SU39886A1 - Устройство дл регулировани температуры в электрических печах - Google Patents

Description

. Дл  получени  посто нной температуры в электрических печах различных типов и назначений, принципиально, самым пр мым и самым точным методом было бы поместить в печь индикатор температуры н через сервомотор, приводимый в действие индикатором, воздействовать на потребл емую печью мощность. Однако, такой метод не представл ет необходимой простоты. Муфели печеЛ, сушильных шкафов и т. д. всегда обладают достаточной теплоемкостью , и, обычно, внутренность печи мало теплоемка, топлопроводность же муфелей недостаточна. Все это приводит к столь заметным запаздывани м в ходе температуры на нагревательном элементе и внутри печи при изменени х тока, что неустойчивость температуры подчас очень значительно превышает чувствительность индикатора. Особенно т желы услови  такого регулировани  при пользовании техническим током с мало посто нным напр жением, обычна  точность такого регулировани  5° -10°.

(308)

Попытки обойти это затруднение н повысить точность привод т или к печам совершенно специального типа, не имеющим широкой ценности или к употреблению в сервомоторе сложных систем реле или чувствительных гальванометров с фотоэлементом.

Такое положение дел привело к исканию пр мого и более чувствительного метода, основанного на поддержании посто нства температуры платиновой обмотки лабораторных печей (см. Журнал эксперим. и теор. физики, I, вып. 5, 1931 г.).

Несмотр  на высокую точность, эти регул торы могут иметь лишь ограниченное поле применени  в лаборатори х. Они несколько сложны и св заны с применением нагревательных элементов из пластин. Единственным широко примен емым прибором этой группы  вл етс  регул тор Haagn, приготовл емый фирмой .Heraeus.

Точность его работы невелика (5), он тоже св зан с платиновыми печами н требует специальной техники

изготовлени  (рвуща  ток лампа со ртутью).

Так как чрезвычайно нужен терморегул тор , способный обслужить печи с хромоиикелевыми обмотками, а регулирование непосредственно от температуры внутри муфел  затруднительно, то заслуживают вс ческого внимани  косиснные методы регулировани  - стабилизаци  потребл емой нечью энергии .

Практически обычно поддерживают const или / const контактными вольт- или амперметрами.

Самым правильным было бы стабилизовать непосредственно мощность, создав условие .

.

где V-падение напр жени  на нагревательном элементе, г-его сопротивление .

Предлагаемое устройство дл  регулировани  температуры относитс  к устройствам, у которых помещенный в печь термометр сопротивлени  управл ет подачей отрицательного напр жени  на сетку катодной лампы, воздействующей на управл ющее нагревом печи реле.

В предлагаемом устройстве дл  регулировани  температуры в цепь сетки катодной лампы включен контактный термометр с нагревательной обмоткой, введенной в цепь термометра сопротивлени .

. На чертенсе изображена схема предлагаемого устройства дл  регулировани  температуры в электрических печах.

.Предлагаемое устройство состоит из контактного термометра 6, снабженного нагревательной обмоткой, включенной в цепь термометра сопротивлени  10 через регулирующий реостат 7. Один из контактов термометра 6 соединен с сеткой катодной лампы 2, питаемой от трансформатора 1, а второй нижерасположенпый контакт .присоединен к катодному полюсу тран :форматора . В цгпь анода катодной лампы 2 последовательно включено посто нное сопротивление 4 и промежуточное реле 3, управл ющее замыканием контактов электрической цепи со

включенным в нее исполнительным реле 9. В цепь промежуточного реле 3 параллельно включен конденсатор 5, а в цепь исполнительного реле 9 включен искрогасительиый конденсатор 7.

Термометр 6 представл ет собою запа нный стекл нный баллон, состо щий из наполненного бензолом резервуара с расширени ми 3 и 5, в котором помещена пропа нна  через стенку нагревательна  обмотка (нихром, коистантаи). На дне резервуара налита ртуть, запирающа  выводную трубку 2.

При нагревании расшир ющийс  бензол выталкивает ртуть по трубке 2 в баллончик 3. При прогрессирующем нагревании вверху резервуара образуетс  пузырек насыщенных паров бензола, которы.й, увеличива сь, продолжает вытесн ть ртуть.

При этом, благодар  сжатию воздуха в расширени х 3 и 5 давление на ртугь и пары бензола возрастет, достига , когда ртуть входит в капилл р, 2 - 4 атмосфер. Внизу капилл ра впа н контакт, над ним второй, который, замыка сь через ртуть с нижним, приведет в действие реле, когда бензол достигает рабочей температуры. Противодавление сжатого воздуха будет понижать чувствительность закрытого резервуара; поэтому, объем единицы длины кaпl1vlл pa выбираетс  ничтожно малым по сравнению с остающимс  объемом 5 (капилл р около 1 мм сечением ).

