RU31282U1 - Сухоблочный термостат - Google Patents

Description

2ii3|p8624

I Illlll И HM Л 3 0 8.6-2;jrTy TT ТУ Г

/ ° °МКИ: G01K15/00

СУХОБЛОЧНЫЙ ТЕРМОСТАТ ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Полезная модель относится к области термометрии и может быть иснользована нри поверке и градуировке контактных и бесконтактных термометров.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно устройство 1, представляющее собой калибратор для контактных и бесконтактных термометров, включающий в себя металлический блок, состоящий из двз противоположных торцевых поверхностей. На одной поверхности имеется, по крайней мере, первый тип отверстия, которое сверлится в металлическом блоке для установки контрольного датчика температуры, и, по крайней мере, второй тип отверстия для установки калибруемых датчиков температуры. Другая торцевая поверхность покрыта теплостойким материалом с высоким коэффициентом излучения, чтобы эта поверхность служила источником излучения, когда калибратор используется с бесконтактными термометрами. Также имеется нагревательное устройство для нагревания металлического блока и регулятор температуры для з авления мощностью нагревательного устройства и для контроля температуры металлического блока. Калибратор может быть размещен горизонтально или вертикально. Нри калибровке бесконтактных термометров калибратор размещается горизонтально, в то время как при калибровке контактных термометров он размещается вертикально.

Недостатком данного устройства является то, что колодцы для установки контактных термометров сверлятся однократно при изготовлении калибратора. В процессе эксплуатации количество и диаметры колодцев изменить нельзя, что снижает функциональные возможности данного устройства.

Известно устройство 2, представляющее собой герметичную единую ампулу для термометрической поверки, объединяющую различные реперные точки. В варианте констрз ции, приведенном в 2, герметичная термометрическая ампула включает в себя сборку, состоящую из индивидуальных ампул (ячеек), каждая из которых представляет собой герметично запаянный отсек. Отсеки имеют тороидальную форму с прямоугольным поперечным сечением и окружают центральную корпусную деталь, имеюп5ую форму трубы, в которой просверлено продольное отверстие для установки поверяемого термометра. У каждого отсека имеется дно, в котором сформированы концентрические пазы, разделенные ребрами жесткости, имеющими радиальные проточки, смещенные под углом и распределенные так, чтобы обеспечить хорощее рассеивание расплавленного вещества до того как оно затвердеет в вышеупомянутых пазах, В варианте констрзпщии, приведенном в 2, каждый отсек около 7 мм в высоту и около 16 мм в щирину.

При таком расположении время выхода на режим каждой ячейки или отдельного отсека обратно пропорционально площади ее внутренней поверхности. Каждый отсек имеет внутренний объем 9.18 см и площадь внутренней поверхности 24 см. Пространство, определенное пазами в дне отсека, имеет объем 0,86 см. Эксперименты, выполненные авторами 2, показали, что согласно специально разработанным математическим моделям составная ампула ведет себя схоже с ампулой, включающей в себя только один отсек, таким образом, получение различных реперных точек при помопщ такой ампулы возможно посредством заполнения разных отсеков разными веществами. Когда ампула предназначена для криогенных поверок, отсеки заполняются водой, аргоном, азотом, кислородом и неоном, а поверяемый термометр

устанавливается в колодец, сформированный в центральной корпусной детали ампулы.

Недостатком данного устройства является то, что с его помощью невозможно поверять бесконтактные датчики температуры. Контактные же датчики поверяются лишь в ограниченном наборе реперных точек, а не в непрерывном температурном диапазоне, то есть поверка за пределами значений температур реперных точек или при температурах, расположенных между значениями температур этих же реперных точек не возможна.

Известно устройство 3, представляющее собой ампулу точки плавления, имеющзоо внутри высокочистое кристаллическое вещество, физически расположенное вокруг колодца, в который устанавливается поверяемый датчик температуры. В тепловом контакте с наружными стенками ампулы находится прокладка из теплопроводного материала, имеющая форму цилиндра. В эту прокладку встроен терморезистор. Поверх прокладки установлен барьер, выполненный из теплоизоляционного материала и так же имеющий форму цилиндра. Снаружи барьера расположен каркас в виде заглушенной трубы, изготовленной из теплопроводного материала. В каркас встроен терморезистор.

