exchanger radiators, digital-to-analogue converters with a current output, a temperature sensor and a pressure sensor. By using thermoelectric modules to stabilise air temperature in an altitude test chamber, the present invention enables to achieve high quality of installing and controlling temperature regulators since all mechanical elements of the temperature regulators are not exposed to temperature fluctuations.

EFFECT: stabilising temperature in an altitude test chamber when controlling temperature regulators to reduce additional error in operation of the temperature regulators and preventing forbidden deformation of the bellows of the temperature regulators.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области испытаний и выходного контроля терморегуляторов с чувствительными манометрическими элементами, включающими термочувствительный элемент и сильфон, заполненные парожидкостной смесью пропана, пружинными задающими устройствами и исполнительными устройствами в виде контактных групп, предназначено для оценки функционирования терморегуляторов при массовом их производстве и может быть использована для оценки функционирования терморегуляторов указанного типа в различные моменты времени в нормальных условиях контроля.The invention relates to the field of testing and output control of temperature controllers with sensitive pressure gauges, including a temperature-sensitive element and a bellows filled with a vapor-liquid mixture of propane, spring driving devices and actuators in the form of contact groups, is intended to assess the functioning of temperature controllers in mass production and can be used for assessment of the functioning of temperature regulators of the specified type at various points in time in normal conditions ditions control.

Известно изобретение «Устройство настройки датчиков-реле температуры с парожидкостным наполнителем», RU 17222 U1, опубл. 20.03.2001 г., содержащее блок управления, связанный электрическими линиями с механическими отвертками, с контактами настраиваемого датчика-реле температуры и с термоэлементом холодильной ванны, имеющей фиксированную температуру, отличающееся тем, что устройство имеет герметичную крышку, в которой размещены механические отвертки и к которой подведены с электроклапанами пневматические линии подачи и сброса воздуха и электроманометр, связанные электрическими линиями с блоком управления.The invention is known "Device for setting sensors-temperature switches with liquid-vapor filler", RU 17222 U1, publ. 03/20/2001, containing a control unit connected by electric lines to mechanical screwdrivers, with the contacts of the adjustable temperature sensor-relay and with the thermocouple of the refrigeration bath having a fixed temperature, characterized in that the device has a sealed cover in which mechanical screwdrivers are located and which are connected with electrovalves to pneumatic lines for supplying and discharging air and an electric manometer connected by electric lines to the control unit.

Недостатком устройства является отсутствие контроля температуры воздуха в самой барокамере, что необходимо для качественной настройки терморегулятора с целью уменьшения погрешности настройки, которая может быть вызвана отклонением температуры воздуха в барокамере от нормальной температуры.The disadvantage of this device is the lack of air temperature control in the pressure chamber itself, which is necessary for high-quality adjustment of the temperature controller in order to reduce the adjustment error, which can be caused by the deviation of the air temperature in the pressure chamber from normal temperature.

Наиболее близким является «Устройство проверки выходных параметров датчиков-реле температуры с парожидкостным наполнителем», RU 63063 U1, опубл. 10.05.2007 г., содержащее барокамеру, состоящую из холодильной ванны с фиксированной температурой, которую контролирует термоэлемент, и герметичной крышки. Внутри барокамеры для подключения датчиков-реле температуры расположены контактные устройства, пневматические линии подачи и сброса давления воздуха, контролируемого преобразователем давления, связанные электрическими линиями с блоком управлении, к которому подключен персональный компьютер. Давление в барокамере изменяют по определенному закону, момент срабатывания терморегуляторов фиксируют, в соответствии с зависимостью Т(p) получают температуру срабатывания терморегуляторов и делают вывод об их пригодности.The closest is the "Device for checking the output parameters of temperature sensors, temperature switches with vapor-liquid filler", RU 63063 U1, publ. 05/10/2007, containing a pressure chamber, consisting of a refrigerator with a fixed temperature, which controls the thermocouple, and a sealed lid. Inside the pressure chamber for connecting temperature sensors and relays are contact devices, pneumatic lines for supplying and relieving air pressure controlled by a pressure transducer, connected by electric lines to a control unit to which a personal computer is connected. The pressure in the pressure chamber is changed according to a certain law, the response time of the temperature controllers is fixed, in accordance with the dependence T (p), the response temperature of the temperature controllers is obtained and a conclusion is made on their suitability.