Чувствительность термометра составл ет по данным испытани  за вители около 0,025° на 1 мм. подн ти  ртути при температуре его в 105°, отсюда грубоприкинутое посто нство мощности печи под регул тором будет около 0,02 Vo. откуда можно заключить о возможной аккуратности регулировани .

Теплоемкость бензола в термометре составл ет около 3-5 калорий - величина весьма мала  по сравнению с теплоемкостью лечей, так что колебани  температуры от толчкообразной рзгулировки получаютс  даже менее сотых градуса.

Чтобы установить некоторую среднюю мощность и температуру печи, нужно, когда печь, разогреваема  дополнительно цепью, достигает этой температуры, ток и нагревательной обмотке термометра подн ть до нулсной величины (посто нной дл  посто нных условий работы термометра), регулиру  реостат 7, и несколько увеличить ток иечн, задава  перегрев реостатом 2.

При посто нной работе легко прокалиС5ровать реостат термометра. Тогда требуетс  лишь поставить его на нужное деление и включить печь.

Подогретый до температуры 0° термометр соответственным включением приводит в действие промежуточное реле 3, и исполнительное реле 9 регул тора выключает часть тока, питающего печь. Эта часть реостатом устанавливаетс  так, чтобы при ее включении печь получала избыток энергии, а при выключении - недостаток.

Реостатом же устанавливаетс  и величина тока в ответвлении с клемм печи в термометр так, чтобы при полном токе в регулируемой печи термометр перегревалс  выше температуры б°, а при уменьшенном - остывал ниже б°.

Тогда, остыва , термометр будет вновь выключать полный ток, достигнув, же температуры 6°, - оп ть выключать и т. д., т. е., по суш;еству говор , регулиру  ток печи, .он будет поддерживать собственную температуру на высоте б°, и если термометр б достаточно чувствителен , то температура его за все врем  работы будет столь мало отклон тьс  в обе стороны от б°, что эту температуру с полным правом можно считать вполне посто нной. Если и -;:-:ружающее термометр пространство тоже обладает посто нной температурой (если этому условию не удовлетвор ет воздух комнаты, оно легко осуш;ествл етс  проточной водой из водопровода в кожухе вокруг термометра), он будет каждую единицу времени отдавать одну и ту же энергию, а следовательно, оставатьс  при олной и той же )температуре он может, лишь получа  в среднем за единицу времени - любым способом - об зательно ту же энергию, что тер ет. Эта тер ема  к приобретаема  энерги , выраженна  через Джоулево тепло нагрезател  термометра, запишетс :

, где г - сопротивление на

гревательной обмотки термометра, а v- падение напр жени  нл ней.

Тогда определение работы регул тора напишетс , как const или

т. к. Га есть величина посто нна , какр const.

Из чертежа видно, что падение напр жени  V на регулируемой печи св зано с падением -v на обмотке термометра:

, где - сопротивление реостата 7. Поэтому определ емое работою условие можно вместо v : const переписать в виде уЬУ const или, так как k есть численна  величина, F3 const. На самом же деле печь работает или

УЛ2

на избыточной мощности-у-или на недоy ,t

статочной-jr-, действующих в соответственные времена т и т,, где г-сопротивление нагревательного элемента печи.

Термометр, устанавлива  своей работой условие; средн   мощность равна const, тем самым устанавливает

2- 1 + -7 (1 + -

1/ где - ( + a) есть средн   мощность

за один период регулировани  (включение и выключение). Колебание напр жени , питающего печь, изменит F. и У,; тогда терморегул тор изменит времена i и -:, так, чтобы всегда

i-fs

оставалось const, т. е. будет всегда поддерживать неизменной мощность, потребл емую печью за период регулировки, а следовательно, и за все врем  работы.

Единственным вопросом  вл етс , не приведет ли существование двух мощностей за период регулировки к посто нным колебани м температуры вниз и вверх около средней.

Если инерци  термометра меньше, чем инерци  муфел  печи, колебани  температуры внутри ее будут при этом меньше, чем колебани  температуры

.термометра, котора  может быть сдел  а достаточно малой.

Катодна  лампа 2 работает па полуволне как вентиль со свободлон сеткой {дава  до 10 m А выпр мленного тока). .Выпр мленный ток создает па сопротивлени х реле 3 и катушки 4 хгрнцательное относительно нити накала падение потенциала. Подав его на сетку лампы через контакт термометра6, превращают вентиль в реле, так как при замыкании контакта сила выпр мленного тока падает в 5-10 раз (1-2 m А). Такое изменение тока (от 10 до 2 тА) совершенно надежно управл ет промежуточным телефонным реле.

Предмет изобретени .

Устройство лл  регулировани  температуры в электрических печах с помещенным в печь термометром сопротивлени , управл ющим подачей отрицательного потенциала на сеткукатодной лампы, воздействующей па реле, включающее и выключающее нагревательное сопротивление печи, отличающеес  тем, что дл  подачи потенциала на сетку в цепь последней включен контактный термометр с нагревательной обмоткой, введенной в цепь термометра сопротивлени .