Электронагревательный / охлаждающий элемент (элемент Пельтье) находится в тепловом контакте с заглушкой каркаса. Интенсивность теплового потока в ампулу точки плавления контролируется терморезисторами и электронной схемой управления. Интенсивность теплового потока такова, чтобы кристаллическое вещество полностью расплавилось только в течение периода времени семь, восемь часов. После этого нагревательный / охлаждающий элемент приводится в действие, чтобы снова заморозить кристаллическое вещество в ампуле точки плавления.

Недостатки устройства 3 те же, что и недостатки устройства 2, кроме того, если устройство 2 обеспечивает реализацию сразу нескольких реперных точек одновременно, то устройство 3 только одной реперной точки.

Известно устройство 4, представляющее собой калибратор термометров, состоящий из кожуха, и термически зшравляемого резервуара для установки поверяемого термометра.

В кожухе имеется составное гнездо, которое имеет такую форму, чтобы захватить регулятор поверяемого термометра. Регулятор обычно представляет собой гайку, расположенную под опалубкой (головкой) термометра. Для того чтобы захватывать регуляторы различных размеров, составное гнездо включает в себя множество отверстий прогрессивно уменьшающихся размеров по мере углубления в кожух калибратора. Составное гнездо имеет такую форму и/или размер, чтобы позволить регулятору малых размеров пройти через наружный зфовень составного гнезда.

Когда стержень термометра вставлен сквозь составное гнездо в резервуар, оно захватывает регулятор термометра. Это сцепление удерживает регулятор от поворота, чтобы облегчить поверку термометра, в то время как стержень термометра остается вставлен1П11м в резервуар.

Используя эту многоуровневую констрз сцию, составное гнездо позволяет выполнять повервсу термометров, использующих регуляторы различных размеров, просто устанавливая термометр в резервуар, пока регулятор не сцепится с отверстием подходящего размера. Регулятор, таким образом, удерживается на месте, в то время как опалубка (головка) термометра свободно вращается, чтобы поверить термометр. Отверстия могут быть сформированы как часть кожуха при механической обработке или штамповке, если кожух является металлическим или литьем, таким как литье под давлением или выдувным литьем, если кожух пластиковый. В этом случае, толщина кожуха должна быть меньше, чем толпцша регулятора, соответствующего самому внутреннему отверстию составного гнезда, чтобы гарантировать зацепление и захват регулятора. В качестве альтернативы в кожухе можно сформировать только наружное отверстие, внутренние отверстия можно изготовить из пластин, устойчиво установленных в составном гнезде. В этом случае полная толщина кожуха и пластин должна быть меньше, чем толщина регу J/ //

лятора, соответствующего самому внутреннему отверстию, чтобы гарантировать зацепление и захват этого регулятора.

Недостатком этого устройства является то, что данный калибратор удобен для поверки только биметаллических датчиков стержневого типа, так как только такие датчики оснащены регуляторами в виде гайки. Кроме того, в калибраторе 4 невозможно поверять бесконтактные датчики температуры, и невозможно поместить какую-либо ампулу реперной точки с целью проведения поверки датчиков либо термометров.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство 5, представляющее собой аппарат для поверки датчиков температуры. Этот аппарат включает в себя корпус, содержащий, по крайней мере, один сухой блок, имеющий полость для установки вкладыша, вмещающего датчики. Кроме того, аппарат содержит средства нагрева/охлаждения для поддержания точной температуры сухого блока. Аппарат 5 характеризуется тем, что, по крайней мере, один вмещающий датчики вкладыш является цилиндрическим телом, которое подогнано под полость сухого блока и устроено так, чтобы его можно было заполнить теплопередающей жидкостью. Основная часть вкладыша может быть контейнером, который открыт с одного края, открытый край оснащен колпачком для закрытия контейнера. Открытый край контейнера может быть приспособлен для установки держателя, имеющего отверстия для установки и направления поверяемых датчиков. Кроме того, вкладыш может представлять собой цилиндрическое тело со сверлеными колодцами, предназначенными для размещения поверяемых датчиков температуры.

Недостатком данного устройства, как и в устройствах 2, 3, 4 является то, что с его помощью невозможно поверять бесконтактные датчики температуры. Кроме того, в 5 не предусмотрено то, что, вкладыш может представлять собой ампулу какой-либо реперной точки.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Задачей предлагаемой полезной модели является расширепие функциональных возможностей при поверке и градуировке контактных и бесконтактных термометров.

Поставленная задача достигается тем, что в термостате используется сменный металлический блок, в котором могут быть просверлены колодцы различных диаметров. Таким образом, сменный металлический блок можно изготовить для термометра любого диаметра.