Недостатком этого устройства также является отсутствие контроля температуры в самой барокамере. Контроль температуры в барокамере необходим, т.к. ее значение должно быть всегда выше температуры холодильной ванны. Это является необходимым условием присутствия жидкой фазы пропана в термочувствительном элементе терморегулятора. В противном случае, при температуре воздуха в барокамере ниже температуры холодильной ванны, под воздействием избыточного давления в барокамере может произойти недопустимая деформация сильфона терморегулятора, которая может вызвать изменение его механических характеристик (Вайнштейн В.Д. Низкотемпературные холодильные установки / [Текст] Вайнштейн В.Д., Канторович В.И. - М.: "Изд-во Пищевая промышленность", 1972. - 342 с., стр.199). При этом отклонение температуры в барокамере от принятого нормального значения (20°С) вызывает дополнительную погрешность срабатывания контактных групп контролируемого терморегулятора из-за температурной зависимости линейных размеров и механических свойств элементов задающего и исполнительного устройства.The disadvantage of this device is the lack of temperature control in the chamber itself. Temperature control in the pressure chamber is necessary, because its value should always be higher than the temperature of the refrigeration bath. This is a prerequisite for the presence of the liquid phase of propane in the temperature-sensitive element of the thermostat. Otherwise, when the air temperature in the pressure chamber is lower than the temperature of the refrigeration bath, under the influence of excessive pressure in the pressure chamber, an unacceptable deformation of the bellows of the temperature regulator can occur, which can cause a change in its mechanical characteristics (Vainshtein V.D. Low-temperature refrigeration units / [Text] Weinstein V. D., Kantorovich V.I. - M.: Publishing House of the Food Industry, 1972. - 342 p., P. 199). In this case, the deviation of the temperature in the pressure chamber from the accepted normal value (20 ° C) causes an additional error in the operation of the contact groups of the controlled temperature regulator due to the temperature dependence of the linear dimensions and mechanical properties of the elements of the master and actuator.

Причиной нестабильности температуры в барокамере являются высокие скорости изменения давления. Они вызывают дополнительное изменение температуры воздуха в барокамере: нагрев связан с затраченной внешней работой на сжатие воздуха при его нагнетании в барокамеру, охлаждение - с работой расширения при сбросе воздуха из барокамеры.The cause of temperature instability in the pressure chamber is the high rate of pressure change. They cause an additional change in air temperature in the pressure chamber: heating is associated with the external work expended on compressing the air when it is injected into the pressure chamber, and cooling is associated with the expansion work when air is discharged from the pressure chamber.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в стабилизации температуры в барокамере при проведении контроля терморегуляторов для уменьшения дополнительной погрешности срабатывания терморегуляторов и исключения недопустимой деформации сильфона терморегуляторов.The problem to which the invention is directed, is to stabilize the temperature in the pressure chamber during the control of temperature controllers to reduce the additional error of operation of the temperature controllers and to eliminate unacceptable deformation of the bellows of the temperature controllers.

Поставленная задача достигается тем, что устройство стабилизации температуры воздуха в барокамере, содержащее барокамеру, состоящую из холодильной ванны с фиксированной температурой, которую контролирует датчик температуры, и герметичной крышки, внутри которых для подключения датчиков-реле температуры расположено контактное устройство, пневматические линии подачи и сброса давления воздуха, контролируемого датчиком давления, и управляемого электроклапанами, связанными электрическими линиями с блоком регулирования давления, к которому подключен персональный компьютер, дополнительно снабжено датчиком температуры воздушной среды барокамеры, двумя термоэлектрическими устройствами, каждое из которых состоит из двух теплообменников в виде воздушных радиаторов и термоэлектрического модуля, при этом одно термоэлектрическое устройство размещено в воздушной среде барокамеры, второе - в холодильной ванне, один из радиаторов каждого термоэлектрического устройства остается в открытой внешней атмосфере, а к каждому термоэлектрическому модулю термоэлектрических устройств подведен цифроаналоговый преобразователь с токовым выходом, подключенный к персональному компьютеру.This object is achieved in that the device for stabilizing the air temperature in the pressure chamber, comprising a pressure chamber, consisting of a fixed-temperature refrigeration bath, which is controlled by a temperature sensor, and a sealed cover, inside of which there is a contact device, pneumatic supply and discharge lines for connecting temperature sensors and relays air pressure controlled by a pressure sensor and controlled by electrovalves connected by electric lines to a pressure control unit, to which a personal computer is connected, it is additionally equipped with a pressure chamber air temperature sensor, two thermoelectric devices, each of which consists of two heat exchangers in the form of air radiators and a thermoelectric module, while one thermoelectric device is located in the air chamber of the pressure chamber, the second in the refrigeration bath, one of radiators of each thermoelectric device remains in an open external atmosphere, and to each thermoelectric module of thermoelectric devices tv summed analog converter with current output is connected to a personal computer.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлено предлагаемое устройство.The invention is illustrated in the drawing, which shows the proposed device.

Устройство для стабилизации температуры в барокамере содержит последовательно соединенные термоэлектрические модули 16-17 и радиаторы теплообменников 18-21, цифроаналоговые преобразователи с токовым выходом 11-12, датчик температуры 10 и датчик давления 9.A device for stabilizing the temperature in the pressure chamber contains series-connected thermoelectric modules 16-17 and radiators of heat exchangers 18-21, digital-to-analog converters with current output 11-12, a temperature sensor 10 and a pressure sensor 9.

