SU551621A1 - Термостат - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к системам регулировани  температуры с помош.ью чувствительных элементов, измен ющих свой объем при перемене фазового состо ни .

Известные термостаты такого типа обычно используют сигнал датчика температуры дл  выключени  охлаждающего (нагревающего) объем устройства при переохлаждении (нагреве ) его.

Их недостатком  вл етс  больша  частота срабатывани , требуема  дл  получени  высокой точности термостатировани , привод ща  к небольшой величине срока службы. Например, нуль-термостаты с микровыключател ми имеют частоту срабатывани  пор дка двух раз в минуту, что гарантирует работу прибора в течение 3 мес цев.

Наиболее близким техническим решением  вл етс  термостат, содержащий теплоизолированную камеру, заполненную жидкостью, источник тепловой энергии, установленный на торце теплоизолированной камеры, подключенный к блоку управлени .

Такой термостат требует наличи  подвил ных гибких стенок, что  вл етс  недостатком, так как гибкие стенки имеют ограниченный срок службы и их наличие уменьшает точность термостатировани  из-за вли ни  давлени , вызываемого упругостью ее и переменами атмосферного давлени  на температуру плавлени .

Кроме того, недостатки этого устройства- мала  величина зазора,  вл ющегос  регулируемым тепловым сопротивлением, что вызывает трудности при изготовлении, меньша  величина диапазона температур применени  по сравнению с системами, имеющими автоматику . Целью насто щего изобретени   вл етс  устранение указанных недостатков и дальнейшее увеличение точности термостатировани .

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и точности термостатировани .

Цель достигаетс  тем, что термостат содерлшт размещенный в теплоизолированной камере, соосно с ней, поплавок с закрепленным в нем термостатируемым объектом и наход щимс  в двухфазном состо нии наполнителем и датчики крайних положений поплавка , установленные на стенках теплоизолированной камеры и подключенные к блоку управлени .

Термостат изображен на чертеже.

Он содержит источник тепловой энергии- это быть либо один охладитель 1, либо один нагреватель 2, установленные на одном из торцов теплоизолированной камеры 3, либо нагреватель и охладитель, установленные на противоположных торцах теплоизолированной камеры, заполненной жидкостью 4 (например, вакузмным маслом), поплавок 5, заполненный наполнителем 6 (например, водой ), не смешивающимс  с жидкостью 4 и имеющим более высокую плотность и температуру застывани . Поплавок заключен в теплоизол цию 7, заключенную в свою очередь в высокотеплонроводную оболочку 8, па верхней части которой также может быть установлепа теплоизол ци  9. При отсутствии охладител  1 теплоизол цию 9 более рационально поместить на нижней части оболочки 8. Внутри поплавка 5 помещаетс  термостатируемый объект 10, например контрольный спай измерительной термопары.

Дл  уменьшени  сопротивлени  движению поплавка электрические выводы 11 термостатируемого объекта 10 и аналогичные по механическим свойствам уравнивающие провода 12 упруго огибаютс  и опираютс  на направл ющие канавки в опорных стержн х 13 на внутренних стенках камеры 3.

Термостат содержит также датчики крайних положений поплавка 14 и 15, подключенные к блоку управлени  16.

Если наполнитель 6 затвердевает с увеличением объема и при более высокой температуре , чем жидкость 4 (например, при заполнении водой и маслом), то термостат работает следующим образом.

В выключенном состо нии средн   плотность поплавка незначительно больше плотности жидкости 4, поплавок находитс  на дне камеры 3 и имеет с ним хорощ-ий тепловой контакт. После включени  охладител  1 наполнитель 6 охлаждаетс  и на более холодном дне оболочки 5 намерзает слой льда. Вследствие этого уровень жидкости 6 повышаетс , часть жидкости 4 выдавливаетс  из поплавка, он становитс  легче и всплывает. Так как верхние слои жидкости 4 в камере 3 нагреты, то их плотность меньше. Вследствие этого поплавок всплывает только на такую высоту, на которой средн   плотность жидкости 4 будет равна новой средней плотности поплавка. Если равновесное состо ние поплавка окажетс  в зоне, где средн   температура выще температуры затвердевани  наполнител  6, то происходит та ние льда и поплавок опускаетс  до зоны со средней температурой , -равной температуре затвердевани  наполнител  6, где и будет находитьс  в равновесии .

При изменении температуры окружающей среды положение зоны в жидкости 4, соответствующей температуре затвердевани  наполнител  6, перемещаетс  по высоте камеры 3 вместе с поплавком. В результате лед в наполнителе сохран етс  посто нно, что и обеспечивает термостатирование объекта 10 при посто нной мощности, подаваемой на охладитель 1 и нагреватель 2.

Если поплавок доходит до предельного верхнего положени , то датчик 14 подает на

блок управлени  16 сигнал, вызывающий уменьшение тока, подаваемого на охладитель 1 и увеличение тока, подаваемого на нагреватель 2. Это приводит к повышению температуры в камере 3 и опусканию зоны с поплавком .

Если поплавок доходит до предельного нижнего положени , то датчик 15 подает на блок управлени  16 сигнал, привод щий к обратной регулировке относительно датчика

14.Так как при этом в значительном диапазоне внешних температур обеспечиваетс  самотермостатировапие без регулировани  мощности , то частота срабатывани  блоков 14,

15,16 может быть значительно уменьшена по сравнению с известными конструкци ми, что значительно повышает надежность работы. По сравнению же с термостатами без устройств автоматики диапазон темнератур применени  термостата расшир етс  при некотором понижении надежности работы на расщиренных участках диапазона.

Если экономичность работы более важна, чем надежность, то можно сузить диапазон температур, в котором происходит самотермостатирование , а также исключить нагреватель 2, если термостатирование производитс  при высоких температурах окружающей среды , или охладитель 1, если термостатирование производитс  при низких температурах.

Поскольку в этом случае изменение температур камеры 3 может быть незначительным, то камеру 3 можно также использовать дл  неподвижного закреплени  в нем объектов значительного объема и термостатировани  их с меньщей точностью, чем в поплавке.

Если наполнитель 6 затвердевает с уменьщением объема, то термостат должен работать в перевернутом положении.

Таким образом, предлагаемый термостат повыщает надежность работы вследствие значительного уменьшени  частоты переключений автоматики и отсутстви  в нем гибкой стенки, упрощает изготовление, так как в нем не содержатс  детали, требующие высокой точности изготовлени , увеличивает точность термостатировани  за счет отсутстви  вли ни  атмосферного давлени  и упругости гибких стенок на температуру плавлени  и приближени  температуры статировани  к тройной точке, расшир ет температурный диапазон использовани  за счет совместного применени  принципов регулировки мощности и самотермостатировани .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Термостат, содержащий теплоизолированную камеру, заполненную жидкостью, источник тепловой энергии, установленный на торце теплоизолированной камеры, подключенный к блоку управлени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и точности термостат ировани , термостат содержит размещенный в теплоизолированной камере, соосно с ней, поплавок с закрепленным в нем термостатируемым объектом и наход щимс  в двухфазном состо нии наполнителем , датчики крайних положений поплавка , установленные на стенках теплоизолированной камеры и подключенные к блоку управлени .

   5г/-J