Существенное отличие предлагаемой полезной модели заключается в том, что вместо блока с колодцами в термостат можно установить блок - излучатель, то есть блок, открытая поверхность которого покрыта теплостойким материалом с высоким коэффициентом . Также, вместо блока с колодцами в термостат можно устанавливать ампулы реперных точек, позволяющие реализовывать в термостате реперные и постоянные точки температурной шкалы МТШ-90,

ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР ЧЕРТЕЖЕЙ И ИНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1,Фигура 1 - вертикальный разрез башни тепла с установленным в нее блоком с колодцами для установки термометров,

2,Фигура 2 - вертикальный разрез башни тепла с установленной в нее ампулой реперной точки,

3,Фигура 3 - вертикальный разрез башни тепла с установленным в нее блоком-излучателем.

.З/ сЗСВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ возможность ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ.

Предлагаемая конструкция термостата состоит из башни тенла и регулятора темнературы. На фигуре 1 представлен вертикальный разрез башни тепла с установленным в нее блоком с колодцами для установки термометров.

Основой конструкции башни тепла является нагревательный блок 1, представляющий собой вертикально расположеннзоо металлическую трубу, заглзтпенную с нижнего торца. Во внутреннее пространство нагревательного блока помеш;ают сменный вьфавнивающий блок 2 (фигЛ) со сверлеными колодцами, предназначенными для размепдения поверяемых средств измерения температуры и образцового датчика.

На внешней поверхности нагревательного блока размещен нагреватель 3, изготовленный из нагревостойкого кабеля с минеральной изоляцией. Датчик обратной связи регулятора температуры 4 расположен внутри нагревательного блока вблизи нагревателя. Поверх нагревателя уложен теплоизоляционный материал 5. В верхней части нагревательного блока располагается защитная загл)Щ1ка 6, ограничивающая теплообмен между верхним торцом нагревательного блока и окружающей средой. Данная конструкция помещена в защитные 7 и радиационные экраны 8, В нижней части термостата расположен вентилятор 9 для ускорения его охлаждения.

Регулятор температуры выполнен в отдельном корпусе и объединяет в себе микропроцессорный регулятор температуры и усилитель мощности, обеспечивающие реализацию ПИД - закона регулирования (регулятор на фигурах не показан).

Работа с термостатом осуществляется следующим образом. Башня тепла устанавливается на рабочем месте. Если планируется поверка контактных термометров, то башня тепла устанавливается вертикально, если же планируется поверка бесконтактных термометров, то она устанавливается гориM 0fe

зонтально. При поверке контактных термометров устанавливается соответствующий выравнивающий блок 2 (фигЛ) или ампула реперной точки 10 (фиг.2) во внутреннее пространство башни тепла, а в соответствующие колодцы в вьфавнивающем блоке 2 (фиг.1) или в ампуле 10 (фиг, 3) помещаются поверяемый и образцовый термометры. При поверке бесконтактных термометров во внутреннее пространство башни тепла устанавливается блокизлучатель 11 (фиг.З).После этого башня тепла подключается к блоку управления при помопщ комплекта кабелей. Затем при помощи блока управления башня тепла выводится на требуемый температзфный режим. Через некоторое время в башне тепла достигается режим стабилизации температуры, при котором выполняются необходимые для поверки термометров измерения.

Таким образом, в предлагаемом устройстве достигнуто расширение функциональных возможностей при поверке и градуировке контактных и бесконтактных термометров за счет применения сменных блоков.

/ cf источники ИНФОРМАЦИИ

1.Патент С111А№ 6,193,411 В1.2001г., М. кл. G01K15/00.

2.Натент США № 4,523,859 1985г., М. кл. G01K15/00.

3.Патент США № 4,244,207. 1981г., М. кл. G01K15/00.

4.Патент США № 6,170,983 В1. 2001г., М. кл. G01K15/00.

5.Международная заявка N° PCT/NO98/00218, международная публикация № WO 99/04231.1999г., М. кл. G01K15/00.

Claims (1)

1. Термостат для поверки контактных и бесконтактных термометров, включающий в себя металлический блок, имеющий полость для установки блока-вкладыша, вмещающего термометры, нагревательное устройство, слой тепловой изоляции вокруг нагревательного устройства, внешний кожух, регулятор температуры и датчик обратной связи для контроля температуры, отличающийся тем, что вместо блока с колодцами для установки термометров в термостат устанавливается ампула реперной точки или блок-излучатель.