Для простоты описания на фиг.1 представлен один терморегулятор.For ease of description, FIG. 1 shows one thermostat.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Контролируемый терморегулятор 1 помещают в воздушную среду 2 барокамеры 3, а его чувствительный элемент опускают в холодильную ванну 4. Давление воздуха в барокамере изменяют по определенному закону в соответствии с модификацией терморегулятора через блок регулирования давлением 5, соединенный электрическими линиями с электроклапанами 6 и дросселями 7, подключенными к пневматическим линиям подачи и сброса воздуха. В момент замыкания контактной группы терморегулятора 1 программа, находящаяся в компьютере 8, определяет соответствующую температуру срабатывания терморегулятора и делает вывод о его пригодности.The controlled temperature regulator 1 is placed in the air 2 pressure chambers 3, and its sensitive element is lowered into the refrigeration bath 4. The air pressure in the pressure chamber is changed according to a certain law in accordance with the modification of the temperature regulator through the pressure control unit 5, connected by electric lines to the electrovalves 6 and chokes 7, connected to pneumatic air supply and discharge lines. At the moment of closing the contact group of thermostat 1, the program located in the computer 8 determines the corresponding temperature of the thermostat and makes a conclusion about its suitability.

Программа управления, находящаяся в компьютере 8, отслеживает температуру и давление в барокамере с помощью датчика температуры 10, датчика давления 9 и аналого-цифровых преобразователей 11, 12 через блок сопряжения 13.The control program located in computer 8 monitors the temperature and pressure in the pressure chamber using a temperature sensor 10, a pressure sensor 9 and analog-to-digital converters 11, 12 through the interface unit 13.

Программа управления, находящаяся в компьютере 8, связана с цифроаналоговыми преобразователями 14, 15 с токовыми выходами, и для стабилизации температуры воздушной среды и температуры холодильной ванны изменяет значение тока, протекающего через термоэлектрические модули 16, 17. В зависимости от величины и направления тока происходит нагрев или охлаждение теплообменников 18, 19, при этом теплообменники 20, 21 помещаются во внешнюю среду. Вентиляторы 22 и 23 предназначены для усиления теплообмена.The control program located in computer 8 is connected to digital-to-analog converters 14, 15 with current outputs, and to stabilize the temperature of the air environment and the temperature of the refrigeration bath, it changes the value of the current flowing through thermoelectric modules 16, 17. Depending on the magnitude and direction of the current, heating occurs or cooling the heat exchangers 18, 19, while the heat exchangers 20, 21 are placed in the external environment. Fans 22 and 23 are designed to enhance heat transfer.

Предлагаемое устройство исключает колебания температуры воздуха в герметичной камере благодаря использованию термоэлектрических модулей.The proposed device eliminates fluctuations in air temperature in the sealed chamber through the use of thermoelectric modules.

Преимущество от применения термоэлектрических модулей в качестве управляемого источника тепловой энергии в предлагаемом устройстве, по сравнению с остальными, заключается в возможности плавного и точного регулирования температурного режима за счет изменения величины постоянного электрического тока, протекающего через модуль. При этом легко осуществляется переход из режима нагрева в режим охлаждения за счет изменения направления электрического тока.The advantage of using thermoelectric modules as a controlled source of thermal energy in the proposed device, compared with the others, lies in the possibility of smooth and accurate control of the temperature regime by changing the magnitude of the constant electric current flowing through the module. In this case, the transition from the heating mode to the cooling mode is easily carried out by changing the direction of the electric current.

Данное изобретение позволяет за счет использования термоэлектрических модулей для стабилизации температуры воздуха в барокамере достичь высокого качества настройки и контроля терморегуляторов, т.к. все механические элементы терморегуляторов не подвергаются воздействию колебания температуры.This invention allows, through the use of thermoelectric modules to stabilize the temperature in the pressure chamber, to achieve high quality settings and control of temperature controllers, because all mechanical elements of thermostats are not affected by temperature fluctuations.

Claims

A pressure chamber air stabilization device comprising a pressure chamber consisting of a fixed-temperature refrigeration bath, which is controlled by a temperature sensor, and an airtight cover, inside of which there is a contact device, pneumatic air supply and pressure relief lines controlled by a pressure sensor and for connecting temperature sensors controlled by electrovalves connected by electric lines to a pressure control unit to which a personal computer is connected, distinguishing it consists in that it is additionally equipped with a pressure chamber air temperature sensor, two thermoelectric devices, each of which consists of two heat exchangers in the form of air radiators and a thermoelectric module, while one thermoelectric device is located in the air chamber of the pressure chamber, and the second in the refrigeration bath, one of the radiators of each thermoelectric device remains in an open external atmosphere, and a digital analog is connected to each thermoelectric module of thermoelectric devices A current converter connected to a personal computer.